DE102006049146B4 - Verfahren zur Herstellung einer aus mindestens zwei miteinander verbundenen Blechteilen bestehenden Baugruppe - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer aus mindestens zwei miteinander verbundenen Blechteilen, insbesondere Blechformteilen, bestehenden Baugruppe.
- Insbesondere Blechbaugruppen von Fahrzeugkarosserien unterliegen ständig steigenden Anforderungen an die Festigkeit, die möglichst unter Gewichtsreduzierung erfüllt werden sollen. In diesem Zusammenhang gewinnen formgehärtete Blechbauteile zunehmend an Bedeutung.
- Die
DE 698 18 472 T2 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Falzbarkeit von Blech aus aushärtbarem Aluminium, bei dem die mit einem Saum zu versehende Zone eines vorher ausscheidungsgehärteten Aluminiumlegierungsblechs durch eine kurzzeitige Erwärmung auf 250°C bis 500°C und durch anschließendes Abschrecken selektiv einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Die so behandelten Bereiche erlangen ihre ursprüngliche Festigkeit durch Kaltverfestigen und anschließendes Altern wieder. - Die
JP 2006110566 A - Die
DE 10 2004 047 229 A1 beschreibt eine unlösbare und verdrehsichere Bauteilverbindung, bei der neben Kraftschluss auch ein Formschluss vorgesehen ist, der durch Einprägungen ausgebildet wird. - Der Aufsatz „Wärmebehandlung. Entwicklungstendenzen beim Presshärten in der Automobilindustrie”. In UMFORMTECHNIK, 2006, H.03, S. 38–41, führt aus, dass Presshärten hochfester Blechwerkstoffe den Bau leichter und dennoch extrem steifer Karosseriebauteile durch die Kombination von Wärmebehandlung, Formgebung und gleichzeitig kontrollierter Abkühlung ermöglicht.
- Auch der Internet-Artikel „VW setzt Maßstäbe bei der Warmumformung von Blechen”, www,industrieforum.net/de/biechonlinede/mai052006/weltmeister im formhärten/URL:http//www.industrie-forum.net, beschreibt den Prozess des Formhärtens von Blechteilen und die Vorteile dieser Technologie.
- Die
DE 10 2006 036 009 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von chalenteilen, die beispielsweise durch Tiefziehen von Blech gefertigt wurden. Zwischen den beiden Schalenteilen wird in einem Werkzeug eine Falzverbindung ausgebildet Nach dem Falzvorgang wird der Falz in einem weiterem Werkzeug erwärmt und anschließend nochmals zusammengepresst. Dadurch wird eine verbesserte, spaltfreie Falzverbindung ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, die erwärmte Falzverbindung anschließend beschleunigt abzukühlen und so zusätzlich zu härten. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeiten zum Einsatz formgehärteter Blechbauteile zu erweitern.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der obengenannten Art gelöst, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens eines der Blechteile formgehärtet und unter Verformung des Bleches von wenigstens einem der Blechteile eine Kraft- oder/und Formschlussverbindung zwischen den Blechteilen hergestellt wird.
- Vorteilhaft kombiniert die Erfindung das Formhärten mit auf Kraft- oder/und Formschluss beruhenden Verbindungen innerhalb von Baugruppen aus Blechteilen.
- In einer Ausführungsform der Erfindung kann ein zur Verbindung mit dem zweiten Blechteil vorgesehener Abschnitt des wenigstens einen Blechteils von einer vor der Verbindung erfolgenden Formhärtung ausgenommen oder zur Wiederherstellung der Verformbarkeit nach Formhärtung des gesamten Blechteils erwärmt werden. In dem betreffenden Abschnitt ist das Blechmaterial dann ausreichend dehnbar, um durch Formung eine Kraft- oder/und Formschlussverbindung herstellen zu können.
- Vorzugsweise wird das wenigstens eine Blechteil in seiner Gesamtheit erwärmt und dann mit dem zweiten Blechteil verbunden und formgehärtet.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgen die Verbindung der Blechteile und die Formhärtung unter wesentlicher Zeit- und Kosteneinsparung gleichzeitig in einem Arbeitsgang.
- Vorteilhaft können bei der Herstellung der Verbindung die Formteile durch ein gegen diese anliegendes Formhärtwerkzeug gehalten werden. Gesonderte Werkstückhalterungen, welche die Verformung mindestens eines der Blechteile zwecks Verbindungen mit dem anderen Blechteil ermöglichen, können ggf. entfallen. Entsprechend verringert sich insgesamt der Herstellungsaufwand für Werkzeuge.
