DE102019107046A1 - Method and device for producing a metal sheet component, in particular a metal sheet sealing layer of a flat gasket - Google Patents

Method and device for producing a metal sheet component, in particular a metal sheet sealing layer of a flat gasket Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Metallblech-Bauteils, bei welchem aus einem Blech mittels eines Schneidwerkzeugs einer mehrstufigen Werkzeugvorrichtung ein Bauteil-Rohling ausgeschnitten und mindestens ein Rohling-Bereich mittels eines Umformwerkzeugs umgeformt wird; damit auch Bauteile aus hochfesten Werkstoffen unter hochgradiger Umformung produziert werden können, wird vor dem Umformen des Blechs in dem umzuformenden Blechbereich in der Werkzeugvorrichtung die Festigkeit des Blechs mittels eines Lasers durch lokales Erwärmen unter die Ausgangsfestigkeit des Blechs abgesenkt.Method for producing a metal sheet component, in which a component blank is cut out of a sheet metal by means of a cutting tool of a multi-stage tool device and at least one blank portion is formed by means of a forming tool; So that components made of high-strength materials can be produced under high-grade forming, the strength of the sheet is lowered by means of a laser by local heating below the initial strength of the sheet before forming the sheet in the sheet metal area to be formed in the tooling device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Herstellung eines Metallblech-Bauteils, insbesondere einer Metallblech-Dichtungslage einer Flachdichtung, bei welchem aus einem Blech mittels eines insbesondere als Stanzwerkzeug gestaltetes Schneidwerkzeugs einer mehrstufigen, das Schneidwerkzeug und ein Umformwerkzeug aufweisenden Werkzeugvorrichtung ein Bauteil- bzw. Dichtungslagen-Rohling ausgeschnitten und mindestens ein Bereich des Rohlings mittels des Umformwerkzeugs umgeformt wird.The invention relates to a method and a device for producing a metal sheet component, in particular a sheet metal sealing layer of a flat gasket, in which from a sheet metal by means of a particular designed as a punch cutting tool a multi-stage, the cutting tool and a forming tool having a component or Cut out gasket blank and at least a portion of the blank is formed by means of the forming tool.

Bei der Herstellung ein- oder mehrlagiger metallischer Flachdichtungen werden die Dichtungslagen typischerweise dadurch hergestellt, dass für eine Dichtungslage aus einer Blechplatine oder bevorzugt aus einem Blechband ein Dichtungslagen-Rohling ausgestanzt und dieser sodann durch Umformen mit Elementen der herzustellenden Dichtungslage versehen wird, beispielsweise mit Sicken oder verdickten Bereichen, wie Sicken zugeordneten sogenannten Verformungsbegrenzern oder Stoppern oder einem Bördelrand, zu dessen Erzeugung ein peripherer oder innerer Randbereich des Rohlings durch Falzen bzw. Umfalten oder ein anderer Rohlingsbereich durch Prägen zu einem verdickten Bereich der Dichtungslage umgeformt wird, welcher z.B. ein Abstütz- oder Abdichtelement der Dichtungslage bildet.In the manufacture of single or multi-layer metallic flat gaskets, the gasket layers are typically produced by stamping out a gasket layer blank for a gasket layer from a sheet metal blank or preferably from a sheet metal strip and then providing it with elements of the gasket layer to be produced, for example with beads or Thickened areas, such as beads associated with so-called deformation limiters or stoppers or a flanged edge, for the production of a peripheral or inner edge region of the blank by folding or other blanking area by embossing to a thickened region of the gasket layer is formed, which, for example forms a supporting or sealing element of the gasket layer.

Die Erfindung betrifft jedoch auch Verfahren zur Herstellung anderer Metallblech-Bauteile, bei deren Erzeugung ein Bauteil-Rohling ausgeschnitten und mindestens ein Bereich des Rohlings sodann zu einem Element des Bauteils stark umgeformt wird.However, the invention also relates to methods for producing other metal sheet components, in the production of which a component blank is cut out and at least one region of the blank is then strongly shaped to form an element of the component.

