DE102010045025A1

DE102010045025A1 - Verfahren zum Herstellen eines Umformteils sowie Anlage zum Herstellen eines Umformteils

Info

Publication number: DE102010045025A1
Application number: DE201010045025
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr.-Ing. Füller; Wolfgang Dr.-Ing. Kleinekathöfer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-09-10
Filing date: 2010-09-10
Publication date: 2011-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Umformteils (12), insbesondere eines Aluminiumumformteils (12), mit folgenden Schritten:
– Wärmebehandeln (WB) eines Halbzeugs (22),
– Direktes Vornehmen wenigstens eines Umformschrittes (26, K) zum Bearbeiten des Halbzeugs nach der Wärmebehandlung (WB).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Umformteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Anlage zum Herstellen eines Umformteils nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.
Aus dem Serienbau von Kraftwagen ist es bekannt, dass das Herstellen von Umformteilen, beispielsweise für Karosserien der Kraftwagen, einen nicht unerheblichen Kostenaufwand darstellt, welcher auch die Kosten für die Kraftwagen ansteigen lässt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Umformteils sowie eine Anlage zum Herstellen eines Umformteils bereitzustellen, welche geringe Kosten zum Herstellen des Umformteils ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Umformteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Anlage zum Herstellen eines Umformteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erste Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Umformteils, insbesondere eines Aluminiumumformteils, bei welchem in einem Schritt ein Halbzeug wärmebehandelt wird. In einem weiteren Schritt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens ein Umformschritt zum Bearbeiten des Halbzeugs direkt nach der Wärmebehandlung vorgenommen. Mit anderen Worten wird das Halbzeug direkt im Anschluss an die Wärmebehandlung umgeformt, ohne dass das Halbzeug zeitlich nach der Wärmebehandlung und zeitlich vor dem Umformschritt zwischengelagert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass die Umformung unverzüglich nach der Wärmebehandlung stattfinden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine Prozesskette dar, welche sehr wirtschaftlich ist und durch welche das Umformteil besonders zeit- und kostengünstig hergestellt werden kann.
Die Vorteile der zeit- und kostengünstigen Herstellung des Umformteils wirken sich insbesondere dann positiv aus, wenn als das Halbzeug ein aus hochfestem Aluminium, insbesondere aus Aluminium der 7000er-Klasse, ausgebildetes Halbzeug verwendet und ein entsprechendes Umformteil hergestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die besonders zeit- und kostengünstige Herstellung hochfester und komplexer Aluminiumumformteile. Im Rahmen einer Serienfertigung von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ist es erforderlich, eine hohe Stückzahl an Umformteilen, insbesondere Aluminiumumformteilen, herzustellen und zu verbauen, so dass sich aufgrund von Skaleneffekten die durch das erfindungsgemäße Verfahren realisierbaren niedrigen Herstellkosten der Umformteile besonders positiv auswirken.
Bei dem Halbzeug kann es sich beispielsweise um eine Platine, insbesondere um eine zeitlich zuvor bereits beschnittene Platine, handeln, welche dann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst wärmebehandelt und direkt danach durch den Umformschritt bearbeitet wird. Ebenso kann es sich bei dem Halbzeug um ein sogenanntes Endlosmaterial, welches beispielsweise auf einem Coil oder dergleichen aufgewickelt ist, handeln, welches wärmebehandelt und anschließend direkt durch den Umformschritt bearbeitet wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Endlosmaterial zeitlich vor dem Bearbeiten durch den Umformschritt und insbesondere zeitlich nach dem Wärmebehandeln zur Herstellung mehrerer Umformteile in entsprechend mehrere Halbzeuge unterteilt wird, wobei das Endlosmaterial beispielsweise zertrennt, insbesondere zerschnitten, wird.
Zur wirtschaftlichen Darstellung einer besonders komplexen Geometrie des Umformteils werden zum Bearbeiten des Halbzeugs mehrere Umformschritte vorgenommen, wobei das Halbzeug mehrstufig umgeformt wird. Die Anzahl der Bearbeitungsstufen liegt dabei beispielsweise in einem Bereich von einschließlich vier bis einschließlich zehn.
