-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen
partiell gehärteter Stahlblechbauteile mit eingestellten
Duktilitäten.
-
Um
den steigenden Anforderungen im Fahrzeugbau bezüglich der
Absicherung der Fahrgastzellen im Crash-Fall sowie Gewichtseinsparungen
gerecht zu werden, werden in Kraftfahrzeugen zunehmend höchst
feste Stähle eingesetzt, die bei geringerem Gewicht eine
höhere Härte als herkömmliche Kraftfahrzeugstähle
besitzen.
-
Zur
Herstellung solcher Bauteile ist es bekannt, Platinen aufzuheizen
und in einem entsprechenden Werkzeug umzuformen und rasch abzukühlen
um hierdurch eine Presshärtung zu erzielen. Zudem sind
unterschiedlichste Verfahren bekannt, bei denen die Platine teilsweise
oder vollständig auf Endgeometrie vorgeformt, anschließend
erhitzt und in einem entsprechenden Werkzeug entweder fertig geformt
oder lediglich noch durch schnelles Abkühlen gehärtet
wird.
-
Das
Presshärten der Bauteile ermöglicht es, nach dem
Erhitzen und anschließenden schnellen Abkühlen
höchstfeste Bauteile mit sehr engen Beschnitt- und Formtoleranzen
herzustellen.
-
Aus
der
PCT/EP 2005/008641 ist
ein Verfahren bekannt, bei dem ein praktisch auf Endgeometrie fertig
geformtes Bauteil in ein Werkzeug eingelegt wird, wobei dieses Bauteil
im Bereich der Ränder fest geklemmt wird und vorzugsweise
lediglich im Bereich der positiven Radien unterstützt wird.
Dieses Bauteil wird im erhitzten Zustand eingelegt und wird in der Form
schnell abgekühlt, um es zu härten. Bei diesem Abkühlen
legt sich das Bauteil im Bereich der positiven Radien an die Form
an, wodurch es dimensionsstabil abgekühlt wird. In den übrigen
Bereichen können die Formen mit Luftspalten vom Bauteil
entfernt angeordnet sein, um das Schrumpfen des Bauteils nicht zu
behindern.
-
Aus
der
WO 2006/038868
A1 ist ein Verfahren zum Warmumformen und Härten
eines Metallblechs bekannt, bei dem Ausfräsungen in den
Formhälften vorhanden sind, so dass Haltestege verbleiben,
die das Blechbauteil während des Abkühlens halten.
In den Bereichen, in denen die Formhälften nicht an dem
Blech anliegen, sollen weichere Zonen des Endprodukts entstehen.
-
Aufgrund
der hohen Sprödigkeit sowie der geringen Dehnwerte von
pressgehärteten Bauteilen besteht im Crash-Lastfall die
Gefahr, dass die Bauteile durch die auftretenden hohen Spannungen
reißen oder brechen. Es ist deshalb erforderlich, gezielt
Bereiche, die zu einem Bauteilversagen beim Fahrzeug-Crash führen
könnten, durch Bereiche mit unterschiedlichen mechanischen
Werkstoffkennwerten gezielt zu entlasten. Hierbei ist es nicht ausreichend nur
gezielt Schwächungsbereiche zu erzeugen, denn an derartige
Bauteile werden hohe Anforderungen gestellt, so dass es zwingend
notwendig ist, in allen Bereichen des Bauteils die mechanischen
Kennwerte gezielt einzustellen und sicher vorherzusagen.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von partiell
gehärteten Stahlblechbauteilen zu schaffen, mit dem es
gelingt, gehärtete Stahlblechbauteile mit Zonen unterschiedlicher
vorhersagbarer mechanischer Eigenschaften zu erzielen.
-
Die
Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen
gekennzeichnet.
-
Darüber
hinaus ist es eine Aufgabe, eine Vorrichtung zum Durchführen
des Verfahrens zu schaffen.
