DE102013010946B3 - Method and plant for producing a press-hardened sheet steel component - Google Patents

Method and plant for producing a press-hardened sheet steel component Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils, mit den Schritten: a) Erwärmen (Schritt S1) eines aus einem warmumformbaren Stahlblech gebildeten Bauteilrohlings zumindest auf die Austenitisierungstemperatur des Stahlwerkstoffs mittels einer Heizvorrichtung (20), b) Warmumformen (Schritt S2) des Bauteilrohlings mittels eines Umformwerkzeugs (24), c) Abkühlen (Schritt S3) des Bauteilrohlings in dem Umformwerkzeug (24) auf eine Temperatur oberhalb der werkstoffspezifischen Martensit-Finish-Temperatur, vorzugsweise auf eine Temperatur von mindestens 200°C, d) Verbringen (Schritt S4) des Bauteilrohlings vom Umformwerkzeug (24) zu einer Erwärmungsvorrichtung (26), e) Anlassen (Schritt S5) des Bauteilrohlings unter Stabilisierung des Austenits mittels der Erwärmungsvorrichtung (26), wobei der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als die werkstoffspezifische Martensit-Finish-Temperatur, vorzugsweise weniger als 200°C, unmittelbar vom Umformwerkzeug (24) zu der Erwärmungsvorrichtung (26) verbracht wird (Schritt S4).The invention relates to a method and a system for manufacturing a press-hardened sheet steel component, with the following steps: a) heating (step S1) a component blank formed from a hot-formable steel sheet at least to the austenitizing temperature of the steel material by means of a heating device (20), b) hot-forming (step S2) the component blank by means of a forming tool (24), c) cooling (step S3) the component blank in the forming tool (24) to a temperature above the material-specific martensite finish temperature, preferably to a temperature of at least 200 ° C, d) Moving (step S4) the component blank from the forming tool (24) to a heating device (26), e) tempering (step S5) the component blank with stabilization of the austenite by means of the heating device (26), the component blank avoiding cooling of the component blank to less than the material-specific martensite finish temperature, vo preferably less than 200 ° C. is brought directly from the forming tool (24) to the heating device (26) (step S4).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Anlage zum Herstellen eines solchen pressgehärteten Stahlblechbauteils gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5.The invention relates to a method for producing a press-hardened sheet steel component according to the preamble of patent claim 1 and to a system for producing such a press-hardened sheet steel component according to the preamble of patent claim 5.
  • Aus der Massenfertigung von Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, ist der Einsatz von warmumgeformten Bauteilen aus dem Werkstoff 22MnB5 hinlänglich bekannt. Derartige warmumgeformte Bauteile aus warmumformbarem Stahlblech, insbesondere aus 22MnB5, werden zum heutigen Zeitpunkt weltweit und herstellerübergreifend in Stückzahlen von mehr als 100 Millionen Stück pro Jahr verbaut. Einsatz finden pressgehärtete Stahlblechbauteile in Karosserien der Kraftwagen, die bei einem Unfall eine hohe Stabilität und keine oder nur sehr geringfügige Deformationen aufweisen sollen.From the mass production of motor vehicles, especially passenger cars, the use of hot-formed components made of the material 22MnB5 is well known. Such hot-formed components made of hot-stampable sheet steel, in particular of 22MnB5, are currently being installed worldwide and across all manufacturers in quantities of more than 100 million pieces per year. Press hardened sheet steel components are used in car bodyworks, which should have high stability and no or only very slight deformations in the event of an accident.
  • Kritisch ist hierbei jedoch die relativ geringe Bruchdehnung der pressgehärteten Bauteile aus 22MnB5, welche beispielsweise in einem Bereich von 5 bis 7% liegt. Somit kann kinetische Energie beziehungsweise Unfallenergie nur in sehr geringem Maße durch plastische Verformung der pressgehärteten Bauteile abgebaut werden. Eine Überlastung der Bauteile kann daher beispielsweise zum Reißen des jeweiligen Bauteils oder zu einem Versagen dieses führen.Critical here, however, the relatively low elongation at break of the press-hardened components of 22MnB5, which is for example in a range of 5 to 7%. Thus, kinetic energy or accident energy can be degraded only to a very small extent by plastic deformation of the press-hardened components. An overload of the components can therefore lead, for example, to breakage of the respective component or to a failure of this.
  • Für Fahrzeuganwendungen mit Anforderungen an eine besonders hohe Deformationsfähigkeit können daher keine voll ausgehärteten Bauteile aus 22MnB5 eingesetzt werden. Alternativen hierzu sind zum aktuellen Zeitpunkt warmumgeformte Bauteile aus mikrolegiertem Stahl oder aus Tailored Welded Blanks mit Bereichen aus presshärtbarem und mikrolegiertem Stahl. Nachteilig ist jedoch bei diesem Ansatz die geringe Festigkeit des mikrolegierten Stahls nach der Warmumformung. So beträgt die Festigkeit nach der Warmumformung beispielsweise nur circa 600 Megapascal. Dadurch sind größere Blechdicken im Vergleich zu festeren Werkstoffen mit ähnlicher Duktilität erforderlich.For vehicle applications which require a particularly high deformation capability, it is therefore not possible to use fully hardened components made of 22MnB5. Alternatives to this are currently hot-formed components made of micro-alloyed steel or Tailored Welded Blanks with areas of press-hardenable and micro-alloyed steel. However, a disadvantage of this approach is the low strength of the microalloyed steel after hot working. For example, the strength after hot forming is only about 600 megapascals. As a result, larger sheet thicknesses compared to stronger materials with similar ductility are required.
  • Wünschenswert sind für Fahrzeuganwendungen Blech- beziehungsweise Stahlblechbauteile, welche eine hohe Dehnung beziehungsweise Bruchdehnung von 10% oder mehr – gemessen in Anlehnung an ISO 6892-1 – sowie eine hohe Festigkeit beispielsweise in einem Bereich von einschließlich 1.200 bis einschließlich 2.000 Megapascal aufweisen. Aufgrund einer solch hohen Dehnung beziehungsweise Bruchdehnung und aufgrund der hohen Festigkeit würden derartige Bauteile sehr gute Unfalleigenschaften aufweisen und sich zur Realisierung von Rohbaukonstruktionen in Leichtbauweise insbesondere im Personenkraftwagen- und Nutzfahrzeugbereich anbieten. Derartige mechanische Eigenschaften würden eine deutlich größere Absorption von Anprallenergie im Falle eines Unfalls ermöglichen, womit ein besonders hoher Insassenschutz einherginge. Gleichzeitig ist jedoch die Realisierung eines nur geringen Kohlenstoffgehalts wünschenswert im Vergleich zu Komponenten der Massivumformung, um eine Schweißbarkeit zu gewährleisten.It is desirable for vehicle applications sheet metal or sheet steel components, which have a high elongation or elongation at break of 10% or more - measured in accordance with ISO 6892-1 - and a high strength, for example in a range of 1,200 to 2,000 megapascals inclusive. Due to such a high elongation or elongation at break and due to the high strength of such components would have very good accident characteristics and offer for the realization of shell construction in lightweight construction, especially in the passenger car and commercial vehicle sector. Such mechanical properties would allow a significantly greater absorption of impact energy in the event of an accident, which would be accompanied by a particularly high occupant protection. At the same time, however, the realization of a low carbon content is desirable compared to bulk forming components to ensure weldability.
