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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten
Metallbauteils aus Stahl oder einer Stahllegierung, bei welchem
eine Platine oder ein Halbzeug in einem Umformwerkzeug pressgehärtet
wird. Die Erfindung betrifft auch ein pressgehärtetes Metallbauteil
aus Stahl oder einer Stahllegierung, insbesondere für ein
Kraftfahrzeug, welches in mindestens einem Teilbereich nicht pressgehärtet
ist.
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Zur
Herstellung von Kraftfahrzeugkarosserien oder Gehäusen
sind in der Regel Bauteile hoher Härte erforderlich. Bei
Bauteilen aus Stahl oder einer Stahllegierung lassen sich eine sehr
hohe Festigkeit und eine sehr hohe Härte durch das Verfahren
des Presshärtens erreichen. Bei diesem Verfahren wird eine
Platine oder ein Halbzeug in einem Werkzeug bei Temperaturen oberhalb
der Austenitisierungstemperatur warmumgeformt und danach in demselben
Werkzeug schlagartig abgekühlt. Das während des
Warmumformens vorliegende austenitische Gefüge des Bauteils
wird durch den schnellen Abkühlvorgang in ein martensitisches
Gefüge hoher Festigkeit und Härte umgewandelt.
Abhängig von der zu erwartenden Belastung in einer Fahrzeugkarosserie oder
in einem Gehäuse ist es bei einigen Bauteilen erforderlich,
dass diese keine durchgehende Härte, sondern Bereiche mit
einer geringeren Härte oder mit einer erhöhten
Bruchdehnung aufweisen. Dies lässt sich insbesondere dadurch
erreichen, dass die Bauteile in den Bereichen, in denen sie eine
geringere Härte aufweisen sollen, nicht pressgehärtet
werden.
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Zur
Herstellung derartiger Bauteile ist aus der
WO 2006/038868 A1 ein
Verfahren bekannt, bei dem das für das Presshärten
verwendete Gesenk in den Bereichen, in denen das herzustellende
Bauteil eine geringere Härte aufweisen soll, Ausnehmungen an
der Oberfläche aufweist. Dadurch wird erreicht, dass die
Platine beim Presshärten im Bereich der Ausnehmungen nicht
am Gesenk anliegt, sondern ein Luftspalt zwischen dem Gesenk und
der Platine ausgebildet ist. Auf diese Weise wird die Platine in diesem
Bereich langsamer abgekühlt, so dass die Härte
und damit die Festigkeit nach dem Presshärten des Bauteils
in diesem Bereich geringer ist.
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Das
beschriebene Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass die mit den
Ausnehmungen versehenen Gesenke aufwendig herzustellen sind. Weiterhin ist
es zur Herstellung im Prinzip gleichartiger Bauteile, die lediglich
andere Bereiche mit verringerter Härte aufweisen sollen,
erforderlich, für jedes Bauteil ein eigenes Gesenk zur
Verfügung zu haben. Dadurch werden die Kosten zur Herstellung
derartiger Bauteile stark erhöht. Durch die Ausnehmungen
im Werkzeug kann es zudem zu Deformationen im Bauteil kommen, so
dass eine genaue Formgebung des Bauteils mit diesem Verfahren schwierig
und teilweise sogar unmöglich ist.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung
eines pressgehärteten Metallbauteils sowie ein pressgehärtetes
Metallbauteil aus Stahl oder einer Stahllegierung zur Verfügung
zu stellen, bei denen die Nachteile aus dem Stand der Technik vermieden
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß in einem gattungsgemäßen
Verfahren dadurch gelöst, dass die Platine oder das Halbzeug
Teilbereiche mit reduzierter Wanddicke aufweisen und die Teilbereiche
mit reduzierter Wanddicke nicht pressgehärtet werden.
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Durch
die reduzierte Wanddicke liegt die Platine oder das Halbzeug in
den entsprechenden Teilbereichen nicht direkt an der Wand des zur
Umformung verwendeten Werkzeugs an, so dass sich zwischen diesem
Teilbereich der Platine bzw. des Halbzeugs und der Wand des Werkzeugs
Luftspalte ausbilden. Beim Abkühlen des Bauteils im Presshärtverfahren
ist der Wärmetransport von der Platine bzw. dem Halbzeug
zum Werkzeug durch die Luftspalte reduziert, so dass langsamere
Abkühlgeschwindigkeiten auftreten. Das Bauteil wird somit
in diesen Bereichen nicht pressgehärtet. Dies hat insbesondere zur
Folge, dass sich in diesen Teilbereichen nur eine geringe oder sogar
gar keine martensitische Gefügestruktur ausbilden kann
und die Härte in diesen Bereichen somit geringer und der
Bruchdehnungswert größer ist.
