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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils aus einer 6000er Aluminiumlegierung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 15.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeugbauteile aus metallischem Werkstoff herzustellen. Insbesondere werden Strukturbauteile einer selbsttragenden Kraftfahrzeugkarosserie, jedoch auch Anbauteile wie beispielsweise Bumper, Crashboxen oder ähnliches sowie Karosseriebauteile, beispielsweise ein Türblech, Dachhaut, Motorhaube oder Kotflügel aus metallischem Werkstoff hergestellt. Hierbei kommen Umformverfahren wie Tiefziehen zum Einsatz.
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Üblicherweise haben solche Kraftfahrzeugbauteile eine Wandstärke von 0,5 bis 5 mm, insbesondere von 1 bis 3 mm.
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Insbesondere sicherheitsrelevante Bauteile, beispielsweise Längsträger, Kraftfahrzeugsäulen, insbesondere B-Säulen, Schweller oder auch Querträger bedürfen mitunter hoher Festigkeiten, um im Falle eines Unfalls und/oder zur Aussteifung der Karosserie eine hinreichende Steifigkeit bereitzustellen.
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Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, bei Stählen die Warmumform- und Presshärtetechnologie einzusetzen. Alternativ werden Karosseriebauteile aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Hierzu ist es wiederum bekannt, beispielsweise aus der
EP 2 518 173 A1 , ein Kraftfahrzeugbauteil aus einer Aluminiumlegierung vor, während und/oder nach dem Herstellungsverfahren thermisch zu behandeln, um so gezielt die Festigkeitseigenschaften zu beeinflussen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik ein Herstellungsverfahren für ein Kraftfahrzeugbauteil aus einer Aluminiumlegierung aufzuzeigen, das kostengünstig, gleichzeitig jedoch hocheffektiv in den zu erreichenden Festigkeiten hergestellt werden kann.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils aus einer 6000er Aluminiumlegierung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird weiterhin mit einer Verwendung einer Aluminiumlegierung gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 15 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils aus einer 6000er Aluminiumlegierung ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- • Bereitstellen einer Platine aus einer 6000er Aluminiumlegierung,
- • Schnellerwärmen der Platine auf eine Temperatur zwischen 450°C und 600°C mit einer Aufheizrate von mehr als 15K/s in einer Zeit kleiner 20s,
- • Beenden des Aufheizvorganges und optionales Homogenisieren, wenn sich eine Korngröße zwischen 20 und 50µm eingestellt hat,
- • Abschrecken der so temperierten Platine, bevorzugt auf eine Temperatur unter 100°C, insbesondere unter 60°C, bevorzugt auf oder oberhalb Raumtemperatur,
- • optionales Auftragen eines Schmiermittels, bevorzugt bei 20°C bis 150°C, bevorzugt 20°C bis 100°C,
- • Umformen der abgekühlten Platine in einem Umformwerkzeug, wobei die Zeit zwischen Abschluss des Aufheizvorganges und Beginn der Umformung weniger als 30s beträgt,
- • Auslagern mindestens 1-stufig durch Kalt- und/oder Warmauslagern.
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Somit wird zunächst eine Platine aus einer 6000er Aluminiumlegierung bereitgestellt. Diese befindet sich bevorzugt im Zustand F oder T4 oder T6 gem. EN515. Der Zustand F bedeutet walzharter Zustand ohne Wärmebehandlung. Diese Platine kann beispielsweise bereits endkonturnah zugeschnitten sein. Dies wäre jedoch nur eine Option.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr ein Schnellerwärmen, auch Erwärmen oder Aufheizen genannt, durchgeführt. Für dieses Schnellerwärmen kommt insbesondere ein Kontakterwärmen mittels Kontaktplatten zum Einsatz. Hierbei wird die Wärme der Kontaktplatte bei Anlagenkontakt mittels Wärmeleitung an die Platine weitergegeben. Die Platine wird erfindungsgemäß auf eine Temperatur zwischen 450°C und 600°C erwärmt mit einer Aufheizrate von mehr als 15 K/s, in einer Zeit kleiner 20s, mindestens jedoch in wenigen Sekunden. Das Schnellerwärmen kann auf einer Erwärmungsstation stattfinden. Das Schnellerwärmen kann jedoch auch auf mehreren Erwärmungsstationen, bzw. in mehreren Stufen stattfinden. Beispielsweise kann das Schnellerwärmen zweistufig oder dreistufig durchgeführt werden. Der jeweilige Anlagenkontakt bei einer Erwärmungsstufe ist kleiner 5s. Eine Transferzeit zwischen den Stufen ist ebenfalls kleiner 5s, insbesondere 2s bis 3s. Der Transfer kann mit einem Axialförderer erfolgen, beispielsweise mit einem Transferbalken.