  • Eine praktische Entwicklung derartiger Stahlblechbauteile war bisher aufgrund der Nichtverfügbarkeit von entsprechenden Halbzeugen beziehungsweise Bauteilrohlingen und Anlagentechniken zur Verarbeitung der Bauteile nicht (oder nur unter sehr hohem Aufwand) möglich.A practical development of such sheet steel components was previously not possible (or only at great expense) due to the unavailability of corresponding semi-finished products or component blanks and equipment techniques for processing the components.
  • Die US 2012/0273096 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils, wobei ein aus einem warmumformbaren Stahlwerkstoff gebildeter Bauteilrohling, aus welchem das Stahlblechbauteil hergestellt wird, zumindest auf die Austenitisierungstemperatur des Stahlwerkstoffs mittels einer Heizvorrichtung erwärmt wird. Daran anschließend wird der Bauteilrohling mittels eines Umformwerkzeugs warmumgeformt. Daran anschließend wird der Bauteilrohling in einem Bauteilbereich auf mindestens 200°Celsius in dem Umformwerkzeug abgekühlt, wobei ein anderer Bauteilbereich durch werkzeugtechnische Maßnahmen auf einer Temperatur oberhalb 200°Celsius gehalten wird. In einem weiteren Schritt wird der Bauteilrohling vom Umformwerkzeug zu einer Erwärmungsvorrichtung verbracht. Schließlich wird der Bauteilrohling unter Stabilisierung des Austenits mittels der Erwärmungsvorrichtung angelassen.The US 2012/0273096 A1 discloses an apparatus and a method for producing a press-hardened sheet steel component, wherein a component blank formed of a hot-workable steel material from which the steel sheet component is manufactured is heated to at least the austenitizing temperature of the steel material by means of a heating device. Subsequently, the component blank is hot-worked by means of a forming tool. Subsequently, the component blank is cooled in a component area to at least 200 ° Celsius in the forming tool, wherein another component area is maintained by tooling measures at a temperature above 200 ° Celsius. In a further step, the component blank is transferred from the forming tool to a heating device. Finally, the component blank is annealed to stabilize the austenite by the heater.
  • Die in der US 2012/0273096 A1 vorgeschlagene Verarbeitungsroute in Kombination mit dem vorgeschlagenen Werkstoff stellt allerdings keine Lösung für die eingangs beschriebene Problematik der Herstellung eines homogenen Bauteils mit besonders hoher Dehnung sowie gleichzeitig besonders hoher Festigkeit dar. Insbesondere diejenigen Bauteilbereiche, die gemäß US 2012/0273096 A1 auf eine Temperatur unterhalb von 200°C abgeschreckt werden, weisen am Fertigteil eine sehr hohe Festigkeit in Kombination mit einer sehr geringen Bruchdehnung von kleiner 10% auf. Nachteilig in US 2012/0273096 A1 ist zudem, dass Werkzeugbereiche auf 550°C erwärmt werden müssen, um in Teilbereichen eine Erhöhung der Duktilität durch bainitische und/oder perlitisch-ferritische Phasentransformationen hervorzurufen. Eine derartige Werkzeugtemperatur hat zur Folge, dass spezielle und vergleichsweise teure Werkzeugwerkstoffe eingesetzt werden müssen. Neben den Kosten für die Heizenergie besteht ein weiterer Nachteil in der verlängerten Zykluszeit zur Herstellung eines solchen Bauteils. Da die bainitischen und/oder perlitisch-ferritische Phasentransformationen im Vergleich zur Martensittransformation deutlich langsamer ablaufen, wird die Verweilzeit des Bauteils im Werkzeug verlängert. Die Taktzeit wird um genau diesen Anteil reduziert, was zusätzliche Kosten verursacht.The in the US 2012/0273096 A1 However, the proposed processing route in combination with the proposed material does not provide a solution to the problems described at the beginning of the production of a homogeneous component having a particularly high elongation and, at the same time, particularly high strength US 2012/0273096 A1 be quenched to a temperature below 200 ° C, have on the finished part of a very high strength in combination with a very low elongation at break of less than 10%. Disadvantageous in US 2012/0273096 A1 In addition, tool areas must be heated to 550 ° C in order to cause an increase in ductility due to bainitic and / or pearlitic-ferritic phase transformations. Such a tool temperature has As a result, special and comparatively expensive tool materials have to be used. In addition to the cost of heating energy, there is a further disadvantage in the extended cycle time for making such a component. Since the bainitic and / or pearlitic-ferritic phase transformations are significantly slower compared to the martensite transformation, the residence time of the component in the tool is prolonged. The cycle time is reduced by exactly this amount, which causes additional costs.
  • Auch DE 10 2010 003 997 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Stahlbauteils, bei dem ein Stahlblech auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur erwärmt, umgeformt, auf eine Temperatur < 200°C abgekühlt und anschließend angelassen wird. Für das Anlassen ist dabei auch bei dem in der DE 10 2010 003 997 A1 beschriebenen Verfahren eine weitere Erwärmung vonnöten, die Heizenergie erfordert und die Zykluszeit verlängert.Also DE 10 2010 003 997 A1 discloses a method for producing a press-hardened steel component in which a steel sheet is heated to a temperature above the austenitizing temperature, reformed, cooled to a temperature <200 ° C, and then tempered. For the tempering is also in the case in the DE 10 2010 003 997 A1 described method require further heating, which requires heating energy and extends the cycle time.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anlage der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass pressgehärtete Stahlblechbauteile mit besonders hoher Duktilität und gleichzeitig besonders hoher Festigkeit auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden können.It is therefore an object of the present invention, a method and a system of the type mentioned in such a way that press-hardened sheet steel components with particularly high ductility and at the same time particularly high strength can be produced in a simple, time-consuming and cost-effective manner.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a system having the features of patent claim 6. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.