-
Die
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
4 gelöst.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen
gekennzeichnet.
-
Erfindungsgemäß wird
bei einem Bauteil aus Stahlblech ein Teilbereich der Dehngrenze,
der Zugfestigkeit, der Dehnung und der Duktilität bei schneller
Deformation im Crash-Fall bei der Herstellung verändert.
Hiermit können die beim Crash auftretenden Spannungen gezielt
auf das Bauteil verteilt werden.
-
Hierbei
können erfindungsgemäß die mechanischen
Kennwerte und die Duktilität von pressgehärteten
oder warmumgeformten Bauteilen in genau definierten und exakt eingeschränkten
Teilbereichen beeinflusst werden und zwar ohne den kompletten Teilequerschnitt
zu schwächen und zudem mit einer definierten Veränderung
auch bestimmte gewünschte Werte.
-
Erfindungsgemäß wird
das hierfür verwendete Presshärtewerkzeug in den
Bereichen, für die eine größere Duktilität
gefordert ist, mit eingefrästen Luftpolstern versehen.
Die Luftpolster sind in ihrer Geometrie so gewählt, dass
eine bereichsweise Anlage der Bauteile in den Aktivradien besteht,
so dass ein Verformen der Bauteile beim Abkühlen verhindert wird,
jedoch auch diese Bereiche in der Duktilität gezielt beeinflusst
werden können.
-
Um
das Abkühlen der Bauteile auch im Bereich der Luftpolster
mit der jeweils für die Duktilität geforderten
bestmöglichen Abkühlzeit zu erreichen, werden
die Luftpolster mit Pressluft, die in der Temperatur je nach Anwendungsfall
gekühlt oder erwärmt ist oder anderen Gasen gespült.
-
Hiermit
wird eine Abkühlgeschwindigkeit erzielt, die üblicherweise
geringer ist als die Abkühlgeschwindigkeit an den insbesondere
wassergekühlten Formwerkzeughälften.
-
Die
Luftpolster werden hierbei generell dadurch realisiert, dass in
einer Formwerkzeughälfte bzw. Formflächenschale
Nuten und insbesondere flache Nuten kreisscheibenförmige
Aussparungen oder auch eckige flache Aussparungen eingefräst
werden, wobei diese Aussparungen mit Zuluft- und Abluftkanälen
ausgestattet sind, wobei vorzugsweise bei einer Reihe von Nuten
eine randseitige Nut mit einer Zuluftbohrung ausgebildet wird und
anschließend die Nuten untereinander mit Verbindungsbohrungen
versehen sind, durch die das Gas, beispielsweise Pressluft von einer
Nut zur anderen gelangt, während die gegenüberliegende
randseitige Nut über eine entsprechende Auslassöffnung
verfügt.
-
Bei
der Erfindung ist von Vorteil, dass ein maßliches Verziehen
der Bauteile verhindert wird, da die Geometrie der Luft polster so
gewählt ist, dass die Bauteile beim Abkühlen an
den Anlageradien bereichsweise anliegen und somit der beim Abkühlen einsetzende
Schrumpfungsprozess und daraus resultierender Teileverzug positiv
beeinflusst wird. Insbesondere ist die Geometrie der Luftpolsternuten
so gewählt, dass das Bauteil in der Form von einer Art Gitterstruktur
gehalten wird, die sich aus den zwischen den Nuten liegenden und
diese begrenzenden Stegen ergibt.
