DE102015225370A1

DE102015225370A1 - Method and device for producing a metallic hybrid component, as well as metallic hybrid component produced therewith

Info

Publication number: DE102015225370A1
Application number: DE102015225370.8A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Gläsner; Sebastian Findeisen; Michael Ahrens; Mathias Merten
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-17
Also published as: DE102015225370B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hybridbauteils, das ein Blechteil (110) und wenigstens ein daran angegossenes Verstärkungsteil aufweist, mit: – Einlegen des Blechteils (110) in ein Druckgießwerkzeug (200) und Schließen des Druckgießwerkzeugs (200); – Ausführen eines Druckgießprozesses zum Angießen des Verstärkungsteils, wobei das Blechteil (110) noch in wenigstens einem Bereich von der unter Druck (p) stehenden Metallschmelze (S) lokal umgeformt wird. Die Erfindung betrifft ferner eine zur Ausführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung und ein erfindungsgemäß hergestelltes Hybridbauteil.The invention relates to a method for producing a metallic hybrid component, which has a sheet metal part (110) and at least one reinforcing part cast on it, comprising: - placing the sheet metal part (110) in a diecasting tool (200) and closing the diecasting tool (200); - Performing a die-casting process for casting the reinforcing member, wherein the sheet metal part (110) is still locally formed in at least a portion of the under pressure (p) molten metal (S). The invention further relates to a device suitable for carrying out this method and to a hybrid component produced according to the invention.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Hybridbauteils, sowie ein hiermit hergestelltes metallisches Hybridbauteil. The invention relates to a method and a device for producing a metallic hybrid component, as well as a metallic hybrid component produced therewith.

Ein Hybridbauteil betreffender Art ist aus einem Blechteil und wenigstens einem daran angegossenen Verstärkungsteil gebildet. Ein solches Bauteil kann auch als Metall-Metall-Hybridbauteil bezeichnet werden. A hybrid component of the kind is formed of a sheet metal part and at least one cast on it reinforcement part. Such a component may also be referred to as a metal-metal hybrid component.

Die DE 101 53 712 C1 beschreibt ein Leichtbauteil, das Stahlblech und Leichtmetall umfasst. Das Stahlblech ist dünnwandig ausgebildet, hat insbesondere eine Dicke von weniger als 2 mm, und weist mindestens eine freie Fläche auf, die lokal mit einer gegossenen Verstärkungsstruktur aus Leichtmetall versehen ist. Die Verstärkungsstruktur ist an das Stahlblech angegossen. The DE 101 53 712 C1 describes a lightweight component comprising steel sheet and light metal. The steel sheet is thin-walled, in particular has a thickness of less than 2 mm, and has at least one free surface, which is provided locally with a cast reinforcing structure made of light metal. The reinforcing structure is cast on the steel sheet.

Die DE 10 2014 004 344 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbauteils, das einen Blecheinleger aus einem ersten Material und eine gegossene, lokal mit dem Blecheinleger verbundene Verstärkungsstruktur aus einem zweiten Material aufweist. In einem ersten Verfahrensschritt wird auf den Blecheinleger eine Beschichtung aufgebracht, was vor oder nach einer möglichen Umformung, bspw. durch Tiefziehen, des Blecheinlegers erfolgen kann. In einem zweiten Verfahrensschritt wird der Blecheinleger lokal in zuvor beschichteten Bereichen mit der Verstärkungsstruktur verbunden. Das Verbinden erfolgt insbesondere in einem Gusswerkzeug durch Angießen, Umgießen und/oder Durchgießen, sodass eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung entsteht. Die auf den Blecheinleger aufgebrachte Beschichtung bewirkt eine intermetallische Verbindungszone. The DE 10 2014 004 344 A1 describes a method for producing a lightweight component comprising a sheet metal insert made of a first material and a cast, locally connected to the sheet metal insert reinforcing structure of a second material. In a first method step, a coating is applied to the sheet metal insert, which can be done before or after a possible deformation, for example. By deep drawing, the sheet feeder. In a second method step, the sheet metal insert is locally connected in previously coated areas with the reinforcing structure. The bonding takes place in particular in a casting tool by casting, pouring and / or pouring, so that a positive, cohesive and / or cohesive connection is formed. The coating applied to the sheet feeder causes an intermetallic junction zone.

