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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Umformwerkzeuges, aufweisend einen Umformstempel und eine dazu korrespondierende Gegenform. Die Erfindung ist aber auch auf ein solches Umformwerkzeug gerichtet.
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In der
DE 37 08 368 C1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Heißprägeklischees, also z.B. eines Stempelwerkzeuges offenbart, welches allerdings zur Herstellung von gedruckten Schaltungen dient.
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In der
DE 10 2011 007 424 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf der Oberfläche eines Substrats auf Basis von Leichtmetallen durch plasmaelektrolytische Oxidation und ein beschichtetes Substrat offenbart. Das Substrat wird als eine Elektrode zusammen mit einer Gegenelektrode in eine Elektrolytflüssigkeit eingetaucht. Es wird eine ausreichend hohe Spannung zur Erzeugung von Funkenentladung an der Oberfläche des Substrats angelegt. Der Elektrolyt umfasst darin dispergierte Tonpartikel. Damit soll der Korrosionsschutz der Leichtmetallbauteile insbesondere aus Magnesium oder Magnesiumlegierungen verbessert werden.
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Tragende Stahlteile, wie etwa Karosserieteile in der Autoindustrie, also beispielsweise A-, B-, C-, oder D-Säulen aber auch Bauteile, wie z.B. Schweller, Rahmenteil, und/oder Stoßfängerträger werden vielfach aus hochfesten Vergütungsstählen, wie zum Beispiel aus Borlegiertem Stahl, beispielsweise 22MnB5 hergestellt. Dabei wird, wie z.B. die
WO2007/076766 A1 offenbart, der Stahl durch Glühen bei Temperaturen oberhalb 800° bis 900°C in den austenitischen Bereich überführt, warm umgeformt und anschließend mit einer ausreichend großen Abkühlgeschwindigkeit wieder abgekühlt um die Ausbildung einer martensitischen, hochfesten Gefügestruktur zu erreichen. Findet die Abschreckung, also die Abkühlung und somit das Härten im Umformwerkzeug statt, spricht man vom so genannten Formhärten.
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Bei einem direkten Umformprozess, wie dieser z.B. in der
WO2007/076766 A1 offenbart ist, wird zunächst eine Platine oder ein aus einem Walzband abgetrenntes Stahlelement auf besagte Temperatur geführt. Anschließend wird der erwärmte Vorformling zur nachfolgenden Warmumformung transferiert, und dort im erwärmten Zustand beispielsweise in einer Presse in die finale Form gebracht. Bei einem indirekten Umformprozess dagegen wird das Stahlelement in einer ersten Presse kalt umgeformt, anschließend erhitzt, also wohl geglüht, um sodann in einer weiteren Presse heiß umgeformt, also in die finale Form gebracht zu werden.
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Die Presse kann auch als Umformwerkzeug bezeichnet werden, und weist einen Umformstempel und einen damit korrespondierende Gegenform auf. Das Umformwerkzeug wird aus einem entsprechend widerstandsfähigen Werkstoff, bevorzugt Stahl hergestellt, also z.B. gegossen. Nach dem das Umformwerkzeug, also zum Beispiel der Umformstempel oder die damit korrespondierende Gegenform jeweils als Vorformling gegossen ist, bedarf es einer Endbearbeitung in die erforderliche Endform, beispielsweise mittels CNC-Verfahren. Dies ist ein langwieriger und kostenintensiver Prozess. Es kann sein, dass die Herstellung des Umformwerkzeugs mehrerer Monate, also z.B. bis zu drei Monate in Anspruch nimmt. Zudem muss der gewählte Werkstoff für das Umformwerkzeug einer hohen Temperatur widerstehen können, da das umzuformende Substrat, wie oben beschrieben, auf z.B. Temperaturbeträge oberhalb von 900°C geführt wird. Ersichtlich ist, dass solche Umformwerkzeuge sehr schwer sind, und eine entsprechend ausgelegte Steuervorrichtung benötigen, um die erheblichen Massen überhaupt bewegen zu können. Solche Vorrichtungen sind ersichtlich sehr kosten – aber auch sehr energieintensiv während ihres Betriebes. Gegebenenfalls muss das Umformwerkzeug noch beschichtet werden, um z.B. korrosionsbeständig oder zunderbeständig zu sein, wobei das umzuformende Stahlblech, auch dessen Werkstoff in seinen Eigenschaften nicht negativ beeinflusst wird. Eine solche Beschichtung kann mittels thermischer Spritzverfahren, wie z.B. mittels Plasmapulverspritzverfahren aufgebracht werden.
