DE102009025821A1 - Verfahren zur Herstellung eines Metallbauteils - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbauteils, bei dem ein Ausgangsmaterial (4, 34, 42, 74) bereitgestellt wird, das Ausgangsmaterial (4, 34, 42, 74) verprägt wird und nach dem Verprägen zu einem Bauteil (90, 108, 114) weiterverarbeitet wird, wobei das Bauteil (90, 108, 114) zumindest teilweise verprägte Bereiche (16, 36, 48, 98) aufweist und wobei das Ausgangsmaterial (4, 34, 42, 74) warmverprägt wird. Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung eines warmverprägten Metallbauteils, vorzugsweise hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, in einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere als Verstärkungselement in einer B-Säule (114), einem Schweller oder einem Längsträger.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbauteils, bei dem ein Ausgangsmaterial bereitgestellt wird, das Ausgangsmaterial verprägt wird und nach dem Verprägen zu einem Bauteil weiterverarbeitet wird, wobei das Bauteil zumindest teilweise verprägte Bereiche aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine vorteilhafte Verwendung eines auf diese Weise hergestellten Metallbauteils.
- Unter einem Ausgangsmaterial wird im Rahmen dieser Erfindung eine Platine, ein Halbzeug oder ein Band aus Metall verstanden. Bei der Herstellung von Metallbauteilen, insbesondere von Karosseriebauteilen, sind durch das Herstellungsverfahren verschiedene Anforderungen zu erfüllen. So ist es bei der Herstellung von Karosseriebauteilen besonders wichtig, die geforderten Festigkeitseigenschaften bei einem möglichst geringen Bauteilgewicht zu erfüllen und zum anderen die Herstellungskosten zu minimieren. Um diesen Anforderungen gerecht werden, werden bei Herstellungsverfahren für Metallbauteile bzw. Karosseriebauteile aus dem Stand der Technik verschiedene Strategien verfolgt.
- Eine Möglichkeit, das Bauteilgewicht bei gleicher Festigkeit zu senken, ist der Einsatz von variablen Wandstärken innerhalb eines Bauteils. So wird in der
DE 10 2007 030 388 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten Blechbauteils offenbart, bei denen flexibel gewalzte Materialien, sogenannte ”Tailored Rolled Blanks”, eingesetzt werden. Alternativ können auch miteinander verschweißte Platinen verschiedener Wanddicke, sogenannte ”Tailored Welded Blanks”, zur Herstellung von Metallbauteilen verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit zur Gewichtsoptimierung von Karosseriebauteilen aus dem Stand der Technik besteht in dem Einsatz von verprägten Blechen. Bei diesem Verfahren wird eine Platine im kalten Zustand zwischen zwei Walzen kaltgewalzt. Mindestens eine der Walzen weist die für die Verprägung benötigte Struktur an der Oberfläche auf. Der eingesetzte Werkstoff kann als Coil oder abgelängt als Einzelplatine dem Walzen zugeführt werden. Nach dem Verprägen wird das Material üblicherweise verpackt und an den Verarbeitungsort transportiert. Um crashoptimierte Bauteile bereitzustellen, muss unter anderem am Verarbeitungsort das Gefüge der kaltwalzgeprägten Platinen verändert werden. Dies erfolgt beispielsweise durch einen lokalen Wärmeeintrag. Der Nachteil dieser Verfahren aus dem Stand der Technik besteht darin, dass die Herstellungskosten von crashoptimierten Bauteilen erhöht sind. Ferner ergibt sich aufgrund des kalten Prägewalzens ein erhöhter Verschleiß der Walzen aufgrund hoher Walzkräfte. - Der Erfindung liegt daher die technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Herstellungskosten für crashoptimierte Bauteile reduziert sind und gleichzeitig ein verringerter Verschleiß der Walzen auftritt.
- Dies wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, dass das Ausgangsmaterial warmverprägt wird.
