DE102009058657A1 - Method for producing a thermoforming tool and thermoforming tool with wear protection - Google Patents

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Jochen Dr. 33014 Dörr
Markus 48336 Pellmann
Casper 33014 Benteler
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Warmformwerkzeugs (1) und ein Warmformwerkzeug (1) zur Warmformung von Blechbauteilen (2) mit mindestens einem gekühlten Ober- und einem Unterwerkzeug (3, 4). Das Ober- bzw. das Unterwerkzeug (3, 4) weist dabei einen Grundkörper (6) auf, der mit einem Formbelag (7) ausgebildet ist. Der Grundkörper (6) besteht vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, der Formbelag (7) vorzugsweise aus einem Werkzeugstahl. Der Formbelag (7) ist vorzugsweise als Verschleißschutzblech (9) oder Flammspritzschicht (18) auf den Grundkörper (6) aufgebracht und ermöglicht durch eine möglichst geringe Dicke einen besonders guten Wärmeübergang (W) von dem Blechbauteil (2) in das Ober- bzw. Unterwerkzeug (3, 4). Um die Kapazität der Wärmeabfuhr zu erhöhen, ist der jeweilige Grundkörper (6) des Ober- bzw. Unterwerkzeugs (3, 4) mit Kühlkanälen (5) versehen. Die Kühlkanäle (5) dienen der Strömungslenkung eines Wärme abführenden Fluids.The present invention relates to a method for producing a hot forming tool (1) and a hot forming tool (1) for hot forming sheet metal components (2) with at least one cooled upper and one lower tool (3, 4). The upper or lower tool (3, 4) has a base body (6) which is designed with a molded covering (7). The base body (6) is preferably made of an aluminum alloy, and the mold covering (7) is preferably made of a tool steel. The molded covering (7) is preferably applied to the base body (6) as a wear protection sheet (9) or flame spray layer (18) and, thanks to its minimal thickness, enables particularly good heat transfer (W) from the sheet metal component (2) to the upper or Lower tool (3, 4). In order to increase the heat dissipation capacity, the respective base body (6) of the upper and lower tool (3, 4) is provided with cooling channels (5). The cooling channels (5) serve to guide the flow of a heat-dissipating fluid.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Warmformwerkzeug zur Warmumformung von Blechbauteilen mit einem Ober- und einem Unterwerkzeug, welche einen Kühlkanäle aufweisenden Grundkörper aus einem mechanisch leicht zu bearbeitenden Nichteisen-Metall, und einen an den Grundkörper angeordneten Formbelag besitzen, welcher einen Formhohlraum des Warmformwerkzeugs begrenzt.The present invention relates to a thermoforming tool for hot forming sheet metal components with a top and a bottom tool, which have a cooling channels having basic body of a mechanically easy to handle non-ferrous metal, and arranged on the body mold surface, which limits a mold cavity of the thermoforming mold.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Warmformwerkzeugs zur Warmformung von Blechbauteilen mit einem Ober- und Unterwerkzeug, welche einen Kühlkanäle aufweisenden Grundkörper aus einem mechanisch leicht zu bearbeitenden Nichteisen-Metall, und einen an dem Grundkörper angeordneten Formbelag besitzen, welcher einen Formhohlraum des Warmformwerkzeugs begrenzt.Furthermore, the present invention relates to a method for producing a thermoforming tool for thermoforming of sheet metal components with a top and bottom tool, which have a cooling channels having basic body of a mechanically easy to handle non-ferrous metal, and arranged on the body mold surface, which has a mold cavity of Thermoforming tool limited.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Trennen eines Formbelags von einem Grundkörper eines Warmformwerkzeugs.The present invention also relates to a method of separating a mold pad from a body of a thermoforming tool.
  • Aus dem Stand der Technik sind Warmformwerkzeuge bekannt, die im Kraftfahrzeugbereich für die Warmumformung von Karosseriestrukturteilen aus Werkzeugstählen, wie z. B. einem Cr7V, hergestellt werden. Diese Werkzeuge werden unbeschichtet, wie auch zur Verschleißreduzierung beschichtet eingesetzt.From the state of the art thermoforming tools are known which in the automotive sector for the hot forming of body structure parts made of tool steels, such. A Cr7V. These tools are used uncoated as well as coated for wear reduction.
  • Bei der Herstellung von solchen Warmformwerkzeugen entfallen rund 40% der Herstellungskosten auf die mechanische Fertigung. Hier entsteht ein Großteil der Kosten durch die reinen spanabhebenden Bearbeitungszeiten und die Zeiten für die Bearbeitung der Kühlkanäle und Kühlbohrungen. Diese Kühlkanäle/Kühlbohrungen werden in die Werkzeuge durch Bohren und/oder Fräsen eingebracht, wobei zum Beispiel Tieflochbohrungen relativ aufwändig sind.In the production of such thermoforming tools accounts for about 40% of manufacturing costs on the mechanical manufacturing. Here, a large part of the costs are created by the pure machining times and the times for the machining of the cooling channels and cooling holes. These cooling channels / cooling holes are introduced into the tools by drilling and / or milling, for example, deep hole holes are relatively expensive.
