DE102004035887A1 - Sheet metal plate for manufacturing motor vehicle body, has two sheet metals with different thickness, where thicker sheet metal`s edge area is rolled, so that thickness of thicker metal in edge area is reduced to thickness of thinner metal - Google Patents

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Abstract

The plate has two sheet metals (2) with different thickness and material properties. An edge area of the thicker sheet metal is rolled, such that the thickness of the thicker sheet metal in the edge area is reduced to the thickness of the thinner sheet metal (2). The edge areas of the sheet metals are laser welded by a butt weld seam (5), such that the sheet metals are joined with each other at their edge areas. An independent claim is also included for a method of manufacturing sheet metal plates.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blechplatine („Tailored Blank") als Halbzeug zur Herstellung eines Bauteils im Kraftfahrzeugbau, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The The invention relates to a sheet metal blank ("tailored blank") as a semifinished product for Production of a component in motor vehicle construction, and a method for their production.

Viele Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile in Kraftfahrzeugen, sind in einzelnen Teilbereichen unterschiedlich stark belastet. Um den lokalen Anforderungen in bezug auf Steifigkeit, Festigkeit etc. nachzukommen und gleichzeitig ein möglichst geringes Bauteilgewicht zu erreichen, ist es bekannt, als Halbzeuge für die Herstellung solcher Bauteile sogenannte „Tailored Blanks" einzusetzen. Dies sind Platinen, die aus mehreren Einzelblechen unterschiedlicher Materialstärke und/oder unterschiedlicher Werkstoffbeschaffenheit bestehen. Zur Herstellung der Tailored Blanks werden die Einzelbleche im Stumpfstoß zueinander positioniert und durch ein Schweißverfahren, beispielsweise durch Laserschweißen, miteinander verbunden. Diese Tailored Blanks dienen dann als Platinen, aus denen mit Hilfe bekannter Umformverfahren, insbesondere mit Hilfe des Tiefziehens, die gewünschten Bauteile geformt werden.Lots Components, in particular body components in motor vehicles, are differently loaded in individual sub-areas. To the local requirements in terms of stiffness, strength, etc. comply and at the same time the lowest possible component weight It is known, as semi-finished products for the manufacture of such components, to use so-called "tailored Blanks "use. These are boards that are made up of several individual sheets of different material thickness and / or different material properties. to Production of tailored blanks, the individual sheets are in butt joint to each other positioned and by a welding process, for example by laser welding, connected with each other. These tailored blanks then serve as sinkers, from those using known forming process, in particular with Help of thermoforming, the desired Components are molded.

Werden die Tailored Blanks aus Einzelblechen unterschiedlicher Materialstärke hergestellt, so liegt im Bereich der Verbindungsnaht ein Stufensprung vor. Dieser Stufensprung des Tailored Blanks kann nachteilige Effekte auf das Bauteil haben, das aus diesem Tailored Blank hergestellt werden soll; beispielsweise können – je nach Lage des Stufensprungs – Dichtprobleme auftreten, oder der Stufensprung kann sich auf einem mit dem Bauteil verbundenen Außenbauteil abzeichnen. Zur Vermeidung dieser unerwünschten Effekte wird in der WO 96/19306 vorgeschlagen, in dem zur Herstellung des Bauteils verwendeten Umformwerkzeug Formeinsätze vorzusehen, die während des Umformvorgangs eine Glättung des Stufensprungs bewirken. Diese Formeinsätze haben also zur Folge, dass der Übergang von dem einen auf das andere, in der Dicke erheblich unterschiedlich bemessene Blech in einer sanften Kurve verläuft.Become the tailored blanks are made of single sheets of different material thickness, So there is a step change in the area of the connection seam. This Gradual jump of the tailored blanks can have adverse effects on the Have component that are made from this tailored blank should; for example - depending on Position of the increment - sealing problems Occur or the increment may be on one with the component connected external component emerge. To avoid these undesirable effects is in the WO 96/19306 proposed in which used for the production of the component Forming tool mold inserts to provide during the the forming process, a smoothing effect the increment. These mold inserts have the consequence that the transition from one to the other, considerably different in thickness measured sheet metal runs in a gentle curve.