- Es ist erkannt worden, dass beim Warmverprägen des Ausgangsmaterials wesentlich geringere Kräfte zum Einbringen der Verprägungen erforderlich sind. Beim Warmverprägen wird die Platine zuvor auf eine Temperatur von oberhalb AC1 Temperatur erwärmt, also auf mehr als 723°C und anschließend verprägt. Hierdurch wird erreicht, dass vor dem Verprägen eine zumindest teilweise Gefügeumwandlung der Platine in austenitisches Gefüge stattfindet. Austenitisches Gefüge benötigt geringere Umformkräfte. Der Anpressdruck der Presse bzw. der Verprägewalze ist folglich geringer, so dass die Presse bzw. Walze und der zugehörige Antrieb lediglich für geringere Kräfte ausgelegt werden müssen und weniger verschleißen. Dies führt zu einer Kostenreduktion des Verfahrens gegenüber dem Verprägeverfahren aus dem Stand der Technik.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Ausgangsmaterial mit einer Walze warmverprägt. Die Verwendung einer Walze zum Warmverprägen hat den Vorteil, dass das Verprägen kontinuierlich möglich ist und dieser Schritt des Herstellverfahrens folglich besser in einen Prozessablauf integriert werden kann.
- Es hat sich herausgestellt, dass besonders geringe Kräfte für gute Verprägeergebnisse ausreichend sind, wenn das Ausgangsmaterial oberhalb von AC3 warmverprägt wird. In diesem Fall liegt vollständig austenitisches Gefüge vor, so dass beim Warmverprägen eine vollständige Gefügeumwandlung in Martensit erfolgen kann. Dies ergibt besonders hohe Festigkeiten der Platine nach dem Warmverprägen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens härtet das Ausgangsmaterial im verprägten Bereich zumindest teilweise durch. Durch den Kontakt der Walze mit dem Ausgangsmaterial im Bereich der Verprägung kommt es zu einer Abkühlung des warmen Metalls, wenn der Temperaturunterschied zwischen Walze oder Prägestempel und dem Ausgangsmaterial groß genug ist. Dadurch kann eine Gefügeänderung bewirkt werden, so dass es insbesondere im Grund der Verprägungen zu einem Härtevorgang kommt. So ist es möglich, auf einfache Weise Metallbauteile mit lokalen Härteunterschieden herzustellen, die beispielsweise ein crashoptimiertes Festigkeitsprofil aufweisen.
- Das Abkühlen kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gezielt optimiert werden, indem das Prägewerkzeug, das heißt die Prägewalze oder der Prägestempel, beim Walzen aktiv gekühlt wird. Dadurch kann insbesondere die Abkühlrate und somit der Grad des Härtens eingestellt werden.
- Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, dass das Ausgangsmaterial aus einer Stahllegierung, insbesondere einem Mangan-Bor-Stahl besteht. Mit diesen Materialien können die Anforderungen an Karosseriebauteile im Kraftfahrzeugbau besonders gut erfüllt werden. Weiterhin weist insbesondere der Mangan-Bor-Stahl eine besonders hohe Festigkeit auf.
- Die Eigenschaften des Metallbauteils, beispielsweise die Korrosionsbeständigkeit, können in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gezielt dadurch eingestellt werden, dass das Ausgangsmaterial metallisch oder organisch/anorganisch beschichtet ist.
- Eine weitere Reduktion der Herstellungskosten wird in einem weiteren Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass das Ausgangsmaterial nach dem Verprägen auf die Verarbeitungstemperatur für die nachfolgende Weiterverarbeitung temperiert wird. Die Wärmeenergie, die zur Temperierung des Metallbauteils für den Warmverprägevorgang benötigt wurde, kann somit zumindest teilweise für die nachfolgende Weiterverarbeitung genutzt werden. Somit muss für die Weiterverarbeitung das Metallbauteil nicht von beispielsweise Raumtemperatur auf die Verarbeitungstemperatur erhitzt werden, sondern lediglich von der Temperatur nach dem Verprägen auf die Verarbeitungstemperatur. Dies führt zu einer deutlichen Energieeinsparung.
- Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gegeben, dass das Ausgangsmaterial nach dem Verprägen warmumgeformt und/oder pressgehärtet wird. Die für das Warmumformen bzw. Presshärten erforderlichen Verarbeitungstemperaturen liegen in einem ähnlichen Bereich wie die bevorzugte Verprägetemperatur. Daher ist nach dem Verprägen besonders wenig Energie erforderlich, um das verprägte Halbzeug auf die gewünschte Verarbeitungstemperatur zu bringen. Weiterhin können durch Warmumformen hohe Umformgrade erreicht und das Bauteil sehr flexibel umgeformt werden.