  • Um ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem pressgehärtete Bauteile mit einer besonders hohen Duktilität und gleichzeitig mit einer besonders hohen Festigkeit auf zeit- und kostengünstige Weise hergestellt werden können, ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als die Martensit-Finish-Temperatur Mf, vorzugsweise auf weniger als 200° Celsius, unmittelbar vom Umformwerkzeug zu der Erwärmungsvorrichtung verbracht wird. Durch dieses unmittelbare Verbringen beziehungsweise durch den unmittelbaren Transfer vom Umformwerkzeug zu beziehungsweise in die Erwärmungsvorrichtung zum Anlassen kann eine übermäßige Abkühlung des Bauteilrohlings vermieden werden. Aufgrund von sehr hohen Abkühlraten beim Umformen, das heißt beim Presshärten des Bauteils mit einem extrem schnellen Übergang in eine isotherme Haltephase bei definierten Temperaturen spielt der Übergang vom Warmumformwerkzeug in die Erwärmungsvorrichtung zum Anlassen und die Vermeidung der Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als 200° Celsius eine wichtige Rolle, um pressgehärtete Bauteile im Rahmen einer Massenfertigung kostengünstig mit einer hohen Duktilität und einer hohen Festigkeit herstellen zu können. Dies ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens realisierbar, so dass pressgehärtete Bauteile mit einer hohen Duktilität, beispielsweise mit einer Bruchdehnung von 10% oder mehr, sowie mit einer hohen Festigkeit, beispielsweise mit einer Festigkeit in einem Bereich von einschließlich 1.200 Megapascal bis einschließlich 2.000 Megapascal zeit- und kostengünstig hergestellt werden können. Insbesondere kann eine Bruchdehnung in einem Bereich von einschließlich 10% bis einschließlich 20% realisiert werden. Infolge der hohen Bruchdehnung beziehungsweise der hohen Duktilität weisen die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbaren pressgehärteten Stahlblechbauteile ein sehr hohes Energieaufnahmevermögen infolge plastischer Deformation auf, so dass sie beispielsweise bei einem Unfall eines Kraftwagens einen besonders hohen Betrag an Aufprallenergie in Verformungsenergie umwandeln können. Gleichzeitig weisen die pressgehärteten Stahlblechbauteile aufgrund der verbesserten Duktilität eine verbesserte Crash-Robustheit auf, woraus ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten zur Realisierung eines sehr guten Insassenschutzes resultiert. Im Vergleich zu anderweitig, beispielsweise durch Walzprofilieren von Martensitphasenstählen, hergestellten Bauteilen kann so ein verbesserter Insassenschutz bei gleichem oder sogar geringerem Einzelteilgewicht realisiert werden. Gegenüber warmumgeformten Bauteilen aus 22MnB5 und insbesondere aus mikrolegiertem Stahl kann die Wanddicke weiter reduziert werden, so dass pressgehärtete Stahlblechbauteile mit einer sehr geringen Wanddicke und somit mit einem sehr geringen Gewicht realisiert werden können.In order to provide a method by which press-hardened components can be produced with a particularly high ductility and at the same time with a particularly high strength in a timely and cost-effective manner, it is provided in the inventive method that the component blank while avoiding cooling of the component blank less than the martensite finish temperature M f, preferably is brought to less than 200 ° Celsius, directly from the forming tool to the heater. By this immediate displacement or by the direct transfer from the forming tool to or into the heating device for starting an excessive cooling of the component blank can be avoided. Due to very high cooling rates during forming, that is, during press hardening of the component with an extremely rapid transition to an isothermal hold phase at defined temperatures, the transition from the hot forming tool into the warming apparatus for tempering and avoiding cooling of the component blank to less than 200 ° Celsius important role to cost-effectively produce press-hardened components in a mass production with a high ductility and high strength. This can be realized by means of the method according to the invention, so that press-hardened components with a high ductility, for example with an elongation at break of 10% or more, and with a high strength, for example with a strength in a range of from 1,200 megapascals up to and including 2,000 megapascals. and can be produced inexpensively. In particular, an elongation at break in a range of from 10% to 20% inclusive can be realized. Due to the high elongation at break or the high ductility, the press-hardened steel sheet components produced by the method according to the invention have a very high energy absorption capacity due to plastic deformation, so that they can convert a particularly high amount of impact energy into deformation energy, for example in an accident of a motor vehicle. At the same time, the press-hardened sheet steel components have an improved crashworthiness due to the improved ductility, which results in a particularly advantageous accident behavior for realizing a very good occupant protection. In comparison to components produced elsewhere, for example by roll forming of martensite phase steels, an improved occupant protection can be achieved with the same or even lower part weight. Compared with hot-formed components made of 22MnB5 and especially made of micro-alloyed steel, the wall thickness can be further reduced, so that press-hardened sheet steel components with a very small wall thickness and thus with a very low weight can be realized.
  • Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlblechbauteilen ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine weitere Erhöhung der Festigkeit durch den Einsatz von martensitischem Stahl. Das übliche martensitische Gefüge ist die härteste Gefügevariante bei Stählen. Gleichzeitig ist ein rein martensitisches Gefüge sehr spröde und je nach Kohlenstoffgehalt ermöglicht es nur eine geringfügige Verformung, so dass Dehnwerte beziehungsweise Bruchdehnungen üblicherweise unter 7% liegen.Compared to conventional sheet steel components, the method according to the invention allows a further increase in strength through the use of martensitic steel. The usual martensitic structure is the hardest structural variation in steels. At the same time, a purely martensitic microstructure is very brittle and, depending on the carbon content, it allows only slight deformation, so that expansion values or elongations at break are usually below 7%.
  • Der Erfindung liegt dabei die Idee und die Erkenntnis zugrunde, dass es für eine Erhöhung der Dehnung beziehungsweise Bruchdehnung erforderlich ist, die Spannung zwischen den martensitischen Nadeln zu reduzieren und dadurch bessere Bedingungen für ein plastisches Verhalten der Stahlblechbauteile zu leisten. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, zwischen den martensitischen Nadeln dünne austenitische Folien zu bilden. Dies ist beispielsweise durch eine unvollständige Umwandlung aus der Austenitphase auf Martensit technisch möglich. Bei einer Unterbrechung des Abkühlens oberhalb der sogenannten Martensit-Finish-Temperatur Mf wandelt der Austenit in Martensit um, aber es bleibt ein kleiner Anteil des Austenits erhalten. Die Martensit-Finish-Temperatur Mf ist dabei die Temperatur, bei der die Martensitumwandlung zum größten Teil abgeschlossen ist. Wenn unmittelbar danach das Gefüge des Stahlblechbauteils beziehungsweise des Bauteilrohlings auf einer leicht erhöhten Temperatur gehalten wird, wandert der Kohlenstoff aus dem übersättigten Martensit durch Diffusion in den Austenit. Um dies zu erreichen, wird der umgeformte Bauteilrohling unmittelbar vom Warmumformwerkzeug in eine Erwärmungsrichtung transferiert, wobei eine Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als 200° Celsius vermieden wird. Hierdurch kann der Austenit besonders gut stabilisiert werden, da durch die unmittelbare Verbringung Restwärme aus dem Warmumformprozess beim Anlassen genutzt werden kann. Durch den direkten Transfer des Bauteilrohlings vom Warmumformwerkzeug in die (zum Anlassen des Bauteils verwendete) Erwärmungseinrichtung wird der Austenit im Bauteilrohling stabilisiert und bleibt auch nach einer weiteren Abkühlung des Bauteilrohlings beziehungsweise des fertig hergestellten Stahlblechbauteils auf Raumtemperatur in dem Bauteilgefüge erhalten. Dieser sogenannte Restaustenit reduziert die Spannung zwischen den Martensitnadeln und bewirkt, dass das Gefüge bei hohen Festigkeiten gleichzeitig eine gegenüber dem Martensit wesentlich bessere Dehnung beziehungsweise Duktilität aufweist. Als besonders vorteilhaft hat sich als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Bauteilrohlings die Verwendung einer Stahllegierung mit den folgenden Legierungselementen gezeigt:
    • – Kohlenstoff (C) in einem Bereich von einschließlich 0,2 bis einschließlich 0,5 Gewichtsprozent (Gew.-%),
    • – Silizium (Si) in einem Bereich von einschließlich 0,5 bis einschließlich 2,9 Gew.-%,
    • – Mangan in einem Bereich von einschließlich 0,7 bis einschließlich 4,1 Gew.-%,
    • – bis zu 0,1 Gew.-% Phosphor (P),
    • – bis zu 0,1 Gew.-% Schwefel (S),
    • – Aluminium (Al) in einem Bereich von einschließlich 0,001 bis einschließlich 0,5 Gew.-%,
    • – Chrom (Cr) in einem Bereich von einschließlich 0,1 bis 1,5 Gew.-%,
    • – Titan (Ti) in einem Bereich von einschließlich 0,01 bis einschließlich 0,2 Gew.-%,
    • – Bor (B) in einem Bereich von einschließlich 0,01 bis einschließlich 0,03 Gew.-%
    • – und bis zu 0,025 Gew.-% Stickstoff (N).