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In der
US 2010/0159264 A1 ist beispielsweise offenbart, dass Schutzbeschichtungen von Gussformen empfehlenswert seien, um beispielsweise das vorzeitige ersetzen der Gussformen vermeiden zu können. Insbesondere die korrosive Eigenschaft geschmolzenen Aluminiums wird in der
US 2010/0159264 A1 diskutiert, welche bisher die Lebensdauer der Gussformen erheblich reduziert hätte. Dabei erwähnt die
US 2010/0159264 A1 , dass Verschleißschutz-, Erosionsschutz-, oder Korrosionsschutzbeschichtungen für Gussformen zwar bekannter Weise mittels CVD- oder PVD-Verfahren auf die Oberfläche der Gussform aufgebracht werden könnten. Jedoch sei dies aus ökonomischer Sicht vor Ort nicht möglich. Zudem könnten mit dem CVD- oder PVD-Verfahren aufgebrachte Schutzbeschichtungen im Betrieb abplatzen. Von daher schlägt die
US 2010/0159264 A1 einen Schutzbeschichtung vor, welche eine dünne Schicht Übergangsmetalloxide oder Seltenerdmetalloxide, also z.B. Zirkonium oder Zer oder Mischverbindungen davon aufweist, welche ein Anhaften des Geschmolzenen Metalls an der Gussform vermeiden soll. Solche Beschichtungen seien insbesondere bei Aluminiumguss- oder Aluminiumschmelzvorgängen zielführend. Auch der Wärmeeintrag zum Aufbringen der Schutzbeschichtung sei geringer als bei PVD- oder insbesondere CVD-Verfahren, welche das Grundmaterial der Formen mit bis zu 900°C bis 1000°C belasten sollen. Gemäß der
US2010/0159264 A1 würde die Beschichtung aus Metallen der Karboxygruppe mit anschließender Wärmebehandlung bei mindestens 400°C aufgebracht.
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Oberflächenveredelungen von metallischen Substraten oder Gussformen sind also bekannt. Beispielsweise ist auch Emaille als Schutzüberzug seit langem bekannt. Bei der Emaillierung werden Gegenstände durch Tauchen oder Spritzen mit einer Emailleschicht versehen und anschließend bei einer Temperatur von 800 bis 850°C gebrannt. Emailleschichten können beispielsweise auf Stahl aufgebracht werden, können aber leicht beschädigt werden, und sind daher stoßanfällig. Für Presswerkzeuge sind Emaillierungen daher wohl ungeeignet. Zudem ist die Emaillierung sehr energieintensiv, wobei sich auch die eingebrachte Wärme in das zu beschichtende Bauteil nachteilig auf dessen ursprünglich mechanischen Materialeigenschaften auswirkt, was insbesondere bei Leichtmetallbauteilen der Fall ist. Daneben ist für Leichtmetallbauteile, also z.B. für Aluminiumbauteile das Eloxieren, also die elektrolytische Oxidation bekannt, wodurch die eloxierten Oberflächen eine große Härte aufweisen. Dabei wird, im Gegensatz zu den galvanischen Überzugsverfahren, die Schutzschicht nicht auf dem Werkstück niedergeschlagen, sondern durch Umwandlung der obersten Metallschicht ein Oxid bzw. Hydroxid gebildet.
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Zudem ist die Plasma Elektrolytische Oxidation (PEO) von Aluminium bekannt. Die Plasma Elektrolytische Oxidation kann Schichthärten von 2000HV erzeugen. Als Elektrolyte werden vorwiegend alkalische Sillikat- oder Phosphatlösungen verwendet, wie die
DE 10 2011 007 424 B4 offenbart.
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Die Herstellung von Umformwerkzeugen, sowie solche Umformwerkzeuge bieten insofern durchaus noch Raum Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem es mit einfachen Mitteln möglich ist ein Umformwerkzeug leicht, zeitsparend aber zugleich widerstandsfähig herzustellen. Der Erfindung liegt aber auch die Aufgabe zugrunde ein solches Umformwerkzeug bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben jeweils vorteilhafte Ausführungsformen an. Die vorrichtungstechnische Aufgabe wird durch ein Umformwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
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Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte:
Bereitstellen zumindest des Umformstempels des Umformwerkzeugs aus einem Leichtmetall, mit welchem ein Substrat umgeformt werden soll;
Erzeugen einer Schutzbeschichtung zumindest an einem Oberflächenbereich zumindest des Umformstempels des Umformwerkzeugs, welcher mit dem umzuformenden Substrat kontaktiert.
