DE102006049015A1 - Semi-finished material made from steel or a steel alloy used in vehicle construction comprises connecting units fitting a deformation in the region of the sandwich structure of the material - Google Patents

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Abstract

Semi-finished material (1) made from steel or a steel alloy comprises connecting units (5) fitting a deformation in the region of the sandwich structure of the material to join an intermediate layer (3) to a base sheet metal (2) and/or a covering sheet metal. An independent claim is also included for a method for the continuous production of a semi-finished material.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbzeug aus Stahl oder einer Stahllegierung, welches für eine Umformung vorgesehen ist, wobei das Halbzeug mindestens einen verstärkten Bereich mit einer Sandwichstruktur aufweist, die Sandwichstruktur zumindest ein Grundblech, eine Zwischenschicht und ein Deckblech umfasst, wobei die Zwischenschicht einen Abstandshafter zwischen Deckblech und Grundblech bildet und einen Werkstoff umfasst, welcher während einer Umformung seine Festigkeit im Wesentlichen nicht ändert. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Halbzeugs sowie ein aus dem Halbzeug hergestelltes Bauteil.The Invention relates to a semi-finished product made of steel or a steel alloy, which for a deformation is provided, wherein the semi-finished at least one increased Area with a sandwich structure, the sandwich structure at least one base plate, an intermediate layer and a cover plate comprising, wherein the intermediate layer is a Abstandshafter between Cover plate and base plate forms and comprises a material which during one Forming substantially does not change its strength. Besides The invention relates to a method for producing the semifinished product according to the invention and a component produced from the semifinished product.

Aufgrund zunehmender Anforderungen an die Festigkeit und/oder Steifigkeit an beispielsweise Strukturbauteile im Kraftfahrzeugbau werden häufig Halbzeuge mit Sandwichstrukturen eingesetzt, da diese bei verringertem Gewicht eine Erhöhung der Festigkeit und/oder Steifigkeit gegenüber Bauteilen aus Vollmaterial ermöglichen. Durch die erhöhten Festigkeits- und/oder Steifigkeitswerte weist ein entsprechendes Halbzeug zudem ein hohes Energieabsorptionsvermögen auf, das im Falle einer Deformation, beispielsweise bei einem Unfall, wichtig ist. Beispielsweise ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 36 433 ein lokal verstärktes Halbzeug aus Stahl oder einer Stahllegierung bekannt, dessen Sandwichstruktur eine Zwischenschicht aus einem Glaskörper oder einer Glasfasermatte aufweist. Der Glaskörper dient zur Reduzierung der Dichte und damit des Gewichts des Halbzeugs gegenüber entsprechend geformten Blechen aus Vollmaterial. Um eine kraftarme, reproduzierbare Warmumformung im Bereich der Sandwichstruktur des bekannten Blechs zu erzielen, wird einerseits, wenn die Zwischenschicht aus einem Glaskörper gebildet ist, in der Zwischenschicht ein Material verwendet, dass bei den Warmumformschritten in duktilem Zustand vorliegt, d.h. das unter Einfluss äußerer Kräfte während der Umformung sich die Zwischensicht plastisch und damit dauerhaft verformt. Andererseits ist aus der genannten Offenlegungsschrift die Verwendung temperaturstabiler Glasfasermatten bekannt, die aufgrund ihres faserartigen Aufbaus während der Umformung verformbar bleiben.Due to increasing demands on the strength and / or rigidity of, for example, structural components in motor vehicle construction semi-finished products are often used with sandwich structures, since they allow for a reduced weight, an increase in strength and / or rigidity against components made of solid material. Due to the increased strength and / or rigidity values, a corresponding semifinished product also has a high energy absorption capacity, which is important in the event of deformation, for example in an accident. For example, from the German patent application DE 101 36 433 a locally reinforced semi-finished steel or a steel alloy known whose sandwich structure has an intermediate layer of a glass body or a glass fiber mat. The glass body serves to reduce the density and thus the weight of the semifinished product compared to correspondingly shaped sheets of solid material. In order to achieve a low-energy, reproducible hot forming in the region of the sandwich structure of the known sheet, on the one hand, when the intermediate layer is formed of a glass body, used in the intermediate layer, a material that is present in the hot-forming steps in a ductile state, ie under the influence of external forces During the forming, the intermediate view deforms plastically and thus permanently. On the other hand, the use of temperature-stable glass fiber mats is known from the cited Offenlegungsschrift, which remain deformable due to their fibrous structure during the deformation.

