DE102009060388A1

DE102009060388A1 - Method for sheet deformation, involves heating zone of work piece at high temperature, and inserting heated work piece into heat insulated or heated deformation device

Info

Publication number: DE102009060388A1
Application number: DE102009060388A
Authority: DE
Inventors: Lars Dr.-Ing. 73728 Gerlach; Michael 30161 Werbs
Original assignee: Schuler Cartec GmbH and Co KG
Current assignee: Schuler Cartec GmbH and Co KG
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2011-06-30

Abstract

The method involves heating a zone of a work piece (2) at a high temperature and inserting the heated work piece into a heat insulated or heated deformation device (6). The work piece is deformed into an intermediate molded article, where the zone remains at a temperature above a pre-determined micro-structural deformation temperature at the work piece in the deformation device. An intermediate molded article (16) is transferred into a cold deformation device (7). An independent claim is also included for a device for sheet deformation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Blechumformung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Warmumformen und Härten eines Blechbauteils in mehreren Werkzeugen.The invention relates to a method and an apparatus for sheet metal forming. In particular, the invention relates to a method for hot working and hardening a sheet metal component in a plurality of tools.

Bei allgemein bekannten Verfahren zum direkten Warmumformen und Härten von Stahlblech wird zunächst eine Platine in einem Ofen auf z. B. etwa 950°C erwärmt. Die erwärmte Platine wird dann einem gekühlten Ziehpresswerkzeug zugeführt, das wie herkömmliche Ziehwerkzeuge aus Stempel, Blechhalter, Niederhalter und Matrize bestehen kann. In diesem Ziehpresswerkzeug wird die erwärmte Platine zu dem gewünschten Blechbauteil umgeformt. Dabei wird das Blechbauteil durch den Kontakt mit dem relativ kalten Ziehpresswerkzeug abgekühlt, wodurch es eine Gefügeumwandlung erfährt. Es kommt zur Martensitbildung und somit zur Härtung. Das beschriebene Verfahren wird auch als Presshärten bezeichnet.In well-known methods for direct hot forming and hardening of steel sheet is first a board in an oven to z. B. heated about 950 ° C. The heated board is then fed to a cooled drawing die which, like conventional drawing tools, may consist of punch, blank holder, blank holder and die. In this drawing tool, the heated board is formed into the desired sheet metal component. In this case, the sheet metal component is cooled by the contact with the relatively cold drawing die, whereby it undergoes a structural transformation. It comes to martensite and thus to cure. The described method is also referred to as press hardening.

Das entstehende Blechbauteil liegt danach in hartem Zustand vor. Eine weitere Umformung ist nur in sehr engen Grenzen möglich. Deshalb muss gegenwärtig versucht werden, beim direkten Warmumformen die gesamte herzustellende Geometrie in einem einzigen Umformgang mit einem Stempel und in einem Verfahrensschritt herzustellen.The resulting sheet metal component is then in hard condition. Further forming is possible only within very narrow limits. Therefore, it must be currently attempted to produce the entire geometry to be produced in a single forming process with a stamp and in one process step in direct hot forming.

Die DE 10 2007 039 096 A1 schlägt dazu vor, die Ränder der heißen Platine aus dem Umformwerkzeug herausstehen zu lassen, so dass diese zunächst keine Formberührung haben. Die Ränder werden deshalb nicht abgekühlt sondern bleiben weiter heiß und somit umformbar. Dadurch kann insbesondere der Blechrand später umgeformt werden.The DE 10 2007 039 096 A1 Proposes to let the edges of the hot board stand out of the forming tool, so that they initially have no shape contact. The edges are therefore not cooled but remain hot and thus deformable. As a result, in particular, the sheet edge can be reshaped later.

Obwohl dieses Verfahren die Möglichkeit schafft, den Blechrand in einem zweiten Umformschritt in demselben Werkzeug nach dem Herstellen der gewünschten Werkstückform des übrigen Werkstücks weiter umzuformen, bleibt doch das Erfordernis bestehen, die gesamte Ziehtiefe des Werkstücks in einem Arbeitsgang in einem Werkzeug herzustellen. Dies stellt eine Einschränkung hinsichtlich der erzielbaren Ziehtiefen und Werkstückformen dar.Although this method makes it possible to further reshape the sheet edge in a second forming step in the same tool after producing the desired workpiece shape of the remainder of the workpiece, the need remains to produce the entire drawing depth of the workpiece in one operation in a tool. This represents a limitation with regard to the achievable drawing depths and workpiece shapes.

Aus der WO 2008/104360 A1 ist das Formhärten mit Vorkühlung des umzuformenden Blechteils bekannt. Aus der Erkenntnis heraus, dass das Werkzeug beim Formhärten eine gewisse Zeit geschlossen bleiben muss, um die gewünschte Abkühlung und Härtung des Blechteils zu erreichen, schlägt die Druckschrift die Vorkühlung des Werkstücks vor. Das Werkstück durchläuft eine Vorkühlstation, in der Kühlelemente an das Werkstück angelegt werden, um eine schnelle Kontaktkühlung zu bewirken. Dadurch wird die Ist-Temperatur des Werkstücks bevor es in das Umformwerkzeug gelangt, so weit abgesenkt, dass der nachfolgende Formhärtungsvorgang schnell ablaufen kann. Die Kraft, mit der die einzelnen Kühlelemente an die Platine angelegt werden, kann so bemessen sein, dass das Werkstück eine elastische oder auch eine plastische Vorverformung erhält.From the WO 2008/104360 A1 Form hardening with pre-cooling of the sheet metal part to be formed is known. Recognizing that the tool must remain closed for some time during mold hardening to achieve the desired cooling and curing of the sheet metal part, the document suggests pre-cooling the workpiece. The workpiece passes through a pre-cooling station where cooling elements are applied to the workpiece to effect rapid contact cooling. Thereby, the actual temperature of the workpiece before it enters the forming tool, lowered so far that the subsequent mold hardening process can proceed quickly. The force with which the individual cooling elements are applied to the board can be so dimensioned that the workpiece receives an elastic or a plastic pre-deformation.

Mit der Vorkühlung lässt sich zwar die Taktzeit verkürzen. Jedoch können sich ohne und mit Vorkühlung Schwierigkeiten ergeben, wenn z. B. bei einem Ziehvorgang sehr hohe Ziehtiefen zu erzielen sind.Although the cycle time can be shortened with the pre-cooling. However, difficulties can arise with and without precooling, if z. B. in a drawing process very high drawing depths can be achieved.

Es ist Aufgabe hier abzuhelfen. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, Werkstücke mit hohem Umformgrad und/oder komplizierter Geometrie herzustellen.It is the task here to remedy. In particular, a possibility should be created to produce workpieces with high degree of deformation and / or complicated geometry.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch die Vorrichtung nach Anspruch 6 gelöst:
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf das zwei- oder mehrstufige Umformen und Formhärten eines Werkstücks gerichtet. Das Werkstück ist ein Blechteil, d. h. zunächst eine Platine, ein tailored Blank, eine Formplaine oder ein vorgeformtes Blechbauteil. Das Verfahren beinhaltet die Aufteilung der Umformung des Werkstücks oder mindestens einer Zone desselben auf zwei oder mehrere Schritte. Das Werkstück oder dessen ausgewählte Zone wird zunächst auf eine hohe Temperatur oberhalb einer ausgewählten Gefügeumwandlungstemperatur (z. B. Austenitisierungstemperatur) erwärmt. Die Umformung des Werkstücks oder seiner ausgewählten Zone erfolgt danach in zwei oder mehreren verschiedenen Werkzeugen in zwei oder mehreren Pressen oder Pressenstufen.This object is achieved by the method according to claim 1 and by the device according to claim 6:
The inventive method is directed to the two- or multi-stage forming and hardening of a workpiece. The workpiece is a sheet metal part, ie first a board, a tailored blank, a formplaine or a preformed sheet metal component. The method includes dividing the workpiece or at least one zone thereof into two or more steps. The workpiece or its selected zone is first heated to a high temperature above a selected microstructure transformation temperature (eg, austenitizing temperature). The forming of the workpiece or its selected zone is then carried out in two or more different tools in two or more presses or press stages.