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Der
Vorteil dieses Verfahrens liegt darin begründet, dass es
auf diese Weise mit einem regulären Presshärtwerkzeug
möglich ist, ein Bauteil herzustellen, das Teilbereiche
mit einer geringeren Härte bzw. einem höheren
Bruchdehnungswert aufweist. Es ist damit insbesondere nicht erforderlich,
das Werkzeug in den nicht presszuhärtenden Teilbereichen
besonders auszugestalten. Auf diese Weise werden die Kosten bei
der Herstellung erheblich reduziert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden
die Teilbereiche mit reduzierter Wanddicke durch Verprägen
der Platine oder des Halbzeugs vor dem Presshärten bereitgestellt.
Durch das Verprägen lassen sich die Vertiefungen auf besonders
einfache Weise erzeugen. So kann hierzu insbesondere ein Prägestempel
oder eine Prägewalze, die besonders bei der Verprägung
großer Bereiche vorteilhaft ist, verwendet werden.
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Eine
besonders flexible Reduzierung der Wanddicke ist nach einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens dadurch möglich,
dass eine Platine pressgehärtet wird, welche Patches zur Wanddickenvergrößerung
aufweist. Durch das Aufbringen von Patches auf die Platine vor dem
Presshärten kann die Wanddicke der Platine sehr flexibel geändert
werden. Die Patches werden dabei vorzugsweise stoffschlüssig
mit der Platine verbunden.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch
gegeben, dass ein Verbundblech pressgehärtet wird, wobei
das Verbundblech mindestens zwei Platinen aufweist und eine der Platinen
zur Bereitstellung von Teilbereichen verringerter Wanddicke Ausnehmungen
aufweist. Ein Verbundblech hat gegenüber einer regulären
Platine den Vorteil, dass beispielsweise durch die Wahl verschiedener
Materialien der einzelnen Platinen eine flexible Gestaltung der
mechanischen Eigenschaften des Verbundblechs möglich ist.
In Verbindung mit dem Verfahren ist es zudem vorteilhaft, die Ausnehmungen
in eine der Platinen des Verbundblechs einzubringen, da dies separat
von den übrigen Platinen des Verbundblechs erfolgen kann.
So kann beispielsweise auch bei verschiedenen Verbundblechen jeweils
ein Teil derselben Platine mit den Ausnehmungen verwendet werden,
so dass diese Platine für zahlreiche Verwendungen auf Vorrat
produziert werden kann.
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In
einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein ”Tailored
Blank”, ein ”Tailored Strip” oder ein ”Tailored
Rolled Blank” pressgehärtet.
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”Tailored
Blanks” sind einzelne Platinen, die mittels einer Fügetechnik
zu einer einzigen Platine zusammengeschweißt werden. Hierdurch
können beispielsweise Platinen mit gleichen Werkstoffen, aber
unterschiedlichen Blechdicken bzw. verschiedenen Werkstoffen mit
gleicher oder unterschiedlicher Blechdicke zu einer Platine verschweißt
werden. Bei den ”Tailored Strips” handelt es sich
um ”Tailored Blanks” aus streifenförmigen
Platinen.
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Der
Einsatz von Tailored Blanks bzw. Tailored Strips in dem Verfahren
ist vorteilhaft, da auf diese Weise Bauteile mit komplexen Formen
und variablen Materialeigenschaften hergestellt werden können.
Weiterhin lassen sich die Verringerungen der Wanddicken in den Teilbereichen
auf sehr einfache und flexible Weise erreichen.
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Das
Tailored Blank weist bevorzugt mindestens eine Platine ohne Verprägung
und mindestens eine Platine mit Verprägung auf. Alternativ
weist das Tailored Blank mindestens zwei verprägte Platinen unterschiedlicher
Dicke auf.