Metallblech-Bauteile werden im Einsatz immer höheren Beanspruchungen ausgesetzt, welche eine Erhöhung mechanischer Fähigkeiten der Bauteile, wie Festigkeit, auch der Zugfestigkeit, und Dehngrenze des Blechs, erforderlich machen. Eine Erhöhung der Festigkeit lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass für die Herstellung des Bauteil-Rohlings kaltgewalztes Blech verwendet wird. Allerdings führt das Kaltwalzen von Blechen immer zu einer reduzierten Bruchdehnung des Blechs, welche den maximalen Umformgrad des Blechs limitiert, das heißt den noch erreichbaren maximalen Grad der Umformung des Blechs, ehe sich in dessen Werkstoff Risse bilden. Eine höhere Bruchdehnung bzw. ein größerer maximaler Umformgrad ist dann nur möglich, wenn das Blech nach dem Kaltwalzen zwischengeglüht wird, wodurch natürlich die Produktionskosten erhöht werden, vor allem aber die Festigkeit des gesamten Werkstoffs abgesenkt wird, was der Forderung nach einer Erhöhung der mechanischen Fähigkeiten und damit der Festigkeit des Blechs zuwiderläuft.Metal sheet components are exposed to ever-increasing stresses in use, which make it necessary to increase the mechanical properties of the components, such as strength, and also the tensile strength and yield strength of the sheet. An increase in the strength can be achieved in particular by using cold-rolled sheet for the production of the component blank. However, the cold rolling of sheets always leads to a reduced elongation at break of the sheet, which limits the maximum degree of deformation of the sheet, that is the maximum achievable maximum degree of deformation of the sheet before cracks form in the material. A higher elongation at break or a greater maximum degree of deformation is only possible if the sheet is annealed after cold rolling, which of course increases the production costs, but above all the strength of the entire material is lowered, which is the demand for an increase in mechanical capabilities and thus the strength of the sheet runs counter.

Für die Herstellung von Metallblech-Bauteilen, bei welcher das Blech einer Kaltumformung unterzogen werden soll oder muss, begrenzt also die Bruchdehnung die Werkstoffwahl, oder muss eine andere Ausführungsform des Bauteils gewählt werden.For the production of sheet metal components, in which the sheet is or should be subjected to cold forming, so the elongation at break limits the choice of material, or another embodiment of the component must be selected.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren vorzuschlagen, mit welchem sich Bauteile aus hochfesten Werkstoffen, insbesondere aus stark kaltverfestigten Werkstoffen, herstellen lassen, bei deren Produktion die Werkstoffe in begrenzten Bereichen mit einem hohen Umformgrad umgeformt werden müssen, wobei die Herstellung jedoch möglichst kostengünstig erfolgen soll.The invention had the object of proposing a manufacturing method with which components of high-strength materials, in particular made of highly work-hardened materials, produced in their production, the materials in limited areas must be reshaped with a high degree of deformation, but the production as inexpensively should be done.

Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines Metallblech-Bauteils, bei welchem aus einem Blech mittels eines insbesondere als Stanzwerkzeug gestalteten Schneidwerkzeug einer mehrstufigen, das Schneidwerkzeug und ein Umformwerkzeug aufweisenden Werkzeugvorrichtung ein Bauteil-Rohling ausgeschnitten und mindestens ein Bereich des Rohlings mittels des Umformwerkzeugs umgeformt wird, lässt sich diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch lösen, dass vor dem Umformen des eine Ausgangsfestigkeit aufweisenden Blechs in mindestens einer Zone des umzuformenden Bereichs in der Werkzeugvorrichtung mittels eines Lasers die Festigkeit des Blechs durch lokales Erwärmen des Blechs unter die vorgenannte Ausgangsfestigkeit abgesenkt wird. Dadurch wird erreicht, dass sich auch aus einem hochfesten, insbesondere einem kaltverfestigten Blech durch hochgradiges Umformen, wie Biegen, Stauchen, Prägen und/oder Tiefziehen entsprechende Bauteile herstellen lassen, ohne dass der gesamte Rohling unter Reduktion der Werkstoff-Festigkeit wärmebehandelt oder das Risiko in Kauf genommen werden muss, dass in einem hochgradig umgeformten Blechbereich die Bruchdehnung des Blechs überschritten wird.Starting from a method for producing a metal sheet component, in which a component blank is cut out of a sheet metal by means of a cutting tool configured in particular as a punching tool of a multi-stage tooling comprising a cutting tool and a forming tool, and at least a portion of the blank is reshaped by means of the forming tool, this object can be achieved according to the invention, that prior to forming the sheet having an initial strength in at least one zone of the area to be formed in the tooling device by means of a laser, the strength of the sheet is lowered by local heating of the sheet below the aforementioned initial strength. This ensures that even from a high-strength, in particular a work-hardened sheet by high-grade forming, such as bending, upsetting, embossing and / or deep drawing can produce corresponding components without the entire blank heat treated to reduce the material strength or risk in Buy must be taken that in a highly deformed sheet metal area, the elongation at break of the sheet is exceeded.

