DE102011116885A1 - Device for hot-forming and press-hardening with coated sheet metal material, has lubricant application unit that applies lubricant on tool effective areas or presses lubricant film between sheet metal material and tool effective area - Google Patents

Device for hot-forming and press-hardening with coated sheet metal material, has lubricant application unit that applies lubricant on tool effective areas or presses lubricant film between sheet metal material and tool effective area Download PDF

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Abstract

The device comprises a tool having two tool portions that are relatively moved to each other to open and close of the tool. The tool effective areas of the tool portions are directly contacted with the coated sheet metal material. A lubricant application unit is provided for applying (Va) the lubricant on one of the tool effective areas or for pressing (VI) a lubricant film between the coated sheet metal material and tool effective area, when the tool is opened. The coated sheet metal material is coated with anti-corrosive coating of zinc or aluminum. An independent claim is included for method for hot-forming and press-hardening with coated sheet metal material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten bzw. Formhärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials.The invention relates to a device for hot forming and in particular for press hardening or form hardening of a sheet metal material coated with a metallic corrosion protection coating. The invention further relates to a method for hot forming and in particular for press hardening a sheet metal material coated with a metallic anti-corrosion coating.

Unter Warmumformen wird hierin die Umformung eines metallischen Blechmaterials und insbesondere eines Stahlblechmaterials in einem Warmumformwerkzeug verstanden, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur (die bis zu mehreren Hundert Grad Celsius betragen kann) stattfindet, wozu das umzuformende Blechmaterial vor der Umformung auf eine entsprechende Temperatur erwärmt wird. Das Warmumformwerkzeug kann auch mit einer Heizung ausgebildet sein. Auf diese Weise lassen sich z. B. auch bei höherfesten Stahlblechmaterialien (hierzu zählen insbesondere auch hoch- und höchstfeste Stahlblechmaterialien) mit verhältnismäßig geringen Umformkräften hohe Umformgrade erzielen, wobei die hergestellten Blechformteile eine gute bis sehr gute Maßhaltigkeit aufweisen.By hot forming is meant here the forming of a metallic sheet material and in particular a steel sheet material in a hot forming tool, which takes place above the recrystallization temperature (which may be up to several hundred degrees Celsius), to which the sheet metal material to be formed is heated to an appropriate temperature prior to forming. The hot forming tool may also be formed with a heater. In this way, z. B. even with high-strength steel sheet materials (this includes in particular high and high strength steel sheet materials) achieve high degrees of deformation with relatively low forming forces, the produced sheet metal parts have a good to very good dimensional stability.

Als eine Sondervariante des Warmumformens kann das Presshärten aufgefasst werden. Beim Presshärten wird das zuvor erwärmte Blechmaterial und insbesondere Stahlblechmaterial in einem gekühlten Presshärtewerkzeug quasi gleichzeitig umgeformt und abgekühlt oder formkalibriert und abgekühlt, um hierdurch gezielt dessen Festigkeit und/oder Härte anzuheben. Das hergestellte Blechformteil weist somit höherfeste Eigenschaften auf, die sich jedoch erst durch das Presshärten herausgebildet haben.As a special variant of the hot forming, the press hardening can be understood. In press-hardening, the previously heated sheet material and in particular steel sheet material is quasi-simultaneously formed in a cooled press-hardening tool and cooled or form-calibrated and cooled, in order to specifically increase its strength and / or hardness. The sheet metal part produced thus has higher-strength properties, which, however, have emerged only through the press-hardening.

Das Warmumformen und insbesondere das Presshärten von Blechmaterialien und insbesondere Stahlblechmaterialien findet vor allem bei der Herstellung von Fahrzeugteilen für den Kraftfahrzeugbau Anwendung, weil sich hiermit verhältnismäßig leichte und hochbelastbare Blechformteile, wie bspw. Karosserieverstärkungsteile und Fahrwerksteile, herstellen lassen.The hot forming and in particular the press hardening of sheet materials and in particular steel sheet materials is mainly used in the manufacture of vehicle parts for motor vehicles application, because hereby relatively light and highly resilient sheet metal parts, such as. Body reinforcement parts and chassis parts can be produced.

Es ist bekannt, für das Warmumformen und insbesondere für das Presshärten Stahlblechmaterialien zu verwenden, die bereits mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung bzw. mit einem metallischen Überzug versehen sind. Aus der DE 201 22 563 U1 ist ein mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichtetes Blechmaterial bekannt, das zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten geeignet ist. Ein zum Warmumformen geeignetes und mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichtetes Stahlblechmaterial ist auch aus der aktuellen DE 10 2010 024 664 A1 bekannt, wobei dieses Stahlblechmaterial lufthärtende Eigenschaften aufweist, so dass ein Presshärten zur Festigkeitserhöhung nicht zwingend erforderlich ist.It is known to use for the hot forming and in particular for press hardening sheet steel materials which are already provided with a metallic corrosion protection coating or with a metallic coating. From the DE 201 22 563 U1 For example, a sheet metal material coated with a metallic anticorrosive coating is known which is suitable for hot forming and in particular for press hardening. A suitable for hot forming and coated with a metallic anti-corrosion coating steel sheet material is also from the current DE 10 2010 024 664 A1 known, this steel sheet material has air-hardening properties, so that a press hardening for strength increase is not mandatory.

Problematisch ist, dass sich beim Warmumformen und insbesondere beim Presshärten eines derartigen Stahlblechmaterials Mikrorisse in der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung und/oder an der Grenze zwischen der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung und dem Stahlblechmaterial bzw. Grundmaterial ausbilden, die bis in das Grundmaterial hineinreichen können und die unter bestimmten Bedingungen die Funktion des hergestellten Blechformteils beeinträchtigen.It is problematic that micro-cracks form in the metallic anticorrosive coating and / or at the border between the metallic anticorrosive coating and the steel sheet material or base material which can extend into the base material and which under certain conditions form the hot-forming and in particular press-hardening of such a steel sheet material Affect the function of the produced sheet metal part.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Möglichkeiten aufzuzeigen, wie derartige Mikrorisse vermieden oder zumindest weitgehend reduziert werden können.It is therefore an object of the present invention to show ways in which such microcracks can be avoided or at least substantially reduced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner wird diese Aufgabe gelöst von einem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs. Die jeweils abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, wobei die jeweiligen Merkmale und/oder Merkmalskombinationen, sowie die vorausgehenden und nachfolgenden Erläuterungen, analog für beide Erfindungsgegenstände gelten.This object is achieved by a device according to the invention with the features of claim 1. Furthermore, this object is achieved by a method according to the invention with the features of the independent claim. The respective dependent claims relate to preferred embodiments and further developments, wherein the respective features and / or feature combinations, as well as the preceding and following explanations, analogously apply to both subject matters of the invention.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten eines (zumindest bereichsweise) mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials umfasst (wenigstens) ein Werkzeug mit wenigstens zwei Werkzeugteile (insbesondere ein oberes Werkzeugteil bzw. Werkzeugoberteil und ein unteres Werkzeugteil bzw. Werkzeugunterteil), die zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs relativ zueinander verfahrbar sind und die jeweils wenigstens eine direkt mit dem beschichteten Blechmaterial in Berührung kommende bzw. gelangende Werkzeugwirkfläche aufweisen. Erfindungsgemäß umfasst diese Vorrichtung auch wenigstens eine Schmiermittel-Auftragungseinrichtung, mit der bei geöffnetem Werkzeug auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche zumindest bereichsweise ein Schmiermittel aufgetragen werden kann, welches beim nachfolgenden Warmumformen bzw. Presshärten einen Schmiermittelfilm zwischen dem beschichteten Blechmaterial (bzw. dessen metallische Korrosionsschutzbeschichtung) und der betreffenden Werkzeugwirkfläche ausbildet. Das Werkzeug ist insbesondere ein Warmumformwerkzeug oder ein Presshärtewerkzeug.The inventive device for hot forming and in particular for press hardening a (at least partially) coated with a metallic anti-corrosion coating sheet material comprises (at least) a tool with at least two tool parts (in particular an upper tool part or tool shell and a lower tool part or tool base), the opening and closing the tool are movable relative to each other and each having at least one directly with the coated sheet metal material coming into or reaching tool acting surface. According to the invention, this device also comprises at least one lubricant application device, with which at least one tool active surface at least partially a lubricant can be applied, which during subsequent hot forming or press hardening a lubricant film between the coated sheet metal material (or its metallic corrosion protection coating) and the forms relevant tool effective area. The tool is in particular a hot forming tool or a press hardening tool.

