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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Öffnung in einer Wand eines Hohlprofiles sowie ein Hohlprofil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12, das nach diesem Verfahren hergestellt ist.
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Die
DE 10 2004 062 960 A1 offenbart ein Stanzwerkzeug, mit dessen Hilfe Werkstücke, deren einem Stempel abgewandte Seite schwer zugänglich ist, einfach, wirtschaftlich und mit kurzen Taktzeiten bearbeitet werden kann. Besonders bevorzugt können Bohrungen oder sonstige Aussparungen aus dem Werkstück mithilfe des Stempels herausgearbeitet werden. Es wird vorgeschlagen, dass die Werkstückaufnahme das zu lochende Rohr von außen umgibt und aufnimmt. Dadurch müssen keine Bestandteile der Stanzeinrichtung im Rohrinneren positioniert werden. Der Stempel soll mit einer Auftreffgeschwindigkeit von mehr als 2 m/s in die Rohrwand eindringen, um ein Verformen des Werkstücks zu unterbinden.
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Das sogenannte Hochgeschwindigkeitsstanzen bei einer Stempelgeschwindigkeit von mehr als 2 m/s setzt spezielle Werkstoffeigenschaften voraus. Nicht jeder Werkstoff eignet sich für das Hochgeschwindigkeitsstanzen. Insbesondere darf die Wärme aus der Stanzzone nicht zu schnell abfließen. Dies ist beispielsweise bei Aluminium aus der 1000er Gruppe von Nachteil. Das Hochgeschwindigkeitsstanzen kommt daher primär bei Stahlbauteilen zum Einsatz, weil Stahl eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Aluminium besitzt.
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Die
DE 10 2014 002 903 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Fügebauteils, insbesondere einer Nockenwelle, wobei die Nockenkörper durch Hochgeschwindigkeitsscherschneiden hergestellt werden sollen. Es schließen sich die Prozessschritte zur mechanischen Bearbeitung z. B. Schleifen der Fügeflächen an.
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Aus der
DE 10 2004 062 777 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Karosseriebauteils bekannt. Ein Stahlrohr wird in einem Pressenwerkzeug warmumgeformt und anschließend zumindest partiell gehärtet. Das Stahlrohr wird mit Löchern versehen, die als Durchzüge mit umlaufenden Kragen ausgebildet sind. Als Ausgangsprodukt kommt ein Stahlrohr aus härtbarem Stahl zum Einsatz. Das Stahlrohr kann nahtlos gezogen oder auch geschweißt sein.
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Die
DE 197 01 423 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Lochen eines metallischen Bauteils, insbesondere eines Blechhohlkörpers. Im Schneidwerkzeug ist eine elektrische Spule integriert, die dem Lochstempel so zugeordnet ist, dass das elektrisch erzeugte Magnetfeld den Schnittkantenbereich des Blechkörpers festhält. Auf diese Weise ist eine Gegenhalterung des Blechhohlkörpers beim Schneidvorgang gewährleistet, ohne dass eine zusätzliche innere mechanische Abstützung nötig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Öffnung in einer Wand eines Hohlprofils aufzuzeigen, bei welchem mit reduziertem apparativen Aufwand Öffnungen hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Hohlprofil, hergestellt nach dem Verfahren ist Gegenstand des Patentanspruchs 12. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Öffnung in einer Wand eines Hohlprofils sieht vor, dass die Öffnung durch Hochgeschwindigkeitsstanzen hergestellt wird. Die Auftreffgeschwindigkeit eines Stempels auf die Wand beträgt mehr als 5 m/s. Es wird kein an die Kontur des Stempels angepasstes Innenwerkzeug verwendet. Dadurch ist es möglich, den apparativen Aufwand zur Herstellung der Öffnung gering zu halten. Auf die Bauteilkontur kommt es hierbei nicht an.
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Bei der Erfindung wird ein Hohlprofil aus einer Aluminiumlegierung der 6000er oder 7000er Gruppe verwendet mit Magnesium und/oder Silizium bzw. Zink als Hauptlegierungselement.
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Es ist auch die Verwendung weicher Aluminiumlegierungen möglich, wobei Aluminiumlegierungen mit einer Dehngrenze Rp0,2 von 80 bis 160 MPa als weich angesehen werden.
