DE102015009146A1

DE102015009146A1 - Method for producing a component for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102015009146A1
Application number: DE102015009146.8A
Authority: DE
Inventors: Ngoc Bao Lam Phan
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für einen Kraftwagen, bei welchem das Bauteil aus einem Blech (10) hergestellt wird, welches in einer Erwärmungszone (12) erwärmt und anschließend weiterverarbeitet wird, wobei die Erwärmungszone (12) derart erwärmt wird, dass innerhalb der Erwärmungszone (12) ein vorgegebenes Temperaturgefälle von innen nach außen erzeugt wird.The invention relates to a method for producing a component for a motor vehicle, in which the component is produced from a sheet (10) which is heated in a heating zone (12) and subsequently processed, wherein the heating zone (12) is heated such that within the heating zone (12) a predetermined temperature gradient is generated from the inside to the outside.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für einen Kraftwagen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method for producing a component for a motor vehicle specified in the preamble of claim 1. Art.

Die DE 10 2009 031 449 A1 zeigt ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für einen Kraftwagen, bei welchem das Bauteil aus einem Blech hergestellt wird, welches in einer Erwärmungszone erwärmt und anschließend weiterverarbeitet wird.The DE 10 2009 031 449 A1 shows a generic method for producing a component for a motor vehicle, in which the component is produced from a metal sheet, which is heated in a heating zone and then processed further.

Bei einer derartigen partiellen Erwärmung eines Bleches können aufgrund der nur lokalen Erwärmung des Blechs lokale Spannungen am ebenen Halbzeugmaterial auftreten, die zu Ausbeulungen und Verzügen führen können. Nach der partiellen bzw. lokalen Erwärmung des Blechs kann dieses aufgrund der Ausbeulungen und Verzüge gegebenenfalls nicht mehr für nachfolgende Prozessschritte verwendet werden.In such a partial heating of a sheet local stresses on the flat semi-finished material may occur due to the only local heating of the sheet, which can lead to buckling and distortion. After the partial or local heating of the sheet, this may no longer be used for subsequent process steps due to the buckling and distortion.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels welchem lokale Spannungen, Ausbeulungen und Verzüge an einem Blech vermieden werden können, aus welchem durch anschließende Weiterverarbeitung ein Bauteil für einen Kraftwagen hergestellt wird.It is therefore the object of the present invention to provide a method for producing a component of the aforementioned type, by means of which local stresses, bulges and distortions can be avoided on a metal sheet, from which a component for a motor vehicle is produced by subsequent further processing.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for producing a component having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Bauteils für einen Kraftwagen wird das Bauteil aus einem Blech hergestellt, welches in einer Erwärmungszone erwärmt und anschließend weiterverarbeitet wird. Um lokale Spannungen, Ausbeulungen und Verzüge an dem Blech zu vermeiden, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Erwärmungszone derart erwärmt wird, dass innerhalb der Erwärmungszone ein vorgegebenes Temperaturgefälle von innen nach außen erzeugt wird. Mit anderen Worten wird also auf eine komplett homogene Erwärmung der Erwärmungszone verzichtet. Stattdessen erfolgt die Erwärmung der Erwärmungszone des Blechs derart, dass ein definierter Temperaturgradient von innen nach außen innerhalb der Erwärmungszone und somit an dem gesamten Blech erzielt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass zwischen den kälteren und wärmeren Bereichen innerhalb der Erwärmungszone ein weicher Spannungsübergang vorliegt, in Folge dessen keine unerwünschten Ausbeulungen und Verzüge an dem Blech auftreten. Dadurch kann das Blech nach der Erwärmung der Erwärmungszone problemlos weiterverarbeitet werden.In the method according to the invention for producing a component for a motor vehicle, the component is produced from a metal sheet which is heated in a heating zone and subsequently processed further. In order to avoid local stresses, bulges and distortions on the sheet, it is inventively provided that the heating zone is heated so that within the heating zone, a predetermined temperature gradient is generated from the inside to the outside. In other words, therefore, a completely homogeneous heating of the heating zone is dispensed with. Instead, the heating of the heating zone of the sheet is carried out such that a defined temperature gradient is achieved from the inside to the outside within the heating zone and thus to the entire sheet. It can thereby be ensured that a soft voltage transition exists between the colder and warmer areas within the heating zone, as a result of which no undesired buckling and distortion occur on the sheet. As a result, the sheet can be easily processed after heating the heating zone.