-
Die
Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert,
es zeigen dabei:
-
1:
stark schematisiert und in einer schrägen Draufsicht eine
teilgeschnittene Formwerkzeugschale mit eingefrästen Luftpolsternuten
und ein darauf aufliegendes Bauteil;
-
2:
einen Schnitt durch ein geschlossenes Formwerkzeug nach der Erfindung;
-
3:
einen Detailschnitt gemäß 2;
-
4:
eine Anordnung und Geometrie möglicher Luftpolsternuten
auf einer Proben-Formwerkzeughälfte,
-
5:
eine Rückansicht der Formwerkzeughälfte nach 4;
-
6:
ein Schnitt der Formwerkzeughälfte nach 4;
-
7:
Abkühlkurve im Bereich einer Luftpolsternut;
-
8:
eine weitere Abkühlkurve;
-
9:
eine weitere Abkühlkühlkurve;
-
10:
Härteergebnisse auf der Probeplatine bei 1,5 mm Blechdicke;
-
11:
Härteergebnisse auf der Probeplatine bei 2 mm Blechdicke;
-
12:
die Abkühlkurve ohne Luftpolster;
-
13:
die Abkühlkurve bei 3 mm Luftpolsterdicke;
-
14:
eine Übersicht über Abkühlkurven bei
unterschiedlichen Luftpolstertiefen;
-
15:
ein erfindungsgemäßes Werkzeug im Querschnitt;
-
16:
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Werkzeuges;
-
17:
eine erneute Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Werkzeuges;
-
18:
einen weiteren Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Werkzeug mit integrierten keramischen Stiften;
-
19:
eine Detailvergrößerung eines erfindungsgemäßen
Werkzeuges;
-
20:
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Werkzeuges mit sichtbaren Verbindungsbohrungen;
-
21:
ein Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Werkzeug
mit im Luftpolster integrierten Induktionsspulen;
-
22:
eine Abkühlkurve mit einem Werkzeug mit einem nicht beheizten
Keramikeinsatz;
-
23:
eine Abkühlkurve eines Werkzeuges mit beheiztem Keramikeinsatz;
-
24:
den Temperaturverlauf bei einem zweigeteilten Presshärteprozess;
-
25:
eine Vergleichskurve der Abkühlung eines Blechs von 500°C
bei 30°C Umgebungstemperatur.
-
In 1 ist
die erfindungsgemäße Kühlschale 1 in
einer teilgeschnittenen Ansicht gezeigt, bei der sie von einem Teil
eines umzuformenden Bauteils 2 abgedeckt wird. Man erkennt
die Zuluftleitungen 3, die untereinander verbundenen Luftpolsternuten 4 und
die Abluftleitungen 5, wobei die Luftpolsternuten hierbei
kreisscheibenförmige Ausnehmungen sind.
-
Im
Schnitt gesehen erkennt man ein Werkzeugoberteil 6 und
ein Werkzeugunterteil 7, wobei am Werkzeugoberteil 6 und
am Werkzeugunterteil 7 je eine Kühlschale 1 angeordnet
ist. Die Kühlschalen 1 besitzen im Wesentlichen
eine Kontur, die dem fertigen Bauteil 2 entspricht. In
den Kühlschalen 1 erkennt man an den dem Bauteil 2 zugewandten
Flächen 8 die eingebrachten Luftpolsternuten 4,
die über eine Zuluftleitung 3 mit einem entsprechenden
Gasstrom beaufschlagt werden können und über die
Abluftleitungen 5 verfügen, mit denen der Gasstrom
abgeleitet wird.
-
In 3,
die eine entsprechende Vergrößerung des Schnittes
darstellt, erkennt man das zwischen den Kühlschalen 1 geklemmte
Werkstück, wobei in den Kühlschalen 1 die
Zufluftleitungen 3 zu den nächstgelegenen sich
diametral gegenüberliegenden Luftpolsternuten 4 gelangen.
Man erkennt zudem die Verbindungsbohrungen V der Luftpolsternuten 4 um einen
durchgehenden Gasstrom zu ermöglichen.