Bei einem zweistufigen Verfahren werden die Umformzeiten und die Werkstücktemperatur (oder Temperatur der interessierenden Zone) so festgelegt, dass die Temperatur des Werkstücks bzw. mindestens der interessierenden Zone nach Durchführung des ersten Umformschrittes in dem ersten Werkzeug noch oberhalb einer gewählten Gefügeumwandlungstemperatur (z. B. Martensitbildungstemperatur) liegt. Bei einem mehrstufigen Verfahren werden die Umformzeiten und die Werkstücktemperatur (oder Temperatur der interessierenden Zone) so festgelegt, dass die Temperatur des Werkstücks bzw. mindestens der interessierenden Zone vor dem Einführen in das letzte Werkzeug noch oberhalb der gewählten Gefügeumwandlungstemperatur (z. B. Martensitbildungstemperatur) liegt. Die interessierende Zone ist dabei derjenige Bereich des Werkstücks, der in zwei oder mehreren aufeinander folgenden Schritten umgeformt werden soll, z. B. um eine hohe Ziehtiefe zu erzielen. Alle vor der letzten Stufe durchgeführten Umformungen finden somit bei einer Temperatur statt, bei der noch keine voll ständige Härtung des Blechteils eintritt. Bei Stahlblechen ist diese Temperatur eine Temperatur z. B. oberhalb einer Martensitbildungstemperatur. Diese Temperatur kann z. B. bei 400°C liegen.In a two-stage process, the forming times and the workpiece temperature (or temperature of the zone of interest) are set so that the temperature of the workpiece or at least the zone of interest after performing the first forming step in the first tool still above a selected structural transformation temperature (eg. Martensite formation temperature). In a multi-stage process, the forming times and the workpiece temperature (or temperature of the zone of interest) are set so that the temperature of the workpiece or at least the zone of interest is still above the selected microstructure transformation temperature (eg, martensite formation temperature) prior to insertion into the final tool. lies. The zone of interest is that portion of the workpiece which is to be formed in two or more consecutive steps, e.g. B. to achieve a high draw depth. All transformations carried out before the last stage are thus found at one Temperature instead, in which no full hardening of the sheet metal part occurs. For steel sheets, this temperature is a temperature z. B. above a martensite formation temperature. This temperature can z. B. at 400 ° C.

Die erste Umformung ergibt einen Zwischenformling, der in heißem Zustand und gegebenenfalls weiteren Zwischenumformschritten einer letzten Umformung zugeführt wird. Bei dieser ersten Umformung wird das Werkstück durch entsprechende Maßnahmen am Werkzeug (Heizung und/oder Wärmeisolierung) warm gehalten. Wenigstens aber solche Zonen, die einer weiteren Umformung unterworfen werden sollen, bleiben oberhalb der Gefügeumwandlungstemperatur. In dieser letzten Stufe wird der Zwischenformling weiter umgeformt und dabei weiter abgekühlt. Eine weitere Abkühlung kann durch Geschlossenhalten des Werkzeugs erfolgen. Nach Abschluss des Umform- und Abkühlvorgangs, wenn das entsprechende Umformwerkzeug wieder öffnet, weist das Werkstück oder seine interessierende Zone eine Temperatur auf, die unterhalb einer Härtungstemperatur, also beispielsweise unterhalb 300°C liegt.The first forming results in an intermediate molding, which is supplied in a hot state and optionally further Zwischenumformschritten a last transformation. During this first forming, the workpiece is kept warm by appropriate measures on the tool (heating and / or heat insulation). At least, however, such zones, which are to be subjected to further forming, remain above the structural transformation temperature. In this last stage of the intermediate molding is further transformed and thereby further cooled. Further cooling can be done by keeping the tool closed. After completion of the forming and cooling process, when the corresponding forming tool opens again, the workpiece or its zone of interest has a temperature which is below a curing temperature, that is for example below 300 ° C.

Der letzte Umformschritt entspricht dem herkömmlichen Presshärten mit der Ausnahme, dass der Umformvorgang vorzugsweise nicht an einer ebenen gleichmäßig heißen Platine mit rein austenitischem Gefüge sondern an einem Zwischenformling begonnen wird, der bereits einen erheblichen Umformgrad sowie unterschiedliche Temperaturzonen und Gefügezusammensetzungen aufweisen kann.The last forming step corresponds to the conventional press hardening, with the exception that the forming process is preferably started not on an evenly uniformly hot platelet with a purely austenitic structure but on an intermediate molding which can already have a considerable degree of deformation as well as different temperature zones and microstructural compositions.

Mit dem erfindungsgemäßen mindestens zweistufigen Formhärten lassen sich hohe Ziehtiefen und somit Werkstückformen erreichen, die mit einstufigen Presshärteverfahren nicht oder nicht ohne weiteres erreichbar sind. Insbesondere lassen sich bei Anwendung an Ziehwerkzeugen z. B. größere Ziehtiefen, engere Biegeradien und andere sonst zu Schwierigkeiten führende Merkmale erzielen.With the at least two-stage mold hardening according to the invention, it is possible to achieve high drawing depths and thus workpiece shapes which can not be achieved with single-stage press hardening methods or which are not readily achievable. In particular, when applied to drawing tools z. B. greater draw depths, narrower bending radii and other otherwise difficult to achieve characteristics.

Vorzugsweise wird zur Durchführung des beschriebenen mehrstufigen Formhärtens mindestens ein Umformwerkzeug, das von dem Blechteil vor Erreichen der letzten Umformstufe durchlaufen wird, durch geeignete Mittel temperiert. Die Temperierung umfasst vorzugsweise das gezielte Aufheizen des Werkzeugs oder seiner mit dem Werkstück in Berührung kommenden Teile auf eine erhöhte Temperatur. Durch die erhöhte Temperatur des Werkzeugs oder seiner Teile wird sicher gestellt, dass das Werkstück während der Umformung keine oder nur wenig Wärme verliert.Preferably, at least one forming tool, which is traversed by the sheet metal part before reaching the last forming stage, is tempered by suitable means for carrying out the described multi-stage mold hardening. The temperature control preferably comprises the targeted heating of the tool or its parts coming into contact with the workpiece to an elevated temperature. The increased temperature of the tool or its parts ensures that the workpiece loses little or no heat during forming.

