DE102018215545A1 - Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils und Presshärtewerkzeug - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils und Presshärtewerkzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils mithilfe eines Presshärtewerkzeugs (100), welches ein Werkzeugunterteil (300) mit einem Stempel (320) und ein Werkzeugoberteil (200) mit einer Matrize (220) aufweist, wobei die Matrize (220) segmentiert aufgebaut ist und wenigstens eines der Matrizensegmente (223) als quer zur Schließrichtung (S) bewegbarer Schieber, der einen Formabschnitt (224) und eine Schneideinrichtung (225) aufweist, ausgebildet ist. Das Verfahren hat folgenden Ablauf:
- Einlegen eines auf Austenitisierungstemperatur erwärmten Stahlblechmaterials (400) in das geöffnete Presshärtewerkzeug (100) und Schließen des Presshärtewerkzeugs (100) durch Abwärtshub des Werkzeugoberteils (200), wobei das Stahlblechmaterial (400) zwischen Stempel (320) und Matrize (220) umgeformt wird;
- weiterer Abwärtshub, bis das Werkzeugoberteil (200) seinen unteren Totpunkt erreicht, wobei vor Erreichen des unteren Totpunkts das Stahlblechmaterial (400) zunächst mit der Schneideinrichtung (225) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) geschnitten und anschließend mit dem Formabschnitt (224) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) gegen den Stempel (320) gepresst wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein zur Ausführung dieses Verfahrens geeignetes Presshärtewerkzeug (100).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils sowie ein zur Durchführung dieses Verfahrens geeignetes Presshärtewerkzeug.
  • Beim Presshärten (auch als Formhärten bezeichnet) wird ein Stahlblechmaterial auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und während der anschließenden Warmformgebung so rasch abgekühlt, dass eine martensitische Gefügeumwandlung eintritt.
  • Die WO 2013/013803 A1 beschreibt ein segmentiertes Presshärtewerkzeug. Durch werkzeugbauliche Maßnahmen, indem z. B. wenigstens eines der Werkzeugsegmente als Schieber ausgebildet und in einer Richtung quer zur Arbeitsrichtung verschiebbar ist, kann auch in den zur Arbeitsrichtung steilen Bereichen (bspw. in den Zargenbereichen) ein zum Formen und Abkühlen ausreichendes flächiges Anliegen des zu härtenden Stahlblechmaterials an den Werkzeugwirkflächen erreicht werden.
  • Die EP 2 583 768 A1 beschreibt ein Werkzeug und ein Verfahren zum Presshärten und Schneiden eines Blechmaterials. Mittels einer zum Werkzeug gehörenden Trennvorrichtung ist an dem zwischen den Werkzeugteilen befindlichen Stahlblechmaterial eine Trennoperation ausführbar, sodass in einem Pressenhub ein Formvorgang und eine Trennoperation durchgeführt werden. Hierzu weist die Trennvorrichtung wenigstens einen quer zur Arbeitsrichtung bewegbaren Trennschieber auf, mit dem nach dem Formen des Blechmaterials in einem sich steil zur Arbeitsrichtung erstreckenden Abschnitt eine Trennoperation ausführbar ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Herstellen eines pressgehärten Blechformteils sowie ein neues Presshärtewerkzeug anzugeben, die wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur vermindert aufweisen und mit denen insbesondere eine kurze Taktzeit sowie eine hohe Formteilqualität erreichbar sind.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren (Fertigungsverfahren) mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch das erfindungsgemäße Presshärtewerkzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung sowie auch aus den Figuren der Zeichnung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird mithilfe eines pressengebundenen Presshärtewerkzeugs durchgeführt. Dieses Presshärtewerkzeug weist ein Werkzeugunterteil mit einem, insbesondere gekühlten, Stempel und ein Werkzeugoberteil mit einer Matrize auf, wobei die Matrize segmentiert, d. h. aus mehrere Matrizensegmenten aufgebaut ist und wenigstens eines der Matrizensegmente als quer zur Schließ- bzw. Arbeitsrichtung bewegbarer Schieber, der sowohl einen Formabschnitt als auch wenigstens eine Schneideinrichtung aufweist, ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht folgenden Ablauf vor:
    • - Einlegen eines (zuvor) auf Austenitisierungstemperatur erwärmten Stahlblechmaterials, insbesondere in Gestalt einer ebenen Formplatine, in das geöffnete Presshärtewerkzeug (das Stahlblechmaterial ist beim Einlegen noch austenitisch) und Schließen des Presshärtewerkzeugs durch Abwärtshub des Werkzeugoberteils, wobei das Stahlblechmaterial zwischen dem Stempel und der Matrize umgeformt wird;
    • - weiterer Abwärtshub (des Werkzeugoberteils), bis das Werkzeugoberteil seinen unteren Totpunkt erreicht, wobei vor Erreichen des unteren Totpunkts das Stahlblechmaterial zunächst mit der Schneideinrichtung des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments geschnitten und anschließend mit dem Formabschnitt des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (im betreffenden Bereich) gegen den Stempel gedrückt bzw. gepresst wird;
    • - gegebenenfalls Öffnen des Presshärtewerkzeugs (durch Aufwärtshub des Werkzeugoberteils) und Entnehmen des pressgehärteten Blechformteils (das Blechformteil und der Abfall können bspw. mittels Greifern aus dem Werkzeug entnommen werden), wobei bevorzugt eine automatische Rückstellung des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments erfolgt, bspw. mittels Federelementen.