Die Erfindung soll neue Möglichkeiten zur Herstellung metallischer Hybridbauteile o. g. Art, insbesondere mit verbesserten Eigenschaften, aufzeigen. The invention is intended to provide new possibilities for producing metallic hybrid components o. G. Type, in particular with improved properties show.

Dies gelingt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 und mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend dem nebengeordneten Patentanspruch. Mit einem weiteren nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein erfindungsgemäßes metallisches Hybridbauteil, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wurde. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. This is achieved with a method according to the invention according to the patent claim 1 and with a device according to the invention according to the independent claim. With a further independent claim, the invention also extends to a metallic hybrid component according to the invention, which was produced by a method according to the invention and / or with a device according to the invention. Preferred developments and embodiments of the invention will become apparent for all subject matter of the dependent claims, the following description and the figures.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines metallischen Hybridbauteils, das ein Blechteil und wenigstens ein an dieses Blechteil angegossenes Verstärkungsteil aufweist, umfasst zumindest die folgenden Schritte:

– Einlegen des Blechteils in ein Druckgießwerkzeug und Schließen des Druckgießwerkzeugs;
– Ausführen eines Druckgießprozesses zum Angießen des Verstärkungsteils, wobei das Blechteil noch in wenigstens einem Bereich von der unter Druck stehenden Metallschmelze lokal umgeformt wird.

The method according to the invention for producing a metallic hybrid component which has a sheet metal part and at least one reinforcing part molded onto this sheet metal part comprises at least the following steps:

- Inserting the sheet metal part in a die casting and closing the diecasting tool;
Performing a die casting process for casting the reinforcing member, wherein the sheet member is still locally reformed in at least a portion of the pressurized molten metal.

