DE102011109600A1 - Tool, particularly forming tool for forming sheet metal blanks, particularly hybrid sheet metal blanks for use in automotive industry, comprises weld seam, upper tool half and lower tool half that are movably arranged relative to each other - Google Patents

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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools

Abstract

The tool (10) comprises a weld seam (22), an upper tool half (14) and a lower tool half (16) that are movably arranged relative to each other and between which the reshaped sheet metal blanks (12) are received. One of the tool halves comprises a recess (26) for receiving the sheet metal blank inserted into the tool with the weld seam. The width (d1) of the recess is greater than or equal to the width (d2) of the weld seam.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Umformen von Blechplatinen mit wenigstens einer Schweißnaht nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a tool for forming sheet metal blanks with at least one weld according to the preamble of patent claim 1.

Zur Optimierung von Gewicht und Werkstoffeigenschaften werden im Kraftwagenbau und verwandten Gebieten zunehmend sogenannte Tailored Blanks eingesetzt, also Blechplatinen, die abschnittsweise aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Bei der Verwendung bestimmter Materialpaarungen sind zum Herstellen solcher Blechplatinen besondere Schweißverfahren notwendig. Sollen beispielsweise Bleche aus Stahl und Aluminiumlegierungen zu einer derartigen Platine verbunden werden, findet üblicherweise das Kaltmetalltransferschweißen Anwendung. Beim Kaltmetalltransferschweißen wird ein Schweißdraht mit hoher Frequenz auf die Schweißstelle zu und wieder von dieser wegbewegt, so dass sich jeweils kurzfristig ein Lichtbogen aufbaut, der sofort wieder zusammenbricht. Das Material des Schweißdrahts wird dabei tropfenweise auf die Schweißnaht übertragen. Insgesamt ergibt sich dabei ein besonders geringer Wärmeeintrag, so dass auch schwer zu schweißende Materialpaarungen, wie die oben genannte Stahl-Aluminium-Paarung, gut schweißbar werden, ohne dass das Gefüge der verwendeten Werkstoffe dabei leidet.In order to optimize weight and material properties, so-called tailored blanks are increasingly being used in motor vehicle construction and related fields, ie sheet metal blanks which consist in sections of different materials. When using certain material pairings special welding processes are necessary for the production of such sheet metal blanks. If, for example, sheets of steel and aluminum alloys are to be connected to such a board, usually the cold metal transfer welding is used. In cold metal transfer welding, a high-frequency welding wire is moved toward and away from the weld, creating an arc at short notice, which collapses immediately. The material of the welding wire is transferred drop by drop to the weld. Overall, this results in a particularly low heat input, so that difficult to weld material pairings, such as the above-mentioned steel-aluminum pairing, are well weldable without the structure of the materials used suffers.

Beim Kaltmetalltransferschweißen entstehen relativ starke Schweißwulste. Diese können bei späteren Bearbeitungsschritten der Blechplatine störend wirken. Ein besonderes Problem stellen diese Schweißwulste beim Umformen dieser Blechplatinen dar, da sie das flächige Einbringen von Umformkräften in die Platine erschweren. Hierdurch kommt es gerade im empfindlichen Bereich der Schweißnaht beim Umformen zu besonders hohen Belastungen, was die Umformbarkeit solcher Platinen gegebenenfalls einschränkt.Cold metal transfer welding produces relatively thick weld beads. These can interfere with later processing steps of the sheet metal blank. A particular problem these Schweißwulste represent when forming these sheet metal blanks, as they complicate the areal introduction of forming forces in the board. This leads to particularly high loads, especially in the sensitive area of the weld during forming, which may limit the formability of such boards.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche ein verbessertes Umformen von derartigen Blechplatinen mit wenigstens einer Schweißnaht ermöglicht.The present invention is therefore based on the object to provide a tool of the type mentioned, which allows an improved forming of such sheet metal blanks with at least one weld.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a tool having the features of patent claim 1.