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Bei
den sogenannten ”Tailored Rolled Blanks” wird über
ein flexibles Walzverfahren ein Werkstoff über die Länge unterschiedlich
dick gewalzt. Dies erlaubt eine Dickenreduzierung in den Werkstücken
mit einem kontinuierlichen Materialübergang, so dass Härtekanten
beim Übergang zu den nicht pressgehärteten Teilbereichen
des Bauteils vermieden werden. Bevorzugt wird dabei ein Tailored Rolled
Blank aus zuvor verprägtem Vormaterial pressgehärtet.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin
durch ein gattungsgemäßes pressgehärtetes
Metallbauteil aus Stahl oder einer Stahllegierung, insbesondere
für ein Kraftfahrzeug, dadurch gelöst, dass mindestens
ein nicht pressgehärteter Teilbereich gegenüber
den pressgehärteten Teilbereichen eine reduzierte Wanddicke
aufweist. Das Metallbauteil wird vorzugsweise mit einem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt.
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Durch
die reduzierte Wanddicke wird auf einfache Weise erreicht, dass
die entsprechenden Teilbereiche nach dem Presshärten des
Metallbauteils nicht pressgehärtet sind. Derartige Metallbauteile können
vorteilhaft beispielsweise für Kraftfahrzeugkarosserien
oder Gehäuse eingesetzt werden, da sie den dort erforderlichen
variablen Materialeigenschaften genügen und zudem kostengünstig
herzustellen sind.
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Eine
flexible Anpassung der Metallbauteile an die Belastungserfordernisse
wird gemäß einer weiteren Ausführungsform
dadurch erreicht, dass die nicht pressgehärteten Teilbereiche
des Metallbauteils belastungsgerecht angeordnet sind. Da hierbei
lediglich die Teilbereiche mit einer reduzierten Wanddicke entsprechend
angeordnet werden müssen, ohne dass eine Anpassung des
zur Herstellung benötigten Werkzeugs erforderlich ist,
kann die Herstellung eines derartigen Bauteils einfach und kostengünstig
erfolgen. Die nicht pressgehärteten Teilbereiche des Metallbauteils
werden dabei bevorzugt in Bereichen angeordnet, in denen das Metallbauteil
eine erhöhte Bruchdehnung aufweisen soll.
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Eine
besonders hohe Härte bzw. Festigkeit des Metallbauteils
wird in einer weiteren Ausführungsform dadurch erreicht,
dass das Metallbauteil aus einem Mangan-Bor-Stahl, vorzugsweise
aus einem Stahl vom Typ 22MnB5 besteht.
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In
einer weiteren Ausführungsform des pressgehärteten
Metallbauteils werden die Teilbereiche mit reduzierter Wanddicke
durch Verprägung gebildet. Auf diese Weise sind die Teilbereiche
reduzierter Wanddicke besonders einfach herzustellen und flexibel
anzuordnen.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform des pressgehärteten
Metallbauteils ist dadurch gegeben, dass die Verprägungen
streifenförmig ausgebildet sind. Dies ist zum Beispiel
insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Metallbauteil Kanten mit
geringerer Härte, beispielsweise Sollbiegekanten, aufweisen
soll.
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Eine
gleichmäßigere Härteverteilung lässt sich
in einer weiteren Ausführungsform dadurch erreichen, dass
die Verprägungen Punkt- oder rechteckförmig ausgebildet
sind. Unter einer punktförmigen Verprägung wird
dabei beispielsweise eine kreisförmige Verprägung,
aber auch allgemein eine Verprägung mit kleinem Seitenverhältnis
verstanden.
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In
einer weiteren Ausführungsform des pressgehärteten
Metallbauteils sind die Verprägungen gleichartig ausgebildet
und/oder gleichmäßig in den nicht pressgehärteten
Teilbereichen verteilt. Auf diese Weise lassen sich Bereiche mit
einer gleichmäßigen mittleren Härte erreichen.
Die Ausbildung gleichartiger bzw. gleichmäßig
verteilter Verprägungen ist zudem einfacher und kostengünstiger.
So kann die Verprägung des Halbzeugs zur Herstellung des
Metallbauteils vor dem Presshärten beispielsweise mit Hilfe
einer Prägewalze erfolgen.
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Durch
nicht gleichartig ausgebildete bzw. nicht gleichmäßig
verteilte Verprägungen lassen sich hingegen sehr flexible
mittlere Härteeigenschaften des Metallbauteils erreichen.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein mittlerer Härtegradient
ausgebildet werden.
