DE102007019173B3

DE102007019173B3 - Method for press-forming and hardening a steel workpiece in a stamping machine comprises partially moving the stamps away from each other after deforming and passing coolant through the gap between the stamps and the workpiece

Info

Publication number: DE102007019173B3
Application number: DE200710019173
Authority: DE
Inventors: Markus Müller; Hans-Jürgen Knaup; Udo Klasfauseweh
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2027-04-21
Also published as: EP1983063A3; MX2008004916A; EP1983063B1; EP1983063A2; BRPI0801178A2

Abstract

Method for press-forming and hardening a steel workpiece in a stamping machine comprises partially moving the stamps (2, 3) away from each other after deforming and passing coolant (6) through the gap (10, 11) between the stamps and the workpiece. The heated workpiece is placed into the molding hollow space (9) above the coolant meniscus (8). The coolant meniscus is raised high enough for the coolant to flow into the hollow space.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressformen und Härten eines Werkstücks aus Stahl in einer Gesenkpresse mit den Maßnahmen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for press molding and curing a workpiece made of steel in a stamping press with the measures in the preamble of Patent claim 1.

Es ist beispielsweise durch die DE 24 52 486 C2 bekannt, Werkstücke aus Stahl, insbesondere Bleche, warm in einer Presse umzuformen und noch in der Presse zu härten. Hierzu wird ein Rohling bis auf eine Temperatur im spezifischen Austenitisierungstemperaturbereich des Werkstoffs, d.h. auf eine Temperatur über der Umwandlungstemperatur AC1, vorzugsweise größer als AC3, erwärmt, in der Gesenkpresse umgeformt und in dem geschlossenen Presswerkzeug gehärtet. Das Presswerkzeug wird flüssigkeitsgekühlt. Die Kühlung kann auch bereits während des Schließens der Gesenkpresse erfolgen.It is for example through the DE 24 52 486 C2 known, workpieces made of steel, especially sheets, warm to transform in a press and to harden in the press. For this purpose, a blank is heated to a temperature in the specific austenitizing temperature range of the material, ie to a temperature above the transition temperature AC1, preferably greater than AC3, formed in the die press and cured in the closed pressing tool. The pressing tool is liquid cooled. The cooling can also be done during the closing of the die press.

Um den gewünschten Härtegrad zu erzielen, muss die Abkühlgeschwindigkeit des Werkstücks größer sein als die kritische werkstoffspezifische Abkühlgeschwindigkeit. Das Werkstück muss ferner auf eine Temperatur unterhalb der Martensit-Starttemperatur abgekühlt werden. Auf diese Weise wird ein diffusionsloses Umklappen des austenitischen Gefüges des Werkstücks in ein martensitisches Gefüge erreicht, wobei sich das martensitische Gefüge durch große Härte und hohe Zugfestigkeit auszeichnet. Ein gewisser Anteil an Restaustenit bleibt bestehen, der in geringen Mengen jedoch unschädlich ist.Around the wished temper to achieve the cooling rate of the workpiece be greater as the critical material-specific cooling rate. The workpiece must further to a temperature below the martensite start temperature chilled become. In this way, a diffusionless folding of the austenitic Structure of the workpiece into a martensitic structure reached, whereby the martensitische structure by high hardness and high tensile strength distinguishes. A certain amount of retained austenite remains, which is harmless in small quantities.

Es wird als nachteilig angesehen, dass bei bekannten Presshärtverfahren oftmals nur Rohlinge von geringer Dicke prozesssicher verarbeitet werden können. Beim Bau von gepanzerten Fahrzeugen kommt es beispielsweise darauf an, dickere Stahlplatten zu verarbeiten. Diese können eine Dicke von mehreren Millimetern und sogar von über 10 mm aufweisen. Die bekannten Presshärtverfahren stoßen hierbei oftmals an ihre Grenzen. Es besteht daher der Wunsch, auch dickwandige Stahlplatten mit komplexen dreidimensionalen Geometrien umzuformen, um sie der Fahrzeuginnenkontur anpassen zu können. Bislang wurden ebene Panzerplatten miteinander verschweißt. Die Schweißnähte verändern allerdings die mechanischen Eigenschaften des Stahls erheblich und führen zu einer Schwächung des gesamten Bauteils. Es mussten daher aufwändige konstruktive Maßnahmen ergriffen werden, um die geforderte Sicherheitsstufe der Panzerungsbauteile auch im Bereich der Schweißnähte sicherzustellen.It is considered to be disadvantageous that in known Presshärtverfahren Often only blanks of small thickness are reliably processed can be. When building armored vehicles, for example to process thicker steel plates. These can be a thickness of several Millimeters and even over 10 mm. The known Presshärtverfahren encounter this often to their limits. There is therefore the desire, even thick-walled Reshape steel plates with complex three-dimensional geometries, to adapt to the vehicle interior contour. So far, have been level Armor plates welded together. However, the welds change the mechanical properties of the steel significantly and lead to a weakening of the entire component. It therefore had to take complex design measures be taken to the required security level of the armor components also in the area of welds.