  • Im Rahmen einer kinematischen Umkehr ist gleichermaßen eine vertauschte Anordnung von Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil möglich, d. h. der Stempel kann auch im Werkzeugoberteil und die Matrize im Werkzeugunterteil angeordnet sein.
  • Erfindungsgemäß weist ein als Schieber ausgebildetes Matrizensegment sowohl wenigstens eine (erste) Schneideinrichtung als auch wenigstens einen Formabschnitt auf. Eine Schneideinrichtung ist bspw. eine Schneidkante, ein Schneidmesser, ein Lochstempel oder dergleichen, wobei diese Schneideinrichtung zur Durchführung einer Trenn- bzw. Schnittoperation mit einer korrespondierenden (zweiten) Schneideinrichtung zusammenwirkt, die insbesondere ortsfest am Stempel angeordnet ist. Die Schneideinrichtung/en ist/sind in geeigneter Weise gestaltet und kann/können bspw. für ein vollkantiges Schneiden (Schlagschnitt) oder kreuzendes Schneiden (Scherenschnitt) ausgebildet sein. Die Schneideinrichtung/en kann/können auch mit einem Wellenschliff oder dergleichen versehen sein. Unter einem Formabschnitt wird ein zur Matrizenwirkfläche gehörender Oberflächenabschnitt verstanden, der beim Presshärtevorgang unmittelbar mit dem Stahlblechmaterial in Berührungskontakt gelangt. Das als Schieber ausgebildete Matrizensegment kann einteilig gefertigt sein, d. h. der Formabschnitt und die Schneideinrichtung sind direkt am Matrizensegment angeformt. Das als Schieber ausgebildete Matrizensegment kann auch mehrteilig gefertigt sein und bspw. eine separat ausgebildete und auswechselbare Formbacke mit Formabschnitt und/oder eine separat ausgebildete und auswechselbare Schneideinrichtung aufweisen. (In analoger Weise kann auch der Stempel einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.)
  • Das als Schieber ausgebildete Matrizensegment ist quer zur Schließ- bzw. Arbeitsrichtung des Presshärtewerkzeugs bewegbar, d. h., eine beim Schließen des erfindungsgemäßen Presshärtewerkzeugs ausgeführte Schieberbewegung (Schieberhub) weist zumindest einen quer bzw. seitlich, insbesondere senkrecht, zur Schließrichtung gerichteten Bewegungsanteil auf (Querbewegung).
  • Das erfindungsgemäße Presshärtewerkzeug ist gekühlt. D. h., der Stempel und/oder die Matrize bzw. die Matrizensegmente (zumindest das wenigstens eine als Schieber ausgebildete Matrizensegment), können gekühlt ausgebildet sein, worunter insbesondere eine aktive Kühlung der Stempel- bzw. Matrizenwirkfläche verstanden wird. Der Stempel und/oder die Matrize können hierzu mit integrierten Kühlkanälen, die mit einer Kühlflüssigkeit durchströmbar sind, ausgebildet sein. Falls das erfindungsgemäße Presshärtewerkzeug auch einen Niederhalter aufweist, kann dieser ebenfalls gekühlt ausgebildet sein und hierzu integrierte Kühlkanäle aufweisen.