Ein derartiges Werkzeug zum Umformen von Blechplatinen mit wenigstens einer Schweißnaht umfasst eine Werkzeugoberhälfte und eine Werkzeugunterhälfte, welche gegeneinander beweglich angeordnet sind und zwischen welchen die umzuformende Blechplatine aufzunehmen ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest eine der Werkzeughälften wenigstens eine Aussparung zum Aufnehmen der wenigstens einen Schweißnaht bei in das Werkzeug eingelegter Blechplatine aufweist. Durch die Aussparung kann sichergestellt werden, dass die Blechplatine flächig an der jeweiligen Werkzeughälfte anliegt, so dass später durch das Werkzeug ausgeübte Umformkräfte über die gesamte Fläche der Blechplatine eingeleitet werden können. Lokale Überbeanspruchungen im Bereich der Schweißnaht werden auf diese Weise vermieden, so dass auch Hybridplatinen mit hohem Umformgrad beschädigungsfrei umgeformt werden können.Such a tool for forming sheet metal blanks with at least one weld seam comprises a tool top half and a tool half, which are arranged movably relative to one another and between which the sheet metal blank to be formed is to be accommodated. According to the invention, at least one of the tool halves has at least one recess for receiving the at least one weld seam when the sheet metal blank is inserted in the tool. Through the recess can be ensured that the sheet metal plate rests flat against the respective mold half, so that later applied by the tool forming forces can be introduced over the entire surface of the sheet metal blank. Local overstress in the weld area are avoided in this way, so that even hybrid boards with a high degree of deformation can be transformed without damage.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen beide Werkzeughälften wenigstens eine Aussparung zum Aufnehmen der wenigstens einen Schweißnaht bei in das Werkzeug eingelegter Blechplatine auf. Diese Ausführungsform empfiehlt sich insbesondere bei der Bearbeitung von Blechplatinen mit beidseitig verdickten Schweißwulsten.In a further embodiment of the invention, both tool halves have at least one recess for receiving the at least one weld seam in the tool plate inserted into the tool. This embodiment is particularly recommended when machining sheet metal blanks with weld beads thickened on both sides.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Breite der wenigstens einen Aussparung größer oder gleich zu einer Breite der wenigstens einen Schweißnaht der Blechplatine. Damit ist sichergestellt, dass die wenigstens eine Schweißnaht wenigstens vollständig in der zugeordneten Aussparung aufgenommen werden kann.In a further preferred embodiment of the invention, a width of the at least one recess is greater than or equal to a width of the at least one weld seam of the sheet metal blank. This ensures that the at least one weld can be at least completely received in the associated recess.

Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen jeweiligen, bei eingelegter Blechplatine dieser zugewandten Oberflächen der Werkzeughälften im geschlossenen Zustand der Werkzeughälften in einem ersten Teilbereich des Werkzeugs größer als in wenigstens einem weiteren Teilbereich. Dies ermöglicht die Verarbeitung von Blechplatinen, die lokal unterschiedliche Blechstärken aufweisen. Die Teilbereiche sind dabei üblicherweise von der Schweißnaht abgegrenzt, mittels welcher die ursprünglichen Blechabschnitte zu der Hybridplatine verbunden wurden. Durch diese Ausgestaltung des Werkzeugs ist es möglich, auch bei derartigen, lokale Dickensprünge aufweisenden Platinen eine flächige Krafteinleitung beim Umformen sicherzustellen und damit lokale Überbelastungen zu vermeiden. Da die Teilbereiche unterschiedlicher Dicke in der Regel durch Schweißnähte abgegrenzt sind, ist es zweckmäßig, die genannten Teilbereiche des Werkzeugs durch die wenigstens eine Aussparung voneinander abzugrenzen, so dass beide Aspekte der Erfindung gleichermaßen zum Tragen kommen.Preferably, a distance between the respective surfaces of the tool halves facing the sheet metal plate when these are in the closed state of the tool halves in a first subregion of the tool is greater than in at least one further subregion. This allows the processing of sheet metal blanks, which have locally different sheet thicknesses. The subregions are usually delimited from the weld by means of which the original sheet metal sections were connected to the hybrid board. This configuration of the tool, it is possible to ensure even with such, local thickness jumps having boards a planar force transmission during forming and thus to avoid local overloading. Since the subregions of different thicknesses are usually delimited by welds, it is expedient to delimit said subareas of the tool by the at least one recess, so that both aspects of the invention come to bear equally.

Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention and its embodiments will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs; und 1 a schematic sectional view through an embodiment of a tool according to the invention; and

2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs. 2 a schematic sectional view through an alternative embodiment of a tool according to the invention.

Ein insgesamt mit 10 bezeichnetes Presswerkzeug zum Umformen einer Blechplatine 12 umfasst zwei Werkzeughälften 14, 16 zwischen denen die Blechplatine 12 aufgenommen wird. Durch Schließen der Werkzeughälften 14, 16 wird eine Kraft auf die Blechplatine 12 ausgeübt, so dass die gewünschte Umformung erzielt wird.A total with 10 designated pressing tool for forming a sheet metal blank 12 includes two mold halves 14 . 16 between which the sheet metal blank 12 is recorded. By closing the tool halves 14 . 16 becomes a force on the sheet metal blank 12 exerted so that the desired deformation is achieved.