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Sobald die Zieltemperatur durch den Aufheizvorgang erreicht ist, sollte die Platine über ihre Fläche und über ihre Wanddicke homogen diese Temperatur aufweisen. Ein Homogenisieren, was jedoch allenfalls wenige Sekunden dauert, könnte optional durchgeführt werden. Am Ende dieses Aufheizvorganges hat sich eine Korngröße im Werkstoffgefüge der erwärmten Platine zwischen 20 und 50 µm eingestellt. Die Korngröße wird äquiaxial, dies bedeutet in alle Richtungen, gemessen. Die Korngröße hat sich während des Aufheizvorganges eingestellt und ändert sich nicht mehr in dem folgenden Prozess. Insbesondere wird die aufgeheizte Platine anschließend abgeschreckt. Das Abschrecken ist ein schnelles Abkühlen, welches bevorzugt auch in mehreren Stufen, insbesondere in ein bis drei Stufen durchgeführt werden kann. Danach oder zwischen zwei Abkühlstufen bei 20°C bis 100°C kann optional ein Schmiermittel auf die Platine aufgetragen werden. Der Schmiermittelauftrag erfolgt insbesondere mittels Sprühen, Rakeln, Aufwalzen, alternativ kann die Schmierung in Umformstufe selbst erfolgen. Formbacken des Umformwerkzeuges werden mit Schmiermittel beaufschlagt. Der Vorteil bei der Kaltumformung ist, dass jedes Schmiermittel genutzt werden kann, es muss nicht thermisch belastbar sein.
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Im Anschluss daran wird die abgekühlte bzw. abgeschreckte Platine in ein Umformwerkzeug eingelegt und hier umgeformt. Die Umformung findet somit als Kaltumformung statt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Zeit zwischen Abschluss des Aufheizvorganges bzw. des Homogenisierungsvorganges und dem Beginn der Umformung weniger als 30s beträgt. Dies bedeutet, dass das Abschrecken und der Transfer in das Umformwerkzeug in einer Zeit weniger als 30s durchgeführt wird.
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Das Abschrecken auf eine Temperatur kleiner 200°C wird mit einer Abkühlrate größer 10 K/s durchgeführt. Auf eine Temperatur kleiner 100°C könnte dann mit langsamerer Abkühlgeschwindigkeit gekühlt werden, insbesondere wird dies jedoch auch mit einer Abkühlrate größer 10 K/s durchgeführt.