  • Das als Schieber ausgebildete Matrizensegment (nachfolgend auch nur als Schieber bezeichnet) hat also eine Doppelfunktion. Während des Abwärtshubs, idealerweise kurz bevor das Werkzeugoberteil seinen unteren Totpunkt erreicht hat und die Umformung des Stahlblechmaterials zwischen Stempel und Matrize weitgehend abgeschlossen ist, wird zuerst mit der am Schieber angeordneten Schneideinrichtung eine Schnitt- bzw. Trennoperation ausgeführt, bei der das Stahlblechmaterial bzw. das daraus geformte Blechformteil z. B. beschnitten und/oder gelocht wird, vorzugsweise bevor das Stahlblechmaterial in diesem Bereich abgekühlt ist (d. h. das Stahlblechmaterial wird warm geschnitten, was auch als Warmschnitt bezeichnet werden kann) und insbesondere bevor eine vollständige martensitische Umwandlung stattgefunden hat. Danach wird mit dem am Schieber ausgebildeten Formabschnitt das Stahlblechmaterial, insbesondere in einem steilen Bereich (s. u.), gegen den Stempel gepresst, vorzugsweise bevor das Stahlblechmaterial in diesem Bereich abgekühlt ist, wodurch es lokal zu einer hohen Flächenpressung kommt und das Stahlblechmaterial bzw. daraus geformte Blechformteil in diesem Bereich ausgeformt und gleichzeitig rasch abgekühlt wird. Die hohe Flächenpressung führt zu einem guten Wärmeübergang.
  • Der Schieber bzw. das als Schieber ausgebildete Matrizensegment führt hierbei einen Schieberhub aus. Dieser Schieberhub ist eine überlagerte Bewegung aus der Schließbewegung des Werkzeugoberteils und einer Querbewegung (quer bzw. seitlich zur Schließrichtung) in Richtung des Stempels (siehe auch entsprechende Erläuterungen in der EP 2 583 768 A1 ). Das Matrizensegment wird dabei in einem definierten Winkel (Hubwinkel), z. B. zwischen 30° und 90° bezüglich der Schließrichtung, auf den Stempel zubewegt.
  • In einer ersten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass vor Erreichen des unteren Totpunkts (UT) das als Schieber ausgebildete Matrizensegment einen Schieberhub ausführt, während dem das Stahlblechmaterial zunächst dessen Schneideinrichtung geschnitten und anschließend mit dessen Formabschnitt gegen den Stempel gepresst wird. Der Schieberhub beginnt bspw. 5 mm vor UT und die Schnitt- bzw. Trennoperation beginnt bspw. 4 mm vor UT.
  • In einer zweiten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass vor Erreichen des unteren Totpunkts das Stahlblechmaterial zunächst mit der Schneideinrichtung des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments geschnitten wird und anschließend einen Schieberhub ausgeführt wird, bei dem das Stahlblechmaterial mit dem Formabschnitt gegen den Stempel gepresst wird. D. h., der Schieberhub erfolgt erst nach dem Schneidvorgang, wobei auch vorgesehen sein kann, dass zu Beginn des Schieberhubs der Schneidvorgang bzw. die Schnittoperation noch nicht abgeschlossen ist. Die Schnitt- bzw. Trennoperation beginnt bspw. 3 mm vor UT und der Schieberhub beginnt bspw. 2 mm vor UT.
