DE102015103721B3

DE102015103721B3 - Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken sowie Achshilfsrahmen

Info

Publication number: DE102015103721B3
Application number: DE102015103721.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Henksmeier; Erik Hochapfel; Dieter Friesen
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2035-03-14
Also published as: US10226809B2; MX2017011172A; CN107257762A; US20180050380A1; WO2016146107A1; CN107257762B

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils (15) mit voneinander verschiedener Wandstärke (W, W1), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetallwerkstoff, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Blechmaterials mit konstanter Wandstärke (W), – Vorformen des Blechmaterials zu einer Vorform (6) mit einer Niederhalterpresse (2), wobei in einem inneren Bereich zumindest eine Ausbauchung (4) erzeugt wird, so dass sich das Material abstreckt und eine reduzierte Wandstärke (W1) aufweist, – Abflachen und/oder Ausbreiten der hergestellten Vorform (6), – wobei das Blechmaterial vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine (7) vereinzelt wird, – Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine (7), – Umformen der Platine (7) zu dem Blechumformbauteil (15).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken, gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 2.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Achshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 14.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeugkarosserien aus Blechbauteilen zu fertigen. Hierzu werden zumeist selbsttragende Karosserien hergestellt, die aus Kraftfahrzeugstrukturbauteilen aufgebaut sind. Hierzu zählen Kraftfahrzeugsäulen, Querträger, Längsträger, Getriebetunnel, Bodenpartien, Dachholme etc. Die Bauteile werden zumeist als Blechumformbauteil hergestellt. Hierzu hat sich in den letzten Jahren die Warmumform- und Presshärtetechnologie zur Herstellung von Bauteilen mit hochfesten oder gar höchstfesten Eigenschaften etabliert. Dazu wird eine härtbare Stahllegierung verwendet und Ausgangsmaterial in Platinenform bereitgestellt. Diese Platinen werden auf eine Temperatur höher dem AC3 Punkt erwärmt, was als Austenitisieren bezeichnet wird und im Anschluss in diesem Zustand warmumgeformt. Im Anschluss daran erfolgt entweder in dem Pressumformwerkzeug selber oder in einem separaten Haltewerkzeug eine derart schnelle Abkühlung, wobei durch ein Abschreckhärten ein vergleichsweise hartes Gefüge hergestellt wird.
Nunmehr ist es jedoch notwendig zum einen in einem Bauteil voneinander verschiedene Festigkeitseigenschaften zu erzielen. Gleichzeitig sollen die Produktionskosten sowie der Materialaufwand gering gehalten werden.
Beispielsweise aus der DE 100 483 12 B4 ist eine Abstreckvorrichtung für Platinen bekannt, bei der über zwei Walzen voneinander verschiedene Dickenbereiche in einer Platine erzeugt werden. Aufgrund der voneinander verschiedenen Wandstärken ergibt sich dann ein Bauteil mit voneinander verschiedenen Festigkeiten. Ferner ist aus der EP 162 14 53 A2 ein Herstellungsverfahren mittels der Warmumformtechnologie beschrieben, bei der auch Bauteile mit voneinander verschiedener Wandstärke verarbeitet werden.
Die voneinander verschiedenen Wandstärken werden an den Bauteilen jedoch zumeist durch einen vorherigen Walzvorgang hergestellt. Ein entsprechender Walzvorgang bringt jedoch hohe Herstellungskosten mit sich und ist mitunter für einzelne Platinen nicht durchführbar.
Weiterhin ist aus der DE 10 2008 014 103 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Blechformteilen durch Umformung bekannt, wobei eine Wandstärkenreduktion durch die Umformung berücksichtig wird.
Ferner ist aus der DE 103 50 885 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines korrosionsgeschützten, gehärteten Stahlbauteils mit unterschiedlichen Wandstärken bekannt, wobei durch Vorwalzen zunächst einer Platine die Dicke partiell reduziert wird.
Weiterhin ist aus der DE 10 2012 209 554 ein Verfahren zum Formen eines Erzeugnisses aus einem Metalllegierungsblechmaterial bekannt, wobei zunächst eine Vorform mit einer Ausbuchtung erzeugt wird, wobei zwei voneinander verschiedene Dicken durch einen Stanzvorgang eingestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit voneinander verschiedenen Wandstärken bereitzustellen, dass gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Methoden kostengünstiger und mit geringerem Materialeinsatz der zu verarbeitenden Werkstoffe durchführbar ist.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
Die zuvor genannte Aufgabe wird alternativ mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 2 gelöst.
Vorteilhafte Varianten der erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie 2 sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die Aufgabe wird weiterhin gegenständlich mit einem Achshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten des Hilfsrahmens sind in den dazu abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Das Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils, insbesondere eines Kraftfahrzeugblechumformbauteils aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetall, wobei das Blechumformbauteil bereichsweise voneinander verschiedene Wandstärken aufweist, ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

– Bereitstellen eines Blechmaterials mit konstanter Wandstärke,
– Vorformen des Blechmaterials zu einer Vorform mit einer Niederhalterpresse, wobei in einem inneren Bereich zumindest eine Ausbauchung erzeugt wird, so dass sich das Material in der Ausbauchung abstreckt und eine reduzierte Wandstärke aufweist,
– Abflachen und/oder Ausbreiten der hergestellten Vorform,
– wobei das Blechmaterial vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine vereinzelt wird,
– Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine,
– Umformen der Platine zu dem Blechumformbauteil.

Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, die voneinander verschiedenen Wandstärken durch ein Abstrecken und einer damit einhergehenden Wandstärkenreduktion in einem inneren Bereich bzw. einem Binnenbereich herzustellen. Dazu wird ein Niederhalterwerkzeug verwendet, insbesondere eine Niederhalterpresse, wobei zur Herstellung des Abstreckvorganges die Niederhalterkraft derart erhöht wird, dass kein Durchrutschen bzw. nur ein deutlich verringertes Durchrutschen bzw. Nachfließen von Material erfolgt und durch die mindestens eine Ausbauchung, bevorzugt Wellenform das Material zur Erzeugung der Ausbauchung abgestreckt wird. Dies bedeutet, es erfolgt im Innenbereich eine Verringerung der Wandstärke zu Gunsten einer Längenänderung bedingt durch die Ausbauchung bzw. Wellenform.
Durch gezielte Steuerung, beispielsweise des Niederhalterdruckes zu bestimmten Zeiten des Vorformvorganges kann somit gezielt homogen verteilt in der Ausbauchung bzw. Wellenform eine Abstreckung hervorgerufen werden. Dies bedeutet, dass sich im Bereich der Ausbauchung eine reduzierte Wandstärke mit einem homogenen Querschnittsverlauf einstellt und in den außerhalb des zwischen den Niederhaltern befindlichen Bereichen die ursprüngliche Wandstärke des bereitgestellten Blechmaterials erhalten bleibt.
