DE102013012269A1

DE102013012269A1 - Linienverstärktes Kraftfahrzeugblech, insbesondere Karosserieblech, sowie Verfahren zur Herstellung eines linienverstärkten Kraftfahrzeugblechs

Info

Publication number: DE102013012269A1
Application number: DE102013012269.4A
Authority: DE
Inventors: Ronald Sanders; Hartmut BAUMGART
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-01-29

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein linienverstärktes Kraftfahrzeugblech (1), insbesondere Karosserieblech, aufweisend eine erste Oberfläche (2) und eine Wandstärke (W), wobei das Blech (1) in wenigstens einem wenigstens im Wesentlichen linienförmigen Verstärkungsbereich (4) der ersten Oberfläche (2) einen höheren Belastungskennwert aufweist als in einem dem Verstärkungsbereich (4) benachbarten Flächenbereich (8) der ersten Oberfläche (2), und wobei sich der Verstärkungsbereich (4) von der ersten Oberfläche (2) des Bleches (1) ausgehend wenigstens einen Teil der Wandstärke (W) des Bleches in Richtung (Z) einer zweiten, der ersten Oberfläche (2) gegenüber liegenden, Oberfläche (3) des Bleches (1) erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein linienverstärktes Kraftfahrzeugblech und insbesondere ein Karosserieblech, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines linienverstärkten Kraftfahrzeugblechs.
Das Verstärken von Kraftfahrzeugblechen an sich ist, insbesondere im Karosseriebereich, bekannt, beispielsweise um an unterschiedlichen Stellen eines Bleches unterschiedliche Belastungskennwerte des Bleches wie Reiß-, Druck-, Zug-, Biege-Festigkeiten, Steifigkeiten und/oder Härten sicherstellen zu können. In gegenwärtigen Kraftfahrzeugen werden häufig auf den Anwendungsfall maßgeschneiderte sogenannte „Tailored Welded Blanks” und/oder „Tailored Rolled Blanks” verwendet, die mittels entsprechender Verfahren des schweißbasierten Fügens bzw. des Walzens von Blechen hergestellt werden, und an Stellen mit unterschiedlich erforderlichen Ausprägungen der oben genannten Belastungskennwerte im Regelfall unterschiedliche Wandstärken und/oder Blechgüten aufweisen.
Eine Aufgabe einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Kraftfahrzeugblech sowie ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbleches zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeugblech mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Kraftfahrzeugbleches sind Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche. Ferner wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Karosseriebleches mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens werden in den zugehörigen Unteransprüchen beansprucht.
Gemäß einem Aspekt weist ein linienverstärktes Kraftfahrzeugblech, insbesondere Karosserieblech, eine erste Oberfläche und eine Wandstärke auf, wobei das Blech in wenigstens einem wenigstens im Wesentlichen linienförmigen Verstärkungsbereich der ersten Oberfläche einen höheren Belastungskennwert aufweist als in einem dem Verstärkungsbereich benachbarten Flächenbereich der ersten Oberfläche. Der Verstärkungsbereich erstreckt sich, von der ersten Oberfläche des Bleches ausgehend, über wenigstens einen Teil, insbesondere die gesamte Erstreckung, der Wandstärke des Bleches in Richtung einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüber liegenden, Oberfläche des Bleches.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine gezielte Verstärkung des Kraftfahrzeugbleches hinsichtlich des Belastungskennwertes, insbesondere auch in vorbestimmten Teilbereichen des Bleches, erreicht werden. Dies kann in vorteilhafter Weise zu einer höheren Stabilität und/oder Festigkeit einer Karosserie oder anderer Bauteile des Kraftfahrzeuges führen.
Das Blech kann auch zwei, drei, einige, eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von linienförmigen Verstärkungsbereichen aufweisen. Der Verstärkungsbereich kann auch mehr als einen höheren Belastungskennwert aufweisen.
Insbesondere bei der Verwendung einer Vielzahl von Verstärkungsbereichen kann in vorteilhafter Weise eine maßgeschneiderte Anpassung an erforderliche Ausprägungen von Belastungskennwerten des Blechs erreicht werden.
Unter einem Belastungskennwert ist vorliegend insbesondere ein Kennwert zu verstehen, welcher eine Aussage über die Festigkeit, die Steifigkeit und/oder die Härte des Kraftfahrzeugblechs ermöglicht. Kennwerte, welche eine Aussage über die Festigkeit ermöglichen, sind insbesondere Kennwerte zu Reiß-, Druck-, Zug-, Biege-Festigkeiten. Kennwerte, welche eine Aussage über die Steifigkeit ermöglichen, sind insbesondere Kennwerte wie das Elastizitätsmodul oder das Gleitmodul. Kennwerte, welche eine Aussage über die Härte ermöglichen, sind insbesondere Härtewerte wie beispielsweise nach Vickers.
