DE102016102322B4 - Method and device for producing hardened steel components - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Presshärten von Stahlblechbauteilen, wobei einem Stahlblechband aus einer härtbaren Stahllegierung eine Platine ausgeschnitten wird und die Platine anschließend austenitisiert wird, indem sie auf eine Temperatur größer Ac3 erhitzt wird und anschließend in ein Umformwerkzeug eingelegt wird und in dem Umformwerkzeug umgeformt und beim Umformen mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Mikrorissen zweiter Art der umzuformenden Blechplatien während des Umform- und Härtevorganges benachbart zu positiven Radien und/oder Ziehkanten Sauerstoff zugeführt wird und eine Vorrichtung hierzu.The invention relates to a method for press hardening of sheet steel components, wherein a steel sheet strip made of a hardenable steel alloy, a board is cut and the board is then austenitized by being heated to a temperature greater than Ac3 and then placed in a forming tool and formed in the forming tool and is cooled during forming at a speed above the critical hardness rate, characterized in that to avoid microcracks of the second kind of sheet metal to be formed during the forming and hardening process adjacent to positive radii and / or drawing edges oxygen is supplied and a device for this purpose.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlbauteile.The invention relates to a method and an apparatus for producing hardened steel components.

Gehärtete Stahlbauteile haben insbesondere im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass durch ihre herausragenden mechanischen Eigenschaften eine Möglichkeit besteht, eine besonders stabile Fahrgastzelle zu erstellen, ohne dass Bauteile verwendet werden müssen, die bei normalen Festigkeiten viel massiver und dadurch schwerer ausgebildet werden.Hardened steel components have the advantage, in particular in the bodywork of motor vehicles, that their outstanding mechanical properties make it possible to create a particularly stable passenger compartment without the need to use components that are much more solid and thus more heavily built up under normal strength conditions.

Zur Erzeugung derartiger gehärteter Stahlbauteile werden Stahlsorten, die durch eine Abschreckhärtung härtbar sind, verwendet. Derartige Stahlsorten sind zum Beispiel borlegierte Mangankohlenstoffstähle, wobei der am weitesten eingesetzte, hier der 22MnB5 ist. Aber auch andere borlegierte Mangankohlenstoffstähle werden hierfür verwendet.To produce such hardened steel components, steel grades which are curable by quench hardening are used. Such steels are, for example, boron-alloyed manganese carbon steels, with the most widely used, here 22MnB5. But other boron-alloyed manganese carbon steels are used for this purpose.

Um die aus diesen Stahlsorten gehärtete Bauteile zu erzeugen, muss das Stahlmaterial auf die Austenitisierungstemperatur (> Ac3) erhitzt werden und abgewartet werden, bis der Stahlwerkstoff austenitisiert ist. Je nach gewünschtem Härtegrad können hier Teil- oder Vollaustenitisierungen erzielt werden.In order to produce the components hardened from these steel grades, the steel material must be heated to the austenitizing temperature (> Ac 3 ) and allowed to wait until the steel material is austenitized. Depending on the desired degree of hardness partial or full austenitisings can be achieved here.

Wird ein solches Stahlmaterial nach der Austenitisierung mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt, wandelt die austenitische Struktur in eine martensitische, sehr harte Struktur um. Auf diese Weise sind Zugfestigkeiten Rm bis über 1500 MPa erzielbar.When such a steel material is cooled after austenitizing at a rate above the critical hardening speed, the austenitic structure transforms into a martensitic, very hard structure. In this way, tensile strengths R m to over 1500 MPa can be achieved.

Zur Erzeugung der Stahlbauteile sind derzeit zwei Verfahrenswege üblich.For the production of steel components currently two ways are common.

Beim sogenannten Formhärten wird eine Stahlblechplatine aus einem Stahlband abgetrennt bsp. ausgeschnitten oder gestanzt und anschließend in einem üblichen, beispielsweise fünfstufigen Tiefziehprozess zum fertigen Bauteil tiefgezogen. Dieses fertige Bauteil wird hierbei etwas kleiner dimensioniert, um eine nachfolgende Wärmedehnung beim Austenitisieren zu kompensieren.When so-called form hardening a steel plate is separated from a steel strip bsp. cut or punched and then deep-drawn in a conventional, for example, five-stage deep drawing process to the finished component. This finished component is hereby dimensioned slightly smaller in order to compensate for a subsequent thermal expansion during austenitizing.