In vorteilhafter Weise muss die Niederhalterpresse nicht als vollständig separates Werkzeug ausgebildet sein. Es kann auch im Anschluss an die Herstellung von Bandmaterial ein eingesetzter Bandstraffer verwendet werden, wobei dann bei Schließen des Bandstraffers und Einfahren eines Umformstempels eine entsprechende Ausbauchung mit Abstreckung erzeugt wird.
In einer alternativen Lösung zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken, insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetallwerkstoff zeichnet sich das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte aus:

– Bereitstellen eines Blechmaterials mit konstanter Wandstärke,
– Vorformen des Blechmaterials zu einer Vorform, wobei in einem inneren Bereich zumindest eine Ausbauchung mit einem Pressenwerkzeug erzeugt wird,
– an den den inneren Bereich begrenzenden Randflächen wird jeweils eine Randausbauchung erzeugt, die eine Amplitude größer der Amplitude der Ausbauchung aufweist, oder
– an zwei gegenüberliegenden Seiten wird bei Schließen des Pressenwerkzeuges eine Absperrkantung erzeugt, die ein verzögertes Nachfließen des Materials außerhalb der Absperrkantung in dem Bereich zwischen den Absperrkantungen erzeugt, so dass bei Schließen des Pressenwerkzeuges das Blechmaterial im inneren Bereich abgestreckt wird,
– Abflachen und/oder Ausbreiten der hergestellten Vorform,
– wobei das Blechmaterial vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine vereinzelt wird,
– Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine,
– Umformen der Platine zu dem Blechumformbauteil.

Hierbei ist es von besonderem Vorteil, dass kein Niederhalter verwendet werden muss. Vielmehr werden mindestens drei Ausbauchungen erzeugt, eine innenliegende Ausbauchung sowie jeweils den inneren Bereich berandende Randausbauchungen. Hierzu wird ein Pressenwerkzeug verwendet, welches ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweist und zur Herstellung der Randausbauchungen die entsprechenden Werkzeuge so ausgebildet sind, dass zunächst der die jeweilige Randausbauchung erstellende Stempel einen Erstkontakt mit dem zu formenden Blechmaterial herstellt. Beim weiteren Absenkvorgang des Pressenwerkzeuges erfährt dann das vorzuformende Blechmaterial im Bereich der Randausbauchung einen Werkzeugkontakt und somit eine erhöhte Reibung, die dazu führt, dass die außerhalb der Randausbauchung liegenden Bereiche des Blechmaterials verzögert und gesteuert in den inneren Bereich nachfließen können. Bei Erzeugung der Ausbauchung in dem inneren Bereich wird dann wiederum das Material aufgrund des verzögerten Nachfließens abgestreckt, mithin eine Reduktion der Wandstärke zu Gunsten einer Längenänderung erzeugt.
Alternativ ist es möglich an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Schließen des Pressumformwerkzeuges eine Absperrkantung zu erzeugen, die ein verzögertes Nachfließen des außerhalb der Absperrkantung befindlichen Materials in den von der Absperrkantung begrenzten inneren Bereich bzw. Binnenbereich erzeugt. Durch das gleichzeitige Ausformen mindestens einer Ausbauchung im inneren Bereich wird somit das Material abgestreckt, was zu einer Reduzierung der Wandstärke führt. Die Absperrkantung ist insbesondere als Abkantung um 45° bis 90° der Blechplatine durch Schließen des Umformwerkzeuges erzeugt.
Die nachfolgend in den Unteransprüchen beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten gelten sowohl für das Verfahren mit Niederhalter als auch das Verfahren mit Randausbauchung. Aus Vereinfachungsgründen sind diese in der nachfolgenden Beschreibung jeweils nur für das eine oder das andere Verfahren beschrieben, wobei eine komplette Wiederholdung für das zweite Verfahren aus Vereinfachungsgründen entfällt.
Bei den zwei zuvor beschriebenen Verfahren ist das Blechmaterial, mithin das Ausgangsmaterial bereitgestellt in Form einer Platine bzw. eines Blechbandes, derart ausgebildet, dass es zumindest in einem Bereich eine konstante Wandstärke aufweist. Dieser Bereich wird dann mit dem erfindungsgemäß beschriebenen Verfahren abgestreckt, mithin die Wandstärke verringert. Die übrigen Bereiche können ebenfalls eine verringerte oder aber vergrößerte Wandstärke aufweisen. Insbesondere wird das Verfahren angewendet bei einem Blechmaterial, welches vollständig eine konstante Wandstärke aufweist.
Die so hergestellte Vorform kann auch als Halbzeug bezeichnet werden. Im Anschluss hieran wird die Vorform gerichtet, was insbesondere durch ein Abflachen bzw. Ausbreiten erfolgt. Das Richten kann mithin durch ein Druckumformen, beispielsweise in ein Pressenwerkzeug erfolgen aber auch durch ein Zugumformen, so dass die abgestreckte Platine der Vorform durch seitliches Ziehen begradigt bzw. eingeebnet wird. Auch kann ein kombiniertes Zug- und Druckumformen mithin ein Abflachen und Ausbreiten durchgeführt werden. Im Falle des Richtens eines Blechbandes gelten oben genannte Schritte gleichermaßen. Das gerichtete Blechband kann dann anschließend zu Platinen vereinzelt werden.
Hierdurch wird eine Platine erhalten, die in einem Innenbereich eine geringere Wandstärke aufweist, gegenüber dem den inneren Bereich berandenden äußeren Bereich. Wird die Platine oder das Blechband jeweils über die gesamte Breite vorgeformt, so wird bei der Erfindung von einem Innenbereich gesprochen, der von zwei außenliegenden Bereichen berandet ist. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch vorstellbar, dass ein Binnenbereich hergestellt wird, so dass die Vorform nicht nur durch zwei sich gegenüberliegenden angrenzenden Bereichen berandet ist, sondern auf allen vier Seiten, mithin vollständig umschlossen berandet ist von Bereichen die nicht vorgeformt sind und somit die ursprüngliche Wandstärke aufweisen. Auch kann die Vorform oder die abgeflachte Platine im Nachhinein beschnitten werden, so dass die Wandstärkenreduzierung dann nicht nur in einem Innenbereich, sondern entlang der Schnittkante an einem äußeren Rand hergestellt ist. Diese Platine kann beispielsweise auch im Nachhinein beschnitten werden, so dass die Wandstärkenreduzierung nicht nur im Innenbereich sondern entlang der Schnittkante dann auch an einem äußeren Rand hergestellt ist.