Zwischen der zum Verstärkungsteil erstarrenden Metallschmelze und dem Blechteil kommt es zu einer stoffschlüssigen (intermetallischen) und zumindest abschnittsweise auch formschlüssigen Verbindung. Nachdem die Schmelze erstarrt ist, wird das Druckgießwerkzeug geöffnet und das hergestellte Hybridbauteil entnommen. Between the solidifying to the reinforcing part molten metal and the sheet metal part, there is a cohesive (intermetallic) and at least partially also positive connection. After the melt has solidified, the die casting tool is opened and removed the hybrid component produced.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, dass die Verbindung zwischen dem Blechteil bzw. dem Blecheinleger und dem Verstärkungsteil bzw. der Verstärkungsstruktur durch Angießen des Verstärkungsteils erfolgt, wie aus der DE 10 2014 004 344 A1 bereits bekannt. Erfindungsgemäß erfolgt das Angießen jedoch in einem Druckgießprozess, wobei das Druckgießwerkzeug derart ausgebildet ist und der Druckgießprozess derart geführt wird, dass das Blechteil von der in die Kavität des Druckgießwerkzeugs eingeschossenen bzw. eingepressten Metallschmelze noch in wenigstens einem Bereich in definierter Weise lokal umgeformt wird, bevor die Metallschmelze erstarrt. Bei der lokalen Umformung handelt sich um eine definierte Umformung (d. h. keine freie Umformung) innerhalb der Kavität des Druckgießwerkzeugs, wobei die am Blechteil zu erzeugende Kontur durch die Kavitätskontur vorgegeben wird. Das Blechteil weist also nach dem Schließen des Druckgießwerkzeugs noch nicht Endkontur auf, sondern die Endkontur wird erst während des Druckgießprozesses erzeugt. The inventive method thus provides that the connection between the sheet metal part or the sheet metal insert and the reinforcing member or the reinforcing structure is done by casting the reinforcing member, as shown in DE 10 2014 004 344 A1 already known. According to the invention, however, the casting takes place in a pressure casting process, wherein the die casting is formed and the die casting process is performed such that the sheet metal part of the injected or pressed into the cavity of the die casting molten metal is still locally deformed in at least one area in a defined manner before the molten metal solidifies. In the local forming is a defined deformation (ie, no free deformation) within the cavity of the die casting, wherein the contour to be generated on the sheet metal part is defined by the Kavitätskontur. Thus, the sheet metal part does not yet have a final contour after closing the diecasting tool, but the final contour is only generated during the diecasting process.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst also einen kombinierten Druckgieß-, Umform- und Fügeprozess, wobei diese Teilprozesse in einem Arbeitsgang bzw. in einem Werkzeug ausgeführt werden. Die Umformung wird ausschließlich durch die Metallschmelze bewirkt. Durch die von der Metallschmelze an das Blechteil abgegebene Wärme wird die Umformung begünstigt, so dass einerseits filigrane Strukturen (bspw. mit kleinen Radien) fehlerfrei (insbesondere ohne Rissbildung) ausgeformt und andererseits hochfeste Blechmaterialen (s. u.) und/oder dicke Blechmaterialen (Blechdicke > 2,1 mm) umformbar sind. The method according to the invention thus comprises a combined die casting, forming and joining process, these subprocesses being carried out in one operation or in one tool. The transformation is effected exclusively by the molten metal. By the heat given off by the molten metal to the sheet metal part forming is favored, so on the one hand filigree structures (eg. With small radii) without any errors (especially without cracking) formed and on the other hand high-strength sheet materials (see below) and / or thick sheet metal materials (sheet thickness> 2 , 1 mm) are deformable.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht mit kurzer Taktzeit die Herstellung komplex und gegebenenfalls auch filigran geformter sowie sehr belastbarer metallischer Hybridbauteile, insbesondere für den Fahrzeugbau. Durch die Nutzung der Schmelzewärme und des Schmelze- bzw. Gießdrucks im Druckgussverfahren ergeben sich ferner auch energetische Vorteile. Außerdem kann mit der Erfindung, insbesondere bei komplexen Bauteilformen, die Anzahl der Umformschritte bzw. -stufen gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Herstellweisen reduziert werden. Die Erfindung ermöglicht eine kurze Prozesskette und ist zudem serien- und insbesondere auch großserientauglich. The inventive method allows for a short cycle time, the production complex and possibly also filigree shaped and very durable metallic hybrid components, especially for vehicle construction. By using the melt heat and the melt or casting pressure in the die-casting process, there are also energy advantages. In addition, with the invention, in particular in the case of complex component forms, the number of forming steps or stages can be reduced in comparison with methods of manufacture known from the prior art. The invention enables a short process chain and is also series and especially suitable for mass production.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass beim lokalen Umformen des Blechteils mittels Metallschmelze Hinterschnitte bzw. Hinterschneidungen erzeugbar sind, ohne dass hierfür Werkzeugschieber oder dergleichen erforderlich sind. Hinterschneidungen können sowohl in Bezug auf die Schließrichtung des Druckgießwerkzeugs als insbesondere auch zwischen dem Blechteil und dem Verstärkungsteil erzeugt werden. Letzteres kann bspw. für die Belastbarkeit des hergestellten Hybridbauteils vorteilhaft sein, da nicht nur eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Blechteil und dem Verstärkungsteil besteht, sondern auch wenigstens eine hinterschnittige Formschlussverbindung. Zudem kann das Gewicht des Hybridbauteils verringert, dessen Deformationsverhalten verbessert und dessen Energieabsorptionsvermögen erhöht werden. Vorteile können sich auch hinsichtlich dessen Schwingungs- und Akustikverhaltens ergeben. Another advantage of the invention lies in the fact that during local forming of the sheet metal part by means of molten metal undercuts or undercuts can be produced without the need for tool slide or the like are required. Undercuts can be generated both with respect to the closing direction of the die casting tool and in particular between the sheet metal part and the reinforcing member. The latter can be advantageous, for example, for the load capacity of the hybrid component produced, since not only is there a material connection between the sheet metal part and the reinforcement part, but also at least one undercut positive connection. In addition, the weight of the hybrid component can be reduced, its deformation behavior improved and its energy absorption capacity can be increased. Benefits may also arise in terms of its vibration and acoustic behavior.

Bevorzugt ist das Blechteil aus einem hochfesten Stahlblechmaterial gebildet, worunter insbesondere verstanden wird, dass das Blechmaterial eine Festigkeit von wenigstens 800 MPa, bevorzugt wenigstens 1000 MPa und besonders bevorzugt wenigstens 1200 MPa aufweist. Die von der Metallschmelze an das Blechteil abgegebene Wärme verringert die für das lokale Umformen benötigten Drücke und verbessert das Fließverhalten des hochfesten Stahlwerkstoffs. Bevorzugt kommt es zu einer sogenannten Halbwarmumformung (unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Stahlwerkstoffs). Das hochfeste Stahlblechmaterial weist bspw. eine Blechdicke von bis zu 1,6 mm, bevorzugt von bis zu 1,3 mm und besonders bevorzugt von bis zu 1,0 mm auf. Das Blechteil kann im Übrigen auch aus einer sogenannten Tailored Blank gebildet sein und somit Bereiche mit unterschiedlichen Blechmaterialien (oder auch Blechgüten) und/oder Blechdicken aufweisen. Preferably, the sheet metal part is formed from a high-strength sheet steel material, which is understood in particular that the sheet material has a strength of at least 800 MPa, preferably at least 1000 MPa and more preferably at least 1200 MPa. The heat emitted by the molten metal to the sheet metal part reduces the pressures required for the local forming and improves the flow behavior of the high-strength steel material. Preference is given to a so-called semi-warm forming (below the recrystallization temperature of the steel material). The high-strength sheet steel material has, for example, a sheet thickness of up to 1.6 mm, preferably of up to 1.3 mm and particularly preferably of up to 1.0 mm. Incidentally, the sheet metal part can also be formed from a so-called tailored blank and thus have areas with different sheet metal materials (or also sheet metal grades) and / or sheet thicknesses.