Das so erzeugte Bauteil wird anschließend austenitisiert und dann in ein Formhärtewerkzeug eingelegt, in dem es gepresst, aber nicht oder nur sehr gering umgeformt wird und durch die Pressung die Wärme aus dem Bauteil in das Presswerkzeug fließt, und zwar mit der über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit.The component produced in this way is subsequently austenitized and then placed in a mold hardening tool in which it is pressed but not or only very slightly shaped and the heat flows from the component into the pressing tool as a result of the pressing, and at a pressure above the critical hardening speed Speed.

Der weitere Verfahrensweg ist das sogenannte Presshärten, bei dem eine Platine aus einem Stahlblechband abgetrennt bsp. ausgeschnitten oder gestanzt wird, anschließend die Platine austenitisiert wird und die heiße Platine bei einer Temperatur unter 782°C in einem vorzugsweise einstufigen Schritt umgeformt und gleichzeitig mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt wird.The other way is the so-called press hardening, in which a board separated from a steel strip bsp. is cut or punched, then austenitisiert the board and hot platinum at a temperature below 782 ° C in a preferably single-stage step formed and cooled simultaneously with a speed above the critical speed.

In beiden Fällen können mit metallischen Korrosionsschutzschichten z. B. mit Zink oder einer Legierung auf Basis von Zink versehene Platinen verwendet werden. Das Formhärten wird auch als indirekter Prozess bezeichnet und das Presshärten als direkter Prozess. Der Vorteil des indirekten Prozesses ist, dass aufwändigere Werkstücksgeometrien realisierbar sind.In both cases, with metallic corrosion protection layers z. B. zinc or a zinc-based alloy boards are used. Form hardening is also referred to as an indirect process and press hardening as a direct process. The advantage of the indirect process is that more complex workpiece geometries can be realized.

Der Vorteil des direkten Prozesses ist, dass ein höherer Materialnutzungsgrad erreicht werden kann. Jedoch ist die erreichbare Bauteilkomplexität vor allem beim einstufigen Umformprozess geringer.The advantage of the direct process is that a higher degree of material utilization can be achieved. However, the achievable component complexity is lower, especially in the single-stage forming process.

Beim Presshärten ist jedoch von Nachteil, dass es insbesondere bei verzinkten Stahlblechplatinen dazu kommt, dass Mikrorisse in der Oberfläche gebildet werden.However, during press hardening it is disadvantageous that, in particular with galvanized sheet steel blanks, microcracks are formed in the surface.

Hierbei wird zwischen Mikrorissen erster Ordnung und Mikrorissen zweiter Ordnung unterschieden.Here, a distinction is made between microcracks of the first order and microcracks of the second order.

Mikrorisse erster Ordnung werden auf das sogenannte Liquid Metal Embrittlement zurückgeführt. Man vermutet, dass flüssige Zinkphasen während des Umformens, d. h. während Zugspannungen auf das Material aufgebracht werden, mit noch bestehenden Austenitphasen in Wechselwirkung geraten, wodurch Mikrorisse mit Tiefen bis zu einigen 100 μm im Material erzeugt werden.Microcracks of the first order are attributed to the so-called liquid metal embrittlement. It is believed that liquid zinc phases during forming, i. H. while tensile stresses are applied to the material, they interact with remaining austenite phases, producing microcracks with depths of up to several 100 μm in the material.

Der Anmelderin ist es gelungen, durch aktives oder passives Kühlen des Materials zwischen der Entnahme aus dem Erhitzungsofen und vor dem Start des Warmumformvorgangs auf Temperaturen, bei denen keine flüssigen Zinkphasen mehr vorhanden sind, diese Mikrorisse erster Ordnung zu unterbinden. Dies bedeutet, dass die Warmumformung bei Temperaturen unter etwa 750°C stattfindet.The Applicant has succeeded in eliminating these first-order micro-cracks by actively or passively cooling the material between removal from the heating furnace and prior to the start of the hot-forming operation to temperatures at which liquid zinc phases are no longer present. This means that hot working takes place at temperatures below about 750 ° C.

Die Mikrorisse zweiter Ordnung sind bislang bei der Warmumformung trotz Vorkühlung nicht beherrschbar und entstehen auch bei Warmumformtemperaturen unter 600°C. Die Risstiefen hierbei betragen hierbei bis zu einigen 10 μm.The microcracks of the second order are not yet controllable during hot forming despite pre-cooling and even at hot forming temperatures below 600 ° C. The crack depths here are up to a few 10 μm.