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Die adiabate Umformung beim Hochgeschwindigkeitsstanzen ist aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit bei Aluminiumlegierungen gegenüber Reinaluminium in industriellen Fertigungsverfahren wesentlich besser und verfahrenssicherer realisierbar.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auch dann angewendet werden, wenn es keine anderweitige, unmittelbar an die Öffnung grenzende, innenseitige Abstützung im Inneren des Hohlprofils gibt. Insbesondere kann die Öffnung in einem Seitenabstand von einer weiteren Wand hergestellt werden, wobei der Seitenabstand größer 1 mm ist und z. B. 1 bis 10 mm beträgt. Auch sind Seitenabstände von mehr als 10 mm möglich. Der Seitenabstand wird vom Rand der Öffnung bis zu der weiteren Wand gemessen. Je größer der Abstand von der weiteren Wand ist, desto größer ist das Risiko, dass sich der Bereich um die Öffnungen durch das Stanzen verformt. Dennoch ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich bei Aluminiumlegierungen und bei Auftragsgeschwindigkeiten eines Stempels auf die Wand von mehr als 5 m/s Öffnungen ohne ausgeprägte Verformungen des umgebenden Bereiches des Hohlprofils herzustellen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Öffnung in einem Endabstand größer oder gleich 10 mm, insbesondere größer oder gleich 100 mm, von einem Ende des Hohlprofils hergestellt wird. Das erfindungsgemäß Verfahren setzt eine gewisse Formstabilität des Hohlprofiles voraus, die einerseits durch die Wahl einer geeigneten Aluminiumlegierung und andererseits durch die Werkstückgeometrie des Hohlprofils bestimmt wird. Es werden Aluminiumlegierungen der 6000er oder 7000er Gruppe verwendet. Aluminiumlegierung in der 6000er Gruppe enthalten als Hauptlegierungselemente Magnesium und Silizium. Aluminiumlegierungen dieser Gruppe sind aushärtbar. Aluminiumlegierungen der 7000er Gruppe enthalten Zink als Hauptlegierungselement. Auch diese Aluminiumlegierungen sind aushärtbar. Sie können hohe bis sehr hohe Festigkeiten erreichen. Bei den aushärtbaren Aluminiumlegierungen werden die Öffnungen zeitlich nach dem Auslagern des Hohlprofiles hergestellt. Das heißt, dass vor dem Fertigen der Öffnung ein Lösungsglühen und Abschrecken erfolgt ist. Die Endfestigkeit wird durch Kaltauslagern bei Raumtemperatur oder durch Warmauslagern mittels Ausscheidungsglühung erreicht.
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Vorzugsweise wird die wenigstens eine Öffnung zeitlich nach dem Fertigformen des Hohlprofiles hergestellt. Zu weiche oder noch nicht fertig geformte Hohlprofile können aufgrund der geringeren Festigkeit von Aluminiumlegierungen gegenüber Stahllegierungen auch durch Hochgeschwindigkeitsstanzen bei sehr hohen Stanzgeschwindigkeiten Verformungen erfahren, die nachfolgende Fertigungsschritte oder die Bauteilverwendung beeinträchtigen können. Daher sind insbesondere diejenigen Bereiche des Hohlprofils, die nachträglich mittels Hochgeschwindigkeitsstanzen bearbeitet werden, vorzugsweise bereits fertig geformt. Die Erfindung schließt nicht aus, dass andere Bereiche des Hohlprofils, in denen keine Öffnungen durch Hochgeschwindigkeitsstanzen hergestellt werden sollen, in einem weiteren Verfahrensschritt umgeformt werden.
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Die wenigstens eine Öffnung kann stationär in einer Vorrichtung hergestellt werden. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Öffnung beim Transfer des Hohlprofils von einer Bearbeitungsstation zu einer weiteren Bearbeitungsstation herzustellen, wie beispielsweise zum Ablängen, zum Formengeben, zum Biegen oder zum Streckbiegen, während der Vormontage für den Zusammenbau mit weiteren Komponenten, insbesondere aber zeitlich nach einem 2D- oder 3D-Biegeverfahren.