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Das Umformen selbst kann auch in mehreren Stufen durchgeführt werden, insbesondere in ein bis drei Stufen. Optional können weitere Beschnitt- und/oder Lochoperationen während des Umformprozesses oder auch nach dem Umformprozess durchgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich insbesondere in einem Pressensystem durchführen mit einem gemeinsam angetriebenen Stößel. Dies bedeutet, dass die Aufheizstufen, die Abschreckstufen und die Umformstufen in einem Pressensystem durchgeführt werden. Im Takt der Presse, welcher bevorzugt kleiner 10s, insbesondere kleiner 5s und ganz besonders bevorzugt kleiner gleich 3s, mindestens jedoch bei 1s ausgeführt wird, kann somit beginnend bei der ersten Stufe eine eingelegte Platine erwärmt werden. Im nächsten Takt wird diese, in der ersten Stufe erwärmte, Platine in eine zweite Stufe, beispielsweise auch eine Erwärmungsstufe transferiert und hier weiter erwärmt. Die zweite Erwärmungsstufe dient beispielsweise auch der Homogenisierung der Temperatur innerhalb der Platine, beispielsweise in Form einer kurzen Haltephase. Im nächsten Takt folgt dann beispielsweise eine erste Abkühlstufe, wiederum gefolgt von einer zweiten Abkühlstufe. Auf die Abkühlstufen folgt dann im nächsten Takt eine erste Umformstufe, wiederum gefolgt von einer zweiten und optional einer dritten Umformstufe. Vor der ersten Umformstufe oder innerhalb dieser kann die Platine beschnitten werden. Insbesondere erfolgt ein Randbeschnitt. Die Öffnungs- und Schließbewegung des Pressensystems wird somit gemeinsam ausgeführt. Das muss jedoch nicht bedeuten, dass alle Stufen zeitparallel geöffnet oder geschlossen werden müssen. Ein Zeitversatz zwischen insbesondere Umformstufen und Temperierstufen ist im Rahmen der Erfindung zulässig, um beispielsweise verschiedene Schließzeiten/Zuhaltezeiten herbeizuführen, um insbesondere die Anlagezeit während des Temperierens zu maximieren. Zwischen den einzelnen Stufen ist ein Transfersystem vorgesehen. Eine anfangs eingelegte Platine durchläuft somit alle Stufen und wird zu dem Kraftfahrzeugbauteil umgeformt.
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Einzelne Stufen, insbesondere zur Erwärmung und/oder zum Abschrecken, werden mittels Kontaktplatten durchgeführt. Dies bedeutet, dass sowohl das Aufheizen durch Anlagenkontakt von Kontaktplatten als auch das Abschrecken durch Anlagenkontakt von in dem Falle Kühlplatten durchgeführt wird. Hier können gefederte Kontaktplatten eingesetzt werden, so dass die Kontaktplatten bei geöffnetem Werkzeug in Pressenhubrichtung vorstehen. Während der Schließbewegung wird somit die Anlagenzeit der Kontaktplatten während des Taktes verlängert. Hiermit kann die eingebrachte Energie zum Heizen und Kühlen effektiver ausgenutzt werden.
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Gleichzeitig ist das Verfahren besonders energieeffizient in kurzen Taktzeiten und somit insgesamt sehr kostengünstig durchführbar, auch bei der Herstellung komplexer Bauteile.
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Hierzu wird insbesondere eine Aluminiumlegierung verwendet, die folgende Legierungselemente, ausgedrückt in Gewichtsprozent, aufweist:
| Silizium (Si) | 0,70 bis 1,10, bevorzugt 0,75 bis 1,05 |
| Magnesium (Mg) | 0,50 bis 0,80 |
Rest Aluminium und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
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Weiterhin wird ein schlankes Legierungskonzept verwendet mit bevorzugt stöchiometrischer Konstitution.
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Hierzu wird bevorzugt ein Relativverhältnis der Anteile in Gewichtsprozent von Magnesium zu Silizium von 5 zu 7 bis 5 zu 9 gewählt. Dies entspricht insbesondere einer stöchiometrischen Konstitution der Härtephase Mg5Si6.
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Weiterhin wird für das positive Aushärtungsverhalten der Gesamtanteil von Silizium und Magnesium, ausgedrückt in Gewichtsprozent zusammen größer gleich 1,20 gewählt, bevorzugt jedoch kleiner gleich 1,90.