Im Anschluss daran wird die so hergestellte gerichtete Platine mit voneinander verschiedenen Wandstärken in ein Umformwerkzeug transferiert und hier zu dem Blechumformbauteil umgeformt. Das Umformen erfolgt dabei bevorzugt als Kaltumformen oder insbesondere als Warmumform- und Presshärtevorgang. Als bevorzugte Stahlsorten werden eingesetzt ein 22Mnb5-Stahl oder aber auch ein Kaltformstahl 5235. Auch ist es vorstellbar, Stähle mit TRIP-Eigenschaften umzuformen bzw. DC04-Stahl umzuformen. Bei Leichtmetalllegierung werden insbesondere 5000er oder 6000er Aluminiumlegierungen umgeformt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es sowohl möglich einzelne Blechplatinen lokal abzustrecken als auch die Vorformoperation an einem Blechband durchzuführen, wobei das Blechband von einem Coil abgewickelt wird und im Anschluss an die Vorformung dann die vorgeformten Teile des Blechbands abgelängt bzw. abgetrennt werden. In einfachster Ausgestaltung wird eine einfach geschwungene Wellenform hergestellt. Mithin weist der Innenbereich durch das Vorformen nur eine Ausbauchung auf. Der Innenbereich ist dabei derart definiert, dass dieser zumindest von zwei Seiten an denen ein Niederhalter angesetzt ist berandet ist. Der Innenbereich kann jedoch auch allseitig berandet sein. In diesem Bereich ist es vorteilhaft umlaufende Niederhalter bzw. von vier Seiten einen jeweiligen Niederhalter anzusetzen.
Die Ausbauchung ist bevorzugt als Wellenform ausgebildet. Die Wellenform kann im Rahmen der Erfindung auch mehrfach geschwungen sein. Mithin hat der Innenbereich einen sinusförmigen Verlauf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Längenänderung nicht maßgeblich nur durch die eine Ausbauchung hervorgerufen wird, sondern durch die Mehrzahl der Wellenberge und Wellentäler des sinusförmigen Verlaufes ohne zu starke Amplituden einer Ausbauchung zu nur einer Seite mit höherer Längenänderung zu verzeichnen ist, wobei das in die Längenänderung fließende Material eine gleichmäßige Reduzierung der Wandstärke bewirkt, was durch den Niederhalter steuerbar ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich die Wandstärke um 1% bis 40% gegenüber der ausgehenden Wandstärke zu reduzieren. Aufgrund der Vorauslegung der äußeren Abmessungen des herzustellenden Blechumformbauteils und/oder der äußeren Schnittkanten der gerichteten Platine kann die bei der Abstreckung auftretende Längenänderung derart berücksichtigt werden, dass die gerichtete Platine an die äußeren Bauteilkonturmaße angepasst ist. Folglich ist ein geringerer Materialeinsatz zur Bereitstellung der Blechplatine bzw. des Blechbandes zu verzeichnen, gegenüber herkömmlichen Walzverfahren. Weiterhin ist die Formgebungsfreiheit größer, da das aus dem Stand der Technik bekannte Walzverfahren immer durch die zwei gegenüberliegenden Walzenpaare und deren Längserstreckung begrenzt ist, was gerade bei Produktionsumstellung erhöhten Aufwand bedeutet. Wird beispielsweise ein Blechband gewalzt, so wird mithin nicht ein partieller Innenbereich gewalzt, sondern jeweils das Blechband über seine gesamte Breite für einen bestimmten Längenabschnitt. Hier kann mit dem erfindungsgemäßen Abstrecken in einem Innenbereich gezielt lokal eine Wandstärkenreduzierung hervorgerufen werden. Vorstehend und nachfolgend werden die Begriffe innerer Bereich und Innenbereich gleichwertig verwendet. Binnenbereich bedeutet, ein allseitig eingeschlossener Bereich.
Besonders bevorzugt werden die nachfolgenden Herstellungsverfahren durchgeführt.
Eine besonders bevorzugte Prozessroute sieht vor, dass zunächst ein Blechband von einem Coil abgewickelt wird und bevorzugt zweiseitig eingespannt wird, so dass in einem Längenabschnitt über die gesamte Breite ein Vorformen erfolgt. Je nach verwendetem Werkstoff tritt eine Kaltverfestigung ein, die durch den Abstreckvorgang hervorgerufene Materialschwächungen zumindest teilweise kompensiert.
Im Anschluss daran erfolgt ein Abflachen und/oder Ausbreiten durch Zug- und/oder Druckumformung. Dieses Umformen kann als einfaches Crashumformen ohne weitergehende Einspannung oder Justierung durchgeführt werden. Hierdurch wird ein Tailored Formed Blanks erzeugt, wobei durch das zuvor gewählte Wellenprofil ein weitergehendes Faltenschlagen während des Richtvorganges bzw. Abflachvorganges verhindert wird. Das Bauteil wird somit ausschließlich abgeflacht.
Im Anschluss daran erfolgt ein Beschnitt zu Platinen mit Bereichen voneinander verschiedener Wandstärke. Anschließend erfolgt eine Formoperation. Diese wird bevorzugt als Kaltumformen in wenigstens einer Formstufe durchgeführt. Es entsteht ein Blechumformbauteil, welches in den Bereichen mit reduzierter Wandstärke um 5% bis 30%, insbesondere 5% bis 10% gegenüber der Ausgangswandstärke verwendet wird. Mithin hat die Wandstärke im reduzierten Wandstärkebereich ca. 90% der Ausgangswandstärke.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren sieht vor, dass ein optional beschichtetes Blechband von einem Coil abgewickelt wird, gereckt wird und anschließend zu Blechplatinen zugeschnitten wird. Die Blechplatinen werden dann in einem Ofen erwärmt, im Falle der Vorbeschichtung durchlegiert und im Anschluss daran zweiseitig eingespannt und in einem Flächenabschnitt unter lokaler Abstreckung warm vorgeformt. Hierbei wird ein Wellenprofil bzw. ein Napfprofil hergestellt. Aufgrund der zumindest noch restwarmen Blechplatine sind hohe Umformgerade und dadurch bedingt hohe Abstreckraten erreichbar. Die mehrseitige Einspannung kann auch eine Abstreckung sowie die damit verbundene Wandstärkenreduktion in mehreren Richtungen erzeugen. Im Anschluss daran folgt eine Richtoperation, die wiederum durch Abflachen und/oder Ausbreiten mittels Zugumformen und/oder Druckumformen durchgeführt wird. Insbesondere wird diese wiederum als einfaches Crashformen durchgeführt ohne weitere Justierung und/oder Einspannung der hergestellten Vorform. Auch hierdurch wird ein Tailored Formed Blanks erzeugt, bei dem auch wiederum durch zuvor gezielte Wahl des Wellenprofils bei der Richtoperation ein Faltenschlagen verhindert wird. Im Anschluss daran erfolgt eine zumindest partielle Austenitisierung, bevorzugt eine vollständige Austenitisierung der abgeflachten Vorform sowie ein Transfer in ein Warmumformwerkzeug in dem warmumgeformt wird, gefolgt von einem anschließenden Presshärten. Durch das Vorformen bei erhöhter Temperatur ist es möglich eine Wandstärkenreduktion um 2% bis 50% gegenüber der ursprünglichen Ausgangswandstärke in partiellen Bereichen herzustellen.