Problematisch bei diesen Halbzeugen ist, dass insbesondere bei einer Umformung, beispielsweise einem Tiefziehen im warmen oder halbwarmen Zustand, aufgrund der Duktilität bzw. Verformbarkeit der Zwischenschicht sich die Dicke der Sandwichstruktur während des Umformens verändern kann. Die Maßhaltigkeit im Bereich der Sandwichstruktur der bisher bekannten Halbzeuge ist daher verbesserungswürdig. Da die mechanischen Eigenschaften des Halbzeugs insbesondere auch von dem Aufbau und damit von den Abständen der Bleche in der Sandwichstruktur abhängig sind, variieren mit der verringerten Maßhaltigkeit des bekannten Halbzeugs auch dessen mechanischen Eigenschaften entsprechend. Darüber hinaus gestaltet sich das Herstellverfahren, insbesondere die Fixierung der Glaskörper oder der Glasfasermatten, als schwierig.Problematic with these semi-finished products, it is that, in particular in the case of forming, for example, deep drawing in the warm or semi-warm state, due to ductility or deformability of the intermediate layer, the thickness of the sandwich structure while change the forming can. The dimensional accuracy in the field of sandwich structure of the previously known semi-finished products therefore in need of improvement. As the mechanical properties of the semifinished product in particular also from the structure and thus the distances of the sheets in the sandwich structure dependent are, vary with the reduced dimensional accuracy of the known semi-finished product as well its mechanical properties accordingly. Furthermore designed the manufacturing process, especially the fixation the vitreous or the fiberglass mats, as difficult.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Halbzeug aus Stahl oder einer Stahllegierung zur Verfügung zu stellen, welches bei sehr guter Festigkeit und/oder Steifigkeit gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit hinsichtlich der Ausbildung der Sandwichstruktur gewährleistet und einfach hergestellt werden kann. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs sowie eine vorteilhafte Verwendung des Halbzeugs vorzuschlagen.Of these, The present invention is based on the object, a semi-finished steel or a steel alloy available which has very good strength and / or rigidity at the same time a high dimensional accuracy ensured with regard to the formation of the sandwich structure and can be easily made. In addition, the present lies Invention, the object of a method for producing a semifinished product and to propose an advantageous use of the semifinished product.

Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein gattungsgemäßes Halbzeug dadurch gelöst, dass im Bereich der Sandwichstruktur des Halbzeugs an die Umformung angepasste Verbindungsmittel zum Verbinden, der Zwischenschicht mit dem Grundblech und/oder dem Deckblech vorgesehen sind.According to one The first teaching of the present invention is that shown above Task for a generic semi-finished product solved by that in the region of the sandwich structure of the semifinished product to the forming adapted connecting means for bonding, the intermediate layer are provided with the base plate and / or the cover plate.

Unter an die Umformung angepasste Verbindungsmittel werden vorliegend Verbindungsmittel verstanden, welche die Verbindung zwischen Zwischenschicht und Deckblech bzw. Grundblech herstellen und gleichzeitig eine Umformung zulassen, ohne dass es zu Beschädigungen beispielsweise der Zwischenschicht oder der Verbindung zwischen Grundblech, Deckblech und Zwischenschicht kommt. Die Verbindungsmittel ermöglichen somit zunächst eine Fixierung der als Abstandshalter dienenden Zwischenschicht vor der Umformung. Möglich ist dies beispielsweise mit Klebern, die in zwei Schritten aushärtbar sind, so dass nach einem Umformen die Verbindung zwischen der Zwischenschicht, dem Grundblech und dem Deckblech, beispielsweise durch eine abschließende Erwärmung, ausgehärtet werden kann. Ähnliches kann auch durch die Verwendung von während der Umformung duktil werdender Lote als Verbindungsmittel erreicht werden, wobei die Umformtemperatur entsprechend gewählt werden muss. Als Materialien für die Zwischenschicht kommen je nach vorgesehener Umformung oder Umformtemperatur Werkstoffe in Frage, welche bei den vorgesehenen Umformtemperaturen eine nahezu konstante Festigkeit aufweisen. Als Festigkeit ist vorliegend die Eigenschaft des Materials gemeint, einer von außen einwirkenden Kraft entgegenzuwirken. Durch die Kombination von Verbindungsmitteln mit nicht duktilen ihre Festigkeit beibehaltenden Werkstoffen der Zwischenschicht werden die bei der Umformung auf die Zwischenschicht einwirkenden Kräfte an das Deck- bzw. Grundblech weitergeleitet, ohne dass es zu einer plastischen Verformung der Zwischenschicht und damit zu einer Änderung der Dicke der Sandwichstruktur des Halbzeugs kommt. Daraus resultiert, dass die abstandshaltende Funktion der Zwischenschicht während der Umformung erhalten bleibt und eine hohe Maßgenauigkeit im Bereich der Sandwichstruktur erreicht wird. Über die Verbindungsmittel kann die Zwischenschicht leicht auf dem Grundblech oder dem Deckblech fixiert bzw. mit dieser verbunden werden, so dass das Herstellen von Halbzeugen, welche umgeformt werden sollen, wesentlich erleichtert wird.In the present case, connecting means adapted to the deformation are understood as meaning connecting means which produce the connection between the intermediate layer and cover plate or base plate and at the same time permit deformation, without damaging, for example, the intermediate layer or the connection between the base plate, cover plate and intermediate layer. The connecting means thus initially enable a fixation of the intermediate layer serving as a spacer before forming. This is possible, for example, with adhesives that are curable in two steps, so that after forming, the connection between the intermediate layer, the base plate and the cover plate, for example by a final heating, can be cured. The same can also be achieved by using solders that become ductile during forming as connecting means, wherein the forming temperature must be selected accordingly. Suitable materials for the intermediate layer, depending on the intended forming or forming temperature materials in question, which have a nearly constant strength at the proposed forming temperatures. As strength, in the present case the property of the material is meant to counteract an externally acting force. By combining connecting means with non-ductile materials of the intermediate layer which maintain their strength, the forces acting on the intermediate layer during the forming process are transmitted to the cover sheet without it to a plastic deformation of the intermediate layer and thus to a change in the thickness of the sandwich structure of the semifinished product comes. The result is that the spacer function of the intermediate layer is maintained during the forming and a high dimensional accuracy in the region of the sandwich structure is achieved. About the connecting means, the intermediate layer can be easily fixed to the base plate or the cover plate or connected to this, so that the manufacture of semi-finished products, which are to be formed, is much easier.

