DE102014001657A1 - Method for folding e.g. metal sheet used for producing outer skin portion for automotive vehicle, involves heating flat edge region of workpiece by applying infrared radiation, and bending heated flat edge region of workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abkanten eines Werkstücks gemäß Anspruch 1.The invention relates to a method for folding a workpiece according to
Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Insbesondere ist es bekannt, Aluminiumbleche zum Zwecke von Falzverbindungen bei Außenhautbauteilen für Kraftfahrzeuge abzukanten. Dabei ist es möglich, dass aufgrund mangelnder Duktilität des Werkstücks Risse oder Brüche entstehen, wobei eine mangelnde Duktilität insbesondere dann auftritt, wenn sich aus vorgeschalteten Umformprozessen Kaltverfestigungen des Werkstücks ergeben. Solche Risse oder Brüche führen zu einem Ausschussteil, was wiederum erhöhte Kosten zur Folge hat. Dies ist insbesondere bei Falzverbindungen der Fall, welche zwei Bleche umfassen. Es zeigt sich weiterhin, dass insbesondere 6xxx-Aluminiumlegierungen für Außenhautanwendungen begrenzt falzbar sind, weil sich mannigfaltige Anforderungen an solche Aluminiumbleche ergeben, beispielsweise in Hinblick auf die Festigkeit, die Querrecknarbigkeit, in Hinblick auf ein Roping, ein Tiefziehen, ein Streckziehen, sowie weitere Anforderungen.Method of the type discussed here are known. In particular, it is known to edge aluminum sheets for the purpose of seam joints in outer skin components for motor vehicles. It is possible that due to lack of ductility of the workpiece cracks or fractures arise, with a lack of ductility occurs especially when resulting from previous forming processes work hardening of the workpiece. Such cracks or breaks lead to a reject part, which in turn leads to increased costs. This is the case in particular with seam connections, which comprise two sheets. It is further shown that, in particular, 6xxx aluminum alloys for skin applications are limited falzbar, as there are many demands on such aluminum sheets, for example, in terms of strength, the Querrecknarbigkeit, in terms of roping, deep drawing, ironing, and other requirements ,
Zur Verbesserung der Falzeigenschaften ist es bekannt, bereits abgekantete Werkstücke im Bereich einer Biege- oder Falzzone vor dem Falzen zu erwärmen. Hierzu wird typischerweise ein Laser eingesetzt. Dies bedingt eine relativ aufwendige Anlagentechnik, um die quasi-linienförmige Biegezone zu erwärmen. Auch ergibt sich eine relativ hohe Gesamtprozesszeit, um die notwendigen Bereiche abzufahren. Die Robustheit der Erwärmung ist begrenzt, da beispielsweise ein Fokus des Lasers am fertig abgekanteten Pressteil durch Verunreinigungen, beispielsweise eine Korrosionsschutz- oder Umformbeölung, gestört wird.To improve the folding properties, it is known to heat already folded workpieces in the region of a bending or folding zone before folding. For this purpose, a laser is typically used. This requires a relatively complex system technology to heat the quasi-linear bending zone. Also results in a relatively high total process time to start the necessary areas. The robustness of the heating is limited because, for example, a focus of the laser on the finished folded pressed part by impurities, for example, a corrosion protection or Umformbeölung is disturbed.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Dabei dient das Erwärmen der Reduzierung einer Gefahr von Rissbildung unter Verbesserung der Umformbarkeit des Aluminiumblechs.The heating of the reduction serves a risk of cracking while improving the formability of the aluminum sheet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Werkstück prozesssicher abgekantet werden kann, ohne dass sich die zuvor beschriebenen Nachteile ergeben.The invention has for its object to provide a method with which the workpiece can be folded process reliable, without resulting in the disadvantages described above.