DE102011101586A1

DE102011101586A1 - Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils für eine Fahrzeugkarosserie aus einem Tailored Blank

Info

Publication number: DE102011101586A1
Application number: DE102011101586A
Authority: DE
Inventors: Dr. Possehn Thomas; Peter Haffner; Joachim Hecht; Wolfgang Braunschweig
Original assignee: Audi AG; Aleris Aluminum Koblenz GmbH
Current assignee: Audi AG; Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-05-14
Also published as: DE102011101586B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils (10) für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank, indem das Tailored Blank als Halbzeug (1) mittels eines Umformwerkzeugs geformt wird; erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Halbzeug (1) aus zumindest zwei Aluminium-Blechteile (1a, 1b) in unterschiedlichen Dicken und/oder unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen gebildet wird, wobei die Aluminium-Blechteile (1a, 1b) vor dem Formen mittels eines Schweißverfahrens unter Bildung einer Stumpfstoß- oder Überlappverbindung (2) fest miteinander verbunden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Tailored Blanks mit unterschiedlichen Materialstärken oder unterschiedlichen Materialien bekannt. Unter dem Begriff „Tailored Blank” werden Bleche mit unterschiedlicher Materialstärke aus dem gleichen Material oder auch aus unterschiedlichen Materialien mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke bezeichnet, die zu einem Halbzeug verbunden werden. Dieses Halbzeug wird anschließend zu einem Bauteil, bspw. zu einem Karosseriebauteil derart geformt, dass sich im fertigen Bauteil bspw. Zonen geringerer Stärke oder geringerer Festigkeit in den schwächer belasteten Bereichen und Zonen größerer Stärke oder höherer Festigkeit in den stärker belasteten Bereichen des fertigen Bauteils befinden.
Aus der DE 10 2009 041 703 A1 ist ein Karosseriebauteil, insbesondere eine Säule oder eine Seitenwand für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt. Dieses bekannte Karosseriebauteil weist wenigstens zwei Bereiche aus unterschiedlichen Materialien auf und ist als Tailored Blank derart hergestellt, dass ein erster Bereich unterhalb einer Trennstelle, insbesondere einer Trennebene, aus dem ersten Material und ein zweiter Bereich des Karosseriebauteils oberhalb der Trennstelle, insbesondere der Trennebene, aus dem zweiten Material ausgebildet ist. Dadurch soll ein Karosseriebauteil geschaffen werden, das an höhenabhängig unterschiedliche Belastungen optimal angepasst ist. So wird bspw. vorgeschlagen für den einen Bereich Stahl und für den anderen Bereich eine Leichtmetalllegierung, bspw. eine Aluminium- oder Magnesiumlegierung zu verwenden. Auch wird als Materialkombination eine Aluminiumlegierung und eine Magnesiumlegierung in dieser DE 10 2009 041 703 A1 angegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem gewichts- und crashoptimierte Karosseriebauteile herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein solches Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank, bei dem das Tailored Blank als Halbzeug mittels eines Umformwerkzeugs geformt wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Halbzeug aus zumindest zwei Aluminium-Blechteile in unterschiedlichen Dicken und/oder unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen gebildet wird, wobei die Aluminium-Blechteile vor dem Formen mittels eines Schweißverfahrens unter Bildung einer Stumpfstoß- oder Überlappverbindung fest miteinander verbunden werden.
Als Schweißverfahren wird dabei vorzugsweise das Reibrührschweißen verwendet.
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in einem aus Aluminium hergestellten Karosseriebauteil Aluminiumlegierungen unterschiedlichster Festigkeitsklassen und Blechdicken kombinieren, um somit alle Möglichkeiten hinsichtlich einer Gewichts- und Crashoptimierung auszuschöpfen.
Das bedeutet auch, dass zur Erfüllung von Crash-Anforderungen solche Aluminiumlegierungen kombiniert werden können, um eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine ausreichende Duktilität zu erzielen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Halbzeug aus einem Aluminium-Blechteil mit einer AA6xxx-Legierung und einem Aluminium-Blechteil mit einer AA7xxx-Legierung. Verglichen mit den AA6xxx-Legierungen können die AA7xxx-Legierungen eine beträchtlich höhere mechanische Festigkeit aufweisen. So wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Blechteil mit einer AA6016-Legierung entweder mit einem Blechteil aus einer AA7021-Legierung oder einer AA7081-Legierung zu Herstellung des Halbzeugs kombiniert. Die verwendete Nomenklatur zur Bezeichnung dieser Aluminiumlegierungen bezieht sich auf das System der AA (Aluminium Association).