Das Blech kann dabei beispielsweise aus Aluminium oder auch aus Stahl hergestellt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Blech um ein relativ dünnes Blech, welches eine geringere Dicke als 2,5 mm aufweist. Bei der Weiterverarbeitung nach der Erwärmung der Erwärmungszone kann es sich beispielsweise um eine Umformung, insbesondere um eine Kaltumformung, ein Falzen oder dergleichen handeln. Die Art des Temperaturgefälles und das gesamte Wärmelayout innerhalb der Erwärmungszone wird dabei in Abhängigkeit von den noch nachfolgenden Bearbeitungsschritten am Blech eingestellt. Die Kerntemperatur in der Erwärmungszone sowie der Gradient zur Randzone der Erwärmungszone hin wird mit anderen Worten also so festgelegt, dass entsprechende Folgeprozesse, wie beispielsweise ein Umformen, ein Falzen oder dergleichen, dadurch nicht negativ beeinflusst werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Prozesse, die eine Erwärmung des Bleches erfordern, auch umgesetzt werden können. Starke Verzüge bzw. Ausbeulungen an dem Blech können somit zuverlässig vermieden werden.The sheet can be made for example of aluminum or steel. Preferably, the sheet is a relatively thin sheet having a thickness less than 2.5 mm. The further processing after the heating of the heating zone may be, for example, a forming, in particular a cold forming, a folding or the like. The type of temperature gradient and the entire heat layout within the heating zone is set depending on the still subsequent processing steps on the sheet. In other words, the core temperature in the heating zone and the gradient toward the edge zone of the heating zone are determined such that corresponding subsequent processes, such as forming, folding or the like, are not adversely affected thereby. This can ensure that processes that require heating of the sheet can also be implemented. Strong distortion or buckling on the sheet can thus be reliably avoided.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Erwärmungszone zumindest in einen ersten Bereich, einen zweiten Bereich und einen dritten Bereich aufgeteilt wird, wobei die Bereiche jeweils auf unterschiedliche Temperaturen erwärmt werden. Dadurch kann auf besonders einfache Weise das vorgegebene Temperaturgefälle von innen nach außen erzeugt werden. Vorzugsweise wird die Erwärmungszone dabei derart aufgeteilt, dass der zweite Bereich den ersten Bereich und der dritte Bereich den zweiten Bereich umgibt. Dadurch bilden der zweite und der dritte Bereich also eine Art Übergangsbereich von dem am stärksten erwärmten Bereich bis hin zu dem gar nicht erwärmten Bereich des Blechs.An advantageous embodiment of the invention provides that the heating zone is divided at least into a first region, a second region and a third region, wherein the regions are each heated to different temperatures. As a result, the predetermined temperature gradient can be generated from the inside to the outside in a particularly simple manner. In this case, the heating zone is preferably divided such that the second area surrounds the first area and the third area surrounds the second area. As a result, the second and the third region thus form a kind of transition region from the most strongly heated region to the region of the metal sheet which is not heated at all.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Bereich auf eine Temperatur von mehr als 300°C, der zweite Bereich auf eine Temperatur zwischen 190 und 300°C und der dritte Bereich auf eine Temperatur zwischen 140 und 180°C erwärmt wird. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Blech aus Aluminium hergestellt wird. Denn Aluminium kann üblicherweise problemlos auf Temperaturen von ca. 500° erhitzt werden. Sollte das Blech stattdessen aus einem Stahlwerkstoff hergestellt werden, welcher üblicherweise problemlos bis auf einen Temperaturbereich von 800 bis 900° erhitzt werden kann, können die jeweiligen Bereiche der Erwärmungszone entsprechend auf andere Werte erhitzt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first region to a temperature of more than 300 ° C, the second region to a temperature between 190 and 300 ° C and the third region to a temperature between 140 and 180 ° C. is heated. This is particularly useful if the sheet is made of aluminum. Because aluminum can usually be easily heated to temperatures of about 500 °. If, instead, the sheet is made of a steel material which can usually be heated without difficulty to a temperature range of 800 to 900 °, the respective areas of the heating zone can be heated to other values accordingly.