Erfindungsgemäß wird das Schmiermittel zumindest bereichsweise bzw. lokal auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche des Werkzeugs und insbesondere auf vollflächig auf eine oder alle Werkzeugwirkflächen des Werkzeugs aufgetragen. Unter den Werkzeugwirkflächen werden die unmittelbar mit dem warmumzuformenden bzw. presszuhärtenden Blechmaterial in Kontakt kommenden Oberflächen des Werkzeugs verstanden. Die nachfolgenden Erläuterungen gehen in nicht einschränkender Weise allgemein von einem Schmiermittelauftrag auf die Werkzeugwirkflächen aus. According to the invention, the lubricant is applied at least regionally or locally to at least one tool-effective area of the tool and in particular to the entire surface of one or all tool-active surfaces of the tool. The tool acting surfaces are understood to mean the surfaces of the tool that come into direct contact with the sheet metal material to be hot-formed or press-hardened. The following explanations are generally non-limiting in nature of a lubricant application to the tool effective surfaces.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die oben erwähnten Mikrorisse als Folge von hohen mechanischen Spannungen entstehen, die sich beim Warmumformen bzw. beim Presshärten in der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung und/oder an der Grenze zwischen der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung und dem Blechmaterial bzw. Grundmaterial und/oder an der Oberfläche der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung einstellen. Durch das Auftragen eines Schmiermittels auf die Werkzeugwirkflächen des Werkzeugs können Anhaftungen der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung an den Werkzeugwirkflächen und daraus resultierende Stick-Slip-Effekte vermieden werden, die ursächlich für diese hohen mechanischen Spannungen sein können. Dadurch Können Mikrorisse vermieden oder zumindest im Hinblick auf Häufigkeit und Risstiefe auf ein Minimum reduziert werden.The invention is based on the finding that the above-mentioned microcracks arise as a result of high mechanical stresses occurring during hot forming or press hardening in the metallic anticorrosive coating and / or at the boundary between the metallic anticorrosive coating and the sheet material and / or base material. or at the surface of the metallic anti-corrosion coating. By applying a lubricant to the tool-working surfaces of the tool, it is possible to avoid adhesions of the metallic corrosion-protection coating to the tool-active surfaces and resulting stick-slip effects, which can be the cause of these high mechanical stresses. As a result, microcracks can be avoided or at least reduced in terms of frequency and crack depth to a minimum.

Die Verwendung eines Schmiermittels für das Warmumformen oder für das Presshärten eines mit eitler metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials, wobei es sich insbesondere um ein Stahlblechmaterial handelt, ist in der vorgeschlagenen Weise nicht aus dem Stand der Technik bekannt. Bislang wird die Schmierung während eines Warmumformvorgangs oder Presshärtevorgangs durch die metallische Korrosionsschutzbeschichtung selbst bewerkstelligt, wie in der DE 201 22 563 U1 (vgl. Abs. [0024]) und in der DE 10 2010 024 664 A1 (vgl. Abs. [0030]) erläutert.The use of a lubricant for hot working or press hardening of a vitrified metallic anticorrosive coated sheet material, particularly a sheet steel material, is not known in the art from the prior art. So far, the lubrication is accomplished during a hot forming process or press hardening process by the metallic anti-corrosion coating itself, as in the DE 201 22 563 U1 (see paragraph [0024]) and in the DE 10 2010 024 664 A1 (see paragraph [0030]).

Das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel kann im Übrigen auch dazu dienen, beim Warmumformen und insbesondere beim Presshärten einen verbesserten Wärmeübergang zwischen den Werkzeugwirkflächen und dem beschichteten Blechmaterial (bzw. dessen metallische Korrosionsschutzbeschichtung) zu bewerkstelligen, unabhängig davon, in welcher Richtung der Wärmeübergang stattfindet.Incidentally, the lubricant used in accordance with the invention can also serve to achieve improved heat transfer between the tooling surfaces and the coated sheet metal material (or its metallic corrosion protection coating) during hot forming and in particular during press hardening, regardless of the direction in which the heat transfer takes place.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Schmiermittel nur lokal und insbesondere nur in jenen Bereichen auf die Werkzeugwirkflächen aufgetragen wird, in denen beim nachfolgenden Warmumformen bzw. Presshärten eine hohe Gefahr für das Entstehen von gefährlichen Mikrorissen gegeben ist. Insbesondere sind das jene Bereiche, in denen beim Warmumformen bzw. Presshärten die größten Umformgrade erzielt werden. Es hat sich gezeigt, dass dort wo die höchsten Umformgrade erzielt werden auch die zu Mikrorissen führenden mechanischen Spannungen am höchsten sind, wobei diese mechanischen Spannungen durch das Vorhandensein eines Schmiermittels reduziert werden können, wie bereits vorausgehend erläutert. Hierfür kann es ausreichend sein, dass in einem betreffenden Bereich nur auf eine Werkzeugwirkfläche ein Schmiermittel aufgetragen wird. Ferner ist denkbar, dass im Hinblick auf unterschiedliche Anforderungen in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Schmiermittel und/oder unterschiedliche Schmierstoffmengen aufgetragen werden. Das nur lokale bzw. bereichsweise Auftragen eines Schmiermittels hat auch den Vorteil, dass der Schmiermittelbedarf nicht höher ausfällt als dies unbedingt notwendig ist.It is preferably provided that the lubricant is applied only locally and in particular only in those areas on the tool effective areas in which a high risk for the emergence of dangerous microcracks is given during the subsequent hot forming or press hardening. In particular, these are those areas in which the highest degrees of deformation are achieved during hot forming or press hardening. It has been found that where the highest degrees of deformation are achieved and the mechanical stresses leading to microcracks are highest, these mechanical stresses can be reduced by the presence of a lubricant, as already explained above. For this purpose, it may be sufficient that in a relevant area only on a tool effective surface, a lubricant is applied. It is also conceivable that with regard to different requirements in different areas different lubricants and / or different lubricant quantities are applied. The only local or regional application of a lubricant also has the advantage that the lubricant requirement is not higher than is absolutely necessary.

Die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung gehört zur erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bevorzugter Weise ist die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung derart ausgebildet, dass das Schmiermittel bei geöffnetem Werkzeug automatisch bzw. selbsttätig auf wenigstens eine frei zugängliche Werkreugwirkfläche zumindest bereichsweise (wie vorausgehend erläutert) aufgetragen werden kann. Die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung kann baulich in das Werkzeug eingebunden sein. Ebenso kann die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung pressenseitig verbaut (bspw. am Pressenrahmen montiert) oder als Stand-Alone-Einrichtung ausgebildet sein.The lubricant application device belongs to the device according to the invention. The lubricant application device is preferably designed in such a way that the lubricant can be automatically or automatically applied to at least one freely accessible working effective area at least in regions (as explained above) when the tool is open. The lubricant application device can be structurally integrated into the tool. Likewise, the lubricant application device can be installed on the press side (for example, mounted on the press frame) or designed as a stand-alone device.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung wenigstens eine an einem Roboter oder Feeder befestigt Sprüheinrichtung aufweist, die mittels dieses Roboters oder Feeders bei geöffnetem Werkzeug zwischen die Werkzeugteile des Werkzeugs einfahren kann, um auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche zumindest bereichsweise das Schmiermittel aufzutragen.It is particularly preferred that the lubricant application device has at least one spray device attached to a robot or feeder, which can move in between the tool parts of the tool with this tool when the tool is open in order to apply the lubricant to at least one tool effective surface at least in regions.