Weder Mikrorisse erster Ordnung noch Mikrorisse zweiter Ordnung werden von den Anwendern akzeptiert, da dies eine mögliche Schadensquelle darstellt.Neither micro-cracks of the first order nor micro-cracks of the second order are accepted by the users, as this represents a possible source of damage.

Mit den bisherigen Methoden kann eine Produktion von Bauteilen ohne Mikrorisse zweiter Ordnung noch nicht gesichert dargestellt werden. With the previous methods, a production of components without microcracks of the second order can not be represented yet secured.

Aus der DE 10 2011 055 643 A1 ist ein Verfahren und Umformwerkzeug zum Warmumformpresshärten von Werkstücken aus Stahlblech bekannt, und insbesondere aus verzinkten Werkstücken aus Stahlblech. Hierbei soll die zum Warmumformen und Presshärten verwendete Matrize in ihrem durch einen positiven Ziehradius definierten Ziehkantenbereich mit einem Materialstoff flüssig beschichtet sein oder mit einem Einsatzteil versehen sein, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die um mindestens 10 W/(m × K) geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit des dem Ziehkantenbereich benachbarten Abschnitts der Matrize, der beim Warmumformen und Presshärten des Werkstücks mit demselben in Kontakt gelangt. Die dem Werkstück zugewandte Oberfläche des im Ziehkantenbereich aufgetragenen Materials oder des angeordneten Einsatzteiles soll ein sich über die Ziehkante erstreckendes Quermaß besitzen, das im Bereich des 1,6-fachen bis 10-fachen des positiven Ziehradius der Matrize liegt. Hierdurch sollen die Fließeigenschaften von Werkstücken aus Stahlblech während des Warmumformens verbessert werden und damit die Gefahr des Auftretens von Rissen bei der Warmumformung von Werkstücken aus Stahlblech, vorzugsweise verzinkten Stahlplatinen, erheblich reduziert werden. Mit einem solchen Werkzeug können jedoch Mikrorisse zweiter Art nicht vermieden werden.From the DE 10 2011 055 643 A1 is known a method and forming tool for hot press-forming of workpieces made of steel sheet, and in particular of galvanized workpieces made of sheet steel. Here, the die used for hot forming and press hardening should be liquid coated in its defined by a positive drawing radius Ziehkantenbereich with a material material or be provided with an insert which has a thermal conductivity which is lower by at least 10 W / (m × K) than that Thermal conductivity of the die edge region adjacent portion of the die, which comes into contact during hot working and press-hardening of the workpiece with the same. The workpiece facing surface of the applied in the drawing edge region material or the arranged insert part should have a extending over the drawing edge transverse dimension which is in the range of 1.6 times to 10 times the positive drawing radius of the die. As a result, the flow properties of steel sheet workpieces during hot forming are to be improved and thus the risk of cracking during hot forming of steel sheet workpieces, preferably galvanized steel blanks, is significantly reduced. With such a tool, however, microcracks of the second kind can not be avoided.

Aus der DE 10 2011 052 773 A1 ist ein Werkzeug für ein Presshärtewerkzeug bekannt, wobei die formgebende Oberfläche des Werkzeugs bereichsweise durch in die Formoberfläche eingebrachte Mikrovertiefungen mikrostrukturiert ist. Durch diese Maßnahme soll die für die Umformung eines Rohlings effektive Kontaktfläche zwischen der Formoberfläche mit einem Rohling auf die zwischen den Vertiefungen befindlichen Flächenanteile vier beschränkt werden. Hierdurch soll die Reibung vermindert werden.From the DE 10 2011 052 773 A1 is a tool for a press-hardening tool known, wherein the forming surface of the tool is partially microstructured by introduced into the mold surface microwells. By this measure, the effective for the forming of a blank contact surface between the mold surface with a blank on the surface portions located between the depressions four should be limited. This is intended to reduce the friction.