Unter einem umzuformenden Bereich ist hier ein Bereich des Rohlings zu verstehen, welcher mit einem höheren Grad von Umformung umzuformen ist als diesem Bereich benachbarte Rohlingsbereiche, welche in Extremfällen gegebenenfalls auch gar nicht umgeformt werden sollen.An area to be reshaped here is to be understood as meaning an area of the blank which is to be reshaped with a higher degree of reshaping than adjacent blank areas, which in extreme cases may not even be formed at all.

Die Erfindung schlägt also ein lokales Biegen mit einer Laserunterstützung zur lokalen Verminderung der Werkstofffestigkeit vor.Thus, the invention proposes a local bending with a laser support for the local reduction of the material strength.

Bei dem Schneidwerkzeug kann es sich um ein Teil der Werkzeugvorrichtung handeln, welches als eigentliches Werkzeug einen Laser aufweist; vor allem in der Produktion von Dichtungen werden zur Erzielung möglichst kurzer Taktzeiten die Dichtungslagen-Rohlinge jedoch mittels eines Stanzwerkzeugs ausgeschnitten, weshalb bei einem erfindungsgemäßen Verfahren die Verwendung eines Stanzwerkzeugs als Schneidwerkzeug zu bevorzugen ist.The cutting tool can be a part of the tool device, which has a laser as the actual tool; However, especially in the production of seals to achieve the shortest possible cycle times, the gasket blanks are cut out by means of a punch, which is why at a According to the invention, the use of a punching tool as a cutting tool is to be preferred.

Durch die Laserbehandlung lässt sich das Gefüge des für das Blech verwendeten Werkstoffs problemlos und örtlich streng begrenzt so verändert, dass die Festigkeit, insbesondere eine Kaltverfestigung, des Werkstoffs lokal begrenzt reduziert und dadurch ein höherer Umformgrad ermöglicht wird.By the laser treatment, the structure of the material used for the sheet can be easily and locally strictly limited so changed that the strength, in particular a work hardening, the material locally limited reduced and thereby a higher degree of deformation is possible.

Mittels einer Laserbehandlung lässt sich die Umformfähigkeit auch stark kaltverfestigter Werkstoffe in ausgewählten und begrenzten Zonen erhöhen, ohne dass dies einen nachteiligen Einfluss auf Bauteilbereiche hat, in welchen die Kaltverfestigung des Werkstoffs Voraussetzung für die Brauchbarkeit der Bauteile ist.By means of a laser treatment, the formability of highly work-hardened materials in selected and limited zones can be increased without this having an adverse effect on component areas in which the work hardening of the material is a prerequisite for the usefulness of the components.

Durch Verwendung der Erfindung lassen sich auch die für die Blechumformung erforderlichen Kräfte deutlich verkleinern.By using the invention, the forces required for sheet metal forming can be significantly reduced.

Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Laserbehandlung des Blechs vor dessen Umformung durchzuführen ist, empfiehlt es sich, die Laserbehandlung zwischen dem Schneid- und dem Umformwerkzeug oder innerhalb des Schneidwerkzeugs durchzuführen, und zwar bevorzugt nach dem Ausschneiden des Rohlings, auch wenn es grundsätzlich möglich ist, nach der Fixierung des Blechs im Schneidwerkzeug die später umzuformenden Blechbereiche der Laserbehandlung zu unterziehen, ehe der Rohling aus dem Blech ausgeschnitten wird.Since, in the method according to the invention, the laser treatment of the sheet is to be carried out before it is formed, it is advisable to carry out the laser treatment between the cutting tool and the forming tool or within the cutting tool, preferably after the blank has been cut out, even if it is basically possible to after the fixing of the sheet in the cutting tool to undergo the later to be formed sheet metal areas of the laser treatment before the blank is cut out of the sheet.