In der DE 10 2004 006 093 B3 wird ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional geformten Panzerungsbauteils für Fahrzeugkarosserien beschrieben, bei welchem die Abkühlung des warmumgeformten Bauteils Bestandteil der Härtebehandlung ist und im geschlossenen Presswerkzeug erfolgt, das im vollflächigen Kontakt mit dem Werkstück gehalten ist. Zwar soll die Abkühlung des umgeformten Bauteils im geschlossenen Presswerkzeug mit einer Abkühlgeschwindigkeit erfolgen, die wenigstens der materialspezifischen kritischen Abkühlgeschwindigkeit entspricht, allerdings werden dadurch sehr hohe Anforderungen an die Kühleinrichtungen des Presswerkzeugs gestellt, um die kritische Abkühlgeschwindigkeit, insbesondere bei dickwandigen Panzerungsbauteilen, sicherzustellen. Gerade bei dickwandigen Bauteilen ist das Erreichen der erforderlichen kritischen Abkühlgeschwindigkeit besonders wichtig, damit das zur Panzerung eingesetzte Werkstück vollflächig die gewünschte Härte und Zugfestigkeit aufweist. Die eingesetzten Umformwerkzeuge sind folglich relativ komplex und auf Grund der notwendigen Kühleinrichtungen ausgesprochen aufwändig in der Herstellung.In the DE 10 2004 006 093 B3 A method for producing a three-dimensionally shaped armor component for vehicle bodies is described, in which the cooling of the hot-formed component is part of the hardening treatment and takes place in the closed pressing tool, which is held in full-surface contact with the workpiece. Although the cooling of the formed component in the closed pressing tool should be carried out at a cooling rate that corresponds at least to the material-specific critical cooling rate, however, very high demands are placed on the cooling means of the pressing tool in order to ensure the critical cooling rate, especially in the case of thick-walled armor components. Particularly in the case of thick-walled components, achieving the required critical cooling rate is particularly important so that the workpiece used for armoring has the desired hardness and tensile strength over its entire surface. The forming tools used are therefore relatively complex and due to the necessary cooling facilities extremely expensive to manufacture.

Eine Verbesserung der Kühlung könnte theoretisch dadurch erreicht werden, dass die Kühlflüssigkeit in unmittelbaren Kontakt mit dem Werkstück gelangt. Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der DE 26 03 618 A beschrieben. Dort wird eine Abschreckpresse beschrieben, die einen Formhohlraum aufweist, welcher der gewünschten Endform des Werkstücks entspricht. In dem Formhohlraum sind Einlässe vorgesehen, durch welche Kühlflüssigkeit in den Formhohlraum einströmt, um in dort vorgesehen Nuten das zwischen den Werkzeughälften fixierte Werkstück rasch zu kühlen und abzuschrecken. Nach dem Abschrecken wird das Werkstück wieder aus dem Umformwerkzeug entnommen. Das Werkstück bleibt während des Abschreckvorgangs zumindest bereichsweise in Kontakt mit dem Werkstück, da es als eine weitere Aufgabe der Abschreckpresse angesehen wird, den Gegenstand gegen Formänderung zu sichern und starr festzuhalten.An improvement in cooling could theoretically be achieved by bringing the cooling liquid into direct contact with the workpiece. Such a method is used, for example, in DE 26 03 618 A described. There, a Abschreckpresse is described, which has a mold cavity which corresponds to the desired final shape of the workpiece. Inlets are provided in the mold cavity, through which cooling liquid flows into the mold cavity to rapidly cool and quench the workpiece fixed there between the mold halves. After quenching, the workpiece is removed again from the forming tool. The workpiece remains at least partially in contact with the workpiece during the quenching process, since it is considered another object of the quenching press to secure the article against deformation and to rigidly hold it.