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Zielführend wird mit der Erfindung also ein Umformwerkzeug aus einem Leichtmetall, z.B. aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, bevorzugt gegossen. Dabei weist das Umformwerkzeug den Umformstempel und die damit korrespondierende Gegenform auf. Insbesondere der Umformstempel kann aus dem Leichtmetall hergestellt sein. So wird im Vergleich zu einem Umformwerkzeug aus Stahl ein sehr leichtes Umformwerkzeug gebildet. Dieses benötigt eine entsprechend reduzierte Steuervorrichtung, welche weniger Masse bewegen muss, wobei jedoch hochfeste Vergütungsstähle, wie zum Beispiel aus Borlegiertem Stahl, beispielsweise 22MnB5 mit dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug umformbar sind.
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Dazu wird zumindest auf der Oberfläche des Umformwerkzeugs, welche mit dem umzuformenden Substrat in Kontakt treten kann, eine Schutzbeschichtung, insbesondere eine Wärmeschutzbeschichtung aufgebracht. Auch die Gegenform kann aus dem Leichtmetall hergestellt sein. Wenn die Gegenform grundsätzlich unbewegbar gehalten ist, kann diese auch aus einem Stahl hergestellt sein. Der Vorteil bezüglich der Steuervorrichtung bleibt dabei erhalten, da nur der Umformstempel relativ zur Gegenform zu bewegen ist. Jedoch bietet es sich an, auch die unbewegbare Gegenform aus dem Leichtmetall herzustellen, worauf noch eingegangen wird.
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Zielführend ist, wenn die Schutzbeschichtung mittels Plasma Elektrolytischer Oxidation (PEO), also Micro Arc Oxidation (MAO) bzw. Plasma Elektrolytischer Deposition (PED) aufgebracht wird.
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Voraussetzung für die Plasma Elektrolytische Oxidation (PEO), ist die Ausbildung einer Oxidschicht (Dielektrikum) in einem Elektrolyt. Dabei ist das zu beschichtende Element des Umformwerkzeugs, also z.B. der Umformstempel und auch die Gegenform zumindest bereichsweise in dem Elektrolyt getaucht und als Elektrode geschaltet. Eine Gegenelektrode taucht ebenfalls in dem Elektrolyt ein. Natürlich können die Elemente des Umformwerkzeugs als Gegenelektrode geschaltet sein, wobei noch eine Elektrode in dem Elektrolyt eintaucht. Die Aufrechterhaltung eines Stroms kann so zu Spannungsanstieg und Entladung führen. Es ist zumeist eine elektrische Spannung von mindestens 250V erforderlich, die eine Funkenentladung an den Oberflächen des Umformwerkzeugs bewirkt. Dabei kommt es zu einer lokalen Plasmabildung. Die Schichten entstehen über Mikroentladungen, die das Grundmaterial des Umformwerkzeugs und Reaktionsprodukte des Elektrolyten mit dem Leichtmetall aufschmelzen und zu einer kristallinen Keramik sintern. So kann eine Schutzbeschichtung, insbesondere eine Wärme- und/oder Verschleißschutzbeschichtung auf den zu beschichtenden Bereichen des Umformwerkzeugs erzeugt werden. Die aufgebrachte Beschichtung kann eine Härte von bis zu 2000 HV aufweisen. Es bildet sich eine homogene Beschichtung mit definierbarer Schichtdicke, wobei die Schutzbeschichtungen Beträge von 10µm bis 200µm, bevorzugt von 50µm bis 100µm aufweisen können. Die erfindungsgemäß aufgebrachte Beschichtung ist so gewählt und hergestellt, dass das beschichtete Umformwerkzeug sehr hohen Temperaturen, auf jeden Fall zumindest der Austenitisierungstemperatur des umzuformenden Substrats standhalten kann. Beschichtungsveränderungen werden dabei nicht beobachtet. Dies bedeutet auch, dass das aus dem Leichtmetall hergestellte Umformwerkzeug in seiner Gesamtheit einem erheblichen Temperatureinfluss ohne Beeinträchtigung der Beschichtung oder des Grundmaterials übersteht. Es liegt im Sinne der Erfindung auch ein Hartanodisieren durchzuführen, um die Schutzbeschichtung an dem Umformwerkzeug anzuordnen.