Das aufzutragende Schmiermittel kann beim Auftragen flüssig sein. Dieses flüssige Schmiermittel kann leicht flüchtige Bestandteile enthalten, die sich direkt beim Auftragen und/oder unmittelbar nach dem Auftragen verflüchtigen, so dass ein im Wesentlichen zähflüssiger oder fester Schmiermittelfilm auf den Werkzeugwirkflächen zurückbleibt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das aufzugtragende Schmiermittel bezüglich der Werkzeugwirkflächen (auch unter Schwerkrafteinwirkung) gute bis sehr gute Adhäsionseigenschaften aufweist, die sich gegebenenfalls erst nach dem Verflüchtigen entsprechender Bestandteile einstellen. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das auf die Werkzeugwirkflächen aufgetragene Schmiermittel zumindest bereichsweise einen geschlossenen und insbesondere auch bezüglich der Schichtdicke gleichmäßigen Schmiermittelfilm ausbildet. Alternativ ist denkbar, dass das aufgetragene Schmiermittel in Form einzelner Tropfen oder Tröpfchen an den Werkzeugwirkflächen anhaftet. Im übrigen kann das aufzutragende Schmiermittel auch pulverförmig sein. Die Anhaftung eines pulverförmigen Schmiermittels an den Werkzeugwirkflächen kann z. B. durch elektrostatische Aufladung bewerkstelligt werden.The lubricant to be applied may be liquid during application. This liquid lubricant may contain volatiles that volatilize directly upon application and / or immediately after application, leaving a substantially viscous or solid lubricant film on the tooling surfaces. It is preferably provided that the lift-bearing lubricant with respect to the tool effective areas (even under the action of gravity) has good to very good adhesion properties, which may be adjusted only after the volatilization of corresponding components. Furthermore, it is preferably provided that the lubricant applied to the tool effective surfaces at least partially forms a closed and in particular also with respect to the layer thickness uniform lubricant film. Alternatively, it is conceivable that the applied lubricant in the form of individual drops or droplets adheres to the tool effective surfaces. Moreover, the lubricant to be applied may also be powdery. The adhesion of a powdered lubricant to the tooling surfaces can, for. B. be accomplished by electrostatic charging.

Die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung umfasst bevorzugt wenigstens eine Sprüheinrichtung, wie bspw. eine Sprühdüse oder dergleichen, mit der bzw. durch die ein flüssiges oder pulverförmiges Schmiermittel ausbringbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass der mit der Sprüheinrichtung ausbringbare Sprühstrahl und/oder Sprühnebel einstellbar ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung einen motorischen Antrieb aufweist (bspw. ein selbsttätig verschwenkender Sprühkopf), mit dem die Richtung des Sprühstrahls und/oder Sprühnebels beim Auftragen verändert werden kann. Das Ausbringen bzw. Auftragen des Schmiermittels kann, ähnlich wie bei Lackieranlagen, sowohl bei flüssigen als auch insbesondere bei pulverförmigen Schmiermitteln durch elektrostatische Aufladung unterstütz werden.The lubricant application device preferably comprises at least one spraying device, such as, for example, a spray nozzle or the like, with which or through which a liquid or powdery lubricant can be dispensed. In particular, it is provided that the spray jet and / or spray that can be dispensed with the spray device is adjustable. Furthermore, it can be provided that the lubricant application device has a motor drive (for example, an automatically pivoting spray head), with which the direction of the spray jet and / or spray can be changed during application. The application or application of the lubricant can be supported by electrostatic charging, as in paint systems, both in liquid and in particular in powdered lubricants.

Eine Schmiermittel-Auftragungseinrichtung könnte z. B. auch Bohrungen und oder Düsen in den Werkzeugwirkflächen, insbesondere in den Randbereichen, umfassen, durch die hindurch das Schmiermittel vor oder gegebenenfalls auch während der Umformung des Blechmaterials ausgebracht werden kann.A lubricant application device could, for. As well as holes and or nozzles in the tool effective surfaces, in particular in the edge regions, comprise, through which the lubricant can be applied before or optionally also during the deformation of the sheet metal material.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Werkzeugwirkflächen des erfindungsgemäßen Werkzeugs zumindest bereichsweise poliert ausgebildet sind. Insbesondere sind jene Bereiche der Werkzeugwirkflächen poliert ausgebildet, auf denen ein Schmiermittel aufgetragen wird. Unter einer polierten Werkzeugwirkfläche wird eine durch geeignete Bearbeitung aufbereitete Oberfläche verstanden, deren gemittelte Rautiefe RZ nicht mehr als 1,5 μm und insbesondere nicht mehr als 1,0 μm beträgt. Insbesondere handelt es sich um eine metallische Oberfläche. In Zusammenwirkung mit einem aufgetragenen Schmiermittel können sehr günstige tribologische Bedingungen beim Warmumformen bzw. Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials erreicht werden. Ein weiterer Vorteil kann ein leichtes Reinigen polierter Werkzeugwirkflächen sein. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann mehrere polierte Bereiche aufweisen, die identisch oder unterschiedlich (bspw. mit unterschiedlichen Rautiefen) ausgestaltet sein können.It is preferably provided that the tool effective surfaces of the tool according to the invention are formed at least partially polished. In particular, those areas of the tooling surfaces are formed polished on which a lubricant is applied. A polished tool acting surface is understood to be a surface prepared by suitable machining whose mean roughness R z is not more than 1.5 μm and in particular not more than 1.0 μm. In particular, it is a metallic surface. In conjunction with a lubricant applied, very favorable tribological conditions can be achieved during hot forming or press hardening of a sheet metal material coated with a metallic corrosion protection coating. Another advantage may be easy cleaning of polished tool surfaces. The tool according to the invention can have a plurality of polished regions, which can be designed identically or differently (for example with different roughness depths).

Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass die Werkzeugwirkflächen des erfindungsgemäßen Werkzeugs zumindest bereichsweise texturiert bzw. mit einer Texturierung ausgebildet sind. Insbesondere sind jene Bereiche der Werkzeugwirkflächen texturiert ausgebildet, auf denen ein Schmiermittel aufgetragen wird. Unter einer texturierten Werkzeugwirkwirkfläche wird eine durch geeignete Verfahren gezielt aufbereitete strukturierte Oberfläche verstanden, die Mikrovertiefungen und vor allem geschlossene Mikrovertiefungen aufweist. Insbesondere handelt es sich um eine metallische Oberfläche. In Zusammenwirkung mit einem aufgetragenen Schmiermittel können sehr günstige tribologische Bedingungen beim Warmumformen bzw. Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials erreicht werden, da das aufgetragene Schmiermittel besser an den Werkzeugwirkflächen haften bzw. in den Mikrovertiefungen verbleiben kann. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann mehrere texturierte Bereiche aufweisen, die identisch oder unterschiedlich (d. h. mit unterschiedlichen Texturen) ausgestaltet sein können.It is also preferably provided that the tool-acting surfaces of the tool according to the invention are textured at least in regions or are formed with texturing. In particular, those areas of the tool active surfaces are formed textured, on which a lubricant is applied. A textured tool interaction surface is understood to mean a structured surface which has been deliberately treated by suitable processes and which has microwells and, above all, closed microwells. In particular, it is a metallic surface. In conjunction with a lubricant applied, very favorable tribological conditions can be achieved during hot forming or press hardening of a sheet metal material coated with a metallic corrosion protection coating, since the applied lubricant can better adhere to the tool active surfaces or remain in the microwells. The tool according to the invention may have a plurality of textured areas which may be identical or different (i.e., having different textures).

Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass die Werkzeugwirkflächen des erfindungsgemäßen Werkzeugs zumindest bereichsweise beschichtet sind bzw. eine Beschichtung aufweisen (d. h. mit einer Beschichtung ausgebildet sind). Insbesondere sind jene Bereiche der Werkzeugwirkflächen beschichtet ausgebildet, auf denen ein Schmiermittel aufgetragen wird. Unter einer Beschichtung wird eine an den Werkzeugwirkflächen festhaftende Schicht verstanden. Eine solche Schicht bzw. Beschichtung ist z. B. eine Hartstoffschicht, die aus keramischen oder metallischen Nitriden, Karbiden, Oxiden oder Boriden besteht. Die zugängliche Oberfläche dieser Beschichtung kann glatt und insbesondere poliert oder texturiert ausgebildet sein, wie vorausgehend erläutert. In Zusammenwirkung mit einem aufgetragenen Schmiermittel können sehr günstige tribologische Bedingungen beim Warmumformen bzw. Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials erreicht werden. Ein weiterer Vorteil kann ein leichtes Reinigen beschichteter Werkzeugwirkflächen sein. Ferner können sich längere Standzeiten ergeben. Das erfindungsgemäße Werkzeug kann mehrere beschichtete Bereiche aufweisen, die identisch oder unterschiedlich (bspw. mit unterschiedlichen Beschichtungsmaterialien und/oder Oberflächeneigenschaften) ausgestaltet sein können. Alternativ oder ergänzend können im Übrigen auch keramische Werkzeugeinsätze vorgesehen sein, die einzelne Bereich der Werkzeugwirkflächen abdecken.It is also preferably provided that the tool-acting surfaces of the tool according to the invention are at least partially coated or have a coating (ie they are formed with a coating). In particular, those regions of the tool effective surfaces are coated on which a lubricant is applied. A coating is understood as meaning a layer that adheres firmly to the mold surfaces. Such a layer or coating is z. B. a hard material layer consisting of ceramic or metallic nitrides, carbides, oxides or borides. The accessible surface of this coating may be smooth and in particular polished or textured, as previously explained. In conjunction with a lubricant applied, very favorable tribological conditions can be achieved during hot forming or press hardening of a sheet metal material coated with a metallic corrosion protection coating. Another advantage may be easy cleaning of coated tool surfaces. Furthermore, longer service life may result. The tool according to the invention can have a plurality of coated regions which can be configured identically or differently (for example with different coating materials and / or surface properties). Alternatively or additionally, by the way, ceramic tool inserts can also be provided, which cover the individual area of the tool acting surfaces.