Allerdings bedeutet die Gestaltung und Dimensionierung der Formeinsätze einen Zusatzaufwand und ist daher aufwendig und teuer. Weiterhin müssen die Formeinsätze für jede Bauteiländerung Bauteile neu ausgelegt und berechnet werden.Indeed means the design and dimensioning of the mold inserts one Extra effort and is therefore complicated and expensive. Furthermore, the mold inserts for every Component change components be redesigned and calculated.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Tailored Blank als Halbzeug zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Bauteils in einer solchen Weise zu gestalten, dass dieses Tailored Blank in einem herkömmlichen Ziehwerkzeug – also ohne Formeinsätze – zu einem qualitativ hochwertigen Bauteil umgeformt werden kann. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Tailored Blanks bereitzustellen.Of the Invention is therefore based on the object, the tailored blank as To make semi-finished products for the production of a motor vehicle component in such a way that this tailored blank in a conventional drawing tool - ie without mold inserts - to a high-quality component can be reshaped. Farther the invention has the object, a method for producing to provide such a tailored blanks.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 5 und 6 gelöst.The The object is achieved by the Features of the claims 1, 2, 5 and 6 solved.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Dicken der Bleche, aus denen das Tailored Blank zusammengesetzt ist, bereits vor dem Zusammenfügen der Einzelbleche lokal aneinander anzupassen und den Stufensprung, der bei einem Tailored Blank aufgrund der unterschiedlichen Dicke der Einzelbleche auftritt, nicht – wie in der WO 96/19306 vorgeschlagen – erst im Zuge der Umformung des Tailored Blanks zu glätten. Die Erfindung sieht vor, eines (oder beide) der im Tailored Blank aneinander bordenden Bleche vor dem gegenseitigen Fügen mit Hilfe eines Walzverfahrens in seiner Dicke zu reduzieren, um ein Angleichung der Blechdicken im gegenseitigen Fügebereich zu erreichen. Die Verwendung eines Walzverfahrens hat den Vorteil, dass die lokale Dickenreduktion des betreffenden Blechs kostengünstig in einem Durchlaufverfahren durchgeführt werden kann. Insbesondere kann diese Dickenreduktion bereits im Walzwerk erfolgen, indem ein Coil, aus dem später die Bleche zugeschnitten werden, mit einem (oder mehreren) in Coilrichtung verlaufenden bandförmigen Abschnitten lokal auf eine geringere Materialstärke gewalzt wird.The Invention is based on the idea of the thicknesses of the sheets from which the tailored blank is already assembled before joining the Individual sheets locally adapt to each other and the increment, the in a tailored blank due to the different thickness of the Single sheets occurs, not - like proposed in WO 96/19306 - only in the course of forming to smooth out the tailored blanks. The invention provides one (or both) of the in the tailored blank abutting plates before mutual joining with Help reduce a rolling process in its thickness, to achieve an approximation to achieve the sheet thicknesses in the mutual joining area. The Using a rolling process has the advantage that the local Thickness reduction of the relevant sheet cost in a continuous process carried out can be. In particular, this thickness reduction already in the rolling mill done by a coil, from which the sheets are cut later be, with one (or more) extending in the coil direction band-shaped sections rolled locally to a lower material thickness.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das dickere Blech in einem Randbereich auf die Materialstärke des dünneren Blechs gewalzt. Im gegenseitigen Fügebereich haben somit die beiden Bleche die Materialstärke des dünneren Blechs. – In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform entspricht das dünnere Blech einem (ursprünglich) dicken Blech, das in randfernen Bereichen auf eine niedrigere Blechdicke gewalzt worden ist. Zur Herstellung des Tailored Blank wird dieses (dünnere) Blech in seinem (dicken) Randbereich mit einem dicken Blech verbunden, so dass die beiden Bleche im gegenseitigen Fügebereich die Materialstärke des dickeren Blechs haben. – Daneben sind unterschiedliche Mischformen der vorgewalzten Bleche möglich, wie z.B. zwei dickere Bleche, die beide im gegenseitigen Fügebereich auf eine geringere Blechstärke reduziert sind. Die Blechstärken der Einzelbleche können durch Walzen in einer solchen Weise lokal reduziert werden, dass sie auf die lokalen Festigkeitsanforderungen des Bauteils angepasst sind. Durch Zusammenfügen von Einzelblechen unterschiedlicher Werkstoffbeschaffenheit und unterschiedlicher (lokaler) Blechdicke kann so ein Tailored Blank erzeugt werden, das optimal auf den jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten ist und dessen Materialstärke über das gesamte Tailored Blank hinweg stetig (also ohne Dickesprünge) variiert.In a first preferred embodiment, the thicker sheet is rolled in an edge region to the thickness of the thinner sheet metal. In the mutual joint area thus the two sheets have the material thickness of the thinner sheet. - In a second preferred embodiment, the thinner sheet corresponds to a (originally) thick sheet, which has been rolled in areas remote from the edge to a lower sheet thickness. For the manufacture of the tailored blank, this (thinner) sheet metal in its (thick) edge area is connected to a thick sheet metal, so that the two sheets in the mutual joint area have the material thickness of the thicker sheet metal. - In addition, different mixed forms of pre-rolled sheets are possible, such as two thicker sheets, both of which are reduced in the mutual joining area to a smaller plate thickness. The sheet thicknesses of the individual sheets can be locally reduced by rolling in such a way that they are adapted to the local strength requirements of the component. By joining individual sheets of different material properties and different (local) sheet thickness, a tailored blank can be produced that optimally suits the respective application case is cut and whose material thickness over the entire Tailored Blank away constantly (ie without thickness jumps) varies.