Vorzugsweise sind als Verbindungsmittel Lote, Lötfolien, Lötpasten oder Kleber vorgesehen. Die Lote, Lötfolien, Lötpasten oder der Kleber werden so ausgewählt, dass die Fixierung zwischen Zwischenschicht und dem Grundblech und/oder dem Deckblech während der Umformung erhalten bleibt. Insbesondere Lötfolien ermöglichen eine besonders einfache Verarbeitung und gewährleisten einheitlich dicke Lotschichten.Preferably are provided as connecting means solders, solder foils, solder pastes or adhesive. The solders, solder foils, solder pastes or the glue will be selected that the fixation between the intermediate layer and the base plate and / or the cover sheet during the deformation is maintained. In particular, solder foils allow a particularly simple Processing and ensuring uniformly thick layers of solder.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbzeugs besteht die Zwischenschicht aus einem während einer Umformung stabilen metallischen oder nichtmetallischen, insbesondere gläsernen und/oder keramischen Werkstoff. Die genannten nichtmetallischen Werkstoffe können, beispielsweise bei keramischen Werkstoffen, auch bei sehr hohen Umformtemperaturen konstante Festigkeiten aufweisen. Metallische Werkstoffe sind kostengünstig und lassen sich dagegen besonders einfach verarbeiten.According to one another embodiment of the semifinished product according to the invention the intermediate layer consists of a stable during forming metallic or non-metallic, in particular glass and / or ceramic material. The non-metallic materials mentioned can, for example for ceramic materials, even at very high forming temperatures have constant strengths. Metallic materials are inexpensive and On the other hand, they are particularly easy to process.

Ist gemäß einer besonders einfachen Ausführungsform als metallische Zwischenschicht eine metallische Struktur, beispielsweise eine metallische Gitter- oder Geflechtstruktur, insbesondere ein Streckmetall vorgesehen, so können auf besonders einfache Weise über einen großen Bereich der Sandwichstruktur konstante Abstände zwischen dem Deckblech und dem Grundblech gewährleistet werden. Streckmetalle bestehen aus einem geschlitzten Blech, das zur lokalen Aufwölbung gestreckt wurde. Streckmetalle können daher leicht als Abstandshalter eingesetzt werden. Darüber hinaus sind sie einfach auf dem Grund- bzw. Deckblech zu positionieren. Die metallischen Strukturen sowie die Streckmetalle können aus Stahl oder Stahllegierungen bestehen. Sie können aber auch aus Leichtmetallen wie Aluminium, Magnesium oder anderen metallische Legierungen aufgebaut sein, um zusätzlich eine Gewichtsersparnis zu erzielen. Entsprechende Halbzeuge werden vorzugsweise in Leichtbaukonzepten eingesetzt.is according to a particularly simple embodiment as a metallic intermediate layer, a metallic structure, for example a metallic lattice or braid structure, in particular an expanded metal provided, so can in a particularly simple way about a big Area of the sandwich structure constant distances between the cover plate and the base plate guaranteed become. Expanded metals consist of a slotted sheet metal, the to the local bulge was stretched. Expanded metals can therefore easily used as a spacer. Furthermore they are easy to position on the base or cover plate. The metallic structures as well as the expanded metals can be made out Steel or steel alloys exist. But you can also use lightweight metals such as aluminum, magnesium or other metallic alloys be in addition to achieve a weight saving. Corresponding semi-finished products are preferably used in lightweight construction concepts.

Glasköper, Glaskugeln, Glasfasermatten, Keramikkörper und/oder Keramikkugeln in der Zwischenschicht gewährleisten gemäß einer nächsten Ausführungsform des Halbzeugs einen gleichbleibenden Abstand zwischen Deckblech und dem Grundblech niedrigen aber auch hohen Umformtemperaturen.Glass body, glass balls, Glass fiber mats, ceramic body and / or guarantee ceramic balls in the intermediate layer according to a next embodiment of the semi-finished a consistent distance between the cover plate and the base plate low but also high forming temperatures.

Eine weitere Anpassung des Halbzeugs an die Belastungsanforderungen kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass das Grundblech, das Deckblech und optional der metallische Abstandshalter unterschiedliche Materialguten und/oder Materialdicken aufweisen. Als Materialguten kommen insbesondere höher- und höchstfeste Stähle, beispielsweise Mangan-Bor-Stähle oder Komplexphasen-Stähle, in Betracht, da diese bei geringen Dicken sehr hohe Festigkeiten erreichen. Im Hinblick auf eine spätere Verwendung des Halbzeugs, beispielsweise zur Herstellung von Strukturbauteilen, können die Materialguten und/oder -dicken dann so gewählt werden, dass beispielsweise ein gewünschtes Energieabsorptionsverhalten oder Verformungsverhalten des Strukturbauteils erzielt wird. Aus diesem Grund ist auch der Einsatz anderer Materialguten, beispielsweise von Warmarbeitsstählen, denkbar. Die Dicken für das Grund- und/oder das Deckblech betragen abhängig von der Anwendung zwischen 0,2 mm bis 3 mm. Es sind aber auch höhere Wanddicken des Grund- bzw. des Deckblechs vorstellbar.A further adaptation of the semifinished product to the load requirements can preferably be achieved in that the base plate, the cover plate and optionally the metallic spacers have different material qualities and / or have material thicknesses. As material good come in particular higher- and supreme firm steels, for example, manganese-boron steels or complex phase steels, in Consider, as these reach very high strengths at low thicknesses. With a view to later use of the semifinished product, for example for the production of structural components, can the material good and / or thicknesses are then selected so that, for example a desired one Energy absorption behavior or deformation behavior of the structural component is achieved. For this reason, the use of other material, for example, hot-work steels, conceivable. The thicknesses for the basic and / or the cover sheet is dependent from the application between 0.2 mm to 3 mm. But there are also higher wall thicknesses the basic or the cover plate conceivable.