Auch bei dieser Vorgehensweise kommen sehr aufwändige Umformwerkzeuge zum Einsatz, wobei durch die Vielzahl von Nuten in den Umformwerkzeugen ein kleinerer Bereich der Werkzeugfläche mit dem Werkstück in Kontakt steht. Dies führt aber auch zu vorzeitigem Werkzeugverschleiß, bedingt durch die Umformkräfte, insbesondere, wenn es sich um sehr dickwandige Bauteile handelt.Also In this procedure, very complex forming tools are used, wherein due to the large number of grooves in the forming tools a smaller one Area of the tool area with the workpiece in contact. But this leads also to premature tool wear, due to the forming forces, in particular, if it is very thick-walled components.

Aus der DE 10 2005 028 010 B3 ist ein Verfahren zum Warmformen und Presshärten eines hochfesten Bauteils bekannt. Erfindungsgemäß befindet sich das untere Werkzeug einer Presse innerhalb eines Flüssigkeitsbads. Das warmzuformende und zu härtende Bauteil wird oberhalb des Flüssigkeitsspiegels beispielsweise auf Halterungen aufgelegt und beim Zufahren der Presse durch ein oberes Werkzeug in das Flüssigkeitsbad eingetaucht und in das untere Werkzeug tiefgezogen. Dadurch werden die üblichen Haltezeiten stark verkürzt, was unter anderem einen Einsatz mechanischer Pressen ermöglicht.From the DE 10 2005 028 010 B3 For example, a method of thermoforming and press hardening a high strength component is known. According to the invention, the lower tool of a press is located within a liquid bath. The thermoforming and to be cured component is placed above the liquid level, for example on brackets and immersed in the closing of the press by an upper tool in the liquid bath and deep drawn into the lower mold. As a result, the usual holding times are greatly reduced, which among other things made it possible to use mechanical presses light.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren aufzuzeigen, das zum Pressformen und Härten von Werkstücken aus Stahl und insbesondere für die Herstellung von Panzerungsbauteilen für Fahrzeugkarosserien geeignet ist, wobei mit dem Verfahren unter Verwendung einfach und kostengünstig aufgebauter Formwerkzeuge pressgeformte und gehärtete Bauteile komplexer Geometrie und gleichmäßiger Härteverteilung hergestellt werden können. Mit dem Verfahren sollen gleichzeitig Werkstücke wiederholgenau mit deutlich geringeren Maßtoleranzen als vergleichsbare Schweißkonstruktion kostengünstig hergestellt werden.Of the Invention is based on the object to show a method for molding and hardening of workpieces made of steel and especially for the manufacture of armor components for vehicle bodies suitable is constructed using the method using simple and inexpensive Molds Pressed and hardened components of complex geometry and uniform hardness distribution can be produced. With this method, workpieces should be repeatable and clearly marked smaller dimensional tolerances cost-effectively manufactured as a comparable welded construction become.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is in a method with the features of the claim 1 solved.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments of the inventive concept are the subject of the dependent claims.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zu Grunde, dass allein durch den Werkzeugkontakt bei dickwandigen Bauteilen mit Wanddicken zwischen 5 und 20 mm nur mit sehr hohem Aufwand kritische Abkühlgeschwindigkeiten erreicht werden, insbesondere, wenn es sich um komplexe dreidimensionale Geometrien handelt. Die aus dem Werkzeugkontakt resultierenden Schwankungen der Härte und der Zugfestigkeit, bedingt durch Unterschreiten der kritischen Abkühlgeschwindigkeit, können im Rahmen der Erfindung dadurch verhindert werden, dass die Kühlung nicht ausschließlich durch Wärmeabfuhr über das Werkzeug bzw. über in das geschlossene Werkzeug eingeleitetes Kühlmittel erfolgt, sondern dadurch, dass das Werkzeug bzw. das Obergesenk und das Untergesenk nach dem Warmumformen des Werkstücks teilweise wieder auseinander gefahren werden, um den Zutritt von Kühlmittel in den durch das Auseinanderfahren entstehenden Spalt zwischen den Gesenken und dem Werkstück zu ermöglichen.Of the Invention is based on the essential knowledge that alone through the tool contact with thick-walled components with wall thicknesses between 5 and 20 mm only with very high costs critical cooling rates be achieved, especially if it is complex three-dimensional Geometries act. The resulting from the tool contact fluctuations the hardness and the tensile strength, due to falling below the critical cooling rate can be prevented in the invention by the fact that the cooling is not exclusively through heat dissipation over the Tool or over in the closed tool introduced coolant takes place, but thereby, that the tool or the upper die and the lower die after the Hot forming of the workpiece Partially driven apart again to the entrance of coolant in the gap formed by the moving apart between the Dies and the workpiece to enable.