Vorzugweise können für diese Kombinationen Aluminium-Blechteile mit identischer Dicke verwendet werden.
Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie-Säule, vorzugsweise einer A- oder B-Säule oder eines Fahrzeugkarosserie-Trägers verwenden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung eines gemäß der Erfindung hergestellten Tailored Blanks als Halbzeug, und
2 eine schematische Darstellung einer aus dem Halbzeug gemäß 1 geformten B-Säule für eine Fahrzeugkarosserie.
Aus dem als Tailored Blank gemäß 1 hergestellten Halbzeug 1 wird die in 2 dargestellte B-Säule 10 einer Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs mittels eines Umformwerkzeugs (nicht dargestellt) geformt.
Das Halbzeug 1 wird aus zwei plattenförmigen Blechteilen 1a und 1b aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen hergestellt, indem diese mittels Reibrührschweißen unter Bildung einer Verbindungsbereiches 2 fest miteinander verbunden werden. Dieser Verbindungsbereich 2 kann als Überlappungsverbindung oder als Stumpfstoßverbindung ausgeführt sein.
Das Aluminium-Blechteil 1a besteht entweder aus einer AA7021-Legierung oder einer AA7081-Legierung, wobei für den Aluminium-Blechteil 1b eine AA6016-Legierung verwendet wird. In diesen beiden Kombinationen können die Aluminium-Blechteil 1a und 1b mit identischer Materialstärke, bspw. mit 3,0 mm oder 1,5 mm ausgeführt werden. Somit ist in diesen beiden Kombinationen jeweils das Aluminium-Blechteil 1a mit höherer Festigkeit ausgebildet, während das Aluminium-Blechteil 1b eine höhere Duktilität aufweist.
Dieses derart hergestellte Halbzeug 1 wird mittels eines Umformwerkzeuges in die in 2 dargestellte B-Säule 10 derart umgeformt, dass aus dem Aluminium-Blechteil 1a ein erster Bereich 11 und aus dem Aluminium-Blechteil 1b ein zweiter Bereich 12 der B-Säule 10 entsteht.
Der erste Bereich 11 der B-Säule 10 bildet einen Säulenfuß 11a sowie einen Teilsäulenabschnitt 11b, der über den Verbindungsbereich 2 mit einem in einen Säulenkopf 12a übergehenden Teilsäulenbereich 12b verbunden ist. Der zweite Bereich 12 der B-Säule 10 wird von dem Säulenkopf 12a und dem Teilsäulenbereich 12b gebildet. Die beiden Teilsäulenbereiche 11b und 12b der beiden Bereiche 11 und 12 bilden zusammen einen Säulenabschnitt 13 der B-Säule.
Die derart hergestellte B-Säule 10 ist im unteren Bereich, also dem ersten Bereich 11 mit einem Fahrzeugboden bzw. einem Längsträger der Fahrzeugkarosserie verbunden und weist eine höhere Festigkeit auf als der obere Bereich, also der zweite Bereich 12 der B-Säule, der an das Fahrzeugdach der Fahrzeugkarosserie angebunden ist. Dieser obere Bereich besitzt eine höhere Duktivität als der untere Bereich. Damit lässt sich sowohl hinsichtlich des Gewichts dieser B-Säule 10 als auch hinsichtlich der Crash-Anforderungen an diese B-Säule 10 ein optimales Ergebnis erzielen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009041703 A1 [0003, 0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils (10) für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank, indem das Tailored Blank als Halbzeug (1) mittels eines Umformwerkzeugs geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus zumindest zwei Aluminium-Blechteile (1a, 1b) in unterschiedlichen Dicken und/oder unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen gebildet wird, wobei die Aluminium-Blechteile (1a, 1b) vor dem Formen mittels eines Schweißverfahrens unter Bildung einer Stumpfstoß- oder Überlappverbindung (2) fest miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Reibrührschweißen als Schweißverfahren verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus einem Aluminium-Blechteil (1a) aus einer AA6xxx-Legierung und einem Aluminium-Blechteil (1b) einer AA7xxx-Legierung besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus einem Aluminium-Blechteil (1a) aus einer AA6016-Legierung und einem Aluminium-Blechteil (1b) einer AA7021-Legierung besteht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus einem Aluminium-Blechteil (1a) aus einer AA6016-Legierung und einem Aluminium-Blechteil (1b) einer AA7081-Legierung besteht.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Halbzeug (1) Aluminium-Blechteile (1a, 1b) mit identischer Dicke verwendet werden.
Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Karosserie-Säule (10), vorzugsweise einer A- oder B-Säule oder eines Karosserie-Trägers.