Das erfindungsgemäße Halbzeug kann auch bei Temperaturen von 550 °C bis 950 °C umgeformt werden, wobei darauf zu achten ist, dass nicht alle Verbindungsmittel und Zwischenschichten für diese Temperatur geeignet sind, beispielsweise Kleber und nichtmetallische, beispielsweise gläserne Werkstoffe.The Inventive semi-finished product can also be formed at temperatures of 550 ° C to 950 ° C, with it It should be noted that not all fasteners and interlayers for this temperature are suitable, for example, adhesive and non-metallic, for example glass Materials.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Halbzeug für die Warm- oder Halbwarmumformung vorgesehen. Dies kann durch Auswahl der geeigneten Werkstoffe für die Verbindungsmittel, beispielsweise Lote und für die Zwischenschicht, beispielsweise Keramikelemente, erreicht werden.Preferably is the semi-finished product according to the invention for the Warm or warm forging provided. This can be done by selection suitable materials for the connecting means, for example solders and for the intermediate layer, for example Ceramic elements, can be achieved.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein gattungsgemäßes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Halbzeugs dadurch gelöst, dass auf ein Grund- und/oder Deckblech im Bereich der Sandwichstruktur ein an die Umformung angepasstes Verbindungsmittel aufgebracht wird, gleichzeitig mit oder nach dem Aufbringen des Verbindungsmittels eine Zwischenschicht auf dem Grundblech und ein Deckblech auf der Zwischenschicht angeordnet wird, wobei die Zwischenschicht aus einem Werkstoff besteht, welcher während der Umformung seine Festigkeit im Wesentlichen nicht ändert, die gebildete Sandwichstruktur verpresst und anschließend aufgehaspelt oder abgetafelt wird. Das Grundblech, das Deckblech, die Zwischenschicht und optional das Verbindungsmittel werden bandförmig bereitgestellt, so dass das Verpressen der Sandwichstruktur kontinuierlich erfolgen kann. Durch diese Maßnahme ist es möglich, auf einfache Weise ein ganzflächig verstärktes Halbzeug herzustellen, welches zur Herstellung von Strukturbauteilen für den Kraftfahrzeugbau besonders gut geeignet ist. Denkbar sind aber auch Halbzeuge zur Herstellung von Strukturbauteilen zu verwenden, die nur lokal verstärkt sind.According to a second teaching of the present invention, the above-described object is achieved by a generic method for the continuous production of a semifinished product that is applied to a base and / or cover plate in the region of the sandwich structure adapted to the forming connection means, simultaneously with or after the application of the bonding agent an intermediate layer on the base plate and a cover plate is disposed on the intermediate layer, wherein the intermediate layer consists of a material which does not substantially change its strength during the forming, the formed sandwich structure is pressed and then wound or abgeschetelt. The base plate, the cover plate, the intermediate layer and optionally the connecting means are provided band-shaped, so that the pressing of the sand can take place continuously. By this measure, it is possible to produce in a simple manner a full-surface reinforced semi-finished, which is particularly well suited for the production of structural components for the automotive industry. However, it is also conceivable to use semi-finished products for the production of structural components that are reinforced only locally.

Mit dem angegebenen Verfahren kann ein Halbzeug kontinuierlich hergestellt werden, welches für eine Formgebung vorgesehen ist und eine hohe Maßhaltigkeit nach der Formgebung, insbesondere im Bereich der Sandwichstruktur, gewährleistet. Durch den Einsatz von an die Umformung angepassten Verbindungsmitteln zur Ausbildung einer Verbindung zwischen Zwischenschicht und Grund- bzw. Deckblech und von an die Umformung angepassten Werkstoffen wird nicht nur die Maßhaltigkeit des Halbzeugs nach der Umformung verbessert, sondern auch das Herstellverfahren des Halbzeugs durch eine vereinfachte Positionierung und Fixierung der Zwischenschicht auf dem Grundblech vor dem Umformen erleichtert. Die kontinuierliche Herstellungsweise ist darüber hinaus wirtschaftlich besonders vorteilhaft.With the specified method, a semifinished product can be produced continuously which is for a shape is provided and a high dimensional stability after shaping, especially in the field of sandwich structure guaranteed. By the use of adapted to the forming connection means establishing a link between the intermediate layer and the basic or cover plate and of adapted to the transformation materials not only is the dimensional accuracy of the semifinished product after forming improved, but also the manufacturing process of the semifinished product by a simplified positioning and fixation the intermediate layer on the base plate before forming easier. The continuous production method is also economically particularly advantageous.