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Ein
pressgehärtetes Metallbauteil mit einer gesamten mittleren
Härte zwischen einem pressgehärteten und einem
nicht pressgehärteten Bauteil lässt sich in einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform dadurch erreichen,
dass das Metallbauteil im Wesentlichen über seine gesamte
Oberfläche Verprägungen aufweist.
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Eine
besonders flexible Anordnung der Teilbereiche mit der reduzierten
Wanddicke ist in einer weiteren Ausführungsform dadurch
möglich, dass die pressgehärteten Teilbereiche
des Metallbauteils durch die Wanddicke erhöhende Patches
bereitgestellt werden. Durch das Aufbringen von Patches vor dem
Presshärten wird die Wanddicke in einigen Bereichen erhöht,
so dass die Wanddicke der übrigen Bereiche relativ dazu
reduziert ist. Durch den direkten Kontakt mit dem bei der Presshärtung
verwendeten Werkzeug wird das Metallbauteil dann im Wesentlichen
in den Bereichen der Patches pressgehärtet.
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Eine
weitere Ausführungsform des pressgehärteten Bauteils
ist dadurch gegeben, dass das Metallbauteil aus einem Verbundblech
hergestellt ist, welches mindestens zwei Platinen aufweist und eine der
Platinen zur Bereitstellung von Teilbereichen verringerter Wanddicke
Ausnehmungen und/oder Verprägungen aufweist. Dies ist vorteilhaft,
da die Platine mit den Ausnehmungen und/oder Verprägungen separat
herstellbar ist. Ferner ist durch die Wahl verschiedener Materialien
für die Platinen ein großer Einfluss auf die Materialeigenschaften
des Metallbauteils möglich.
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Eine
besonders flexible und kostengünstige Herstellung ist vor
allem bei komplexen pressgehärteten Metallbauteilen dadurch
möglich, dass das Metallbauteil aus einem Tailored Blank,
einem Tailored Strip oder einem Tailored Rolled Blank hergestellt
ist. Bei einem Tailored Blank bzw. einem Tailored Strip können
dabei insbesondere Platinen aus verschiedenen Stählen verwendet
werden.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass das Metallbauteil aus einem Tailored Blank aus
mindestens zwei verprägten Platinen unterschiedlicher Blechdicke hergestellt
wurde bzw. dass das Metallbauteil aus einem Tailored Blank oder
einem Tailored Strip aus gefügten Platinen unterschiedlicher
Blechdicke hergestellt wurde.
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Weiterhin
ist bevorzugt, dass das Metallbauteil aus einem Tailored Rolled
Blank aus zuvor verprägtem Vormaterial hergestellt wurde.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen entnommen werden.
Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen.
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In der Zeichnung zeigen
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1a–c
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Verfahrens,
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2a–d
vier Ausführungsbeispiele eines Halbzeugs mit Teilbereichen
reduzierter Wanddicke zur Herstellung von Ausführungsbeispielen
erfindungsgemäßer Metallbauteile,
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3a–b
zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Metallbauteils,
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4a–b
zwei weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen
Metallbauteils und
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5a–b
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Metallbauteils.
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In
den 1a bis 1c ist
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. 1a zeigt
eine Platine 2, welche in Teilbereichen 4 eine
reduzierte Wanddicke aufweist. Die Reduzierung der Wanddicke wurde
bei der Platine 2 durch Verprägungen 6 auf
der Oberseite 8 der Platine 2 erreicht. Dadurch
weist die Platine 2 an ihrer Oberseite 8 Erhebungen 10 auf.
Die Platine 2 besteht aus einem Stahl oder einer Stahllegierung,
vorzugsweise aus einem Mangan-Bor-Stahl, insbesondere aus einem
Stahl vom Typ 22MnB5. Die Verprägungen 6 können
in die Platine 2 beispielsweise mittels einer Prägewalze
eingebracht worden sein. 1b zeigt
ein Werkzeug 12 zum Presshärten mit einem Oberwerkzeug 14 und
einem Unterwerkzeug 16. Die Innenfläche 18 des
Oberwerkzeugs 14 sowie die Innenfläche 20 des
Unterwerkzeugs 16 sind an die Kontur des herzustellenden
Bauteils angepasst. Zur Herstellung des Bauteils 22 werden
das Oberwerkzeug 14 und das Unterwerkzeug 16 auseinander
gefahren. Die Platine 2 wird dann zwischen dem Oberwerkzeug 14 und
dem Unterwerkzeug 16 positioniert, und das Oberwerkzeug 14 und
das Unterwerkzeug 16 fahren daraufhin wieder zusammen.