    The invention is based on the idea and the recognition that it is necessary for an increase in elongation or elongation at break to reduce the tension between the martensitic needles and thereby to provide better conditions for a plastic behavior of the sheet steel components. One way to do this is to form thin austenitic films between the martensitic needles. This is technically possible, for example, due to an incomplete transformation from the austenite phase to martensite. When the cooling is stopped above the so-called martensite finish temperature M f , the austenite converts to martensite, but a small portion of the austenite remains. The martensite finish temperature M f is the temperature at which the martensitic transformation is largely completed. If, immediately afterwards, the microstructure of the sheet steel component or of the component blank is kept at a slightly elevated temperature, the carbon migrates from the supersaturated martensite by diffusion into the austenite. To accomplish this, the reshaped component blank is transferred directly from the hot forming tool in a heating direction, thereby avoiding cooling of the component blank to less than 200 ° Celsius. As a result, the austenite can be stabilized particularly well because the immediate transfer of residual heat from the hot forming process can be used when starting. Due to the direct transfer of the component blank from the hot forming tool into the heating device (used for starting the component), the austenite is stabilized in the component blank and remains at room temperature in the component structure even after further cooling of the component blank or of the finished sheet steel component. This so-called retained austenite reduces the stress between the martensite needles and, at high strengths, simultaneously causes the structure to have a significantly better elongation or ductility than martensite. The use of a steel alloy with the following alloying elements has proven particularly advantageous as starting material for the production of the component blank:
    • Carbon (C) in a range of from 0.2 to 0.5% by weight inclusive (wt%),
    • Silicon (Si) in a range of from 0.5 to 2.9% by weight inclusive,
    • Manganese in a range of from 0.7 to 4.1% by weight inclusive,
    • Up to 0.1% by weight of phosphorus (P),
    • Up to 0.1% by weight of sulfur (S),
    • Aluminum (Al) in a range of between 0.001 and 0.5% by weight inclusive,
    • Chromium (Cr) in a range of from 0.1 to 1.5% by weight,
    • Titanium (Ti) in the range of 0.01 to 0.2% by weight inclusive,
    • Boron (B) in a range of 0.01 to 0.03 wt% inclusive
    • - and up to 0.025 wt .-% nitrogen (N).
  • Zur Erfindung gehört auch eine Anlage gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 5, wobei es erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass sich die Erwärmungsvorrichtung unmittelbar an das Umformwerkzeug anschließt, so dass der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als 200° Celsius unmittelbar vom Umformwerkzeug zu der und insbesondere in die Erwärmungsvorrichtung verbringbar ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage anzusehen und umgekehrt. Mittels der erfindungsgemäßen Anlage können pressgehärtete Stahlblechbauteile mit einer besonders hohen Festigkeit und gleichzeitig mit einer besonders hohen Duktilität auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise insbesondere im Rahmen einer Massenfertigung hergestellt werden. Insbesondere ist es möglich, eine besonders hohe Stückzahl mit nur geringem Ausschuss zu vermeiden, da eine übermäßige Abkühlung des Bauteilrohlings nach dem Abkühlen im Umformwerkzeug und vor dem Anlassen vermieden wird.The invention also includes a system according to the preamble of claim 5, wherein it is provided according to the invention that the heating device directly adjoins the forming tool, so that the component blank while avoiding cooling of the component blank to less than 200 ° C directly from the forming tool to the and in particular in the warming device can be brought. Advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the system according to the invention and vice versa. By means of the system according to the invention, press-hardened sheet steel components with a particularly high strength and at the same time with a particularly high ductility can be produced in a simple, time-consuming and cost-effective manner, in particular in the context of mass production. In particular, it is possible to avoid a particularly high number of pieces with only a small amount of waste, since excessive cooling of the component blank after cooling in the forming tool and before tempering is avoided.
  • Gegenüber dem konventionellen Presshärten beispielsweise von Bauteilen aus 22Mn65 ist die Erwärmungsvorrichtung als weitere Heizvorrichtung zum Stabilisieren des Restaustenits vorgesehen. Bei der Erwärmungsvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Rollenherd- oder Hubbalkenofen.Compared to the conventional press-hardening, for example, of components made of 22Mn65, the heating device is provided as a further heating device for stabilizing the retained austenite. The heating device is preferably a roller hearth or walking beam furnace.
  • Das Umformwerkzeug ist bei dem Verfahren vorzugsweise temperierbar auf Temperaturen in einem Bereich von einschließlich 25° bis einschließlich 500° Celsius, um dadurch die Abschrecktemperatur und damit den Restaustenitgehalt des als Halbzeug fungierenden Bauteilrohlings zu kontrollieren und gezielt einzustellen. Beim Transfer vom Umformwerkzeug zur beziehungsweise in die Erwärmungsvorrichtung kann die Abkühlung des Bauteilrohlings durch Maßnahmen wie Heizstrahler und/oder Abschirmbleche vermieden oder gering gehalten werden, so dass eine Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als 200° Celsius vermieden wird.The forming tool is preferably temperable in the process to temperatures in a range of from 25 ° to 500 ° C inclusive, to thereby control the quenching temperature and thus the retained Austenitgehalt of acting as a semifinished component blank and set specifically. During the transfer from the forming tool to or into the heating device, the cooling of the component blank can be avoided or minimized by measures such as radiant heaters and / or shielding plates, so that cooling of the component blank to less than 200 ° Celsius is avoided.
  • In der Erwärmungsvorrichtung kann der Bauteilrohling beziehungsweise können Bauteilrohlinge auf Warenträgern aufliegen, mittels welchen der Bauteilrohling beziehungsweise die Bauteilrohlinge beispielsweise durch die Erwärmungsvorrichtung gefördert wird beziehungsweise werden. Der Warenträger kann dabei vorzugsweise einem thermischen Verzug der Komponente entgegenwirken.In the heating device, the component blank or component blanks can rest on goods carriers, by means of which the component blank or the component blanks is or will be conveyed, for example, by the heating device. The product carrier can preferably counteract a thermal distortion of the component.