Das vorliegende Kraftfahrzeugblech weist insbesondere eine erste und eine zweite Oberfläche auf, welche einander im Wesentlichen parallel gegenüberliegen und voneinander im Betrag einer Wandstärke des Blechs beanstandet sind. Insbesondere weist ein Kraftfahrzeugblech vorliegend eine im Wesentlichen konstante Wandstärke bzw. nur eine Wandstärke auf.
Ein Kraftfahrzeugblech kann vorliegend ein Karosserieblech, wie beispielsweise ein Verstärkungsteil, eine (A-, B-, C-)Säule, ein Längsträger, ein Querträger, eine Türe, eine Motorhaube, ein Kotflügel, ein Kofferraumdeckel, ein Fahrzeugdach und/oder jeweils ein Element davon sein. Ein Kraftfahrzeugblech kann aber auch ein Blech an/in einem Kraftfahrzeug sein, welches nicht Teil der Karosserie ist. Nachfolgend sind die Begriffe Kraftfahrzeugblech und Blech synonym verwendet.
Unter einem Verstärkungsbereich ist vorliegend insbesondere ein Bereich des Blechs zu verstehen, an welchem mittels eines Arbeitsschrittes, beispielsweise nach einem Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, die Materialeigenschaften eines Halbzeugs des Blechs gezielt verändert sind bzw. werden, insbesondere hinsichtlich wenigstens eines Belastungskennwerts.
Unter einem Flächenbereich ist vorliegend insbesondere ein Bereich des Blechs zu verstehen, der nicht wie im vorherigen Absatz beschrieben gearbeitet ist bzw. wird. In dieser Anmeldung wird der Begriff Flächenbereich so verwendet, dass damit insbesondere die gesamte nicht von Verstärkungsbereichen eingenommene Fläche, insbesondere der ersten Oberfläche, des Bleches verstanden werden kann, oder nur eine, von wenigstens einem Verstärkungsbereich und gegebenenfalls einer Kante des Bleches, umgrenzte Fläche.
Ein linienförmiger Verstärkungsbereich ist vorliegend ein Verstärkungsbereich, welcher sich entlang wenigstens einer der Oberflächen des Blechs gerade oder konstant oder unterschiedlich gekrümmt erstreckt, wobei die Erstreckung der dadurch beschriebenen Gerade bzw. Kurve um ein Vielfaches größer ist als die dazu orthogonale Erstreckung.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Flächenbereich einen niedriglegierten Eisenwerkstoff, insbesondere Stahl, auf. Insbesondere besteht der Flächenbereich aus Stahl. Der Verstärkungsbereich weist in dieser Weiterbildung einen höheren Gehalt eines, insbesondere kohlenstoffhaltigen, Zusatzstoffes auf.
Ein Zusatzstoff ist vorliegend insbesondere ein Legierungselement, insbesondere Kohlenstoff, und/oder weist insbesondere einen höheren Gehalt wenigstens eines von Kohlenstoff verschiedenen Stoffes wie beispielsweise Mangan oder Silicium auf als der Flächenbereich, insbesondere als der Stahl des Flächenbereichs. Insbesondere ist bzw. wird der Stahl des Kraftfahrzeugblechs in einem Verstärkungsbereich mittels eines Arbeitsschrittes, beispielsweise nach einem Verfahren nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, mit Kohlenstoff versetzt.
Dadurch kann in dem Verstärkungsbereich in vorteilhafter, einfacher, günstiger und/oder unkomplizierter Weise ein festerer, steiferer und/oder härterer Werkstoff erreicht werden.
Die Eigenschaften verschiedener Stähle sind in der Literatur beschrieben, u. a. mit einem Kohlenstoffgehalt von kleiner gleich 2,06%. Vorliegend weist das Halbzeug, aus welchem das Kraftfahrzeugblech gefertigt ist, insbesondere einen niedriglegierten Stahl auf, welcher insbesondere einen Kohlenstoffgehalt von 0,6% oder weniger aufweist.