Bei dem Zusammenfahren wird die Platine 2 bei Temperaturen, die
vorzugsweise oberhalb der Austenitisierungstemperatur liegen, warmumgeformt.
Bei Ende des Warmumformprozesses liegen die Erhebungen 10 direkt an
der Innenfläche 18 des Oberwerkzeugs 14 an, während
die Platine 2 in den Teilbereichen 4 mit reduzierter
Wanddicke durch die Verprägungen 6 von der Innenfläche 18 des
Oberwerkzeugs 14 beabstandet sind. Dadurch ist zwischen
der Platine 2 und der Innenfläche 18 des
Oberwerkzeugs 14 im Bereich der Verprägungen 6 jeweils
ein Luftspalt 24 ausgebildet. Zur Härtung der
umgeformten Platine 2 wird diese im Werkzeug 12 abgeschreckt.
Aufgrund des direkten Kontaktes der Erhebung 10 mit der
Innenfläche 18 des Oberwerkzeugs 14 erfolgt
die Abkühlung der Platine 2 in diesem Bereich
sehr schnell, so dass es dort zu einer Martenitisierung des Materials kommt.
In den Teilbereichen 4 mit reduzierter Wanddicke erfolgt
die Abkühlung aufgrund des Luftspalts 24 langsamer,
so dass in diesen Bereichen nur eine geringe oder gar keine Martenitisierung
auftritt. Nach Abschluss des Abkühlvorgangs werden das
Oberwerkzeug 14 und das Unterwerkzeug 16 wieder
auseinander gefahren und das aus der Platine 2 umgeformte
und pressgehärtete Bauteil 22 entnommen. Das fertige
Bauteil 22 ist in 1c abgebildet.
Es weist im Bereich der Erhebungen 10 eine hohe Härte auf,
während die Härte in den Teilbereichen 4 geringer
ist. Stattdessen weisen die Teilbereiche 4 einen erhöhten
Bruchdehnungswert auf. Sind Teilbereiche 4 mit verringerter
Wanddicke wie im Bauteil 22 in 1c gezeigt,
gleichmäßig über das Bauteil 22 verteilt,
so ergibt sich ein Bauteil mit einer mittleren Härte, die
zwischen der Härte eines vollständig pressgehärteten
Bauteils und eines nicht pressgehärteten Bauteils liegt.
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In
den 2a bis 2d sind
Ausführungsbeispiele für Halbzeuge mit Teilbereichen
reduzierter Wanddicke dargestellt. Das in 2a gezeigte
Halbzeug 30 besteht aus einer Platine 32, auf
die Patches 34 aufgebracht worden sind. Die Patches 34 sind
mit der Platine 32 vorzugsweise stoffschlüssig
verbunden. Durch die Patches 34 wird die Wanddicke des Halbzeugs 30 lokal
erhöht, so dass sich zwischen den Patches Teilbereiche 36 mit
einer geringeren Wanddicke relativ zu den Bereichen mit den Patches 34 ergeben.
Beim Presshärten des Fahrzeugs 30 liegen die Patches 34 direkt
am Werkzeug an, während sich in den Teilbereichen 36 ein
Luftspalt ausbildet. Der Vorteil bei der Verwendung von Patches 34 ist darin
begründet, dass die Veränderung der Wanddicke
des Halbzeugs 30 auf eine sehr einfache und flexible Art
erreicht werden kann.
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In 2b ist
ein Halbzeug 40 gezeigt, welches als Verbundblech ausgebildet
ist. Es weist eine erste Platine 42 sowie eine darüber
angeordnete, vorzugsweise stoffschlüssig mit der ersten
Platine 42 verbundene zweite Platine 44 auf. Die
zweite Platine 44 weist Verprägungen 46 auf,
so dass die Wanddicke des Halbzeugs 40 in diesen Bereichen
reduziert ist. Die Verprägungen 46 können
in die zweite Platine 44 beispielsweise eingebracht werden,
bevor die zweite Platine 44 mit der ersten Platine verbunden wird.
Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, die zweite
Platine 44 auf Vorrat herzustellen und zu verprägen
und diese bei Bedarf auf ersten Platinen 42 aufzubringen,
welche nicht pressgehärtete Teilbereiche aufweisen sollen.