Die Werkzeugwirkflächen des erfindungsgemäßen Werkzeug können polierte, texturierte und/oder beschichtete Bereiche aufweisen. Eine optimale Abstimmung der Beschaffenheit der Werkzeugwirkflächen (einschließlich etwaiger Beschichtung), des Schmiermittels und der Schmiermittelmenge kann für den jeweiligen Einzelfall in Versuchen ermittelt werden.The tooling surfaces of the tool according to the invention may have polished, textured and / or coated areas. An optimal coordination of the condition of the Tool working surfaces (including any coating), the lubricant and the amount of lubricant can be determined for each individual case in experiments.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials, umfasst zumindest die folgenden Schritte:

  • – Bereitstellen eines Werkzeugs mit wenigstens zwei Werkzeugteilen, die zum Öffnen und Schließen dieses Werkzeugs relativ zueinander verfahrbar sind und die jeweils wenigstens eine direkt mit dem beschichteten Blechmaterial in Berührung kommende Werkzeugwirkfläche aufweisen, wobei es sich insbesondere um ein erfindungsgemäßes Werkzeug handelt;
  • – Öffnen des Werkzeugs und zumindest bereichsweises Auftragen eines Schmiermittels auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche;
  • – Erwärmen eines aus dem beschichteten Blechmaterial bestehenden Werkstücks und nachfolgendes Einlegen (des erwärmten Werkstücks) in das geöffnete Werkzeug, was insbesondere automatisiert erfolgt;
  • – Schließen des Werkzeugs und Warmumformen bzw. Presshärten des Werkstücks, wobei sich (zumindest lokal) ein Schmiermittelfilm zwischen dem beschichteten Blechmaterial und der betreffenden Werkzeugwirkfläche ausbildet.
The method according to the invention for hot forming and in particular for press hardening a sheet metal material coated with a metallic corrosion protection coating comprises at least the following steps:
  • - Providing a tool with at least two tool parts, which are movable relative to each other for opening and closing of this tool and each having at least one directly with the coated sheet material coming into contact tool effective surface, which is in particular a tool according to the invention;
  • - Opening the tool and at least partially applying a lubricant to at least one tool effective area;
  • - Heating a consisting of the coated sheet material workpiece and subsequent insertion (of the heated workpiece) in the open tool, which is particularly automated;
  • - Closing of the tool and hot working or press hardening of the workpiece, wherein (at least locally) forms a lubricant film between the coated sheet material and the respective tool effective area.

Das bereitgestellte Werkzeug, wobei es sich insbesondere um ein Warmumformwerkzeug bzw. Presshärtewerkzeug mit einem oberen Werkzeugteil (Werkzeugoberteil) und einem unteren Werkzeugteil (Werkzeugunterteil) handelt, ist typischerweise in einer Umformpresse eingebaut. Mit dieser Umformpresse können auch die Verfahrenbewegungen zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs erzeugt sowie Umform- und/oder Presskräften aufgebracht werden.The tool provided, which is in particular a hot forming tool or press hardening tool with an upper tool part (upper tool part) and a lower tool part (lower tool part), is typically installed in a forming press. With this forming press, the process movements for opening and closing the tool can be generated and forming and / or pressing forces are applied.

Das warmumzuformende oder presszuhärtende Blechmaterial wird in der Gestalt eines Werkstücks, wie nachfolgend noch näher erläutert, in das bereitgestellte Werkzeug eingelegt und dann nach dem Schließen des Werkzeugs warmumgeformt oder pressgehärtet. Hiernach wird das Werkzeug geöffnet und das Blechmaterial kann in der Gestalt eines Blechformteils aus dem Werkzeug entnommen werden.The sheet metal material to be hot-formed or press-hardened is inserted in the shape of a workpiece, as explained in more detail below, into the tool provided and then hot-formed or press-hardened after the tool has been closed. Thereafter, the tool is opened and the sheet material can be removed in the form of a sheet metal part from the tool.

Bei dem Blechmaterial handelt es sich vorwiegend um ein warmumformbares und/oder härtbares Stahlblechmaterial mit einer Blechdicke von 0,5 mm bis 3,0 mm, vorzugsweise von 0,7 mm bis 2,4 mm und insbesondere von 1,0 mm bis 1,6 mm. Insbesondere handelt es sich um einen härtbaren Stahlwerkstoff (bspw. ein 22MnB5-Werkstoff), der eine Streckgrenze von 150 MPa bis 1100 MPa und/oder eine Zugfestigkeit von 300 MPa bis 1200 MPa im Ausgangszustand (Anlieferungszustand) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Blechmaterial bzw. Stahlblechmaterial beim Einlegen in das Werkzeug zumindest bereichsweise oder abschnittsweise und insbesondere beidseitig und vollflächig eine metallische Korrosionsschutzbeschichtung aufweist. Bei dieser metallischen Korrosionsschutzbeschichtung handelt es sich z. B. um eine Korrosionsschutzbeschichtung auf Zinkbasis oder auf Aluminiumbasis; d. h. die metallische Korrosionsschutzbeschichtung besteht aus Zink oder Aluminium oder aus Legierungen auf Basis von Zink oder Aluminium. Die metallische Korrosionsschutzbeschichtung kann auch mehrere Einzelschichten umfassen. Die Dicke der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung kann im Bereich von 5 μm bis 20 μm und vorzugsweise im Bereich von 9 μm bis 11 μm liegen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die metallische Korrosionsschutzbeschichtung bereits herstellerseitig (d. h. beim Hersteller des Blechmaterials) auf das Blechmaterial bzw. Stahlblechmaterial aufgebracht wurde. Die metallische Korrosionsschutzbeschichtung kann jedoch auch zu einem anderen Zeitpunkt, spätestens unmittelbar vor dem Einlegen des Werkstücks in das Werkzeug, auf das Blechmaterial aufgebracht worden sein.The sheet metal material is predominantly a hot-workable and / or hardenable sheet steel material with a sheet thickness of 0.5 mm to 3.0 mm, preferably of 0.7 mm to 2.4 mm and in particular of 1.0 mm to 1, 6 mm. In particular, it is a hardenable steel material (for example a 22MnB5 material), which has a yield strength of 150 MPa to 1100 MPa and / or a tensile strength of 300 MPa to 1200 MPa in the initial state (as-delivered condition). According to the invention, it is provided that the sheet material or steel sheet material, when inserted into the tool, has a metallic corrosion protection coating at least in sections or in sections, and in particular on both sides and over the entire surface. This metallic corrosion protection coating is z. For example, a zinc-based or aluminum-based corrosion protection coating; d. H. The metallic anti-corrosion coating consists of zinc or aluminum or alloys based on zinc or aluminum. The metallic anticorrosive coating may also comprise multiple monolayers. The thickness of the metallic anticorrosive coating may be in the range of 5 μm to 20 μm, and preferably in the range of 9 μm to 11 μm. It is preferably provided that the metallic anti-corrosion coating has already been applied to the sheet material or steel sheet material by the manufacturer (that is, by the manufacturer of the sheet metal material). However, the metallic corrosion protection coating may also have been applied to the sheet material at another time, at the latest immediately before the insertion of the workpiece into the tool.

Es ist vorgesehen, dass das Blechmaterial vor der Umformung auf eine entsprechende Temperatur erwärmt wird, wie eingangs erläutert, was bei einem Stahlwerkstoff in Abhängigkeit von der Temperatur zu einer Austenitisierung oder zumindest zu einer Teilaustenitisierung führt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass das (aus dem beschichteten Blechmaterial bestehende) Werkstück vor dem Einlegen in das Werkzeug auf eine Temperatur von mindestens 650°C, bevorzugt von mindestens 870°C, insbesondere von mindestens 900°C und insbesondere bevorzugt von mindestens 930°C erwärmt wird. Das Erwärmen kann z. B. konduktiv (unmittelbare Widerstandserwärmung), induktiv und/oder in einem Ofen, wie bspw. einem Durchlaufofen, erfolgen. Im Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Werkstück aus einem Stahlblechmaterial beim Einlegen in das Werkzeug zumindest bereichsweise eine Temperatur aufweist, die der Austenitisierungstemperatur AC3 oder einer höheren Temperatur entspricht.It is envisaged that the sheet material is heated to a corresponding temperature before forming, as explained above, which leads to austenitization or at least partial austenitization in a steel material as a function of the temperature. It is preferably provided that the workpiece (consisting of the coated sheet metal material) prior to insertion into the tool to a temperature of at least 650 ° C, preferably of at least 870 ° C, in particular of at least 900 ° C and particularly preferably of at least 930 ° C. is heated. The heating can, for. B. conductively (direct resistance heating), inductively and / or in an oven, such as. A continuous furnace done. In addition, it is preferably provided that a workpiece made of a steel sheet material when inserted into the tool at least partially has a temperature corresponding to the Austenitisierungstemperatur AC 3 or a higher temperature.