Als Verbindungsmittel können gemäß einer nächsten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders einfach Lote, Lötfolien, Lötpasten oder Kleber auf das Grund- und/oder Deckblech aufgebracht oder aufgetragen werden.When Lanyards can according to a next embodiment the method according to the invention particularly simple solders, solder foils, solder pastes or adhesive applied or applied to the base and / or cover plate become.

Ein gute Positionierung der Zwischenschicht auf dem Grundblech wird dadurch erreicht, dass unmittelbar vor oder während des Verpressens zumindest die Sandwichstruktur des Halbzeugs erwärmt wird, so dass die Verbindungsmittel eine Verbindung zwischen der Zwischenschicht und dem Grundblech und/oder dem Deckblech ausbilden. Bei der Verwendung von Loten oder Lötfolien wird das Halbzeug so stark erwärmt, dass die Lote bzw. die Lötfolie verflüssigen oder in einen duktilen Zustand übergehen und durch das Verpressen eine Lötverbindung aufbauen. Bei der Verwendung eines Klebers kann eine Aushärtung der Klebers beispielsweise chemisch erfolgen, so dass die Temperaturen zur Aushärtung nicht sehr hoch gewählt werden müssen.One good positioning of the intermediate layer on the base plate is achieved in that immediately before or during the pressing at least the sandwich structure of the semifinished product is heated, so that the connecting means a connection between the intermediate layer and the base plate and / or form the cover sheet. When using solder or solder foil the semi-finished product is heated so much that the solder or the solder foil liquefy or go into a ductile state and by pressing a solder joint build up. When using an adhesive, a curing of the For example, adhesives are chemically applied so that the temperatures for curing not very high Need to become.

Ist auf der Lötfolie die Zwischenschicht angeordnet oder aufgebracht oder enthält die Lötpaste den Werkstoff der Zwischenschicht, kann das Verfahren zur Ausbildung der Sandwichstruktur des Halbzeugs weiter vereinfacht werden. Denkbar ist beispielsweise die Lötfolie bereits mit Glaskörper, Keramikkugeln oder Keramikelemente zu Beschichten und die Zwischenschicht unmittelbar mit der Lötfolie bereitzustellen.is on the solder foil the intermediate layer is arranged or applied or contains the solder paste the Material of the intermediate layer, the method of training the sandwich structure of the semi-finished be further simplified. Conceivable is for example the solder foil already with vitreous, Ceramic balls or ceramic elements to be coated and the intermediate layer to provide directly with the solder foil.

Die Verwendung von Lötfolien als Verbindungsmittel ist insbesondere bei der bandförmigen Herstellung des Halbzeugs vorteilhaft, da diese einfach einem kontinuierlichen Herstellverfahren zugeführt werden können.The Use of solder foils as a connecting means is in particular in the band-shaped production of the semifinished product, since they are simply continuous Supplied manufacturing process can be.

Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Bauteil, insbesondere ein Strukturbauteil für den Kraftfahrzeugbau, bestehend aus einem umgeformten, insbesondere tiefgezogenen erfindungsgemäßen Halbzeug gelöst. Das erfindungsgemäße Bauteil zeichnet sich neben den hervorragenden Steifigkeits-, Festigkeits- und Gewichtseigenschaften durch eine besonders hohe Maßgenauigkeit der verstärkten Sandwichstruktur und ein vereinfachtes Herstellverfahren für das Ausgangsprodukt, dem Halbzeug, aus.According to one The third teaching of the present invention is that shown above Task by a component, in particular a structural component for the motor vehicle construction, consisting of a formed, in particular deep-drawn semifinished product according to the invention solved. The component according to the invention is characterized in addition to the excellent stiffness, strength and weight properties by a particularly high dimensional accuracy the amplified Sandwich structure and a simplified production process for the starting product, the semifinished product, from.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Halbzeug, das Verfahren zur Herstellung des Halbzeugs sowie das aus dem Halbzeug hergestellte Bauteil auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 9 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt inIt There are a lot of possibilities now inventive semi-finished product, the method for producing the semifinished product as well as from the semifinished product Design and manufacture manufactured component. For this purpose is referenced on the one hand to the claims 1 and 9 downstream claims, on the other hand, the description of two embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows in

1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs, 1 1 shows a schematic view of an exemplary embodiment of the method according to the invention for the continuous production of a semifinished product according to the invention,

2 in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Halbzeugs, 2 in a plan view of an embodiment of a semifinished product according to the invention,

3 in einer schematischen Schnittansicht das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbzeugs aus 2 sowie 3 in a schematic sectional view of the embodiment of a semifinished product according to the invention from 2 such as

4 in einer schematischen Schnittansicht ein aus dem Ausführungsbeispiel aus 2 hergestelltes erfindungsgemäßes Bauteil. 4 in a schematic sectional view one of the embodiment of 2 manufactured inventive component.