Ein Flächenbereich des Bleches weist in dieser Weiterbildung also insbesondere einen Kohlenstoffgehalt gemäß der Beschreibung im vorherigen Absatz auf. Ein Verstärkungsbereich des Bleches weist in dieser Weiterbildung insbesondere einen Kohlenstoffgehalt auf, welcher höher als 0,6% und nicht höher als 2,06% ist. In bestimmten Anwendungsfällen kann ein Verstärkungsbereich einen Kohlenstoffgehalt von mehr als 2,06% aufweisen.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Blech wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende Verstärkungsbereiche und/oder einander berührende, unter einem, insbesondere von 0° verschiedenen spitzen, Winkel α zusammenlaufende, Verstärkungsbereiche auf.
Durch eine parallele Anordnung gemäß dieser Weiterbildung kann, bezogen auf das gesamte Kraftfahrzeugblech oder einen Blechbereich davon, ein höherer und/oder homogenerer Belastungskennwert und/oder ein geringeres Gewicht des Bleches erreicht werden.
Durch eine Winkelanordnung gemäß dieser Weiterbildung können zwei oder mehr Verstärkungsbereiche derart angeordnet werden, dass in vorteilhafter Weise die Aufnahme von Verformungsenergie in bestimmten Betriebszuständen des Kraftfahrzeuges an wenigstens einem weiteren Verstärkungsbereich abstützbar ist.
Durch eine Winkelanordnung gemäß dieser Weiterbildung – insbesondere analog zu einem Maschendraht – kann ein Flächenbereich in vorteilhafter Weise zumindest teilweise oder im Wesentlichen frei von Verformung gehalten werden. Beispielsweise kann so ermöglicht sein bzw. werden, dass ein in einem Flächenbereich angeordnetes, Tiefziehelement bei einer Umformung des Blechs wenigstens im Wesentlichen unverformt bleibt.
Ebenso kann gemäß dieser Weiterbildung gezielt Dünnzug vermieden werden und/oder ein Lastpfad durch die Struktur der linienförmigen Verstärkungsbereiche bestimmt werden. Ein Blech gemäß dieser Weiterbildung kann in vorteilhafter Weise zur Herstellung geschweißter und/oder hydrogeformter Rohre verwendet werden. Damit kann vorteilhaft eine insobesondere durch einen Verstärkungsbereich bedingte, vorbestimmte Form des Rohres sichergestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung schneiden wenigstens zwei Verstärkungsbereiche einander in einem Winkel α kleiner gleich 90° (insbesondere an einem Schnittpunkt), insbesondere zur Ausbildung einer rautenförmigen Netzstruktur mit einem Winkel α kleiner 90° und/oder einer quadratischen oder rechteckigen Netzstruktur mit einem Winkel α gleich 90°. Insbesondere weisen Netzstrukturen gemäß dieser Weiterbildung eine Mehrzahl oder Vielzahl solcher Schnittpunkte auf.
Dadurch können verschiedene Belastungskennwerte, wie beispielsweise die Reißfestigkeit oder die Biegefestigkeit, in vorteilhafter Weise erhöht und/oder homogenisiert werden.
Durch eine entsprechende Wahl des Winkels α kann insbesondere auch eine richtungsabhängige Erhöhung eines oder mehrerer Belastungskennwerte eingestellt werden bzw. sein. Wird beispielsweise ein sehr kleiner Winkel α gewählt, kann dadurch eine sehr hohe Druckfestigkeit in Richtung der Winkelhalbierenden des Winkels α erreicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung berühren wenigstens drei Verstärkungsbereiche einander an einem Punkt der ersten Oberfläche des Bleches, insbesondere zur Ausbildung einer wabenförmigen Netzstruktur. Dadurch kann ein Belastungskennwert des Blechs, insbesondere eine Steifigkeit, in vorteilhafter Weise erhöht werden.
An dem Berührpunkt gemäß dieser Weiterbildung können beispielsweise im Sinne einer regelmäßigen, gleichwinkeligen Wabenstruktur drei Verstärkungsbereiche einander in einem Winkel von jeweils 120° zueinander berühren. Alternativ kann eine derartige Wabenstruktur auch gestaucht sein, so dass einer der drei Winkel weniger als 120° beträgt, die anderen beiden dementsprechend mehr.
Gemäß einer Weiterbildung kann ein erster Verstärkungsbereich an der ersten Oberfläche und ein zweiter Verstärkungsbereich an der zweiten Oberfläche angeordnet sein bzw. werden und sich insbesondere, bezogen auf eine Projektion auf eine Erstreckungsebene des Bleches, unter einem Winkel α, beispielsweise von 90°, schneiden, insbesondere auch ohne einander zu schneiden.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Dichte, insbesondere Maschendichte, einer mittels einer Mehrzahl oder Vielzahl von Verstärkungsbereichen gebildeten Netzstruktur in einem ersten Blechbereich höher ist als in einem zweiten Blechbereich.