Aus der DE 10 2004 038 626 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen von gehärteten Bauteilen aus Stahlblech bekannt, wobei vor, beim oder nach dem Formen des Formteils ein notwendiger Endbeschnitt des Formteils und gegebenenfalls erforderliche Ausstanzungen bzw. die Erzeugung eines Lochbildes vorgenommen wird und das Formteil anschließend zumindest teilbereichsweise auf eine Temperatur erhitzt wird, welche eine Austenitisierung des Stahlwerkstoffs ermöglicht, und wobei das Bauteil anschließend in ein Formhärtewerkzeug überführt wird und im Formhärtewerkzeug eine Formhärtung durchgeführt wird, bei der durch das zumindest teilbereichsweise Anlegen und Pressen des Bauteils durch die Formhärtewerkzeuge das Bauteil gekühlt und dadurch gehärtet wird, wobei das Bauteil vom Formhärtewerkzeug im Bereich der positiven Radien gestützt wird und im Bereich der Beschnittkanten vorzugsweise von zwei Klemmen festgehalten wird und in Bereichen, in denen das Bauteil nicht geklemmt wird, das Bauteil zumindest zu einer Formwerkzeughälfte mit einem Spalt beabstandet ist. Diese Maßnahme dient dazu, das Bauteil verzugsfrei klemmen zu können und unterschiedliche Härtegradienten durch unterschiedliche Härtegeschwindigkeiten einzustellen.From the DE 10 2004 038 626 B3 a method for producing hardened components made of sheet steel is known, wherein before, during or after the molding of the molding a necessary final trimming of the molded part and any necessary punching or the creation of a hole pattern is made and the molding is then heated at least partially to a temperature which allows austenitization of the steel material, and wherein the component is then converted into a mold hardening tool and a mold hardening is performed in the mold hardening in which by at least partially applying and pressing of the component by the mold hardening tools, the component is cooled and thereby cured, wherein the Component is supported by the mold hardening tool in the range of positive radii and is preferably held in the region of the trimming edges of two terminals and in areas where the component is not clamped, the component at least to a Formw mold half is spaced with a gap. This measure serves to clamp the component distortion-free and to set different hardness gradients by different curing speeds.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mikrorisse zweiter Art in direkt warmumgeformten, also pressgehärteten Bauteilen zu vermeiden.The object of the invention is to avoid microcracks of the second kind in directly hot-formed, ie press-hardened components.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments are characterized in the subclaims.

Es ist darüber hinaus eine Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Stahlblechplatinen im Presshärteverfahren warmumgeformt und gehärtet werden können und bei dem Mikrorisse vermieden werden.It is moreover an object to provide a device with which sheet steel blanks can be hot worked and hardened in the press hardening process and in which microcracks are avoided.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is achieved with a device having the features of claim 6. Advantageous developments are characterized in dependent claims.

Die Erfinder haben erkannt, dass Mikrorisse zweiter Art entstehen, wenn in zugbelasteten Bereichen der auftretende Zinkdampf in hinreichender Konzentration zum Stahl gelangt, sogenanntes Vapour Metal Embrittlement (VME). Zinkdampf entsteht durch Aufreißen der Zinkeisenschicht bei der Dehnung während des Umformvorgangs. Hinreichende Konzentration tritt insbesondere in jenen Bereichen auf in welchen direkter Kontakt des Blechs mit dem Werkzeug vorherrscht oder ein sehr geringer Abstand des Blechs zum Werkzeug vorliegt. Ein sehr geringer Abstand im Sinne der Erfindung ist weniger als 0,5 mm.The inventors have recognized that micro-cracks of the second kind arise when the occurring zinc vapor reaches the steel in tensile-stressed areas in sufficient concentration, so-called Vapor Metal Embrittlement (VME). Zinc vapor is formed by tearing the zinc iron layer during stretching during the forming process. Sufficient concentration occurs especially in those areas in which direct contact of the sheet with the tool prevails or there is a very small distance between the sheet and the tool. A very small distance in the sense of the invention is less than 0.5 mm.

Erfindungsgemäß sollen Mikrorisse zweiter Ordnung vermieden werden, wobei ein möglichst großes Arbeitsfenster hinsichtlich Material und Temperatur erhalten bleibt und die Umsetzung kostengünstig ist. Bei mindestens gleicher Durchlaufzeit soll keine Taktzeiterhöhung bzw. Durchsatzreduktion bei der Bauteilherstellung resultieren.According to the invention, microcracks of the second order are to be avoided, whereby the largest possible working window with respect to material and temperature is maintained and the implementation is cost-effective. At least the same cycle time should not result in a cycle time increase or throughput reduction in component production.