Alternativ oder ergänzend können an oder in dem Werkzeug oder Teilen desselben Wärmeisolationsmittel vorgesehen oder ausgebildet sein. Solche Wärmeisolationsmittel werden erhalten, indem das Werkzeug oder Teile desselben aus einem schlecht wärmeleitenden Material bestehen. Z. B. können diese Teile aus einem schlecht wärmeleitenden Stahl, Keramik, einem Stahl mit Keramiküberzug oder dergleichen bestehen. Insbesondere kann als Material dazu Zirkonoxid (ZrO₂), Siliziumnitrid (Si₃N₄) oder eine ähnliche Keramik zum Einsatz kommen. Die Wärmeleitfähigkeit sollte vorzugsweise unterhalb von 5 W/mK, wenigstens aber unterhalb von 40 W/mK liegen. Z. B können auch wenig wärmeleitende Stähle wie bspw. Warmarbeitsstähle von Böhler W705 oder W750 mit Wärmeleitfähigkeiten von 14–22 W/mK eingesetzt werden. Alternativ oder ergänzend können die Wärmeisolationsmittel auch durch in dem Werkzeug ausgebildete Lufttaschen oder Bereiche ohne berührende Anlage zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug ausgebildet sein. Dazu können in den Werkstückanlageflächen des Werkszeugs Ausnehmungen (Freimachungen) ausgebildet sein.Alternatively or additionally, heat insulating means may be provided or formed on or in the tool or parts thereof. Such heat insulating means are obtained by the tool or parts thereof made of a poor thermal conductivity material. For example, these parts may consist of a poorly heat-conducting steel, ceramic, a steel with ceramic coating or the like. In particular, zirconium oxide (ZrO ₂ ), silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) or a similar ceramic can be used as the material for this purpose. The thermal conductivity should preferably be below 5 W / mK, but at least below 40 W / mK. For example, low heat-conducting steels such as, for example, hot work steels from Böhler W705 or W750 with heat conductivities of 14-22 W / mK can also be used. Alternatively or additionally, the heat insulation means can also be formed by air pockets formed in the tool or areas without contact between the workpiece and the tool. For this purpose, recesses (clearances) can be formed in the workpiece contact surfaces of the tool.

Die mindestens zwei Umformwerkzeuge sind vorzugsweise in einem räumlichen Abstand angeordnet, wobei zwischen beiden Umformwerkzeugen eine Transporteinrichtung, z. B. eine schnelle Werkstücktransfereinrichtung, für den Zwischenformling wirksam ist. Die Umformwerkzeuge können in unterschiedlichen Pressen oder auch in einer Pressenanlage an ein und demselben Stößel oder an verschiedenen Stößeln angeordnet sein. Es können auch kontinuierlich arbeitende Umformwerkzeuge, wie Rollformstationen oder dergleichen vorgesehen werden.The at least two forming tools are preferably arranged in a spatial distance, wherein between the two forming tools a transport device, for. B. a fast workpiece transfer device, is effective for the intermediate molding. The forming tools can be arranged in different presses or in a press plant on one and the same plunger or on different plungers. It is also possible to provide continuous forming tools, such as roll forming stations or the like.

Vorzugsweise ist die Verweilzeit der Platine in dem ersten Umformwerkzeug relativ gering, um eine zu starke Abkühlung der Platine bzw. des Zwischenformlings zu vermeiden und diesen warm zu halten. Dazu ist das Werkzeug, wie oben erläutert, mit einer thermischen Isolierung oder mit einer Beheizung versehen. Wenn eine thermische Isolierung vorgesehen ist, liegt diese vorzugsweise an der dem Werkstück zugewandten Oberfläche. Damit wird der Wärmeabfluss aus dem Werkstück im Werkzeug minimiert oder beseitigt.Preferably, the residence time of the board in the first forming tool is relatively low in order to avoid excessive cooling of the board or of the intermediate blank and to keep it warm. For this purpose, the tool, as explained above, provided with a thermal insulation or with a heater. If a thermal insulation is provided, this is preferably located on the workpiece-facing surface. This minimizes or eliminates the heat flow from the workpiece in the tool.

Wie erwähnt ist es weiter ist es möglich, das oder die Werkzeuge zu beheizen, die in der Prozesskette vor dem letzten, der Presshärtung dienenden Umformwerkzeug angeordnet sind. Die Beheizung kann auf zumindest einige der mit der Platine bzw. dem Zwischenformling in Berührung kommende Werkzeugoberflächen beschränkt sein. Zur Beheizung können geeignete Wärmequellen, wie beispielsweise elektrische Heizwiderstände, Induktionswärmeerzeugungseinrichtungen, Brenner, von einem Wärmeträgerfluid durchströmte Kanäle oder sonstige Wärmequellen zur Anwendung kommen.As mentioned, it is further possible to heat the tool or tools which are arranged in the process chain before the last press-hardening forming tool. The heating may be restricted to at least some of the tool surfaces coming into contact with the blank or the intermediate blank. For heating suitable heat sources, such as electrical heating resistors, induction heat generating devices, burners, flowed through by a heat transfer fluid channels or other heat sources may be used.

Das in der Prozesskette letzte Umformwerkzeug ist vorzugsweise mit einer Kühleinrichtung versehen, die der Wärmeabfuhr dient. Jedenfalls aber ist die Verweilzeit des Werkstücks in dem letzten Werkzeug so groß, dass sich das Werkstück nach seiner Umformung in diesem letzten Werkzeug unter die Härtungstemperatur abkühlen kann. Die Wärmeabfuhr hierzu übernimmt das Werkzeug und die an diesem gegebenenfalls vorgesehene Kühlvorrichtung. Die Verweilzeit des Werkstücks in dem Werkzeug reicht für eine wirksame Wärmeübertragung von dem Werkstück auf das Werkzeug aus.The last forming tool in the process chain is preferably with a cooling device provided, which serves the heat dissipation. In any case, however, the residence time of the workpiece in the last tool is so great that the workpiece can cool down below its hardening temperature after being formed in this last tool. The heat dissipation for this purpose takes over the tool and the optionally provided on this cooling device. The residence time of the workpiece in the tool is sufficient for efficient heat transfer from the workpiece to the tool.

Die Kühleinrichtung kann durch Mittel zur aktiven Wärmeabfuhr gebildet sein. Diese können z. B. durch Kühlkanäle gebildet sein, die das Werkzeug durchsetzen und von einem Kühlfluid durchströmt sind. Das Kühlfluid kann Luft, Wasser Öl oder ein sonstiges Fluid sein. Die Kühlkanäle können zur Umgebung hin offen oder gegen diese abgeschlossen sein. Zur Kühlung können in der Fachwelt auch als „Heatpipes” bezeichnete Wärmeübertragerrohre eingesetzt werden.The cooling device can be formed by means for active heat dissipation. These can be z. B. be formed by cooling channels, which pass through the tool and are flowed through by a cooling fluid. The cooling fluid may be air, water, oil or other fluid. The cooling channels can be open to the environment or closed against them. For cooling can be used in the art as "heat pipes" designated heat exchanger tubes.

Eine Kühleinrichtung kann in dem betreffenden Werkzeug alternativ oder ergänzend auch dadurch gebildet sein, dass das Werkzeug aus einem gut wärmeleitenden Material besteht oder einen oder mehrere Einsätze aus einem gut wärmeleitenden Material aufweist. Das Material kann z. B. Stahl, Stahl mit einem Kupferkern, einem Aluminiumkern, einem Kern aus einem bei den auftretenden Temperaturen schmelzenden oder schmelzbaren Metall, wie Natrium, oder einer wärmeleitenden Keramik sein.A cooling device may alternatively or additionally also be formed in the relevant tool in that the tool consists of a good heat-conducting material or has one or more inserts of a good heat-conducting material. The material can, for. As steel, steel with a copper core, an aluminum core, a core of a melting or fusible at the temperatures occurring metal, such as sodium, or a thermally conductive ceramic.