- Durch das Presshärten des verprägten Metallbauteils kann eine unterschiedliche Härteverteilung im Metallbauteil dadurch herbeigeführt werden, dass die nicht-verprägten Bereiche direkten Kontakt mit der Oberfläche des Presshärtwerkzeugs haben und somit schneller abkühlen als die verprägten Bereiche. Damit kann einerseits erreicht werden, dass die nicht verprägten Bereiche eine höhere Härte aufweisen als die verprägten Bereiche, andererseits kann in Kombination mit der Teilaushärtung der verprägten Bereiche während des Verprägevorgangs eine verschiedenartige oder gleichartige Durchhärtung im verprägten und im nicht-verprägten Bereich erreicht werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgangsmaterial mit einer Mikrostruktur verprägt. Auf diese Weise werden besonders homogene Eigenschaften, insbesondere Festigkeits- und Härteeigenschaften des Metallbauteils erreicht. Außerdem können die Verprägungen mit einer Mikrostruktur eine gute Kombination von hoher Festigkeit und hoher Gewichtsreduktion erzielen. Die Mikrostruktur kann jegliche denkbare und in der Praxis umzusetzende Form/Ausgestaltung aufweisen. Beispielsweise ist vorstellbar, eine Mikrostruktur mit einer Rautiefe Ra von 50 μm bis 500 μm einzuprägen.
- Ein sehr flexibles Verbundbauteil wird in einer weiteren Ausführungsform dadurch erreicht, dass als Ausgangsmaterial eine Platine verwendet wird und die Platine nach dem Verprägen flächig mit einer weiteren Platine verbunden wird, vorzugsweise auf der verprägten Seite verbunden wird. Diese Platinen werden dann vorzugsweise durch ein Plattierwalzen und/oder durch gemeinsames Warmumformen miteinander verbunden. Beim Plattierwalzen können die Platinen ohne einen Formschluss zu bilden miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Beim gemeinsamen Warmumformen entsteht ein Formschluss, welcher beide Platinen zu einem Bauteil verbindet. Optional können Luftspalte zwischen den verprägten Platinen vorgesehen sein, mit denen eine Verbesserung des Dehnungsvermögens des Bauteils erreicht wird. Eine Verbindung ist aber auch durch bekannte Verfahren umsetzbar, beispielsweise unter Anwendung von Loten. Besonders flexible Eigenschaften werden bei der Herstellung des vorhergehend beschriebenen Bauteils dadurch erreicht, dass die beiden Platinen aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.
- In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgangsmaterial gezielt in den Bereichen verprägt, die zur Gewichtsreduzierung beisteuern. Auf diese Weise ist die Herstellung von Bauteilen möglich, welche bei annähernd gleicher Festigkeit ein geringeres Gewicht aufweisen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Ausgangsmaterial gezielt belastungsgerecht, insbesondere im Hinblick auf das Crashverhalten, verprägt. Durch die mit dem Verprägen erreichte Materialausdünnung und/oder durch die während des Verprägens oder durch nachfolgende Verfahrensschritte erreichte Härteverteilung im Bauteil ist es möglich, die Härte- und/oder Festigkeitseigenschaften des Bauteils ortsabhängig von der jeweiligen zu erwartenden Belastung, insbesondere bei einem Crash, einzustellen.