  • Als Werkstoffe für den Bauteilrohling und somit für das Stahlblechbauteil beziehungsweise Blechbauteil haben sich folgende Stahllegierungen als besonders vorteilhaft erwiesen:
    (0,25–0,35) Gew.-%C + (0,5–0,7) Gew.-%Mn + (1,5–2,5) Gew.-%Si + (0,5–1,5) Gew.-%Cr + (0,001–0,008) Gew.-%B + max. 0,01 Gew.-%N + (0,015–0,08) Gew.-%Al + (0,001–0,009) Gew.-%Ti + (0,010–0,025) Gew.-%P + max. 0,010 Gew.-%S,
    oder
    (0,25–0,35) Gew.-%C + (1,2–1,8) Gew.-%Mn + (1,0–2,0) Gew.-%Si + (0,3–1,0) Gew.-%Cr + (0,001–0,008) Gew.-%B + max. 0,01 Gew.-%N + (0,015–0,08) Gew.-%Al + (0,001–0,009) Gew.-%Ti + (0,010–0,025) Gew.-%P + max. 0,010 Gew.-%S,
    oder
    (0,25–0,35) Gew.-%C + (1,2–1,8) Gew.-%Mn + (1,0–2,0) Gew.-%Si + (0,10–0,30) Gew.-%Cr + (0,001–0,008) Gew.-%B + max. 0,01 Gew.-%N + (0,015–0,08) Gew.-%Al + (0,001–0,009) Gew.-%Ti + (0,010–0,025) Gew.-%P + max. 0,010 Gew.-%S.
    As materials for the component blank and thus for the sheet steel component or sheet metal component, the following steel alloys have proven to be particularly advantageous:
    (0.25-0.35) wt% C + (0.5-0.7) wt% Mn + (1.5-2.5) wt% Si + (0.5- 1.5) wt% Cr + (0.001-0.008) wt% B + max. 0.01 wt% N + (0.015-0.08) wt% Al + (0.001-0.009) wt% Ti + (0.010-0.025) wt% P + max. 0.010% by weight of S,
    or
    (0.25-0.35) wt% C + (1.2-1.8) wt% Mn + (1.0-2.0) wt% Si + (0.3- 1.0) wt% Cr + (0.001-0.008) wt% B + max. 0.01 wt% N + (0.015-0.08) wt% Al + (0.001-0.009) wt% Ti + (0.010-0.025) wt% P + max. 0.010% by weight of S,
    or
    (0.25-0.35) wt% C + (1.2-1.8) wt% Mn + (1.0-2.0) wt% Si + (0.10-) 0.30) wt% Cr + (0.001-0.008) wt% B + max. 0.01 wt% N + (0.015-0.08) wt% Al + (0.001-0.009) wt% Ti + (0.010-0.025) wt% P + max. 0.010% by weight S
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings; these show in:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens und einer Anlage zum Herstellen von pressgehärteten Stahlblechbauteilen, mit einem Umformwerkzeug zum Umformen eines Bauteilrohlings und mit einer Erwärmungsvorrichtung zum Anlassen des Bauteilrohlings, welcher vom Umformwerkzeug in die Erwärmungsvorrichtung verbracht wird, wobei sich die Erwärmungsvorrichtung unmittelbar an das Umformwerkzeug anschließt, so dass der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als Martensit-Finish-Temperatur, vorzugsweise auf weniger als 200° Celsius, unmittelbar vom Umformwerkzeug zu der Erwärmungsvorrichtung verbracht wird; 1 a schematic representation of a method and a system for producing press-hardened sheet steel components, with a forming tool for forming a component blank and with a heating device for starting the component blank, which is transferred from the forming tool in the heating device, wherein the heating device directly adjoins the forming tool, so that the component blank, while avoiding cooling of the component blank to less than martensite finish temperature, preferably to less than 200 ° C, is brought directly from the forming tool to the heating device;
  • 2 ein schematischer Zeit-Temperatur-Verlauf des Bauteilrohlings im Rahmen der Durchführung des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform; 2 a schematic time-temperature profile of the component blank in the context of carrying out the method according to a first embodiment;
  • 3 eine schematische Darstellung der Anlage gemäß einer zweiten Ausführungsform; 3 a schematic representation of the system according to a second embodiment;
  • 4 eine schematische Darstellung der Anlage gemäß einer dritten Ausführungsform; und 4 a schematic representation of the system according to a third embodiment; and
  • 5 einen schematischen Zeit-Temperatur-Verlauf des Bauteilrohlings im Rahmen der Durchführung des Verfahrens gemäß seiner zweiten Ausführungsform. 5 a schematic time-temperature profile of the component blank in the context of carrying out the method according to its second embodiment.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung den Ablauf eines Verfahrens zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils in Form eines Blechbauteils aus einem Bauteilrohling, welcher aus einem warmumformbaren Stahlwerkstoff gebildet ist. Der Bauteilrohling wird auch als Halbzeug bezeichnet. Der Anschaulichkeit wegen ist das Verfahren anhand der Herstellung eines Stahlblechbauteils beziehungsweise Blechbauteils aus einem Bauteilrohling beschrieben. Das Verfahren eignet sich jedoch ohne Weiteres auch besonders gut für die Massenfertigung derartiger pressgehärteter Stahlblechbauteile. 1 shows a schematic representation of the sequence of a method for producing a press-hardened sheet steel component in the form of a sheet metal component from a component blank, which is formed from a hot-workable steel material. The component blank is also referred to as semifinished product. For the sake of clarity, the method is described with reference to the production of a sheet steel component or sheet metal component from a component blank. However, the method is also very well suited for the mass production of such press-hardened sheet steel components.
  • Zum Durchführen des Verfahrens ist eine in 1 im Ganzen mit 10 bezeichnete Anlage vorgesehen. Mittels der Anlage 10 wird der Bauteilrohling dem Verfahren unterzogen, wobei der Bauteilrohling im Verlaufe des Verfahrens erwärmt und abgekühlt wird. Dieses Erwärmen und Abkühlen ist besonders gut aus 2 erkennbar. 2 zeigt ein Diagramm 12, in das ein Zeit-Temperatur-Verlauf 14 des Bauteilrohlings eingetragen ist. Auf der Abszisse 16 des Diagramms 12 ist die Zeit t aufgetragen, wobei auf der Ordinate 18 des Diagramms 16 die Temperatur aufgetragen ist. Anhand des Zeit-Temperatur-Verlaufes 14 ist somit erkennbar, auf welche Temperatur der Bauteilrohling jeweils erwärmt beziehungsweise abgekühlt und wie lange der Bauteilrohling gegebenenfalls auf einer jeweiligen Temperatur gehalten wird.To carry out the method is an in 1 in the whole with 10 designated plant provided. By means of the plant 10 The component blank is subjected to the process, wherein the component blank is heated and cooled in the course of the process. This heating and cooling is particularly good 2 recognizable. 2 shows a diagram 12 into which a time-temperature course 14 of the component blank is registered. On the abscissa 16 of the diagram 12 the time t is plotted, being on the ordinate 18 of the diagram 16 the temperature is applied. Based on the time-temperature curve 14 It can thus be seen to which temperature the component blank is respectively heated or cooled and how long the component blank is optionally kept at a particular temperature.
  • Wie aus 1 erkennbar ist, umfasst die Anlage 10 eine Heizvorrichtung 20, beispielsweise in Form eines Ofens, insbesondere eines Rollofens, wobei der Bauteilrohling in die Heizvorrichtung 20 verbracht und gegebenenfalls durch diese hindurchgefördert wird. Wie in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist, wird der Bauteilrohling in einem ersten Schritt S1 des Verfahrens mittels der Heizvorrichtung 20 zumindest auf, vorzugsweise über die Austenitisierungstemperatur, des Stahlwerkstoffs, aus welchem der Bauteilrohling gebildet ist, erwärmt. Mit anderen Worten dient die Heizvorrichtung 20 zum Austenitisieren des Bauteilrohlings im ersten Schritt S1.How out 1 is recognizable, includes the attachment 10 a heater 20 , For example in the form of a furnace, in particular a rolling furnace, wherein the component blank in the heating device 20 spent and possibly conveyed through them. As in synopsis with 2 can be seen, the component blank in a first step S1 of the method by means of the heating device 20 at least at, preferably above the Austenitisierungstemperatur, the steel material from which the component blank is formed heated. In other words, the heater is used 20 for austenitizing the component blank in the first step S1.