Bei dem auf die Werkzeugwirkflächen aufzutragenden Schmiermittel handelt es sich bevorzugt um ein wärmebeständiges Schmiermittel. Insbesondere handelt es sich um eine öl- und graphitfreie Emulsion, womit öl- und/oder graphitbedingte Ablagerungen und Rückstände sowohl an den Werkzeugwirkflächen als auch an den hergestellten Blechformteilen nicht auftreten. Bei Verwendung einer öl- und graphitfreien Emulsion ist somit auch der Reinigungsaufwand verhältnismäßig gering. Die Schmierwirkung einer öl- und graphitfreien Emulsion kann z. B. durch enthaltene temperaturbeständige Salzkristalle verbessert werden, die wie kleinste Rollkörper wirken und somit beim Warmumformen bzw. Presshärten günstige tribologische Bedingungen schaffen.The lubricant to be applied to the tooling surfaces is preferably a heat-resistant lubricant. In particular, it is an oil and graphite-free emulsion, with which oil and / or graphite-related deposits and residues do not occur both on the tool surfaces and on the produced sheet metal parts. When using an oil and graphite-free emulsion thus the cleaning effort is relatively low. The lubricating effect of an oil and graphite-free emulsion can, for. B. be improved by containing temperature-resistant salt crystals, which act as the smallest rolling body and thus create favorable tribological conditions during hot forming or press hardening.

Das Auftragen eines Schmiermittels auf die Werkzeugwirkflächen kann, die Zugänglichkeit vorausgesetzt, manuell, bspw. mit einem Schwämmchen oder mit einer Handsprühpistole erfolgen. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Auftragen eines Schmiermittels auf die Werkzeugwirkflächen automatisch, bspw. mit einer Schmiermittel-Auftragungseinrichtung, erfolgt, wie bereits erläutert. Insbesondere im Rahmen einer ergänzenden Maßnahme kann das Schmiermittel auch direkt auf das erwärmte Blechmaterial aufgetragen werden. Das Auftragen eines Schmiermittels direkt auf das Blechmaterial bzw. dessen metallische Korrosionsschutzbeschichtung kann z. B. vor dem Einlegen des Werkstücks in das Werkzeug und/oder nach dem Einlegen des Werkstücks in das Werkzeug (und vor dem Schließen des Werkzeugs) erfolgen. Das Auftragen des Schmiermittels auf das Blechmaterial kann manuell oder automatisch erfolgen. Im Übrigen gelten analog die vorausgehenden und nachfolgenden Erläuterungen.The application of a lubricant to the mold surfaces, the accessibility provided, manually, for example, done with a sponge or with a hand spray gun. Preferably, however, it is provided that the application of a lubricant to the tool acting surfaces automatically, for example. With a lubricant application device takes place, as already explained. In particular, in the context of a supplementary measure, the lubricant can also be applied directly to the heated sheet material. The application of a lubricant directly to the sheet material or its metallic corrosion protection coating may, for. B. before inserting the workpiece into the tool and / or after inserting the workpiece in the tool (and before closing the tool) done. The application of the lubricant to the sheet material can be done manually or automatically. Otherwise, the preceding and following explanations apply analogously.

Eine erste besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass das aus dem beschichteten Blechmaterial bestehende Werkstück (beim Einlegen in das Werkzeug) eine im Wesentlichen ebene Platine ist. Unter einer Platine wird ein aus einer Blechtafel oder einem Blechband erzeugter Blechzuschnitt verstanden. Beim Warmumformen wird aus der zuvor erwärmten Platine direkt ein Blechformteil erzeugt. Das Werkzeug (Warmumformwerkzeug) hat hierbei eine formgebende Funktion. Ferner kann das Werkzeug auch eine erwärmende Funktion haben. Selbiges gilt für das Presshärten, wobei aus der zuvor erwärmten Platine in einem Arbeitsgang ein zumindest partiell gehärtetes Blechformteil erzeugt wird. Das Werkzeug (Presshärtewerkzeug) hat hierbei ein formgebende und kühlende Funktion. Eine solche Verfahrensvariante kann als direktes Warmumformen bzw. Presshärten bezeichnet werden.A first particularly preferred variant of the method provides that the workpiece consisting of the coated sheet material (when inserted into the tool) is a substantially planar board. A board is understood to mean a sheet metal blank produced from a metal sheet or a sheet metal strip. During hot forming, a sheet metal part is produced directly from the previously heated board. The tool (hot forming tool) has a shaping function here. Furthermore, the tool can also have a heating function. The same applies to press hardening, wherein an at least partially hardened sheet metal part is produced from the previously heated blank in a single operation. The tool (press hardening tool) has a shaping and cooling function. Such a variant of the method may be referred to as direct hot forming or press hardening.

Eine zweite besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass das aus dem beschichteten Blechmaterial bestehende Werkstück (beim Einlegen in das Werkzeug) ein kalt vorgeformtes Blechformteil bzw. Zwischenformteil ist. Beim Warmumformen wird aus diesem zuvor erwärmten Zwischenformteil ein Blechformteil (mit anderer Geometrie) erzeugt. Das Werkzeug (Warmumformwerkzeug) hat hierbei eine formgebende bzw. formverändernde Funktion. Ferner kann das Werkzeug auch eine erwärmende Funktion haben. Beim Presshärten wird das zuvor erwärmte Zwischenformteil unter Aufbringung einer Presskraft abgekühlt. Das Werkzeug (Presshärtewerkzeug) hat hierbei eine kühlende Funktion. Ferner hat das Werkzeug abhängig von der Gestalt des Zwischenformteils auch eine umformende bzw. fertigformende, eine formerhaltende oder eine formkalibrierende Funktion. Eine solche Verfahrensvariante kann als indirektes Warmumformen bzw. Presshärten bezeichnet werden.A second particularly preferred variant of the method provides that the workpiece consisting of the coated sheet material (when inserted into the tool) is a cold-formed sheet metal shaped part or intermediate shaped part. When hot forming a sheet metal part (with a different geometry) is produced from this previously heated intermediate molding. The tool (hot forming tool) here has a shaping or shape-changing function. Furthermore, the tool can also have a heating function. In press hardening, the previously heated intermediate molding is cooled by applying a pressing force. The tool (press hardening tool) has a cooling function here. Furthermore, depending on the shape of the intermediate molding, the tool also has a reshaping or finished-forming, a shape-retaining or a shape-calibrating function. Such a variant of the method may be referred to as indirect hot forming or press hardening.

Das erfindungsgemäße Werkzeug und/oder das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen das Herstellen eines Blechformteils aus einem mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterial. Ein derart hergestelltes Blechformteil weist trotz einer vorzugsweise komplexen Geometrie bzw. Gestaltung (zumindest bereichsweise) eine metallische Korrosionsschutzbeschichtung auf, die insbesondere keine oder nur sehr kleine Mikrorisse mit einer Tiefe von nicht mehr als 10 μm aufzeigt.The tool according to the invention and / or the method according to the invention make it possible to produce a shaped sheet metal part from a sheet metal material coated with a metallic corrosion protection coating. In spite of a preferably complex geometry or design, a shaped sheet metal part produced in this way has (at least regionally) a metallic anticorrosive coating which, in particular, exhibits no or only very small microcracks with a depth of not more than 10 μm.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und/oder Verfahren hergestelltes Blechformteil kann ein im Wesentlichen verbaufertiges Bauteil sein, wobei sich ein vollflächiges oder lokales Reinigen der Bauteiloberflächen anschließen kann. Ein solches Bauteil ist insbesondere ein Fahrzeugteil wie bspw. ein Karosserie- oder Fahrwerksteil für ein Kraftfahrzeug. Ein mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und/oder Verfahren hergestelltes Blechformteil kann auch ein noch weiter zu bearbeitendes Blechformteil (was auch umformende Bearbeitungsschritte einschließt) sein. Gegebenenfalls können etwaige aus der Warmumformung bzw. der Presshärtung stammende und insbesondere durch das Schmiermittel verursachte Rückstände ohne Beeinträchtigung weiterer Bearbeitungsschritte auf dem Bauteil verbleiben.A sheet-metal shaped part produced using the tool and / or method according to the invention can be a component which is essentially ready to be installed, wherein full surface or local cleaning of the component surfaces can follow. Such a component is in particular a vehicle part such as, for example, a body or chassis part for a motor vehicle. A sheet-metal shaped part produced using the tool and / or method according to the invention can also be a sheet-metal shaped part to be further processed (which also includes shaping machining steps). Optionally, any resulting from the hot forming or press hardening and in particular caused by the lubricant residues remain without affecting further processing steps on the component.