  • Auf Grund der sehr harten Werkzeugstähle ist die Herstellung von Umformwerkzeugen durch den hohen Anteil an zerspanender Fertigung sowohl sehr zeitaufwändig als auch sehr kostenintensiv. Dabei sind die Werkzeuge, die zur Herstellung der eigentlichen Umformwerkzeuge genutzt werden, selbst einem hohen Verschleiß ausgesetzt.Because of the very hard tool steels, the production of forming tools is both very time-consuming and very costly due to the high proportion of machining production. The tools that are used for the production of the actual forming tools, even exposed to high wear.
  • Umformwerkzeuge, die im täglichen Fertigungsbetrieb für die Umformung von Blechbauteilen genutzt werden, sind ebenfalls einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Ein Austausch eines solchen Umformwerkzeugs oder einzelner Segmente ist mit hohen Kosten und mit hohem Austauschaufwand verbunden. Das gesamte Umformwerkzeug muss aus seiner Werkzeughalterung entnommen werden.Forming tools, which are used in the daily production for the forming of sheet metal components, are also exposed to high wear. An exchange of such a forming tool or individual segments is associated with high costs and high exchange costs. The entire forming tool must be removed from its tool holder.
  • Die Warmformwerkzeuge bestehen aus Werkzeugstählen, die nur eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen. In jüngster Zeit wurden Spezialwerkzeugstähle eingesetzt, die eine bessere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, jedoch eine obere Grenze bei ca. 60 W/mK erreichen.The thermoforming tools consist of tool steels, which have only a relatively low thermal conductivity. Recently, special tool steels have been used which have better thermal conductivity but reach an upper limit at about 60 W / mK.
  • Wünschenswert wären noch höhere Wärmeleitfähigkeiten, was mit anderen Werkstoffen zwar möglich wäre, jedoch an der Verschleißfestigkeit der Werkstoffe scheitert.It would be desirable to have even higher thermal conductivities, which would be possible with other materials, but fails due to the wear resistance of the materials.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kosten für die Herstellung und die Instandhaltung von Warmformwerkzeugen zu reduzieren und gleichzeitig die mit einem konventionellen Warmformwerkzeug aus Stahl erreichte Produktivität aufrechtzuerhalten bzw. zu erhöhen.The object of the present invention is to reduce the cost of manufacturing and maintaining thermoforming tools while maintaining or increasing the productivity achieved with a conventional steel thermoforming tool.
  • Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Formbelag als lösbar mit dem Grundkörper verbundenes Verschleißschutzblech ausgebildet ist.The object is achieved according to the features of patent claim 1, characterized in that the mold covering is formed as releasably connected to the main body wear protection plate.
  • Dies bietet den Vorteil, dass die Herstellung des Werkzeuggrundkörpers beispielsweise aus einer Werkzeugaluminiumlegierung geschehen kann. Die so eingesetzte Werkzeugaluminiumlegierung ermöglicht eine gegenüber Werkzeugstahl wesentlich schnellere und signifikant kostengünstigere spanabhebende Bearbeitung des Grundkörpers.This offers the advantage that the production of the tool body can be done for example from a tool aluminum alloy. The tool aluminum alloy used in this way allows a much faster and significantly less costly machining of the base body compared to tool steel.
  • Werkzeugaluminium ist in der Regel etwa so teuer wie Stahl, allerdings besitzt Werkzeugaluminium eine geringere Dichte und somit bei gleicher Masse ein größeres Volumen, das zur spanabhebenden Bearbeitung zur Verfügung steht. Die Materialkosten sind also durch das größere Volumen von Werkzeugaluminium bedeutend geringer.Tool aluminum is usually about as expensive as steel, but tool aluminum has a lower density and thus with the same mass a larger volume, which is available for machining. The material costs are thus significantly lower due to the larger volume of tool aluminum.