Erfindungsgemäß wird bei den zugbelasteten Bereichen (Dehnungsrandfaser) der auftretende Zinkdampf entweder durch Gasströme (Konvektion) abgeführt bzw. abgeblasen oder ausreichend verdünnt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann durch Zutritt von Fluiden Zink rasch in eine stabile Verbindung wie Zinkoxid oder ZnJ2 umgewandelt werden. Des Weiteren kann der Schutz des Stahls gegen Mikrorisse zweiter Ordnung auch durch Erzeugung einer Schutzschicht wie z. B. Oxidschicht, mittels Zuführen eines Fluids erreicht werden. Alle beschriebenen Maßnahmen haben jeweils gezeigt, dass Mikrorisse deutlich reduziert werden.In accordance with the invention, the zinc vapor which is present in the areas subject to tensile stress (elongated edge fiber) is either removed or blown off by gas streams (convection) or sufficiently diluted. Alternatively, or additionally, by accessing fluids, zinc can rapidly turn into a stable one Compound such as zinc oxide or ZnJ2 be converted. Furthermore, the protection of the steel against microcracks of the second order can also by forming a protective layer such. As oxide layer can be achieved by supplying a fluid. All the measures described have each shown that microcracks are significantly reduced.

Die Vermeidung der Mikrorisse zweiter Ordnung wird hierbei dadurch gewährleistet, dass im Bereich der positiven Radien, d. h. im Bereich der Ziehkanten der Matrize und/oder der Patrize in Ziehrichtung anschließend an die Ziehkante oder andere Kontaktbereiche außerhalb der positiven Radien/Ziehkante eine Freisparung vorhanden ist, welche so dimensioniert ist, dass einerseits das Tiefziehen nicht beeinträchtigt wird oder die Platine bzw. das Werkstück wellig wird und andererseits so dimensioniert ist, dass der Wärmeabfluss, der für die Härtung notwendig ist, ebenfalls nicht maßgeblich beeinträchtigt wird.The avoidance of microcracks of the second order is ensured by the fact that in the region of the positive radii, i. H. In the region of the drawing edges of the die and / or the male in the drawing direction subsequent to the drawing edge or other contact areas outside the positive radii / pulling edge a cutout is present, which is dimensioned so that on the one hand, the deep drawing is not affected or the board or the workpiece Wavy and on the other hand dimensioned so that the heat flow, which is necessary for the curing, is also not significantly affected.

Die Freisparungen sind aber so bemessen, dass sie ein Reservoir für Sauerstoff derart darstellen, dass ausreichend Sauerstoff an die sich ziehende Platine bzw. das Material gelangt, um freiwerdende Zinkphasen oder Zinkeisenphasen zur Oxidation mit Sauerstoff zu versorgen.However, the recesses are sized to provide a reservoir of oxygen such that sufficient oxygen is supplied to the drawing board or material to oxygenate zinc phases or zinc iron phases released for oxidation.

Die Freisparung wirkt als Fluidreservoir insbesondere für Sauerstoff, dieses Reservoir kann aber auch andere Fluide enthalten, wie Wasser oder auch Stickstoff. Falls diese mit einem Edelgas gefüllt sind oder auch insbesondere kontinuierlich damit gespült werden, wirken diese nicht durch Oxidation sondern durch Verdünnung bzw. Abführung des auftretenden Zinkdampfes.The recess acts as a fluid reservoir, in particular for oxygen, but this reservoir can also contain other fluids, such as water or nitrogen. If these are filled with a noble gas or in particular continuously flushed with it, they do not act by oxidation but by dilution or removal of the occurring zinc vapor.

Gegebenenfalls können die Freisparungen werkzeugseitig vorteilhaft während der Umformung kontinuierlich mit Sauerstoff enthaltenden Fluiden gespeist werden, zum Beispiel durch geeignete Zutrittsöffnungen, wobei sich vorteilhaft ein Strömungskissen ausbilden kann. Zudem kann der Werkzeughohlraum nach dem Ausformen eines Werkstücks und vor dem Einlegen einer weiteren Platine mit einem insbesondere sauerstoffhaltigen Fluid gespült werden, welches dann in den Freisparungen vorhanden ist. Beispiele für ein sauerstoffhaltiges Fluid ist Luft als auch Wasser d. h. diese können flüssig als auch gasförmig zugeführt werden.Optionally, the recesses on the tool side can advantageously be supplied during the forming continuously with oxygen-containing fluids, for example by suitable access openings, which can advantageously form a flow pad. In addition, the mold cavity can be rinsed after forming a workpiece and before inserting another board with a particular oxygen-containing fluid, which is then present in the recesses. Examples of an oxygen-containing fluid is air as well as water d. H. These can be supplied in liquid as well as gaseous form.