  • Bei beiden Varianten kann sich während des Schieberhubs der Schneidspalt (zwischen der ersten Schneideinrichtung und der zweiten Schneideinrichtung) verringern. Bei der zweiten Ausführungsvariante kann sich der Schneidspalt während des Schneidvorgangs verringern. Der Schneidspalt kann sich z. B. zwischen 0,1 mm und 0,3 mm verringern. Bevorzugt ist vorgesehen, dass am Ende des Schieberhubs noch ein minimaler Schneidspalt (Restspalt) von bspw. mindestens 0,05 mm oder mindestens 0,1 mm und bevorzugt nicht mehr als 0,2 mm vorhanden ist. Das Presshärtewerkzeug ist dementsprechend ausgebildet.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das als Schieber ausgebildete Matrizensegment bzw. dessen Formabschnitt das Stahlblechmaterial in einem sich zumindest teilweise steil zur Schließrichtung erstreckenden Bereich bzw. Abschnitt gegen den Stempel drückt bzw. presst. Unter einem sich steil zur Schließrichtung erstreckenden Bereich bzw. Teilbereich wird insbesondere ein flächiger Bereich bzw. Abschnitt des Stahlblechmaterials verstanden (siehe auch entsprechende Erläuterungen in der WO 2013/013803 A1 ), der sich (im Presshärtewerkzeug) in einem Winkel von 0° bis 30°, bevorzugt 0° bis 15° und insbesondere kleiner 10° (< 10°) zur Schließ- bzw. Arbeitsrichtung erstreckt. Durch die Schieberwirkung kann auch in einem solchen steilen Bereich bzw. Teilbereich ein sehr hoher Kontaktdruck bzw. eine sehr hohe Flächenpressung erzeugt werden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Stahlblechmaterial beim Schließen des Presshärtewerkzeugs mit wenigstens einem voreilenden Matrizensegment gegen den Stempel fixiert wird. Das betreffende Matrizensegment fungiert quasi als Blechhalter, der das Stahlblechmaterial gegen den Stempel klemmt, um ein Verrutschen zu verhindern. D. h., beim Schließen des Presshärtewerkzeugs durch Abwärtshub des Werkzeugoberteils wird das erwärmte Stahlblechmaterial zuerst mit (wenigstens) einem voreilenden Matrizensegment gegen den Stempel fixiert und erst dann zwischen Stempel und Matrize umgeformt.
  • Das erfindungsgemäße Presshärtewerkzeug umfasst ein Werkzeugunterteil, das einen, insbesondere gekühlten, Stempel aufweist, und ein Werkzeugoberteil, das eine segmentierte Matrize mit mehreren Matrizensegmenten aufweist, wobei wenigstens eines der Matrizensegmente als ein quer zur Schließrichtung bewegbarer Schieber mit wenigstens einem Formabschnitt und wenigstens einer Schneideinrichtung ausgebildet ist. Das Presshärtewerkzeug ist dazu ausgebildet, dass beim Abwärtshub des Werkzeugoberteils ein (zuvor auf Austenitisierungstemperatur) erwärmtes Stahlblechmaterial zwischen dem Stempel und Matrize umgeformt wird und vor Erreichen des unteren Totpunkts (d. h. bevor das Werkzeugoberteil seinen unteren Totpunkt erreicht hat) das Stahlblechmaterial zunächst mit der Schneideinrichtung des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments geschnitten und anschließend mit dem Formabschnitt des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments gegen den Stempel gepresst wird.
  • Die Matrize kann mehrere als Schieber ausgebildete Matrizensegmente aufweisen, die beim Abwärtshub des Werkzeugoberteils gleich bzw. synchron oder auch unterschiedlich bzw. asynchron (d. h. zeitlich versetzt und/oder mit unterschiedlichen Hublängen und/oder mit unterschiedlichen Hubwinkeln und/oder mit unterschiedlichen Bewegungsgeschwindigkeiten) bewegt werden.
  • Das wenigstens eine als Schieber ausgebildete Matrizensegment ist bevorzugt mechanisch bestätigt. Die mechanische Betätigung erfolgt bevorzugt über einen Treiber bzw. Treiberkeil (Treiberklotz). Insbesondere ist vorgesehen, dass der Treiber bzw. Treiberkeil und das als Schieber ausgebildete Matrizensegment mit korrespondierenden Schrägflächen ausgebildet sind, die beim Abwärtshub des Werkzeugoberteils aufeinander abgleiten, worüber in bekannter Weise das Verschieben des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments bewerkstelligt wird (siehe auch entsprechende Erläuterungen in der WO 2013/013803 A1 ). Über die Neigung der Schrägflächen kann die Schieberbewegung eingestellt werden. Alternativ ist auch eine hydraulische oder elektromechanische Betätigung möglich. Ebenso ist auch eine Betätigung mittels pressenseitigem Antrieb (z. B. mit Oberluft) möglich.
  • Die Erfindung ermöglicht die prozesssichere Herstellung eines pressgehärten Blechformteils mit kurzer Zuhaltezeit (im unteren Totpunkt) und daraus resultierender kurzer Taktzeit sowie mit hoher Formteilqualität, womit insbesondere gemeint ist, dass das Blechformteil wenig bis gar keinen Verzug aufweist und zumindest in den relevanten Formteilbereichen eine gutes und insbesondere gleichmäßiges bzw. homogenes martensitisches Gefüge erzielt wird, auch in Bereichen (insbesondere in steilen Bereichen), in denen mit herkömmlicher Vorgehensweise keine optimale Flächenpressung erreichbar ist.