Das Blechteil kann beim Einlegen in das Druckgießwerkzeug eine Vorkontur aufweisen, die, bis auf die während des Druckgießens noch auszuformenden Bereiche, im Wesentlichen der Endkontur entspricht. Bevorzugt handelt es sich um ein kalt umgeformtes bzw. vorgeformtes Blechteil, insbesondere aus hochfestem Stahlblechmaterial (s. o.). Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Blechteil beim Schließen des Druckgießwerkzeugs umgeformt und dadurch erst in eine Vorkontur überführt wird, welche dann beim Druckgießen und somit quasi im selben Arbeitsgang in die Endkontur umgeformt wird. Bspw. kann beim Schließen des Druckgießwerkzeugs ein dem Druckgießen vorgelagerter Tiefziehprozess stattfinden, bei dem die Vorkontur aus einer in das Druckgießwerkzeug eingelegten Platine erzeugt wird. Bevorzugt ist eine solche im Druckgießwerkzeug stattfindende Umformung eine Kaltumformung bei Raumtemperatur. The sheet metal part may have a pre-contour when inserted into the die casting tool, which, except for the still auszuformenden during die casting areas, substantially corresponds to the final contour. It is preferably a cold-formed or preformed sheet-metal part, in particular of high-strength steel sheet material (see above). Likewise it can be provided that the sheet metal part is formed during closing of the diecasting tool and thereby converted into a precontour, which is then formed during die casting and thus quasi in the same operation in the final contour. For example. can take place during the closing of the die casting die upstream of the die-casting process in which the precontour is generated from an inserted into the die casting board. Preferably, such forming taking place in the die casting tool is a cold forming at room temperature.

Beim Druckgießen kann der Gießdruck, mit dem die Metallschmelze in die Kavität des Druckgießwerkzeugs eingedrückt wird, mehr als 300 bar (> 300 bar), bevorzugt mehr als 700 bar (> 700 bar), besonders bevorzugt mehr als 1000 bar (> 1000 bar) und insbesondere mehr als 1200 bar (> 1200 bar) betragen. During die casting, the casting pressure with which the molten metal is forced into the cavity of the diecasting tool can be more than 300 bar (> 300 bar), preferably more than 700 bar (> 700 bar), more preferably more than 1000 bar (> 1000 bar). and in particular more than 1200 bar (> 1200 bar) amount.

Bei der Metallschmelze handelt es sich bevorzugt um eine Leichtmetallschmelze, insbesondere um eine Aluminium- oder Magnesiumschmelze. Dementsprechend beträgt die Schmelzetemperatur bevorzugt mehr als 650°C (> 650°C), wodurch die oben beschriebene lokale Halbwarmumformung des Blechteils ermöglicht wird. The molten metal is preferably a light metal melt, in particular an aluminum or magnesium melt. Accordingly, the melt temperature is preferably more than 650 ° C (> 650 ° C), thereby enabling the above described local hot forging of the sheet metal part.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines metallischen Hybridbauteils, das ein Blechteil und wenigstens ein daran angegossenes Verstärkungsteil aufweist, umfasst:
ein Druckgießwerkzeug mit einer Kavität, die Bereiche aufweist, in denen das Blechteil bzw. Blechmaterial beim Druckgießen bzw. während des Druckgießprozesses abgestützt wird und Bereiche (d. h. wenigstens einen Bereich), in denen das Blechteil bzw. Blechmaterial von der Metallschmelze formfolgend an die Kavitätswandung angedrückt und dabei (plastisch) umgeformt wird. The device according to the invention for producing a metallic hybrid component, which has a sheet-metal part and at least one reinforcing part cast on it, comprises:
a die casting tool having a cavity having regions in which the sheet metal part or sheet material is supported during die casting and die casting and areas (ie, at least one area) in which the sheet metal part or sheet material is pressed onto the cavity wall by the molten metal and thereby (plastically) reshaped.