Vorteilhafterweise sind die Einzelbleche in einer solchen Weise zusammengefügt, dass die Oberseiten der Einzelbleche in einer Nachbarschaft des Randbereichs in einer gemeinsamen Ebene liegen. Diese Oberseiten bilden dann die „Sichtseite" des fertigen, aus dem Tailored Blank gefertigten Bauteils, denn sie sind bereits vor dem Umformen flach und brauchen daher während des Umformens des Tailored Blanks nicht geglättet zu werden.advantageously, the individual sheets are joined together in such a way that the tops of the individual sheets in a neighborhood of the edge area lie in a common plane. These tops then make up the "visible side" of the finished, off the tailored blank, because they are already available flat and therefore need during the forming of the Tailored Blanks not smoothed to become.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:in the Following, the invention will be illustrated with reference to two in the drawings embodiments explained in more detail. there demonstrate:

1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Blechplatine ... 1 a sectional view of a sheet metal plate according to the invention ...

1a ... vor dem Walzen, 1a ... before rolling,

1b ... vor dem Verschweißen und 1b ... before welding and

1c ... nach dem Verschweißen; 1c ... after welding

2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Blechplatine in einer weiteren Ausführungsform ... 2 a sectional view of a sheet metal blank according to the invention in a further embodiment ...

2a ... vor dem Walzen, 2a ... before rolling,

2b ... vor dem Verschweißen und 2 B ... before welding and

2c ... nach dem Verschweißen; 2c ... after welding

1a zeigt zwei Einzelbleche 1,2 unterschiedliche Dicke 3,4 und mit Randbereichen 7,8, in denen sie durch eine Schweißnaht 5 zu einer Blechplatine 6 zusammengefügt werden sollen. Aus dieser Blechplatine 6 wird in einem weiteren Prozessschritt – beispielsweise durch ein Umformverfahren – ein Bauteil für den Kraftfahrzeugbau geformt. 1a shows two single sheets 1 . 2 different thickness 3 . 4 and with border areas 7 . 8th in which they pass through a weld 5 to a sheet metal blank 6 to be joined together. From this sheet metal plate 6 In a further process step - for example by a forming process - a component for the automotive industry is formed.