Wesentlich dabei ist, dass relativ große Mengen des Kühlmittels in den Spalt zwischen dem Gesenk und dem Werkstück eingeleitet werden bzw. von selbst fließen, wodurch sichergestellt werden kann, dass das gesamte Werkstück von Kühlmittel umströmt wird, was zu einer gleichmäßigen Abkühlung mit einer Abkühlgeschwindigkeit oberhalb der kritischen Abkühlgeschwindigkeit führt und somit zu einer gleichmäßigen Härte und Zugfestigkeitsverteilung. Das Härten erfolgt somit noch innerhalb des Umformwerkzeugs, aber ohne dass das Umformwerkzeug während des Härtens geschlossen ist. Dadurch können hinsichtlich der Werkzeugkühlung erheblich einfacher aufgebaute Ober- und Untergesenke zum Einsatz kommen, da die Gesenke primär die Aufgabe haben, das Werkstück umzuformen, während das separat zugeführte Kühlmittel das Härten des Werkstücks bewirkt.Essential it is that relatively large Quantities of the coolant be introduced into the gap between the die and the workpiece or of flow yourself, whereby it can be ensured that coolant flows around the entire workpiece, resulting in a uniform cooling with a cooling rate above the critical cooling rate leads and thus to a uniform hardness and Zugfestigkeitsverteilung. The hardening takes place thus still within the forming tool, but without the forming tool while of hardening closed is. Thereby can in terms of tool cooling considerably simpler upper and lower molds used come, because the dies are primary have the job, the workpiece to transform while the separately supplied coolant the hardening of the workpiece causes.