  • Der Bauteilrohling kann beispielsweise in Form einer Platine vorliegen.The component blank may be in the form of a circuit board, for example.
  • Wie aus 2 erkennbar ist, wird der Bauteilrohling mittels der Heizvorrichtung 20 auf eine Temperatur oberhalb von 900° Celsius erwärmt, wobei in 2 die Temperatur von 900° Celsius anhand einer gestrichelten Linie 22 gekennzeichnet ist. How out 2 can be seen, the component blank by means of the heater 20 heated to a temperature above 900 ° C, with in 2 the temperature of 900 ° Celsius using a dashed line 22 is marked.
  • Die Anlage 10 umfasst ferner ein Umformwerkzeug 24, welches beispielsweise in eine hydraulische Presse integriert ist. Der erwärmte Bauteilrohling wird von der Heizvorrichtung 20 beziehungsweise aus dieser zum Umformwerkzeug 24 beziehungsweise in dieses gebracht, insbesondere gefördert, und mittels des Umformwerkzeugs 24 in einem zweiten Schritt S2 des Verfahrens warmumgeformt. Im Zuge dieser Warmumformung und in der nachfolgenden Zuhaltephase wird der warmumgeformte Bauteilrohling in dem Umformwerkzeug 24 abgekühlt, jedoch nicht unter 200° Celsius abgekühlt (Schritt S3). Dabei kann vorgesehen sein, dass der Bauteilrohling auf eine Temperatur zwischen 200° Celsius und 500° Celsius abgekühlt wird. Mit anderen Worten wird der Bauteilrohling derart abgekühlt, dass die Bauteiltemperatur nach der Umformung nicht weniger als 200° Celsius und nicht mehr als 500° Celsius aufweist.The attachment 10 further comprises a forming tool 24 which is integrated, for example, in a hydraulic press. The heated component blank is removed from the heater 20 or from this to the forming tool 24 or brought into this, in particular promoted, and by means of the forming tool 24 hot-worked in a second step S2 of the process. In the course of this hot forming and in the subsequent holding phase of the hot-formed component blank in the forming tool 24 cooled, but not cooled below 200 ° C (step S3). It can be provided that the component blank is cooled to a temperature between 200 ° Celsius and 500 ° Celsius. In other words, the component blank is cooled in such a way that the component temperature after the forming has not less than 200 ° Celsius and not more than 500 ° Celsius.
  • Die Anlage 10 umfasst darüber hinaus eine weitere Heizvorrichtung in Form einer Erwärmungsvorrichtung 26, welche als Ofen ausgebildet sein kann. Bei der Heizvorrichtung 20 und/oder der Erwärmungsvorrichtung 26 kann es sich um einen Rollenherdofen, einen Hubbalkenofen, einen Kettenförderofen oder einen Drehherdofen handeln. Jedoch ist auch der Einsatz anderer Heizvorrichtungen denkbar. Beispielsweise sind andere Möglichkeiten wie Kontaktplattenerwärmung, Erwärmung durch Heizstrahler, induktive Erwärmung, konduktive Erwärmung, Infraroterwärmung ebenso möglich, um den Bauteilrohling aufzuheizen beziehungsweise zu erwärmen. Insbesondere beim Einsatz von Ofen kann die Erwärmungsvorrichtung 26 durch Abwärme der Heizvorrichtung 20 beigeheizt werden.The attachment 10 moreover comprises a further heating device in the form of a heating device 26 , which may be formed as a furnace. At the heater 20 and / or the heating device 26 it can be a roller hearth furnace, a walking beam furnace, a chain conveyor furnace or a rotary hearth furnace. However, the use of other heating devices is conceivable. For example, other options such as contact plate heating, heating by radiant heater, inductive heating, conductive heating, infrared heating are also possible to heat or heat the component blank. In particular, when using furnace, the heating device 26 by waste heat of the heater 20 be heated.
  • Nach dem Abkühlen des Bauteilrohlings im Umformwerkzeug 24 (Schritt S3) wird der Bauteilrohling aus dem Umformwerkzeug 24 zur beziehungsweise in die Erwärmungsvorrichtung 26 verbracht (Schritt S4). Die Erwärmungsvorrichtung 26 schließt sich dabei unmittelbar an das Umformwerkzeug 24 an, so dass der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als 200° Celsius unmittelbar vom Umformwerkzeug 24 zu der beziehungsweise in die Erwärmungsvorrichtung 26 verbracht wird. Dieser Transfer kann dabei vorzugsweise durch mehrachsige Industrieroboter oder Feedersysteme vorgenommen werden.After cooling the component blank in the forming tool 24 (Step S3) becomes the component blank from the forming tool 24 to or into the heating device 26 spent (step S4). The heating device 26 closes itself directly to the forming tool 24 so that the component blank, while avoiding cooling of the component blank to less than 200 ° C directly from the forming tool 24 to or into the heating device 26 is spent. This transfer can be carried out preferably by multi-axis industrial robots or feeder systems.
  • Die Erwärmungsvorrichtung 26 kann insbesondere als Durchlaufofen ausgestaltet sein, so dass der Bauteilrohling durch die Erwärmungsvorrichtung 26 hindurch gefördert wird. Mittels der Erwärmungsvorrichtung 26 wird der Bauteilrohling in einem fünften Schritt S5 des Verfahrens unter Stabilisierung des Austenits im Gefüge des Bauteilrohlings angelassen. Um eine Aufnahme von atomarem Wasserstoff zu vermeiden, wird der Taupunkt in der Heizvorrichtung und in der Erwärmungsvorrichtung vorzugsweise kontrolliert und auf Werte kleiner 5°C eingestellt. Vorzugsweise auf Werte kleiner –5°C.The heating device 26 can be configured in particular as a continuous furnace, so that the component blank by the heating device 26 is promoted through. By means of the heating device 26 the component blank is tempered in a fifth step S5 of the process with stabilization of the austenite in the structure of the component blank. In order to avoid absorption of atomic hydrogen, the dew point in the heating device and in the heating device is preferably controlled and set to values below 5 ° C. Preferably to values less than -5 ° C.
  • Wie aus 2 erkennbar ist, wird der Bauteilrohling im Rahmen des Anlassens von der Temperatur, auf die der Bauteilrohling im dritten Schritt S3 abgekühlt wurde, wieder etwas erwärmt. Vorliegend wird der Bauteilrohling auf 250° Celsius abgekühlt, wobei er im fünften Schritt S5 auf mehr als 200° Celsius und weniger als 500° Celsius erwärmt wird und für eine Zeitspanne zwischen 2 und 15 Minuten in diesem Temperaturbereich gehalten wird.How out 2 is recognizable, the component blank is again slightly heated in the course of starting from the temperature to which the component blank has been cooled in the third step S3. In the present case, the component blank is cooled to 250 ° Celsius, where it is heated in the fifth step S5 to more than 200 ° Celsius and less than 500 ° Celsius and is held for a period of between 2 and 15 minutes in this temperature range.