Unter einem Blechbereich ist im Sinne dieser Weiterbildung ein Bereich des Blechs zu verstehen, der wenigstens einen Verstärkungsbereich und wenigstens einen Flächenbereich aufweist, und in dem ein bezüglich dieses Blechbereichs gemittelter Belastungskennwert eine andere, insbesondere höhere, Ausprägung aufweist als in einem anderen, davon verschiedenen, Blechbereich.
Dadurch kann das Kraftfahrzeugblech in vorteilhafter Weise an Stellen verstärkt werden, an welchen bezüglich eines Belastungskennwertes eine Belastungsspitze auftritt, insbesondere in bestimmten Betriebssituationen des Kraftfahrzeuges.
In einer Weiterbildung sind der/die Verstärkungsbereich(e) und der Flächenbereich des Blechs aus einem einstückigen Halbzeug hergestellt. Dadurch können Vorteile bezüglich Gewicht, Kosten und/oder Handhabung des Kraftfahrzeugblechs erreicht werden.
Unter einem einstückigen Halbzeug ist vorliegend insbesondere ein nicht fertig zugeschnittenes Stück Stahlblech, insbesondere von einer Stahlblechrolle, zu verstehen. In dieser Weiterbildung weist der wenigstens eine Verstärkungsbereich also das Material des Blechs auf.
In einer alternativen Weiterbildung sind der/die Verstärkungsbereiche) aus einem wenigstens im Wesentlichen zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche des Bleches angeordneten, insbesondere integral mit dem Blech verbundenen, Halbzeug mit einer höheren Festigkeit als der des Flächenbereichs bzw. Blechs bzw. Halbzeugs des Blechs ausgebildet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Belastungskennwert des Verstärkungsbereichs genau einstellbar ist.
Ein Halbzeug gemäß dieser Weiterbildung ist insbesondere ein hochfester Draht, insbesondere mit einem Kohlenstoff-, Mangan- und/oder Siliciumgehalt, welcher höher ist als der des Flächenbereichs des Kraftfahrzeugblechs.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Blech einen ersten Verstärkungsbereich und einen davon verschiedenen zweiten Verstärkungsbereich auf. Dabei unterscheiden sich diese Verstärkungsbereiche in ihrer Ausprägung des Belastungskennwertes bzw. in ihren Ausprägungen der Belastungskennwerte. Dadurch kann wenigstens ein Belastungskennwert des Kraftfahrzeugblechs in vorteilhafter Weise genauer eingestellt werden, insbesondere in unterschiedlichen Blechbereichen.
Zusätzlich können sich diese Verstärkungsbereiche in ihrer Erstreckung quer zur Wandstärke des Blechs und/oder in ihrem Material unterscheiden. Auch dies kann einer vorteilhaft besseren Einstellbarkeit wenigstens eines Belastungskennwertes zuträglich sein.
Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich ein erster Verstärkungsbereich bis in eine erste Tiefe des Bleches und ein davon verschiedener, zweiter Verstärkungsbereich bis in eine, von der ersten Tiefe verschiedene, zweite Tiefe des Bleches. Dies kann eine vorteilhaft bessere Einstellbarkeit wenigstens eines Belastungskennwertes unterstützen, insbesondere auch in unterschiedlichen Blechbereichen.
Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich ein Verstärkungsbereich an unterschiedlichen Stellen seiner linienförmigen Erstreckung unterschiedlich tief in das Blech. Dadurch kann wenigstens ein Belastungskennwert des Kraftfahrzeugblechs in vorteilhafter Weise genauer eingestellt werden, insbesondere in unterschiedlichen Blechbereichen.
Insbesondere erstreckt sich der Verstärkungsbereich wenigstens an einer Stelle von der ersten bis zur zweiten Oberfläche durch die gesamte Wandstärke des Blechs.
Gemäß einer Weiterbildung erstreckt sich ein Verstärkungsbereich in der Ebene der ersten Oberfläche des Bleches und/oder in einer dazu parallelen Ebene. Dadurch kann insbesondere eine einfachere und/oder kostengünstigere Montage sichergestellt werden.