Weil der gesamte Umformvorgang auf zwei oder mehrere Werkzeuge aufgeteilt ist und weil eine vollständige Härtung des Werkstücks erst in der letzten Umformstufe eintritt, lassen sich auf einfache Weise Blechbauteile herstellen, die in einem einstufigen Umformvorgang nicht oder nur schwierig herstellbar sind. Die „letzte Umformstufe” bezeichnet hier diejenige Umformstufe, in der eine vollständige Härtung eintritt. Weitere Umformungen des gehärteten Werkstücks können sich bedarfsweise anschließen. Solche Umformungen können insbesondere Trenn- oder Schneidvorgänge sein.Because the entire forming process is divided into two or more tools and because a complete hardening of the workpiece occurs only in the last forming stage, sheet metal components can be produced in a simple manner that are difficult or impossible to produce in a single-stage forming process. The "last forming stage" here denotes the forming stage in which a complete hardening occurs. Further transformations of the hardened workpiece may follow as needed. Such transformations may in particular be cutting or cutting operations.

Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung eignen sich insbesondere zur Verarbeitung und Herstellung formgehärteter Bauteile aus borlegierten Stählen, wie sie im modernen Automobilbau an vielen Stellen eingesetzt werden. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von diversen Teilen, wie z. B. B-Säulen und Schwellern, die durch den Einsatz dieses hochfesten Werkstoffs mit reduzierter Dicke ausgebildet werden können. Dies trägt zur Ressourcenschonung durch Leichtbau bei gleichzeitiger Erhöhung der Crashsicherheit der mit solchen Bauteilen versehenen Fahrzeuge bei.The method and the device according to the invention are particularly suitable for the processing and production of form-hardened components made of boron-alloyed steels, as they are used in modern automotive engineering in many places. The method allows the production of various parts, such. B. B-pillars and sills, which can be formed by the use of this high-strength material with reduced thickness. This contributes to resource conservation through lightweight construction while increasing the crash safety of vehicles provided with such components.

Es zeigt sich, dass mit dem zwei- oder mehrstufigen Umformen nicht nur eine größere Werkstückformenvielfalt sondern auch eine ausreichend schnelle Abkühlung in der letzten Umformstufe erreichbar ist.It turns out that with the two- or multi-stage forming not only a larger variety of workpiece shapes but also a sufficiently rapid cooling in the last forming stage can be achieved.

Die erste(n) Umformstufe(n) kann(können) dazu genutzt werden, das Werkstück gezielt zu temperieren. Die Werkstücktemperatur lässt sich in dem oder den warmen Werkzeugen bereits nahe an diejenige Temperatur heranführen, bei deren schneller Unterschreitung dann die gewünschte Gefügeumwandlung, beispielsweise die Martensitbildung erfolgt. Dadurch kann die Verkürzung der Zykluszeiten erreicht werden. Es können alle im Prozessablauf vor der letzten Umformstufe liegenden beheizten und/oder isolierten Werkzeuge auf die gleiche hohe Temperatur, z. B. 600°C, eingestellt sein. Es ist auch die Einstellung eines Temperaturprofils möglich, bei dem die beheizten und/oder isolierten Werkzeuge auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden. Die beheizten und/oder isolierten Werkzeuge können bedarfsweise mit einer Temperaturregeleinrichtung verbunden sein, die die Werkzeug-Ist-Temperatur in Übereinstimmung mit einem jeweils gewünschten Temperatursollwert einstellt.The first forming stage (s) can (can) be used to specifically temper the workpiece. The workpiece temperature can already be brought close to that temperature in the one or more warm tools, in the case of which the desired microstructure transformation, for example martensite formation, then takes place at a faster rate. As a result, the shortening of the cycle times can be achieved. It can be in the process before the last forming stage horizontal heated and / or insulated tools to the same high temperature, z. B. 600 ° C, set. It is also possible to set a temperature profile in which the heated and / or insulated tools are kept at different temperatures. The heated and / or insulated tools may if necessary be connected to a temperature control device which adjusts the tool actual temperature in accordance with a respective desired temperature setpoint.

Es ist möglich die beheizten und/oder isolierten Werkzeuge an ihrer jeweiligen gesamten mit dem Werkstück in Berührung kommenden Fläche auf eine einheitliche Temperatur einzustellen. Es ist auch möglich, an dieser Fläche Temperatursprünge oder Temperaturgradienten einzustellen.It is possible to set the heated and / or insulated tools at their respective entire surface coming into contact with the workpiece to a uniform temperature. It is also possible to set temperature jumps or temperature gradients on this surface.

Durch die gezielte Gestaltung eines Temperaturprofils über mehrere Werkzeuge hinweg kann auch die Erzielung gewünschter Gefügeeigenschaften ermöglicht werden, wie beispielsweise Teilbereiche mit beinitischem Gefüge.The targeted design of a temperature profile across several tools and the achievement of desired structural properties can be made possible, such as sections with Beinitischem structure.

Weiter ist es möglich, in Umformstufen, die vor der letzten Umformstufe liegen, bereits eine vollständige Härtung von Teilbereichen des Bauteils herbeizuführen. Dies können insbesondere Werkstückbereiche sein, die nachfolgenden Umformstufen nicht mehr stark verformt werden sollen.Furthermore, it is possible to bring about complete hardening of subregions of the component in forming stages that lie before the last forming stage. This can be in particular workpiece areas, the subsequent forming stages should not be much deformed.

Das zwei- oder mehrstufige Umformhärten kann in Anlagen mit einzelnen Umformstufen, wie z. B. Pressenanlagen ausgeführt werden. Das Verfahren kann auch in Rollprofilieranlagen oder Gleitziehbiege-Operationen umgesetzt werden. Mögliche Bauformen der Anlagen umfassen sowohl Kombinationen von hintereinander stehenden Anlagen (Ofen-Rollprofilieranlage-Presse) als auch die Anordnung mehrerer Werkzeuge in einer Presse oder in mehreren Pressen (Stufenwerkzeuge bzw. Ausführung der Umformung in verschiedenen Pressen).The two- or multi-stage forming hardening can be used in systems with individual forming stages, such. B. press systems are running. The method can also be implemented in Rollprofilieranlagen or Gleitziehbiege operations. Possible designs of the systems include both combinations of successive systems (furnace roll forming press) and the arrangement of several tools in a press or in several presses (step tools or execution of the forming in different presses).

Durch den erfindungsgemäßen Prozess und die erfindungsgemäße Vorrichtung können größere Umformgrade erreicht werden. Während eine Verformung mit gleichzeitiger Abkühlung in den ersten Werkzeugen leicht dazu führen kann, dass beim Härten nur ein geringer Prozentsatz martensitisches Gefüge erreicht wird, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das Warmhalten des Bauteils möglich, bei der Abkühlung in der letzten Umformstufe ähnlich hohe martensitische Gefügeanteile zu erhalten, wie bei Prozessen ohne Vorumformung. The process according to the invention and the device according to the invention allow greater degrees of deformation to be achieved. While deformation with simultaneous cooling in the first tools can easily lead to only a small percentage of martensitic microstructure being achieved during curing, in the method according to the invention it is possible to keep the component warm while similarly high martensitic temperatures during cooling in the last forming stage To obtain microstructural components, as in processes without pre-forming.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder den Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstige Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Details und ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:Further details of advantageous embodiments of the invention will become apparent from the description, the drawings or the claims. The description is limited to essential aspects of the invention and other conditions. The drawing reveals more details and is complementary. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Pressenanlage zum zweistufigen Presshärten, 1 a schematic representation of a press plant for two-stage press hardening,

2 eine schematische Darstellung des Werkstücks beim Presshärten, 2 a schematic representation of the workpiece during press hardening,

3 eine zweistufige Blechformanlage zum Rollprofilieren, Pressen und Härten eines Blechbandes in schematischer Darstellung. 3 a two-stage sheet metal forming plant for roll profiling, pressing and curing a sheet metal strip in a schematic representation.