Das Druckgießwerkzeug kann ferner Einrichtungen zum Umformen des Blechteils beim Schließen des Werkzeugs, wie bspw. einen Niederhalter, sowie Kühl- und/oder Heizeinrichtungen aufweisen. The die casting tool may further comprise means for forming the sheet metal part when closing the tool, such as a hold-down device, as well as cooling and / or heating means.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner umfassen:

– eine Druckgießmaschine bzw. -anlage und/oder eine Presse (oder auch Schließvorrichtung), in der das Druckgießwerkzeug eingebaut ist; und/oder
– eine Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die erfindungsgemäße Vorrichtung, einschließlich dem Druckgießwerkzeug, so zu steuern, dass das erfindungsgemäße Verfahren automatisiert ausgeführt wird.

The device according to the invention may further comprise:

- A die casting machine or plant and / or a press (or locking device) in which the diecasting tool is installed; and or
- A control device which is adapted to control the device according to the invention, including the die casting tool, so that the inventive method is carried out automatically.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wiederverwendbar und insbesondere zur Serienherstellung metallischer Hybridbauteile betreffender Art geeignet. The device according to the invention is reusable and particularly suitable for series production of metallic hybrid components of the type concerned.

Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestelltes erfindungsgemäßes Hybridbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass dieses ein Blechteil und wenigstens ein daran angegossenes Verstärkungsteil aufweist, wobei das Blechteil aus einem hochfesten Stahlblech und das Verstärkungsteil aus einer Aluminium- oder Magnesiumdruckgusslegierung gebildet ist. Bevorzugt handelt es sich um ein Kraftfahrzeugbauteil, wie bspw. ein Karosserie- oder Fahrwerksbauteil, das trotz seines Leichtbaus (Leichtbauteil) sehr belastbar ist. Besonders bevorzugt handelt es sich um ein sicherheitsrelevantes Strukturteil. A hybrid component according to the invention produced by the method according to the invention and / or with the device according to the invention is characterized in that it has a sheet metal part and at least one reinforcing part cast on it, wherein the sheet metal part is formed from a high-strength steel sheet and the reinforcing part from an aluminum or magnesium die-cast alloy , It is preferably a motor vehicle component, such as, for example, a body or chassis component which, despite its lightweight construction (lightweight component), is very resilient. Particularly preferably, it is a safety-relevant structural part.

Zwischen dem Blechteil und dem Verstärkungsteil kann eine Lotschicht oder dergleichen (wie in der DE 10 2014 004 344 A1 beschrieben) vorgesehen sein. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass das Blechteil und das Verstärkungsteil wenigstens einen hinterschnittigen Verbindungsbereich aufweisen, wie obenstehend bereits erläutert. Between the sheet metal part and the reinforcement part may be a solder layer or the like (as in DE 10 2014 004 344 A1 described) may be provided. Furthermore, it is preferably provided that the sheet metal part and the reinforcing part have at least one undercut connection region, as already explained above.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden. The invention will now be described by way of example and not by way of limitation with reference to the figures. The features shown in the figures and / or explained below may, even independently of specific combinations of features, be general features of the invention and further develop the invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes metallisches Hybridbauteil in einer perspektivischen Ansicht. 1 shows a metallic hybrid component according to the invention in a perspective view.

2 veranschaulicht in mehreren Schnittdarstellungen die erfindungsgemäße Abfolge bei der Herstellung des Hybridbauteils aus 1. 2 illustrates in several sectional views of the sequence according to the invention in the manufacture of the hybrid component 1 ,