- Die technische Aufgabe wird in einer zweiten Lehre dadurch gelöst, dass ein warmverprägtes Metallbauteil, vorzugsweise hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, in einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere als Verstärkungselement in einer B-Säule, einem Schweller oder einem Längsträger verwendet wird. Durch die Warmverprägung können die charakteristischen Eigenschaften crashoptimierter Bauteile auf einfache Weise gezielt eingestellt werden.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen entnommen werden. Dabei wird Bezug auf die beigefügte Zeichnung genommen. In der Zeichnung zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
4 ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
5 ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und -
7 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verwendung. - In
1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Bei dem Verfahren2 wird als Ausgangsmaterial zunächst eine Platine4 bereitgestellt. Anstelle einer Platine könnte hier und in den übrigen Ausführungsbeispielen auch ein Halbzeug beispielsweise ein „tailored Blank” oder ein Band verwendet werden. - Die Platine
4 wird für das Warmverprägen temperiert und weist daher vorzugsweise eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur auf. Die Platine4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht aus einem Mangan-Bor-Stahl und wird auf eine Temperatur von 900 bis 950°C erwärmt. Nach dem Erwärmen wird die Platine4 in einem Walzstand6 warmverprägt. Der Walzstand weist eine obere Walze8 und eine untere Walze10 auf, wobei die obere Walze8 eine für die Verprägung strukturierte Oberfläche aufweist. Diese ist in1 schematisch durch Auswölbungen12 dargestellt. Nach dem Warmverprägen weist die verprägte Platine14 durch die Auswölbungen12 eingebrachte Verprägungen16 auf. - Der Walzstand
6 ist lediglich schematisch dargestellt, d. h. er ist insbesondere nicht auf zwei Walzen beschränkt. Er kann auch als Quarto- oder Sexto-Anordnung ausgebildet sein. Die Verprägungen16 können in die Platine14 auch durch mehrere Verprägewalzen oder durch einen Verprägestempel eingebracht werden. Die Verprägungen16 können auch beidseitig in die Platine14 eingebracht werden, beispielsweise wenn auch die untere Walze10 Auswölbungen aufweist. Nach dem Warmverprägevorgang wird die verprägte Platine14 bzw. das verprägte Halbzeug in einem weiteren Arbeitsschritt18 zu einem Bauteil weiterverarbeitet. Dieser weitere Arbeitsschritt18 kann insbesondere Umformvorgänge, Presshärtevorgänge, aber auch Span- und Fügevorgänge umfassen. - In
2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Walzstandes26 für das Warmverprägen des Ausgangsmaterials gezeigt. Der Walzstand26 weist eine obere Walze28 und eine untere Walze30 auf. Zu der Oberfläche der oberen Walze28 sind parallele Auswölbungen32 angeordnet, mit denen die Platine34 während des Warmwalzens verprägt wird. Die verprägte Platine34 weist dadurch nach dem Warmwalzvorgang streifenförmige Verprägungen36 auf. Das Verfahren ist prinzipiell jedoch nicht durch die Form der Verprägungen begrenzt. -
3 zeigt eine Schnittansicht eines solchen Warmverprägevorgangs. Die Platine42 wird durch die obere Walze44 , welche in3 nur teilweise gezeigt ist, mittels der an der Oberfläche vorhandenen Auswölbungen46 verprägt. Die untere Walze ist aus Übersichtsgründen nicht dargestellt. Bei dem Verprägevorgang drückt eine Auswölbung46 der Walze44 jeweils eine Verprägung48 in die Platine42 . Die Platine42 kann vor dem Verprägen eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufweisen und durch den Kontakt mit den Profilen46 im Grund50 der Verprägung48 abgekühlt werden. Auf diese Weise kann es zu einer Teilaushärtung oder zu einer vollständigen Aushärtung der Platine im Bereich des Verprägungsgrundes50 kommen. - Dieser Effekt kann dadurch verstärkt werden, dass die obere Walze
44 aktiv gekühlt wird. Dazu kann die Walze44 beispielsweise ein Flüssigkeitskühlsystem in ihrem Inneren aufweisen. Die Tiefe der Verprägungen48 ist in3 so bemessen, dass der Zwischenbereich52 der Walze44 zwischen den Auswölbungen46 mit der Platine42 nicht in direktem Kontakt steht. Dadurch wird ein starkes Abkühlen der zwischen den Verprägungen48 liegenden Bereiche54 der Platine42 vermieden, so dass die Platine in diesem Bereich im Wesentlichen keine Gefügeänderung, insbesondere keine Härtung erfährt. Auf diese Weise kann eine unterschiedliche Härteverteilung in den verprägten und nicht verprägten Bereichen der Platine42 erreicht werden. Eine besonders homogene Struktur der Platine42 kann optional dadurch erreicht werden, dass die Platine42 mit einer Mikrostruktur verprägt wird. -
