DE102005033360A1 - Process for the production of tempered steel automotive components - Google Patents
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- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
Abstract
Verfahren zur Herstellung von vergüteten Stahl-Tragstrukturen für Kraftfahrzeuge aus mehreren Stahlteilen, umfassend die Schritte DOLLAR A - Umformen und/oder Zurechtschneiden von mindestens zwei weichgeglühten Stahlteilen, DOLLAR A - Härten der mindestens zwei Stahlteile, DOLLAR A - Fügen der Stahlteile zu einer Tragstruktur, wobei erst nach dem Fügen in einer kombinierten Wärmebehandlung ein Anlassen und Spannungsarmglühen der Stahlteile in Form der Tragstruktur durchgeführt wird.A method for producing hardened steel support structures for motor vehicles from a plurality of steel parts, comprising the steps DOLLAR A - forming and / or trimming of at least two annealed steel parts, DOLLAR A - hardening the at least two steel parts, DOLLAR A - joining the steel parts to a support structure, wherein only after the joining in a combined heat treatment, a tempering and stress relief annealing of the steel parts in the form of the support structure is performed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tragstrukturen für Kraftfahrzeuge aus mehreren Stahlteilen aus luftgehärtetem Stahl gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1, insbesondere ein Verfahren für die Herstellung von hochfesten und verzinkten Fahrwerksbauteilen aus luftgehärtetem Stahl.The The invention relates to a method for producing supporting structures for motor vehicles of several steel parts of air-hardened steel according to the object of claim 1, in particular a method for the production of high-strength and Galvanized suspension components made of air-hardened steel.
Fahrwerks- und Tragstrukturen für Kraftfahrzeuge sind in den Kraftfahrzeugen lokal sehr unterschiedlichen Belastungszuständen ausgesetzt. So weisen beispielsweise Vorder- oder Hinterachsträger, Türaufprallträger Stoßfänger, Längs- oder Querträger komplex geformte Bauteile lokal unterschiedlicher Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen auf. Bei einstückigen Bauteilen kann diesen unterschiedlichen Anforderungen konstruktiv nur ungenügend nach gekommen werden. Statt dessen wird die Wanddicke dieser Bauteile häufig nach der höchsten Festigkeitsanforderung ausgelegt und die weniger belasteten Bereiche dementsprechend überdimensioniert.chassis and support structures for Motor vehicles are very different locally in motor vehicles load conditions exposed. For example, have front or rear axle, door bumper impact, longitudinal or crossbeam Complex molded components locally different strength and Stiffness requirements. In one-piece components can this different requirements constructively insufficient come. Instead, the wall thickness of these components often after the highest strength requirement designed and oversized the less stressed areas accordingly.
Um diesen Nachteil zu umgehen werden zunehmend so genannte Tailored Blanks eingesetzt, bei denen vor der Formgebung Bleche unterschiedlicher Dicke miteinander verbunden werden. Durch die Anordnung der Bleche und deren Dickenverhältnis lassen sich die Festigkeitseigenschaften im umgeformten Bauteil lokal gezielt an die Erfordernisse anpassen. Dies Herstellung der Tailored Blanks ist kostenintensiv und die Verarbeitung bei komplexeren Bauteilen zum Teil sehr heikel.Around To avoid this disadvantage are increasingly called tailored Blanks used in which before shaping sheets of different Thickness are joined together. By the arrangement of the sheets and leave their thickness ratio The strength properties in the formed component locally targeted adapt to the requirements. This production of tailored blanks is costly and the processing of more complex components partly very sensitive.
In
der
In der Praxis zeigt sich, dass es häufig erforderlich ist, diese Bauteile noch spannungsarm zu glühen. Dies ist insbesondere erforderlich, wenn die Bauteile noch feuerverzinkt werden sollen, da sonst Risse gebildet werden können. Dies bedeutet einen zusätzlichen thermischen Schritt.In Practice shows that it is common it is necessary to anneal these components still low stress. This is particularly necessary if the components are still hot-dip galvanized should be, otherwise cracks can be formed. This means an extra thermal step.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen kostengünstigen Herstellungsprozess für Kraftfahrzeugbauteile aus vergütetem Stahl aus mindestens zwei zu fügenden Bauteilkomponenten bereitzustellen.It The object of the invention is a cost-effective production process for motor vehicle components from remunerated Steel of at least two to be joined To provide component components.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von vergüteten Stahl-Tragstrukturen für Kraftfahrzeuge aus mehreren Stahlteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The The object is achieved by a method for the production of tempered steel support structures for motor vehicles of several steel parts with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltrungen sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Ausgestaltrungen are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist somit ein Verfahren mit der Abfolge der folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:
- – Umformen und/oder Zurechtschneiden von mindestens zwei weichgeglühten Stahlteilen,
- – Härten der mindestens zwei Stahlteile,
- – Fügen der Stahlteile zu einer Tragstruktur und
- – nach dem Fügen in einer kombinierten Wärmebehandlung ein Anlassen und Spannungsarmglühen der Stahlteile in Form der Tragstruktur.