Das in 1 gezeigte metallische Hybridbauteil 100 besteht aus einem umgeformten hochfesten Stahlblechteil 110 und einem einseitig daran angegossenen Verstärkungsteil 120, das als Versteifungs- bzw. Verstärkungsstruktur dient und aus einer Aluminium- oder Magnesium-Druckgusslegierung gebildet ist. Bei dem gezeigten Hybridbauteil 100 handelt es sich um ein A-Säulen-Bauteil für eine Kraftfahrzeugkarosserie, wobei das Stahlblechteil 110 das Außenteil bildet. Die Verstärkungsstruktur 120 ist im oberen Bereich vollflächig auf das Blechteil 110 aufgebracht. Ferner kann dieser obere Bereich Funktionselemente zur Aufnahme eines Türscharniers o. Ä. aufweisen (Funktionsintegration). Im mittleren und unteren Bereich ist die Verstärkungsstruktur 120 nur teilflächig, insbesondere in Gestalt einer Verrippung ausgebildet. Die angegossene Verstärkungsstruktur 120 kann über den Außenumriss des Blechteils 110 überstehen bzw. hinausragen und bspw. einen Fügeflansch oder dergleichen ausbilden. This in 1 shown metallic hybrid component 100 consists of a formed high-strength sheet steel part 110 and a reinforcing member integrally cast thereon 120 which serves as a stiffening or reinforcing structure and is formed of an aluminum or magnesium die casting alloy. In the hybrid component shown 100 it is an A-pillar component for a motor vehicle body, wherein the sheet steel part 110 the outer part forms. The reinforcing structure 120 is in the upper area over the entire surface of the sheet metal part 110 applied. Furthermore, this upper area functional elements for receiving a door hinge o. Ä. have (functional integration). In the middle and lower area is the reinforcing structure 120 only part of the surface, in particular in the form of a ribbing. The cast reinforcement structure 120 can over the outer contour of the sheet metal part 110 protrude or project and, for example, form a joint flange or the like.

Prinzipiell kann die Verstärkungsstruktur 120 auch beidseitig auf das Blechteil 110 aufgebracht sein. An den Verbindungsstellen bzw. Anbindungspunkten zwischen dem Blechteil 110 und dem Verstärkungsteil 120 besteht eine stoff- und zumindest abschnittsweise auch formschlüssige Verbindung. In principle, the reinforcing structure 120 also on both sides of the sheet metal part 110 be upset. At the connection points or connection points between the sheet metal part 110 and the reinforcement part 120 there is a substance and at least partially also form-fitting connection.

Mit Bezug auf die 2 wird nachfolgend die Herstellung des Hybridbauteils 100 näher erläutert, wobei die Darstellungen in 2 nur schematisch sind und nicht mit geometrischen Details der 1 übereinstimmen. With reference to the 2 Below is the preparation of the hybrid component 100 explained in more detail, wherein the representations in 2 are only schematic and not with geometric details of 1 to match.

2a zeigt die erste Werkzeughälfte 210 eines Druckgießwerkzeugs 200 mit einer Kavität 230. Die gezeigte Raumlage ist nur beispielhaft. Das Druckgießwerkzeug 200 ist in eine nicht gezeigte Druckgießmaschine eingebaut. Das vorgeformte und dadurch eine Vorkontur aufweisende Stahlblechteil 110 wird bei geöffnetem Werkzeug 200 in dessen Kavität 230 eingelegt, wie in 2a gezeigt. Das Blechteil 110 kann vorgereinigt sein und/oder auch eine Beschichtung aufweisen. Anschließend wird das Druckgießwerkzeug 200 durch Einfahren der zweiten Werkzeughälfte 220 geschlossen, wie in 2b gezeigt. Das Blechteil 110 passt sich hierbei näherungsweise dem Verlauf der Kavität 230 an. Der Prozess kann bei entsprechender Werkzeuggestaltung auch so ausgeführt werden, dass das Blechteil 110 erst beim Schließen des Druckgießwerkzeugs 200 umgeformt und in die gezeigte Vorkontur gebracht wird. 2a shows the first tool half 210 a diecasting tool 200 with a cavity 230 , The shown spatial position is only an example. The die casting tool 200 is installed in a die-casting machine, not shown. The preformed and thus a precontour having sheet steel part 110 is when the tool is open 200 in its cavity 230 inserted as in 2a shown. The sheet metal part 110 may be pre-cleaned and / or also have a coating. Subsequently, the die casting tool 200 by retracting the second tool half 220 closed, as in 2 B shown. The sheet metal part 110 This approximately matches the course of the cavity 230 at. The process can also be carried out with appropriate tool design so that the sheet metal part 110 only when closing the diecasting tool 200 transformed and brought into the shown precontour.