Mit dem erfindungsgemäßen beschriebenen Verfahren kann auch vorbeschichtetes Blechmaterial verarbeitet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren sieht vor, dass das Blechband von einem Coil abgewickelt wird, gereckt wird und zu Blechplatinen zugeschnitten wird. Die Blechplatinen werden in einem Ofen zur Durchlegierung wärmebehandelt und sofort, zumindest zweiseitig eingespannt. In einem inneren Flächenabschnitt wird unter lokaler Abstreckung durch das Vorformen ein Wellenprofil erzeugt, wobei auch hier wiederum durch die mindestens Restwärme höhere Umformgrade bzw. Abstreckraten bei einer Wandstärkenreduktion erreichbar sind.
Im Anschluss daran erfolgt weiterhin bevorzugt im noch restwarmen Zustand ein Abflachen und/oder Ausbreiten durch Zugumformen und/oder Druckumformen. Auch hier kann wiederum ein Druckumformen durch einfaches Crashformen ohne weitergehende Einspannung oder Justierung ein Tailored Formed Blanks erhalten werden, wobei das beim Vorformen erzeugte Wellenprofil ein Faltenschlagen während der Richtoperation verhindert. Im Anschluss daran erfolgt ein Abkühlen, bevorzugt bei Raumtemperatur sowie gegebenenfalls Zwischenlagern der hergestellten Vorform.
Im Anschluss daran erfolgt wiederum eine Austenitisierung, die insbesondere als Schnellaustenitisierung durchgeführt wird, mit nachfolgenden Warmumform- und Presshärteprozess. Auch hierdurch ist es wiederum möglich am Bauteil eine Wandstärkenreduktion von 5% bis 30% gegenüber der Ausgangswandstärke der Blechplatine zu erreichen.
Beispielsweise lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Stoßfängerträger, Getriebetunnel oder Fahrzeugsäulen herstellen.
Eine weitere alternative bevorzugte Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass ein Blechband von einem Coil abgewickelt wird, zumindest zweiseitig eingespannt und in einem Flächenabschnitt unter lokaler Abstreckung vorgeformt wird. Hierbei wird wiederum ein Wellenprofil bzw. ein Napfprofil erzeugt. Bei vielseitiger Einspannung ist es möglich eine Ausdünnung in mehreren Richtungen aber auch über nicht die gesamte Breite des Blechbandes zu erreichen. Danach erfolgt ein Abflachen und/oder Ausbreiten durch Zugumformen und/oder Druckumformen. Auch hier ist es möglich durch einfaches Crashformen ohne weitergehende Einspannung oder Justierung ein Tailored Formed Blanks zu erzeugen, wobei durch das vordefinierte Wellenprofil ein Faltenschlagen während der Richtoperation vermieden wird. Vor oder nach der Richtoperation wird bei diesem Verfahren bevorzugt dann ein Trennen der einzelnen hergestellten Vorformen bzw. Blechplatinen durchgeführt. Im Anschluss daran werden die vorgeformten und gerichteten Blechplatinen mithin die Platinen mit voneinander verschiedenen Wandstärken auf Austenitisierungstemperatur wärmebehandelt, insbesondere in einem Ofen. Vor oder nach der Erwärmung werden die Platinen bevorzugt vereinzelt. Im Anschluss daran erfolgt ein Warmumformvorgang mit anschließender Presshärtung. In diesem Verfahren ist es bevorzugt möglich ein Blechumformbauteil zu erstellen, das Bereiche mit einer um 5% bis 10% reduzierten Wandstärke gegenüber einer Ausgangswandstärke aufweist.
Insbesondere entspricht im Rahmen dieser Erfindung die Wandstärke des fertigen Blechumformbauteils außerhalb der Bereiche die durch das Vorformen abgestreckt wurden, der Ausgangswandstärke.
Im Rahmen der Erfindung kann bei allen beschriebenen Verfahren als Blechmaterial entweder ein Blechband oder eine zuvor vereinzelte Blechplatine verwendet werden. Im Falle der Verwendung einer Blechplatine wird diese dann vorgeformt, abgeflacht, optional beschnitten und/oder gelocht und anschließend die so vorbearbeitete Platine in einem Umformwerkzeug zum Blechumformbauteil umgeformt.
Im Falle eines Blechbandes ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Vorform an dem Blechband selber zu erzeugen und anschließend auch das so vorgeformte Blechband abzuflachen und/oder auszubreiten und erst im Anschluss daran zu Platinen zu vereinzeln. Im Rahmen der Erfindung kann jedoch auch das Blechband im Anschluss daran vereinzelt werden und dann die vereinzelten Vorformen jeweils einzeln abgeflacht und/oder ausgebreitet werden und der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
Insbesondere bietet es sich bei der Verarbeitung des Blechbandes an, dieses von beiden Seiten des Blechbandrandes, ausgehend über zumindest einen Teil der Breite einzuschneiden. Insbesondere erfolgt dies vor dem Vorformen, es kann jedoch auch während oder nach dem Vorformen erzeugt werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Blechband dann einfacher vorgeformt und/oder abgeflacht werden kann, ohne dass ein Verzug an dem vorgeschalteten Blechband während des Produktionsprozesses zu verzeichnen ist. Abhängig ob und wann von den Seiten eingeschnitten wird, ist dies von dem Abstreckungsmaße bzw. der Vorformrate, mithin der Längenänderung, welche bei einem Blechband bedeutet, dass das Blechband in seiner Breite aufgrund des Vorformens verringert wird. Durch das zumindest teilweise Einschneiden wird die Blechbandbreitenänderung derart kompensiert, so dass diese sich nicht zu Ungunsten des diesem Prozess vorher zugeführten Blechbandes und/oder des der weiteren Verarbeitung zugeführten Blechbandes auswirkt.
Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird weiterhin mit einem Achshilfsrahmen für ein Kraftfahrzeug gelöst, wobei der Achshilfsrahmen als Blechumformbauteil hergestellt ist. Er zeichnet sich dadurch aus, dass er als einstückiges und werkstoffeinheitliches Blechumformbauteil mit Bereichen voneinander verschiedener Wandstärke hergestellt ist, insbesondere als Schalenbauteil. Der Achshilfsrahmen weist in Draufsicht eine Schmetterlingsform auf, mit zwei sich fächerartig erstreckenden Endabschnitten. Ferner weist der Achshilfsrahmen einen die Endabschnitte verbindenden Mittelabschnitt auf, der im Wesentlichen eine konstante Breite hat. Der Mittelabschnitt weist einen Bereich auf, der mit reduzierter Wandstärke ausgebildet ist. Die reduzierte Wandstärke erstreckt sich dabei über einen Teil der Längsrichtung des Mittelabschnittes sowie über die gesamte Breite des Mittelabschnittes. Ferner ist in je einem Endabschnitt ein Bereich mit reduzierter Wandstärke ausgebildet, der sich in Querrichtung teilweise erstreckt und über einen Teil der Länge des Endabschnittes ausgebildet ist.
Der Achshilfsrahmen ist insbesondere mit einem der zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt. Hierdurch ist es möglich, im Gegensatz zu einer abgewalzten Blechplatine mit voneinander verschiedenen Wandstärken nicht nur in eine Richtung teilweise orientierte verschiedene Dickenbereiche zu erzeugen, sondern in einem einstückigen Blechbauteil Bereiche mit voneinander verschiedener Wandstärke auszubilden, die sich in verschiedene Richtungen zueinander erstrecken.