Zunächst zeigt 1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbzeugs. Um das Halbzeug 1, welches aus einem Grundblech 2, einer Zwischenschicht 3 und einem Deckblech 4 besteht, kontinuierlich herzustellen, muss das Grundblech 2, das Deckblech 4 und optional die Zwischenschicht 3 bandförmig bereitgestellt werden. Wie in 1 zu erkennen ist, werden das Grundblech 2, die Zwischenschicht 3 und das Deckblech 4 von jeweils einer Haspel 5, 6, 7 abgewickelt und zum Verpressen einem Walzenpaar 8 zugeführt. Beispielsweise kann die Zwischenschicht 3 als metallische Struktur, insbesondere als Streckmetall ausgebildet sein, welche einfach auf- und abgehaspelt werden kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden auf das Grundblech 2 und die Zwischenschicht 3 nicht dargestellte Verbindungsmittel beispielsweise in Form von Lötpasten oder eines Klebers über Auftragseinheiten 9, 10 aufgetragen. Kurz bevor das Walzenpaar 8 das Verpressen des Halbzeuges durchführt, können über Mittel 11 zur Erwärmung der Bleche das Grundblech 2, die Zwischenschicht 3 und das Deckblech 4 erwärmt werden, um beispielsweise die Lötpasten oder aber auch den Kleber zu aktivieren. Während des Verpressens mit dem Walzenpaar 8 kühlt die Lötpaste ab, so dass eine Lotverbindung zwischen der Zwischenschicht und dem Grundblech bzw. dem Deckblech hergestellt wird. Bei der Verwendung eines Klebers kann dieser durch ein kurzzeitiges Erwärmen zumindest teilweise aushärten. Der Kleber und die Lötpasten sind dabei so ausgewählt, dass bei einer anschließenden Umformung die Verbindung zwischen Grundblech, Deckblech und Zwischenschicht nicht beschädigt wird.First shows 1 a schematic view of an embodiment of the inventive method for the continuous production of a semifinished product according to the invention. To the semifinished product 1 , which consists of a base plate 2 , an intermediate layer 3 and a cover plate 4 consists of continuously producing, must be the base plate 2 , the cover plate 4 and optionally the intermediate layer 3 be provided band-shaped. As in 1 It can be seen, become the base plate 2 , the intermediate layer 3 and the cover plate 4 from one reel each 5 . 6 . 7 unwound and for pressing a pair of rollers 8th fed. For example, the intermediate layer 3 be formed as a metallic structure, in particular as expanded metal, which can be easily wound up and unwound. In the present embodiment, the base plate 2 and the intermediate layer 3 not shown connecting means, for example in the form of solder pastes or an adhesive on application units 9 . 10 applied. Just before the pair of rollers 8th the pressing of the semifinished product performs, can via means 11 to heat the sheets, the base plate 2 , the intermediate layer 3 and the cover plate 4 are heated, for example, to activate the solder pastes or even the adhesive. During pressing with the roller pair 8th cools the solder paste, so that a solder connection between the intermediate layer and the base plate or the cover plate is made. When using an adhesive, this can at least partially harden by a brief heating. The adhesive and the soldering pastes are selected so that in a subsequent forming the connection between the base plate, cover plate and intermediate layer is not damaged.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Zwischenschicht 3 bandförmig bereitgestellt. Es ist aber auch denkbar, dass die Zwischenschicht 3, welche die Abstandshalterfunktion übernimmt, bereits beim Auftragen der Verbindungsmittel über eine Auftragseinheit 9 beispielsweise auf dem Grundblech 2 auf diesem angeordnet wird. Dies kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn Glaskörper, Glaskugel, Keramikkörper oder Keramikelemente in der Zwischenschicht vorgesehen sind, die unmittelbar auf das Grundblech 2 auftragbar sind. Nach dem Verpressen des Halbzeugs über das Walzenpaar 8 wird das Halbzeug 1 auf eine Haspel 16 aufgewickelt. Alternativ zum Aufwickeln auf eine Haspel 16 kann das Halbzeug auch auf Länge abgetafelt werden und als einzelnes Verbundblech beispielsweise gelagert und dann einer weiteren Umformung zugeführt werden.In the illustrated embodiment, the intermediate layer 3 provided in a band. But it is also conceivable that the intermediate layer 3 , which takes over the spacer function, already during application of the connecting means via an application unit 9 for example, on the base plate 2 is placed on this. This may be advantageous, for example, if glass body, glass ball, ceramic body or ceramic elements are provided in the intermediate layer, which directly on the base plate 2 are orderable. After pressing the semifinished product over the roller pair 8th becomes the semi-finished product 1 on a reel 16 wound. Alternatively for winding on a reel 16 The semifinished product can also be tabulated to length and stored as a single composite sheet, for example, and then fed to a further deformation.