- In einer Ausführungsform der Erfindung dient zur Verbindung mit dem anderen Blechteil ein Randabschnitt des einen Blechteils, wobei unter Biegung des Randabschnitts vorzugsweise eine Bördelverbindung mit dem andere Blechteil hergestellt wird. Das andere Blechteil braucht zur Herstellung der Bördelverbindung nicht verbogen zu werden. Es kann daher z. B. vorab in seiner Gesamtheit formgehärtet worden sein oder aus einem harten, wenig dehnbaren Material bestehen.
- Zweckmäßig erfolgt eine Vorformung des zur Verbördelung vorgesehenen Randabschnitts, insbesondere kann dieser Abschnitt um mehr als 90° vorgebogen werden, so dass die zur Verbördelung erforderliche Restbiegung nur noch einen verhältnismäßig kleinen Biegewinkel erfordert, Entsprechend einfach kann das Bördelwerkzeug konstruiert sein.
- Die Verbindung der Blechteile kann in mehreren, zueinander im Abstand angeordneten Verbindungsabschnitten erfolgen.
- Vorzugsweise wird zur weiteren Verfestigung der Bördelverbindung in den durch die Bördelung gebildeten Flansch, vorzugsweise in einem Arbeitsgang mit der Bördelung, eine Vertiefung eingeprägt, Der zwischen den U-Schenkeln der Bördelung gehaltene Blechflansch des anderen Blechteils wird dadurch in Richtung der U-Schenkel nicht nur kraft- sondern auch formschlüssig gehalten. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind durch die Bördelung drei oder mehr Blechteile miteinander verbunden.
- Bei Herstellung der Verbindung im warmen Zustand kann zur weiteren Verfestigung zusätzlich ein Lot- oder ein Heißkleber eingesetzt werden.
- In einer alternativen Ausführungsform wird zur Herstellung der Kraft- oder/und Formschlussverbindung in einen Abschnitt des einen Blechteils eine Vertiefung eingepresst und dadurch auf der anderen Blechseite ein Vorsprung gebildet, welcher in eine Öffnung in dem anderen Blechteil eingreift. Vorzugsweise weitet sich die Öffnung In dem anderen Blechteil in Pressrichtung auf und der Vorsprung wird innerhalb der Öffnung durch eine entgegengerichtete Presskraft in der Art eines Nietenschaftes aufgeweitet. So wird auf diese Weise neben einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Blechteilen auch eine Formschlussverbindung hergestellt.
- Vorzugsweise erfolgt die Herstellung dieser Verbindung im warmen Zustand wenigstens des einen Blechteils.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert, Es zeigen:
-
1 Ausschnitte einer erfindungsgemäß hergestellten Baugruppe aus Blechformteilen in einer Querschnitts- und Seitenansicht, -
2 eine die Vorformung eines Blechformteils für eine Bördelverbindung erläuternde Darstellung, -
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß hergestellte Baugruppe in einer Querschnittsansicht und einer Seitenansicht, -
4 eine Teilansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß hergestellten Baugruppe in Seitenansicht, -
5 eine Gesamtdarstellung der Baugruppe von1 in einer Draufsicht, -
6 eine Gesamtdarstellung der Baugruppe von3 in einer Draufsicht, -
7 ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß hergestellte Baugruppe in einer Draufsicht, -
8 eine Querschnittsteildarstellung der Baugruppe von7 gemäß Schnittlinie I-I, -
9 eine Querschnittsteildarstellung der Baugruppe von7 gemäß Schnittlinie J-J, -
10 ein fünftes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäß hergestellte Baugruppe, die aus drei Blechformteilen besteht, -
11 zwei Blechformteile für eine erfindungsgemäß herzustellende Baugruppe, wobei in einem Randabschnitt der Blechformteile beide Blechformteile zwecks Bördelung vorgebogen sind, und -
12 eine erfindungsgemäß herzustellende Baugruppe vor der Bördelung, wobei im Bördelbereich ein Lot- oder ein Heißkleber aufgetragen ist. - Eine in
1 und5 gezeigte Baugruppe besteht aus einem ersten Blechformteil1 und einem zweiten Blechformteil2 , Beide Blechformteile wurden bei ihrer Herstellung formgehärtet. Bei dem Blechformteil1 wurde ein zur Herstellung einer Bördelverbindung3 dienender Randabschnitt4 des Blechformteils1 von der Formhärtung ausgenommen. Dadurch ist das Material dieses Abschnitts genügend dehnbar, um den Abschnitt zur Herstellung der Bördelverbindung3 , wie in1a dargestellt, U-förmig abbiegen zu können. - Wie