Weiterhin ist es durch die Verwendung verschiedener Materialien
für die erste Platine 42 und die zweite Platine 44 möglich,
die Materialeigenschaften des sich ergebenden Halbzeugs 40 flexibel
zu beeinflussen.
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Das
in 2c gezeigte Halbzeug 50 ist ebenfalls
als Verbundblech aus einer ersten Platine 52 und einer
zweiten Platine 54 hergestellt. Im Gegensatz zu dem in 2b gezeigten
Halbzeug 40 weist die zweite Platine 54 des Halbzeugs 50 keine Verprägungen,
sondern durchgängige Ausnehmungen 56 auf. Die
Ausnehmungen 56 können beispielsweise in Form
von Bohrungen vorliegen. Alternativ können die Ausnehmungen 56 durch
Ausstanzungen der zweiten Platine 54 bereitgestellt werden.
Bevorzugt kann als zweite Platine 54 ein gewöhnliches Lochblech
aus Stahl oder einer Stahllegierung verwendet werden, da dies besonders
kostengünstig ist und somit die wanddickenreduzierten Bereiche
des Halbzeugs 50 auf einfache und günstige Weise
bereitgestellt werden können.
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Die
Halbzeuge bzw. Platinen sind nicht darauf beschränkt, die
Teilbereiche reduzierter Wanddicke durch einseitiges Vorsehen von
Ausnehmungen oder Verprägungen bereitzustellen. So weist
das in 2d gezeigte Halbzeug 60 eine
Platine 62 auf, in die von beiden Seiten Verprägungen 64 eingebracht worden
sind. Auf diese Weise weist das warmumgeformte Halbzeug 60 in
den dickenreduzierten Teilbereichen beidseitig einen Luftspalt zum
Ober- bzw. Unterwerkzeug auf. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn beim Presshärten sowohl das Ober- als auch das Unterwerkzeug
aktiv gekühlt werden. Dadurch ist in diesen Teilbereichen
ein besonders langsamer Abkühlvorgang möglich,
so dass das Material in diesem Bereich im Wesentlichen kein Martensit aufweist.
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In
den 3a und 3b sind
zwei Ausführungsbeispiele des pressgehärteten
Metallbauteils dargestellt. Das in 3a gezeigte
Metallbauteil 70 wurde aus einer lokal verprägten
Platine hergestellt. Das Metallbauteil 70 weist somit einen
ersten Bereich 72 und einen zweiten Bereich 74 auf.
In den ersten Bereich 72 wurden vor dem Presshärten
rechteckförmige Vertiefungen 76 eingebracht. Der
zweite Bereich 74 weist keine derartigen Vertiefungen auf. Während
des Presshärtvorgangs wurde das Metallbauteil 70 aus
einer Platine, beispielsweise aus der in 1a gezeigten
Platine 2, zunächst in die in 3a gezeigte
Form warmumgeformt und dann im Werkzeug abgeschreckt. Während
sich das Metallbauteil 70 im zweiten Bereich 74 ganzflächig
in direkter Anlage mit den Werkzeugflächen befand, wies
der erste Bereich 72 an den rechteckigen Verprägungen 76 Luftspalte
auf, so dass das Bauteil 70 an diesen Stellen nicht pressgehärtet
wurde. Der zweite Bereich 74 des Bauteils 70 ist
also vollständig pressgehärtet und weist entsprechend
eine hohe Härte auf, während der erste Bereich 72 des
Bauteils 70 durch die nicht pressgehärteten Teilbereiche
bei den Vertiefungen 76 im Mittel eine geringere Härte
aufweist. Derartige Bereiche mit geringerer mittlerer Härte
werden bevorzugt belastungsgerecht angeordnet. So ist die Anordnung
besonders an den Stellen vorteilhaft, an denen hohe Bruchdehnungswerte
erforderlich sind.
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Das
in 3b gezeigte Metallbauteil 80 unterscheidet
sich von dem Metallbauteil 70 aus 3a dadurch,
dass das Metallbauteil 80 als Verbundblech ausgestaltet
ist. Der erste Bereich 82 und der zweite Bereich 84 des
Metallbauteils 80 wurden jeweils getrennt voneinander pressgehärtet
und dann an der Naht 86 durch ein Fügeverfahren
miteinander verbunden.