Ist die Blechplatine 12, wie im gezeigten Beispiel, als Hybridplatine ausgebildet, die aus zwei Abschnitten 18, 20 gebildet ist, die aus jeweils unterschiedlichen Materialien bestehen und die über eine Schweißnaht 22 verbunden sind, so ergeben sich zusätzliche Probleme beim Umformen der Blechplatine 12. Insbesondere dann, wenn die Abschnitte 18, 20 aus schwer schweißbaren Materialien bestehen, wird zum Verbinden der Abschnitte 18, 20 bei der Herstellung der Blechplatine 12 oftmals das sogenannte Kaltmetalltransferschweißen eingesetzt. Die Schweißnaht 22 weist dabei einen starken Schweißwulst 24 auf, der in einem normalen Umformwerkzeug bei der Kraftbeaufschlagung der Platine 12 besonders stark beansprucht werden würde.Is the sheet metal blank 12 as in the example shown, designed as a hybrid board consisting of two sections 18 . 20 is formed, each consisting of different materials and the over a weld 22 are connected, so there are additional problems during forming of the sheet metal blank 12 , Especially if the sections 18 . 20 made of hard-to-weld materials, is used to join the sections 18 . 20 in the manufacture of the sheet metal blank 12 often used the so-called cold metal transfer welding. The weld 22 has a strong weld bead 24 on, in a normal forming tool in the application of force to the board 12 would be particularly stressed.

Um dennoch eine flächige Einleitung der Umformkräfte in die Blechplatine 12 zu erlauben, weist in der in 1 gezeigten Version die untere Werkzeughälfte 16 eine Aussparung 26 auf, in die bei in das Werkzeug 10 eingelegter Blechplatine 12 der Schweißwulst 24 ragt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Seitenflächen 26 der Blechplatine flächig an den Oberflächen 28 der unteren Werkzeughälfte 16 anliegen, so dass eine homogene Krafteinleitung in die gesamte Blechplatine 12 ermöglicht wird, ohne dass der Schweißwulst 24 lokal überbeansprucht wird. Hierzu ist es zweckmäßig, die Breite d1 der Aussparung 26 größer zu wählen als die Breite d2 des Schweißwulstes 24.Nevertheless, a flat introduction of the forming forces in the sheet metal blank 12 to allow in the in 1 version shown the lower mold half 16 a recess 26 in, in the case of in the tool 10 inserted sheet metal blank 12 the weld bead 24 protrudes. This will ensure that the side surfaces 26 the sheet metal plate flat on the surfaces 28 the lower half of the mold 16 abut, so that a homogeneous application of force in the entire sheet metal blank 12 allows, without the weld bead 24 locally overstressed. For this purpose, it is expedient, the width d 1 of the recess 26 to choose larger than the width d 2 of the weld bead 24 ,

2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Werkzeugs 10, welches sich insbesondere zur Verwendung beim Umformen von Blechplatinen 12 mit beidseitigem Schweißwulst 24 eignet. Hier ist sowohl im Werkzeugoberteil 14 als auch im Werkzeugunterteil 16 eine jeweilige Aussparung 26 vorgesehen, die die beiden Schweißwulste 24 aufnehmen kann. Auch hierdurch wird wiederum eine flächige Krafteinleitung in das Blechbauteil sichergestellt. 2 shows an alternative embodiment of the tool 10 , which is particularly suitable for use in forming sheet metal blanks 12 with double-sided welding bead 24 suitable. Here is both in the tool shell 14 as well as in the lower tool part 16 a respective recess 26 provided the two weld beads 24 can record. This, in turn, ensures a planar introduction of force into the sheet-metal component.

Das Werkzeug 10 gemäß 2 weist eine weitere Besonderheit auf. Die mit dem Werkzeug 10 umzuformende Blechplatine 12 ist nicht nur dadurch ausgezeichnet, dass die Bereiche 18, 20 aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die Blechplatine 12 weist darüber hinaus einen Dickensprung zwischen den Abschnitten 18, 20 auf. Um diesen Dickensprung zu kompensieren ist der dem Abschnitt 20 zugewandte Oberflächenbereich 28 des Werkzeugunterteils 16 um einen Abstand d3 gegenüber dem dem Abschnitt 18 zugewandten Oberflächenbereich 28 des Werkzeugunterteils 16 abgesenkt. Hierdurch wird wieder sichergestellt, dass die Flächen 27 des Blechbauteils 12 flächig an den Flächen 28 der Werkzeugunterhälfte 16 anliegen, so dass auch hier eine homogene Krafteinleitung gewährleistet ist.The tool 10 according to 2 has another special feature. The one with the tool 10 Metal sheet to be formed 12 is not only distinguished by the fact that the areas 18 . 20 made of different materials, the sheet metal blank 12 In addition, there is a jump in thickness between the sections 18 . 20 on. To compensate for this fat jump is the section 20 facing surface area 28 of the lower tool part 16 by a distance d 3 from that of the section 18 facing surface area 28 of the lower tool part 16 lowered. This ensures again that the surfaces 27 of the sheet metal component 12 flat on the surfaces 28 the tool half 16 abutment, so that even here a homogeneous application of force is guaranteed.