Es hat sich gezeigt, dass diese Freisparungen, auch wenn sie nur eine vergleichsweise geringfügige Ausdehnung haben, die Bildung von Mikrorissen zweiter Ordnung wirkungsvoll durch Oxidation der Zinkphasen oder Zinkeisenphasen unterbinden.It has been found that these recesses, even if they have only a comparatively small extent, effectively prevent the formation of second-order microcracks by oxidation of the zinc phases or zinc iron phases.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:The invention will be explained by way of example with reference to a drawing. It shows:

1 den Werkzeugbereich, benachbart zu einer Ziehkante mit einer erfindungsgemäßen Freistellung; 1 the tool area, adjacent to a drawing edge with an exemption according to the invention;

2 den Ziehkantenbereich eines Werkzeuges mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freistellung; 2 the pulling edge region of a tool with a further embodiment of the release according to the invention;

3 den Ziehkantenbereich eines Werkzeuges mit einer erfindungsgemäßen Schlitzanordnung in einer teilgeschnittenen Seitenansicht; 3 the drawing edge region of a tool with a slot arrangement according to the invention in a partially sectioned side view;

4 die Anordnung nach 3 in einer Draufsicht. 4 the arrangement after 3 in a top view.

Der Ziehkantenbereich 1 bzw. Bereich eines positiven Radius 1 ist an einem Formwerkzeug angeordnet und besitzt zwei werkstückseitige Flächen 3, 4, welche sich im Bereich einer Ziehkante oder eines positiven Radius 2 treffen.The drawing edge area 1 or range of a positive radius 1 is disposed on a mold and has two workpiece-side surfaces 3 . 4 , which are in the range of a drawing edge or a positive radius 2 to meet.

In einer, der Ziehkante 2 in Ziehrichtung nachfolgenden Fläche 4 ist eine erfindungsgemäße Freisparung 5 angeordnet. Die Freisparung 5 ist dabei so dimensioniert, dass die verbleibende Dicke der Ziehkante 2 zwischen der Fläche 3 und der Freisparung 5 in etwa ihrem Radius entspricht, um eine ausreichende Stützwirkung für das zu ziehende Material zu bieten.In one, the drawing edge 2 in the drawing direction subsequent surface 4 is a cutout according to the invention 5 arranged. The cut-out 5 is dimensioned so that the remaining thickness of the drawing edge 2 between the area 3 and the cut-out 5 approximately equal to its radius to provide sufficient support for the material to be drawn.

Selbstverständlich können weitere Freisparungen vorgesehen sein, welche an Kontaktbereichen des Bleches mit dem Werkzeug angebracht sind, wobei sich diese Kontaktbereiche über einen maximalen Abstand des Bleches zum Werkzeug von ca. 0,5 mm definieren.Of course, further recesses may be provided, which are attached to contact areas of the sheet with the tool, which define these contact areas over a maximum distance of the sheet to the tool of about 0.5 mm.

Die Freisparung 5 besitzt zwischen der Ziehkante 2 und der Fläche 4 eine Höhe, die in etwa 25 bis 35 mm beträgt, bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm.The cut-out 5 owns between the drawing edge 2 and the area 4 a height which is approximately 25 to 35 mm, at a depth of 5 to 9 mm.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (2) ist anstelle einer großflächigeren Freisparung 5 benachbart zur Ziehkante 2, und diese in bereits beschriebener Stärke belassend, in die Fläche 4 eine Nut 6 eingebracht. Die Nut 6 besitzt dabei eine Höhe zwischen der Fläche 4 und der Ziehkante 2, die in etwa 8 bis 12 mm beträgt, bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm.In a further advantageous embodiment ( 2 ) is instead of a larger-scale cutout 5 adjacent to the drawing edge 2 , and leaving them in already described strength, in the area 4 a groove 6 brought in. The groove 6 it has a height between the surface 4 and the drawing edge 2 , which is about 8 to 12 mm, at a depth of 5 to 9 mm.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist anstelle einer durchgehenden Freisparung 5 im Bereich der Wandung 4 benachbart zur Ziehkante 2 eine Mehrzahl von in Ziehrichtung verlaufenden Nuten 7 vorhanden, wobei die Nuten 7 bzw. Schlitze 7 beispielsweise eine Schlitzbreite von 4 bis 8 mm und einen Schlitzabstand von 7 bis 11 mm besitzen, so dass die verbleibenden Stege eine Breite von 1 bis 5 mm besitzen. Die Nuten 7 bzw. Schlitze 7 besitzen hier ebenfalls eine Tiefe von 5 bis 9 mm.In another embodiment, instead of a continuous cutout 5 in the area of the wall 4 adjacent to the drawing edge 2 a plurality of grooves extending in the drawing direction 7 present, with the grooves 7 or slots 7 For example, have a slot width of 4 to 8 mm and a slot spacing of 7 to 11 mm, so that the remaining webs have a width of 1 to 5 mm. The grooves 7 or slots 7 also have a depth of 5 to 9 mm here.