  • Mit der Erfindung kann ein pressgehärtetes Blechformteil mit einem möglichst gleichmäßigen bzw. homogenen martensitischen Gefüge hergestellt werden, wobei mit der Erfindung prinzipiell auch ein partiell pressgehärtetes Blechformteil herstellbar ist. Trotz kurzer Taktzeit wird auch wenigstens eine Schneid- bzw. Schnittoperation durchgeführt (d. h. die Schneid- bzw. Schnittoperation ist taktzeitneutral), wodurch der gesamte Prozessablauf (d. h. auch vor- und nachgelagerte Schritte) optimiert werden kann. Die Erfindung kann so ausgeführt werden, dass am pressgehärteten Blechformteil nach der Entnahme aus dem Presshärtewerkzeug keine weiteren Schnitt- bzw. Trennoperationen mehr erforderlich sind, sodass insbesondere auch kein Laserbeschnitt mehr erforderlich ist. Die Erfindung kann bspw. zur Herstellung einer B-Säulen-Verstärkung verwendet werden. Die Erfindung eignet sich auch für beschichtete Stahlblechmaterialien sowie auch für Tailored Blanks mit unterschiedlichen Blechdicken (TRB, TWB).
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
    • 1 zeigt in einer Schnittansicht ein erfindungsgemäßes Presshärtewerkzeug, dessen Werkzeugoberteil sich in einem Abwärtshub befindet.
    • 2 zeigt das Presshärtewerkzeug aus 1, kurz bevor das Werkzeugoberteil seinen unteren Totpunkt erreicht hat.
  • Das Presshärtewerkzeug 100 weist ein Werkzeugoberteil 200, das an einem Pressenstößel befestigt ist, und ein Werkzeugunterteil 300, das auf einem Pressentisch befestigt ist, auf. Zum Werkzeugunterteil 300 gehören ein Stempel 320 sowie ein Niederhalter 330 und zum Werkzeugoberteil 200 gehört eine, segmentiert ausgebildete Matrize 220, die wenigstens ein mittleres Matrizensegment 221 sowie wenigstens zwei seitliche bzw. äußere Matrizensegmente 223 aufweist. Die Matrize 220, der Stempel 320 und der Niederhalter 330 sind gekühlt ausgebildet und hierzu mit integrierten Kühlkanälen K versehen.
  • Die äußeren Matrizensegmente 223 sind als quer zur Schließ- bzw. Arbeitsrichtung A bewegbare Schieber ausgebildet und weisen jeweils einen Formabschnitt 224 und eine (erste) Schneideinrichtung 225 auf. Bei den Schneideinrichtungen 225 handelt es sich z. B. um auswechselbare (obere) Schneidmesser, mit denen das im Presshärtewerkzeug 100 hergestellte Blechformteil beschnitten wird (Außenkonturbeschnitt). Der Beschnitt kann umlaufend oder nur bereichsweise erfolgen. Hierzu sind am Stempel 320 gegenwirkende (zweite) Schneideinrichtungen 325 angeordnet, wobei es sich z. B. um auswechselbare (untere) Schneidmesser handelt, sodass ein Scherschneidvorgang (Schnittoperation) ermöglicht wird. Die Schneideinrichtungen bzw. Schneidmesser 225, 325 können auch direkt an den Matrizensegmenten 223 bzw. am Stempel 320 angeformt sein.
  • Die Kühlkanäle K können in direkter Nähe zu den Schneideinrichtungen 225, 325 angeordnet sein, sodass eine aktive Kühlung der Schneideinrichtungen 225, 325 möglich ist. Ebenso kann auch eine aktive Beheizung der Schneideinrichtungen 225, 325 vorgesehen sein, um insbesondere gezielt die martensitische Umwandlung an der Schnittkante des Stahlblechmaterials zu verzögern oder gegebenenfalls auch ganz zu verhindern, wodurch der Verschleiß reduziert werden kann. Die Schneideinrichtungen 225, 325 sind hier so angeordnet, dass diese beim Schließen des Presswerkzeugs 100 in Schließrichtung S mit einem insbesondere veränderlichen Schneidspalt aneinander vorbeibewegt werden. Bei entsprechender Ausgestaltung und Anordnung der Schneideinrichtungen 225, 325 sind aber auch Schrägschnitte möglich, derart, dass die Schneideinrichtungen 225, 325 schräg zur Schließrichtung S aneinander vorbeibewegt werden.