5 zeigt, weist die aus den zwei schalenförmigen Blechformteilen1 und2 gebildete Baugruppe insgesamt drei Bördelverbindungsbereiche3 ,3' und3'' . Entsprechend wurden drei im Abstand von jeweils 120° angeordnete Randabschnitte4 ,4' und4'' von der Formhärtung des Blechformteils1 ausgenommen. - Vor der Bördelung erfolgte eine Vorformung der Randabschnitte
4 ,4' ,4'' durch Abwinklung um mehr als 90° zu einem spitzen Winkel α, wie dies in2 dargestellt ist. Durch diese Vorbiegung lässt sich die Bördelung wesentlich vereinfachen und der erforderliche Aufwand für Bördelwerkzeuge entsprechend verringern. - In den folgenden Ausführungsbeispielen sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in
1 ,2 und5 bezeichnet, wobei der betreffenden Bezugszahl jeweils der Buchstabe a, b, d, e bzw. f beigefügt ist. - Bei dem Ausführungsbeispiel von
3 und6 wurden wenigstens das schalenförmige Blechformteil1a vor der Herstellung einer Bördelverbindung3a auf eine Temperatur oberhalb der zur Ausbildung eines Austenitgefüges erforderlichen Temperatur erwärmt. - Die Bördelung erfolgte im erwärmten Zustand. Unmittelbar anschließend an die Bördelung wurde in den Bördelungsflansch eine Vertiefung
5 eingeprägt, welche in Richtung der U-Schenkel der Bördelverbindung3a zusätzlich zur Kraftschlussverbindung für eine Formschlussverbindung zwischen den Blechteilen1a und2a sorgt Die Baugruppe wurde in einem Arbeitsgang mit der Bördelung und Prägung durch ein gekühltes, von beiden Seiten gegen die Kontur der Baugruppe angelegtes Press- bzw. Formwerkzeug gehalten und wenigstens das Blechformteil1a formgehärtet. - Vorteilhaft übernimmt das härtende Presswerkzeug die zur Herstellung der Bördelverbindung und Prägung erforderliche Halterung der Baugruppe.
- Auch die Bördelbereiche (oder auch nur die Bördelbereiche) könnten abschließend formgehärtet werden, ggf. unter Nutzung der Bördelwerkzeuge.
- Wie
6 zeigt, sind auch bei dieser Baugruppe insgesamt drei Bördelbereiche3 ,3a' und3a'' zueinander im Abstand von 120° gebildet, wobei sich die Einprägung5 jeweils über die gesamte Länge der Bördelverbindung erstreckt. - Wie aus
4 hervorgeht, können statt der durchgehenden Einprägung5 auch zueinander im Abstand angeordnete Einprägungen5b erzeugt werden. - Bei dem Ausführungsbeispiel von
7 sind neben drei Bördelverbindungsbereichen3c ,3c' und3'' zwischen Blechformteilen1c und2c stellenweise auch Verbindungen6 hergestellt, wobei jeweils ein verkürzter Flansch7 des Blechformteils1c mit einem verkürzten Flansch8 des Blechformteils2c verbunden worden ist. - Zur Herstellung der Verbindungen
6 wird jeweils in den Flansch7 eine Vertiefung9 eingepresst. Ein durch die Vertiefung gebildeter Vorsprung10 ragt in eine vorgefertigte Öffnung11 im Flansch8 des anderen Blechformteils2c hinein. Wie in9 zu erkennen ist, weitet sich die Vertiefung11 in Pressrichtung auf. Durch einen Pressgegenhalter lässt sich der Vorsprung10 innerhalb der Öffnung11 in der Art eines Nietenschafts aufweiten, so dass neben einer Kraftschlussverbindung zwischen dem Flansch7 und dem Flansch8 auch eine Formschlussverbindung zwischen diesen Teilen entsteht. - Wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
3 und6 wird wenigstens das zur Verbindung zu verformende Blechformteil1c vor dem Bördeln und der Herstellung der Verbindungen6 in seiner Gesamtheit erwärmt und während der Verbindung der Teile durch ein gekühltes, die schalenförmigen Blechteile1c und2c zusammenhaltendes Werkzeug formgehärtet. - Bei dem Ausführungsbeispiel von
10 ist eine Verbindung zwischen drei Blechformteilen1d ,2d und12 hergestellt, wobei wenigstens das zu verformende Blechformteil1d erwärmt und ein Flansch13 des dritten Blechformteils12 zusammen mit einem Flansch des Blechformteils2d zwischen den U-Schenkeln einer Bördelverbindung3d eingeklemmt worden ist. -