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Die erfindungsgemäß bearbeiteten Hohlprofile sind Strangpressprofile, die durch umfangseitige geschlossene Extrusion hergestellt sind.
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Produkte, die nach diesem Verfahren hergestellt werden, sind z.B. Kraftfahrzeugkomponenten, wie beispielsweise Motorträger, Längsträger, Stoßfängerquerträger, Crashboxen für Stoßfänger, Schweller, Batteriekastenwände, Säulen der Fahrgastzelle oder Lenker eines Fahrwerks. Stranggepresste Profile können insbesondere im Zusammenhang mit Stoßfängerquerträgern auch Flansche oder weitere Profilbestandteile haben. Bei der Erfindung ist vorgesehen, dass der mit einer Öffnung zu versehende Wandbereich auf seiner stempelabgewandten Seite einen geschlossenen Hohlraum begrenzt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können selbstverständlich mehrere Öffnungen in einer oder mehreren Wänden des Hohlprofils hergestellt werden. Das Hohlprofil kann mehrere Kammern bzw. umfangsseitige, geschlossene Hohlräume haben.
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Die Geschwindigkeit des Stempels wird so hoch gewählt, dass auf eine spezifische Matrize, welche an die Kontur des Stempels oder an die Kontur der herzustellenden Öffnung angepasst ist, verzichtet werden kann. Die Vorrichtung zur Herstellung der Öffnung wird dadurch signifikant leichter, der Verschleiß minimiert und der Prozess samt Handhabung beschleunigt. Die Auftreffgeschwindigkeit des Stempels beträgt mindestens 5 m/s, vorzugsweise mehr als 6 m/s, insbesondere mehr als 10 m/s. Die Geschwindigkeit liegt im Moment des Eindringens des Stempels in die Wand des Hohlprofils aus der Aluminiumlegierung vor. Bevorzugt befindet sich der Stempel in seiner Ausgangsposition vor dem Stanzen in einem definierten Abstand zum Blechbauteil. Der Abstand kann zur Beschleunigung des Stempels auf die gewünschte Geschwindigkeit beim Aufprall bzw. Eindringen in das Hohlprofil genutzt werden. Die hohe Geschwindigkeit des Stempels kann z.B. mithilfe eines Magnetimpulses, mithilfe von pyrotechnischen Mitteln oder mithilfe elektromagnetischer Pulstechnik erzeugt werden. Die hohe Geschwindigkeit des Stempels bewirkt einen kurzzeitigen Temperaturanstieg im Werkstück, welcher auf einen sehr schmalen Werkstoffbereich begrenzt ist. Die durch den Trennvorgang entstehende Wärme kann aufgrund der sehr kurzen Prozesszeiten und aufgrund der weiteren Legierungselemente der Aluminiumlegierung nicht schnell genug in die umgebenden Bereiche des Werkstückes abfließen. Damit wird der Bereich der Trennfuge im Vergleich zum Scherschneiden mit normaler Stempelgeschwindigkeit lokal aufgeschmolzen und dadurch weicher.
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Die Geschwindigkeit des Stempels, zumindest im Moment des Eindringens in das Blechbauteil, kann auch über 20 m/s betragen. Auch sehr hohe Geschwindigkeiten des Stempels von z.B. 100 m/s sind nicht ausgeschlossen.
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Aus Gründen des Verschleißes soll die Eindringtiefe des Stempels max. 90 % und insbesondere max. 50 % der Wanddicke der Wand betragen, in der die Öffnung hergestellt wird. Es wird ein Rand der Öffnung mit einem hohen Bruchanteil angestrebt. Da der Bruch in der Bruchzone aufgrund der hohen Geschwindigkeiten des Stempels interkristallin erfolgt, ist die Aufweitung der Öffnung in Stempelrichtung gering. Auch die Rissbildung in der Bruchzone ist gering. Es treten keine oder nur wenige und sehr kurze Mikrorisse auf. In der Bruchzone gibt es zudem keine Abdrücke des Stempels bzw. Riefen durch den Stempel. Ein weiterer Vorteil ist, dass es keine oder nur eine sehr geringe Randverformung auf der Butzenseite gibt. Die Randverformung kann auch als Kragen bezeichnet werden, wobei es sich streng genommen nicht um eine größere Umstülpung handelt, sondern eher um eine Aussackung, die allerdings aufgrund Ihrer Orientierung zum Inneren des Hohlprofils unkritisch ist.