In 1 ist eine Blechumformanlage 1 veranschaulicht, die dazu vorgesehen ist, Werkstücke umzuformen. Zur Veranschaulichung dienen als Werkstücke ebenen Blechstücke, die als Platinen 2 bezeichnet werden, und aus denen Blechteile 3 herzustellen sind. Die nachfolgend für die Umformung von Platinen beschriebene Nutzung der Erfindung ist aber gleichermaßen für andere Werkstücke, insbesondere aus Blech bestehende Werkstücke, wie tailored blanks, Formplatinen oder vorgeformte Bauteile möglich. Die nachfolgende Beschreibung gilt dann entsprechend.In 1 is a sheet metal forming plant 1 illustrated, which is intended to reshape workpieces. To illustrate serve as workpieces flat pieces of sheet metal, as circuit boards 2 be designated, and from which sheet metal parts 3 are to produce. However, the use of the invention described below for the forming of blanks is equally possible for other workpieces, in particular workpieces made of sheet metal, such as tailored blanks, shaped blanks or preformed components. The following description applies accordingly.

Die Platinen 2 bestehen beispielsweise aus einem härtbaren Stahl. Die Härtung erfolgt durch Abkühlung unterhalb einer Gefügeumwandlungstemperatur. Beispielsweise wird das Blechteil von einer Temperatur oberhalb 950°C auf eine Temperatur unterhalb 200°C abgekühlt, wobei sich eine Gefügeumwandlung ergibt. Beispielsweise entsteht Martensit.The boards 2 For example, consist of a hardenable steel. Curing takes place by cooling below a microstructure transformation temperature. For example, the sheet metal part is cooled from a temperature above 950 ° C to a temperature below 200 ° C, resulting in a microstructure transformation. For example, martensite is produced.

Die Blechumformanlage 1 umfasst eine Aufheizstation 4 und eine Umformanlage 5 mit mindestens zwei Umformeinrichtungen 6, 7. Die Umformeinrichtungen 6, 7 können beispielsweise einzelne Pressen sein, die in 1 lediglich anhand ihrer schematisch dargestellten Werkzeuge 8, 9 veranschaulicht sind. Die Werkzeuge 8, 9 können in einer aus mehreren Pressen bestehenden Pressenanlage an verschiedenen Pressenstößeln oder auch an einem Pressenstößel einer größeren Presse, beispielsweise einer Transferpresse angeordnet sein. Die Werkzeuge 8, 9 werden von dem Werkstück nacheinander durchlaufen, wobei das Werkstück in dem ersten Werkzeug 8 eine erste Umformung und in dem zweiten Werkzeug 9 eine weitergehende zweite Umformung erfährt.The sheet metal forming plant 1 includes a heating station 4 and a forming plant 5 with at least two forming devices 6 . 7 , The forming equipment 6 . 7 may be, for example, individual presses that are in 1 only on the basis of their schematically illustrated tools 8th . 9 are illustrated. The tools 8th . 9 can be arranged in a press plant consisting of several presses on different press rams or also on a press ram of a larger press, for example a transfer press. The tools 8th . 9 are traversed by the workpiece sequentially, the workpiece in the first tool 8th a first deformation and in the second tool 9 undergoes a further second transformation.

Das erste Werkzeug 8 ist so ausgebildet, dass das Werkstück darin warm gehalten wird. Die Temperatur des Werkstücks 2 oder wenigstens einer Zone 2a desselben bleibt sicher oberhalb einer Härtetemperatur. Dies ist in 2 veranschaulicht. Andere Bereiche, wie z. B. die Bereiche 2b, 2c können, falls gewünscht, die Härtetemperatur (z. B. die Martensitbildungstemperatur oder eine andere Gefügeumwandlungstemperatur) bereits unterschritten haben.The first tool 8th is designed so that the workpiece is kept warm in it. The temperature of the workpiece 2 or at least one zone 2a it remains safely above a hardening temperature. This is in 2 illustrated. Other areas, such as For example, the areas 2 B . 2c For example, if desired, the curing temperature (eg, the martensite formation temperature or other microstructure transformation temperature) may already have fallen below.

Das Werkzeug 8 kann beheizt sein, wie in 1 schematisch durch eine elektrische Heizwendel 10 angedeutet ist. Entsprechende Heizelemente, wie z. B. die Heizwendel 10, können in erforderlicher Anzahl sowohl in dem Unterwerkzeug 8a wie auch in dem Oberwerkzeug 8b angeordnet sein. Die durch die Heizwendel oder andere geeignete Mittel gebildete Heizung kann bedarfsweise mit einer Temperaturregeleinrichtung verbunden sein. Diese kann so ausgebildet sein, dass sie die Temperatur des Werkzeugs 8 oder seiner mit dem Werkstück 2 in Berührung kommenden Flächen auf einem gewünschten Wert konstant hält. Dazu sind ein oder mehrere Temperaturerfassungsmittel vorgesehen, die mit dem Werkzeug und/oder seinen Funktionsflächen verbunden sind. Die Temperturerfassungsmittel sind mit einem Regler verbunden, der den gemessenen Temperatur-Ist-Wert mit einem Temperatur-Soll-Wert vergleicht die Beheizung des Werkzeugs 8 dementsprechend verstärkt oder abschwächt. Alternativ kann die Regeleinrichtung auch mit einem Temperaturerfassungsmittel versehen sein, das die Temperatur des Werkstücks 2 erfasst, das das Werkzeug 8 verlässt. Es können dazu auch mehrere Temperaturerfassungsmittel, z. B. geeignete Sensoren vorgesehen sein. Wieder sind die Temperaturerfassungsmittel mit einem Regler verbunden, der den gemessenen Temperatur-Ist-Wert mit einem Temperatur-Soll-Wert vergleicht die Beheizung des Werkzeugs 8 dementsprechend verstärkt oder abschwächt. Entsprechende Temperaturerfassungsmittel können Pyrometer, Thermografiekameras oder ähnliche berührungslose Sensoren, aber auch berührende Sensoren seinThe tool 8th can be heated, as in 1 schematically by an electric heating coil 10 is indicated. Corresponding heating elements, such. B. the heating coil 10 , can be in the required number both in the lower tool 8a as well as in the upper tool 8b be arranged. The heater formed by the heating coil or other suitable means may, if necessary, be connected to a temperature control device. This can be designed to match the temperature of the tool 8th or his with the workpiece 2 keeps surfaces in contact at a desired value constant. For this purpose, one or more temperature detection means are provided, which are connected to the tool and / or its functional surfaces. The temperature sensing means are connected to a controller which compares the measured actual temperature value with a temperature setpoint value for heating the tool 8th strengthened or weakened accordingly. Alternatively, the control device may also be provided with a temperature detection means which determines the temperature of the workpiece 2 that captures the tool 8th leaves. It can also be several temperature sensing means, eg. B. suitable sensors can be provided. Again, the temperature sensing means are connected to a controller which compares the measured actual temperature value with a temperature setpoint value for heating the tool 8th strengthened or weakened accordingly. Corresponding temperature detection means may be pyrometers, thermographic cameras or similar non-contact sensors, but also touching sensors