Ein entsprechendes Halbzeug 1 in einer Draufsicht zeigt die 2. Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Halbzeugs 1 weist zusätzlich einen speziell ausgebildeten Bereich 12 auf, welcher beispielsweise für Verschraubungen vorgesehen sein kann. Bei Sandwichstrukturen, wie in dem erfindungsgemäßen Halbzeug 1 ist nämlich häufig problematisch, Befestigungsmittel an diesen vorzusehen, da die Blechdicken des Grundblechs 2 bzw. des Deckbleches 4 üblicherweise sehr gering sind, so dass diese Bereiche eine Schraubverbindung ein relativgeringes Kraftaufnahmevermögen hat. Um das Kraftaufnahmevermögen beispielsweise bei entsprechender Verschraubungen zu verbessern, sind in dem verstärkten Bereich 12 zusätzliche Strukturen vorgesehen. Die Struktur 13, welche neben Glaskörpern bzw. -kugeln 14 in der Zwischenschicht angeordnet ist, kann aus einer stabilen nichtmetallischen oder metallischen Struktur bestehen, welche zur Aufnahme von beispielsweise Schrauben geeignet ist. In der Schnittansicht der 3 ist deutlich zu erkennen, dass die nichtmetallische oder metallische Struktur 13 den Bereich zwischen dem Deckblech 4 und dem Grundblech 2 komplett ausfüllt. Der Einfachheit halber sind in der 3 die Verbindungsmittel nicht dargestellt. Wird nun an der Stelle, an welcher die metallische oder nichtmetallische Struktur 13 vorgesehen ist ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube in das Halbzeug eingebracht, so kann aufgrund des Ausfüllens des Zwischenraums durch diese Struktur die Kraftaufnahmevermögen einer beispielsweise in das Halbzeug eingedrehten Schraube deutlich verbessert werden. Gleichzeitig kann das Halbzeug auch bei kontinuierlicher Herstellung mit entsprechenden metallischen oder nichtmetallischen Strukturen 13 ausgerüstet werden, in dem diese vor dem Verpressen beispielsweise auf dem Grundblech 2 angeordnet oder aufgebracht werden.A corresponding semi-finished product 1 in a top view shows the 2 , The embodiment of the semifinished product according to the invention 1 additionally has a specially designed area 12 on, which may be provided for example for screwing. In sandwich structures, such as in the semifinished product according to the invention 1 is often problematic to provide fasteners on these, since the sheet thickness of the base plate 2 or the cover sheet 4 Usually are very low, so these areas a screw connection has a relatively low power capacity. In order to improve the power capacity, for example, with appropriate glands are in the reinforced area 12 additional structures provided. The structure 13 , which in addition to glass bodies or balls 14 is arranged in the intermediate layer may consist of a stable non-metallic or metallic structure, which is suitable for receiving, for example screws. In the sectional view of 3 It can be clearly seen that the non-metallic or metallic structure 13 the area between the cover plate 4 and the base plate 2 completely filled. For the sake of simplicity, in the 3 the connecting means not shown. Will now be at the point where the metallic or non-metallic structure 13 provided is a fastener, such as a screw introduced into the semi-finished, so can be significantly improved due to the filling of the gap by this structure, the force capacity of a screwed example in the semi-finished screw. At the same time, the semifinished product can also be produced continuously with corresponding metallic or non-metallic structures 13 be equipped in which this before pressing, for example, on the base plate 2 be arranged or applied.

In einer schematischen Schnittansicht ist nun in 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils 15, welches durch Tiefziehen eines erfindungsgemäßen Halbzeugs 1 hergestellt wurde, dargestellt. Die an die Umformung angepassten Verbindungsmittel sind in 4 ebenfalls nicht dargestellt. Die nicht dargestellten Verbindungsmittel sind aber so ausgebildet, dass diese die Umformung des Halbzeuges 1 zulassen, ohne selbst zu reißen oder die Zwischenschicht 3 zu beschädigen. Der Abstand d des Grundblechs 2 und des Deckbleches 4 bleibt während der Umformung konstant, da die Zwischenschicht 3 die Abstandshalterfunktion übernimmt. Nach dem Umformen kann beispielsweise durch eine weitere Erwärmung oder eine Abkühlung des Bauteils 15 eine endgültige Verbindung zwischen der Zwischenschicht 3, dem Grundblech 2 und dem Deckblech 4 hergestellt werden. Das fertige Bauteil 15 weist nicht nur ein besonders geringes Gewicht auf, sondern weist aufgrund der Maßgenauigkeit beispielsweise des Abstandes d des Deckblechs vom Grundblech ein besonders gutes Energieabsorptionsvermögen auf. Das Bauteil 15 ist daher besonders bevorzugt als Struktur- oder Außenhautteil für den Kraftfahrzeugbau einsetzbar.In a schematic sectional view is now in 4 an embodiment of a component according to the invention 15 , which by deep drawing a semifinished product according to the invention 1 was prepared, shown. The adapted to the forming connection means are in 4 also not shown. The connecting means, not shown, but are designed so that these are the deformation of the semifinished product 1 allow, without tearing or the intermediate layer 3 to damage. The distance d of the base plate 2 and the cover sheet 4 remains constant during forming as the intermediate layer 3 the spacer function takes over. After forming, for example, by further heating or cooling of the component 15 a final connection between the intermediate layer 3 , the base plate 2 and the cover plate 4 getting produced. The finished component 15 not only has a particularly low weight, but due to the dimensional accuracy, for example, of the distance d of the cover plate from the base plate has a particularly good energy absorption capacity. The component 15 is therefore particularly preferably used as a structural or outer skin part for motor vehicle construction.