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Das erfindungsgemäße Hohlprofil gemäß Patentanspruch 15 besitzt eine durch Hochgeschwindigkeitsstanzen hergestellte Öffnung, die gratfrei ist oder einen Grat mit einer Höhe von maximal 0,3 mm aufweist. Diese Randverformung ist ausgesprochen gering. Prinzipiell soll sie vermieden werden. Die Neigung zur Verformung ist bei konventionellem Lochen ohne Gegenlager umso größer, je größer der Abstand von stützenden weiteren Wänden ist, die als Gegenlager fungieren. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Endabstand von einem Ende des Hohlprofils größer oder gleich 10 mm ist. Beim Scherschneiden mit Stanzgeschwindigkeiten von weniger als 1 m/s können in den vergleichsweise weichen Aluminiumlegierungen in diesen Bereichen keine Öffnungen durch Stanzen hergestellt werden, die nicht zu einer gravierenden Verformung des Bauteils führen würden. Mit dem Hochgeschwindigkeitsstanzen ist dieses Problem auch bei Aluminiumlegierungen gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher auch bei komplizierteren Strukturen, die keine Nutzung von Gegenhaltern gestatten. Die Öffnung kann sich daher auch in einem Hinterschnitt zwischen Bereichen unterschiedlicher Querschnittskonfigurationen, insbesondere zwischen Bereichen verjüngter Querschnitte oder zwischen gebogenen Bereichen befinden. Es ist daher auch möglich, komplexe Bauteile, die zunächst in einem 2D- oder 3D-Biegeverfahren hergestellt worden sind, nachträglich effizient und kostengünstig mit einer oder mehreren Öffnungen zu versehen. Eine Öffnung mit geschlossener Schnittlinie kann auch als Loch bezeichnet werden.
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Ein Stempel zur Durchführung des Verfahrens kann an einem Roboterarm angeordnet sein und von diesem in eine Arbeitsposition relativ zum Hohlprofil bewegt werden. Die Vorrichtung zur Herstellung der Öffnung ist durch den Entfall des Gegenhalters leicht und sehr flexibel einsetzbar. Das Hohlprofil wird beim Herstellen der Öffnung gelagert. Es ist nicht ausgeschlossen, dass zum Handling des Hohlprofils eine Handhabungseinheit in das Innere des Hohlprofils greift. Die Handhabungseinheit bzw. der Eingriff in das Hohlprofil ist jedoch kein Innenwerkzeug, das als Gegenhaltern zu verstehen ist. Die Herstellung der Öffnung erfolgt ohne ein als Gegenhalter dienendes Innenwerkzeug. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Hohlprofil von einem ersten Roboterarm gehalten sein und von dem Stempel an einem weiteren Roboterarm zur Herstellung der Öffnung bearbeitet werden. Die Öffnung ist beispielsweise kreisrund. Abweichende Geometrien, insbesondere eckige Geometrien oder unrunde Geometrien der Öffnung sind möglich. Nach dem Herstellen der Öffnung kann ein Korrosionsschutz auf das Hohlprofil aufgetragen werden z.B. eine kathodische Tauchlackierung (KTL).
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Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für geradlinige, aber auch sowohl für konkav als auch für konvex gekrümmte Wände. Die Außenkontur des Hohlprofils spielt eine untergeordnete Rolle. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen unabhängig von der Querschnittskontur des Hohlprofils bei geeigneten Aluminiumlegierungen zum Tragen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erstes Hohlprofil im Querschnitt;
- 2 einen Querschnitt durch ein zweites Hohlprofil;
- 3 einen Querschnitt durch ein drittes Hohlprofil;
- 4 einen Querschnitt durch ein viertes Hohlprofil;
- 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Hohlprofil;
- 6 ein weiteres Hohlprofil einer Draufsicht;
- 7 das Hohlprofil der 6 im Längsschnitt;
- 8 das Hohlprofil der 7 im Querschnitt durch die Öffnung;
- 9 ein weiteres Hohlprofil im Längsschnitt;
- 10 ein weiteres Hohlprofil im Querschnitt vor der Herstellung einer Öffnung;
- 11 das Hohlprofil der 11 im Querschnitt nach der Herstellung der Öffnung;
- 12 einen Querschnitt durch eine Öffnung in einem Hohlprofil;
- 13 ein weiteres Hohlprofil im Längsschnitt;
- 14 einen Schnitt entlang der Linie XIV - XIV in 13 und
- 15 einen Schnitt entlang der Linie XV - XV der 13.
