DE102016114658A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen und Härten von Stahlwerkstoffen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Innenhochdruckumformen und Härten von verzinkten Rohren aus Stahlblech, wobei ein vorerzeugtes Rohr verwendet wird, wobei das Rohr zumindest eine Zuführöffnung besitzt und einen Hohlraum, wobei das Rohr auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (AC3) der jeweiligen Stahllegierung erhitzt wird, und nach Erreichen eines gewünschten Austenitisierungsgrades in ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingelegt wird und mit einem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt wird, welches durch die zumindest eine Zuführöffnung 5 in den Hohlraum eingedrückt wird bis das Rohr eine vorgegebene Form des Werkzeuges ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug auf eine Temperatur zwischen 400–650°C insbesondere 450–550°C erwärmt ist und das Druckmedium ebenfalls erwärmt ist und eine Temperatur von 400–650°C besitzt, wobei das Rohr nach dem Austenitisieren auf eine Temperatur von 400–600°C jedoch eine Temperatur oberhalb der Martensit-Starttemperatur (Ms) der gewählten Stahllegierung passiv abkühlen gelassen wird oder aktiv abgekühlt wird, und die Abkühlung des Rohres zum Zwecke der Härtung erst nach der Ausformung im Formwerkzeug erfolgt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen und Härten von Stahlwerkstoffen.
- 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.
- Zur Erzeugung derartiger gehärteter Stahlbauteile werden Stahlsorten, die durch eine Abschreckhärtung härtbar sind, verwendet. Derartige Stahlsorten sind zum Beispiel borlegierte Manganborstähle, wobei der am weitesten eingesetzte, hier der 22MnB5 ist. Aber auch andere borlegierte Mangankohlenstoffstähle werden hierfür verwendet.
- 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.
- 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.
- Zur Erzeugung der Stahlbauteile sind derzeit zwei Verfahrenswege üblich.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Der Vorteil des direkten Prozesses ist, dass ein höherer Materialnutzungsgrad erreicht werden kann. Jedoch ist die erreichbare Bauteilkomplexität vor allem beim einstufigen Umformprozess geringer.
- Zudem ist es bekannt, Stahlblechbauteile dadurch zu formen, dass ein Hohlraum gebildet wird und dieser Hohlraum mit einem unter Druck stehenden Medium zu einer gewünschten Form bzw. in eine Form eingeblasen bzw. aufgeblasen wird, um eine endgültige Form zu erzielen. Dieses Verfahren wird auch als Innenhochdruckumformung bezeichnet.
- Aus der
DE 10 2009 040 935 B4 ist ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen bekannt, wobei wenigstens zwei Einzelteile zu einem Halbzeug verlötet oder verschweißt werden und anschließend das Halbzeug warmumgeformt wird, wobei ein Hohlraum des Halbzeugs geschlossen ist oder geschlossen wird und dass das auf die Austenitisierungstemperatur erwärmte Halbzeug mittels eines in den Hohlraum eingelassenen, unter Druck stehenden Mediums gegen die Innenwände eines Formwerkzeugs expandiert wird. Die erforderliche Abschreckung zum Zwecke der Erhärtung soll mittels eines Abkühlmediums erfolgen, wobei das zum Abschrecken verwendete Abkühlmedium durch den Hohlraum des Halbzeugs hindurchführbar ist. - Aus der
EP 1 015 645 B1 ist ein Verfahren zum Herstellen abgeschrägter dünnwandiger hohler Metallgehäuse durch Blasformen bekannt, wobei auch hier vorzugsweise über die Austenitisierungstemperatur erhitzt wird und die Hohlstruktur gegen die inneren Wände des Werkzeugs durch das Einführen eines erhitzten, unter Druck gesetzten Mediums in das Innere des Hohlraums des hohlen Gehäuses expandiert wird, wobei in einem nachfolgenden Schritt das geformte hohle Gehäuse rasch in einem Vorgang abgekühlt wird, um eine Härtung herbeizuführen. Hierbei wird das dominierende erwärmte Medien in dem hohlen Gehäuse durch ein unter Druck gesetztes kühlendes Medium ersetzt. - Aus der