Es hat sich überraschend herausgestellt, dass bei den vorgenannten Geometrien die relativ geringe Fluidmenge innerhalb der Freisparungen 5, 6, 7 gegebenenfalls auch trotz der Stege 4 ausreicht, um die Bildung von Mikrorissen zweiter Art wirkungsvoll durch die zur Verfügungstellung von Sauerstoff zu unterbinden.It has surprisingly been found that in the aforementioned geometries, the relatively small amount of fluid within the recesses 5 . 6 . 7 possibly also despite the bars 4 sufficient to prevent the formation of microcracks of the second kind effectively by the provision of oxygen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) können die Freisparungen 5, die Nut 6, die Schlitze 7 rückseitig, d. h. vom Werkzeug her, mittels Zuführungen und entsprechend gebohrter Leitungen mit einem sauerstoffhaltigen Fluid versorgt werden, um gegebenenfalls den Sauerstoffpartialdruck im Bereich der Freisparungen 5, Nuten 6 und Schlitze 7 noch zu erhöhen.In an advantageous embodiment (not shown), the recesses 5 , the groove 6 , the slots 7 the back, ie supplied by the tool, by means of feeders and correspondingly drilled lines with an oxygen-containing fluid to optionally the oxygen partial pressure in the region of the recesses 5 , Grooves 6 and slits 7 to increase yet.

Um bei kontinuierlichen Prozessen den Sauerstoffgehalt innerhalb dieser Freisparungen 5, Nuten 6 und Schlitze 7 auf einem hohen Niveau zu halten, kann auch der Formhohlraum mit einem sauerstoffhaltigen Fluid so gespült werden, dass jederzeit genug Sauerstoffreservoir in den Freistellungen 5, Nuten 6 und Schlitzen 7 gegeben ist.For continuous processes, the oxygen content within these recesses 5 , Grooves 6 and slits 7 To keep it at a high level, the mold cavity can also be flushed with an oxygen-containing fluid so that there is enough oxygen reservoir in the reservoirs at all times 5 , Grooves 6 and slits 7 given is.

Claims (10)