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Die 1 bis 3 zeigen Bauformen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, allerdings zur Illustration des Erfindungsgedankens dienen und für das Verständnis der nachfolgenden Figuren zu beachten sind.
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1 zeigt ein Hohlprofil 1 mit rechteckigem Querschnitt. Das Hohlprofil 1 ist aus zwei miteinander gefügten Blechschalen 2, 3 hergestellt. Die beiden Blechschalen sind über Flansche 4, 5 miteinander verbunden. Jede der Blechschale 2, 3 ist im Wesentlichen U-förmig mit jeweils nach außen weisenden und miteinander verbundenen Flanschen 4, 5 gestaltet. Die beiden Blechschalen 2, 3 bilden insgesamt ein geschlossenes Hohlprofil 1, das eine Wand 6 besitzt. Die Wanddicke T ist konstant. 1 zeigt, dass im Bereich der oberen Blechschale 2 in der Wand 6 eine Öffnung 7 durch Hochgeschwindigkeitsstanzen mittels eines Stempels hergestellt wird. Der dabei entstehende Stanzbutzen 9 fällt dabei in das Innere 10 des Hohlprofils 1. Die Öffnung 7 ist etwa mittig in der Wand 6 angeordnet. Sie befindet sich im Abstand von den weiteren Wänden 11, 12 der U-förmigen Blechschale 2. Das bedeutet der unmittelbar benachbarte Bereich der Öffnung 7 wird nicht durch die weiteren Wände 11, 12 abgestützt. Das Stanzen erfolgt mit einer Auftreffgeschwindigkeit des Stempels 8, die größer ist als 5 m/s. Das Hochgeschwindigkeitsstanzen erfolgt ohne dass ein Innenwerkzeug in das Innere 10 des Hohlprofils 1 eingeführt wird. Das Hohlprofil 1 besteht aus einer Aluminiumlegierung, ausgewählt aus der 5000er, 6000er oder 7000er Gruppe. Das Hohlprofil 1 ist vor dem Stanzen bereits fertig geformt. Es kann durch ein 2D- oder 3D-Biegeverfahren bereits in die richtige Form gebogen worden sein.
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In den nachfolgenden Figuren werden die zu 1 eingeführten Bezugszeichen für identische oder im Wesentlichen gleiche Komponenten weiter verwendet.
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Die 2 zeigt ein rollgeformtes Hohlprofil 1. Die Enden des Hohlprofils 1 sind wiederrum über einen Flansch 4, 5 miteinander gefügt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein im Querschnitt rechteckiges, umfangseitiges geschlossenes Hohlprofil 1 mit einer Öffnung 7 in der oberen Wand 6. Auch bei diesem Hohlprofil 1 ist die Öffnung 7 durch Hochgeschwindigkeitsstanzen ohne Innenwerkzeug hergestellt worden. Es handelt sich bei diesem und auch bei allen weiteren Ausführungsbeispielen um Hohlprofile 1 aus einer Aluminiumlegierung.
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Die 3 zeigt ein weiteres Hohlprofil 1 mit einer durch Hochgeschwindigkeitsstanzen hergestellten Öffnung 7 in der oberen Wand. Im Unterschied zu der 2 sind die Enden des mehrfach abgekanteten Hohlprofiles nicht über nach außen weisende Flansche 4,5 miteinander gefügt. Die Enden des geformten Hohlprofils 1 überlappen sich und sind über eine Schweißverbindung 13 miteinander verbunden.