Schließlich ist es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Blech zum Erwärmen der Erwärmungszone in einem unterschiedlich temperierte Zonen aufweisenden Werkzeug angeordnet wird. Das Werkzeug kann beispielsweise unterschiedliche Heizelemente, wie beispielsweise Heizpatronen, Spulen, mit heißen Medien durchflossene Kanäle oder dergleichen aufweisen. Zum Erwärmen der Erwärmungszone wird das Blech also in das Werkzeug eingelegt, wobei die verschiedenen Temperaturzonen des Werkzeugs auf entsprechend unterschiedliche Temperaturen temperiert werden, so dass der gewünschte Temperaturgradient von innen nach außen innerhalb der Erwärmungszone des Blechs auf besonders einfache und komfortable Weise erzielt werden kann. Finally, it is provided according to a further advantageous embodiment of the invention that the sheet is arranged for heating the heating zone in a different temperature zones having tool. The tool may, for example, have different heating elements, such as heating cartridges, coils, channels through which hot media flows, or the like. For heating the heating zone, the sheet is thus inserted into the tool, wherein the different temperature zones of the tool are heated to correspondingly different temperatures, so that the desired temperature gradient can be achieved from the inside to the outside within the heating zone of the sheet in a particularly simple and comfortable way.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der einzigen Figur näher erläutert, in welcher ein Blech in einer schematischen Draufsicht gezeigt ist, wobei eine Erwärmungszone innerhalb des Blechs mit unterschiedlichen Bereichen gekennzeichnet ist.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the single figure, in which a sheet is shown in a schematic plan view, wherein a heating zone is characterized within the sheet with different areas.

Ein Blech 10 ist in einer schematischen Draufsicht in der einzigen Figur gezeigt. Das Blech 10 kann beispielsweise aus Aluminium oder auch aus Stahl hergestellt sein. Aus dem Blech 10 wird vorzugsweise ein Bauteil für einen Kraftwagen hergestellt, wobei dafür das Blech 10 zunächst in einer Erwärmungszone 12 erwärmt und anschließend weiterverarbeitet wird. Bei den Weiterverarbeitungsschritten kann es sich beispielsweise um umformende Verfahrensschritte, wie beispielsweise eine Kaltumformung, ein Falzen oder dergleichen handeln. Das Blech 10 kann beispielsweise eine Dicke zwischen 1 mm und 2,5 mm aufweisen.A sheet 10 is shown in a schematic plan view in the single figure. The sheet 10 can be made of aluminum or steel, for example. From the sheet 10 Preferably, a component is made for a motor vehicle, for which the sheet metal 10 first in a warming zone 12 is heated and then processed further. The further processing steps may be, for example, forming process steps, such as cold forming, folding or the like. The sheet 10 may for example have a thickness between 1 mm and 2.5 mm.

Je nach Art des Weiterverarbeitungsschritts des Blechs 10 ist eine unterschiedlich starke Erhitzung der Erwärmungszone 12 wünschenswert. Falls die Erwärmungszone 12 im Wesentlichen homogen auf dieselbe Temperatur, im Falle von Aluminium, beispielsweise auf eine Temperatur von 300 bis 370°C erhitzt wird, besteht aufgrund der lokalen Erwärmung des Blechs 10 in der Erwärmungszone 12 das Problem, dass lokale Spannungen innerhalb des Blechs 10 auftreten können. Aufgrund der lokal auftretenden Spannungen kann es zu unerwünschten Ausbeulungen bzw. Verzügen innerhalb des Blechs 10 kommen, so dass nach dem Erwärmen der Erwärmungszone 12 das Blech 10 nicht mehr für weitere Nachverarbeitungsschritte verwendet werden kann. Es können sich dabei beispielsweise Verzüge zwischen 25 bis 50 mm bei dem Blech 10 ergeben.Depending on the type of further processing step of the sheet 10 is a different degrees of heating of the heating zone 12 desirable. If the heating zone 12 substantially homogeneously heated to the same temperature, in the case of aluminum, for example, to a temperature of 300 to 370 ° C, is due to the local heating of the sheet 10 in the heating zone 12 the problem that local stresses within the sheet 10 may occur. Due to the locally occurring stresses, unwanted buckling or distortion within the sheet can occur 10 come, so after heating the heating zone 12 the sheet 10 can not be used for further post-processing steps. It may, for example, distortions between 25 to 50 mm in the sheet 10 result.

Um derartige lokalen Spannungen und Ausbeulungen bzw. Verzüge an dem Blech 10 zu vermeiden, wird die Erwärmungszone 12 vorzugsweise in einen ersten Bereich 14, einen zweiten Bereich 16 und in einen dritten Bereich 18 aufgeteilt. Wie zu erkennen, umgibt der zweite Bereich 16 den ersten Bereich 14 und der dritte Bereich 18 umgibt den zweiten Bereich 16.To such local stresses and bulges or distortions on the sheet 10 to avoid the heating zone 12 preferably in a first area 14 , a second area 16 and in a third area 18 divided up. As you can see, the second area surrounds 16 the first area 14 and the third area 18 surrounds the second area 16 ,