Will man hingegen keine Blechdickenänderung des Blechbauteils 12 vom Bereich 18 zum Bereich 20 erreichen, sondern lediglich eine Werkstoff- oder Festigkeitsänderung, so können die Abstände zwischen dem dem Abschnitt 20 zugewandten Oberflächenbereich 28 und dem dem Abschnitt 18 zugewandten Oberflächenbereich 28 des Werkzeugunterteils 16 auch gleich sein, so dass d3 gleich Null ist.On the other hand, if you do not want to change the sheet thickness of the sheet metal component 12 from the area 18 to the area 20 reach, but only a change in material or strength, so the distances between the section 20 facing surface area 28 and the section 18 facing surface area 28 of the lower tool part 16 also be the same, so that d 3 is zero.

Insgesamt ergibt sich so ein Werkzeug 10, welches besonders gut zur Umformung von Hybridblechplatinen geeignet ist und deutlich höhere Umformgrade erlaubt als aus dem Stand der Technik bekannte Umformwerkzeuge.Overall, this results in a tool 10 , which is particularly well suited for forming hybrid sheet metal blanks and allows significantly higher degrees of deformation than known from the prior art forming tools.

Claims (5)

Werkzeug (10) zum Umformen von Blechplatinen (12) mit wenigstens einer Schweißnaht (22), mit einer Werkzeugoberhälfte (14) und einer Werkzeugunterhälfte (16), welche gegeneinander beweglich angeordnet sind und zwischen welchen die umzuformende Blechplatine (12) aufzunehmen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Werkzeughälften (14, 16) wenigstens eine Aussparung (26) zum Aufnehmen der wenigstens einen Schweißnaht (22) bei in das Werkzeug (10) eingelegter Blechplatine (12) aufweist.Tool ( 10 ) for forming sheet metal blanks ( 12 ) with at least one weld ( 22 ), with a tool half ( 14 ) and a tool half ( 16 ), which are arranged to be movable relative to one another and between which the sheet metal blank ( 12 ), characterized in that at least one of the tool halves ( 14 . 16 ) at least one recess ( 26 ) for receiving the at least one weld ( 22 ) in the tool ( 10 ) inserted sheet metal blank ( 12 ) having. Werkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Werkzeughälften (14, 16) wenigstens eine Aussparung (26) zum Aufnehmen der wenigstens einen Schweißnaht (22) bei in das Werkzeug (10) eingelegter Blechplatine (12) aufweisen.Tool ( 10 ) according to claim 1, characterized in that both tool halves ( 14 . 16 ) at least one recess ( 26 ) for receiving the at least one weld ( 22 ) in the tool ( 10 ) inserted sheet metal blank ( 12 ) exhibit. Werkzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (d1) der wenigstens einen Aussparung (26) größer oder gleich zu einer Breite (d2) der wenigstens einen Schweißnaht (22) ist.Tool ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that a width (d 1 ) of the at least one recess ( 26 ) greater than or equal to a width (d 2 ) of the at least one weld ( 22 ). Werkzeug (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen jeweiligen, bei eingelegter Blechplatine (12) dieser zugewandten Oberflächen der Werkzeughälften (14, 16) im geschlossenen Zustand der Werkzeughälften (14, 16) in einem ersten Teilbereich des Werkzeugs (10) größer ist als in wenigstens einem weiteren Teilbereich.Tool ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a distance between each, with inserted sheet metal blank ( 12 ) of these facing surfaces of the tool halves ( 14 . 16 ) in the closed state of the tool halves ( 14 . 16 ) in a first portion of the tool ( 10 ) is greater than in at least one other subarea. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche durch die wenigstens eine Aussparung voneinander abgegrenzt sind. Tool according to claim 4, characterized in that the subregions are delimited from one another by the at least one recess.
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