  • Nach dem Anlassen wird der Bauteilrohling von der Erwärmungsvorrichtung 26 zu beziehungsweise in eine Schneidvorrichtung 28 der Anlage 10 verbracht, wobei der Bauteilrohling, insbesondere in Form einer Platine, mittels der Schneidvorrichtung 28 geschnitten und in dieser auf Raumtemperatur abgekühlt wird (sechster Schritt S6). Schließlich wird der Bauteilrohling von der Schneidvorrichtung 28 im Rahmen einer Verkettung zu einer Fertigbeschnittvorrichtung 30 verbracht und mittels dieser in einem siebten Schritt S7 des Verfahrens fertig beschnitten und gereinigt.After tempering, the component blank is removed from the heating device 26 to or in a cutting device 28 the plant 10 spent, wherein the component blank, in particular in the form of a board, by means of the cutting device 28 is cut and cooled to room temperature in this (sixth step S6). Finally, the component blank is removed from the cutting device 28 as part of a chain to a Fertigbeschnittvorrichtung 30 and finished by means of this in a seventh step S7 of the process finished and cleaned.
  • Der Zeit-Temperatur-Verlauf 14 veranschaulicht das Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei auch andere Temperaturen einstellbar sein können.The time-temperature history 14 illustrates the method according to a first embodiment, wherein also other temperatures can be adjustable.
  • Mittels des Verfahrens ist somit ein direktes oder indirektes Presshärten des Bauteilrohlings darstellbar, welcher vorzugsweise aus einem Bor-Manganstahl gebildet ist. Der Bauteilrohling kann dabei unbeschichtet oder beschichtet sein. Vorzugsweise ist der Bauteilrohling feueraluminiert oder feuerverzinkt. Die Blechdicke des Bauteilrohlings kann in einem Bereich von einschließlich 0,5 Millimeter bis einschließlich 3 Millimeter liegen. Mittels des Verfahrens sind pressgehärtete Stahlblechbauteile mit einer hohen Bruchdehnung und somit Duktilität sowie gleichzeitig mit einer sehr hohen Festigkeit auf kostengünstige sowie zeitgünstige Weise herstellbar.By means of the method is thus a direct or indirect press hardening of the component blank can be displayed, which is preferably formed from a boron-manganese steel. The component blank can be uncoated or coated. Preferably, the component blank is hot-dip or hot-dip galvanized. The sheet thickness of the component blank may be in a range of from 0.5 millimeter to 3 millimeters inclusive. By means of the process are press-hardened sheet steel components with a high elongation at break and thus ductility and at the same time with a very high strength in a cost effective and time-saving manner produced.
  • 3 zeigt die Anlage 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Durch Richtungspfeile ist in 3 eine sogenannte Durchgangsrichtung des Bauteilrohlings veranschaulicht, in die der Bauteilrohling die Anlage 10 durchläuft. 3 shows the plant 10 according to a second embodiment. By directional arrows is in 3 illustrates a so-called passage direction of the component blank, in which the component blank, the plant 10 passes.
  • Die Anlage 10 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst einen in Durchgangsrichtung vor der Heizvorrichtung 20 zur Austenitisierung angeordneten Aufgaberollgang 32, mittels welchem der Bauteilrohling in die Heizvorrichtung 20 hineingefördert wird. An die Heizvorrichtung 20 schließt sich ein Abgaberollgang 34 an, mittels welchem der Bauteilrohling aus der Heizvorrichtung 20 herausbefördert wird. Der Aufgaberollgang 32 und der Abgaberollgang 34 können dabei Bestandteile der Heizvorrichtung 20 sein.The attachment 10 according to the second embodiment comprises one in the passage direction in front of the heating device 20 For Austenitisierung arranged task tray 32 , by means of which the component blank into the heating device 20 is conveyed in. To the heater 20 closes a delivery gate 34 by means of which the component blank from the heating device 20 is transported out. The task track 32 and the toll collection 34 can thereby components of the heater 20 be.
  • Ferner umfasst die Anlage 10 gemäß der zweiten Ausführungsform einen Aufgaberollgang 36, mittels welchem der Bauteilrohling nach dem Abkühlen, das heißt nach dem Umformwerkzeug 24 in die Erwärmungsvorrichtung 26 hineingefördert wird. An die Erwärmungsvorrichtung 26 schließt sich ein weiterer Abgaberollgang 36 an, mittels welchem der Bauteilrohling nach dem Anlassen aus der Erwärmungsvorrichtung 26 herausgefordert wird. Auch der Aufgaberollgang 36 und der Abgaberollgang 38 können Bestandteile der Erwärmungsvorrichtung 26 sein. Somit kann der Bauteilrohling unmittelbar nach dem Abkühlen und ohne, dass er sich auf weniger als 200° Celsius abkühlt, vom Umformwerkzeug 24 in die Erwärmungsvorrichtung 26 zum Austenit-Stabilisieren verbracht werden.Furthermore, the facility includes 10 according to the second embodiment, a feed tray 36 , By means of which the component blank after cooling, that is after the forming tool 24 in the warming device 26 is conveyed in. To the warming device 26 closes another delivery collection 36 by means of which the component blank after tempering from the heating device 26 is challenged. Also the task tray 36 and the toll collection 38 may be components of the heating device 26 be. Thus, immediately after cooling and without cooling to less than 200 ° C, the blank may be removed from the forming tool 24 in the warming device 26 for austenite stabilization.
  • 4 zeigt die Anlage 10 gemäß einer dritten Ausführungsform, bei welcher sich an den Abgaberollgang 38 weitere Pressen 40, 42, 44 zum Bearbeiten des Bauteilrohlings anschließen. Mittels der Presse 40 wird der Bauteilrohling beispielsweise gelocht. Mittels der Presse 42 wird der Bauteilrohling beschnitten, wobei der Bauteilrohling mittels der Presse 44 ein weiteres Mal beschnitten wird. 4 shows the plant 10 according to a third embodiment, wherein at the discharge gate 38 other presses 40 . 42 . 44 to edit the component blank. By means of the press 40 For example, the component blank is punched. By means of the press 42 the component blank is trimmed, wherein the component blank by means of the press 44 is again cropped.
  • 5 zeigt den Zeit-Temperatur-Verlauf 14 für das Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform. Im ersten Schritt S1 wird der Bauteilrohling mit einer Aufheizrate Tsoll1 für die Austenitisierung auf die mit A bezeichnete Austenitisierungstemperatur aufgeheizt und während einer Austenitisierungszeit B auf der Austenitisierungstemperatur A gehalten. Mit Tsoll2 ist eine Abkühlrate gekennzeichnet, mit welcher das Bauteil bei und/oder nach seiner Umformung, das heißt während des zweiten Schritts S2 und/oder während des dritten Schritts S3 abkühlt, wobei mit Tkrit-MS eine kritische Abkühlrate für die Entstehung von Martensit gekennzeichnet ist. 5 shows the time-temperature history 14 for the method according to a second embodiment. In the first step S1 of the component blank with a heating rate T set1 is heated for austenitization to the designated A austenitization temperature and held at the austenitizing A during a Austenitisierungszeit B. T soll2 is a cooling rate at which cools the component at and / or after its transformation, that is, during the second step S2 and / or during the third step S3, where with T crit-MS a critical cooling rate for the emergence of Martensite is marked.