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Sind sowohl der Umformstempel als auch die dazu korrespondierende Gegenform aus dem Leichtmetall gebildet, werden auch beide Elemente zumindest bereichsweise mittels PEO/PED beschichtet.
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Zweckmäßig ist, wenn nur die jeweils betreffenden Oberflächen mittels PEO beschichtet werden, welche auch Kontakt zu dem umzuformenden Substrat haben. Bei dem Substrat kann es sich, wie bereits erwähnt, um ein Stahlblech aus hochfestem Vergütungsstahl handeln. Dieses hat an seiner einen Oberfläche Kontakt mit dem Umformstempel und an seiner dazu gegenüberliegenden Oberfläche Kontakt mit der Oberfläche der korrespondierenden Gegenform. Möglich ist natürlich auch, das gesamte Umformwerkzeug, also sowohl den Umformstempel als auch die Gegenform jeweils vollständig zu beschichten. Es bietet sich jedoch an, nur die mit dem umzuformenden Substrat in Kontakt stehenden Bereiche bzw. Oberflächen mittels PEO bzw. PED zu beschichten. Dies spart Zeit und ist auch kostengünstiger.
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Der Beschichtungsvorgang kann so gesteuert werden, dass ein Beschichtungsbereich auch bezogen auf die Schichtdicke dicker ausführbar ist als andere Bereiche. Auch die Härte der Beschichtung ist einstellbar, wobei auch weitere Eigenschaften der Beschichtung durch Hinzufügen von Elementen in dem Elektrolyt oder das Elektrolyt selbst einstellbar sind. Dabei ist insbesondere an Kanten bzw. Ecken des Umformwerkzeugs gedacht. An den Ecken und Kanten des Umformwerkzeugs ist mit besonders hohen, auch mechanischen Belastungen zu rechnen, weswegen hier eine besonders widerstandsfähige Schutzbeschichtung vorteilhaft ist.
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Denkbar ist, mehrere Schichten, also aufeinanderfolgende Lagen zu erzeugen, welche in der Gesamtheit die Schutzbeschichtung bilden. Möglich ist, unterschiedlich zusammengesetzte Elektrolyte zum Erzeugen der einzelnen Schichten, also Lagen zu nutzen, so dass die jeweilige Schicht, also Lage der Beschichtung bestimmte Eigenschaften aufweist, welche in der Gesamtheit eine bestimmte Schutzbeschichtung erzeugt. Es bietet sich auch an alle Schichten, also Lagen der Schutzbeschichtung mit einem identischen Elektrolyt zu erzeugen.
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Die Schutzbeschichtung kann noch nachbearbeitet werden, also z.B. poliert werden.
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Es liegt im Sinne der Erfindung, wenn zunächst ein Vorformling des Umformwerkzeugs aus dem Leichtmetall hergestellt wird. Dabei werden der Umformstempel und die korrespondierende Gegenform annähernd der Endform entsprechend erstellt. Diese können in einem nachfolgenden Schritt mechanisch bearbeitet werden, um z.B. Gussgrate zu entfernen. Es bietet sich jedoch an, den jeweiligen Vorformling so Endzubearbeiten, dass das Umformwerkzeug die negative Form aufweist, zu welcher das umzuformende Substrat geformt werden soll. Zur mechanischen Bearbeitung bieten sich CNC-Verfahren oder andere geeignete Verfahren an. Ersichtlich ist der Vorteil, dass Aluminium wesentlich leichter endzubearbeiten ist, als der bisher verwendete Stahl. Insofern ist es auch vorteilhaft, nicht nur den Umformstempel sondern auch die gegebenenfalls unbewegbare Gegenform aus dem Leichtmetall zu fertigen. Dies ist zunächst zwar kostenintensiver. Durch Einsparungen der Bearbeitungszeit und vor allem des Gewichts wird dieser vermeintliche Nachteil jedoch mehr als aufgehoben.