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Als weitere Legierungselemente, ausgedrückt in Gewichtsprozent, sind bevorzugt einzeln oder zusammen in der zuvor benannten Aluminiumlegierung vorgesehen
| Kupfer (Cu) | 0,03 bis 0,20 |
| Mangan (Mn) | 0,10 bis 0,20 |
| Chrom (Cr) | 0,10 bis 0,20 |
| Titan (Ti) | 0,010 bis 0,030 |
| Eisen (Fe) | 0,10 bis 0,25 |
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Das Kupfer sorgt für thermische Stabilität, Steifigkeit, ferner für den Rekristallisationsprozess sowie das Alterungsverhalten.
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Der Mangananteil sorgt für eine verstärkte Festigkeit und für das Verändern der Korngröße. Ferner sind Mangan und Chrom als Verzögerer der Rekristallisation eingesetzt. Chrom steigert weiterhin das Crashverhalten. Titan sorgt für eine Kornverfeinerung während der Erstarrung.
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Die zuvor genannte Aluminiumlegierung weist somit optimierte Eigenschaften für eine beschleunigte Lösungsglühbehandlung auf sowie gleichzeitig optimale Kaltumformeigenschaften. In Verbindung mit einer schnellen Aufheizrate kann somit eine extrem feine Korngröße bzw. Kornstruktur während des Aufheizvorganges eingestellt werden.
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Gleichzeitig weist der Werkstoff ein verbessertes Fließverhalten auf, so dass kritische Ausdünnungen während des Umformens, insbesondere bei Tiefziehvorgängen, vermieden werden. Darüber hinaus weist der Werkstoff verbesserte Alterungseigenschaften auf. Es findet somit eine schnellere Ausscheidungshärtung statt. Hierzu kann insbesondere vorgesehen werden, dass nach Abschluss des Umformvorganges ein Kaltauslagern (mehrere Tage) oder ein Warmauslagern (mehrere Stunden bis Tage) stattfindet.
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Optional kann auch vorgesehen werden, dass nach Abschluss des Umformvorganges vor dem Auslagern eine Zwischenglühbehandlung bei bevorzugt 100°C bis 200°C von 10 bis 120 Minuten durchgeführt wird.
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Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kraftfahrzeugbauteil aus einer 6000er Aluminiumlegierung weist somit optimierte mechanische Eigenschaften auf, insbesondere wenn die vorgenannte Aluminiumlegierung verwendet wird. Somit kann eine Dehngrenze Rp0,2 größer 260 MPa, insbesondere größer 280 MPa, eingestellt werden. Die Dehngrenze des Bauteils liegt nach aktueller Kenntnis jedoch kleiner 400 MPa. Ferner kann eine Zugfestigkeit Rm an dem hergestellten Kraftfahrzeugbauteil größer 320 MPa, insbesondere größer 340 MPa eingestellt werden. Die Zugfestigkeit liegt nach aktueller Kenntnis jedoch kleiner 400 MPa.
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Ein Optimum aus Festigkeit und zu erreichender Duktilität kann erzielt werden, bei einem Verhältnis von Dehngrenze zu Zugfestigkeit kleiner gleich 0,95.
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Im Rahmen der Erfindung werden bevorzugt für das Aufheizen eine Kontakterwärmung sowie für das Abschrecken eine Kontaktkühlung durchgeführt. Es können jedoch auch andere Erwärmungsverfahren, insbesondere Schnellerwärmungsverfahren, eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine elektrische Widerstandserwärmung durchgeführt werden. Auch können Konvektionserwärmungsmethoden, Strahlungserwärmungsmethoden oder auch kontaktlose Erwärmungsmethoden, beispielsweise über Induktion durchgeführt werden.
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Weiterhin eignet sich die Erwärmung im Wirbelbett, um eine optimale Gefügeausbildung bei geforderten Aufheizraten zu erzielen. Dabei werden die Platinen in einem luftdurchströmten beheizten Behälter bzw. einem Becken erwärmt. Der Behälter bzw. das Becken sind insbesondere mit Aluminiumoxidpulver gefüllt.