- - forming and / or trimming of at least two soft-annealed steel parts,
- Hardening of the at least two steel parts,
- - Add the steel parts to a support structure and
- - After joining in a combined heat treatment, tempering and stress relief annealing of the steel parts in the form of the support structure.
Dabei ist es für die Erfindung von entscheidender Bedeutung, dass entgegen der üblichen Vorgehensweise nicht die einzelnen Bauteilkomponenten vergütet werden, sondern die Vergütung erst nach dem Fügen der Bauteilkomponenten zum fertigen Bauteil abgeschlossen wird. So werden die einzelnen Bauteilkomponenten lediglich gehärtet und erst später nach dem Fügen durch Anlassen und Spannungsarmglühen vergütet. Die Vergütung wird somit erst am gefügten Bauteil durchgeführt.there is it for the invention of crucial importance that contrary to the usual Approach, not the individual component components are remunerated, but the remuneration only after joining the component components is completed to the finished component. Thus, the individual component components are only hardened and only later after joining tempered by tempering and stress relief annealing. The remuneration is thus only at the joined Component performed.
Diese Vorgehensweise hat den besonderen Vorteil, dass der Prozess des Anlassens der einzelnen Komponenten eingespart werden kann. Die Prozesskette verkürzt sich hierdurch erheblich.These Approach has the particular advantage that the process of Starting the individual components can be saved. The Process chain shortened this considerably.
Das Härten ist eine Wärmebehandlung – bestehend aus Austenitisieren und schnellem Abkühlen – mit dem Ziel der Martensitbildung.The hardening is a heat treatment - consisting Austenitizing and rapid cooling - with the aim of martensite formation.
Je nach Stahlzusammensetzung kann das Härten unterschiedlich durchgeführt werden. Die Umwandlungshärtung ist nur bei Werkstoffen möglich, die beim Abkühlen die y/a-Umwandlung durchmachen. Dies ist nicht für reine austenitische oder ferritische Stähle möglich. Voraussetzung für eine Härtesteigerung ist die Anwesenheit von mind. 0,2 Kohlenstoff, der im Gamma-Eisen gelöst ist, bei schneller Umwandlung aber nicht mehr ausdiffundieren kann und das Ferritgitter verspannt. Weil die Beweglichkeit des Kohlenstoffs in unlegierten Stählen größer ist als in manchen legierten (Mn-, Cr-, Ni-)Stählen, muss unlegierter Stahl mit größerer Abschreckgeschwindigkeit in Wasser abgekühlt werden. Demgegenüber wird legierter Stahl in Öl bzw. an Luft abgekühlt.ever According to steel composition, the hardening can be performed differently. The transformation hardening is only possible with materials, when cooling undergo the y / a conversion. This is not for pure austenitic or ferritic steels possible. requirement for a hardness increase is the presence of at least 0.2 carbon in the gamma iron solved is, with fast conversion but can not out-diffuse and the ferrite grid braced. Because the mobility of carbon is greater in unalloyed steels as in some alloyed (Mn, Cr, Ni) steels, must be unalloyed steel with greater quenching speed cooled in water become. In contrast, becomes alloyed steel in oil or cooled in air.
Die Ausscheidungshärtung benutzt das temperaturabhängige Lösungsvermögen des Eisengitters für gewisse Fremdatome. Gesättigte Mischkristalle werden abgeschreckt und scheiden bei Raumtemperatur überschüssige Fremdatome, die nicht mehr gelöst werden können, aus. Diese verspannen das Gitter und führen so zu einer Festigkeitssteigerung.The precipitation hardening uses the tem temperature-dependent dissolving power of the iron lattice for certain foreign atoms. Saturated mixed crystals are quenched and separated at room temperature, excess foreign atoms that can not be solved, from. These brace the grid and thus lead to an increase in strength.
Durch das Härten entstehende Spannungen werden durch das Anlassen gemildert.By the hardening resulting stresses are mitigated by the tempering.
Das Vergüten ist eine aus Härten und Anlassen bestehende Wärmebehandlung, bevorzugt oberhalb 550°C. Durch die Umwandlungshärtung wird die Festigkeit gesteigert, zugleich aber auch das Gefüge neu gebildet und gefeint. Zwar wird beim Anlassen die zuvor erreichte Festigkeitszunahme teilweise wieder abgebaut, jedoch die Zähigkeit über den ursprünglichen Wert hinaus erhöht. Erfindungsgemäß findet das Anlassen erst nach dem Fügen der gehärteten Bauteilkomponenten statt, so dass die Vergütung erst nach dem Fügen abgeschlossen wird.The pay is one of hardships and tempering existing heat treatment, preferably above 550 ° C. By conversion hardening the strength is increased, but at the same time the structure is newly formed and wee. Admittedly, when starting, the previously achieved strength increase partially degraded, however, the toughness of the original Value increased. According to the invention finds the tempering only after the joining the hardened Component components held, so that the remuneration is completed only after joining becomes.