Das erwärmte Werkstück wird oberhalb eines Kühlmittelspiegels in den Formhohlraum eingelegt werden. Das Untergesenk befindet sich hierbei gewissermaßen in einer mit dem flüssigen Kühlmittel gefüllten Wanne. Bevorzugt strömt das Kühlmittel von allen Seiten gleichzeitig in den beim Auseinanderfahren entstehenden Spalt zwischen Obergesenk und Untergesenk. Anstelle des Anhebens des Kühlmittelspiegels kann theoretisch auch das Untergesenk gegenüber dem Kühlmittelspiegel abgesenkt werden. In der Praxis ist es jedoch einfacher, den Kühlmittelspiegel anzuheben. Dies kann beispielsweise durch Verdrängerelemente erfolgen, die beim Absenken des Obergesenks in das Kühlmittel eintauchen.The heated workpiece is above a coolant level be inserted into the mold cavity. The lower part is located in a sense in one with the liquid Coolant filled tub. Preferably flows the coolant from all sides at the same time in the apart from each other Gap between upper die and lower die. Instead of lifting of the coolant level theoretically, the lower die can also be lowered relative to the coolant level. In practice, however, it is easier to raise the coolant level. This can be done for example by displacement elements, the Immerse in the coolant when lowering the upper die.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Kühlmittelspiegel durch Kühlmittelzufuhr anzuheben.Of course it is it also possible the coolant level by coolant supply to raise.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Umformwerkzeug nach dem Auseinanderfahren der Gesenke und nach dem Abschrecken durch Einleiten von Kühlmittel in den Spalt wieder geschlossen wird, so dass das Werkstück in demselben Umformwerkzeug ein weiteres Mal gepresst wird. Hierbei befindet sich das Werkstück ein weiteres Mal in Kontakt mit dem Obergesenk und dem Untergesenk. Das Werkstück wird hierdurch gerichtet, wodurch eine hohe Maßhaltigkeit der in diesem Verfahren hergestellten Werkstücke sichergestellt werden kann. Das Auseinanderfahren der Gesenke zum Abschrecken und das anschließende Pressen mit zwischenzeitlicher Abkühlung des Werkstücks kann mehrmals wiederholt werden, bevor das umgeformte und gehärtete Werkstück schließlich aus dem Umformwerkzeug entnommen wird und der weiteren Verwendung zugeführt wird. Das Werkstück kann beispielsweise weiteren Wärmebehandlungen unterzogen werden.When It is particularly advantageous when the forming tool after moving apart of the dies and after quenching by Introducing coolant closed in the gap, leaving the workpiece in the same forming tool is pressed again. In this case, the workpiece is another Sometimes in contact with the upper die and the lower die. The workpiece becomes directed thereby, thereby providing a high dimensional stability in this process produced workpieces can be ensured. The diverging of the dies to the Quenching and the subsequent Pressing with intermediate cooling of the workpiece can several times are repeated before the reshaped and hardened workpiece finally out removed from the forming tool and is supplied for further use. The workpiece can, for example, further heat treatments be subjected.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn das Werkstück beim Auseinanderfahren der Gesenke durch Auswerferdorne gegenüber dem Untergesenk angehoben wird, damit beiderseits des Werkstücks ein für das Kühlmittel zugänglicher Spalt entsteht und damit der Kontaktbereich mit dem Untergesenk so gering wie möglich ist, um einen allseitigen Kühlmittelzutritt und damit eine gleichmäßige Kühlung sicherzustellen. Das Kühlmittel ist insbesondere Wasser, das mit einem Schmierstoffzusatz versehen ist. Ein Schmierstoffzusatz, wie zum Beispiel Grafit oder ein grafitfreier, wassermischbarer Gesenkschmierstoff, unterstützt die Umformung des Werkstücks in der Gesenkpresse und trägt zur Reduzierung des Werkzeugverschleißes bei.When Particularly advantageous it is considered when the workpiece during Moving apart of the dies by Auswerferdorne opposite the Lowering is raised, so that both sides of the workpiece for the coolant accessible Gap arises and thus the contact area with the lower die as low as possible is to access an all-round coolant and to ensure even cooling. The coolant In particular, water is provided with a lubricant additive is. A lubricant additive, such as graphite or a graphite-free, Water-miscible die lubricant, supports the forming of the workpiece in the Press and wears to reduce tool wear.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich insbesondere dreidimensional geformte Panzerungsbauteile herstellen. Der Gradient der Abkühlung, also die Abkühlgeschwindigkeit des Werkstücks, lässt sich über die Eigenschaften des Kühlmittels und insbesondere über den Prozess der Werkzeugöffnung und die Haltezeiten im Werkstück sehr präzise einstellen.Read with the method according to the invention in particular, three-dimensionally shaped armor components can be produced. The gradient of the cooling, ie the cooling rate of the workpiece, can be set very precisely via the properties of the coolant and in particular via the process of the tool opening and the holding times in the workpiece.

Komplexe Werkzeuggeometrien können es notwendig machen, dass im Untergesenk Ablaufbohrungen vorzusehen sind, um Flüssigkeitsnester zu vermeiden, die bei wiederholten Schließbewegungen des Umformwerkzeugs stören würden.complex Tool geometries can make it necessary to provide drain holes in the lower die are to liquid nests to avoid the repeated closing movements of the forming tool to disturb would.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The The invention is described below with reference to a schematic drawings illustrated embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Schnittdarstellung durch ein Umformwerkzeug mit eingelegtem Werkstück in Form einer härtbaren Platine aus Stahl; 1 a sectional view through a forming tool with a pickled workpiece in the form of a hardenable steel board;

2 das Umformwerkzeug der 2 in geschlossenem Zustand und 2 the forming tool the 2 in closed condition and

3 das Umformwerkzeug der 1 im teilweise geöffneten Zustand bei geflutetem Formhohlraum. 3 the forming tool the 1 in the partially opened state with flooded mold cavity.