  • Das Verschleißschutzblech soll den Grundkörper vor Verschleiß schützen und besteht aus einem Werkstoff höherer Verschleißfestigkeit. Das Verschleißschutzblech ist viel dünner als der Grundkörper und ist quasi nur die Kontaktschicht zum Werkstück. Der Materialeinsatz für das zum Verschließ vorgesehene Verschleißschutzblech ist sehr gering. Der Kostenvorteil ist entsprechend hoch. Das Verschleißschutzblech kann leicht ausgetauscht werden, ohne dass der Grundkörper beschädigt wird. Ist das Verschleißschutzblech verschlissen, beeinträchtigt dies nicht den Grundkörper, der somit mehrfach wiederverwendet werden kann. Zudem ermöglicht ein dicker Grundkörper mit sehr dünnem Formbelag, dass sehr große Wärmemengen in kurzer Zeit abgeleitet werden können, was insbesondere ein Presshärten im Umformwerkzeug ermöglicht bzw. allgemein zur Verkürzung der Taktzeiten und Verbesserung der Produktivität beiträgt. Im Rahmen der Erfindung besitzt der Grundkörper eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Stahl.The wear protection plate is intended to protect the body against wear and consists of a material of higher wear resistance. The wear protection plate is much thinner than the main body and is virtually only the contact layer to the workpiece. The material used for the intended for closure wear plate is very low. The cost advantage is correspondingly high. The wear guard can be easily replaced without damaging the body. If the wear protection plate worn, this does not affect the body, which can thus be reused several times. In addition, a thick body with very thin mold coating allows very large amounts of heat can be dissipated in a short time, which in particular allows press hardening in the forming tool or generally contributes to shorten cycle times and improve productivity. As part of the Invention, the body has a higher thermal conductivity than steel.
  • Vorzugsweise ist das Verschleißschutzblech zumindest bereichsweise durch Löten mit dem Grundkörper verbunden. Die so hergestellte stoffschlüssige Verbindung bietet einen guten Wärmeübergang vom Verschleißschutzblech in den Grundkörper. Die Verschleißschutzbleche eines Warmformwerkzeugs bilden im geschlossenen Zustand einen Formhohlraum. Bei zuvor eingelegter Blechplatine füllt diese Blechplatine den gesamten Formhohlraum aus und kommt beidseitig vollflächig an den Verschleißschutzblechen zum Anschlag, so dass jederzeit eine gute Wärmeabfuhr über das Verschleißschutzblech in den Grundkörper gegeben ist.Preferably, the wear guard is at least partially connected by soldering to the body. The cohesive connection thus produced provides a good heat transfer from the wear protection plate in the body. The wear protection plates of a thermoforming mold form a mold cavity in the closed state. When previously inserted sheet metal plate, this metal sheet fills the entire mold cavity and comes on both sides of the full surface of the wear plates to stop, so that at any time a good heat dissipation through the wear plate is given in the body.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verschleißschutzblech mechanisch lösbar mit dem Grundkörper verbunden, wobei sich zwischen dem Verschleißschutzblech und dem Grundkörper ein pastöses Wärmeleitmittel befindet. Das pastöse Wärmeleitmittel sorgt für einen besonders guten Wärmeübergang vom Verschleißschutzblech zum Grundkörper. Unter einem Wärmeleitmittel ist im Rahmen der Erfindung auch ein flüssiges Metall zu verstehen, dass durch Kapilarwirkung im Spalt verbleibt.In a further preferred embodiment of the present invention, the wear guard is mechanically detachably connected to the base body, wherein there is a pasty heat conduction between the wear guard and the base body. The paste-like heat transfer medium ensures particularly good heat transfer from the wear protection plate to the base body. In the context of the invention, a heat-conducting agent is also to be understood as meaning a liquid metal which remains in the gap by capillary action.
  • Es ist auch möglich das Verschleißschutzblech über einen Klebstoff mit dem Grundkörper zu verbinden. Bei großflächigen Warmformwerkzeugen und insbesondere weil die Verschleißschutzbleche nur teilweise durch Scherkräfte während des Umformvorgangs belastet werden, eignet sich Kleben als kostengünstige stoffschlüssige Fügemethode, die für einen hinreichend festen Sitz des Verschleißschutzbleches am Grundkörper sorgt.It is also possible to connect the wear guard with an adhesive to the body. In large-area hot forming tools and in particular because the wear plates are only partially loaded by shear forces during the forming process, gluing is suitable as a cost-effective cohesive joining method, which ensures a sufficiently tight fit of the wear plate on the body.
  • Im Rahmen der Erfindung können in einer bevorzugten Ausführungsform das Wärmeleitmittel und/oder auch der Klebstoff erfindungsgemäß mit Partikeln höherer Wärmeleitfähigkeit durchsetzt sein, um die Wärmeleitung zu verbessern. Diese Zusätze bestehen bevorzugt aus Aluminium- oder Kupfer- oder Silberpartikel, Bornitrid, Diamantpulver, Graphit, Zirkon oder Kohlenstoffnanoröhrchen oder einer Kmbination wenigstens von zwei der vorgenannten Werkstoffe.In the context of the invention, in a preferred embodiment, the heat-conducting agent and / or the adhesive may be interspersed with particles of higher thermal conductivity in order to improve the heat conduction. These additives preferably consist of aluminum or copper or silver particles, boron nitride, diamond powder, graphite, zirconium or carbon nanotubes or a combination of at least two of the abovementioned materials.