Hierzu ist weiterhin bevorzugt der Bereich mit reduzierter Wandstärke im Endabschnitt von einem freien Ende hin, sich in Längsrichtung nach innen fächerartig verjüngend ausgebildet. Dies bedeutet, dass in einem Randbereich am freien Ende die reduzierte Wandstärke ausgebildet ist. Ferner ist in Querrichtung von beiden Seiten im Endabschnitt ein Bereich mit jeweils größerer Wandstäke ausgebildet, der den Bereich mit verringerter Wandstärke teilweise einschließt. In Draufsicht nimmt dann der Bereich mit verringerter Wandstärke fächerartig verjüngend zur Mitte hin ab und geht schließlich vollständig in den Bereich mit größerer Wandstärke über.
Ferner ist in den Endabschnitten je eine Ausnehmung ausgebildet, wobei die Ausnehmung, insbesondere kreisförmig ausgebildet ist. Die Ausnehmungen können beispielsweise durch Stanzen oder Ausschneiden eingebracht sein und beispielsweise zur Durchführung von verschiedenen Komponenten oder aber auch zur Montage bzw. Gewichtseinsparung vorgesehen sein.
Ferner sind an dem Achshilfsrahmen verschiedene Anschraubflächen, Koppelbereiche und/oder auch Lageraufnahmen zur Anbindung von Lenkern und/oder Federbeinen vorgesehen, die entweder umformtechnisch mit ausgeformt werden oder durch ein Koppelungsverfahren beispielsweise angeschweißt werden.
Ferner ist der Achshilfsrahmen derart schalenförmig ausgebildet, so dass zumindest teilweise außen umlaufend ein Flanschrand ausgebildet ist. Der Flanschrand kann derart ausgebildet sein, dass er als umlaufender Rand gegenüber einer Grundfläche abstehend ist und an dem umlaufenden Rand außenseitig nochmals ein Flansch nach außen orientiert zeigend ausgebildet ist. Insbesondere ist es somit möglich, den Achshilfsrahmen zweischalig auszubilden, wobei jede Schale wie zuvor beschrieben einzeln hergestellt ist und dann die zwei Schalen übereinander gelegt werden, so dass diese zumindest einen abschnittsweise geschlossenen Hohlraum ausbilden. Über die abstehenden Flansche können die zwei Schalen thermisch miteinander gefügt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren erläutert. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Seitenansicht sowie Perspektivansicht,
2 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Blechband,
3 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels Warmumformen,
4 eine dazu alternative Ausgestaltungsvariante mittels Warmumformung und mehrfacher Erwärmung,
5 das erfindungsgemäße Verfahren mit Bandverlängerung in separaten Werkzeugstufen
6 das Verfahren aus 5 in einem Folgeverbundwerkzeug,
7a und b eine Ausführungsvariante eines Vorformwerkzeuges für das zweite erfindungsgemäße Verfahren,
8 eine damit hergestellte Vorform,
9 einen Platinenzuschnitt mit einer Ausbauchung sowie damit verbundener partieller Abstreckung,
10 der Platinenzuschnitt gemäß 9 in einem Werkzeug,
11 der abgeflachte Platinenzuschnitt,
12 ein schalenförmig hergestellter Achshilfsrahmen in Draufsicht sowie Schnittansichten und
13 eine Schnittansicht des zweischalig hergestellten Achshilfsrahmens.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
1 zeigt eine Blechplatine 1 auf die Bildebene bezogen oben in Seitenansicht und die Bildebene unten in Perspektivansicht. Diese Blechplatine 1 wird in einem Verfahrensschritt in eine Niederhalterpresse 2 eingelegt, wobei die Niederhalterpresse 2 auf zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Niederhalter 3 aufweist. Durch Beaufschlagung der Niederhalter 3 mit einem erhöhten Niederhalterdruck gegen ein Gegenlager wird an der Blechplatine 1 eine Ausbauchung 4 erzeugt, die zu einer Verlängerung der ursprünglichen Länge L der Blechplatine 1 führt. In der unteren Bildebene ist gut zu erkennen, dass sich die Ausbauchung 4 über die gesamte Breite B der Blechplatine 1 erstreckend ausgebildet ist. Das in die Längenänderung fließende Material bedingt eine Verringerung der Wandstärke W1 im Bereich der Ausbauchung 4 relativ zur ursprünglichen Wandstärke W mithin der Ausgangswandstärke. In einem weiteren Verfahrensschritt ist hier ein Druckumformwerkzeug 5 gezeigt, in dem die hergestellte Vorform 6 abgeflacht wird und somit eine Platine 7 mit einem mittleren abgestreckten Bereich 8 mit reduzierter Wandstärke W1 hergestellt wird. Diese Platine 7 weist eine Länge L1 auf, wobei die Länge L1 länger ist als die Länge L und die Wandstärke W1 in dem abgestreckten Bereich 8 kleiner ist als die Wandstärke W der ursprünglichen Blechplatine 1, welche noch im jeweiligen Randbereich bzw. nicht vorgeformten Bereichen der Platine 7 vorliegend ist. Insbesondere erfolgt das Abflachen als Crashformen, so dass keine weitergehende Zentrierung oder Justierung notwendig ist. Bei der später herzustellenden Formgebung in einem hier nicht näher dargestellten Umformwerkzeug, kann aufgrund des Dickenübergangs 24 oder auch aufgrund der Ausbauchung (Vorform) von den abgestreckten Bereichen 8 mit reduzierter Wandstärke W1 zu Bereichen mit regulärer Wandstärke W eine Eigenzentrierung im Umformwerkzeug erfolgen.
2 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren als Endlosprozess in einem Folgeverbundwerkzeug, auf die Bildebene bezogen oben in Draufsicht und unten in Seitenansicht. Hierzu wird zunächst ein Ausgangsmaterial auf einem Coil 9 bereitgestellt und zu einem Blechband 10 von dem Coil 9 abgewickelt. Es folgt eine Kalibrieroperation in einem Kalibrierwerkzeug 11, woraufhin in einem Vorformwerkzeug 21 aufgrund der Einspannung mit den Niederhaltern 3 eine Wellenform 12 erzeugt wird, die in Querrichtung Q zur Längsrichtung 13 des Blechbandes verläuft. Die Wellenberge stehen dann in Relation zu einer Oberseite 25 und/oder einer Unterseite 26 des Blechbandes 10 über. In voneinander beabstandeten Blechbandabschnitten 22 werden dann jeweils die Wellenformen 12 erzeugt, die im Anschluss wiederum in einem Druckumformwerkzeug 5 abgeflacht werden. Im Ergebnis wird die Bandbreite B12 in den vorgeformten Bereichen der Wellenform 12 gegenüber der ursprünglichen Bandbreite B10 des Blechbandes verbreitert. Es erfolgt ferner ein seitlicher Einschnitt 27 an den gegenüberliegenden Blechbandrändern 28 mit einer Beschneidestation 16'. Es wird somit durch das Abflachen in dem Druckumformwerkzeug 5 eine Deformation des Blechbandes 10 in Längsrichtung 13 vermieden. Im Anschluss daran erfolgt ein Umformen, beispielsweise in einem Pressumformwerkzeug 14, so dass die einzelnen Blechumformbauteile 15, noch zusammenhängend geformt werden. An einer Beschneidestation 16 folgt dann eine Vereinzelung der zunächst noch zusammenhängenden Blechumformbauteile 15 zu einzelnen Blechumformbauteilen 15.