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei dem Verfahren60 wird in einem ersten Schritt62 ein Ausgangsmaterial, d. h. eine Platine, ein Halbzeug oder ein Band bereitgestellt und auf die Temperatur zum Warmverprägen temperiert. Diese Temperatur liegt vorzugsweise oberhalb der AC3-Temperatur des Ausgangsmaterials. Im nächsten Schritt64 wird das Ausgangsmaterial dann warmverprägt, insbesondere mit einer Walze oder einem Stempel. Bei dem Verprägevorgang kann ein Teil des Ausgangsmaterials aushärten, beispielsweise im verprägten Bereich durch den Kontakt mit der Walze bzw. mit dem Stempel. - Nach dem Verprägevorgang weist das Ausgangsmaterial in der Regel eine Temperatur auf, die weit oberhalb der Raumtemperatur liegt. Im nachfolgenden Schritt
66 wird das verprägte Ausgangsmaterial für die im nachfolgenden Schritt68 geplante Weiterverarbeitung temperiert. Dabei wird ausgenutzt, dass durch die bereits erhöhte Temperatur des Ausgangsmaterials nach dem Warmverprägen weniger Energie aufzuwenden ist, um das Ausgangsmaterial auf die Verarbeitungstemperatur zu bringen, als bei kaltverprägten Platinen. - Insbesondere kann das Ausgangsmaterial nach dem Verprägen zumindest teilweise noch eine Temperatur oberhalb der AC1-Temperatur aufweisen. Für eine im nachfolgenden Schritt
68 erforderliche Weiterverarbeitungstemperatur oberhalb der AC1-Temperatur ist damit nur eine geringe Temperierung des Ausgangsmaterials erforderlich. Eine Verarbeitungstemperatur oberhalb der AC1-Temperatur wird insbesondere beim Warmumformen und Presshärten benötigt. Daher wird das Ausgangsmaterial im Schritt68 bevorzugt warmumgeformt bzw. pressgehärtet. - Ist das verprägte Ausgangsmaterial als Platine ausgebildet, so kann diese Platine optional auch mit einer weiteren kalten oder warmen Platine, vorzugsweise auf der verprägten Seite verbunden werden.
- In
5a ist eine verprägte Platine74 mit Verprägungen76 auf der Oberseite dargestellt. Auf diese verprägte Platine ist eine weitere Platine78 aufgebracht, welche mit der Platine74 in den nicht verprägten Bereichen80 in Kontakt steht. Wird eine kalte Platine78 mit der verprägten Platine74 verbunden, so kann dies durch die damit verbundene Abkühlung zu einer Härtung der nicht-verprägten Bereiche80 der verprägten Platine74 führen. Die Platinen74 und78 können beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, miteinander verbunden werden. Auf diese Weise wird ein flexibles Verbundbauteil82 hergestellt. Die Luftspalte zwischen den Platinen74 und78 im Bereich der Verprägungen76 können gezielt zu einer Verbesserung des Dehnungsvermögens des Bauteils82 beitragen. - Durch die Auswahl verschiedener Materialien für die Platinen
74 und78 , insbesondere verschiedener Stahllegierungen mit verschiedenen Eigenschaften bezüglich der Festigkeit und Härte, können auf sehr flexible Weise unterschiedliche Bauteile82 gefertigt werden. - Anstelle einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Platinen
74 und78 ist es auch möglich, die Platinen durch einen Walzprozess bzw. durch gemeinsames Umformen miteinander zu einem Formschluss zu verbinden. In5b ist die verprägte Platine74 und die weitere Platine78 nach einem gemeinsamen Umformvorgang gezeigt. Die beiden Platinen74 und78 sind durch den Umformvorgang in ihrem gemeinsamen Anlagebereich form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden. Auf diese Weise kann ein kompliziert umgeformtes Verbundbauteil90 ohne einen zusätzlichen Schweißvorgang hergestellt werden. - In den
6a bis6c ist ein weiterer beispielhafter Verarbeitungsschritt eines warmverprägten, als Platine ausgebildeten Ausgangsmaterials gezeigt. Die warmverprägte Platine96 weist verprägte Bereiche98 und nicht verprägte Bereiche100 auf. Die Temperatur der verprägten Platine96 liegt dabei oberhalb der AC1-Temperatur bevorzugt oberhalb von AC3. Die Platine wird in ein Werkzeug102 , bestehend aus einem Oberwerkzeug104 und einem Unterwerkzeug106 , eingebracht und dort zu einem Bauteil108 warmumgeformt und pressgehärtet. Beim Presshärtevorgang liegt das Bauteil108 dabei in den verprägten Bereichen98 nicht in unmittelbarem Kontakt mit dem Oberwerkzeug104 . Die Abkühlungsrate in diesen Bereichen98 ist somit geringer als in den verprägten Bereichen100 . Demzufolge kommt es in diesen Bereichen98 nicht zu einer Gefügeänderung des Bauteils108 , so dass das Bauteil108 nur in den nicht-verprägten Bereichen100 gehärtet wird. - Dieses Herstellungsverfahren lässt sich vorteilhaft mit der Teilaushärtung der verprägten Platine während des Warmverprägens kombinieren. Mittels Teilaushärten der Platine im verprägten Bereich durch den Kontakt mit der Walze bzw. mit dem Prägestempel während des Warmverprägens und dem Härten der nicht verprägten Bereiche im Presshärtwerkzeug