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Das Ausführungsbeispiel der 4 zeigt im Unterschied zu den aus Blechprofilen hergestellten Hohlprofilen 1 der 1-3 ein Hohlprofil 1, das durch Extrusion hergestellt worden ist. Das Hohlprofil 1 besitzt im Inneren eine Zwischenwand, die sich im Abstand zu der Öffnung 7 erstreckt. Die Öffnung 7 befindet sich in der Wand 6, die parallel zur Zwischenwand 14 verläuft. Auch dieses Hohlprofil 1 ist in Bezug auf eine Außenkontur rechteckig. Die Öffnung 7 befindet sich im Abstand von den weiteren Wänden 11, 12, die senkrecht zu der Wand 6 mit der Öffnung 7 verlaufen bzw. senkrecht zu der Zwischenwand 14.
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5 zeigt ein Hohlprofil 1 im Längsschnitt. Die Öffnung 7 in der Wand 6 dieses Hohlprofil 1 ist in einem Abstand b von einem Ende 15 des Hohlprofils 1 angeordnet. Der Endabstand b ist der kleinste Abstand zwischen der Öffnung 7und dem Ende 15.
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Der Endabstand kann auch noch wesentlich größer sein, wie das Ausführungsbeispiel der 6 zeigt. Dort wird in einer Draufsicht ein Hohlprofil 1 in Form eines schematisch dargestellten Stoßfängerquerträgers gezeigt, welcher in der Mitte eine Öffnung 7 mit rechteckigem Querschnitt besitzt. Die Schnittdarstellung der 7 zeigt die Krümmung des Hohlprofils 1. Das Hohlprofil 1 ist zuerst fertiggeformt worden, bevor die Öffnung 7 durch Hochgeschwindigkeitsstanzen eingebracht worden ist. 8 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Öffnung 7 der 7. Es ist zu erkennen, dass das Hohlprofil 1 im Querschnitt rechteckig ist. Es handelt sich um ein Strangpressprofil aus einer Aluminiumlegierung.
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9 zeigt ein weiteres Hohlprofil 1 im Längsschnitt. Die Öffnung 7 befindet sich wiederum im mittleren Bereich des Hohlprofils 1. Im mittleren Bereich besitzt das Hohlprofil 1 einen kleineren Durchmesser als im Bereich seiner Enden 15. Die Endabschnitte des Hohlprofils besitzen jeweils einen gleichbleibenden Querschnitt. An die Endabschnitte mit gleichbleibendem Querschnitt schließt jeweils im Übergang zum mittleren Längenabschnitt mit der Öffnung 7 ein Übergangsabschnitt an, in welchem sich der Querschnitt jeweils trichterförmig verjüngt. Die Ausführungsbeispiele der 7 und 9 sollen verdeutlichen, dass die Öffnungen 7 insbesondere auch in Bereichen hergestellt werden können, die aufgrund der zur Verfügung stehenden Querschnittsfläche oder auch aufgrund der Biegung oder Kontur des Hohlprofils 1 nicht für Innenwerkzeuge zugänglich sind.
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Das Ausführungsbeispiel der 10 zeigt ein im Wesentlichen rechteckiges Hohlprofil mit in entgegengesetzte Richtungen weisenden Flanschen 17, 18, sodass das Hohlprofil 1 insgesamt als hutförmig bezeichnet werden kann. Im mittleren Bereich der in der Bildebene unteren Wand 6 soll eine Öffnung 7 hergestellt werden, die mit gestrichelter Linie angedeutet ist. Die Öffnung 7 wird in einem Seitenabstand a von den weiteren Wänden 11, 12 hergestellt, die im Wesentlichen senkrecht auf der Wand 6 stehen. Der Seitenabstand a von der weiteren Wand 11, 12 beträgt jeweils mehr als 1 mm. Im Idealfall ergibt sich dadurch eine Öffnung 7 mit einer Kontur, wie sie in 11 dargestellt ist. D. h.: Der nicht gelochte Bereich der Wand 6 steht maximal durch einen kleinen Grat nach innen zum Inneren 10 des Hohlprofils 1 vor. Es gibt keinerlei Aussackungen oder Umstülpungen, die in das Innere 10 des Hohlprofils 1 gerichtet sind. Je größer der Randabstand a ist, desto größer ist die Biegebelastung der Wand 6 beim Hochgeschwindigkeitsstanzen. Dies kann dazu führen, dass sich an der Öffnung 7 eine nach innen gerichtete Aussackung in Form eines Grats bildet. Dieser Grat ist allerdings minimal. Seine Höhe beträgt maximal 0,3 mm.