3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren in einem Warmumformprozess. Hierzu wird wiederum ein Ausgangsmaterial auf einem Coil 9 bereitgestellt und zu einem Blechband 10 abgewickelt und in einem Kalibrierwerkzeug 11 gerichtet bzw. kalibriert. Es folgt dann ein kombiniertes Vorform- und Trennwerkzeug 17, in dem gleichzeitig die nicht näher dargestellte Ausbauchung in Form einer Wellenform 12 in Längsrichtung 13 des Blechbandes erzeugt wird, so dass einzelne Vorformen 6 gleichzeitig durch das Trennen hergestellt sind. Diese werden dann wiederum in einem Druckumformwerkzeug 5 abgeflacht, was wiederum als Crashformen ohne weitergehende Justierung oder Kalibrierung erfolgen kann. Im Anschluss werden die einzelnen Platinen 7 mit voneinander verschiedenen Wandstärken W, W1 durch einen Austenitisierungsofen 18 geführt und auf über Austenitisierungstemperatur erwärmt. Im Anschluss werden diese in ein kombiniertes Warmumform- und Presshärtewerkzeug 19 transferiert und in diesem zu dem Blechumformbauteil 15 umgeformt. Das Blechumformbauteil 15 weist dabei Bereiche mit voneinander verschiedener Wandstärke W, W1 auf. Die Richtung der Wellenform 12 wird hierbei in Längsrichtung 13 des Blechbandes 10 erzeugt.
4 zeigt ein dazu alternatives Verfahren, bei dem auch zunächst wiederum das Ausgangsmaterial auf einem Coil 9 bereitgestellt wird und zu einem Blechband abgewickelt wird und in einem anschließenden Kalibrierwerkzeug 11 gerichtet bzw. kalibriert wird. Im Anschluss daran erfolgt in einer Beschneidestation 16 eine Vereinzelung zu einzelnen Blechplatinen 1, die dann durch eine Erwärmungsstation, insbesondere auch wiederum in Form eines Austenitisierungsofens 18 geführt werden. Im Anschluss erfolgt der Transfer in ein Niederhalterwerkzeug 2, bei dem die einzelnen erwärmten Blechplatinen 1 mit einer Wellenform 12 zu einer Vorform 6 umgeformt und dabei abgestreckt werden und in einem direkt folgenden Druckumformwerkzeug 5 abgeflacht werden. Es wird somit eine Platine 7 mit Bereichen voneinander verschiedener Wandstärke W, W1, wobei W1 kleiner W ist, erzeugt, die dann in einer zumindest partiellen Nacherwärmungsstation 20 wiederum temperiert, insbesondere austenitisiert werden und im Anschluss daran in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug 19 transferiert werden, um zu dem Blechumformbauteil 15 endgeformt und gehärtet zu werden. Das Blechumformbauteil 15 weist wiederum Bereiche mit voneinander verschiedener Wandstärke W, W1 auf.
5 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem auch wiederum ein Ausgangsmaterial in Form eines Coils 9 bereitgestellt ist, von dem ein Blechband 10 abgewickelt wird und durch ein anschließendes Kalibrierwerkzeug 11 geführt wird. Es erfolgt danach die Herstellung einer entsprechenden Vorform 6 in einem Niederhalterwerkzeug 2 und Vereinzelung in einer daran anschließenden Beschneidestation 16. Auch hierdurch sind Vorformen 6 hergestellt, mit einer Wellenform 12 wiederum in Längsrichtung 13 des Blechbandes 10. Diese werden in einem Druckumformwerkzeug 5 abgeflacht, so dass die einzelnen Platinen 7 mit voneinander verschiedener Wandstärke W, W1 in einem anschließenden Pressformwerkzeug 14 zu dem gewünschten Blechumformbauteil 15 mit voneinander verschiedenen Wandstärken W, W1 endgeformt werden.
6 zeigt eine alternative Ausführungsvariante des in 5 dargestellten Verfahrens in einem Folgeverbundwerkzeug 23. Das Blechband 10 wird kontinuierlich bearbeitet bis zur abschließenden Formgebung und Vereinzelung der so hergestellten Blechbandabschnitte zu den einzelnen Blechumformbauteilen 15 mit voneinander verschiedener Wandstärke W, W1.
7a und b zeigen ein Vorformwerkzeug zur Herstellung einer Vorform 105. Das Vorformwerkzeug ist als Pressenwerkzeug, aufweisend ein Oberwerkzeug 100 und ein Unterwerkzeug 101, ausgebildet. Darin eingelegt ist eine Blechplatine 102, wobei an der Außenseite des Oberwerkzeuges 100 jeweils zwei Stempelabschnitte 103 zur Herstellung der Randausbauchungen 104 an der hergestellten Vorform 105 ausgebildet sind. Diese Stempelabschnitte 103 fahren in Matrizen 106 ein, wobei gemäß 7b bei abgesenktem Oberwerkzeug 100 im Bereich der Stempelabschnitt 103 ein Erstkontakt in einem Kontaktrandbereich 107 mit der Blechplatine 102 hergestellt ist. In 7b sind zudem zwei Absperrkantungen 113 zu erkennen, zwischen denen beim weiteren Annähern von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug eine gezielte Abstreckung bzw. Ausdünnung erfolgt.
Gemäß 7b ist dann das abgesenkte Oberwerkzeug 100 in einem ersten Kontaktrandbereich 107 derart eingefahren, dass sich die Blechplatine 102 aufstellt und in den Kontaktbereichen 107 eine erhöhte Reibung auftritt. Dies führt dazu, dass die außenliegenden Bereiche 108 der Platine nicht schnell genug in den Innenbereich 109 nachfließen können, so dass hier durch die weiteren dargestellten erzeugten Wellenberge 110 und Wellentäler 111 an Oberwerkzeug 100 und Unterwerkzeug 101 dann ein Wellenprofil bzw. eine Wellenform 112 im Innenbereich 109 erzeugt wird, wobei hier eine Wandstärkenreduktion zu Gunsten einer Längenänderung erfolgt. Mithin ist die Wandstärke W108 des Außenbereiches 108 größer als die Wandstärke W109 des Innenbereiches 109, was in 8 gut ersichtlich ist.