-
Die
Anzahl der Zuführungsbohrungen bzw. -leitungen 3 und
Abführungsbohrungen bzw. -leitungen 5 wird so
gewählt, dass ein optimaler Gasfluss erzielt wird, wobei
wichtig ist, dass beim Schließen des Werkzeuges in allen
Luftpolsternuten 4 ein ausreichender Gasdruck zum Aufbau
des entsprechenden Luftpolsters vorhanden ist. Insofern muss der Gasfluss
so eingestellt werden, dass eine wiederholbare und prozesssichere
verzögerte Abkühlung beim Presshärten
ermöglicht wird.
-
In
der ersten Abkühlphase (ab Bauteileinlage) kann durch Kaltluftzufuhr,
welche durch die Luftpolster strömt, die Temperatur schnell
auf eine Wunschtemperatur, z. B. 500°C gebracht werden. Um
diese Wunschtemperatur für eine gewisse Zeit zu halten,
wird nun in einer zweiten Abkühlphase heiße Luft
durch die Luftpolster geblasen. Dies bewirkt, dass das Bauteil auf
Wunschtemperatur bleibt und so eine homogene bainitische Gefügeumwandlung stattfinden
kann.
-
Die 4 bis 6 zeigen
die Anordnung und Geometrie von erfindungsgemäßen
Luftpolsternuten 4 in einer Versuchskühlschale.
-
Die
gezeigten Luftpolsternuten 4 sind flache, in die Oberfläche 8 der
Kühlschale 1 eingebrachte Ausnehmungen, die unterschiedliche
Formen und Durchmesser besitzen können. Man erkennt hierbei beispielsweise
kreisscheibenförmige Luftpolsternuten 4a, welche
jeweils in Gruppen angeordnet sind, wobei die Luftpolsternuten 4a kreisscheibenförmige bzw.
zylindrische Ausnehmungen sind, die sich von der Oberfläche 8 der
Kühlschale 1 in diese hinein erstrecken.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Luftpolsternuten 4 als
angenähert quadratische großflächige
Luftpolsternuten 4b ausgebildet, wobei die Eckbereiche
abgerundet sind und sich die Luftpolsternuten 4b im Wesentlichen über die
gleiche Tiefe ins Innere der Kühlschale 1 erstrecken,
wie die Nuten 4a.
-
Darüber
hinaus ist es möglich, die Luftpolsternuten 4 als
rechteckige, parallel zur Längserstreckung der Kühlschale 1 verlaufende
Nuten 4c auszubilden.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Mehrzahl
von kleinen zylindrischen Nuten 4d als Nutenfeld ausgebildet,
wobei dieses Nutenfeld aus Nuten 4d, insbesondere um einen Vergleich
herstellen zu können, eine gleiche Grundfläche
bedeckt wie die quadratische Nut 4b. Hierbei bleiben die
zwischen den zylindrischen Nuten 4d verbleibenden Restflächen
der Oberfläche 8 quasi als Gittermuster stehen,
welches auf eine aufzulegende Platine einwirkt.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Luftpolsternuten 4 als
sich längs erstreckende Nuten 4e ausgebildet,
wobei im gezeigten Beispiel eine Mehrzahl von sich längs
erstreckenden Luftpolsternuten 4e quer zur Längserstreckung der
Kühlschale 1 angeordnet ist, wobei die Luftpolsternuten 4e einen
geringen Abstand zueinander besitzen, so dass die verbleibenden
Teile der Oberfläche 8 als schmale Streifen vorhanden
sind.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Nuten 4 als
Luftpolsternuten 4f länglich rechteckig analog
zu den Nuten 4c ausgebildet, wobei diese Nuten jedoch mit
ihrer Längserstreckung quer zur Längserstreckung
der Kühlschale 1 angeordnet sind.
-
Erfindungsgemäß können
in den Bereichen, in denen das Bauteil duktiler ausgebildet sein
soll, auch entsprechend der Kontur des Bauteils eine oder mehrere
der gezeigten Nuten vorhanden sein, insbesondere können
auch Kombinationen aus den gezeigten Nuten bzw. Nutenfeldern vorhanden
sein.