Die Einzelbleche 1,2 bestehen aus unterschiedlichen Werkstoffen bzw. haben unterschiedliche Materialeigenschaften. Beispielsweise können die Einzelbleche 1,2 aus verschiedenen Legierungen, insbesondere Stahllegierungen, bestehen. Alternativ können die Einzelbleche 1,2 auf unterschiedliche Weise vorbehandelt sein, so dass z.B. eines der Bleche 1 durch eine Wärmebehandlung besonders duktil gemacht wurde, während sich das andere Blech 2 in einem unbehandelten Zustand befindet. Durch diese unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften und der Dicken 3,4 der Einzelbleche 1,2 kann eine Platine 6 erzeugt werden, die optimal auf die (lokalen) Beanspruchungen des daraus herzustellenden Bauteils abgestimmt ist.The individual sheets 1 . 2 consist of different materials or have different material properties. For example, the individual sheets 1 . 2 consist of various alloys, in particular steel alloys. Alternatively, the individual sheets 1 . 2 pretreated in different ways, so that eg one of the sheets 1 was made particularly ductile by a heat treatment, while the other sheet 2 is in an untreated condition. Due to these different material properties and the thicknesses 3 . 4 the individual sheets 1 . 2 can a circuit board 6 are produced, which is optimally adapted to the (local) stresses of the component to be produced therefrom.

Zur Herstellung der Blechplatine 6 wird das dickere Einzelblech 1 zunächst im Randbereich 7 durch ein Walzverfahren dickenreduziert, bis die Materialstärke dieses dickeren Blechs 1' in diesem Randbereich 7 einen Wert 3' erreicht hat, der näherungsweise der Materialstärke 4 des dünneren Blechs 2 entspricht; dies ist in 1b schematisch durch eine Walzrolle 9 angedeutet. Dabei brauchen die lokalen Blechdicken 3',4 nicht genau übereinzustimmen; es ist vielmehr ausreichend, wenn die Blechdicken im Randbereich näherungsweise den gleichen Wert haben.For the production of the sheet metal blank 6 becomes the thicker single sheet 1 initially in the border area 7 Thickness reduced by a rolling process until the material thickness of this thicker sheet 1' in this border area 7 a value 3 ' has reached the approximate material thickness 4 of the thinner sheet 2 corresponds; this is in 1b schematically by a roller 9 indicated. Here, the local sheet thicknesses need 3 ' . 4 not exactly agree; Rather, it is sufficient if the sheet thicknesses in the edge region have approximately the same value.

Anschließend werden die beiden Bleche 1',2 in den Randbereichen 7,8 mit Hilfe eines Laserstrahls 10 miteinander verbunden (siehe 1c).Subsequently, the two sheets 1' . 2 in the border areas 7 . 8th with the help of a laser beam 10 interconnected (see 1c ).

Das Walzen des dickeren Blechs 1 erfolgt vorteilhafterweise in einer solchen Weise, dass die Blechdicke 3 dieses Blechs 1 nur im Bereich einer Innenseite 13 reduziert wird, so dass die Oberseite 11 dieses Blechs 1' auch nach dem Walzverformen flach ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die fertig gefügte Platine 6 eine flache Oberseite 11,12 hat.Rolling the thicker sheet 1 advantageously takes place in such a manner that the sheet thickness 3 this sheet 1 only in the area of an inside 13 is reduced, so the top 11 this sheet 1' even after rolling is flat. This will ensure that the finished board is up 6 a flat top 11 . 12 Has.