Bei geschlossenem Druckgießwerkzeug 200 beginnt nun der Druckgießprozess, wobei durch das im Werkzeug 200 vorhandene Angusssystem 240 mit hohem Druck p Metallschmelze S in die geschlossene Kavität 230 gepresst wird, wie in 2c gezeigt. Dabei wird das Blechteil 110 gleichzeitig in mehreren Bereichen von der unter Druck stehenden Metallschmelze S lokal umgeformt, bevor die Metallschmelze S unter Verbindung mit der Blechoberfläche erstarrt. Die Kavität 230 weist hierzu Bereiche auf, in denen das Blechteil 110 auf der schmelzeabgewandten Blechseite abgestützt wird und Bereiche, in denen das Blechteil 110 nicht abgestützt und daher von der Metallschmelze S konturfolgend an die Kavitätswandung der ersten Werkzeughälfte 210 bzw. der schmelzeabgewandten Kavitätsseite angedrückt und dabei plastisch umgeformt wird. Die Umformung findet also nur dort statt, wo dies durch eine entsprechende Kavitätsgestaltung ermöglicht ist. In den taschenartigen Bereichen 235 erfolgt ferner die Ausbildung von Hinterschnitten, wie in 2d gezeigt. Der Druckgießprozess umfasst demnach sowohl das Urformen des innenliegenden Verstärkungsteils bzw. der Verstärkungsstruktur 120 als auch das lokale Warmumformen des außenliegenden Blechteils bzw. Blecheinlegers 110. With closed die casting tool 200 Now begins the die-casting process, whereby by the tool 200 existing sprue system 240 with high pressure p molten metal S in the closed cavity 230 is pressed, as in 2c shown. This is the sheet metal part 110 simultaneously locally reformed in several areas of the pressurized molten metal S before the molten metal S solidifies under connection with the surface of the sheet metal. The cavity 230 has for this purpose areas in which the sheet metal part 110 is supported on the melt away from the sheet side and areas where the sheet metal part 110 unsupported and therefore of the molten metal S contour following the Kavitätswandung the first mold half 210 or the melt-facing cavity side is pressed and thereby plastically deformed. The transformation thus takes place only where this is made possible by a corresponding Kavitätsgestaltung. In the bag-like areas 235 Furthermore, the formation of undercuts, as in 2d shown. The die casting process therefore comprises both the original forming of the internal reinforcing part or the reinforcing structure 120 as well as the local hot forming of the outer sheet metal part or sheet metal insert 110 ,

Die Umformeigenschaften des Stahlblechmaterials werden durch die in der Schmelze S enthaltene Gusswärme, die wegen des direkten Berührungskontakts zwischen Schmelze S und Blechteil 110 in das Blechmaterial übergeht, verbessert. Eine externe Wärmequelle oder vorausgehende Erwärmung des Blechmaterials ist also nicht erforderlich, kann gleichwohl aber vorgesehen sein. Die Gusswärme hat positiven Einfluss auf die eingeschränkte Umformbarkeit des Stahlblechmaterials. Die Erfindung kann so ausgeführt werden, dass nur einige wenige Bereiche des Blechteils 110 durch die Schmelze S erwärmt und ausgeformt werden, bspw. jene Bereiche bzw. Abschnitte, die in einer konventionellen Umformung zur Rissbildung neigen. The forming properties of the steel sheet material are due to the heat of fusion contained in the melt S, because of the direct contact contact between melt S and sheet metal part 110 into the sheet material, improves. An external heat source or preliminary heating of the sheet material is therefore not required, but may nevertheless be provided. The cast heat has a positive influence on the limited formability of the steel sheet material. The invention can be carried out so that only a few areas of the sheet metal part 110 heated and shaped by the melt S, for example. Those areas or sections that tend to crack in a conventional forming.