-
Mit
einem spiegelsymmetrischen Paar der vorbeschriebenen Versuchskühlschale
wurden Abkühlversuche durchgeführt.
-
Die
entsprechenden Versuchsanordnungen und Abkühlkurven, die
erzielt werden konnten, sind in den 7 bis 12 gezeigt.
-
Die
Versuche wurden an planen, ebenen Platinen der Größe
600 × 300 mm durchgeführt, wobei drei Blechstärken
verwendet wurden, nämlich 1 mm, 1,5 mm und 2 mm. Die Platinen
wurden hierbei in einem Ofen aufgeheizt, wobei die Ofentemperatur 910°C
betrug. Die Platinen wurden nach Erreichen der Zieltemperatur aus
dem Ofen händisch herausgenommen und auf eine der Kühlschalen 1 bzw. Formwerkzeughälften 1 abgelegt.
-
Die
Platinenablage im Werkzeug erfolgt hierbei auf sogenannten Sankyo-Stiften.
-
Die
Temperatur wird während des Pressvorgangs mit Hilfe eines
Thermofühlers T erfasst und im Diagramm aufgezeichnet,
wobei der Thermofühler T jeweils auf die Platine geschweißt
werden.
-
Durch
die Luftpolster wird die Abkühlung des Bauteils im Luftpolsterbereich
deutlich verzögert. Dies liegt daran, dass Luft eine sehr
geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt und sich während
des Abkühlprozesses erwärmt und so ein warmes/heißes
Luftpols ter bildet (13). Hierdurch wird bewirkt,
dass sich das Material nicht über den ursprünglichen
Presshärtevorgang martensitisch umwandelt, sondern ein Mischgefüge
entsteht. Dieses Mischgefüge ist deutlich weicher, elastischer
und plastischer verformbar (12, 13).
-
Es
ist möglich, durch eine Variation der Luftpolsterformen
unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten zu erzeugen. Hierbei
leiten kleine Luftpolster die Energie des Bauteils deutlich schneller
ab als große Luftpolster, was sich selbstverständlich
auf die Bauteileigenschaften auswirkt (7, 8, 9). Problematisch
hierbei sind die Auflageflächen (Haltebereiche/Aktivradien)
in denen das Bauteil direkt an der Werkzeugschale aufliegt. Diese
Auflageflächen sind zwingend notwendig, um das Bauteil
in Form und auf Maß zu halten. Diese Auflageflächen
können je nach Größe der Auflagefläche
harte (eigentlich unerwünschte) Bereiche erzeugen, da hier,
wie beim ursprünglichen Presshärtevorgang am kalten
Werkzeug eine martensitische Umwandlung stattfindet.
-
Grundsätzlich
kann gesagt werden, dass je größer die Auflagefläche
ist, umso geringer die Härtereduktion der Luftpolster ist.
Unterschiedliche Luftpolstertiefen erzeugen hierbei unterschiedliche
Abkühlgeschwindigkeiten bei gleich bleibender Auflagefläche
und Luftpolsterform (14). Die Größe,
Tiefe, Form, Platzierung und Anzahl der Luftpolster ist hierbei
variabel und auch je nach Bauteilgeometrie verschieden.
-
Durch
die Verbindungsbohrungen 5 ist es möglich während
des Pressvorgangs heiße oder kalte Luft durch die Luftpolster
zu blasen und somit die Bauteiltemperatur auf ein bestimmtes Niveau,
z. B. 500°C für eine bestimmte Zeit zu halten (1–3, 16, 20).
Darüber hinaus ist von Vorteil, dass die Auflagefläche
an den Werkzeugschalen (Haltebereiche des Bauteils) die Temperatur der
heißen durchströmenden Luft annehmen. Dies kann
durch direkt unterhalb der Oberfläche verlaufende Verbindungsbohrungen
und durch die angrenzenden heißen Luftpolster sichergestellt
werden, so dass die bereits angesprochenen möglicherweise harten
Haltebereiche vermieden werden.