In 1 ist stark vereinfacht ein Umformwerkzeug 1 einer nicht weiter dargestellten Gesenkpresse zu erkennen. Das Umformwerkzeug 1 besteht aus einem Obergesenk 2 und einem Untergesenk 3. Das Obergesenk 2 kann als Oberwerkzeug und das Untergesenk als Unterwerkzeug bezeichnet werden. Zwischen den Gesenken 2, 3 befindet sich ein Werkstück 4 in Form einer Platine aus einem härtbaren Stahl. Aus dieser ebenen Platine sollen dreidimensional geformte Panzerungsbauteile für Kraftfahrzeuge hergestellt werden. Die Platine bzw. das Werkstück 4 besitzt eine große Wanddicke von mehreren Millimetern.In 1 is greatly simplified a forming tool 1 to recognize a press not shown. The forming tool 1 consists of an upper die 2 and a lower part 3 , The upper part 2 may be referred to as the upper tool and the lower die as a lower tool. Between the dies 2 . 3 there is a workpiece 4 in the form of a board made of a hardenable steel. From this flat board three-dimensionally shaped armor components for motor vehicles are to be produced. The board or the workpiece 4 has a large wall thickness of several millimeters.

In 1 befindet sich das Umformwerkzeug 1 im geöffneten Zustand. Das Untergesenk 3 ist von einer Kühlmittelwanne 5 umgeben, in der sich ein Kühlmittel 6 befindet. Es handelt sich um Wasser mit einem Schmierstoffzusatz. Das Kühlmittel 6 wird in einem nicht näher dargestellten Prozess kontinuierlich gekühlt. Das Obergesenk 2 ist gegenüber dem Untergesenk 3 linear verlagerbar. Des Weiteren sind benachbart des Obergesenks 2 Verdrängerkörper 7 zu erkennen, die in das Kühlmittel 6 eintauchen können.In 1 is the forming tool 1 in the open state. The lower part 3 is from a coolant sump 5 Surrounded by a coolant 6 located. It is water with a lubricant additive. The coolant 6 is continuously cooled in a process, not shown. The upper part 2 is opposite the lower set 3 linearly displaceable. Furthermore, are adjacent to the upper Gesenk 2 displacement 7 to recognize in the coolant 6 can dive.

Vor dem Einlegen des Werkstücks 4 in das Umformwerkzeug 1 wurde das Werkstück 4 auf seinen Austenitisierungstemperaturbereich erwärmt, d.h. auf eine Temperatur oberhalb des Umwandlungspunktes AC3. Das warme Werkstück wird anschließend durch Absenken des Obergesenks 2 zu einer dreidimensionalen Geometrie umgeformt (2). Dadurch befindet sich das Werkstück 4 kurzzeitig vollflächig in Kontakt mit dem Obergesenk 2 und dem Untergesenk 3, wobei eine gewisse Wärmemenge vom Werkstück 4 auf die Gesenke 2, 3 übertragen wird. Hierdurch wird jedoch nicht die werkstoffspezifische kritische Abkühlgeschwindigkeit des Werkstücks 4 erreicht. Vielmehr wird das Umformwerkzeug 1 im nächsten Schritt einen Spalt weit geöffnet, so dass das Kühlmittel 6 in den Spalt 10, 11 zwischen den Gesenken 3, 4 einströmt (3). Durch die erheblich niedrigere Temperatur des Kühlmittels 6 gegenüber der Temperatur des Werkstücks 4 erfolgt eine gleichmäßige Härtung des gesamten Werkstücks 4, das beidseitig von dem einströmenden Kühlmittel 6 umschlossen ist.Before inserting the workpiece 4 in the forming tool 1 became the workpiece 4 heated to its Austenitisierungstemperaturbereich, ie to a temperature above the transformation point AC3. The warm workpiece is then lowered by lowering the upper die 2 transformed into a three-dimensional geometry ( 2 ). This is the workpiece 4 briefly in full contact with the upper die 2 and the lower part 3 , where a certain amount of heat from the workpiece 4 on the dies 2 . 3 is transmitted. However, this does not affect the material-specific critical cooling rate of the workpiece 4 reached. Rather, the forming tool 1 in the next step a gap wide open, leaving the coolant 6 in the gap 10 . 11 between the dies 3 . 4 flows in ( 3 ). Due to the significantly lower temperature of the coolant 6 opposite to the temperature of the workpiece 4 a uniform hardening of the entire workpiece takes place 4 , on both sides of the incoming coolant 6 is enclosed.