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Ein weiterer Vorteil ist also auch darin zu sehen, dass die Bearbeitung des Umformwerkzeugs, welches aus einem Leichtmetall gebildet ist, im Vergleich zu einem aus einem Stahl herzustellenden Umformwerkzeug deutlich schneller, einfacher und leichter ist. Hinsichtlich der Anfertigung von Prototypenbauteilen ist das erfindungsgemäße Umformwerkzeug in Bezug auf die genannten Parameter zum Herstellen des Umformwerkzeugs insofern besonders vorteilhaft einsetzbar. Möglich ist natürlich, das Umformwerkzeug, also den Umformstempel und die dazu korrespondierende Gegenform jeweils aus einem Leichtmetallblock heraus zu fertigen. Dabei kann die jeweilige Endform z.B. mittels CNC-Verfahren oder anderer geeigneter Verfahren hergestellt werden.
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Weist das Umformwerkzeug die gewünschte Form auf, um das umzuformende Substrat in das gewünschte Bauteil zu formen, wird das Umformwerkzeug mittels PEO/PED wie zuvor beschrieben beschichtet.
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Selbstverständlich ist die gewünschte Beschichtungsdicke der Schutzbeschichtung bei der Endbearbeitung zu beachten.
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Die Erfindung betrifft auch ein Umformwerkzeug mit welchem ein Substrat umgeformt werden soll. Erfindungsgemäß ist das Umformwerkzeug aus einem Leichtmetall gebildet und weist zumindest bereichsweise eine mittels Plasma Elektrolytischer Oxidation (PEO), also Micro Arc Oxidation (MAO) bzw. Plasma Elektrolytischer Deposition (PED) aufgebrachte Schutzbeschichtung auf. Es liegt im Sinne der Erfindung, wenn die Schutzbeschichtung mittels Hartanodisieren erzeugt wird.
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Mit der Erfindung können z.B. tragende Stahlteile, wie etwa Karosserieteile in der Autoindustrie, also z.B. A-, B-, C-, oder D-Säulen aber auch Bauteile, wie z.B. Schweller, Rahmenteil, und/oder Stoßfängerträger usw. aus hochfesten Vergütungsstählen, wie zum Beispiel aus Borlegiertem Stahl, beispielsweise 22MnB5 hergestellt, also entsprechend umgeformt werden. Dabei können die Blechabschnitte durch Glühen bei Temperaturen oberhalb 800° bis 900°C in den austenitischen Bereich überführt, warm umgeformt und anschließend mit einer ausreichend großen Abkühlgeschwindigkeit wieder abgekühlt werden, um die Ausbildung einer martensitischen, hochfesten Gefügestruktur zu erreichen. Findet die Abschreckung, also die Abkühlung und somit das Härten im Umformwerkzeug statt, spricht man vom so genannten Formhärten, wobei das erfindungsgemäße Umformwerkzeug die dafür geeigneten Kühlkanäle und Anschlüsse aufweist, welche aus konventionellen Umformwerkzeugen bekannt sind. Jedoch widersteht das beschichtete Umformwerkzeug aufgrund der erfindungsgemäß erzeugten und ausgeführten Schutzbeschichtung der erheblichen Wärmebelastung. Mit dem erfindungsgemäßen Umformwerkzeug ist eine Serienfertigung der angesprochenen Bauteile mit erheblichem Serienvolumen erreichbar, da die erfindungsgemäßen Umformwerkzeuge aus dem Leichtmetall mit der erfindungsgemäßen Schutzbeschichtung eine sehr lange Lebensdauer aufweisen. Auch die Herstellung des erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs ist aufgrund des Leichtmetalls schneller, einfacher und leichter als im Vergleich zu Umformwerkzeugen aus Stahl.