-
Erfindungsgemäß kann
hierzu ein nahezu homogenes bainitisches Gefüge auch in
den an sich problematischen Haltebereichen erzielt werden.
-
Ähnlich
wie die Variabilität der Luftpolster sind auch die Verbindungsbohrungen
in ihrer Größe, Tiefe, Form, Platzierung und Anzahl
variabel und je nach Bauteilgeometrie verschieden.
-
Eine
weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
sieht vor, die Auflageflächen in den Haltebereichen aus
Keramik mit geringer Wärmeleitfähigkeit auszubilden
(15, 16, 19), wobei diese
keramischen Auflageflächen 5a bzw. diese Keramikeinsätze 5a zudem
beiheizt werden können. Hierbei werden die Luftpolster,
wie in 15 oder 16 gezeigt,
beibehalten.
-
Die
Größe, Form, Platzierung und Anzahl der keramischen
Auflageflächen ist variabel und wird im Wesentlichen von
der Bauteilgeometrie bestimmt, da diese die positiven Radien und
Auflage-/bzw. Anlageflächen definiert.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (17)
wird eine vollkeramische Werkzeugschale eingesetzt, welche es ermöglicht,
ein homogenes Gefüge einzustellen. Wird eine solche keramische
Werkzeugschale aus einer Keramik oder einem Keramikguss ausgebildet,
der nicht beheizt ist, findet sich ein noch relativ harter aber
spannungsarmer Martensit (22). Wird
vorteilhafter Weise die Keramik bzw. der Keramikguss ent sprechend
durch ein Heizkreislauf 11 (17) beheizt,
bildet sich ein weicheres bainitisches Gefüge (23).
-
Von
Vorteil ist es, die Keramik so auszuwählen, dass die Wärmeleitfähigkeit
sehr gering ist und die Wärmekapazität möglichst
hoch. Bei der Verwendung einer Keramik liegt die zu haltende Temperatur der
Keramik zwischen 200°C und 300°C, um ein bainitisches
Gefüge auszubilden. Wird eine Gusskeramik verwendet, liegt
die zu haltenden Temperatur der Keramik bei etwa 100°C.
-
Bei
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden viele kleine Keramikstifte 14 im Luftpolster angeordnet,
um genügend Auflagefläche für das Bauteil
zu schaffen (18). Die geringen keramischen
Auflageflächen durch die Stifte 14 und das umgebende
Luftpolster bewirken, dass die Energie dem Bauteil in diesen Bereichen
langsam entzogen wird, selbst an den Auflagepunkten. Falls es notwendig
ist, besteht die Möglichkeit entweder wieder das Luftpolster 12 oder
die einzelnen keramischen Stifte 13 (4)
zu heizen. Auch hierbei ist selbstverständlich die Größe,
Form, Platzierung und Anzahl der keramischen Auflageflächen
variabel und auch je nach Bauteilgeometrie verschieden.
-
Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (21)
werden gegenüber den Haltebereichen (Aktivradien) im Werkzeug
und am Haltebereich der Teilenden Induktionsspulen 15 integriert bzw.
angebracht (21). Die Induktionsspulen wirken
so dem Energiefluss entgegen. Durch die Induktionsspulen wird im
Bauteil so viel Energie zugeführt, wie Energie über
die Auflageflächen abgeführt wird. Hierdurch kann
eine konstante Temperatur von z. B. 500°C auch in den Haltebereichen
erzeugt werden. Zudem ist es möglich, im Luftpolster die
Induktionsspulen 15 gleichmäßig zu verteilen
und so im Bauteil für eine gewisse Zeit ein konstante homogene
Temperatur zu erzeugen, wodurch sich das Gefüge homogen
bainitisch umwandeln kann.