  • Besonders bevorzugt ist der verwendete Klebstoff dabei thermisch lösbar. Im Falle des Wechsels eines Verschleißschutzbleches besteht somit die Möglichkeit den Klebstoff besonders einfach, schnell und kostengünstig vom Grundkörper zu entfernen, so dass neuer Klebstoff mit einem neuen Verschleißschutzblech aufgebracht werden kann.Particularly preferably, the adhesive used is thermally detachable. In the case of the change of a wear protection plate, it is therefore possible to remove the adhesive from the base body in a particularly simple, fast and cost-effective manner so that new adhesive can be applied with a new wear protection plate.
  • Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6 dadurch gelöst, dass der Formbelag als lösbar mit dem Grundkörper verbundenes Verschleißschutzblech ausgebildet ist, wobei zur Formgebung der Verschleißschutzbleche zwei Verschleißschutzplatinen und gleichzeitig eine zwischen den Verschleißschutzplatinen angeordnete Bauteilplatine gemeinsam von den Grundkörpern umgeformt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch denkbar, dass die Verschleißschutzbleche extern hergestellt werden.The object underlying the present invention is further achieved by a method according to the features of claim 6, characterized in that the mold surface is formed as releasably connected to the body wear protection plate, wherein the shape of the wear protection plates two wear protection boards and at the same time arranged between the wear protection boards component board be transformed together from the basic bodies. In the context of the invention, however, it is also conceivable that the wearguards are made externally.
  • Dieses Verfahren bietet insbesondere den Vorteil, dass beide Verschleißschutzbleche in einem Arbeitsgang hergestellt werden können. Dabei wird eine obere Verschleißschutzplatine, eine Bauteilplatine und eine untere Verschleißschutzplatine in das Warmformwerkzeug eingeführt und direkt kalt bzw. warm umgeformt. Die so hergestellten Verschleißschutzbleche können direkt in dem bzw. am Warmformwerkzeug verbleiben bzw. können über zusätzliche Maßnahmen fixiert werden (kleben, löten, mechanisches fixieren). Es besteht auch die bevorzugte Möglichkeit die Verschleißschutzbleche durch Wärmeabfuhr innerhalb des Warmformwerkzeugs zu härten.This method offers the particular advantage that both wearguards can be produced in one operation. In this case, an upper wear protection board, a component board and a lower wear protection board is introduced into the thermoforming mold and directly cold or hot formed. The wear protection sheets produced in this way can remain directly in or on the thermoforming tool or can be fixed by additional measures (gluing, soldering, mechanical fixing). There is also the preferred way to harden the wearguards by heat dissipation within the thermoforming tool.
  • Ein Verfahren zum Trennen von Verschleißschutzplatinen von einem Grundkörper eines Warmformwerkzeugs ist Gegenstand des Patentanspruchs 8. Der Grundkörper mit der Verschleißschutzplatine wird in einen Wärmeofen eingebracht, in welchem ein Lot oder Klebstoff zwischen dem Grundkörper und dem Verschließschutzblech aufgeschmolzen wird oder ein Klebstoff zwischen dem Grundkörper und dem Verschleißschutzblech thermisch entklebt wird und anschließend das Verschleißblech von dem Grundkörper getrennt wird.The base body with the wear protection plate is placed in a heating furnace in which a solder or adhesive is melted between the base body and the Verschließschutzblech or an adhesive between the base body and the Wear plate is thermally de-adhesive and then the wear plate is separated from the body.
  • Unter thermischem Entkleben ist das Überwinden der Haftkraft ohne Schädigung des Grundkörpers zu verstehen, indem die Klebeverbindung erhitzt wird, zum Beispiel indem das gesamte Ober- und/oder Unterwerkzeug in einem Wärmofen auf die erforderliche Temperatur erwärmt wird.Thermal detackifying is understood to mean overcoming the adhesive force without damaging the main body by heating the adhesive joint, for example by heating the entire upper and / or lower tool in a heating furnace to the required temperature.
  • In einer alternativen Ausführungsform wird der Formbelag von einer Verschleißschutzbeschichtung gebildet. Die Verschleißschutzbeschichtung kann direkt auf den Grundkörper aufgebracht werden. Somit ist ein idealer Wärmeübergang von Verschleißschutzbeschichtung in den Grundkörper möglich.In an alternative embodiment, the mold surface is formed by a wear protection coating. The wear protection coating can be applied directly to the base body. Thus, an ideal heat transfer of wear protection coating in the body is possible.
  • Alternativ ist die Verschleißschutzbeschichtung von einem an den Grundkörper angegossenen Stahl gebildet. Eine aus Werkzeugstahl gebildete Verschleißschutzbeschichtung bietet ebenfalls einen hohen Verschleißschutz, bei gleichzeitig guter Wärmeabfuhr. Natürlich muss ein solcher Verschleißschutz Kontur gebend nachbearbeitet werden.Alternatively, the wear protection coating is formed by a cast-on steel to the body. A wear protection coating formed from tool steel also offers high wear protection, with good heat dissipation at the same time. Of course, such a wear protection contour must be given post-processing.