Verfahren zum Presshärten von Stahlblechbauteilen, wobei einem Stahlblechband aus einer härtbaren Stahllegierung eine Platine abgetrennt wird und die Platine anschließend austenitisiert wird, indem sie auf eine Temperatur größer Ac3 erhitzt wird und anschließend in ein Umformwerkzeug eingelegt wird und in dem Umformwerkzeug umgeformt und beim Umformen mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Mikrorissen zweiter Art an der umzuformenden Blechplatinen während des Umform- und Härtevorganges – benachbart zu positiven Radien und/oder Ziehkanten und/oder – an anderen Kontaktbereichen außerhalb der positiven Radien und/oder Ziehkante ein sauerstoffhaltiges Fluidreservoir vorhanden ist.A method for press hardening of sheet steel components, wherein a steel sheet strip of a hardenable steel alloy, a board is separated and the board is then austenitized by being heated to a temperature greater than Ac 3 and then placed in a forming tool and formed in the forming tool and during forming with is cooled to a speed above the critical hardness rate, characterized in that to avoid microcracks of the second kind on the sheet metal blanks to be formed during the forming and hardening process - adjacent to positive radii and / or drawing edges and / or - at other contact areas outside the positive radii and / or drawing edge of an oxygen-containing fluid reservoir is present. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffzutritt durch im Formwerkzeug benachbart zu den Ziehkanten und/oder positiven Radien vorgesehene Freisparungen erfolgt, welche so dimensioniert sind, dass das Tiefziehen nicht beeinträchtigt wird und die Freisparung ein Reservoir für sauerstoffhaltige Fluide bildet oder durch diese Freisparung sauerstoffhaltige Fluide zugeführt werden können.A method according to claim 1, characterized in that the access of oxygen takes place by means provided in the mold adjacent to the drawing edges and / or positive radii recesses, which are dimensioned so that the deep drawing is not affected and the recess forms a reservoir for oxygen-containing fluids or through them Saving oxygen-containing fluids can be supplied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zutritt von sauerstoffhaltigem Fluid durch in den Freisparungen vorhandene Luft gewährleistet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the access of oxygen-containing fluid is ensured by existing in the recesses air. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparungen von der Formwerkzeugseite her mit Fluiden oder Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Fluiden gespeist wird oder die Freisparungen oder der Formenhohlraum zwischen zwei Umformvorgängen mit Fluiden insbesondere Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltendem Fluid gespeist werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses from the mold side with fluids or oxygen or oxygen-containing fluids is fed or the recesses or the mold cavity between two forming operations with fluids, in particular oxygen or an oxygen-containing fluid are fed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Freisparungen abgesaugt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that is sucked at the recesses. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltig Fluid kontinuierlich zugeführt wird.A method according to claim 1, characterized in that the oxygen-containing fluid is supplied continuously. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Formwerkzeughälften, wobei die zwei Formwerkzeughälften eine Platine tiefziehend zusammenwirken und aufeinander zufahrbar und auseinanderfahrbar ausgebildet sind, wobei entsprechend einer gewünschten Umformkontur zumindest ein positiver Radius (1) oder ein Ziehkantenbereich (1) mit einer Ziehkante (2) vorhanden ist, wobei – in einer der Ziehkante (2) bzw. dem positiven Radius (1) in Ziehrichtung nachfolgenden Fläche (4) und/oder – an anderen Kontaktbereichen außerhalb der positiven Radien (1) und/oder Ziehkante (2) eine Freisparung (5) angeordnet ist.Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, with two mold halves, wherein the two mold halves cooperate deep-drawing a circuit board and are formed on each other drivable and disassembled, wherein according to a desired forming contour at least a positive radius ( 1 ) or a draw edge region ( 1 ) with a pulling edge ( 2 ) is present, wherein - in one of the drawing edge ( 2 ) or the positive radius ( 1 ) in the drawing direction following surface ( 4 ) and / or - at other contact areas outside the positive radii ( 1 ) and / or pulling edge ( 2 ) a cut-out ( 5 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparung (5) so dimensioniert ist, dass die verbleibende Dicke der Ziehkante (2) zwischen einer die Ziehkante (2) begrenzenden Fläche und der Freisparung (5) in etwa ihrem Radius entspricht.Device according to claim 7, characterized in that the cut-out ( 5 ) is dimensioned so that the remaining thickness of the drawing edge ( 2 ) between a pulling edge ( 2 ) delimiting area and the recess ( 5 ) corresponds approximately to its radius. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparung (5) zwischen der Ziehkante (2) und einer Formwerkzeugfläche (4) eine Höhe besitzt, die etwa 25 bis 35 mm bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm beträgt oder als Nut (6) ausgebildet ist, welche eine Höhe zwischen der Fläche (4) und der Ziehkante (2) besitzt, die in etwa 8 bis 12 mm beträgt bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm oder im Bereich der Wandung (4) benachbart zur Ziehkante (2) eine Mehrzahl von den in Ziehrichtung verlaufenden Nuten (7) als Freisparungen vorhanden sind, wobei die Nuten (7) bzw. Schlitze (7) eine Schlitzbreite von 4 bis 8 mm und ein Schlitzabstand von 7 bis 11 mm besitzen, so dass die verbleibenden Stege eine Breite von 1 bis 5 mm besitzen.Device according to claim 7 or 8, characterized in that the cutout ( 5 ) between the drawing edge ( 2 ) and a mold surface ( 4 ) has a height which is about 25 to 35 mm at a depth of 5 to 9 mm or as a groove ( 6 ), which is a height between the surface ( 4 ) and the drawing edge ( 2 ), which is approximately 8 to 12 mm at a depth of 5 to 9 mm or in the region of the wall ( 4 ) adjacent to the drawing edge ( 2 ) a plurality of the grooves extending in the drawing direction ( 7 ) are provided as recesses, wherein the grooves ( 7 ) or slots ( 7 ) have a slot width of 4 to 8 mm and a slot spacing of 7 to 11 mm, so that the remaining webs have a width of 1 to 5 mm. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparungen (5), die Nuten (6) oder die Schlitze (7) rückseitig, d. h. vom Werkzeug her, mittels Zuführungen und entsprechend gebohrter Leitungen mit einem sauerstoffhaltigen Fluid versorgbar sind.Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the recesses ( 5 ), the grooves ( 6 ) or the slots ( 7 ) on the back, ie from the tool, by means of feeders and drilled lines are supplied with an oxygen-containing fluid.
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