Die Beheizung des Werkzeugs dient dem Warmhalten des Werkstücks 2 bei der Umformung. Dies kann durch eine thermische Isolierung des Werkzeugs 8 unterstützt werden. Insbesondere kann es auch sinnvoll sein, die mit dem Werkstück 2 in Berührung kommenden Flächen des Werkzeugs 8 aus Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit auszubilden, wie z. B. entsprechenden Stahlsorten oder Keramik. Ergänzend kann das Werkzeug 8 stellenweise gekühlt werden, z. B. um gezielt Temperaturgradienten zu erzeugen. Prinzipiell ist es möglich, die Warmhaltung des Werkstücks 2 in den Prozessstufen, die der letzten Prozessstufe vorausgehen, auf interessierende Zonen des Werkstücks 2 zu beschränken, so dass die volle Umformfähigkeit der warmgehaltenen Zonen bis zur letzten Umformstufe erhalten bleibt, während andere Zonen u. U. schon gehärtet sein können.The heating of the tool is used to keep the workpiece warm 2 during forming. This can be achieved by thermal insulation of the tool 8th get supported. In particular, it may also be useful to work with the workpiece 2 coming into contact surfaces of the tool 8th out Form materials with low thermal conductivity, such. B. corresponding steel types or ceramics. In addition, the tool 8th be locally cooled, z. B. to produce targeted temperature gradients. In principle, it is possible to keep the workpiece warm 2 in the process stages that preceded the last process stage, to areas of interest of the workpiece 2 so that the full reshaping capability of the heat-retentive zones is maintained until the last forming stage, while other zones and the like may be left to rest. U. already hardened.

Auch das Werkzeug 9 besteht aus einem Unterwerkzeug 9a und einem Oberwerkzeug 9b. Wie schematisch dargestellt, kann das Werkzeug 9 mit einer Kühleinrichtung 11 versehen sein, die in 1 durch einen Kühlkanal angedeutet ist. Ein oder mehrere solcher Kanäle können das Unterwerkzeug 9a oder auch das Oberwerkzeug 9b oder beide durchsetzen. Sie werden von einem entsprechenden Kühlfluid, wie beispielsweise Luft, Öl oder Wasser durchströmt, um das Werkzeug 9 auf eine gewünschte, relativ niedrige Temperatur zu temperieren. Diese niedrige Temperatur kann oberhalb der Umgebungstemperatur liegen. Sie liegt aber jedenfalls unterhalb der zum Härten erforderlichen Abkühltemperatur von beispielsweise 377°C.Also the tool 9 consists of a lower tool 9a and an upper tool 9b , As shown schematically, the tool 9 with a cooling device 11 be provided in 1 is indicated by a cooling channel. One or more such channels may be the lower tool 9a or the upper tool 9b or enforce both. They are flowed through by a corresponding cooling fluid, such as air, oil or water to the tool 9 to temper to a desired, relatively low temperature. This low temperature can be above the ambient temperature. In any case, it lies below the cooling temperature of, for example, 377 ° C. required for hardening.

Wie in 1 weiter schematisch angedeutet, sind die. Unterwerkzeuge 8a, 9a ortsfest, z. B. auf einem Pressentisch angeordnet, während die Oberwerkzeuge 8b, 9b vertikal bewegt werden, um die Werkzeuge 8 und 9 zu öffnen und zu schließen. Vorzugsweise arbeiten die Werkzeuge 8 und 9 dabei mit gleicher Hubzahl und zueinander phasenverschoben synchron. Es kann aber zur Verkürzung des Durchlaufs auch nichtsynchrones Arbeiten vorteilhaft sein.As in 1 further indicated schematically, are the. Under Tools 8a . 9a stationary, z. B. arranged on a press table, while the upper tools 8b . 9b be moved vertically to the tools 8th and 9 to open and close. Preferably, the tools work 8th and 9 while synchronously with the same number of strokes and mutually out of phase. However, it can be advantageous to shorten the passage and non-synchronous work.

Vorzugsweise ist das Werkzeug 8 ein warmes Werkzeug mit geringer Kühlwirkung oder sogar Warmhaltewirkung auf das Blech und das Werkzeug 9 ist vorzugsweise ein kaltes Werkzeug mit hoher Kühlwirkung auf das Blech. Die Werkzeuge 8, 9 können Ziehwerkzeuge oder gegebenenfalls auch andere Werkzeuge sein. Im veranschaulichten Beispiel erfährt die Platine 2 in dem ersten Werkzeug 8 eine erste Umformung. In dem zweiten Werkzeug 9 wird die Umformung fortgesetzt, um dem Blechteil 3 die gewünschte Form zu geben.Preferably, the tool 8th a warm tool with little cooling effect or even holding action on the sheet and the tool 9 is preferably a cold tool with high cooling effect on the sheet. The tools 8th . 9 may be drawing tools or optionally other tools. In the illustrated example, the board undergoes 2 in the first tool 8th a first transformation. In the second tool 9 the forming is continued to the sheet metal part 3 to give the desired shape.

Um den Teiletransport von dem Werkzeug 8 zu dem Werkzeug 9 zu bewerkstelligen, ist zwischen den Werkzeugen 8 und 9 eine Transporteinrichtung 12 wirksam. Diese kann einen ein-, zwei- oder mehrgliedrigen Greiferarm 13 aufweisen, dessen bewegliches Ende Greifermittel 14, wie z. B. Zangen oder dergleichen trägt. Die Greifermittel sind dazu eingerichtet den heißen Zwischenformling zu fassen ohne ihn störend abzukühlen und ohne ihn zu verformen. Die Transporteinrichtung 12 kann sowohl in das offene Werkzeug 8, wie auch in das offene Werkzeug 9 einfahren, um den Teiletransport zu bewirken.To the parts transport of the tool 8th to the tool 9 to accomplish is between the tools 8th and 9 a transport device 12 effective. This can be a one, two or more limb gripper arm 13 have, whose movable end gripper means 14 , such as B. pliers or the like. The gripper means are adapted to take the hot intermediate molding without annoying cooling him and without deforming it. The transport device 12 can both in the open tool 8th as well as in the open tool 9 retract to effect the parts transport.

Die Erwärmung der Platinen 2 in der Aufheizstation 4 kann durch geeignete Wärmequellen, wie beispielsweise eine Induktionsheizeinrichtung 15, Brenner, Strahler oder dergleichen z. B. in einem Rollenherdofen erfolgen.The heating of the boards 2 in the heating station 4 can by suitable heat sources, such as an induction heater 15 , Burners, spotlights or the like z. B. done in a roller hearth furnace.

Die insoweit beschriebene Blechumformanlage 1 arbeitet wie folgt:
In Betrieb werden der Aufheizstation 4 durch nicht weiter veranschaulichte Mittel Platinen 2 zugeführt. Innerhalb der Aufheizstation 4 werden die Platinen 2 mittels der elektrischen Heizeinrichtung 15 oder einer anderen geeigneten Heizeinrichtung auf eine relativ hohe Temperatur von beispielsweise 900–1000°C, z. B. 950°C erhitzt.The Blechumformanlage described so far 1 works as follows:
In operation, the heating station 4 by not further illustrated means boards 2 fed. Inside the heating station 4 become the boards 2 by means of the electric heater 15 or other suitable heating means to a relatively high temperature of, for example, 900-1000 ° C, e.g. B. 950 ° C heated.