DE 10 2004 054 795 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugbauteilen, sowie Karosseriebauteilen, bekannt, wobei ein Materialverbund aus zwei miteinander verbundenen Blechen mindestens einem Umformvorgang unterworfen wird, wobei der Materialverbund warmumgeformt und zumindest ein härtbares vorlegiertes Blech bei geschlossenen Formwerkzeughälften einer in-situ-Presshärtung unterzogen wird. - Aus der
DE 10 2006 020 623 B4 ist ein Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus sogenannten Talered Blanks bekannt, bei dem bei dem Verfahren das Halbzeug in einem Umformwerkzeug eingelegt wird und das Halbzeug aus zumindest zwei, zumindest teilweise übereinander liegenden Blechen besteht und wobei eine härtbare Stahllegierung für ein Blech des Halbzeugs verwendet wird und das Halbzeug in einer Erwärmungsstation auf eine Temperatur über der Austenitisierungstemperatur der Legierung erwärmt wird, wobei die Bleche vor dem Einlegen in die Presse oder in der Presse durch ein Schmieden miteinander fest verbunden werden. - Aus der
DE 10 2007 018 395 B4 ist ein Innenhochdruckumformverfahren bekannt, bei dem eine Hohlstruktur aus härtbaren Stahlblechen durch ein Gas unter Druck, welches in den Innenraum zwischen den Blechen strömt, expandiert wird, wobei das Werkstück sich in einem gekühlten Umformwerkzeug befindet und das Werkstück in einem Zug durch den Druck des Gases umgeformt und durch die Temperatur dieses Gases von innen und die Temperatur des Umformwerkzeuges von außen in demselben Werkzeug umgeformt und gehärtet wird, wobei der Gasdruck im Werkstück durch Relativbewegung eines Pressenoberteils und Fließrichtung des Umformwerkzeugs erzeugt wird und durch einen Druckübersetzer verstärkt wird. - Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Umformen und Härten von verzinkten Stahlrohren zu schaffen, mit dem zuverlässig und rissfrei gehärtete Stahlrohre hergestellt werden können.
- Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Bislang galten verzinkte Rohre als nicht mit Innenhochdruckumformverfahren mikrorissfrei umformbar und härtbar. Werden derartige verzinkte Rohre bzw. Rohrbauteile innen hochdruckumgeformt, ergeben sich immer Mikrorisse in sehr großem Ausmaß, so dass im Gegensatz zu anderen Formgebungsverfahren das Presshärteverfahren bzw. Formhärteverfahren für Rohrbauteile nicht anwendbar war.
- Die Erfinder haben erkannt, dass die mikrorissfreie Umformung von Rohrbauteilen dann gelingt, wenn man eine spezielle Temperatur und Verfahrensführung durchführt.
- Erfindungsgemäß werden derartige Rohrbauteile vorgefertigt und analog des bekannten Innenhochdruckumformverfahrens vorgebogen, vorgequetscht oder in sonstiger Weise vorgeformt.
- Anschließend werden diese Rohre austenitisiert, was bedeutet, dass die auf eine Temperatur oberhalb AC3 gebracht werden und dort solange gehalten werden, bis ein gewünschter Austenitisierungsgrad erreicht wird.
- Erfindungsgemäß wird anschließend das Rohr auf Temperaturen zwischen 400–650°C passiv abkühlen gelassen oder zwangsweise aktiv abgekühlt.
- Diese Abkühlung kann dadurch erfolgen, dass das Bauteil in das Innenhochdruckumformwerkzeug überführt wird und dabei an Luft passiv abkühlt oder gegebenenfalls das Werkzeug nach dem Austenitisierungsofen beispielsweise durch Anblasen oder Ansprühen mit geeigneten Kühlmedien aktiv abgekühlt und dann in das Innenhochdruckumformwerkzeug überführt wird. Eine derartige aktive Kühlung erfolgt mit > 5 K/sek bevorzugt > 10 K/sek besonders bevorzugt > 20 K/sek Abkühlgeschwindigkeit.
- Anschließend wird das Rohr endumgeformt, wobei ein unter Druck stehendes Medium in das Rohr eingedrückt wird, so dass eine an sich bekannte Innenhochdruckumformung erreicht wird.