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Alternativ ist es auch denkbar, dass für eine schnelle Aufheizrate eine induktive Platinenerwärmung durchgeführt wird oder auch eine Erwärmung mittels Infrarotstrahlung. Auch kann die Platine in einem Ofen erwärmt werden, wobei in dem Ofen insbesondere ein beheizter Luftstrom in einem Winkel, insbesondere senkrecht auf die zu erwärmende Platine geleitet wird. Diese Erwärmungsverfahren, im Gegensatz zur Kontakterwärmung, eignen sich insbesondere zur Erwärmung von dreidimensional ausgebildeten Profilen. Dabei wird keine ebene Platine erwärmt, sondern ein Profil, welches im Querschnitt beispielsweise hutförmig oder als Mehrkammerprofil ausgebildet ist. Durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion kann somit die Wärme auch in Profilhohlräume vordringen und somit beispielsweise auch Innenstege in einem Profil erwärmen. Im Falle der Erwärmung in einem Ofen ist eine Aufheizrate von größer 4 bis 15 K/s bevorzugt, um ein erhöhtes Maß an Feinkörnigkeit beim Lösungsglühen zu erreichen. Eine Verweilzeit im Ofen sollte inklusive Haltezeit bei der Zieltemperatur jedenfalls 3 Minuten nicht übersteigen. Auch wäre eine Erwärmung mit Kontakt eines fluiden Mediums möglich. Ebenfalls können sowohl Platinen als auch Profile mittels direktem Stromdurchfluss erwärmt werden.
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Auch ist es möglich, dass die Platine bzw. die Profile vor der thermischen Behandlung, d. h. vor dem Aufwärmen und/oder vor oder während des Abkühlens beschichtet werden. Die Beschichtung dient insbesondere dazu, den Temperatureintrag bzw. das Temperaturabführen mittels Wärmeleitung gezielt zu beeinflussen. Somit kann die Aufheizrate oder Abkühlrate verbessert werden. Auch kann das Beschichten lokal unterschiedlich aufgebracht sein, so dass bei der thermischen Behandlung bereichsweise voneinander verschiedene Temperaturen in der Platine eingestellt werden.
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Besonders bevorzugt wird jedoch die Kontakterwärmung durchgeführt mit Aufheizraten größer 15K/s, insbesondere größer 25K/s, besonders bevorzugt größer 50K/s. Weiterhin besonders bevorzugt wird eine Kontaktkühlung zum Abschrecken durchgeführt. Hier werden Kühlraten größer 15 K/s, insbesondere größer 25K/s und besonders bevorzugt größer 50K/s eingesetzt. Technisch sollte eine Aufheizrate bei größer 500 K/s beschränkt sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils, wobei die Aluminiumlegierung die folgenden Legierungsbestandteile, ausgedrückt in Gewichtsprozent, aufweist:
| Silizium (Si) | 0,70 bis 1,10, bevorzugt 0,75 bis 1,05 |
| Magnesium (Mg) | 0,50 bis 0,80 |
| Kupfer (Cu) | 0,03 bis 0,20 |
| Mangan (Mn) | 0,10 bis 0,20 |
| Chrom (Cr) | 0,10 bis 0,20 |
| Titan (Ti) | 0,010 bis 0,030 |
| Eisen (Fe) | 0,10 bis 0,25 |
Rest Aluminium und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.