-
Vorteil
der in die Luftpolster integrierten Induktionsspulen 15 ist,
dass die Induktionsspule 15 nicht gegen die sonst direkt
am Bauteil anliegenden gekühlten Werkzeugoberflächen
arbeiten muss. Da das Werkzeug gekühlt ist, erhitzen sich
die Induktionsspulen auch nicht, weil sie im Werkzeug eingebettet
sind.
-
Die
Luftpolster wirken auch hier als isolierende Schicht zwischen dem
gekühlten Werkzeug und dem heißen Bauteil, wobei
die Werkzeuge von den Induktionsspulen nicht erhitzt werden, da
sie nicht ferromagnetisch sind. Gegen die Strahlungswärme des
Bauteils können die Induktionsspulen durch zusätzliches
Isoliermaterial oder durch tiefe Einbettung in das Werkzeug geschützt
werden.
-
Wird
eine Heizung eingesetzt, um das Bauteil für eine bestimmte
Zeit auf eine bestimmte Temperatur zu halten, ist es im Einzelfall
erforderlich, einen zweigeteilten Prozess durchzuführen
(24). Dies ist notwendig, um eine Taktzeitverkürzung
zu realisieren, wobei der gezeigte Prozess ein zweigeteilter Presshärteprozess
ist, welcher für partielle Bereiche eines Bauteils, wie
auch für komplette Bauteile geeignet ist.
-
In
der Presse befinden sich zwei unterschiedliche Presswerkzeuge pro
Bauteilseite oder im Anschluss an die Presse eine Vorrichtung für
Stufe (Abkühlen auf Raumtemperatur). Im Ersten wird durch
Beheizen der Werkzeugschale (Luftpolster oder Keramik oder Induktion,
wie bereits beschrieben) in bestimmten Bauteilbereichen die Temperatur auf
ein gewünschtes Niveau gebracht und diese Temperatur für
eine bestimmte Zeit gehalten. Nach Ende der Haltezeit wird das in
bestimmten Bereichen noch heiße Bauteil per Roboter in
ein zweites Presswerkzeug gelegt, wobei das Bauteil hierbei an Luft während
des Transfers weiter abkühlt. Hierbei sollte darauf geachtet
werden, dass die Temperatur nicht unter die Martensitstarttemperatur
absinkt.
-
Im
zweiten Presswerkzeug wird dann der noch heiße Bauteilbereich
schnell auf Raumtemperatur abgekühlt, entsprechend dem üblichen,
bisherigen Presshärteprozess. Dieser zweigeteilte Prozess ermöglicht
eine deutliche Taktzeitreduktion im Vergleich zu einem einzelnen
Presswerkzeug.
-
Bei
der Erfindung ist von Vorteil, dass durch die Anzahl, Größe
und Verteilung der Luftpolsternuten sowie den durchgesetzten Gasstrom
sehr feinfühlig die Härte eines abschreckgehärteten
Bauteils einstellbar ist.
-
- 1
- Kühlschale
- 2
- Bauteil
- 3
- Zuluftleitungen
- 4
- Luftpolsternuten
- 4a
- kreisscheibenförmige
Luftpolsternuten
- 4b
- annähernd
quadratische großflächige Luftpolsternuten
- 4c
- rechteckige
Nuten parallel zur Längserstreckung von 1
- 4d
- zylindrische
Nuten, ein Nutenfeld bildend
- 4e
- sich
längs erstreckende Nuten
- 4f
- längliche
rechteckige Nuten quer zur Längserstreckung von 1
- 5
- Abluftleitungen
- 6
- Werkzeugoberteil
- 7
- Werkzeugunterteil
- 8
- Oberfläche
- 11
- Heizkreislauf
- 12
- Luftpolster
- 13
- Stifte
- 14
- Keramikstifte
- 15
- Induktionsspulen
- V
- Verbindungsbohrungen
- T
- Thermofühler
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 2005/008641 [0005]
- - WO 2006/038868 A1 [0006]