11 zeigt miteinander zu verbindende Blechformteile1e und2e mit Abschnitten4e und4e' , die für eine Bördelung vorgebogen sind. Abweichend von den vorangehenden Ausführungsbeispielen gemäß1 bis9 werden also zur Herstellung einer Bördelverbindung zwei Randabschnitte4e und4e' abgebogen. Im gebördelten Zustand schließen die Enden der Abschnitte4e und4e' vorzugsweise bündig miteinander ab. -
12 zeigt miteinander im warmen Zustand zu verbördelnde Blechformteile1f und2f mit einem vorgebogenen Randabschnitt4f des Blechformteils1f . Zur weiteren Verfestigung der Verbindung zwischen den Blechformteilen ist im Verbördelungsbereich ein Lot- oder Heißkleber14 aufgetragen. - Statt der oben erwähnten Erwärmung gesamter Blechformteile könnte die Erwärmung und ggf. Presshärtung auch auf die Verbindungsbereiche beschränkt sein. Insbesondere die Verbindungen
6 könnten sogar unter punktueller Materialerwärmung hergestellt werden. Auch könnte einer Erwärmung und Presshärtung der gesamten Baugruppe nach Herstellung der Verbindung zwischen den Blechteilen erfolgen.
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung einer aus mindestens zwei miteinander verbundenen Blechteilen (
1 ,2 ), bestehenden Baugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines (1 ) der Blechteile (1 ,2 ) formgehärtet wird und einen Abschnitt aufweist, der zur Verbindung mit dem anderen Blechteil (2 ) vorgesehen ist und von der vor der Verbindung erfolgenden Formhärtung ausgenommen oder zur Wiederherstellung der Verformbarkeit nach Formhärtung des gesamten Blechteils (1 ) erwärmt wird, und dass unter Verformung des Bleches von wenigstens einem (1 ) der Blechteile (1 ,2 ) eine Kraft- oder/und Formschlussverbindung zwischen den Blechteilen (1 ,2 ) hergestellt wird, wobei die Verbindung der Blechteile (1 ,2 ) und die Formhärtung gleichzeitig in einem Arbeitsgang erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens das eine Blechteil (
1 ) in seiner Gesamtheit erwärmt und dann mit dem anderen Blechteil (2 ) verbunden und formgehärtet wird, - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (
1 ,2 ) bei der Herstellung der Kraft- oder/und Formschlussverbindung durch ein gegen die Blechteile anliegendes Press- bzw. Formhärtwerkzeug gehalten werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des einen Blechteils (
1 ) mit dem anderen Blechteil (2 ) in einem Randabschnitt (4 ,7 ) des einen Blechteils (1 ) erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter Biegung des Randabschnitts (
4 ) eine Bördelverbindung (3 ) mit dem anderen Blechteil (2 ) hergestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Randabschnitt (
4 ) zur Bördelung vorgeformt wird und insbesondere eine Verbiegung um mehr als 90° erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der Blechteile (
1 ,2 ,12 ) in mehreren, zu einander im Abstand angeordneten Verbindungsabschnitten (4 ,4' ,4'' ) des einen Blechteils (1 ) erfolgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den durch die Bördelverbindung (
3 ) gebildeten Flansch in einem Arbeitsgang mit oder nach der Bördelung wenigstens eine Vertiefung (5 ) eingeprägt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass, vorzugsweise durch die Bördelung, drei Blechteile (
1d ,2d ,12 ) miteinander verbunden werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechteile (
1f ,2f ) zusätzlich durch ein Lot- oder/und einen Heißkleber (14 ) miteinander verbunden werden, - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Kraft- oder/und Formschlussverbindung, vorzugsweise in einem Randabschnitt (
7 ) des einen Blechteils (1c ) in das eine Blechteil eine Vertiefung (9 ) eingepresst und ein dadurch auf der anderen Blechseite gebildeter Vorsprung (10 ) in eine Öffnung (11 ) in dem anderen Blechteil (2c ) eingepresst wird, - Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Öffnung (
11 ) in dem anderen Blechteil (2c ) in Pressrichtung aufweitet und der Vorsprung (10 ) innerhalb der Öffnung (11 ) durch eine entgegengerichtete Presskraft in der Art eines Nietenschafts aufgeweitet ist.
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