  • Die Matrizensegmente 221, 223 können einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Presshärtewerkzeug 100 kann weitere Matrizensegmente aufweisen, welche mit einer Schneideinrichtung ausgestattet sind oder die gegebenenfalls auch keine Schneideinrichtung aufweisen, und die nicht als Schieber ausgebildet, sondern feststehend im Werkzeugoberteil 200 angeordnet sind. Auch der Stempel 320 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein.
  • Zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils wird ein auf Austenitisierungstemperatur erwärmtes Stahlblechmaterial 400 in das geöffnete Presshärtewerkzeug 100 eingelegt, sodass es auf dem Niederhalter 330 aufliegt. Eine exakte Positionierung kann durch Suchlöcher oder dergleichen erfolgen. Das Presshärtewerkzeug 100 wird durch Abwärtshub des Werkzeugoberteils 200 (in der Schließrichtung S) geschlossen. Dabei wird das Stahlblechmaterial 400 zuerst mit dem voreilenden mittleren Matrizensegment 221 gegen den Stempel 320 fixiert und dann während des Weiteren Abwärtshubs zwischen Stempel 320 und Matrize 220 umgeformt und dabei quasi über den Stempel 320 gezogen, wie in 1 gezeigt. Währenddessen wird der Niederhalter 330 durch die äußeren Matrizensegmente 223 nach unten verdrängt.
  • Bevor das Werkzeugoberteil 200 seinen unteren Totpunkt (UT) erreicht, wird das im Wesentlichen fertig umgeformte Stahlblechmaterial 400 mit den Schneideinrichtungen 225 der äußeren Matrizensegmenten 223 geschnitten und anschließend mit den gekühlten Formabschnitten 224 der äußeren Matrizensegmente 223 gegen den gekühlten Stempel 320 gepresst, wie in 2 gezeigt, sodass auch in den zur Schließrichtung S steilen Bereichen bzw. Teilbereichen eine hohe Flächenpressung erzeugt wird, wie oben beschrieben. Die als Schieber ausgebildeten äußeren Matrizensegmente 223 führen hierzu einen Schieberhub H in Richtung des Stempels 320 aus (mit einem sich quer zur Schließrichtung S erstreckenden Bewegungsanteil Q), sobald diese mit den Treibern bzw. Treibklötzen 340 im Werkzeugunterteil 300 in Kontakt kommen und durch Abgleiten der Schrägflächen mechanisch in Richtung des Stempels 320 verschoben werden. Die dabei ausgeführte horizontale Verschiebebewegung der äußeren Matrizensegmente bzw. Schieber 223 kann im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegen und beträgt z. B. 0,2 mm. An den Schrägflächen der Treiber 340 sind Gleitplatten 350 befestigt, die auch an den Matrizensegmenten 223 befestigt sein können.
  • Die als Schieber ausgebildeten äußeren Matrizensegmente 223 können alternativ auch hydraulisch oder elektromechanisch betätigt werden. Wie oben erläutert, sind zwei Ausführungsvarianten möglich. Bei der ersten Ausführungsvariante wird zuerst der Schieberhub H eingeleitet und dann der Schneidvorgang ausgeführt, wobei sich aufgrund der Schieberbewegung die Schneidspalte zwischen den ersten Schneideinrichtungen 225 und zweiten Schneideinrichtungen 325 während des Schneidvorgangs verringern. Bei der zweiten Ausführungsvariante erfolgt der Schieberhub H erst nach dem Schneidvorgang. Die äußeren Matrizensegmente 223 können gleich bzw. gleichlaufend oder auch unterschiedlich bewegt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Presshärtewerkzeug
    200
    Werkzeugoberteil (Oberwerkzeug)
    210
    obere Grundplatte
    220
    Matrize
    221
    Matrizensegment (Blechhalter)
    223
    Matrizensegment
    224
    Formabschnitt
    225
    (erste) Schneideinrichtung
    250
    Gleitplatte
    300
    Werkzeugunterteil (Unterwerkzeug)
    310
    untere Grundplatte
    320
    Stempel
    325
    (zweite) Schneideinrichtung
    330
    Niederhalter
    340
    Treiber
    350
    Gleitplatte
    400
    Stahlblechmaterial
    H
    Schieberhub
    K
    Kühlkanäle
    Q
    Querbewegung
    S
    Schließrichtung
    UT
    unterer Totpunkt
  • 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
    • WO 2013/013803 A1 [0003, 0017, 0021]