In vorteilhafter Weise ermöglicht die Erfindung das Herstellen von hochwertig „verzinkten” Blechformteilen mit höherfesten Eigenschaften aus einem Ausgangstahlblechmaterial, welches bereits eine Zinkbeschichtung (metallische Korrosionsschutzbeschichtung auf Zinkbasis) aufweist. Erfindungsgemäß gelingt dieses Herstellen in vorteilhafter Weise durch direktes Warmumformen bzw. Presshärten des beschichteten Ausgangsblechmaterials.Advantageously, the invention enables the production of high quality "galvanized" sheet metal parts with higher-strength properties of a starting steel sheet material, which already has a zinc coating (zinc-based metallic corrosion protection coating). According to the invention, this production succeeds advantageously by direct hot forming or press hardening of the coated starting sheet material.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren beispielhaft und in nicht einschränkender Weise näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale sind unabhängig von gezeigten und/oder beschriebenen Merkmalskombinationen zugleich allgemeine Merkmale oder Weiterbildungsmerkmale der Erfindung.The invention will now be described by way of example and not by way of limitation with reference to the schematic figures. The features shown in the figures and / or explained below are independent of shown and / or described combinations of features at the same time general features or training features of the invention.

1 zeigt in einer Übersicht eine das erfindungsgemäße Verfahren einschließende Abfolge zur Herstellung eines Blechformteils. 1 shows an overview of a process according to the invention enclosing sequence for producing a sheet metal part.

2 zeigt in einer Schnittansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Warmumformen bzw. Presshärten. 2 shows a sectional view of an inventive device for hot working or press hardening.

3 zeigt in einer Schnittansicht eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung zum Warmumformen bzw. Presshärten. 3 shows in a sectional view another device according to the invention for hot forming or press hardening.

Die in 1 gezeigte Abfolge zur Herstellung eines Blechformteils umfasst mehrere mit I bis VI bezeichnete Schritte, die nachfolgend näher erläutert werden. Nicht alle dargestellten und/oder erläuterten Schritte fallen jedoch zwangsläufig unter den beanspruchten Schutzumfang. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren weitere Schritte oder Teilschritte umfassen, die in der Abfolge der 1 nicht dargestellt und/oder die im Folgenden nicht erläutert sind. Ferner können einzelne Schritte zeitgleich oder sich zeitlich überschneidend ausgeführt werden.In the 1 shown sequence for producing a sheet metal part comprises several designated I to VI steps, which are explained in more detail below. However, not all illustrated and / or illustrated steps necessarily fall within the claimed scope. Furthermore, the method according to the invention can comprise further steps or substeps, which are described in the sequence of FIGS 1 not shown and / or which are not explained below. Furthermore, individual steps can be performed at the same time or overlapping in time.

Die gezeigte Abfolge beginnt im Schritt I mit der Bereitstellung eines Ausgangsblechmaterials. Bei dem Ausgangsblechmaterial handelt es sich um ein zum Warmumformen und/oder Presshärten geeignetes Stahlblechmaterial, das mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere auf Zinkbasis, beschichtet ist. Bevorzugt ist diese metallische Korrosionsschutzbeschichtung flächendeckend auf beiden Seiten des bereitgestellten Stahlblechmaterials aufgebracht.The sequence shown begins in step I with the provision of a starting sheet material. The starting sheet material is a sheet steel material suitable for hot working and / or press hardening, which is coated with a metallic anti-corrosion coating, in particular zinc-based. Preferably, this metallic anti-corrosion coating is applied over the entire area on both sides of the steel sheet material provided.

Das mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung ausgebildete Stahlblechmaterial wird z. B. als Coilband oder als Platinenstapel bereitgestellt. Im Schritt II wird aus dem ebenen Ausgangsblechmaterial ein Platinenzuschnitt erzeugt. Alternativ kann das Ausgangsstahlblechmaterial direkt als zugeschnittene Blechplatine bereitgestellt werden.The trained with a metallic anti-corrosion coating steel sheet material is z. B. provided as a coil belt or as a stack of boards. In step II, a board blank is produced from the flat starting sheet material. Alternatively, the starting steel sheet material may be provided directly as a cut sheet metal blank.

Die im Schritt II erzeugte Blechplatine wird im Schritt IV auf eine Temperatur von mehreren Hundert Grad Celsius erwärmt. Das Erwärmen kann vollständig oder partiell erfolgen. Das Erwärmen kann z. B. in einem Ofen und insbesondere Durchlaufofen und/oder durch eine induktive Erwärmungseinrichtung vorgenommen werden.The sheet metal plate produced in step II is heated in step IV to a temperature of several hundred degrees Celsius. The heating can be complete or partial. The heating can, for. B. in a furnace and in particular continuous furnace and / or be made by an inductive heating device.

Anschließend wird die erwärmte und noch ebene Blechplatine in ein Warmumformwerkzeug eingelegt und warmumgeformt. Diese Warmumformen findet im Schritt VI statt. Das durch das Warmumformen erhaltene Blechformteil ist mit P bezeichnet.Subsequently, the heated and still flat sheet metal blank is placed in a hot forming tool and hot-formed. This hot forming takes place in step VI. The sheet metal molding obtained by the hot forming is designated by P.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Warmumformen im Schritt VI mit einem Presshärten kombiniert ist. Hierzu wird die im Schritt II erzeugte Blechplatine zunächst auf eine Temperatur oberhalb von 870°C erwärmt und beim Warmumformen noch im Warmumformwerkzeug bzw. Presshärtewerkzeug abgekühlt, wodurch in bekannter Weise eine Festigkeitserhöhung des Stahlblechmaterials eintritt, wie eingangs erläutert.It is preferably provided that the hot forming in step VI is combined with a press hardening. For this purpose, the sheet metal plate produced in step II is first heated to a temperature above 870 ° C and cooled during hot forming still in the hot forming tool or press hardening tool, which in a known manner increases the strength of the steel sheet material enters, as explained above.

Die vorausgehend erläuterte Abfolge entspricht dem direkten Warmumformen bzw. dem direkten Presshärten, wobei eine ebene Blechplatine erwärmt und direkt zu einem Blechformteil P umgeformt wird. Alternativ besteht die Möglichkeit des indirekten Warmumformens bzw. des indirekten Presshärtens, wobei die im Schritt II erzeugte oder in sonstiger Weise bereitgestellte ebene Blechplatine zunächst in einem Schritt III zu einem Zwischenformteil vorgeformt wird und dieses Zwischenformteil dann nach dem Erwärmen (Schritt IV) warmumgeformt bzw. pressgehärtet wird (Schritt VI).The sequence explained above corresponds to direct hot forming or direct press hardening, in which case a flat sheet metal blank is heated and transformed directly into a shaped sheet metal part P. Alternatively, there is the possibility of indirect hot forming or indirect press hardening, wherein the plane sheet metal plate produced or otherwise provided in step II is first preformed in step III to an intermediate molding and then hot worked this intermediate molding after heating (step IV) is press-hardened (step VI).

Erfindungsgemäß ist ein Schritt V vorgesehen, in dem vor dem Einlegen des erwärmten Stahlblechmaterials (in Form einer ebenen Blechplatine oder in Form eines Zwischenformteils) in das geöffnete Warmumformwerkzeug bzw. Presshärtewerkzeug auf dessen Werkzeugwirkflächen zumindest bereichsweise ein Schmiermittel aufgetragen wird. Alternativ oder ergänzend kann das Schmiermittel zumindest bereichsweise auch direkt auf das erwärmte Stahlblechmaterial aufgetragen werden (Schritt Va). Denkbar ist auch, das Schmiermittel schon vor dem Erwärmen (Schritt IV) oder in einer Erwärmungspause direkt auf das Stahlblechmaterial aufzutragen.According to the invention, a step V is provided, in which a lubricant is applied at least in regions before inserting the heated steel sheet material (in the form of a flat sheet metal blank or in the form of an intermediate molding) into the opened hot forming tool or press hardening tool. Alternatively or additionally, the lubricant can also be applied at least in regions directly to the heated steel sheet material (step Va). It is also conceivable to apply the lubricant directly to the steel sheet material before heating (step IV) or in a heating pause.