Dem Pressenarbeitstakt entsprechend öffnet und schließt das Werkzeug 8. In geschlossenem Zustand sitzt das Oberwerkzeug 8b auf dem Unterwerkzeug mit dem Werkstück 2, d. h. dem Blechteil dazuwischen. Im offenen Zustand steht das Oberwerkzeug 8b in einem Abstand oberhalb des Unterwerkzeugs 8a. Durch nicht weiter veranschaulichte Transportmittel wird eine Platine 2 aus dem Ofen entnommen und in das offene Werkzeug 8 eingelegt. Das Werkzeug 8 schließt nun, wodurch die Platine 2 die Form des Zwischenformlings 16 annimmt. Dabei kann sich auch die Temperatur des Blechteils etwas verringern – jedenfalls aber wird ein echter Kühleffekt zumindest in der interessierenden Zone (oder solchen Zonen) möglichst weitgehend vermieden. Zonen, die keine signifikante Umformung (mehr) erfahren, können eventuell deutlich abkühle.The tool opens and closes according to the press working cycle 8th , When closed, the upper tool is seated 8b on the lower tool with the workpiece 2 , ie wipe the sheet metal part. In the open state stands the upper tool 8b at a distance above the lower tool 8a , By not illustrated means of transport is a circuit board 2 removed from the oven and into the open tool 8th inserted. The tool 8th now closes, reducing the board 2 the shape of the intermediate molding 16 accepts. In this case, the temperature of the sheet metal part can be reduced somewhat - but at least a real cooling effect is avoided as far as possible, at least in the zone of interest (or such zones). Zones that do not undergo significant reshaping may eventually cool significantly.

Nach der Formgebung öffnet das Werkzeug 8 wieder. Die Temperatur des Zwischenformlings 16 liegt vorzugsweise komplett oberhalb einer Gefügeumwandlungstemperatur von beispielsweise 377°C. Die Gefügeumwandlungstemperatur ist diejenige Temperatur, bei deren (schneller) Unterschreitung eine Härtung des Blechteils eintritt. Es ist aber auch möglich, den Umformprozess so zu führen, dass die Gefügeumwandlungstemperatur an einigen Stellen (zumindest einer Stelle) bereits im ersten Umformschritt im ersten Werkzeug 8 unterschritten wird, so dass eine partielle Härtung des Werkstücks bereits hier eintritt, während zumindest ein Teilabschnitt (Zone 2a) des Werkstücks 2 noch nicht so weit abgekühlt wird.After shaping, the tool opens 8th again. The temperature of the intermediate molding 16 is preferably completely above a structural transformation temperature of for example 377 ° C. The microstructure transformation temperature is the temperature at which hardening of the sheet metal part occurs during its (faster) underflow. But it is also possible to perform the forming process so that the microstructure transformation temperature at some points (at least one point) already in the first forming step in the first tool 8th is below, so that a partial hardening of the workpiece already occurs here, while at least a partial section (zone 2a ) of the workpiece 2 is not cooled down so far.

Das Werkzeug 8 öffnet nun wieder, woraufhin die Transporteinrichtung 12 den noch heißen Zwischenformling 16 schnell in das offenstehende Werkzeug 9 der zweiten Umformstufe einführt. Das Werkzeug 9 schließt nun, indem sich das Oberwerkzeug 9b auf das Unterwerkzeug 9a zu bewegt und dadurch den Zwischenformling 16 zu dem Blechteil 3 umformt. Das Werkzeug wird nach dem Schließen so lange geschlossen gehalten, bis die Abkühlung unter einen gewünschten Punkt, bspw. 180°, erfolgt ist, bei dem die Härtungs- oder Gefügeumwandlungstemperatur von z. B. 377°C unterschritten ist. Dadurch ist die zur Härtung führende Gefügeumwandlung eingetreten und das Blechteil 3 kann im harten Zustand aus dem wiederum offenen Werkzeug 9 herausgeführt werden. Dazu dient eine nicht weiter veranschaulichte Transporteinrichtung.The tool 8th opens again, whereupon the transport device 12 the still hot intermediate molding 16 quickly into the open tool 9 the second forming stage introduces. The tool 9 Now close by getting the top tool 9b on the lower tool 9a too moved and thereby the intermediate molding 16 to the sheet metal part 3 reshapes. After closing, the tool is kept closed until it has cooled below a desired point, for example 180 °, at which the hardening or structural transformation temperature of z. B. 377 ° C below. As a result, leading to the hardening structural transformation has occurred and the sheet metal part 3 can in the hard state from the turn open tool 9 be led out. This purpose is served by a transport device not further illustrated.

Durch die zwei- oder mehrstufige Umformung der erhitzten Platine, wobei erst in der letzten Umformstufe die vollständige Härtung des Blechteils vorgenommen wird, kann auf einfache Weise die Herstellung kompliziert geformter, gehärteter Stahlblechteile erreicht werden. Weder ist eine Zwischenerwärmung der Stahlblechteile erforderlich, noch müssen einzelne Partien des Blechteils von der Kühlung im Werkzeug ausgenommen werden. Vielmehr wird das Blechteil bei der Blechumformanlage 1 nach 1 vorzugsweise in beiden Werkzeugen 8, 9 vollständig von dem jeweiligen Werkzeug aufgenommen. Damit ist die unkontrollierte Verformung einzelner Blechteilpartien während des Umformvorgangs ausgeschlossen. Die Umformung des Blechteils erfolgt in den beiden Werkzeugen 8, 9 sehr schnell aufeinanderfolgend.Due to the two- or multi-stage deformation of the heated board, wherein only in the last forming stage, the complete hardening of the sheet metal part is made, the production of complicated shaped, hardened steel sheet parts can be achieved in a simple manner. Neither an intermediate heating of the steel sheet parts is required, nor individual parts of the sheet metal part must be excluded from the cooling in the tool. Rather, the sheet metal part in the Blechumformanlage 1 to 1 preferably in both tools 8th . 9 completely absorbed by the respective tool. Thus, the uncontrolled deformation of individual sheet metal parts is excluded during the forming process. The forming of the sheet metal part takes place in the two tools 8th . 9 very fast consecutive.

Die Umformung eines Blechteils kann, anders als in 1 dargestellt, auch in mehreren einzelnen Stufen erfolgen, wobei das Blechteil im Ganzen oder zumindest die Zone 2a, wie schon bei den Verfahren und der Vorrichtung nach 1, in allen Umformstufen bis zum Erreichen der letzten Umformstufe oberhalb einer spezifischen Gefügeumwandlungstemperatur (von z. B. 377°C) verbleibt. In der letzten Umformstufe wird das Blechteil dann insgesamt und im Ganzen auf eine gewünschte niedrigere Temperatur (von z. B. 100, 200 oder 300°C) abgekühlt.The reshaping of a sheet metal part can, unlike in 1 shown, also in several individual stages, wherein the sheet metal part as a whole or at least the zone 2a , as with the methods and apparatus after 1 , remains in all forming stages until reaching the last forming stage above a specific microstructure transformation temperature (of eg 377 ° C). In the last forming stage, the sheet metal part is then cooled down overall and to a desired lower temperature (of eg 100, 200 or 300 ° C.).

Eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Blechumformverfahrens zeigt 3. Auch diese Blechumformanlage 1' hat mehrere, z. B. zwei Umformeinrichtungen 6', 7'. Die Umformeinrichtungen 6' ist beispielsweise als Rollformstation 17 ausgebildet, die von Platinen 2' durchlaufen wird. Zuvor durchlaufen die Platinen 2' die Aufheizstation 4'. Diese bringt die Platinen 2' auf eine hohe Temperatur von z. B. mehr als 900°C. Die Rollformstation 17 formt die durchlaufenden Platinen 2' zum einem Zwischenformling 16 um, ohne sie bzw. ihn vollständig unter eine Härtungstemperatur abzukühlen. Das nachfolgende Werkzeug 7' formt den Zwischenformling weiter um, um beispielsweise die gewünschte Endform zu erreichen. Die einzelnen Walzen und Rollen der Rollformstation 17 können beheizt sein. Das Werkzeug 7' kann gekühlt sein. Zwischen der Rollformstationen 17 und dem Werkzeug 7' können eine oder mehrere weitere Rollformstationen oder sonstige Umformstationen angeordnet sein. Die vollständige (ganzflächige) Härtung des Werkstücks erfolgt erst in dem letzten Werkzeug 7'.A modified embodiment of the sheet metal forming process according to the invention shows 3 , Also this Blechumformanlage 1' has several, z. B. two forming devices 6 ' . 7 ' , The forming equipment 6 ' is for example as a roll forming station 17 formed by boards 2 ' is going through. Previously go through the boards 2 ' the heating station 4 ' , This brings the boards 2 ' to a high temperature of z. B. more than 900 ° C. The roll forming station 17 Forms the passing boards 2 ' to an intermediate molding 16 without completely cooling it below a curing temperature. The following tool 7 ' Further transforms the intermediate molding, for example, to achieve the desired final shape. The individual rolls and rolls of the roll forming station 17 can be heated. The tool 7 ' can be cooled. Between the roll forming stations 17 and the tool 7 ' one or more further roll forming stations or other forming stations can be arranged. The complete (full-surface) hardening of the workpiece takes place only in the last tool 7 ' ,

Die Erfindung sieht das zwei- oder mehrstufige Formhärten vor, bei dem ein Blechteil aus härtbarem Stahl im heißen Zustand zwei oder mehreren Umformvorgängen unterworfen wird. Das Presshärten (bzw. Formhärten) erfolgt erst in der letzten Umformstufe durch Unterschreiten einer Gefügeumwandlungstemperatur. Das Verfahren eignet sich zur kontrollierten Formgebung von Blechteilen und ermöglicht eine freiere Gestaltung des Blechteils im Vergleich zu bisherigen Verfahren, bei denen die gesamte herzustellende Geometrie in einer einzigen Umformstufe erreicht werden musste.The invention provides two- or multi-stage mold hardening, in which a sheet metal part made of hardenable steel is subjected to two or more forming processes in the hot state. The press-hardening (or hardening) takes place only in the last forming stage by falling below a microstructure transformation temperature. The method is suitable for controlled shaping of sheet metal parts and allows a freer design of the sheet metal part in comparison to previous methods in which the entire geometry to be produced had to be achieved in a single forming stage.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 1'1, 1 ': BlechumformanlageBlechumformanlage
2, 2'2, 2 ': Werkstück (Platine)Workpiece (board)
33: Blechteilsheet metal part
4, 4'4, 4 ': Aufheizstationheating station
5, 5'5, 5 ': Umformanlageforming plant
6, 7, 6', 7'6, 7, 6 ', 7': Umformeinrichtungenforming equipment
8, 98, 9: WerkzeugeTools
8a8a: Unterwerkzeuglower tool
8b8b: Oberwerkzeugupper tool
9a9a: Unterwerkzeuglower tool
9b9b: Oberwerkzeugupper tool
1010: Heizeinrichtungheater
1111: Kühleinrichtungcooling device
1212: Transporteinrichtungtransport means
1313: Gelenkarmarticulated arm
1414: Greifermittelgripper means
1515: elektrische Heizeinrichtungelectric heating device
1616: ZwischenformlingIntermediate form
1717: RollformstationenRoll forming stations

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007039096 A1 [0004]
WO 2008/104360 A1 [0006]

Claims

Method of sheet metal forming, comprising the following steps: heating at least one zone ( 2a . 2 B . 2c ) of a workpiece ( 2 ) to a first high temperature, introducing the heated workpiece ( 2 ) in a thermally insulated and / or heated forming device ( 6 ), Reshaping of the workpiece ( 2 ) to an intermediate ( 16 ), wherein on the workpiece ( 2 ) in the forming device ( 6 ) at least one zone ( 2a ) remains at a temperature above a given microstructure transformation temperature, optionally further forming the workpiece ( 2 ) in a further insulated and / or heated forming device ( 6 ), whereby here too at least one zone ( 2a ) remains at a temperature above the given microstructure transformation temperature, transferring the intermediate molding ( 16 ) in a cold final forming device ( 7 ), Reshaping the intermediate molding ( 16 ) to a desired workpiece ( 3 ) with simultaneous or immediate subsequent cooling in the closed last forming device ( 7 ), so the zone ( 2a ) below the microstructure transformation temperature.

Method according to claim 1, characterized in that the workpiece ( 2 ) in the first forming device ( 6 ) or any other existing before the last forming device ( 7 ) heat is supplied and or heat insulating means are provided to the workpiece ( 2 ) or at least one zone thereof above a microstructure transformation temperature.

Method according to claim 1, characterized in that the residence time of the workpiece ( 2 ) in the last forming device ( 7 ) one for hardening cooling of the zone ( 2a ) of the intermediate molding ( 16 ) exceeds necessary minimum time and falls below a structural transformation temperature.

Method according to claim 1, characterized in that the last shaping device ( 7 ) is cooled in at least one place.

Method according to claim 1, characterized in that the intermediate molding ( 16 ) by means of a transport device ( 12 ) within a time of the first forming device ( 6 ) to the second forming device ( 7 ), which is so low that the temperature of the intermediate molding ( 16 ) during transportation, despite at least cooling in at least one zone ( 2a ) remains above a curing temperature.

Contraption ( 1 ) for sheet metal forming: with a device ( 4 ) for heating at least one zone ( 2a . 2 B . 2c ) of a workpiece ( 2 ) to a first high temperature above a structural transformation temperature, with at least one thermally insulated and / or heated first shaping device ( 6 ), which is the heated workpiece ( 2 ) is fed therein to form an intermediate molding ( 16 ), which is at least in one of the zones ( 2a ), whereby at least this zone ( 2a ) after leaving the forming device ( 6 ) still has a temperature above the structural transformation temperature, with a transport device ( 12 ), by means of which the intermediate molding ( 16 ) from the first forming device ( 6 ) is led out, with a last, cool forming device ( 7 ) into which the intermediate molding ( 16 ) by means of the transport device ( 12 ) and in which the intermediate ( 16 ) with simultaneous or immediate cooling and hardening of the zone ( 2a ) to a desired sheet metal part ( 3 ) is transformed.

Apparatus according to claim 6, characterized in that one or more before the last forming device ( 7 ) arranged forming devices ( 6 ) with a heating device ( 10 ) are in operative connection.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the heating device ( 10 ) is connected to a control device.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the residence time of the workpiece ( 2 ) in the last forming device ( 7 ) one for hardening cooling of the zone ( 2a ) of the intermediate molding ( 16 ) exceeds necessary minimum time and minimum temperature falls below.

Apparatus according to claim 7, characterized in that the last shaping device ( 7 ) with a cooling device ( 11 ) is in operative connection.