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Das Verfahren zum Abkanten eines Werkstücks umfasst folgende Schritte: Es wird zumindest ein ebener Randbereich eines Werkstücks erwärmt, und das Werkstück wird in dem erwärmten, ebenen Randbereich – also in erwärmtem Zustand – abgekantet. Durch die Erwärmung werden etwaige Kaltverfestigungen zumindest weitgehend beseitigt, und dem Werkstück wird ein verbessertes Umformvermögen verliehen, sodass keine Schäden beim Abkanten und bei einem sich daran vorzugsweise anschließenden Falzvorgang auftreten. Zugleich ist die Erwärmung vereinfacht, da keine komplexen Geometrien abgefahren werden müssen, sondern vielmehr ebene Bereiche vor dem Abkanten erwärmt werden. Insbesondere ist es möglich, die zu erwärmenden Bereiche geometrisch größer zu wählen, als es die spätere Biegezone selbst ist, wodurch sich die Erwärmung zusätzlich vereinfacht. Im Rahmen des Verfahrens ist es möglich, die Abkant- und Falzeigenschaften, allgemein die Umformeigenschaften, des Werkstücks gezielt und insbesondere lokal zu verbessern, ohne dass die übrigen Anforderungen an das Werkstück negativ beeinflusst werden. Im Rahmen des Verfahrens ist es insbesondere möglich, Bauteile aus Leichtmetallen oder Leichtmetalllegierungen mit Falzradien zu verwirklichen, die sonst nur mit Stahlwerkstoffen herstellbar wären.The object is achieved by providing a method with the steps of
Es wird ein Verfahren bevorzugt, bei welchem als Werkstück ein Metallblech verwendet wird. Dieses wird zunächst zumindest in einem ebenen Randbereich erwärmt und anschließend in dem erwärmten, ebenen Randbereich abgekantet. Vorzugsweise wird als Werkstücke eine insgesamt ebene Platine verwendet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel findet die Erwärmung demnach noch vor einer ersten Umformung des Werkstücks in noch ebenem Zustand statt. Dadurch wird die Erwärmung stark vereinfacht, die für die Erwärmung aufzuwendende Zeit wird reduziert, und die mit der Erwärmung verbundenen Kosten werden gesenkt.A method is preferred in which a metal sheet is used as the workpiece. This is first heated at least in a flat edge region and then folded in the heated, flat edge region. Preferably, a total of planar board is used as workpieces. In a preferred embodiment, the heating therefore takes place before a first deformation of the workpiece in a still planar state. This greatly simplifies heating, reduces the time required for heating, and reduces heating costs.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung aufweist, wobei es vorzugsweise aus einem Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung besteht. Bevorzugt weist das Werkstück Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf oder besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Besonders bevorzugt wird ein Werkstück verwendet, welches eine Aluminiumlegierung der Serie 6xxx aufweist oder aus einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx besteht. Bei den hier genannten Materialien verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens. Insbesondere ist es möglich, mithilfe des Verfahrens auch bei diesen Werkstoffen Bauteile mit Falzradien zu realisieren, die sonst nur mit Stahlwerkstoffen herstellbar wären, wobei zugleich die Erwärmung in besonders einfacher und kostengünstiger Weise erfolgt. It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that the workpiece comprises a light metal or a light metal alloy, wherein it preferably consists of a light metal or a light metal alloy. Preferably, the workpiece comprises aluminum or an aluminum alloy or consists of aluminum or an aluminum alloy. Particularly preferably, a workpiece is used which has an aluminum alloy of the 6xxx series or consists of an aluminum alloy of the 6xxx series. In the case of the materials mentioned here, the advantages of the process are realized in a special way. In particular, it is possible to realize using the method even with these materials components with folding radii, which would otherwise be produced only with steel materials, at the same time the heating takes place in a particularly simple and cost-effective manner.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück auf eine Temperatur von mindestens 100°C bis höchstens 350°C erwärmt wird. Bevorzugt wird das Werkstück auf eine Temperatur von mindestens 250°C bis höchstens 350°C erwärmt. Dieser Temperaturbereich wird besonders bevorzugt, wenn erhöhte Anforderungen an die Abkant- und/oder Falzeigenschaften des Werkstücks gestellt werden, weil in diesem Temperaturbereich eine optimale Verbesserung der entsprechenden Eigenschaften auftritt. Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das Werkstück auf eine Temperatur von mindestens 100°C bis höchstens 250°C erwärmt wird. Dieser Temperaturbereich wird bevorzugt gewählt, wenn keine gesteigerten Anforderungen an die Falz- und/oder Abkanteigenschaften des Werkstücks gestellt werden. In dem niedrigeren Temperaturbereich entstehen geringere, mit der Erwärmung verbundene Kosten, und diese kann schneller erfolgen. Daher ist eine Erwärmung auf eine Temperatur in dem niedrigeren Bereich günstig, wenn die dort verwirklichten Abkant- und/oder Falzeigenschaften des Werkstücks für dessen weitere Verwendung ausreichend sind.It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that the workpiece is heated to a temperature of at least 100 ° C to at most 350 ° C. Preferably, the workpiece is heated to a temperature of at least 250 ° C to at most 350 ° C. This temperature range is particularly preferred when increased demands are placed on the bending and / or folding properties of the workpiece, because in this temperature range optimum improvement of the corresponding properties occurs. An embodiment of the method in which the workpiece is heated to a temperature of at least 100 ° C to at most 250 ° C is also preferred. This temperature range is preferably selected if no increased demands are placed on the folding and / or abutting properties of the workpiece. In the lower temperature range, lower costs associated with heating arise, and this can be done faster. Therefore, heating to a temperature in the lower region is favorable if the abutting and / or folding properties of the workpiece realized there are sufficient for its further use.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher als Werkstück eine Platine verwendet wird, die aus einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx besteht. Hierbei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile des Verfahrens.Particularly preferred is an embodiment of the method in which a board is used as the workpiece, which consists of a series 6xxx aluminum alloy. This realizes in a special way, the advantages of the process.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück als Ganzes erwärmt wird. Alternativ ist es möglich, dass lediglich wenigstens ein ebener Randbereich lokal erwärmt wird. Eine Erwärmung des Werkstücks als Ganzes ist einfach und kostengünstig durchführbar und verbessert allgemein die Umformeigenschaften des Werkstücks. Eine lokale Erwärmung des Werkstücks in wenigstens einem ebenen Randbereich ist besonders schnell und effizient durchführbar.It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that the workpiece is heated as a whole. Alternatively, it is possible that only at least one planar edge region is locally heated. Heating the workpiece as a whole is easy and inexpensive to do and generally improves the forming properties of the workpiece. A local heating of the workpiece in at least one flat edge region is particularly fast and efficient feasible.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück nach, vor oder während der Erwärmung zu einem Bauteil umgeformt und nach dem Umformen in dem wenigstens einen ebenen Randbereich abgekantet wird. Die Umformung kann in einer oder auch in mehreren Stufen erfolgen. Es ist also eine Ausführungsform möglich, bei welcher das Werkstück nach der Erwärmung zu einem Bauteil umgeformt und anschließend abgekantet wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Werkstück vor der Erwärmung zu einem Bauteil umgeformt und im Anschluss an die Umformung und die nachfolgende Erwärmung abgekantet wird. Weiter ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass das Werkstück während der Erwärmung umgeformt wird, wobei es anschließend abgekantet wird.An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the workpiece is formed after, before or during the heating to a component and bent after forming in the at least one flat edge region. The transformation can take place in one or more stages. So it is an embodiment possible in which the workpiece is formed after heating to a component and then folded. Alternatively or additionally, it is possible that the workpiece is formed into a component prior to heating and bent after the deformation and the subsequent heating. Further, it is alternatively or additionally possible that the workpiece is deformed during the heating, wherein it is then folded.