Das auf die Werkzeugwirkflächen und/oder auf das Stahlblechmaterial aufgetragene Schmiermittel verhindert oder verringert das Auftreten von Mikrorissen in der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung und/oder an der Grenze zwischen der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung und dem Stahlblechmaterial, wie obenstehend erläutert. Ferner kann eine sehr gute Oberflächenqualität der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung erzielt werden. Zudem kann, insbesondere beim Presshärten, ein guter Wärmeübergang im Presshärtewerkzeug erreicht werden.The lubricant applied to the tooling surfaces and / or to the steel sheet material prevents or reduces the occurrence of microcracks in the metallic anticorrosive coating and / or at the boundary between the metallic anticorrosive coating and the steel sheet material, as discussed above. Furthermore, a very good surface quality of the metallic corrosion protection coating can be achieved. In addition, a good heat transfer in the press hardening tool can be achieved, in particular during press hardening.

Die in 1 veranschaulichten Schritte I bis VI können in einer Anlage zum Herstellen und insbesondere zum automatisierten Herstellen warmumgeformter bzw. pressgehärteter Blechformteile durch entsprechende Vorrichtungen und/oder Einrichtungen bewerkstelligt werden. Das Auftragen eines Schmiermittels im Schritt V und das Warmumformen bzw. Presshärten im Schritt VI kann z. B. mit der in 2 gezeigten und nachfolgend näher erläuterten Vorrichtung durchgeführt werden.In the 1 illustrated steps I to VI can be accomplished in a system for manufacturing and in particular for the automated production of hot-formed or press-hardened sheet-metal shaped parts by means of corresponding devices and / or devices. The application of a lubricant in step V and the hot working or press hardening in step VI may e.g. B. with the in 2 shown and explained in more detail below device are performed.

Die in 2 gezeigte Vorrichtung bzw. Anlage umfasst beispielhaft ein Presshärtewerkzeug 100 (ein Warmumformwerkzeug ist im Wesentlichen identisch aufgebaut), das in einer nicht dargestellten Umformpresse eingebaut ist. Zum Werkzeug 100 gehört ein erstes, unteres Werkzeugteil 110 und ein zweites, oberes Werkzeugteil 120.In the 2 The device or system shown comprises, by way of example, a press-hardening tool 100 (A hot forming tool is constructed essentially identical), which in a not illustrated forming press is installed. To the tool 100 heard a first, lower tool part 110 and a second, upper tool part 120 ,

Das untere Werkzeugteil 110 weist eine formgebende Werkzeugwirkfläche 111 auf. Auch das obere Werkzeugteil 120 weist eine formgebende und zur Werkzeugwirkfläche 111 korrespondierende Werkzeugwirkfläche 121 auf. Mit 112 und 122 sind Bereiche der Werkzeugwirkflächen 111 und 121 oder Einsätze in den Werkzeugwirkflächen 111 und 121 bezeichnet, die mit einer Beschichtung und insbesondere mit einer Hartstoffbeschichtung versehen sind, wozu auf die diesbezüglichen obenstehenden Erläuterungen verwiesen wird.The lower tool part 110 has a shaping tool acting surface 111 on. Also the upper tool part 120 has a shaping and tool effective area 111 corresponding tool effective area 121 on. With 112 and 122 are areas of the tool surfaces 111 and 121 or inserts in the tool surfaces 111 and 121 designated, which are provided with a coating and in particular with a hard coating, to which reference is made to the relevant above explanations.

Zwischen den Werkzeugwirkflächen 111 und 121 kann ein erwärmtes Stahlblechmaterial umgeformt (oder formgehalten) und gleichzeitig abgekühlt werden, wie vorausgehend erläutert. Um die Abkühlung zu bewerkstelligen, sind in bekannter Weise sowohl im unteren Werkzeugteil 110 als auch im oberen Werkzeugteil 120 Kühlkanäle 115 und 125 vorhanden.Between the tool surfaces 111 and 121 For example, a heated sheet steel material may be reshaped (or molded) and simultaneously cooled as previously explained. To accomplish the cooling, are both in the lower part of the tool in a known manner 110 as well as in the upper tool part 120 cooling channels 115 and 125 available.

Die Vorrichtung umfasst ferner eine oder mehrere Schmiermittel-Auftragungseinrichtungen für das automatische Auftragen eines Schmiermittels auf die Werkzeugwirkflächen 111 und 121 des Werkzeugs 100. Das Auftragen des Schmiermittels auf die Werkzeugwirkflächen 111 und 121 erfolgt bei geöffnetem Werkzeug 100 und vor dem Einlegen des aus dem Stahlblechmaterial bestehenden Werkstücks. Hierzu bringen die in den Sprühköpfen 131 und 132 angeordneten Sprüheinrichtungen in Gestalt von Sprühdüsen jeweils einen gerichteten Sprühstrahl oder einen Sprühnebel 140 des aufzutragenden Schmiermittels aus. Das ausgebrachte Schmiermittel schlägt sich auf den Werkzeugwirkflächen 111 und 121 am unteren Werkzeugteil 110 und am oberen Werkzeugteil 120 nieder und bildet einen Schmiermittelfilm aus. Um alle Bereiche oder zumindest die relevanten Bereiche der Werkzeugwirkflächen 111 und 121 mit dem Sprühstrahl bzw. Sprühnebel 140 erfassen zu können, sind die Sprühdüsen in verschwenkenden Sprühköpfen 131 und 132 angeordnet, was durch die dargestellten Schwenkpfeile veranschaulicht ist.The apparatus further comprises one or more lubricant applicators for automatically applying a lubricant to the tooling surfaces 111 and 121 of the tool 100 , Applying the lubricant to the tool surfaces 111 and 121 takes place when the tool is open 100 and before inserting the existing of the steel sheet material workpiece. For this bring in the spray heads 131 and 132 arranged spraying in the form of spray nozzles each have a directed spray or a spray 140 of the lubricant to be applied. The applied lubricant is impacted on the tool surfaces 111 and 121 at the lower part of the tool 110 and on the upper part of the tool 120 down and forms a lubricant film. Around all areas or at least the relevant areas of the tool areas 111 and 121 with the spray or spray 140 To be able to capture, the spray nozzles are in pivoting spray heads 131 and 132 arranged, which is illustrated by the illustrated pivot arrows.

In der in 2 gezeigten Vorrichtung sind die zu einer Schmiermittel-Auftragungseinrichtung oder zu unterschiedlichen Schmiermittel-Auftragungseinrichtungen gehörenden Sprühköpfe 131 und 132 beispielhaft am unteren Werkzeugteil 110 und am oberen Werkzeugteil 120 befestigt. Alternativ können die Sprühköpfe 131 und 132 auch am Pressenkörper der Umformpresse befestigt sein. Ferner ist eine Stand-Alone-Lösung möglich, d. h. die Sprühköpfe 131 und 132 gehören zu wenigstens einem separaten Gerät das bspw. neben der Umformpresse positioniert wird.In the in 2 The apparatus shown are associated with a lubricant application device or to different lubricant application devices spray heads 131 and 132 by way of example at the lower part of the tool 110 and on the upper part of the tool 120 attached. Alternatively, the spray heads 131 and 132 be attached to the press body of the forming press. Furthermore, a stand-alone solution is possible, ie the spray heads 131 and 132 belong to at least one separate device which, for example, is positioned next to the forming press.