- Erfindungsgemäß wird jedoch diese Umformung mit einem temperierten Medium durchgeführt. Hierbei hat das Medium beispielsweise eine Temperatur von 400–650°C. Erfindungsgemäß hat sich nämlich herausgestellt, dass bei der Verwendung eines zu kalten Mediums, Teile des Rohres bereits einer Härtung unterzogen werden bevor die Endumformung stattgefunden hat. Dies bedeutet, dass eine vollständige Ausformung verhindert wird. Somit findet die Umformung mit einem temperiertem Medium statt, wobei das temperierte Medium vorzugsweise eine Temperatur besitzt, die der Temperatur des umzuformenden Rohres entspricht und zumindest so hoch ist, dass die Martensit-Starttemperatur (Ms) der verwendeten Stahllegierung überschritten ist.
- Anschließend erfolgt erfindungsgemäß die Härtung, wobei die erfindungsgemäße Härtung unterschiedlich durchgeführt werden kann.
- Bei einer ersten erfindungsgemäßen Variante erfolgt die Innenhochdruckumformung in einem warmen Werkzeug mit dem warmen unter Druck stehenden Umformmedium. Anschließend wird das so umgeformte Bauteil aus dem Werkzeug entnommen und passiv an Luft abkühlen gelassen, wenn die Abkühlung an Luft ausreicht, die kritische Abkühlgeschwindigkeit des Stahlmaterials zu erreichen, so dass eine martensitische Härtung sichergestellt ist.
- Diese passive Abkühlung ist vor allem Blechdickenabhängig bei dünneren Blechstärken von in etwa 1 mm kann eine passive Abkühlung an Luft ausreichend sein um die kritische Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen. Bei einer Blechdicke von beispielsweise 3 mm kann eine aktive Abkühlung durch geeignete Kühlmedien erforderlich sein um diese Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen.
- Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Variante wird wiederum im warmen Werkzeug mit dem warmen unter Druck stehenden Medium umgeformt und anschließend das Rohr in ein kaltes Formhärtewerkzeug überführt. In diesem kalten Formhärtewerkzeug entspricht der Werkzeughohlraum von der Kontur her exakt der Außenkontur des Rohres, so dass beim Schließen des Werkzeuges das Werkzeug allseitig an dem Rohr vollflächig anliegt und hierdurch eine Abschreckhärtung erzielt wird. „Kalt“ im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Martensit-Starttemperatur des gewählten Stahlmaterials um mindestens 50 °C unterschritten wird, also Ms – 50°C.
- Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Variante, erfolgt die Umformung im warmen Werkzeug unter Zuhilfenahme des unter Druck stehenden erwärmten Umformmediums, wobei jedoch nach erfolgter Umformung ein kaltes Medium durch das Rohr geleitet wird, so dass die martensitische Härtung durch Überschreiten der kritischen Abschreckgeschwindigkeit durch die Kühlung mit dem kalten Medium erzielt wird. Hierbei ist es technologisch möglich, den Innenhochdruckumformvorgang mit einem unter Druck stehenden, warmen gasförmigen Medium durchzuführen und den Abschreckvorgang mit einem kalten gasförmigen Medium, jedoch auch mit einem flüssigen, kalten Medium. Auch hier beträgt die Temperatur des kalten Mediums bevorzugt die Martensit-Starttemperatur des Materials, also Ms – 50°C.
- Die Rohre haben hierzu generell einen Zu- und einen Ablauf.
- Unter Rohren im Sinne der Erfindung werden nicht nur zylindrische Rohre verstanden, sondern jede Form von langgestreckten Hohlkörpern aus Stahlblech, insbesondere Strukturbauteile, Längsträger, Verstärkungen, Schweller und dergleichen Strukturbauteile, insbesondere von Kraftfahrzeugen.
- Erfindungsgemäß wird ein Werkstoff verwendet, der wie die Werkstoffe des Standes der Technik härtbar ist und insbesondere ein härtbarer Bor-Mangan-Stahl wie z.B. ein Stahlwerkstoff des Typs 22MnB5 oder 20MnB8 oder vergleichbar.
- Derartige Stahlbleche können mit einer Zinkschicht, einer Zinklegierungsschicht und insbesondere einer Zinkeisenschicht versehen sein.
- Insbesondere wird eine so genannte Galvannealed-Beschichtung bevorzugt, d.h., eine durch Tempern vorreagierte Zinkbeschichtung auf einem Stahlblech, die aus Zink-Eisen-Phasen besteht und auch gegen das Einblasen von einem Druckmedium beständig ist.
- Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Die einzige Figur zeigt den Verfahrensablauf mit den beiden Verfahrensvarianten.
- Ein austenitisiertes Rohr
1 1 wird hierbei in eine Form2 eingelegt, wobei das Rohr1 beispielsweise aus zwei Blechen3 zusammengesetzt ist, wobei die Bleche im Bereich einer Gaszuführung und -abführung zu einem durch die Bleche gebildeten Hohlraum4 je einen entsprechenden Zugang5 besitzt. Nachdem temperiertes Gas, beispielsweise auf 400–650°C temperiertes Gas in den Hohlraum4 eingefüllt ist, expandiert das Rohr1 in die Form2 , so dass der vollständig vorgeformte Rohling erzeugt wird. Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass es gelingt, rohrartige Bauteile aus einem härtbaren Stahl mit Zinkbeschichtung zuverlässig mikrorissfrei zu erzeugen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009040935 B4 [0013]
- EP 1015645 B1 [0014]
- DE 102004054795 B4 [0015]
- DE 102006020623 B4 [0016]
- DE 102007018395 B4 [0017]
Claims (5)
- Verfahren zum Innenhochdruckumformen und Härten von verzinkten Rohren aus Stahlblech, wobei ein vorerzeugtes Rohr verwendet wird, wobei das Rohr zumindest eine Zuführöffnung (
5 ) besitzt und einen Hohlraum (4 ), wobei das Rohr auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (AC3) der jeweiligen Stahllegierung erhitzt wird, und nach Erreichen eines gewünschten Austenitisierungsgrades in ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingelegt wird und mit einem unter Druck stehenden Medium beaufschlagt wird, welches durch die zumindest eine Zuführöffnung (5 ) in den Hohlraum (4 ) eingedrückt wird bis das Rohr eine vorgegebene Form (2 ) des Werkzeuges ausfüllt, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug auf eine Temperatur zwischen 400–650°C insbesondere 450–550°C erwärmt ist und das Druckmedium ebenfalls erwärmt ist und eine Temperatur von 400–650°C besitzt, wobei das Rohr nach dem Austenitisieren auf eine Temperatur von 400–600°C jedoch eine Temperatur oberhalb der Martensit-Starttemperatur (Ms) der gewählten Stahllegierung passiv abkühlen gelassen wird oder aktiv abgekühlt wird, und die Abkühlung des Rohres zum Zwecke der Härtung erst nach der Ausformung im Formwerkzeug erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Härtung des ausgeformten Rohres das Rohr aus dem warmen Werkzeug entnommen und an Luft passiv abkühlen gelassen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Härtung das ausgeformte Rohr aus dem warmen Werkzeug entnommen und in ein kaltes Formwerkzeug überführt wird, wobei der Formenhohlraum des Formwerkzeuges der äußeren Kontur des ausgeformten Rohres im Wesentlichen entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Rohr nach dem Ausformen im warmen Werkzeug verbleibt und mit einem kalten Kühlmedium gespült wird.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des kalten Formwerkzeuges vor dem Einlegen des heißen Werkstückes mindestens 50°C unter der Martensitstarttemperatur des eingelegten Stahlmaterials liegt.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1015645B1 (de) | 1997-05-30 | 2002-01-23 | Accra Teknik AB | Verfahren zur herstellung abgeschreckter dünnwandiger hohler metallgehäuse durch blasformen |
| DE102004054795B4 (de) | 2004-11-12 | 2007-04-05 | Thyssenkrupp Automotive Ag | Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugbauteilen sowie Karosseriebauteil |
| DE102007043154A1 (de) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Voestalpine Krems Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Profilen |
| DE102006020623B4 (de) | 2006-05-02 | 2010-04-01 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus tailored blanks |
| DE102007018395B4 (de) | 2007-04-17 | 2011-02-17 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Innenhochdruck-Umformverfahren |