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Die
Verprägungen 76, 88 der Bauteile 70, 80 sind
nicht auf eine rechteckige Form beschränkt, sondern können
auch in beliebigen anderen Formen, beispielsweise kreisförmig,
als Vieleck oder streifenförmig ausgestaltet sein.
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So
zeigt 4a ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines pressgehärteten Metallbauteils 90, welches
aus einer lokal verprägten Platine hergestellt wurde. Analog
zum in 3a gezeigten Bauteil 70 weist
das Bauteil 90 einen ersten Bereich 92 mit Verprägungen 94 sowie
einen zweiten Bereich 96 ohne Verprägungen auf.
Entsprechend ist das Bauteil 90 im Bereich der Verprägungen 94,
die in diesem Fall streifenförmig ausgebildet sind, nicht
pressgehärtet, so dass der erste Bereich 92 eine
geringere mittlere Härte aufweist als der zweite Bereich 96.
Das in 4b gezeigte Metallbauteil 100 unterscheidet
sich von dem Metallbauteil 90 aus 4a dadurch,
dass es aus Tailored Blanks bzw.
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Tailored
Strips mit unterschiedlichen Blechdicken hergestellt worden ist.
Zur Herstellung des Metallbauteils 100 wurden ein Tailored
Blank 102 und zwei Tailored Strips 104, 106 mit
gleicher Dicke sowie zwei Tailored Strips 108, 110 mit
geringerer Dicke zu einem Halbzeug gefügt und dann pressgehärtet. Während
des Presshärtens war im Bereich der Tailored Strips 108, 110 mit
geringerer Wanddicke jeweils ein Luftspalt zwischen dem Halbzeug
und dem Werkzeug angeordnet. Dadurch ist das Metallbauteil 100 im
Bereich der Tailored Strips 108, 110 mit geringerer Dicke
nicht pressgehärtet.
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5a und 5b zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines pressgehärteten
Metallbauteils. Das in 5b gezeigte Metallbauteil 111 besteht
dabei aus einem unteren Metallbauteil 112 und einem oberen
Metallbauteil 114. Das untere Metallbauteil 112 und
das obere Metallbauteil 114 sind baugleich und unabhängig
voneinander in einem Presshärtverfahren hergestellt. Die
beiden Metallbauteile 112, 114 weisen dabei auf
einer Seite jeweils wabenförmige Vertiefungen auf, in deren
Bereich während des Presshärtens kein direkter
Kontakt mit dem Werkzeug bestand. Die Metallbauteile 112, 114 sind folglich
in diesen Bereichen nicht pressgehärtet. Nach dem Presshärten
werden die Metallbauteile 112, 114 mit den Vertiefungen
aufweisenden Seiten zueinander miteinander gefügt, vorzugsweise
geschweißt. Das sich daraus ergebende Verbundblech 111 weist
durch die Verprägungen der Metallbauteile 112, 114 im
Mittel eine geringere Härte auf als ein vollständig
pressgehärtetes Verbundblech. Dadurch, dass die Metallbauteile 112, 114 an
den die Verprägung aufweisenden Seiten miteinander verbunden werden,
erhält das Verbundblech 111 vorteilhafter Weise
glatte Außenflächen 118, 120.
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Denkbar
wäre auch eine nicht dargestellte Anwendung, bei welcher
die Metallbauteile 112, 114 zunächst
mit den Vertiefungen aufweisenden Seiten zueinander, miteinander
gefügt und anschließend pressgehärtet
werden, wobei optional auch eine entsprechenden Formgebung vorgesehen
sein kann. Auch in diesem Beispiel bewirkt der Kraftspalt zwischen
den Blechen eine im Mittel verringerte Härte als ein vollständig
pressgehärtetes Verbundblech.
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Es
ergibt sich für den Fachmann, dass die Erfindung nicht
auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt
ist, sondern dass insbesondere auch alle Kombinationen der Ausführungsbeispiele möglich
sind. Die Eigenschaften der pressgehärteten Metallbauteile
lassen sich allgemein dadurch verbessern, dass die Platinen, Halbzeuge
oder fertigen Metallbauteile durch ein oder mehrere typische metallische
oder nichtmetallische Beschichtungskonzepte beschichtet werden.
Bei allen Verbundblechen, Tailored Blanks und Tailored Strips ist
es grundsätzlich möglich und unter Umständen
vorteilhaft, verschiedene Stahlwerkstoffe zu verwenden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/038868
A1 [0003]