Die zu dem vorstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und den zugehörigen Weiterbildungen des Kraftfahrzeugblechs offenbarten Merkmale gelten auch für den nachstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und die zugehörigen Weiterbildungen des Verfahrens entsprechend. Umgekehrt gelten die zu dem nachstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und den zugehörigen Weiterbildungen des Verfahrens offenbarten Merkmale auch für den vorstehend beschriebenen Aspekt der Erfindung und die zugehörigen Weiterbildungen des Kraftfahrzeugblechs entsprechend.
Gemäß einem Aspekt wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines linienverstärkten Kraftfahrzeugblechs, insbesondere Karosserieblechs wenigstens ein wenigstens im Wesentlichen linienförmiger Verstärkungsbereich des Bleches bezüglich wenigstens eines Belastungskennwertes derart verstärkt, dass er eine höhere Ausprägung des Belastungskennwertes aufweist als ein Flächenbereich des Bleches.
Dadurch kann das Kraftfahrzeugblech in vorteilhafter Weise gezielt hinsichtlich des Belastungskennwertes verstärkt werden, insbesondere in vorbestimmten Teilbereichen des Bleches. Dies kann in vorteilhafter Weise zu einer höheren Stabilität und/oder Flexibilität einer Karosserie oder anderer Bauteile des Kraftfahrzeuges führen.
In dem Blech können auch zwei, drei, einige, eine Mehrzahl oder eine Vielzahl von linienförmigen Verstärkungsbereichen verstärkt werden.
Insbesondere bei einem Verstärken einer Vielzahl von Verstärkungsbereichen kann in vorteilhafter Weise eine maßgeschneiderte Anpassung an die erforderliche Ausprägung des Belastungskennwerts des Blechs, insbesondere an verschiedenen Blechbereichen, erreicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird wenigstens einer der Verstärkungsbereiche mittels eines Wärmeeintrags durch einen Laserstrahl, insbesondere unter Einhaltung einer im Wesentlichen vorbestimmten Zeit-Temperatur-Kurve mit wenigstens einem vorbestimmten Erwärmungsgradienten, einer vorbestimmten Auslagerungszeit bei einer vorbestimmten Temperatur und/oder einem vorbestimmten Abkühlungsgradienten, verstärkt.
Dadurch kann in vorteilhafterweise eine Verwendung von vorgefertigten Blechen, insbesondere im Reparaturfall, ermöglicht werden.
Dadurch kann eine Einstellung wenigstens eines Belastungsparameters in vorteilhafter Weise beeinflusst, insbesondere optimiert, und/oder die Herstellung des Kraftfahrzeugbleches einfacher, schneller und/oder kostengünstiger gestaltet werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird wenigstens einer der Verstärkungsbereiche mittels eines Einwalzens von hochfestem Draht in das Blech verstärkt. Dadurch kann eine Einstellung wenigstens eines Belastungsparameters in vorteilhafter Weise vereinfacht werden.
Gemäß einer Weiterbildung wird, insbesondere mittels eines Laserstrahls oder mittels eines hochfesten Drahtes, ein kohlenstoff-, mangan- und/oder siliciumhaltiger Zusatzstoff, insbesondere Kohlenstoff, an dem Verstärkungsbereich angeordnet, insbesondere in den Verstärkungsbereich eingebracht. Der Zusatzstoff wird insbesondere als Bestandteil der Legierung des Bleches mittels des Verfahrens nach dieser Weiterbildung eingebracht.
Dadurch kann in dem Verstärkungsbereich in vorteilhafter, einfacher, günstiger und/oder unkomplizierter Weise ein festerer, steiferer und/oder härterer Werkstoff erreicht werden.
Ein Zusatzstoff kann insbesondere mittels eines Druckverfahrens, beispielsweise Siebdruck, auf das Blech aufgebracht und kann anschließend mittels des Laserstrahls in das Blech eingebracht werden. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine komplexere Gestaltung des Blechs erreicht werden.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
1a ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit zwei parallelen Verstärkungsbereichen in einer schematischen Schrägansicht;
1b ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit zwei einander schneidenden Verstärkungsbereichen in einer schematischen Schrägansicht;
2a ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit einem Verstärkungsbereich mit verschiedenen Tiefen in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;
2b ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit mehreren Verstärkungsbereichen unterschiedlicher Tiefe in einer Draufsicht und einer Schnittansicht;
3a ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer rautenförmigen Netzstruktur angeordneten Verstärkungsbereichen in einer Draufsicht;
3b ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer rechteckigen Netzstruktur angeordneten Verstärkungsbereichen in einer Draufsicht;
3c ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer wabenförmigen Netzstruktur angeordneten Verstärkungsbereichen in einer Draufsicht; und
4 ein Kraftfahrzeugblech gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer weiteren Netzstruktur mit kreisförmigen Verstärkungsbereichen als Knoten der Netzstruktur in einer Draufsicht.