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12 zeigt in stark vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung, einen Schnitt durch die Öffnung 7 in der Wand 6. Die Wand 6 besitzt die Dicke T, die wesentlich größer ist als die Dicke T1 der Randzone 20. Zur verbesserten Veranschaulichung ist die Dicke T2 der Randzone in 13 stark verbreitert dargestellt. Die Öffnung 7 ist im Querschnitt von oben nach unten vergrößert, bedingt durch die Stanzrichtung R. Ein Bruchbereich B der Öffnung 7 befindet sich in der Bildebene unten, während der Schneidbereich S der Öffnung 7 in der Bildebene der 13 oben liegt. Der Schneidbereich S erstreckt sich über etwa 15% und der Bruchbereich ist demzufolge über etwa 85% der Dicke T der Wand 6. Der Schneidbereich S ist bei diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichem zylindrisch.
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Die Wand der Öffnung 7 verläuft im Schneidbereich S im Wesentlichen parallel zur Stanzrichtung R. Der Bruchbereich B ist leicht trichterförmig, erkennbar an einem Winkel W zwischen der Mantelfläche der Öffnung 7 und einer Senkrechten zur Oberfläche der Wand 6. Der Winkel W ist in Querrichtung vorzugsweise kleiner als 8° und in Längsrichtung des Hohlprofils 1 insbesondere kleiner als 3°. Die Aufweitung der Öffnung 7 im Bruchbereich B ist vorzugsweise kleiner als 8% der Dicke T der Wand 6 und insbesondere kleiner als 3% der Dicke T der Wand 6.
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12 zeigt ferner mehrere kleine Mikrorisse 21, die über die Schnittfläche der Öffnung 7 verteilt angeordnet sind. Die Mikrorisse 21 besitzen jeweils eine Länge L bzw. Tiefe T2 von weniger als 1-30 µm. Die Mikrorisse 21 gehen alle von der Schnittfläche der Öffnung 7 aus und erstrecken sich maximal über 30 µm in Umfangsrichtung der Öffnung 7 betrachtet. Auch die Tiefe T2, die entlang des Verlaufes des Mikrorisses in die Randzone 20 hinein gemessen wird, ist kürzer als 30 µm. Die Mikrorisse 21 verlaufen etwa im 45°-Winkel zur Stanzrichtung, wobei die Mündung der Mikrorisse in die Stanzrichtung R weist. Das erfindungsgemäße Hohlprofil zeichnet sich durch eine sehr geringe Anzahl kurzer Mikrorisse 21 aus, die -sofern vorhanden- zudem eine geringe Länge L und/oder Tiefe T2 von weniger als 30 µm haben.
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Die 13 zeigt ein Hohlprofil 1 mit einer Krümmung und Bereichen 19 an den Enden, die im Querschnitt reduziert sind, wie die Schnittdarstellungen der 14 und 15 zeigen. Dadurch könnte kein Innenwerkzeug in den mittleren Bereich 22 mit der Öffnung 7 eingebracht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlprofil
- 2
- Blechschale
- 3
- Blechschale
- 4
- Flansch
- 5
- Flansch
- 6
- Wand
- 7
- Öffnung
- 8
- Stempel
- 9
- Stanzbutzen
- 10
- Inneres von 1
- 11
- weitere Wand
- 12
- weitere Wand
- 13
- Schweißverbindung
- 14
- Zwischenwand
- 15
- Ende von 1
- 17
- Flansch
- 18
- Flansch
- 19
- Bereich
- 20
- Randzone
- 21
- Mikroriss
- 22
- Bereich
- a
- Seitenabstand
- b
- Endabstand
- B
- Bruchbereich
- L
- Länge von 21
- R
- Stanzrichtung
- S
- Schneidbereich
- T
- Dicke von 6
- T1
- Dicke von 20
- T2
- Tiefe von 21
- W
- Winkel