Die 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der eine Schmiermittel-Auftragungseinrichtung vorgesehen ist, die einen an einem Roboter oder Feeder 135 geführten Sprühkopf 133 mit beispielhaft zwei Sprühdüsen aufweist. Der Sprühkopf 133 kann pressentaktgebunden bei geöffnetem Werkzeug 100 zwischen die Werkzeugteile 110 und 120 einfahren und gleichzeitig einen Sprühstrahl bzw. Sprühnebel 140 auf beide Werkzeugwirkflächen 111 und 121 aufbringen, was vorzugsweise vollautomatisch erfolgt. In vorteilhafter Weise kann hier der Schmiermittelauftrag sehr gezielt erfolgen. Ferner erfolgt der Schmiermittelauftrag bezüglich der Werkzeugwirkflächen 111 und 121 nicht aus einer seitlichen Richtung sondern im Wesentlichen aus Normalenrichtung (d. h. im Wesentlichen senkrecht zu den Werkzeugwirkflächen 111 und 121). Der Sprühkopf 133 kann ebenfalls als verschwenkbarer Sprühkopf ausgebildet sein. Im Übrigen gelten analog die vorausgehenden Erläuterungen.The 3 shows an apparatus in which a lubricant application device is provided, one on a robot or feeder 135 guided spray head 133 having exemplified two spray nozzles. The spray head 133 can be press-tied with the tool open 100 between the tool parts 110 and 120 retract and at the same time a spray or spray 140 on both tool surfaces 111 and 121 apply, which is preferably fully automatic. Advantageously, the lubricant application can be very targeted here. Furthermore, the lubricant is applied with respect to the tool effective surfaces 111 and 121 not from a lateral direction but substantially from the normal direction (ie, substantially perpendicular to the tooling surfaces 111 and 121 ). The spray head 133 can also be designed as a pivotable spray head. Otherwise, the preceding explanations apply analogously.

Es kann vorgesehen sein, dass das Auftragen eines Schmiermittels durch wenigstens eine Sprüheinrichtung in einem elektrostatischen Feld erfolgt. Hierzu wird die Sprüheinrichtung bezüglich der Werkzeugwirkflächen auf ein elektrisch positives Potential oder auf ein elektrisch negatives Potential gelegt. Ähnliche Vorgehensweisen sind aus der Lackiertechnik bekannt.It can be provided that the application of a lubricant is carried out by at least one spraying device in an electrostatic field. For this purpose, the spraying device is placed with respect to the tool effective surfaces to an electrically positive potential or to an electrically negative potential. Similar procedures are known from the painting technique.

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Claims (10)

Vorrichtung zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials, umfassend ein Werkzeug (100) mit wenigstens zwei Werkzeugteilen (110, 120), die zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs relativ zueinander verfahrbar sind und die jeweils wenigstens eine direkt mit dem beschichteten Blechmaterial in Berührung kommende Werkzeugwirkfläche (111, 121) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung ferner wenigstens eine Schmiermittel-Auftragungseinrichtung (131, 132, 133) umfasst, mit der bei geöffnetem Werkzeug (100) auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche (111, 112) zumindest bereichsweise ein Schmiermittel (140) aufgetragen werden kann, welches beim nachfolgenden Warmumformen bzw. Presshärten einen Schmiermittelfilm zwischen dem beschichteten Blechmaterial und der betreffenden Werkzeugwirkfläche (111, 112) ausbildet.Apparatus for hot forming and in particular for press hardening a sheet metal material coated with a metallic anti-corrosion coating, comprising a tool ( 100 ) with at least two tool parts ( 110 . 120 ), which are movable relative to one another for opening and closing the tool, and which each have at least one tool acting surface directly in contact with the coated sheet material ( 111 . 121 ), characterized in that this device further comprises at least one lubricant application device ( 131 . 132 . 133 ) with the tool ( 100 ) on at least one tool effective area ( 111 . 112 ) at least partially a lubricant ( 140 ) can be applied, which in the subsequent hot forming or press hardening a lubricant film between the coated sheet material and the relevant tool effective area ( 111 . 112 ) trains. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittel-Auftragungseinrichtung (131, 132, 133) wenigstens eine Sprüheinrichtung aufweist, durch die ein flüssiges oder pulverförmiges Schmiermittel (140) ausbringbar ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the lubricant application device ( 131 . 132 . 133 ) comprises at least one spraying device through which a liquid or powdered lubricant ( 140 ) is ausbringbar. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung (133) an einem Roboter oder Feeder (135) befestigt ist und mittels dieses Roboters oder Feeders (135) bei geöffnetem Werkzeug (100) zwischen die Werkzeugteile (110, 120) einfahren kann, um auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche (111, 112) zumindest bereichsweise das Schmiermittel (140) aufzutragen.Device according to claim 2, characterized in that the spraying device ( 133 ) on a robot or feeder ( 135 ) and by means of this robot or feeder ( 135 ) with the tool open ( 100 ) between the tool parts ( 110 . 120 ) can retract to at least one tool effective area ( 111 . 112 ) at least partially the lubricant ( 140 ) apply. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugwirkfläche (111, 112) des Werkzeugs (100) zumindest bereichsweise poliert und/oder texturiert ausgebildet ist, oder dass die Werkzeugwirkfläche (111, 112) zumindest bereichsweise eine Beschichtung (111, 112) aufweist.Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the tool effective area ( 111 . 112 ) of the tool ( 100 ) is at least partially polished and / or textured, or that the tool effective area ( 111 . 112 ) at least partially a coating ( 111 . 112 ) having. Verfahren zum Warmumformen und insbesondere zum Presshärten eines mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichteten Blechmaterials, umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Werkzeugs (100) mit wenigstens zwei Werkzeugteilen (110, 120), die zum Öffnen und Schließen dieses Werkzeugs (100) relativ zueinander verfahrbar sind und die jeweils wenigstens eine direkt mit dem beschichteten Blechmaterial in Berührung kommende Werkzeugwirkfläche (111, 112) aufweisen, wobei es sich insbesondere um ein Werkzeug (100) gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche handelt; – Öffnen des Werkzeugs (100) und zumindest bereichsweises Auftragen eines Schmiermittels (140) auf wenigstens eine Werkzeugwirkfläche (111, 112); – Erwärmen eines aus dem beschichteten Blechmaterial bestehenden Werkstücks und nachfolgendes Einlegen in das geöffnete Werkzeug (100); – Schließen des Werkzeugs (100) und Warmumformen bzw. Presshärten des Werkstücks, wobei sich ein Schmiermittelfilm zwischen dem beschichteten Blechmaterial und der betreffenden Werkzeugwirkfläche (111, 112) ausbildet.A method of hot working, and in particular press hardening, a sheet metal material coated with a metallic anticorrosive coating, comprising the steps of: - providing a tool ( 100 ) with at least two tool parts ( 110 . 120 ) used to open and close this tool ( 100 ) are movable relative to each other and the at least one directly with the coated sheet material coming into contact tool effective area ( 111 . 112 ), in particular a tool ( 100 ) according to any one of the preceding claims; - opening the tool ( 100 ) and at least partially applying a lubricant ( 140 ) on at least one tool effective area ( 111 . 112 ); Heating a workpiece consisting of the coated sheet material and subsequently placing it in the opened tool ( 100 ); - Close the tool ( 100 ) and hot working of the workpiece, wherein a lubricant film between the coated sheet material and the respective tool effective area ( 111 . 112 ) trains. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück vor dem Einlegen in das Werkzeug (100) auf eine Temperatur von mindestens 650°C und bevorzugt von mindestens 870°C erwärmt wird.A method according to claim 5, characterized in that the workpiece before insertion into the tool ( 100 ) is heated to a temperature of at least 650 ° C and preferably at least 870 ° C. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem beschichteten Blechmaterial um ein Stahlblechmaterial handelt, das beidseitig mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung auf Zinkbasis oder auf Aluminiumbasis beschichtet ist.A method according to claim 5 or 6, characterized in that it is the coated sheet material is a steel sheet material, which is coated on both sides with a metallic anti-corrosion coating zinc-based or aluminum-based. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das auf die Werkzeugwirkfläche (111, 112) aufzutragende Schmiermittel (140) ein wärmebeständiges Schmiermittel ist, wobei es sich vorzugsweise um eine öl- und graphitfreie Emulsion und insbesondere um eine Salzkristalle enthaltende Emulsion handelt.Method according to one of the preceding claims 5 to 7, characterized in that on the tool effective area ( 111 . 112 ) to be applied lubricant ( 140 ) is a heat-resistant lubricant, which is preferably an oil and graphite-free emulsion and in particular a salt crystal-containing emulsion. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem beschichteten Blechmaterial bestehende Werkstück eine im Wesentlichen ebene Platine ist.Method according to one of the preceding claims 5 to 8, characterized in that the consisting of the coated sheet material workpiece is a substantially planar board. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem beschichteten Blechmaterial bestehende Werkstück ein kalt vorgeformtes Blechformteil ist.Method according to one of the preceding claims 5 to 8, characterized in that the workpiece consisting of the coated sheet material is a cold preformed sheet metal part.
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Free format text: FORMER OWNERS: BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 80809 MUENCHEN, DE; KIRCHHOFF AUTOMOTIVE DEUTSCHLAND GMBH, 57439 ATTENDORN, DE; THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG, 47166 DUISBURG, DE

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