DE102019101749A1

DE102019101749A1 - Verfahren zur Warmumformung von Blechwerkstücken

Info

Publication number: DE102019101749A1
Application number: DE102019101749.1A
Authority: DE
Inventors: Daniel Heim
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmumformung eines Werkstücks, bei demein Werkstück (10) auf einen Werkstückträger (20) gesetzt,der Werkstückträger (20) mit dem Werkstück (10) in einen Ofen (30) zur Aufheizung des Werkstücks (10) eingebracht,das erwärmte Werkstück (10) dem Ofen (30) und dem Werkstückträger (20) entnommen und einem Warmumformungsschritt (110) zugeführt wird dadurch gekennzeichnet, dassder Werkstückträger (20) aus einer faserverstärkten Keramik ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Warmumformung von Blechwerkstücken, insbesondere Stahlblechwerkstücken.
In der Automobilindustrie werden viele Karosseriebauteile aus Blechwerkstücken gefertigt. Zur Herstellung dieser Bauteile werden Blechplatinen zugeschnitten und über einen oder mehrere Umformschritte zu einem Blechformteil umgeformt.
Einzelne dieser Schritte können als Kaltumformung stattfinden, andere Umformschritte finden als Warmumformung statt. Beim Warmumformen wird das umzuformende Werkstück mindestens bis zur Rekristallisationstemperatur des Metalls erwärmt. Bei Stahlblechen liegt der Temperaturbereich typischerweise bei oberhalb von 900°C. Das erwärmte Werkstück wird dann einem Umformwerkzeug zugeführt und umgeformt. Die Erwärmung des Werkstücks erfolgt in einem Ofen. Zum Transport des Werkstücks zu und von dem Ofen aber auch zur Lagerung während des Erhitzens ist das Werkstück üblicherweise auf einem Werkstückträger angeordnet. Die Werkstückträger müssen einerseits in der Lage sein, das Werkstück sicher aufzunehmen und zu halten. Andererseits müssen sie den Temperaturen im Ofen standhalten können. Bekannte Werkzeugträger für Warmumformprozesse sind aus Stahl gefertigt.
Das hieraus resultierende hohe Gewicht der Werkzeugträger bereitet Probleme beim Rüsten derselben. Weiterhin ist die Wärmekapazität groß, so dass viel Energie zum Aufheizen der Werkzeugträger benötigt wird.
Aus der DE 295 12 569 U1 ist weiterhin ein Werkstückträger aus faserverstärkter Keramik bekannt, der als Halterung von Bohrern beim Härten dient.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Warmumformen eines Werkstücks anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Es wird ein Verfahren zur Warmumformung eines Werkstücks angegeben, bei dem
ein Werkstück auf einen Werkstückträger gesetzt, der Werkstückträger mit dem Werkstück in einen Ofen zur Aufheizung des Werkstücks eingebracht, das erwärmte Werkstück dem Ofen und dem Werkstückträger entnommen und einem Warmumformungsschritt zugeführt wird.
Erfindungsgemäß ist der Werkstückträger aus einer faserverstärkten Keramik ausgebildet. Diese Materialität weist eine geringere Dichte als Stahl aus. Daraus resultieren ein geringeres Gewicht und eine verringerte Wärmekapazität im Vergleich zu Werkstückträgern aus Stahl. Mit anderen Worten gesagt, wird vorgeschlagen einen Werkstückträger aus faserverstärkter Keramik in einem Aufheizschritt eines Warmumformprozesses einzusetzen, wodurch der Aufheizvorgang im Ofen schneller und energieeffizienter durchgeführt werden kann. Zudem bedingt der geringere Wärmeausdehnungskoeffizient der faserverstärkten Keramik einen geringeren Wärmeverzug des Werkstückträgers.
Unter einer faserverstärkten Keramik ist ein Material zu verstehen, bei dem Verstärkungsfasern in einer keramischen Matrix eingebettet sind. In bevorzugten Ausgestaltungen kann der Werkstückträger beispielsweise aus CFC (Kohlenstofffaser verstärktem Kohlenstoff), C/C-SiC (Kohlenstofffaser verstärktem Kohlenstoff-Siliziumcarbid oder C-SiC (Kohlenstofffaser verstärktem Siliziumcarbid) ausgebildet sein.
Bei dem Werkstück handelt es sich vorzugsweise um ein Blechwerkstück, insbesondere ein Stahlblechwerkstück. Das Werkstück kann z.B. als im Wesentlichen flache Blechplatine bereitgestellt werden. Das Werkstück kann beispielsweise auch ein Blechformteil sein, das bereits im Vorfeld Kaltumformschritten, wie z.B. einem oder mehreren Tiefziehschritten unterzogen wurde. Besonders bevorzugt dient das Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils, wie z.B. einem Karosseriebauteil oder einem Karosserieanbauteil.
Zur Erhöhung der Oxidationsbeständigkeit und als Verschleißschutz kann in einer weiteren Ausgestaltung der Werkstückträger weiterhin mit einer Beschichtung versehen sein. Bei der Beschichtung handelt es sich vorzugsweise um eine oxidationsstabile Beschichtung, wie z.B. eine Beschichtung aus Siliziumcarbid oder Aluminiumoxid.
Bei dem Warmumformschritt handelt es sich vorzugsweise um ein Tiefziehen. Wird die Umformung des erwärmten Werkstücks mit einer gezielten Abkühlung, z.B. im Werkzeug umgesetzt, so kann auch eine gleichzeitige Härtung stattfinden (Presshärten).
Ist das erwärmte Werkstück dem Werkstückträger entnommen, so kann dieser mit einem neuen Werkstück bestückt werden und das voranstehend beschriebene Verfahren erneut durchlaufen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