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Bei einem direkten Umformprozess, wird zunächst das Substrat, also z.B. eine Platine oder z.B. ein aus einem Walzband abgetrenntes Stahlelement auf besagte Temperatur geführt. Anschließend wird das erwärmte Substrat zur nachfolgenden Warmumformung transferiert, und dort im erwärmten Zustand im erfindungsgemäßen Umformwerkzeug, beispielsweise in einer Presse in die finale Form gebracht. Bei einem indirekten Umformprozess dagegen wird das Substrat in einem ersten Umformwerkzeug, also in einer ersten Presse kalt umgeformt, anschließend erhitzt, also wohl geglüht, um sodann in einer weiteren Presse heiß umgeformt, also in die finale Form gebracht zu werden. Sowohl bei dem Kaltumformen als auch bei dem Warmumformen kann das erfindungsgemäße Umformwerkzeug verwendet werden.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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In 1 ist ein Temperaturverlauf in einem Umformwerkzeug aus Stahl bei der Warmumformungen eines Karosseriebauteils gezeigt. 2 zeigt demgegenüber den Temperaturverlauf bei der Warmformung eines Karosseriebauteils mittels eines erfindungsgemäß hergestellten Umformwerkzeugs. 3 zeigt einen Umformstempel systematisch in einem Querschnitt.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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In den 1 und 2 bezeichnet die Y-Achse die Temperatur, wobei die X-Achse den Abstand des zu einem Karosseriebauteil warm umzuformenden Blechs (Substrat) von dem Umformwerkzeug 1, 2 bezeichnet. In 1 ist das Umformwerkzeug 1 gemäß dem Stand der Technik aus einem Stahl lediglich schematisch dargestellt. In 2 ist das Umformwerkzeug 2 gemäß der Erfindung, also aus einem Leichtmetall hergestellt, aber ebenso schematisch dargestellt und weist eine Schutzbeschichtung 3 auf. Das zu einem Karosseriebauteil warm umzuformende Blech hat jeweils das Bezugszeichen 4. Die gestrichelte Linie 5 bezeichnet die Schmelztemperatur des Leichtmetalls, also des Aluminiums.
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Die Schutzschicht 3 ist zielführend eine Wärmedämmschicht. Die zielführende Ausführung ist beispielhaft anhand eines Aluminium-Werkzeuges dargestellt (2). Das Blech 4 kommt mit einer Temperatur nach dem Austenitisieren in das Umformwerkzeug 2, wobei die Temperatur deutlich über der Schmelztemperatur des Leichtmetalls liegt (vgl. Schmelztemperatur reines Aluminium ca. 660°C, Linie 5). Erfindungsgemäß wird beispielhaft eine oxydische Schicht, also die Schutzbeschichtung 3 auf das Umformwerkzeug 2, also zumindest auf den Umformstempel des Umformwerkzeugs aufgebracht. Die Schutzbeschichtung 3 ist idealerweise hart, hat einen niedrigen Reibungskoeffizient und eine niedrige spezifische Wärmeleitung (z.B. ca. 20× schlechter als Stahl). Der Wärmeeintrag aus dem Blech wird damit beim Beginn der Warmumformung in der Randschicht bzw. Schutzbeschichtung 3 des Umformwerkzeugs 2 gefangen. Sobald die Wärme dann verzögert aus dem Blech kommend durch die Schutzbeschichtung 3 in das beispielhafte Aluminium-Umformwerkzeug übergeht, leitet das Aluminium hingegen die Wärme dann rasch ab (üblicherweise 3× besser als Stahl). Somit kann gemäß der Erfindung eine zügige Abschreckung des Bleches 4 und damit eine martensitische Gefügeeinstellung sichergestellt werden.
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Durch die niedrige spezifische Wärmeleitung der Dämmschicht, also der Schutzbeschichtung 3 wird auch die Strahlungswärme schlechter abgeleitet als im Vergleich zu herkömmlichen Stahl-Umformwerkzeugen (1). Dies bedeutet, dass das Blech zielführend mit einer höheren Temperatur in das erfindungsgemäße Umformwerkzeug 2 eingebracht werden kann als bei Stahl-Umformwerkzeugen 1. Durch die höhere Werkstofftemperatur sinken auch die Umformkräfte und erhöht sich die Umformbarkeit.
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Durch eine zweiseitige Applikation der Schutzbeschichtung 3, also der Wärmedämmschicht auf dem Umformstempel und der korrespondierenden Gegenform des Umformwerkzeugs 2 ist dieser Effekt weiter verstärkbar.
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3 zeigt ein Umformwerkzeug 2, also beispielhaft dessen Umformstempel als Einzelheit, welcher die erfindungsgemäße Schutzbeschichtung 3 aufweist. Die Dimensionen sind natürlich verzerrt dargestellt. Die Schutzbeschichtung 3 ist in Richtung zur nicht dargestellten, korrespondierenden Gegenform orientiert, und lediglich beispielhaft vollflächig und in identischer Dicke an dem Umformstempel angeordnet. Auch die Gegenform kann die Schutzbeschichtung 3 aufweisen. Es liegt im Sinne der Erfindung, wenn die Schutzbeschichtung 3 bereichsweise dicker ist als in anderen Bereichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3708368 C1 [0002]
- DE 102011007424 B4 [0003, 0009]
- WO 2007/076766 A1 [0004, 0005]
- US 2010/0159264 A1 [0007, 0007, 0007, 0007, 0007]