| DE102009040935B4 (de) | 2009-09-11 | 2013-03-28 | Linde + Wiemann Gmbh Kg | Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen für ein Kraftfahrzeug, sowie Karosseriebauteil |
| US20160160307A1 (en) * | 2013-07-26 | 2016-06-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Low alloy oil well steel pipe and method for manufacturing same |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5270914A (en) * | 1975-11-07 | 1977-06-13 | Hitachi Ltd | Heat treatment of pipe |
| DE4035156A1 (de) * | 1990-09-28 | 1992-04-09 | Kohnle W Waermebehandlung | Mehrzweck-kleinanlage fuer die waermebehandlung von metallteilen |
| SE512902C2 (sv) * | 1997-11-20 | 2000-06-05 | Ssab Hardtech Ab | Sätt att hydroforma ett ämne |
| GB9727063D0 (en) * | 1997-12-23 | 1998-02-18 | Gkn Sankey Ltd | A hydroforming process |
| US7285761B1 (en) * | 2005-03-24 | 2007-10-23 | Mehmet Terziakin | Hot forming system for metal workpieces |
| US7266982B1 (en) * | 2005-06-10 | 2007-09-11 | Guza David E | Hydroforming device and method |
| JP2009242894A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Nsk Ltd | 転がり軸受用保持器 |
| DE102010010156A1 (de) * | 2010-03-04 | 2011-09-08 | Kirchhoff Automotive Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines Formteiles mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität |
| ES2858225T3 (es) * | 2010-12-24 | 2021-09-29 | Voestalpine Stahl Gmbh | Procedimiento para producir elementos estructurales templados |
| CN102672026B (zh) * | 2012-05-28 | 2014-03-26 | 哈尔滨工业大学 | 奥氏体不锈钢管材内高压成形中抑制马氏体相变的方法 |
| KR101443439B1 (ko) * | 2012-06-28 | 2014-09-24 | 현대제철 주식회사 | 고온 하이드로포밍을 이용한 부품 제조방법 |
| DE102013105361A1 (de) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines geformten Bauteils |
| MX2015016224A (es) * | 2013-06-07 | 2016-03-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | Material de acero tratado con calor y metodo para la fabricacion del mismo. |
| DE102014114394B3 (de) * | 2014-10-02 | 2015-11-05 | Voestalpine Stahl Gmbh | Verfahren zum Erzeugen eines gehärteten Stahlblechs |
| CN104525675B (zh) * | 2014-12-08 | 2017-03-22 | 无锡朗贤汽车组件研发中心有限公司 | 硼钢钢管的气胀热成形工艺 |
| CN104438541A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-03-25 | 无锡朗贤汽车组件研发中心有限公司 | 管件气胀热成形生产设备 |
| KR20180016980A (ko) * | 2015-06-03 | 2018-02-20 | 잘쯔기터 플래시슈탈 게엠베하 | 아연도금 강으로 제조된 변형-경화된 부품, 그 제조방법 및 부품의 변형-경화에 적합한 강 스트립 제조방법 |
-
2016
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- 2017-06-29 US US16/324,196 patent/US11332800B2/en active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1015645B1 (de) | 1997-05-30 | 2002-01-23 | Accra Teknik AB | Verfahren zur herstellung abgeschreckter dünnwandiger hohler metallgehäuse durch blasformen |
| DE69803588T2 (de) * | 1997-05-30 | 2002-06-06 | Accra Teknik Ab, Oejebyn | Verfahren zur herstellung abgeschreckter dünnwandiger hohler metallgehäuse durch blasformen |
| DE102004054795B4 (de) | 2004-11-12 | 2007-04-05 | Thyssenkrupp Automotive Ag | Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugbauteilen sowie Karosseriebauteil |
| DE102006020623B4 (de) | 2006-05-02 | 2010-04-01 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Verfahren zum Herstellen von Bauteilen aus tailored blanks |
| DE102007018395B4 (de) | 2007-04-17 | 2011-02-17 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Innenhochdruck-Umformverfahren |
| DE102007043154A1 (de) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Voestalpine Krems Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Profilen |
| DE102009040935B4 (de) | 2009-09-11 | 2013-03-28 | Linde + Wiemann Gmbh Kg | Verfahren zum Herstellen von Bauteilen, insbesondere Karosseriebauteilen für ein Kraftfahrzeug, sowie Karosseriebauteil |
| US20160160307A1 (en) * | 2013-07-26 | 2016-06-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Low alloy oil well steel pipe and method for manufacturing same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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