  • Die Verschleißschutzbeschichtung soll aus einem härteren Werkstoff als der Grundkörper bestehen. Sie kann eine Dicke von weniger als 30 mm, besonders bevorzugt weniger als 10 mm und insbesondere weniger als 5 mm, aufweisen. Die Werkstoffe, die als Verschleißschutzbeschichtung eingesetzt werden, haben eine geringere Wärmeleitfähigkeit als der Werkstoff des Grundkörpers. Wird die Dicke der Verschleißschutzbeschichtung möglichst gering gehalten, so findet dennoch ein hoher Wärmeübergang von dem zu formenden Blechbauteil über die Verschleißschutzbeschichtung in den Grundkörper statt. Dadurch wird eine gute Wärmeabfuhr von dem herzustellenden Blechbauteil ermöglicht. The wear protection coating should consist of a harder material than the main body. It may have a thickness of less than 30 mm, more preferably less than 10 mm and in particular less than 5 mm. The materials that are used as wear protection coating, have a lower thermal conductivity than the material of the body. If the thickness of the anti-wear coating is kept as low as possible, there is still a high heat transfer from the sheet metal component to be formed via the wear protection coating into the base body. This allows a good heat dissipation of the sheet metal component to be produced.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Verschleißschutzbeschichtung von einer Flammspritzschicht gebildet. Die Flammspritzschicht bietet hier insbesondere den Vorteil, dass sie nach einem Verschleiß erneut aufgetragen werden kann und durch spanabhebende Bearbeitung des Formbelags wieder in die gewünschte Form gebracht werden kann.In a further preferred embodiment, the wear protection coating is formed by a flame sprayed layer. The flame spray layer offers the particular advantage that it can be reapplied after wear and can be brought back into the desired shape by machining the mold surface.
  • Vorzugsweise weist der Grundkörper eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 60 W/mK auf. Besonders bevorzugt kommt eine Werkzeugaluminiumlegierung mit einer Wärmeleitfähigkeit von ca. 130 W/mK zum Einsatz. Ein solches Werkzeugmaterial ermöglicht während und kurz nach dem Warmformvorgang eine besonders gute Wärmeabfuhr, was sich positiv auf die Produktionsgeschwindigkeit auswirkt.Preferably, the base body has a thermal conductivity of more than 60 W / mK. Particularly preferred is a tool aluminum alloy with a thermal conductivity of about 130 W / mK is used. Such tool material allows during and shortly after the thermoforming process a particularly good heat dissipation, which has a positive effect on the production rate.
  • Bei dem erfindungsgemäß hergestellten Warmformwerkzeug ist es möglich, dass in den Grundkörper Kühlkanäle eingegossen sind. Es können Kupfer-, Edelstahl-, Aluminium- oder Stahlrohre eingegossen werden, die später als Kühlkanäle zur Leitung eines kühlenden Fluids eingesetzt werden. Hierdurch lassen sich besonders gut und fertigungstechnisch günstig verschiedenste Strömungswege auf die jeweiligen Geometrien des herzustellenden Blechbauteils anpassen.In the thermoforming tool according to the invention, it is possible that cooling channels are cast in the base body. It can cast copper, stainless steel, aluminum or steel tubes, which are later used as cooling channels for conducting a cooling fluid. As a result, it is possible to adapt a wide variety of flow paths to the respective geometries of the sheet-metal component to be produced in a particularly favorable and production-favorable manner.
  • Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, bevorzugte Ausführungsformen anhand der schematischen Zeichnungen. Diese dienen lediglich dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention will become apparent from the following description, preferred embodiments with reference to the schematic drawings. These are merely for ease of understanding of the invention. Show it:
  • 1 ein Warmformwerkzeug im Eingriff in einer Querschnittsansicht; 1 a thermoforming tool engaged in a cross-sectional view;
  • 2a) ein Oberwerkzeug mit einem Verschleißschutzblech und b) ein Oberwerkzeug mit einer Flammspritzschicht; 2a ) an upper tool with a wear guard and b) an upper tool with a flame sprayed layer;
  • 3 ein Oberwerkzeug mit Verschleißschutzblech in einer Ausführungsform mit einer Lötverbindung und einer Ausführungsform mit einer Wärmeleitpaste und 3 an upper tool with wear guard in one embodiment with a solder joint and an embodiment with a thermal grease and
  • 4 ein Oberwerkzeug mit einer Darstellung eines eingegossenen Kühlkanals. 4 an upper tool with a representation of a cast-in cooling channel.
  • In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet, wobei entsprechende oder vergleichbare Vorteile erreicht werden, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar parts, with corresponding or comparable advantages being achieved, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.