102 können die verprägten und nicht verprägten Bereiche entweder gleichermaßen oder durch verschiedene Abkühlgeschwindigkeiten unterschiedlich gehärtet werden, so dass eine Vielzahl von lokal unterschiedlichen Härteeigenschaften des so hergestellten Bauteils möglich ist. -
7 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel für eine vorteilhafte Verwendung eines warmverprägten Metallbauteils als B-Säule114 . Die B-Säule114 weist einen Säulenbereich116 sowie einen oberen Verbindungsbereich118 und einen unteren Verbindungsbereich120 auf. Bei der Herstellung von Karosserieelementen wie beispielsweise B-Säulen besteht die Anforderung, gleichzeitig eine hohe Festigkeit des Bauteils bei einem geringen Gewicht vorzusehen. Durch die mit dem Verfahren eingebrachten Verprägungen kann einerseits Gewicht eingespart werden, da es im Bereich der Verprägungen zu einer Ausdünnung der Materialdicke kommt, und andererseits kann die Festigkeit oder Härte gezielt belastungsgerecht angepasst werden, insbesondere im Hinblick auf das Crashverhalten des entsprechenden Bauteils, da durch die Gefügeänderungen während des Verprägens oder der nachfolgenden Verfahrensschritte die Eigenschaften des Bauteils lokal gezielt eingestellt werden können, beispielsweise im Verbindungsbereich120 . - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102007030388 A1 [0003]
Claims (16)
- Verfahren zur Herstellung eines Metallbauteils, bei dem ein Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) bereitgestellt wird, das Ausgangsmaterial (4 ,34 ,42 ,74 ) verprägt wird und nach dem Verprägen zu einem Bauteil (90 ,108 ,114 ) weiterverarbeitet wird, wobei das Bauteil (90 ,108 ,114 ) zumindest teilweise verprägte Bereiche (16 ,36 ,48 ,98 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (4 ,34 ,42 ,74 ) warmverprägt wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) mit einer Walze (8 ,28 ,44 ) warmverprägt wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) oberhalb von AC3 warmverprägt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) im verprägten Bereich (16 ,36 ,48 ,98 ) zumindest teilweise durchhärtet. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägewerkzeug (
8 ,28 ,44 ) beim Walzen aktiv gekühlt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) aus Stahl, insbesondere einem Mangan-Bor-Stahl, oder aus einer Stahllegierung besteht. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) metallisch oder organisch oder anorganisch beschichtet ist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) nach dem Verprägen auf die Verarbeitungstemperatur für die nachfolgende Weiterverarbeitung temperiert wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) nach dem Verprägen warmumgeformt und/oder pressgehärtet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) mit einer Mikrostruktur verprägt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial eine Platine (
74 ) verwendet wird und die Platine (74 ) nach dem Verprägen flächig mit einer weiteren Platine (78 ) vorzugsweise auf der verprägten Seite verbunden wird. - Verfahren nach Anspruche 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinen (
74 ,78 ) durch ein Plattierwalzen und/oder durch gemeinsames Warmumformen miteinander verbunden werden. - Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Platinen (
74 ,78 ) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass, das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) gezielt in den Bereichen verprägt wird, die zur Gewichtsreduzierung beisteuern. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass, das Ausgangsmaterial (
4 ,34 ,42 ,74 ) gezielt belastungsgerecht, insbesondere im Hinblick auf das Crashverhalten, verprägt wird. - Verwendung eines warmverprägten Metallbauteils, vorzugsweise hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 15, in einer Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere als Verstärkungselement in einer B-Säule (
114 ), einem Schweller oder einem Längsträger.
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