2a bis 2c zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Ausgangspunkt sind hierbei zwei Einzelbleche 1,2 mit Materialstärken 3,4 (siehe 2a). Die Dicke 4 des Einzelblechs 2 in einem randfernen Bereich 15 wird in einem ersten Prozesschritt mit Hilfe eines Walzverfahrens auf einen Wert 4' reduziert, der der gewünschten (lokalen) Dicke der fertigen Platine 6' entspricht; dies ist in 2b durch eine Walzrolle 9' angedeutet. Anschließend werden die beiden Einzelbleche 1,2' mit Hilfe des Laserschweißens in den Randbereichen 7,8 zu der Platine 6' gefügt. Auf diese Weise entsteht eine Platine 6', die im Bereich der Schweißnaht 5' die Materialstärke 3 des dickeren Blechs 1 hat. 2a to 2c show a further embodiment. The starting point here are two individual sheets 1 . 2 with material thicknesses 3 . 4 (please refer 2a ). The fat 4 of the single sheet 2 in a distant area 15 becomes a value in a first process step by means of a rolling process 4 ' reduced, the desired (local) thickness of the finished board 6 ' corresponds; this is in 2 B through a rolling roller 9 ' indicated. Subsequently, the two individual sheets 1 . 2 ' with the help of laser welding in the edge areas 7 . 8th to the board 6 ' together. This creates a circuit board 6 ' in the area of the weld 5 ' the material thickness 3 the thicker sheet 1 Has.

Neben den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 sind eine Vielzahl von Mischformen möglich, in denen beispielsweise beide Einzelbleche 1,2 vor dem Verbinden mit Hilfe des Walzens lokal dickenreduziert werden, um eine vorbestimmte gewünschte Materialstärke einzustellen. Insbesondere können durch das Walzen – neben der Dickenreduktion im Fügebereich 7,8 – gezielt lokale Schwächungsbereiche in die Einzelbleche 1,2 eingebracht werden.In addition to the embodiments of the 1 and 2 are a variety of mixed forms possible, in which, for example, both individual sheets 1 . 2 locally reduced in thickness before joining by means of the rolling to set a predetermined desired material thickness. In particular, by rolling - in addition to the thickness reduction in the joining area 7 . 8th - targeted local weakening in the individual sheets 1 . 2 be introduced.

Claims (6)