Durch geeignete Ausgestaltung des Angusssystems 240 kann ferner auch die in der Schmelzefront enthaltene kinetische Energie zum lokalen Umformen des Blechteils 110 genutzt werden, indem bspw. die Kanäle des Angusssystems 240 direkt auf die umzuformenden Bereiche gerichtet sind. By suitable design of the sprue system 240 furthermore, the kinetic energy contained in the melt front can be used to locally transform the sheet metal part 110 be used by, for example, the channels of the Angusssystems 240 are directed directly to the areas to be reshaped.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass zumindest eine der Werkzeughälften mehrteilig ausgebildet ist. 2d zeigt eine solche mehrteilige Ausbildung der zweiten Werkzeughälfte 220, mit einem äußeren Werkzeugteil 220a und einem stempelartigen inneren Werkzeugteil 220b. Das innere Werkzeugteil 220b ist zum äußeren Werkzeugteil 220a relativbeweglich, so dass damit durch Kraftbeaufschlagung die in der Kavität 230 befindliche Metallschmelze S zusätzlich (oder auch alleinig) unter Druck gesetzt werden kann, wobei sehr hohe Drücke erzeugt werden können. Das Druckgießwerkzeug 200 kann hierfür bspw. in einer Presse eingebaut sein. An alternative embodiment provides that at least one of the tool halves is designed in several parts. 2d shows such a multi-part design of the second mold half 220 , with an outer tool part 220a and a stamp-like inner tool part 220b , The inner tool part 220b is to the outer tool part 220a relatively movable, so that by applying force in the cavity 230 molten metal S additionally (or alone) can be pressurized, with very high pressures can be generated. The die casting tool 200 For this purpose, for example, be installed in a press.

Nachdem die Metallschmelze S erstarrt ist, kann das Druckgießwerkzeug 200 geöffnet und das hergestellte Hybridbauteil 100 entnommen werden. Die erste Werkzeughälfte 210 ist mehrteilig ausgebildet (Werkzeugteile 210a und 210b), um trotz der Hinterschnitte das Entformen zu ermöglichen. Das hergestellte Hybridbauteil 100 weist ein schalenartiges Stahlblech-Umformteil 110 und eine versteifende, als Aluminium- oder Magnesiumgussteil ausgeführte Verstärkungsstruktur 120 auf, die stoff- und formschlüssig gefügt sind. After the molten metal S has solidified, the die casting tool 200 opened and the hybrid component produced 100 be removed. The first tool half 210 is designed in several parts (tool parts 210a and 210b ) in order to enable demolding despite the undercuts. The manufactured hybrid component 100 has a shell-like sheet steel forming part 110 and a stiffening reinforcing structure made of aluminum or magnesium casting 120 on, the material and form-fitting are joined.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100: Hybridbauteil hybrid component
110 110: Blechteil sheet metal part
120 120: Verstärkungsteil reinforcing part
200 200: Druckgießwerkzeug diecasting
210 210: Werkzeughälfte tool half
220 220: Werkzeughälfte tool half
230 230: Kavität cavity
235 235: Hinterschnitt undercut
S S: Metallschmelze molten metal
p p: Gießdruck casting pressure

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10153712 C1 [0003]
DE 102014004344 A1 [0004, 0009, 0022]

Claims

Method for producing a metallic hybrid component ( 100 ), which is a sheet metal part ( 110 ) and at least one reinforcing part molded thereto ( 120 ), comprising the steps of: - inserting the sheet metal part ( 110 ) in a diecasting tool ( 200 ) and closing the diecasting tool ( 200 ); - performing a die-casting process for casting the reinforcing part ( 120 ), wherein the sheet metal part ( 110 ) is locally reformed in at least a portion of the under pressure (p) molten metal (S).

A method according to claim 1, characterized in that during local forming of the sheet metal part ( 110 ) Undercuts ( 235 ) be generated.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the sheet metal part ( 110 ) is formed of a high-strength steel sheet material.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet metal part ( 110 ) when closing the diecasting tool ( 200 ) is transformed.

A method according to claim 4, characterized in that the sheet metal part ( 110 ) when closing the diecasting tool ( 200 ) is cold formed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the casting pressure is more than 300 bar and preferably more than 700 bar.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molten metal (S) is aluminum or magnesium melt.

Device for producing a metallic hybrid component ( 100 ), which is a sheet metal part ( 110 ) and at least one reinforcing part molded thereto ( 120 ), by a method according to any one of the preceding claims, comprising: - a diecasting tool ( 200 ) with a cavity ( 230 ), which has areas in which the sheet metal part ( 110 ) is supported during the die casting process and areas in which the sheet metal part ( 110 ) is pressed by the molten metal (S) contour following the Kavitätswandung and thereby formed.

Metallic hybrid component ( 100 ), which is a sheet metal part ( 110 ) and at least one reinforcing part molded thereto ( 120 ) and which is produced by a method and / or with a device according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet metal part ( 110 ) of a high-strength steel sheet and the reinforcing part ( 120 ) is formed of an aluminum or magnesium die casting alloy.

Metallic hybrid component ( 100 ) according to claim 9, characterized in that the sheet metal part ( 110 ) and the reinforcement part ( 120 ) at least one undercut connection area ( 235 ) exhibit.