  • Nach der Umformung und nach der Abkühlung wird der Bauteilrohling auf einer Haltetemperatur C während einer Haltezeit D1 im Umformwerkzeug 24 gehalten. Anschließend wird der Bauteilrohling vom Umformwerkzeug 24 in die Erwärmungsvorrichtung 26 transferiert, wobei dieser Transfer eine Transferzeit D2 dauert. Während dieser Transferzeit D2 wird vermieden, dass der Bauteilrohling auf weniger als 200° Celsius abkühlt.After forming and after cooling, the component blank is kept at a holding temperature C during a holding time D1 in the forming tool 24 held. Subsequently, the component blank from the forming tool 24 in the warming device 26 transferred, this transfer takes a transfer time D2. During this transfer time D2 it is avoided that the component blank cools to less than 200 ° Celsius.
  • In der Erwärmungsvorrichtung 26 wird der Bauteilrohling mit einer Aufheizrate Tsoll3 auf eine Anlasstemperatur E aufgeheizt und auf der Anlasstemperatur E während einer Anlasszeit F gehalten. Nach dem Anlassen wird der Bauteilrohling mit einer Abkühlrate Tsoll4 beispielsweise auf Raumtemperatur abgekühlt.In the heating device 26 the component blank is heated to a tempering temperature E at a heating rate T soll3 and maintained at the tempering temperature E during a tempering time F. After tempering, the component blank is cooled to room temperature, for example, at a cooling rate T soll4 .

Claims (5)

  1. Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils, mit den Schritten: a) Erwärmen (Schritt S1) eines aus einem warmumformbaren Stahlblech gebildeten Bauteilrohlings zumindest auf die Austenitisierungstemperatur des Stahlwerkstoffs mittels einer Heizvorrichtung (20), b) Warmumformen (Schritt S2) des Bauteilrohlings mittels eines Umformwerkzeugs (24), c) Abschrecken (Schritt S3) des Bauteilrohlings in dem Umformwerkzeug (24) auf eine Temperatur (C) in einem Bereich von einschließlich 200°C bis einschließlich 500°C, d) Verbringen (Schritt S4) des Bauteilrohlings vom Umformwerkzeug (24) zu einer Erwärmungsvorrichtung (26), wobei der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als die werkstoffspezifische Martensit-Finish-Temperatur, vorzugsweise weniger als 200°C, unmittelbar vom Umformwerkzeug (24) zu der Erwärmungsvorrichtung (26) verbracht wird, e) Anlassen (Schritt S5) des Bauteilrohlings unter Stabilisierung des Austenits mittels der Erwärmungsvorrichtung (26).Method for producing a press-hardened sheet-steel component, comprising the steps of: a) heating (step S1) a component blank formed from a hot-forming steel sheet to at least the austenitizing temperature of the steel material by means of a heating device ( 20 ), b) hot forming (step S2) of the component blank by means of a forming tool ( 24 c) quenching (step S3) of the component blank in the forming tool ( 24 ) to a temperature (C) in a range of from 200 ° C to 500 ° C inclusive, d) to transfer (step S4) the component blank from the forming tool ( 24 ) to a heating device ( 26 ), wherein the component blank, while avoiding cooling of the component blank to less than the material-specific martensite finish temperature, preferably less than 200 ° C, directly from the forming tool ( 24 ) to the heating device ( 26 e) annealing (step S5) of the component blank with stabilization of the austenite by means of the heating device ( 26 ).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilrohling in Schritt a) (Schritt S1) auf eine Temperatur zwischen 800°C und 1000°C, insbesondere zwischen 900°C und 1000°C, erwärmt wird. A method according to claim 1, characterized in that the component blank in step a) (step S1) to a temperature between 800 ° C and 1000 ° C, in particular between 900 ° C and 1000 ° C, is heated.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als der Stahlwerkstoff eine Legierung mit folgenden Legierungselementen verwendet wird: 0,2 bis 0,5 Gew.-% Kohlenstoff 0,5 bis 2,9 Gew.-% Silizium 0,7 bis 4,1 Gew.-% Mangan bis zu 0,1 Gew.-% Phosphor bis zu 0,1 Gew.-% Schwefel 0,001 bis 0,5 Gew.-% Aluminium 0,1 bis 1,5 Gew.-% Chrom 0,001 bis 0,2 Gew.-% Titan 0,001 bis 0,03 Gew.-% Bor bis zu 0,025 Gew.-% Stickstoff
    The method of claim 1 or 2, characterized in that is used as the steel material, an alloy having the following alloying elements: 0.2 to 0.5 Wt .-% carbon 0.5 to 2.9 Wt .-% silicon 0.7 to 4.1 Wt .-% manganese up to 0.1 Wt .-% phosphorus up to 0.1 Wt .-% sulfur 0.001 to 0.5 Wt .-% aluminum 0.1 to 1.5 Wt .-% chromium 0.001 to 0.2 % By weight of titanium 0.001 to 0.03 Wt .-% boron up to 0,025 Wt .-% nitrogen
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilrohling in Schritt e) (Schritt S5) mittels der Erwärmungsvorrichtung (26) gegenüber einer Temperatur (c), auf die der Bauteilrohling in Schritt c) (Schritt S3) abgekühlt wird, aufgeheizt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component blank in step e) (step S5) by means of the heating device ( 26 ) is heated to a temperature (c) to which the component blank is cooled in step c) (step S3).
  5. Anlage zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils, mit: – einer Heizvorrichtung (20) zum Erwärmen eines aus einem warmumformbaren Stahlwerkstoff gebildeten Bauteilrohlings zumindest auf die Austenitisierungstemperatur (A) des Stahlwerkstoffs, – einem Umformwerkzeug (24) zum Warmumformen des Bauteilrohlings nach dem Erwärmen und zum Abkühlen des Bauteilrohlings auf eine Temperatur nicht unter 200°C in dem Umformwerkzeug (24) nach dem Umformen, – einer Erwärmungsvorrichtung (26) zum Anlassen des Bauteilrohlings unter Stabilisierung des Austenits nach dem Abkühlen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Erwärmungsvorrichtung (26) unmittelbar an das Umformwerkzeug (24) anschließt, so dass der Bauteilrohling unter Vermeidung einer Abkühlung des Bauteilrohlings auf weniger als 200°C unmittelbar vom Umformwerkzeug (24) zu der Erwärmungsvorrichtung (26) verbringbar ist.Plant for producing a press-hardened sheet steel component, comprising: - a heating device ( 20 ) for heating a component blank formed from a hot-workable steel material at least to the austenitizing temperature (A) of the steel material, - a forming tool ( 24 ) for hot forming the component blank after heating and for cooling the component blank to a temperature not lower than 200 ° C in the forming tool ( 24 ) after forming, - a heating device ( 26 ) for tempering the component blank with stabilization of the austenite after cooling, characterized in that the heating device ( 26 ) directly to the forming tool ( 24 ), so that the component blank, while avoiding cooling of the component blank to less than 200 ° C directly from the forming tool ( 24 ) to the heating device ( 26 ) is available.
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