1 einen schematischen Verfahrensablauf eines beispielhaften Verfahrens zur Warmumformung

Gemäß dem in 1 dargestellten Verfahren erfolgt zunächst in einem ersten Schritt 100 die Aufheizung des Werkstücks 10 und in einem nachfolgenden zweiten Schritt 110 die Warmumformung des Werkstücks 10.
In Schritt 100 wird das Werkstück 10, beispielsweise ein Blechplatinenzuschnitt, bereitgestellt und auf einem Werkstückträger 20 angeordnet. Der Werkstückträger 20 ist aus einer faserverstärkten Keramik ausgebildet.
Der Werkstückträger 20 wird gemeinsam mit dem Werkstück 10 einem Ofen 30 zugeführt. In dem Ofen 30 wird das Werkstück 10 erwärmt, wobei auch der Werkstückträger 20 mit erwärmt wird. Die Erwärmung erfolgt mindestens bis zur Rekristallisationstemperatur des Metalls des Werkstücks. Aufgrund des verwendeten Materials für den Werkstückträger hat dieser nur eine geringe Wärmekapazität und ein geringes Gewicht. Hierdurch wird der erforderliche Energieaufwand zur Erwärmung reduziert.
Nach erfolgter Erwärmung werden Werkstück 10 und Werkstückträger 20 dem Ofen 30 entnommen. Der Werkstückträger 20 wird zurückgeführt und kann zur Aufnahme eines weiteren Werkstücks 10 verwendet werden.
Das Werkstück 10 wird in einem Umformwerkzeug 40 umgeformt und anschließend als Formbauteil 10* weiterverarbeitet.
Bezugszeichenliste

10: Werkstück
10*: Formbauteil
20: Werkstückträger
30: Ofen
40: Umformwerkzeug
100: Aufheizung
110: Warmumformung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 29512569 U1 [0005]

Claims

Verfahren zur Warmumformung eines Werkstücks, bei dem ein Werkstück (10) auf einen Werkstückträger (20) gesetzt wird, der Werkstückträger (20) mit dem Werkstück (10) in einen Ofen (30) eingebracht wird zur Aufheizung des Werkstücks (10), das erwärmte Werkstück (10) dem Ofen (30) und dem Werkstückträger (20) entnommen und einem Warmumformungsschritt (110) zugeführt wird dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückträger (20) aus einer faserverstärkten Keramik ausgebildet ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei der Werkstückträger (20) aus CFC, C/C-SiC oder C-SiF ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem der Werkstückträger (20) weiterhin mit einer Beschichtung versehen ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei das Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils dient.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, wobei das Verfahren zur Herstellung eines Karosseriebauteils oder Karosserieanbauteils dient.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem der Warmumformschritt (110) ein Tiefziehen des Werkstücks beinhaltet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Patentansprüche, bei dem der Werkstückträger (20) nach der Entnahme des Werkstücks (10) mit einem neuen Werkstück bestückt wird und das Verfahren gemäß Anspruch 1 erneut durchläuft.