  • 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Warmformwerkzeug 1. Das Warmformwerkzeug 1 wird in einem geschlossenen Zustand gezeigt. Ein umgeformtes Blechbauteil 2 befindet sich zwischen einem Oberwerkzeug 3 und einem Unterwerkzeug 4. Das Oberwerkzeug 3 und das Unterwerkzeug 4 bestehen dabei aus einem Grundkörper 6 mit Kühlkanälen 5. Durch die Kühlkanäle 5 fließt ein Wärme abführendes Fluid. Auf dem Grundkörper 6 befindet sich blechbauteilseitig ein Formbelag 7. Der Formbelag 7 schützt den Grundkörper 6 vor erhöhtem Verschleiß und begrenzt einen Formholraum 8. Durch das erwärmte Blechbauteil 2 erfolgt ein Wärmeübergang W vom hergestellten Blechbauteil 2 über den Formbelag 7 in den Grundkörper 6. Diesem Wärmeübergang W folgt eine Wärmeleitung innerhalb des Grundkörpers 6. Die dem hergestellten Blechbauteil 2 entzogene Wärme wird vom Grundkörper 6 in die Kühlkanäle 5 und schließlich in das Kühlmedium abgeführt. 1 shows a cross section through an inventive thermoforming tool 1 , The thermoforming tool 1 is shown in a closed state. A formed sheet metal component 2 is located between an upper tool 3 and a lower tool 4 , The upper tool 3 and the lower tool 4 consist of a body 6 with cooling channels 5 , Through the cooling channels 5 a heat dissipating fluid flows. On the main body 6 is sheet metal part side a mold covering 7 , The mold surface 7 protects the body 6 from increased wear and limits a mold cavity 8th , Through the heated sheet metal component 2 there is a heat transfer W from the sheet metal component produced 2 over the mold surface 7 into the main body 6 , This heat transfer W is followed by heat conduction within the main body 6 , The manufactured sheet metal component 2 extracted heat is removed from the body 6 in the cooling channels 5 and finally discharged into the cooling medium.
  • 2a zeigt den Formbelag 7 als Verschleißschutzblech 9. Das Verschleißschutzblech 9 ist durch kraftschlüssige, formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung auf dem Grundkörper 6 des Oberwerkzeugs 3 befestigt. Dabei kann sich zwischen dem Verschleißschutzblech 9 ein Wärmeleitmittel 10 oder ein Klebstoff 11 befinden. Es kann sich aber auch ein Lot oder flüssiges Metall zwischen dem Verschleißschutzblech 9 und dem Grundkörper 6 befinden. 2a shows the mold surface 7 as wear protection plate 9 , The wear protection plate 9 is by non-positive, positive and / or material connection on the body 6 of the upper tool 3 attached. It can be between the wear guard 9 a heat transfer agent 10 or an adhesive 11 are located. But it may also be a solder or liquid metal between the wear guard 9 and the body 6 are located.
  • Zur Herstellung der Verschleißschutzbleche 9 auf dem Oberwerkzeug 3 und dem Unterwerkzeug 4 wird ein Dreifachblech, bestehend aus einer oberen Verschleißschutzplatine 12, einer Bauteilplatine 13 und einer unteren Verschleißschutzplatine 12 in das Warmformwerkzeug 1 eingelegt. Durch den Umformvorgang des Warmformwerkzeugs 1 wird nicht nur das Blechbauteil 2 aus der Bauteilplatine 13 hergestellt, sondern auch die Verschleißschutzbleche 9 aus den Verschleißschutzplatinen 12.For the production of wear protection plates 9 on the upper tool 3 and the lower tool 4 becomes a triple sheet, consisting of an upper wear protection board 12 , a component board 13 and a lower wear protection board 12 in the thermoforming mold 1 inserted. By the forming process of the thermoforming tool 1 is not just the sheet metal part 2 from the component board 13 made, but also the wear plates 9 from the wear protection boards 12 ,
  • Zur Entfernung des Verschleißschutzblechs 9 von dem Grundkörper 6 können beide Bauteile zusammen in einen Wärmeofen 14 eingebracht werden. Die Verbindung zwischen dem Grundkörper 6 und dem Verschleißschutzblech 9 wird somit durch Erhitzen gelöst und beide Bauteile sind voneinander entfernbar.For removing the wear protection plate 9 from the main body 6 Both components can be put together in a heating oven 14 be introduced. The connection between the main body 6 and the wear guard 9 is thus dissolved by heating and both components are removable from each other.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Verbindung zwischen Verschleißschutzplatine 12 und dem Grundkörper 6 auch durch ein Lot 15 hergestellt werden.In a further preferred embodiment, the connection between the wear protection plate 12 and the body 6 also by a lot 15 getting produced.
  • 3 zeigt ein Oberwerkzeug 3 in einer Schnittdarstellung, wobei ein Formbelag 16 durch eine Verschleißschutzbeschichtung 17 gebildet wird. Die Verschleißschutzbeschichtung 17 kann in einem Beschichtungsverfahren auf den Grundkörper 6 des Oberwerkzeugs 3 aufgebracht werden und durch spanabhebende Bearbeitung nachbearbeitet werden. In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Verschleißschutzbeschichtung 17 als Flammspritzschicht 18 ausgebildet. 3 zeigt die Verschleißschutzbeschichtung 17 im unbearbeiteten Zustand. 3 shows an upper tool 3 in a sectional view, with a mold covering 16 through a wear protection coating 17 is formed. The wear protection coating 17 can in a coating process on the basic body 6 of the upper tool 3 be applied and post-processed by machining. In a preferred embodiment, the wear protection coating 17 as a flame spraying layer 18 educated. 3 shows the wear protection coating 17 in the unprocessed state.