Im Anschluss daran kann dann die so hergestellte Vorform 105 gemäß 8 abgeflacht werden, durch Aufbringen einer Druckkraft FD und/oder ausgebreitet werden durch Aufbringen einer Zugkraft FZ, ebenfalls dargestellt in 8. Ferner dargestellt ist, dass die Amplitude A104 der Randausbauchung 104 größer ist, als eine Amplitude A112 der Wellenform 112 im Innenbereich 109.
9 zeigt eine Platine 200 zur Herstellung eines in 12 dargestellten Achshilfsrahmens 201. Die Platine 200 ist dabei in Draufsicht schmetterlingsförmig ausgebildet, wobei gegenüber einem Mittelabschnitt 202 links- und rechtsseitig bezogen auf die Bildebene zwei Endabschnitte 203, 204 ausgebildet sind, wobei sich die Endabschnitte 203, 204 fächerartig aufweiten. Damit nunmehr in einem Mittelabschnitt 202 ein Bereich 205 mit reduzierter Wandstärke ausgebildet wird sowie in den Endabschnitten 203, 204 jeweils ein Bereich 206, 207 mit reduzierter Wandstärke ausgebildet wird, ist die Platine 200 mit den zuvor beschriebenen Verfahren derart vorgeformt worden, dass sowohl in dem Bereich 205 des Mittelabschnittes 202 als auch in den Bereichen 206, 207 der Endabschnitte 203, 204 eine Ausbauchung 208 hergestellt wurde, die eine Abstreckung hervorruft. Gut zu erkennen ist dies in der Teilschnittansicht A-A, in der die Wandstärke W200 der Platine 200 größer ist als die Wandstärke W205 des Bereiches 205, welcher verformt ist durch Erzeugung einer Ausbauchung 208. Zur Herstellung dieser Ausbauchung 208 ist gut ersichtlich in 10, dass jeweilige Niederhalter 209 die Bereiche 205, 206, 207 berandend angeordnet sind, so dass sich bei Erzeugung einer jeweiligen Ausbauchung 208 die Wandstärke in diesem Bereich aufgrund des nur verzögert nachfließenden Materials abstreckt und damit reduziert.
Bevor die Platine 200 mit den hergestellten Ausbauchungen 208 dann in ein Pressumformwerkzeug eingelegt wird, wird diese abgeflacht, wobei die äußere Kontur 210 der abgeflachten Platine 200 jeweils dargestellt ist als Strichlinie in 9 und in 10. Gut ersichtlich ist, dass die Platine somit zunächst kleiner ist als für die spätere Ausformung des Bauteils normalerweise nötig, aber aufgrund des Abstreckens und Abflachens dann eine größere äußere Kontur 210 nach dem Abflachen besitzt, welche dann zur Ausformung des Bauteils ausreicht.
Die abgeflachte Platine 200 ist in 11 dargestellt, in der gut ersichtlich in der Draufsicht die Bereiche 205, 206, 207 mit voneinander verschiedener Wandstärke W205, W206, W207 dargestellt sind. Der Bereich 205 ist sich über die gesamte Breite 211 des Mittelabschnittes 202 erstreckend und ein Teil in Längsrichtung 212 des Mittelabschnittes 202 ebenfalls erstreckend ausgebildet. Die Bereiche 206, 207 in den Endabschnitten 203, 204 erstrecken sich ebenfalls über einen Teil in Längsrichtung 212 sowie nur einen Teil der Breite in den Endabschnitten 203, 204. Sie sind berandet von jeweiligen Bereichen 213 mit konstanter Wandstärke W200, welche im Wesentlichen der Ausgangswandstärke der ursprünglichen Platine entsprechen. Ferner vorgesehen sind Ausnehmungen 214, die beispielsweise durch Stanzen oder Ausschneiden mit Laser- oder Wasserstrahlschneiden vorgesehen sind.
Die so hergestellte Platine 200 mit Abstreckungen und dadurch reduzierter Wandstärke W205, W206, W207 wird dann in einem Pressumformwerkzeug zu dem Achshilfsrahmen 201 dargestellt in 12, umgeformt. Gut ersichtlich in den Schnittlinien B-B und C-C ist, dass jeweils Bereiche 205, 206, 207 mit reduzierter Wandstärke W205, W206, W207 ausgebildet sind, wobei die Wandstärken W205, W206, W207 kleiner sind als die Wandstärke W200 der ursprünglichen Platine 200.
Ferner ersichtlich ist, dass der Achshilfsrahmen 201 als Schalenbauteil ausgebildet ist, derart, dass ein teilweise umlaufender Flanschrand 215 ausgebildet ist, wobei an dem Flanschrand 215 außen überstehend nochmals ein Flansch 216 ausgebildet ist.
Der Flanschrand 215 mit Flansch 216 dient insbesondere dazu, um gemäß 13 einen Achshilfsrahmen 201 auszubilden, der aus zwei Schalen gebildet ist, wobei dann der zumindest abschnittsweise umlaufende Flansch 216 der beiden Schalenbauteile aneinanderliegt und beispielsweise durch stoffschlüssiges Fügen gekoppelt ist. 13 zeigt dabei ebenfalls eine Ausgestaltungsvariante der Platine 200 bzw. Schale gemäß Schnittlinie C-C von 12.
Bezugszeichenliste

1: Blechplatine
2: Niederhalterpresse
3: Niederhalter
4: Ausbauchung
5: Druckumformwerkzeug
6: Vorform
7: Platine
8: abgestreckter Bereich
9: Coil
10: Blechband
11: Kalibrierwerkzeug
12: Wellenform
13: Längsrichtung zu 10
14: Pressumformwerkzeug
15: Blechumformbauteile
16: Beschneidestation
17: Vorform- und Trennwerkzeug
18: Austenitisierungsofen
19: Warmform- und Presshärtewerkzeug
20: Nacherwärmungsstation
21: Vorformwerkzeug
22: Blechbandabschnitten
23: Folgeverbundwerkzeug
24: Dickenübergang von W zu W1
25: Oberseite
26: Unterseite
27: Einschnitt
28: Blechbandrand
100: Oberwerkzeug
101: Unterwerkzeug
102: Blechplatine
103: Stempelabschnitt
104: Randausbauchung
105: Vorform
106: Matrize
107: Kontaktrandbereich
108: außenliegender Bereich
109: Innenbereich
110: Wellenberg
111: Wellental
112: Wellenform
113: Absperrkantung
200: Platine
201: Achshilfsrahmen
202: Mittelabschnitt
203: Endabschnitt
204: Endabschnitt
205: Bereich zu 202
206: Bereich zu 203
207: Bereich zu 204
208: Ausbauchung
209: Niederhalter
210: äußere Kontur
211: Breite zu 202
212: Längsrichtung zu 213
213: Bereich mit W200
214: Ausnehmung
215: Flanschrand
216: Flansch
A104: Amplitude zu 104
A112: Amplitude zu 112
B: Breite zu 1
B10: Breite zu 10
B12: Breite von 10 bei 12 nach 5
FD: Druckkraft
FZ: Zugkraft
L: Länge zu 1
L1: Länge zu 7
W: Wandstärke
W1: reduzierte Wandstärke
W108: Wandstärke zu 108
W109: Wandstärke zu 109
W200: Wandstärke zu 200
W205: Wandstärke zu 205
W206: Wandstärke zu 206
W207: Wandstärke zu 207

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils (15) mit bereichsweise voneinander verschiedener Wandstärke (W, W1), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetallwerkstoff, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Blechmaterials mit konstanter Wandstärke (W), – Vorformen des Blechmaterials zu einer Vorform (6) mit einer Niederhalterpresse (2), wobei in einem inneren Bereich zumindest eine Ausbauchung (4) erzeugt wird, so dass sich das Material abstreckt und eine reduzierte Wandstärke (W1) aufweist, – Abflachen und/oder Ausbreiten der hergestellten Vorform (6), – wobei das Blechmaterial vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine (7) vereinzelt wird, – Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine (7), – Umformen der Platine (7) zu dem Blechumformbauteil (15).
Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils (15) mit bereichsweise voneinander verschiedener Wandstärke (W108, W109), insbesondere eines Kraftfahrzeugbauteils aus einem Stahlwerkstoff oder Leichtmetallwerkstoff, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Blechmaterials mit konstanter Wandstärke (W108), – Vorformen des Blechmaterials zu einer Vorform (6), wobei in einem inneren Bereich (109) zumindest eine Ausbauchung mit einem Pressenwerkzeug erzeugt wird, – an den den inneren Bereich (109) begrenzenden außenliegenden Bereichen (108) wird jeweils eine Randausbauchung (104) erzeugt, deren Amplitude (A104) größer der Amplitude (A112) der Ausbauchung im Innenbereich (109) aufweist, oder – an zwei gegenüberliegenden Seiten wird bei Schließen eines Pressenwerkzeuges eine Absperrkantung (113) erzeugt, die ein verzögertes Nachfließen des Materials außerhalb der Absperrkantung (113) in den Bereich zwischen den Absperrkantungen (113) bewirkt und Ausformen einer Ausbauchung im Bereich zwischen den Absperrkantungen (113), so dass bei Schließen des Pressenwerkzeuges das Blechmaterial im inneren Bereich der Ausbauchung abgestreckt wird, – Abflachen und/oder Ausbreiten der hergestellten Vorform (105), – wobei das Blechmaterial vor, während oder nach dem Vorformen zu einer Platine vereinzelt wird, – Optionales Beschneiden und/oder Lochen der Platine, – Umformen der Platine zu dem Blechumformbauteil.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Blechmaterial eine Blechplatine (1) bereitgestellt wird oder dass als Blechmaterial ein Blechband (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in entgegengesetzte Richtungen orientierte Ausbauchungen (4) zur ursprünglichen Ebene des Blechmaterials erzeugt werden oder dass zwei in gleiche Richtung orientierte Ausbauchungen (4) erzeugt werden oder dass eine mehrfach geschwungene Wellenform (12, 112) oder eine sinusförmige Wellenform (12, 112) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausbauchung (4) oder Wellenform (12, 112) über die gesamte Breite (B) des Blechmaterials erstreckt oder dass die Ausbauchung (4) in einem Binnenbereich, mithin vollständig umrandeten Bereich des Blechmaterials ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechband (10) zugeschnitten wird und anschließend vorgeformt wird oder dass das Blechband (10) gleichzeitig beschnitten und vorgeformt wird oder dass das Blechband (10) vorgeformt wird und anschließend beschnitten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechband (10) vor, während oder nach dem Vorformen an beiden gegenüberliegenden Blechbandrändern (28) über einen Teil der Breite eingeschnitten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechmaterial durch das Vorformen aufgrund der Abstreckung eine Breite aufweist, die der Ausgangbreite entspricht oder dass das Blechmaterial durch das Vorformen eine gegenüber der Ausgangsbreite verringerte Breite aufweist, insbesondere eine um 0,1% bis 20%, insbesondere um 1% bis 10% verringerte Breite.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeflachte und/oder ausgebreitete Platine (7) eine Länge (L1) aufweist, die größer der Länge (L) des Blechmaterials im Ausgangszustand ist, insbesondere um 1% bis 50% größer der Länge (L).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgeformte Platine (7) zumindest bereichsweise austenitisiert wird, warmumgeformt wird und gehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechmaterial austenitisiert wird und anschließend vorgeformt wird und optional zumindest partiell nacherwärmt wird, anschließend warmumgeformt und gehärtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich mit reduzierter Wandstärke (W1, W109) eine um 5 bis 40%, bevorzugt 10 bis 30% geringere Wandstärke (W1, W109) gegenüber der Wandstärke (W, W108) des Blechmaterials im Ausgangszustand aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhalterpresse (2) mindestens an zwei gegenüberliegenden Seiten einen Niederhalter (3) aufweist, bevorzugt an vier Seiten, wobei jeweils zwei Seiten sich gegenüberliegen.
Achshilfsrahmen (201) für ein Kraftfahrzeug, wobei der Achshilfsrahmen (201) als Blechumformbauteil hergestellt ist, insbesondere nach einem Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er als Blechumformbauteil mit Bereichen (205, 206, 207) mit voneinander verschiedener Wandstärke (W205, W206, W207) hergestellt ist, wobei der Achshilfsrahmen (201) eine Schmetterlingsform mit zwei sich fächerartig erstreckenden Endabschnitten (203, 204) und einen diese verbindenden Mittelabschnitt (202) aufweist und in dem Mittelabschnitt (202) ein Bereich (205) mit reduzierter Wandstärke (W205) ausgebildet ist, die über die gesamte Breite (211) und einen Teil in Längsrichtung (212) des Mittelabschnittes (202) ausgebildet ist und in je einem Endabschnitt (203, 204) ein Bereich (206, 207) mit reduzierter Wandstärke (W206, W207) ausgebildet ist, der sich in Querrichtung teilweise erstreckt und über einen Teil der Länge des Endabschnittes (203, 204) in Längsrichtung (212) ausgebildet ist.
Achshilfsrahmen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (206, 207) mit reduzierter Wandstärke (W206, W207) im Endbereich von einem freien Ende in Längsrichtung (212) nach innen sich fächerartig verjüngend ausgebildet ist.
Achshilfsrahmen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (206, 207) mit reduzierter Wandstärke (W206, W207) in den Endabschnitten (203, 204) in Querrichtung auf beiden Seiten von einem Bereich (206, 207) mit demgegenüber größerer Wandstärke (W206, W207) berandet ist.
Achshilfsrahmen nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in den Endabschnitten (203, 204) je eine Ausnehmung (214) ausgebildet ist.
Achshilfsrahmen nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Achshilfsrahmen (201) schalenförmig ausgebildet ist, mit einem zumindest teilweise umlaufenden Flanschrand (215).
Achshilfsrahmen nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Achshilfsrahmen (201) zweischalig ausgebildet ist, wobei die zwei Schalen im Querschnitt ein zumindest abschnittsweise geschlossenes Hohlprofil ausbilden.