Es ist also möglich, dass die Erwärmung gezielt bereits an dem ebenen Werkstück vor einer ersten Umformung, insbesondere vor einer ersten Kaltumformstufe, erfolgt. Es ist auch möglich, dass die Erwärmung in einen Umformprozess, insbesondere in einen Kaltumformprozess integriert ist. Eine Erwärmung des ebenen Werkstücks vor der Umformung kann inline, online oder offline, insbesondere in Abhängigkeit von einer vorliegenden Infrastruktur, erfolgen.It is thus possible for the heating to take place selectively on the flat workpiece before a first forming, in particular before a first cold forming stage. It is also possible that the heating is integrated in a forming process, in particular in a cold forming process. A heating of the flat workpiece before forming can be done inline, online or offline, in particular depending on a given infrastructure.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der wenigstens eine ebene Randbereich des Bauteils vor dem Abkanten lokal erwärmt wird. Diese Erwärmung kann vor, nach und/oder während einer Umformung des Werkstücks erfolgen.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the at least one flat edge region of the component is locally heated prior to folding. This heating can take place before, after and / or during a deformation of the workpiece.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der das Werkstück zunächst als Ganzes erwärmt und anschließend zu einem Bauteil umgeformt wird. Nach der Umformung wird zumindest ein ebener Randbereich des Bauteils lokal erwärmt, wobei anschließend das Werkstück in dem erwärmten, ebenen Randbereich abgekantet wird. Dabei wird bevorzugt wenigstens ein ebener Randbereich für die Erwärmung und Abkantung ausgewählt, in dem danach gefalzt wird.Particularly preferred is an embodiment of the method in which the workpiece is first heated as a whole and then formed into a component. After forming, at least one planar edge region of the component is locally heated, wherein the workpiece is subsequently bent in the heated, flat edge region. In this case, preferably at least one flat edge region is selected for the heating and bending, in which it is subsequently folded.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das Werkstück zunächst lokal in wenigstens einem ebenen Randbereich erwärmt und anschließend zu einem Bauteil umgeformt wird. Danach wird der wenigstens eine Randbereich und/oder wenigstens ein anderer ebener Randbereich – gegebenenfalls erneut – lokal erwärmt, wobei das Werkstück anschließend in dem wenigstens einen erwärmten, ebenen Randbereich abgekantet wird.An embodiment of the method is also preferred in which the workpiece is first heated locally in at least one flat edge region and then converted into a component. Thereafter, the at least one edge region and / or at least one other flat edge region - if necessary again - locally heated, wherein the workpiece is then folded in the at least one heated, flat edge region.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens besonders bevorzugt, bei der das Werkstück zunächst als Ganzes oder lokal in wenigstens einem ebenen Randbereich erwärmt und anschließend zu einem Bauteil umgeformt wird. Anschließend wird – ohne erneute Erwärmung – der noch aus der ersten Erwärmung warme ebene Randbereich abgekantet. Dies ist möglich, wenn die Temperatur nach der Ersterwärmung des Werkstücks gehalten wird und der Abkantvorgang schnell auf die Umformung folgt, sodass das Werkstück beim Abkanten in dem ebenen Randbereich noch warm ist.An embodiment of the method is also particularly preferred, in which the workpiece is first heated as a whole or locally in at least one planar edge region and then converted into a component. Then - without reheating - the still warm from the first warm flat edge area is folded. This is possible if the temperature is maintained after the first heating of the workpiece and the bending process follows quickly on the deformation, so that the workpiece is still warm when edging in the flat edge region.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei der das Werkstück vor der Umformung nicht erwärmt wird, sondern vielmehr ohne vorausgehende Erwärmung zu einem Bauteil umgeformt wird. Bevorzugt wird eine Kaltumformung verwirklicht. Diese Ausgestaltung des Verfahrens kommt besonders für Blechbauteile infrage, die für ihre Ausformung einen niedrigen Umformgrad benötigen. Nach der Umformung wird das Bauteil global oder in wenigstens einem ebenen Randbereich lokal erwärmt, wobei es anschließend in dem erwärmten, ebenen Randbereich abgekantet wird.It is also preferred an embodiment of the method in which the workpiece is not heated prior to forming, but rather without prior heating to a Component is formed. Preferably, a cold forming is realized. This embodiment of the method is especially for sheet metal components in question, which require a low degree of deformation for their formation. After the forming, the component is heated locally or locally in at least one flat edge region, wherein it is subsequently bent in the heated, flat edge region.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Erwärmung durch Infrarotstrahlung, induktiv, oder durch Direktkontakt erfolgt. Eine Erwärmung durch Direktkontakt erfolgt bevorzugt mittels erwärmter Platten. Dabei zeigt sich, dass die Art der Erwärmung aufgrund der einfachen Geometrie, nämlich der Ebenheit des zu erwärmenden Randbereichs, nahezu frei gewählt werden kann. Die konkret genannten Erwärmungsarten sind bevorzugt, weil sie rasch, einfach, effizient und kostengünstig durchführbar sind.It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that the heating is carried out by infrared radiation, inductive, or by direct contact. Heating by direct contact is preferably carried out by means of heated plates. It turns out that the type of heating due to the simple geometry, namely the flatness of the edge region to be heated, can be chosen almost freely. The specific types of heating mentioned are preferred because they are quick, easy, efficient and inexpensive to carry out.