Claims (13)

Halbzeug (1) aus Stahl oder einer Stahllegierung, welches für eine Umformung vorgesehen ist, wobei das Halbzeug (1) mindestens einen verstärkten Bereich mit einer Sandwichstruktur aufweist, die Sandwichstruktur zumindest ein Grundblech (2), eine Zwischenschicht (3) und ein Deckblech (4) umfasst, wobei die Zwischenschicht (3) einen Abstandshalter zwischen Deckblech (4) und Grundblech (2) bildet und einen Werkstoff umfasst, welcher während einer Umformung seine Festigkeit im Wesentlichen nicht ändert, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Sandwichstruktur des Halbzeugs (1) an die Umformung angepasste Verbindungsmittel (5) zum Verbinden der Zwischenschicht (3) mit dem Grundblech (2) und/oder dem Deckblech (4) vorgesehen sind.Workpiece ( 1 ) made of steel or a steel alloy intended for forming, the semi-finished product ( 1 ) has at least one reinforced area with a sandwich structure, the sandwich structure at least one base plate ( 2 ), an intermediate layer ( 3 ) and a cover plate ( 4 ), wherein the intermediate layer ( 3 ) a spacer between cover plate ( 4 ) and base plate ( 2 ) and comprises a material which substantially does not change its strength during forming, characterized in that in the region of the sandwich structure of the semifinished product ( 1 ) adapted to the forming connection means ( 5 ) to Ver bind the intermediate layer ( 3 ) with the base plate ( 2 ) and / or the cover plate ( 4 ) are provided. Halbzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel Lote, Lötfolien, Lötpasten oder Kleber vorgesehen sind.Semifinished product according to claim 1, characterized that provided as connecting means solders, solder foils, solder pastes or adhesive are. Halbzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) einen metallischen, nicht metallischen, insbesondere gläsernen und/oder keramischen Werkstoff umfasst.Semifinished product according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate layer ( 3 ) comprises a metallic, non-metallic, in particular glass and / or ceramic material. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als metallische Zwischenschicht (3) eine metallische Struktur, insbesondere ein Streckmetall vorgesehen ist.Semifinished product according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a metallic intermediate layer ( 3 ) A metallic structure, in particular an expanded metal is provided. Halbzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Zwischenschicht (3) aus Stahl, einer Stahllegierung und/oder einem Leichtmetall besteht.Semifinished product according to claim 4, characterized in that the metallic intermediate layer ( 3 ) consists of steel, a steel alloy and / or a light metal. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Glasköper, Glaskugeln (14), Glasfasermatten, Keramikkörper und/oder Keramikkugeln in der Zwischenschicht (3) vorgesehen sind.Semifinished product according to one of claims 1 to 4, characterized in that glass bodies, glass spheres ( 14 ), Glass fiber mats, ceramic bodies and / or ceramic balls in the intermediate layer ( 3 ) are provided. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundblech (2), das Deckblech (4) und optional die metallische Zwischenschicht (3) unterschiedliche Materialguten und/oder Materialdicken aufweisen.Semifinished product according to one of claims 1 to 5, characterized in that the base plate ( 2 ), the cover plate ( 4 ) and optionally the metallic intermediate layer ( 3 ) have different material and / or material thicknesses. Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug für die Warm- oder Halbwarmumformung vorgesehen ist.Semifinished product according to one of claims 1 to 7, characterized that the semis for hot or warm forging is provided. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Halbzeugs mit mindestens einem verstärkten Bereich mit einer Sandwichstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem auf ein Grund- und/oder Deckblech im Bereich der Sandwichstruktur ein an die Umformung angepasstes Verbindungsmittel aufgebracht wird, gleichzeitig mit oder nach dem Aufbringen des Verbindungsmittels eine Zwischenschicht auf dem Grundblech und ein Deckblech auf der Zwischenschicht angeordnet wird, wobei die Zwischenschicht aus einem Werkstoff besteht, welcher während einer Umformung seine Festigkeit im Wesentlichen nicht ändert, die gebildete Sandwichstruktur verpresst und anschließend aufgehaspelt oder abgetafelt wird.Process for the continuous production of a Semi-finished product with at least one reinforced area with a sandwich structure according to one of the claims 1 to 8, in which on a base and / or cover plate in the area the sandwich structure adapted to the forming connection means is applied, simultaneously with or after the application of the bonding agent an intermediate layer on the base plate and a cover plate on the Intermediate layer is arranged, wherein the intermediate layer of a Material exists, which during a deformation substantially does not change its strength, the formed sandwich structure pressed and then reeled or subscribed. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungsmittel Lote, Lötfolien, Lötpasten oder Kleber auf das Grund- und/oder Deckblech aufgebracht oder aufgetragen werden.Method according to claim 9, characterized in that that as connecting means solders, solder foils, solder pastes or adhesive on the Base and / or cover sheet applied or applied. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor oder während des Verpressens zumindest die Sandwichstruktur des Halbzeugs erwärmt wird, so dass die Verbindungsmittel eine Verbindung zwischen der Zwischenschicht und dem Grundblech und/oder dem Deckblech ausbilden.Method according to claim 9 or 10, characterized that immediately before or during the Pressing at least the sandwich structure of the semi-finished product is heated, so that the connecting means make a connection between the intermediate layer and form the base plate and / or the cover plate. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lötfolie die Zwischenschicht angeordnet oder aufgebracht ist oder der Werkstoff der Zwischenschicht in der Lötpaste oder dem Kleber enthalten ist.Method according to one of claims 9 to 11, characterized that on the solder foil the intermediate layer is arranged or applied or the material the intermediate layer in the solder paste or the adhesive is included. Bauteil, insbesondere Strukturbauteil für den Kraftfahrzeugbau, bestehend aus einem umgeformten, insbesondere tiefgezogenen Halbzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, insbesondere hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12.Component, in particular structural component for the motor vehicle industry, consisting of a formed, in particular deep-drawn semi-finished product according to one of the claims 1 to 8, in particular produced by a method according to one the claims 9 to 12.
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