1a zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit zwei parallelen Verstärkungsbereichen 4.1 und 4.2 in einer schematischen Schrägansicht. Das Blech 1 weist dabei eine erste Oberfläche 2 und eine zweite Oberfläche 3 auf, welche in zueinander parallelen Ebenen liegen und mit der Wandstärke W beabstandet sind.
In dem Flächenbereich 8 des Blechs 1 sind bzw. werden mittels eines Laserbearbeitungsschrittes zwei parallele Verstärkungsbereiche 4.1 und 4.2 in das Blech 1 eingebracht, welche sich bis in die – in dieser Ausführung der Wandstärke W entsprechende – Tiefe Z erstrecken. Die Verstärkungsbereiche 4.1 und 4.2 weisen eine, in dieser Darstellung durch die doppelte Strichführung dargestellte, Breite auf.
Diese Breite ist vorbestimmbar und kann einen Einfluss auf die Erhöhung eines relevanten Belastungskennwerts, hier beispielsweise und unter anderem der Biegesteifigkeit des Bleches 1, haben.
Bei der Laserbearbeitung ist bzw. wird an die Eintrittsstelle des Laserstrahls ein kohlenstoffhaltiger Zusatzstoff, insbesondere CO₂, zugeführt, so dass ein Kohlenstoffeintrag in den jeweiligen Verstärkungsbereich 4 erfolgen kann, welcher unter anderem zu einer höheren Festigkeit und/oder Härte des Bleches 1 führen kann.
1b zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit zwei einander in einem Winkel α schneidenden Verstärkungsbereichen 4 und 5 in einer schematischen Schrägansicht. Der Winkel ist hier kleiner als 90° und kann in verschiedenen Ausführungen gemäß dem jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.
Die beiden Verstärkungsbereiche 4 und 5 schneiden einander in dem Schnittpunkt 7. In dieser Ausführung ist der Schnittpunkt 7 derjenige Punkt auf dem Blech 1, der eine maximale Verstärkung, hier insbesondere hinsichtlich einer Reißfestigkeit, erfährt.
2a zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit einem Verstärkungsbereich 4 mit verschiedenen Tiefen Z in einer Draufsicht und einer Schnittansicht IIA-IIA entlang des Verstärkungsbereichs 4. Der Verstärkungsbereich 4 ist dabei im Unterschied zu den Verstärkungsbereichen der 1a, 1b nicht als gerade Linie, sondern als Kurve ausgeführt, deren Verlauf durch die im vorliegenden Anwendungsfall herrschenden Kraft- und Momentenverhältnisse bedingt ist.
Die Schnittansicht IIA-IIA zeigt, dass der Verstärkungsbereich 4 nur in einem Teilbereich seiner linienförmigen Erstreckung eine Tiefe Z aufweist, welche der Wandstärke W des Blechs 1 entspricht. Vielmehr ist in dieser Ausführung im Bereich der beiden Längsenden des Verstärkungsbereichs nur eine geringere Verstärkung notwendig. Daher ist die Tiefe Z in Richtung dieser beiden Längsenden kleiner werdend ausgebildet.
Dadurch kann der Verstärkungsbereich 4 gut an die im entsprechenden Anwendungsfall benötigte Verstärkung angepasst werden bei einer gleichzeitig Geschwindigkeit, Kosten und Material sparenden Herstellung des Verstärkungsbereichs 4.
2b zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit mehreren Verstärkungsbereichen 4, 5 und 6 mit unterschiedlicher Tiefe Z in einer Draufsicht und einer Schnittansicht IIB-IIB.
Die Schnittansicht IIB-IIB zeigt, dass der Verstärkungsbereich 4 stärker, d. h. durch die gesamte Wandstärke des Blechs 1 durchgehend, ausgebildet ist als der Verstärkungsbereich 5, dessen Tiefe Z₅ kleiner ist als die Wandstärke W des Blechs 1. Zudem ist der Querschnitt des Verstärkungsbereichs 5 derart dreiecksförmig ausgebildet, dass er sich in einer Richtung von der ersten Oberfläche 2 zu der zweiten Oberfläche 3 hin zur maximalen Tiefe Z₅ des Verstärkungsbereichs 5 verjüngt.