Schließlich wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück im Anschluss an das Abkanten in dem abgekanteten Bereich gefalzt wird. Hierdurch ist es letztlich möglich, mittels des Verfahrens optimale Falzeigenschaften des Werkstücks zur Geltung zu bringen und insbesondere auch bei Leichtmetallwerkstoffen Falzradien zu verwirklichen, die sonst nur mit Stahlwerkstoffen herstellbar wären.Finally, an embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the workpiece is folded in the folded region following the folding. As a result, it is ultimately possible to emphasize optimal folding properties of the workpiece by means of the method and, in particular, to realize folding radii even with light metal materials which would otherwise only be producible with steel materials.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:
In einem Schritt S2 wird das Werkstück zu einem Bauteil umgeformt. Dabei kann die Umformung einstufig oder auch mehrstufig erfolgen.In a step S2, the workpiece is formed into a component. The forming can take place in one or more stages.
In einem Schritt S3, der sich an die Umformung in dem Schritt S2 anschließt, wird wenigstens ein ebener Randbereich des Werkstücks, in dem später gefalzt werden soll, lokal erwärmt. Alternativ ist es allerdings auch möglich, dass das umgeformte Bauteil in dem Schritt S3 global erwärmt wird, wobei selbstverständlich der wenigstens eine ebene Randbereich mit erwärmt wird.In a step S3, which follows the deformation in step S2, at least one flat edge region of the workpiece, in which it is to be folded later, is locally heated. Alternatively, however, it is also possible for the deformed component to be heated globally in step S3, wherein of course the at least one flat edge region is also heated.
Anschließend an den Schritt S3 wird das Werkstück in einem Schritt S4 in dem erwärmten, ebenen Randbereich – in erwärmtem Zustand – abgekantet.Subsequent to step S3, the workpiece is folded in a step S4 in the heated, flat edge region - in the heated state.
Es ist bei keiner Ausführungsform des Verfahrens nötig, eine aufwendige, komplexe, dreidimensionale Geometrie abzufahren, um die Erwärmung zu bewirken. Diese kann somit an relativ einfachen, ebenen Konturen durchgeführt werden, sodass sie insbesondere zügig durchgeführt werden kann.It is necessary in any embodiment of the method to run a complex, complex, three-dimensional geometry to effect the heating. This can thus be carried out on relatively simple, flat contours, so that they can be carried out in particular quickly.
Insgesamt zeigt sich, dass das Verfahren einfach, robust und kostengünstig durchführbar ist, wobei die Anwendung von robusten Erwärmungstechnologien wie beispielsweise Direktkontakt, Induktion oder Infrarotstrahlung möglich ist. Es ergibt sich eine einfache Erwärmungsgeometrie sowie eine größere Toleranz bezüglich des Erwärmungsbereichs. Insbesondere wird eine quasi-linienförmige Erwärmung von komplexen dreidimensionalen Bauteilkonturen in der Biegezone vermieden, wodurch sich ein sehr robuster Prozess ergibt. Overall, it is found that the method is simple, robust and inexpensive to carry out, whereby the application of robust heating technologies such as direct contact, induction or infrared radiation is possible. The result is a simple heating geometry and a larger tolerance with respect to the heating range. In particular, a quasi-linear heating of complex three-dimensional component contours in the bending zone is avoided, resulting in a very robust process.
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