  • 4 zeigt einen Querschnitt durch ein Oberwerkzeug 3, das erfindungsgemäß ein Verschleißschutzblech 9 aufweist, welches unter Eingliederung eines Wärmeleitmittels 10 an dem Oberwerkzeug 3 befestigt ist. Der Grundkörper 6 ist in 4 als Gussbauteil ausgebildet. In dieses Gussbauteil wurden Kühlkanäle 5 zur Strömungsführung eines Wärme abführenden Fluids eingegossen, die schematisch an die Außenkontur des Werkzeugs angepasst wurden. 4 shows a cross section through an upper tool 3 according to the invention, a wear guard 9 comprising, which incorporates a thermal interface 10 on the upper tool 3 is attached. The main body 6 is in 4 designed as a cast component. In this cast component were cooling channels 5 for flow guidance of a heat dissipating fluid poured, which have been adapted schematically to the outer contour of the tool.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    WarmformwerkzeugThermoforming tool
    22
    Blechbauteilsheet metal component
    33
    Oberwerkzeugupper tool
    44
    Unterwerkzeuglower tool
    55
    Kühlkanalcooling channel
    66
    Grundkörperbody
    77
    Formbelagmold deposit
    88th
    Formhohlraummold cavity
    99
    VerschleißschutzblechWear apron
    1010
    WärmeleitmittelThermal interface
    1111
    Klebstoffadhesive
    1212
    VerschleißschutzplatineWear protection board
    1313
    Bauteilplatinemember board
    1414
    Wärmeofenheating furnace
    1515
    Lotsolder
    1616
    Formbelagmold deposit
    1717
    VerschleißschutzbeschichtungWear-resistant coating
    1818
    FlammspritzschichtFlame-sprayed coating
    WW
    WärmeübergangHeat transfer

Claims (15)

  1. Warmformwerkzeug zur Warmformung von Blechbauteilen mit einem Ober- und Unterwerkzeug (3, 4), welche einen Kühlkanäle (5) aufweisenden Grundkörper (6) aus einem mechanisch leicht zu bearbeitenden Nichteisen-Metall, und einen an dem Grundkörper (6) angeordneten Formbelag (7) besitzen, welcher einen Formhohlraum (8) des Warmformwerkzeugs (1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Formbelag (7) als lösbar mit dem Grundkörper (6) verbundenes Verschleißschutzblech (9) ausgebildet ist.Thermoforming tool for thermoforming sheet metal components with a top and bottom tool ( 3 . 4 ), which have a cooling channels ( 5 ) having basic body ( 6 ) made of a non-ferrous metal which is easy to machine mechanically, and one on the main body ( 6 ) arranged mold covering ( 7 ) possessing a mold cavity ( 8th ) of the thermoforming tool ( 1 ), characterized in that the mold covering ( 7 ) as being detachable with the main body ( 6 ) connected wear protection plate ( 9 ) is trained.
  2. Warmformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißschutzblech (9) zumindest bereichsweise durch Löten mit dem Grundkörper (6) verbunden ist.Thermoforming tool according to claim 1, characterized in that the wear guard ( 9 ) at least partially by soldering to the base body ( 6 ) connected is.
  3. Warmformwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißschutzblech (9) mechanisch lösbar mit dem Grundkörper (6) verbunden ist, wobei sich zwischen dem Verschleißschutzblech (9) und dem Grundkörper (6) ein pastöses Wärmeleitmittel (10) befindet.Thermoforming tool according to claim 1 or 2, characterized in that the wear guard ( 9 ) mechanically releasable with the main body ( 6 ), wherein between the wear plate ( 9 ) and the basic body ( 6 ) a pasty heat transfer medium ( 10 ) is located.
  4. Warmformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschleißschutzblech (9) über einen Klebstoff (11) mit dem Grundkörper (6) verbunden ist.Thermoforming tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the wear protection plate ( 9 ) via an adhesive ( 11 ) with the basic body ( 6 ) connected is.