3a zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer rautenförmigen Netzstruktur angeordneten Verstärkungsbereichen 4.x und 5.x in einer Draufsicht. Die Verstärkungsbereiche 4.x sind mit einem konstanten Abstand zueinander parallel angeordnet; ebenso die Verstärkungsbereiche 5.x. Dabei schneiden sich die Verstärkungsbereiche 4 und die Verstärkungsbereiche 5 in einem Winkel α, welcher in dieser Ausführung ungefähr 60° entspricht. Durch diese Anordnung der Verstärkungsbereiche 4 und 5 kann eine höhere Ausprägung des Belastungskennwertes, hier beispielsweise einer Zugfestigkeit, insbesondere in Richtung der Winkelhalbierenden des Winkels α (= Hochrichtung der Zeichnungsebene), erreicht werden.
3b zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer rechteckigen Netzstruktur (Winkel α = 90°) angeordneten Verstärkungsbereichen 4.x und 5.x in einer Draufsicht. In dieser Ausführung tritt eine Belastungsspitze des Blechs 1 am Schnittpunkt 7 auf. Daher sind die Verstärkungsbereiche 4 und 5 in der Umgebung des Schnittpunktes 7 enger angeordnet als in größerer Entfernung vom Schnittpunkt 7. Dabei gilt für die Verstärkungsbereiche 4.x hinsichtlich ihrer Abstände zueinander: X₁₂ < X₂₃ < X₃₄ < X₄₅ < X₅₆. Analog gilt für die Verstärkungsbereiche 5.x: Y₁₂ < Y₂₃ < Y₃₄ < Y₄₅.
3c zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit mehreren in einer wabenförmigen Netzstruktur angeordneten Verstärkungsbereichen 4, 5 und 6 in einer Draufsicht. Die wabenförmige Netzstruktur ergibt sich dadurch, dass jeweils drei Verstärkungsbereiche 4, 5, 6 einander in einem Kreuzungspunkt 7 berühren.
In dieser Ausführung ist die Wabenstruktur gleichseitig, wobei alle (insbesondere spitzen) Winkel β zwischen den Verstärkungsbereichen 4, 5 und 6 in dem Kreuzungspunkt 7 120° betragen. In einer anderen Ausführung ist es auch denkbar, dass wenigstens einer der Winkel β weniger als 120° beträgt, so dass eine Verstärkung hinsichtlich eines Belastungskennwerts, insbesondere in der Ebene des Blechs, eine richtungsabhängige Komponente bekommt bzw. aufweist.
4 zeigt ein Kraftfahrzeugblech 1 gemäß einer Ausführung mit mehreren Verstärkungsbereichen 4, 5 in einer weiteren Netzstruktur mit geschlossenen Verstärkungsbereichen 4 als Knoten der Netzstruktur in einer Draufsicht. Dabei laufen auf jeden durch einen elliptischen bzw. kreisförmigen Verstärkungsbereich 4 ausgebildeten Knoten der Netzstruktur mehrere Verstärkungsbereiche 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 zu und berühren diesen an einem Schnittpunkt 7.1, 7.2, 7.3, 7.4.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste

1	Kraftfahrzeugblech
2	Erste Oberfläche
3	Zweite Oberfläche
4; 4.1–4.6	Erster Verstärkungsbereich
5; 5.1–5.6	Zweiter Verstärkungsbereich
6	Dritter Verstärkungsbereich
7	Schnittpunkt/Kreuzungspunkt
8	Flächenbereich
α	(spitzer) Winkel zwischen sich schneidenden Verstärkungsbereichen
β	Winkel zwischen einander berührenden Verstärkungsbereichen einer Wabenstruktur
W	Wandstärke des Bleches
X	Abstand zwischen Verstärkungsbereichen
Y	Abstand zwischen Verstärkungsbereichen
Z	Erstreckung des Verstärkungsbereichs orthogonal zur ersten Oberfläche

Claims

Linienverstärktes Kraftfahrzeugblech (1), insbesondere Karosserieblech, aufweisend eine erste Oberfläche (2) und eine Wandstärke (W), wobei das Blech (1) in wenigstens einem wenigstens im Wesentlichen linienförmigen Verstärkungsbereich (4) der ersten Oberfläche (2) einen höheren Belastungskennwert aufweist als in einem dem Verstärkungsbereich (4) benachbarten Flächenbereich (8) der ersten Oberfläche (2), und wobei sich der Verstärkungsbereich (4) von der ersten Oberfläche (2) des Bleches (1) ausgehend wenigstens über einen Teil der Wandstärke (W) des Bleches in Richtung (Z) einer zweiten, der ersten Oberfläche (2) gegenüber liegenden, Oberfläche (3) des Bleches (1) erstreckt.