In 2 ist zu erkennen, dass der Kühlmittelspiegel 8 noch genauso niedrig ist wie in 1, da die Verdrängerkörper 7 noch nicht in das Kühlmittel 6 eingetaucht sind. Dadurch kann das Kühlmittel noch nicht in den Formhohlraum 9 des Umformwerkzeugs 1 einströmen. In 3 befinden sich die Verdrängerkörper 7 jedoch zumindest teilweise im Kühlmittel 6, so dass der Kühlmittelspiegel 8 so weit angestiegen ist, dass das Kühlmittel 6 in den Spalt 10 zwischen dem Untergesenk 3 und dem Werkstück 4 bzw. in den Spalt 11 zwischen dem Obergesenk 2 und dem Werkstück 4 einströmen kann.In 2 it can be seen that the coolant level 8th still as low as in 1 because the displacer 7 not yet in the coolant 6 are immersed. As a result, the coolant is not yet in the mold cavity 9 of the forming tool 1 flow. In 3 are the displacer 7 but at least partially in the coolant 6 so that the coolant level 8th has risen so far that the coolant 6 in the gap 10 between the lower part 3 and the workpiece 4 or in the gap 11 between the upper die 2 and the workpiece 4 can flow in.

In nicht näher dargestellter Weise werden die in den 2 und 3 dargestellten Schritte nach Bedarf wiederholt, bis die gewünschte Abkühlung des Werkstücks 4 erreicht worden ist. Anschließend wird das Werkstück 4 aus dem Umformwerkzeug 1 entnommen und der weiteren Verarbeitung zugeführt.In a manner not shown in the 2 and 3 repeats steps as needed until the desired cooling of the workpiece 4 has been achieved. Subsequently, the workpiece becomes 4 from the forming tool 1 removed and fed to further processing.

11: Umformwerkzeugforming tool
22: Obergesenkupper die
33: Untergesenklower die
44: Werkstückworkpiece
55: KühlmittelwanneCoolant tray
66: Kühlmittelcoolant
77: Verdrängerkörperdisplacement
88th: KühlmittelspiegelCoolant level
99: Formhohlraummold cavity
1010: Spaltgap
1111: Spaltgap

Claims

Method for press-forming and hardening a steel workpiece in a stamping press, wherein the workpiece ( 4 ) is heated to its austenitizing temperature range, then between an upper die ( 2 ) and a lower die ( 3 ) one Forming tool ( 1 ) of the press is placed, subsequently the workpiece ( 4 ) between the upper die ( 2 ) and the lower cast ( 3 ) is thermoformed and then by direct contact with a coolant ( 6 ) within the forming tool ( 1 ), characterized in that the dies ( 2 . 3 ) are partially moved apart after forming and that the coolant ( 6 ) through the resulting gap ( 10 . 11 ) between the dies ( 2 . 3 ) and the workpiece ( 4 ) in the mold cavity ( 9 ), wherein the heated workpiece ( 4 ) above a coolant level ( 8th ) in the mold cavity ( 9 ) and that the coolant level ( 8th ) is raised so far that the coolant ( 6 ) when moving apart the dies ( 2 . 3 ) in the mold cavity ( 9 ) flows.

Method according to claim 1, characterized in that the forming tool ( 1 ) after the dies ( 2 . 3 ) and quenching again and the workpiece ( 4 ) in the forming tool ( 1 ) is pressed again.

A method according to claim 2, characterized in that the moving apart of the dies ( 2 . 3 ) is repeated several times for quenching and subsequent pressing before the formed and hardened workpiece ( 4 ) from the forming tool ( 1 ) is taken.

Method according to claim 1, characterized in that the coolant level ( 8th ) by displacement elements ( 7 ), which is in the coolant ( 6 ) immerse.

Method according to claim 1, characterized in that the coolant level ( 8th ) is raised by coolant supply.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the workpiece ( 4 ) when moving apart the dies ( 2 . 3 ) by Auswerferdorne opposite the lower die ( 3 ) is raised.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the coolant ( 6 ) Is water with a lubricant additive.

Method according to one of claims 1 to 7 for producing a three-dimensionally shaped armor component from the workpiece ( 4 ).