Wird das Halbzeug bei dem Vornehmen des Umformschritts mittels einer Presse bearbeitet, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch das Umformteil besonders zeit- und kostengünstig mit einer nur sehr geringen Taktzeit herstellbar ist.
Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zum Herstellen wenigstens eines Umformteils, insbesondere eines Aluminiumumformteils, mit einem ersten Bearbeitungsbereich mit zumindest einer Wärmebehandlungseinrichtung, mittels welcher wenigstens ein Halbzeug, aus welchem das Umformteil auszubilden ist, wärmebehandelbar ist. Ferner umfasst die Anlage zumindest einen sich an den ersten Bearbeitungsbereich anschließenden zweiten Bearbeitungsbereich mit wenigstens einer Umformeinrichtung, insbesondere einer Presse, mittels welcher zum Bearbeiten des Halbzeugs wenigstens ein Umformschritt direkt nach der Wärmebehandlung vornehmbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung und umgekehrt anzusehen.
Die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Umformteils, da sichergestellt wird, dass das Halbzeug direkt nach dem Wärmebehandeln umgeformt wird. Wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit eine thermische Behandlung direkt an das Bearbeiten durch den Umformschritt gekoppelt, ohne dass das Halbzeug zeitlich nach dem Wärmebehandeln und zeitlich vor dem Bearbeiten durch den Umformschritt zwischengelagert wird. Auch die erfindungsgemäße Anlage ermöglicht die zeit- und kostengünstige und damit wirtschaftliche Herstellung hochfester, komplexer Umformteile, insbesondere Aluminiumumformteile, welche beispielsweise aus Aluminium der 7000er-Klasse ausgebildet sind.
Das wärmebehandelte Halbzeug wird bevorzugt kalt umgeformt. Um besonders komplexe Geometrien des Umformteils darzustellen, wird das Halbzeug derart wärmebehandelt, dass das Halbzeug zumindest im Wesentlichen schad- und beschädigungsfrei in dem Umformschritt bearbeitet und entsprechend komplexe Geometrien ausgebildet werden können. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird im Anschluss an das Bearbeiten des Halbzeugs durch den Umformschritt das durch den Umformschritt bearbeitete Halbzeug nochmals wärmebehandelt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt in der Figur eine Prinzipdarstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zum Herstellen eines Aluminiumumformteils aus einem aus Aluminium der 7000er-Klasse gebildeten Halbzeug, bei welchem das Halbzeug wärmebehandelt und umgeformt wird.
Die Figur zeigt eine Prinzipdarstellung 10 zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen eines aus hochfestem Aluminium ausgebildetem Aluminiumumformteils 12, welches als Tür für einen Personenkraftwagen vorliegt. Es versteht sich, dass mittels des veranschaulichten Verfahrens auch anderweitige Umformteile, insbesondere Aluminiumumformteile, hergestellt werden können.
In einem ersten Schritt 14 wird ein Coil angeliefert, auf welchem ein aus Aluminium der 7000er-Klasse ausgebildetes Endlosmaterial, welches ein Halbzeug, aus welchem das Aluminiumumformteil 12 auszubilden ist, darstellt, aufgewickelt ist. Das Coil mit dem Endlosmaterial wird beispielsweise an einen Eingang eines ersten Bearbeitungsbereichs einer Anlage angeliefert.
In einem weiteren Schritt 16 des Verfahrens wird das Endlosmaterial beispielsweise mittels einer Wärmebehandlungseinrichtung des ersten Bearbeitungsbereichs wärmebehandelt. Dazu wird das Endlosmaterial durch Einbringen von Energie beispielsweise in einem Ofen, mittels eines Lasers, per Induktion oder durch Infrarotstrahlung in einem Temperaturbereich zwischen 350°C und 500°C drei Minuten bis 40 Minuten lang geglüht.