Blechplatine (6) als Halbzeug zur Herstellung eines Bauteils im Kraftfahrzeugbau, die mindestens zwei durch eine Stumpfschweißnaht (5) miteinander verbundenen Bleche (1',2) unterschiedlicher Dicke (3,4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechdicke (3') des dickeren Blechs (1') in einem Randbereich (7), in dem das dickere Blech (1') mit dem dünneren Blech (2) verbunden ist, durch Walzen auf die Blechdicke (4) des dünneren Blechs (2) reduziert ist.Sheet metal plate ( 6 ) as a semi-finished product for the production of a component in motor vehicle construction, the at least two by a butt weld ( 5 ) interconnected sheets ( 1' . 2 ) of different thicknesses ( 3 . 4 ), characterized in that the Sheet thickness ( 3 ' ) of the thicker sheet ( 1' ) in a peripheral area ( 7 ), in which the thicker sheet ( 1' ) with the thinner sheet ( 2 ), by rolling to the sheet thickness ( 4 ) of the thinner sheet ( 2 ) is reduced. Blechplatine (6') als Halbzeug zur Herstellung eines Bauteils im Kraftfahrzeugbau, die mindestens zwei durch eine Stumpfschweißnaht (5') miteinander verbundenen Bleche (1,2') unterschiedlicher Dicke (3,4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechdicke (4') des dünneren Blechs (2') in einem Randbereich (8), in dem das dickere Blech (1) mit dem dünneren Blech (2') verbunden ist, auf die Blechdicke (3) des dickeren Blechs (1) erhöht ist.Sheet metal plate ( 6 ' ) as a semi-finished product for the production of a component in motor vehicle construction, the at least two by a butt weld ( 5 ' ) interconnected sheets ( 1 . 2 ' ) of different thicknesses ( 3 . 4 ), characterized in that the sheet thickness ( 4 ' ) of the thinner sheet ( 2 ' ) in a peripheral area ( 8th ), in which the thicker sheet ( 1 ) with the thinner sheet ( 2 ' ) is connected to the sheet thickness ( 3 ) of the thicker sheet ( 1 ) is increased. Blechplatine (6,6') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bleche (1,1',2,2') aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.Sheet metal plate ( 6 . 6 ' ) according to claim 1 or 2, characterized in that the sheets ( 1 . 1' . 2 . 2 ' ) consist of different materials. Blechplatine (6,6') nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseiten (11,12) der beiden Bleche (1,1',2,2') in einer Nachbarschaft des Randbereichs (7,8) in einer gemeinsamen Ebene liegen.Sheet metal plate ( 6 . 6 ' ) according to one of the preceding claims, characterized in that the upper sides ( 11 . 12 ) of the two sheets ( 1 . 1' . 2 . 2 ' ) in a neighborhood of the peripheral area ( 7 . 8th ) lie in a common plane. Verfahren zur Herstellung einer Blechplatine (6) als Halbzeug zur Herstellung eines Bauteils im Kraftfahrzeugbau, die mindestens zwei durch eine Stumpfschweißnaht miteinander verbundenen Bleche (1',2) unterschiedlicher Dicke (3,4) umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: – die Dicke (3') des dickeren Blechs (1') wird in einem Randbereich (7) mittels eines Walzverfahrens auf die Dicke (4) des dünneren Blechs (2) reduziert; – das dickere Blech (1') wird in dem Randbereich (7) durch eine Stumpfschweißnaht (5) mit dem dünneren Blech (2) verbunden.Method for producing a sheet metal blank ( 6 ) as a semi-finished product for producing a component in motor vehicle construction, the at least two interconnected by a butt weld metal sheets ( 1' . 2 ) of different thicknesses ( 3 . 4 ), comprising the following steps: the thickness ( 3 ' ) of the thicker sheet ( 1' ) is in a border area ( 7 ) by means of a rolling process on the thickness ( 4 ) of the thinner sheet ( 2 ) reduced; - the thicker sheet metal ( 1' ) is in the border area ( 7 ) by a butt weld ( 5 ) with the thinner sheet ( 2 ) connected. Verfahren zur Herstellung einer Blechplatine (6') als Halbzeug zur Herstellung eines Bauteils im Kraftfahrzeugbau, die mindestens zwei durch eine Stumpfschweißnaht miteinander verbundenen Bleche (1,2') unterschiedlicher Dicke (3,4) umfasst, mit folgenden Verfahrensschritten: – ein Halbzeug (2) zur Herstellung des ersten Blechs (2') wird mittels eines Walzverfahrens in einer solchen Weise bearbeitet, dass seine Blechdicke (4) in einem Randbereich (8) der Blechdicke (3) des zweiten Blechs (1) entspricht, während es in einem randfernen Bereich (15) auf eine geringere Blechdicke (4') reduziert wird; – das so hergestellte erste Blech (2') wird in dem Randbereich (8) durch eine Stumpfschweißnaht (5') mit dem zweiten Blech (1) verbunden.Method for producing a sheet metal blank ( 6 ' ) as a semi-finished product for producing a component in motor vehicle construction, the at least two interconnected by a butt weld metal sheets ( 1 . 2 ' ) of different thicknesses ( 3 . 4 ), comprising the following steps: - a semi-finished product ( 2 ) for the production of the first sheet ( 2 ' ) is processed by means of a rolling process in such a way that its sheet thickness ( 4 ) in a peripheral area ( 8th ) of the sheet thickness ( 3 ) of the second sheet ( 1 ), while in a far-away area ( 15 ) to a smaller sheet thickness ( 4 ' ) is reduced; The first sheet produced in this way ( 2 ' ) is in the border area ( 8th ) by a butt weld ( 5 ' ) with the second sheet ( 1 ) connected.
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