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Erfindungsgemäß wird die Platine zunächst erwärmt mit einer Heizrate größer 4 K/s. Sodann wird die erwärmte Platine abgeschreckt mit einer Kühlrate größer 10 K/s. Anschließend wird die so thermisch behandelte Platine kaltumgeformt. Das Umformen findet statt innerhalb von 30s nach Abschluss der Erwärmung. Insbesondere kann damit bei einem Kraftfahrzeugbauteil, hergestellt aus der vorgenannten Legierung, eine Korngröße im Werkstoffgefüge zwischen 20 und 50 µm eingestellt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
- 1 eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Temperierstation und einer Umform- und Beschnittstation,
- 2 eine alternative Anordnung zu 1,
- 3 eine alternative Anordnung zu 1,
- 4 eine alternative Anordnung zu 1 und
- 5 bis 7 metallurgische Schliffbilder.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine Anordnung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Anordnung 1 weist eine kombinierte Temperierstation 2 auf. In einer ersten Stufe I findet ein Aufheizvorgang statt. Hierzu sind Kontaktplatten 3 vorgesehen, die über eine nicht näher dargestellte Wärmequelle erwärmt werden und mittels Anlagenkontakt die eingelegte Platine 16 über Wärmeleitung erwärmen. Nachfolgend ist eine in der jeweiligen Stufe eingelegte Platine aus Vereinfachungsgründen mit dargestellt. Eine zweite Stufe II sieht Kühlplatten 4 vor. Die Kühlplatten 4 weisen Kühlkanäle 5 zur Durchleitung eines Kühlfluids auf. Durch Anlagenkontakt wird die erwärmte Platine somit in der zweiten Stufe gekühlt. Sowohl die Kontaktplatten 3 als auch die Kühlplatten 4 sind jeweils über Federn 6 gelagert. Hierdurch kann während der Werkzeugschließzeit bzw. Ausführen des Taktes die effektive Anlagenzeit vergrößert werden, da die Platten in Werkzeugschließrichtung vorstehen. Auch wird der Anpressdruck homogenisiert und eine Pressendurchbiegung ausgeglichen. Optional ist nach dem Abschrecken eine Schmieranlage 17 vorgesehen, welche beispielsweise mittels Sprühen ein Schmiermittel auf die Platine aufträgt.
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Die in der ersten Stufe I erwärmte und in der zweiten Stufe II abgeschreckte Platine wird dann in eine dritte Stufe III, in einer Umformstation 12, überführt. Hier ist ein Umformwerkzeug 7 vorgesehen, für eine erste Formgebung des herzustellenden Kraftfahrzeugbauteils 8. Eine nachfolgende vierte Stufe IV kann eine Umformstufe alternativ oder ergänzend auch ein Loch- und/oder Beschnittwerkzeug 9 aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann auch ein weiteres Umformen in diesem kombinierten Loch- oder Beschnittwerkzeug 9 stattfinden. Am Ende des Verfahrens wird das umgeformte Kraftfahrzeugbauteil 8 erhalten, welches hier exemplarisch im Querschnitt ein hutförmig umgeformtes Kraftfahrzeugbauteil ist. Das Kraftfahrzeugbauteil kann eine Kraftfahrzeugsäule, ein Längsträger oder Querträger oder ein sonstiges Karosseriebauteil oder Strukturbauteil, alternativ auch ein Fahrwerksbauteil, Außenhautbauteil oder Anbauteil an einem Kraftfahrzeug sein. Nicht dargestellt ist ein Transfersystem zum Weitertransport der Platine.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante zu 1. Auch hier ist eine Anordnung 1 gezeigt, die eine Erwärmungsstation 10, eine Kühlstation 11 sowie eine Umformstation 12 vorsieht. Insgesamt wird ein sechsstufiger Temperier- und Umformprozess durchgeführt, wobei zunächst in den ersten beiden Stufen I + II in der Erwärmungsstation 10 aufgeheizt wird. Diese aufgeheizte Platine 16 wird im Anschluss daran an eine Kühlstation 11 überführt und in der Kühlstation 11 in Stufe III und Stufe IV abgeschreckt. Die aufgeheizte sowie die im Anschluss daran abgeschreckte Platine 16 wird dann in einer fünften Stufe V in ein Umformwerkzeug 7 transferiert und hier mindestens einstufig umgeformt sowie optional in einer sechsten Stufe VI nochmals umgeformt sowie beschnitten und gelocht. Zwischen Stufe IV und V erfolgt der Auftrag von Schmiermittel, beispielsweise mittels beidseitigen Sprühens. Dies kann mit der Schmieranlage 17 erfolgen. Erhalten wird ein Kraftfahrzeugbauteil 8, welches hier exemplarisch ebenfalls im Querschnitt hutförmig konfiguriert ist.