In einem weiteren Schritt 18 wird dann das erwärmte Endlosmaterial mittels eines flüssigen Mediums wie beispielsweise Wasser oder einer Polymerlösung abgeschreckt. Ebenso möglich ist es, das erwärmte Endlosmaterial mittels eines gasförmigen Mediums, beispielsweise Druckluft, abzuschrecken. Die Schritte 16 und 18 stellen dabei eine Wärmebehandlung WB des Endlosmaterials dar. Im Rahmen der Wärmebehandlung WB wird das Endlosmaterial derart wärmebehandelt, dass das Endlosmaterial dann in Form der Platinen 22 beziehungsweise der Platine 22 kalt umgeformt und im Rahmen der Kaltumformung K komplexe Geometrien des Aluminiumumformteils 12 hergestellt werden können, so dass eine hochfeste, komplexe Aluminiumstruktur gebildet ist.
An die Wärmebehandlung WB schließt sich ein weiterer Schritt 20 an, in welchem das Endlosmaterial zur Herstellung mehrerer Aluminiumumformteile 12 in Platinen 22 geschnitten wird. Diese Platinen 22 werden sehr kurzzeitig zwischengestapelt. Anschließend werden die Platinen 22 entstapelt und in einem weiteren Schritt 24 beölt. Daran schließt sich eine Kaltumformung K an, im Rahmen welcher eine der Platinen 22, welche ebenso ein Halbzeug darstellen, in vier bis zehn Stufen 26 zur Herstellung des Aluminiumumformteils 12 umgeformt wird. Zur Darstellung der Stufen 26 ist beispielsweise eine Pressenstraße mit mehreren Pressen 32 in einem sich an den ersten Bearbeitungsbereich anschließenden zweiten Arbeitsbereich vorgesehen. Anschließend wird das Aluminiumumformteil 12 in einem Schritt 28 abgestapelt und in einem weiteren Schritt 30 entfettet und gewaschen.
Wie der Figur zu entnehmen ist, erfolgt bei dem Verfahren eine direkte Kopplung der Wärmebehandlung WB mit der Kaltumformung K. Dadurch ist eine zeit- und kostengünstige und damit wirtschaftliche Prozesskette zur Herstellung des Aluminiumumformteils 12 dargestellt, welche die Herstellkosten für das Aluminiumumformteil 12 sehr gering hält. Nach der Kaltumformung K kann gegebenenfalls noch eine einstufige oder mehrstufige Wärmebehandlung des Aluminiumumformteils 12 durchgeführt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen wenigstens eines Umformteils (12), insbesondere eines Aluminiumumformteils (12), mit folgenden Schritten: – Wärmebehandeln (WB) eines Halbzeugs (22), – Direktes Vornehmen wenigstens eines Umformschrittes (26, K) zum Bearbeiten des Halbzeugs nach der Wärmebehandlung (WB).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug beim Vornehmen des Umformschritts (26, K) durch Kaltumformen (26, K) bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Umformschritte (26, K) zum Bearbeiten des Halbzeugs vorgenommen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das Halbzeug ein aus hochfestem Aluminium, insbesondere aus Aluminium der 700er Klasse, ausgebildetes Halbzeug verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (22) zum Herstellen mehrerer Umformteile (12) in mehrere Halbzeuge (22) unterteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (22) vor dem Vornehmen des Umformschrittes (26, K) unterteilt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (22) bei dem Vornehmen des Umformschritts (26, K) mittels einer Presse (32) bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bei dem Umformschritt (26, K) bearbeitete Halbzeug (22) nach dem Umformschritt (26, K) wärmebehandelt wird.
Anlage zum Herstellen wenigstens eines Umformteils (12), insbesondere eines Aluminiumumformteils (12), mit einem ersten Bearbeitungsbereich mit zumindest einer Wärmebehandlungseinrichtung, mittels welcher wenigstens ein Halbzeug (22), aus welchem das Umformteil (12) auszubilden ist, wärmebehandelbar (WB) ist, und mit zumindest einem sich daran anschließenden zweiten Bearbeitungsbereich mit wenigstens einer Umformeinrichtung (32), mittels welcher zum Bearbeiten des Halbzeugs (22) wenigstens ein Umformschritt (26, K) direkt nach der Wärmebehandlung (WB) vornehmbar ist.