Weiterer Vorteil der Erfindung ist das Zusammenlegen von Anlassen und Spannungsarmglühen.Another Advantage of the invention is the merging of tempering and stress relief annealing.
Beim Spannungsarmglühen werden innere Spannungen, die beim Abkühlen des Stahl-Werkstücks auftreten abgebaut.At the Stress relief become internal stresses that occur during cooling of the steel workpiece reduced.
Erfindungsgemäß wird erst nach dem Fügen in einer kombinierten Wärmebehandlung ein Anlassen und ein Spannungsarmglühen der Stahlteile durchgeführt. Bevorzugt liegt die Temperatur der kombinierten Wärmebehandlung bei 550 bis 690°C. Besonders bevorzugt werden 570 bis 650°C gewählt. Die Dauer der Wärmebehandlung liegt bevorzugt bei 30 Minuten bis 2 Stunden. Typischerweise wird die Härtung als Lufthärtung durchgeführt.According to the invention is only after joining in a combined heat treatment a tempering and stress relief annealing of the steel parts performed. Prefers the temperature of the combined heat treatment is 550 to 690 ° C. Especially 570 to 650 ° C are preferred selected. The Duration of heat treatment is preferably 30 minutes to 2 hours. Typically will the hardening as air hardening carried out.
Nach dem Härten und vor dem Anlassen werden die einzelnen Bauteilkomponenten zur Stahl-Tragstruktur zusammengefügt. Hierbei sind die üblichen Fügeverfahren anwendbar. Bevorzugt wird das Schweißverfahren gewählt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise hat dabei den Vorteil, dass auch die Schweißnähte nun in der kombinierten Wärmebehandlung angelassen und Spannungsarm geglüht werden. Hierdurch wird die Güte der Schweißnaht erheblich verbessert.To the hardening and prior to tempering, the individual component components become the steel support structure together. Here are the usual joining methods applicable. Preferably, the welding method is selected. The inventive approach has the advantage that the welds now in the combined heat treatment tempered and stress-relieved. This is the goodness the weld significantly improved.
In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung findet nach der kombinierten Wärmebehandlung eine Feuerverzinkung der vergüteten Stahl-Tragstruktur statt. Durch die Vergütung und das Spannungsarmglühen werden hierbei kaum noch störende Risse im Bauteil gebildet.In preferred development of the invention takes place after the combined heat treatment a galvanizing of the tempered Steel support structure instead. By the tempering and stress relief annealing this hardly disturbing Cracks formed in the component.
Eine weitere Variante sieht vor, die Tragstruktur nach der kombinierten Wärmebehandlung einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) zuzuführen.A another variant provides, the support structure after the combined heat treatment a cathodic dip coating (KTL) supply.
Zu den bevorzugten Stahl-Tragstrukturen gehören Karosserieteile und Fahrwerksbauteile von Kraftfahrzeugen. In einer bevorzugten Variante werden zumindest ein blechförmiges und ein rohrförmiges Stahlteil als Bauteilkomponente eingesetzt. Die Stahlteile können dabei mit unterschiedlicher Dicke eingesetzt werden.To The preferred steel support structures include body panels and chassis components of motor vehicles. In a preferred variant, at least a sheet metal and a tubular Steel part used as a component component. The steel parts can do this be used with different thickness.
Als rohrförmiges Stahlteil kann insbesondere ein durch Innenhochdruck umgeformtes (IHU) Bauteil verwendet werden.When tubular Steel part can in particular be formed by hydroforming (IHU) component can be used.
Es ist von Vorteil, wenn an die Tragstruktur vor der kombinierten Wärmebehandlung Verbindungsteile und/oder Verbindungsmittel für die Befestigung an weiteren Bauteilen angebracht werden.It is advantageous when attached to the support structure before the combined heat treatment Connecting parts and / or connecting means for attachment to others Components are attached.
Die Verbindungsteile können insbesondere aus Schrauben, Nieten oder Muttern und die Verbindungsmittel insbesondere aus Bohrungen Hülsen oder Falzen bestehen.The Connecting parts can in particular from screws, rivets or nuts and the connecting means in particular from bores sleeves or Folding exist.
Besonders bevorzugt werden die Verbindungsmittel bereits vor dem Härten angebracht. Hierdurch wird die Verarbeitung zur Einbringung der Verbindungsmittel erheblich vereinfacht.Especially Preferably, the connecting means are already attached before curing. As a result, the processing for introducing the connecting means considerably simplified.
Besonders bevorzugt wird das Verfahren angewendet, um hochfeste und verzinkte Fahrwerksbauteile aus luftgehärtetem Stahl herzustellen. Für die Stahlteile werden insbesondere legierte Stähle verwendet.Especially Preferably, the method is applied to high strength and galvanized Suspension components made of air hardened To produce steel. For the Steel parts are used in particular alloyed steels.
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