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3 zeigt eine dazu alternative Anordnung. Hier ist wiederum eine Temperierstation 2 vorgesehen, welche sowohl aufheizt als auch kühlt. Der Prozess ist siebenstufig dargestellt. Die ersten vier Stufen werden in der Temperierstation 2 durchgeführt. Hierzu wird in Stufe I und Stufe II aufgeheizt. In den Stufen III und IV findet ein Abschreckvorgang statt. Dann wird die so temperierte Platine an eine Umformstation 12 übergeben und hier in weiteren drei Stufen V - VII umgeformt sowie beschnitten und gelocht. Zwischen Stufe IV und V erfolgt der Auftrag von Schmiermittel, beispielsweise mittels beidseitigen Sprühens.
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4 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante. Hier ist eine gemeinsame Temperier- und Umformstation 13 dargestellt. Dies bedeutet, alle Kontaktplatten 3, Kühlplatten 4, Umformwerkzeug 7 sowie Loch- und Beschnittwerkzeuge 9 sind an einem Pressenoberteil 14 sowie Pressenunterteil 15 aufgehangen bzw. fixiert. Eine Schließbewegung der Temperier- und Umformstation 13 bedingt somit, dass alle Stufen I - VII gleichzeitig ausgeführt werden. Auch hier sind wiederum Federn 6 vorgesehen, so dass die effektive Kontaktzeit von Kontaktplatten 3 als auch Kühlplatten 4 während der Bewegung von beispielsweise Oberwerkzeug 14 zu Unterwerkzeug 15 verlängert wird. Hier ist ferner eine Schmieranlage 17 in der ersten Umformstufe V dargestellt. Diese trägt Schmiermittel auf die Formbacken 18 der Umformwerkzeuge 7 auf.
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5 zeigt ein metallurgisches Schliffbild einer Platine aus der erfindungsgemäß beschriebenen Aluminiumlegierung im bereitgestellten Zustand. Hier ist eine laminare Struktur zu erkennen.
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Wird nunmehr ein erfindungsgemäßes Schnellerwärmen mit nachfolgendem Abschrecken durchgeführt, so liegt das in 6 dargestellte Werkstoffgefüge vor. Hier ist zu erkennen, dass sich einzelne Körner ausgebildet haben, die jeweils eine Korngröße zwischen 20 und 50 µm aufweisen. Die Größenangabe bezieht sich sowohl auf eine Längen- und Breitenerstreckung in der Bildebene, als auch eine Höhenerstreckung in die Bildebene hinein bzw. aus der Bildebene heraus. Mithin ist die Korngröße äquiaxial ausgebildet. Nach dem anschließenden Umformen ist die Korngröße im Wesentlichen gleich ausgebildet. Je nach innerhalb der Wandstärke auftretender Abstreckung während des Umformvorganges ist die Orientierung der Körner leicht verzerrt.
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Im Gegensatz dazu zeigt 7 ein Werkstoffgefüge, wie es mit einer langsameren und länger andauernden Erwärmung sowie langsameren und länger andauernden Abkühlung, über jeweils mehrere Minuten, erzeugt wurde. Zu erkennen ist, dass sich eine deutlich größere Korngröße und auch andere Kornstruktur als in 6 einstellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Anordnung
- 2 -
- Temperierstation
- 3 -
- Kontaktplatten
- 4 -
- Kühlplatten
- 5 -
- Kühlkanäle
- 6 -
- Federn
- 7 -
- Umformwerkzeug
- 8 -
- Kraftfahrzeugbauteil
- 9 -
- Loch-/ Beschnittwerkzeug
- 10 -
- Erwärmungsstation
- 11 -
- Kühlstation
- 12 -
- Umformstation
- 13 -
- Temperier- und Umformstation
- 14 -
- Pressenoberteil
- 15 -
- Pressenunterteil
- 16 -
- Platine
- 17 -
- Schmieranlage
- 18 -
- Formbacken
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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