Um die Erwärmungszone 12 des Blechs 10 zu erwärmen, kann das Blech 10 beispielsweise in ein hier nicht dargestelltes Werkzeug eingelegt werden, welches drei unterschiedliche Temperierzonen aufweist. Die Temperierzonen können jeweils unterschiedlich ansteuerbare Heizpatronen, Spulen oder mit heißen Medien durchflossene Kanäle aufweisen. Mittels des Werkzeugs wird die Erwärmungszone 12 dabei derart erwärmt, dass ein vorgegebenes Temperaturgefälle von innen nach außen innerhalb des Blechs 10 erzeugt wird. Sollte das Blech 10 beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein, wird der erste Bereich 14 vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb von 300°C, der zweite Bereich 16 auf eine Temperatur zwischen 190 und 300°C und der dritte Bereich 18 auf eine Temperatur zwischen 140 und 180°C erwärmt. Nach dem Erwärmen der Erwärmungszone 12 herrscht also ein Temperaturgefälle von innen nach außen innerhalb des Bleches 10. Dadurch, dass die Erwärmungszone 12 nicht gleichmäßig auf ein und dieselbe Temperatur erhitzt wird, können lokale Spannungsüberhöhungen und unerwünschte Verbeulungen bzw. Verformungen innerhalb des Blechs 10 trotz des Erwärmungsprozesses vermieden werden. Die Kerntemperatur in dem ersten Bereich 14 sowie der Gradient der Temperatur entlang des zweiten und dritten Bereichs 16, 18 bis hin zu dem restlichen, die Randzone 12 umgebenden Bereich wird dabei so festgelegt, dass entsprechende Folgeprozesse, wie beispielsweise eine Umformung oder ein Falzen des Blechs 10, nicht negativ beeinflusst werden.Around the warming zone 12 of the sheet 10 to heat, the sheet can 10 be inserted for example in a tool, not shown here, which has three different tempering zones. The temperature control zones may each have differently controllable heating cartridges, coils or channels through which hot media flows. By means of the tool becomes the heating zone 12 heated so that a predetermined temperature gradient from the inside to the outside within the sheet 10 is produced. Should the sheet 10 For example, be made of aluminum, the first area 14 preferably at a temperature above 300 ° C, the second range 16 at a temperature between 190 and 300 ° C and the third range 18 heated to a temperature between 140 and 180 ° C. After heating the heating zone 12 So there is a temperature gradient from inside to outside within the sheet 10 , In that the heating zone 12 is not uniformly heated to one and the same temperature, local stress peaks and unwanted buckling or deformation within the sheet can 10 be avoided despite the heating process. The core temperature in the first area 14 and the temperature gradient along the second and third regions 16 . 18 to the rest, the fringe area 12 Surrounding area is determined so that appropriate follow-up processes, such as a transformation or folding of the sheet 10 , not negatively affected.

Sollte es sich bei dem Blech 10 hingegen um ein Stahlteil handeln, können die zuvor genannten Temperaturen auch variiert werden. Beispielsweise kann der erste Bereich 14 wesentlich stärker als auf 300°C erhitzt werden, da Stahl üblicherweise ohne Weiteres auf eine Temperatur von 800 bis 900°C erhitzt werden kann. Die Erhitzung der weiteren Bereiche 16, 18 wird dabei wiederum derart gewählt, dass möglichst geringe Spannungen und Verzüge an dem Blech 10 auftreten.Should it be with the sheet metal 10 On the other hand, when dealing with a steel part, the temperatures mentioned above can also be varied. For example, the first area 14 heated much stronger than at 300 ° C, since steel can be heated usually readily to a temperature of 800 to 900 ° C. Heating of other areas 16 . 18 is again chosen such that lowest possible stresses and distortions on the sheet 10 occur.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009031449 A1 [0002]

Claims

Method for producing a component for a motor vehicle, in which the component is made of a metal sheet ( 10 ) produced in a heating zone ( 12 ) and then further processed, characterized in that the heating zone ( 12 ) is heated so that within the heating zone ( 12 ) a predetermined temperature gradient is generated from the inside to the outside.

Method according to claim 1, characterized in that the heating zone ( 12 ) at least in a first area ( 14 ), a second area ( 16 ) and into a third area ( 18 ), the areas ( 14 . 16 . 18 ) are each heated to different temperatures.

Method according to claim 2, characterized in that the heating zone ( 12 ) is divided such that the second area ( 16 ) the first area ( 14 ) and the third area ( 18 ) the second area ( 16 ) surrounds.

Method according to claim 2 or 3, characterized in that the first area ( 14 ) to a temperature greater than 300 ° C, the second range ( 16 ) to a temperature between 190 and 300 ° C and the third range ( 18 ) is heated to a temperature between 140 and 180 ° C.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet ( 10 ) for heating the heating zone ( 12 ) is arranged in a different tempering zones having tool.