Blech (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Flächenbereich (8) einen niedriglegierten Eisenwerkstoff, insbesondere Stahl, aufweist, insbesondere aus einem solchen besteht, und der Verstärkungsbereich (4) einen höheren Gehalt an einem Zusatzstoff aufweist als der Flächenbereich (8), insbesondere einen höheren Kohlenstoffgehalt aufweist als der Stahl des Flächenbereichs (8).
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Blech (1) wenigstens zwei parallel zueinander verlaufende Verstärkungsbereiche (4.1, 4.2) und/oder einander berührende, unter einem Winkel (α) zusammenlaufende, Verstärkungsbereiche (4, 5, 6) aufweist.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens zwei Verstärkungsbereiche (4, 5) einander in einem Winkel (α) von kleiner gleich 90° schneiden, insbesondere zur Ausbildung einer rautenförmigen Netzstruktur mit einem Winkel (α) von kleiner 90° und/oder einer quadratischen oder rechteckigen Netzstruktur mit einem Winkel (α) von wenigstens im Wesentlichen gleich 90°.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens drei Verstärkungsbereiche (4, 5, 6) einander an einem Punkt (7) der ersten Oberfläche (2) des Bleches (1) berühren, insbesondere zur Ausbildung einer wabenförmigen Netzstruktur.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens ein Verstärkungsbereich (4, 5, 6) und der Flächenbereich (8) des Blechs (1) aus einem einstückigen Halbzeug hergestellt sind.
Blech (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenigstens ein Verstärkungsbereich (4, 5, 6) aus einem wenigstens im Wesentlichen zwischen der ersten (2) und der zweiten Oberfläche (3) des Bleches (1) angeordneten, insbesondere integral mit dem Blech (1) verbundenen, Halbzeug mit einer höheren Festigkeit als der des Bleches (1) ausgebildet sind.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Blech (1) einen ersten Verstärkungsbereich (4) und einen davon verschiedenen zweiten Verstärkungsbereich (5) aufweist, und wobei sich diese Verstärkungsbereiche (4, 5) in ihrer Ausprägung des Belastungskennwertes und insbesondere in ihrer Erstreckung quer zur Wandstärke (W) des Blechs (1) und/oder in ihrem Material unterscheiden.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich ein erster Verstärkungsbereich (4) bis in eine erste Tiefe (W) des Bleches (1) erstreckt und sich ein davon verschiedener, zweiter Verstärkungsbereich (5) bis in eine von der ersten Tiefe (W) verschiedene zweite Tiefe (Z₅) des Bleches erstreckt.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich ein Verstärkungsbereich (4) an unterschiedlichen Stellen seiner linienförmigen Erstreckung mit unterschiedlicher Tiefe (Z) in das Blech erstreckt.
Blech (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich ein Verstärkungsbereich (4) in der Ebene der ersten Oberfläche (2) des Bleches (1) und/oder in einer dazu parallelen Ebene erstreckt.
Verfahren zur Herstellung eines linienverstärkten Kraftfahrzeugblechs (1), insbesondere Karosserieblechs, insbesondere gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens ein wenigstens im Wesentlichen linienförmiger Verstärkungsbereich (4) des Bleches bezüglich wenigstens eines Belastungskennwertes derart verstärkt wird, dass er eine höhere Festigkeit aufweist als ein Flächenbereich (8) des Bleches (1).
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei wenigstens einer der Verstärkungsbereiche (4, 5, 6) mittels eines Wärmeeintrags durch einen Laserstrahl, insbesondere unter Einhaltung einer im Wesentlichen vorbestimmten Zeit-Temperatur-Kurve mit wenigstens einem vorbestimmten Erwärmungsgradienten, einer vorbestimmten Auslagerungszeit bei einer vorbestimmten Temperatur und/oder einem vorbestimmten Abkühlungsgradienten, verstärkt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei wenigstens einer der Verstärkungsbereiche (4, 5, 6) mittels eines Einwalzens eines hochfesten Drahtes in das Blech (1) verstärkt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei, insbesondere mittels eines Laserstrahls, ein kohlenstoffhaltiger Zusatzstoff, insbesondere Kohlenstoff, an dem Verstärkungsbereich (4) angeordnet, insbesondere in den Verstärkungsbereich (4) eingebracht, wird.