  5. Warmformwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Klebstoff (11) thermisch entklebbar ist.Thermoforming tool according to claim 4, characterized in that the adhesive used ( 11 ) is thermally entklebbar.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Warmformwerkzeugs zur Warmformung von Blechbauteilen mit einem Ober- und Unterwerkzeug (3, 4), welche einen Kühlkanäle (5) aufweisenden Grundkörper (6) aus einem mechanisch leicht zu bearbeitenden Nichteisen-Metall, und einen an dem Grundkörper (6) angeordneten Formbelag (7) besitzen, welcher einen Formhohlraum (8) des Warmformwerkzeugs (1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Formbelag (7) als lösbar mit dem Grundkörper (6) verbundenes Verschleißschutzblech (9) ausgebildet ist, wobei zur Formgebung der Verschleißschutzbleche (9) zwei Verschleißschutzplatinen (12) und gleichzeitig eine zwischen den Verschleißschutzplatinen (12) angeordnete Bauteilplatine (13) gemeinsam von den Grundkörpern (6) umgeformt werden.Method for producing a thermoforming tool for thermoforming sheet metal components with a top and bottom tool ( 3 . 4 ), which have a cooling channels ( 5 ) having basic body ( 6 ) made of a non-ferrous metal which is easy to machine mechanically, and one on the main body ( 6 ) arranged mold covering ( 7 ) possessing a mold cavity ( 8th ) of the thermoforming tool ( 1 ), characterized in that the mold covering ( 7 ) as being detachable with the main body ( 6 ) connected wear protection plate ( 9 ) is formed, wherein for shaping the wear protection plates ( 9 ) two wear protection boards ( 12 ) and at the same time one between the wear protection boards ( 12 ) arranged component board ( 13 ) together from the basic bodies ( 6 ) are transformed.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbleche (9) warm umgeformt und gehärtet werden.Method according to claim 6, characterized in that the wearguards ( 9 ) are thermoformed and hardened.
  8. Verfahren zum Trennen von Verschleißschutzplatinen (12) von einem Grundkörper (6) eines Warmformwerkzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) mit der Verschleißschutzplatine (9) in einen Wärmeofen (14) eingebracht wird, in welchem ein Lot (15) oder ein Klebstoff (11) zwischen dem Grundkörper (6) und dem Verschleißschutzblech (9) aufgeschmolzen wird oder ein Klebstoff (11) zwischen dem Grundkörper (6) und dem Verschleißschutzblech (9) thermisch entklebt wird und anschließend das Verschleißschutzblech (9) von dem Grundkörper (6) getrennt wird.Method for separating wear protection boards ( 12 ) of a basic body ( 6 ) of a thermoforming tool ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the basic body ( 6 ) with the wear protection board ( 9 ) in a heating furnace ( 14 ), in which a solder ( 15 ) or an adhesive ( 11 ) between the main body ( 6 ) and the wear guard ( 9 ) or an adhesive ( 11 ) between the main body ( 6 ) and the wear guard ( 9 ) is thermally detackified and then the Wear protection plate ( 9 ) of the basic body ( 6 ) is separated.
  9. Warmformwerkzeug zur Warmformung von Blechbauteilen mit einem Ober- und Unterwerkzeug (3, 4), welche einen Kühlkanäle (5) aufweisenden Grundkörper (6) aus einem mechanisch leicht zu bearbeitenden Nichteisen-Metall, und einen an dem Grundkörper (6) angeordneten Formbelag (16) besitzen, welcher einen Formhohlraum (8) des Warmformwerkzeugs (1) begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formbelag (16) von einer Verschleißschutzbeschichtung (17) gebildet ist.Thermoforming tool for thermoforming sheet metal components with a top and bottom tool ( 3 . 4 ), which have a cooling channels ( 5 ) having basic body ( 6 ) made of a non-ferrous metal which is easy to machine mechanically, and one on the main body ( 6 ) arranged mold covering ( 16 ) possessing a mold cavity ( 8th ) of the thermoforming tool ( 1 ), characterized in that a mold covering ( 16 ) of a wear protection coating ( 17 ) is formed.
  10. Warmformwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (17) von einem an den Grundkörper (6) angegossenen Stahl gebildet ist.Thermoforming tool according to claim 9, characterized in that the wear protection coating ( 17 ) from one to the main body ( 6 ) cast-on steel is formed.
  11. Warmformwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißschutzbeschichtung (17) von einer Flammspritzschicht (18) gebildet ist.Thermoforming tool according to claim 9, characterized in that the wear protection coating ( 17 ) of a flame spray layer ( 18 ) is formed.
  12. Warmformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 60 W/mK aufweist.Thermoforming tool according to one of claims 1 to 11, characterized in that the basic body ( 6 ) has a thermal conductivity of more than 60 W / mK.
  13. Warmformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6) aus einer Aluminiumlegierung besteht.Thermoforming tool according to one of claims 1 to 12, characterized in that the basic body ( 6 ) consists of an aluminum alloy.
  14. Warmformwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (6) Kühlkanäle (5) eingegossen sind.Thermoforming tool according to one of claims 1 to 13, characterized in that in the basic body ( 6 ) Cooling channels ( 5 ) are poured.
  15. Warmformwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (5) aus Kupfer, Edelstahl, Aluminium oder Stahl bestehenThermoforming tool according to claim 14, characterized in that the cooling channels ( 5 ) made of copper, stainless steel, aluminum or steel
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