    • EP 2583768 A1 [0004, 0013]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils mithilfe eines pressengebundenen Presshärtewerkzeugs (100), das ein Werkzeugunterteil (300) mit einem Stempel (320) und ein Werkzeugoberteil (200) mit einer Matrize (220) aufweist, wobei die Matrize (220) segmentiert aufgebaut ist und wenigstens eines der Matrizensegmente (223) als quer (Q) zur Schließrichtung (S) bewegbarer Schieber, der einen Formabschnitt (224) und eine Schneideinrichtung (225) aufweist, ausgebildet ist, gekennzeichnet durch folgenden Ablauf: - Einlegen eines auf Austenitisierungstemperatur erwärmten Stahlblechmaterials (400) in das geöffnete Presshärtewerkzeug (100) und Schließen des Presshärtewerkzeugs (100) durch Abwärtshub des Werkzeugoberteils (200), wobei das Stahlblechmaterial (400) zwischen Stempel (320) und Matrize (220) umgeformt wird; - weiterer Abwärtshub, bis das Werkzeugoberteil (200) seinen unteren Totpunkt (UT) erreicht, wobei vor Erreichen des unteren Totpunkts (UT) das Stahlblechmaterial (400) zunächst mit der Schneideinrichtung (225) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) geschnitten und anschließend mit dem Formabschnitt (224) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) gegen den Stempel (320) gepresst wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erreichen des unteren Totpunkts (UT) das als Schieber ausgebildete Matrizensegment (223) einen Schieberhub (H) ausführt, während dem das Stahlblechmaterial (400) zunächst mit der Schneideinrichtung (225) geschnitten und anschließend mit dem Formabschnitt (224) gegen den Stempel (320) gepresst wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Erreichen des unteren Totpunkts (UT) das Stahlblechmaterial (400) zunächst mit der Schneideinrichtung (225) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) geschnitten wird und anschließend das als Schieber ausgebildete Matrizensegment (223) einen Schieberhub (H) ausführt, bei dem das Stahlblechmaterial (400) mit dem Formabschnitt (224) gegen den Stempel (320) gepresst wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich während des Schieberhubs (H) der Schneidspalt verringert.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als Schieber ausgebildete Matrizensegment (223) das Stahlblechmaterial (400) in einem sich zumindest teilweise steil zur Schließrichtung (S) erstreckenden Bereich gegen den Stempel (320) presst.
  6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechmaterial (400) beim Schließen des Presshärtewerkzeugs (100) zuerst mit einem voreilenden Matrizensegment (221) gegen den Stempel (320) fixiert wird.
  7. Presshärtewerkzeug (100), umfassend ein Werkzeugunterteil (300), das einen Stempel (320) aufweist, und ein Werkzeugoberteil (200), das eine segmentierte Matrize (220) mit mehreren Matrizensegmenten (221, 223) aufweist und wenigstens eines der Matrizensegmente (223) ein quer zur Schließrichtung (S) bewegbarer Schieber mit einem Formabschnitt (224) und einer Schneideinrichtung (225) ist, wobei dieses Presshärtewerkzeug (100) dazu ausgebildet ist, dass beim Abwärtshub des Werkzeugoberteils (200) ein erwärmtes Stahlblechmaterial (400) zwischen Stempel (320) und Matrize (220) umgeformt wird und vor Erreichen des unteren Totpunkts (UT) das Stahlblechmaterial (400) zunächst mit der Schneideinrichtung (225) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) geschnitten und anschließend mit dem Formabschnitt (224) des als Schieber ausgebildeten Matrizensegments (223) gegen den Stempel (320) gepresst wird.
  8. Presshärtewerkzeug (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das als Schieber ausgebildete Matrizensegment (223) mechanisch betätigt ist.
  9. Presshärtewerkzeug (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (320) und/oder das als Schieber ausgebildete Matrizensegment (223) gekühlt sind.
  10. Presshärtewerkzeug (100) nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (220) mehrere als Schieber ausgebildete Matrizensegmente (223) aufweist, die beim Abwärtshub des Werkzeugoberteils (200) unterschiedlich bewegt werden.
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