Bei Flachdichtungen mit mindestens einer Metallblech-Dichtungslage, welche mindestens einen umgeformten Bereich aufweist, ist es schon bekannt, das Blech vor dem Umformen lokal begrenzt zu erhitzen, um die Festigkeit des Blechs lokal zu reduzieren. Bei dem in der EP 2 100 976 B1 beschriebenen Verfahren wird die Umformbarkeit des Blechs durch eine lokal begrenzte induktive Erwärmung erhöht, bei dem in der EP 0 863 335 A2 beschriebenen Verfahren mittels eines Lasers. Eine innerhalb einer Werkzeugvorrichtung, eines Schneidwerkzeugs oder eines Umformwerkzeugs oder gar eines Folgeverbundwerkzeugs stattfindende Laserbehandlung wird durch diese Dokumente jedoch weder offenbart noch nahegelegt.In flat gaskets with at least one sheet metal sealing layer, which has at least one deformed region, it is already known to locally heat the sheet before forming in order to locally reduce the strength of the sheet. In the in the EP 2 100 976 B1 described method, the formability of the sheet is increased by a localized inductive heating, in which in the EP 0 863 335 A2 described method by means of a laser. However, a laser treatment occurring within a tooling device, a cutting tool or a forming tool or even a progressive tool is neither disclosed nor suggested by these documents.

Da es empfehlenswert sein kann, die Umformung des Blechs bei noch warmem Werkstoff durchzuführen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Werkzeugvorrichtung bevorzugt ein Folgeverbundwerkzeug verwendet, welches sowohl das Schneid- als auch das Umformwerkzeug beinhaltet. Auch wenn dann die Laserbehandlung innerhalb des Schneidwerkzeugs oder in der Werkzeugvorrichtung zwischen dem Schneid- und dem Umformwerkzeug durchgeführt wird, kann der laserbehandelte Rohling auf kurzem Weg in das Umformwerkzeug überführt werden, so dass, wenn erwünscht, die umzuformenden Bereiche des Rohlings sich bei der Umformung noch auf erhöhten Temperaturen befinden.Since it may be advisable to carry out the forming of the sheet while the material is still warm, in the case of the method according to the invention preferably a follow-on composite tool is used as the tool apparatus, which tool includes both the cutting tool and the forming tool. Even if then the laser treatment is carried out within the cutting tool or in the tooling device between the cutting and the forming tool, the laser-treated blank can be transferred to the forming tool in a short path, so that, if desired, the areas of the blank to be formed during the forming still at elevated temperatures.

Alternativ kann die vor der Umformung durchzuführende Laserbehandlung auch im Umformwerkzeug unmittelbar vor der Umformung des Blechs durchgeführt werden, insbesondere wenn die Umformung des Blechs bei noch warmem Werkstoff durchgeführt werden soll.Alternatively, the laser treatment to be carried out before the conversion can also be carried out in the forming tool immediately before the deformation of the sheet, in particular if the forming of the sheet is to be carried out while the material is still warm.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind solche, bei denen das Blech derart umgeformt wird, dass dieses eine Biegekante und/oder eine lokale Profilierung und/oder eine lokale Verdickung und/oder einen mit mindestens einer bzw. einem geprägten Vertiefung oder Vorsprung versehenen Blechbereich bildet.Particularly preferred embodiments of the method according to the invention are those in which the sheet is reshaped such that it forms a bending edge and / or a local profiling and / or a local thickening and / or a sheet metal area provided with at least one or an embossed recess or projection ,

Eine solche Vertiefung, ein solcher Vorsprung oder ein Muster von diskreten solchen Vorsprüngen sowie gegebenenfalls Vertiefungen kann insbesondere dazu dienen, bei von Blechlagen gebildeten metallischen Flachdichtungen Abstützelemente für bei eingebauten Dichtungen diesen benachbarte Bauteile oder Verformungsbegrenzer (sogenannte Stopper) für in diese Blechlagen eingeprägte Sicken zu bilden. Bekannt sind beispielsweise sogenannte Noppen- oder Karostopper, welche von einem Muster von diskreten noppen- oder karoförmigen Vorsprüngen sowie gegebenenfalls zwischen den Letzteren vorgesehenen Vertiefungen gebildet und durch Prägen oder gar Tiefziehen der Bleche hergestellt werden.Such a depression, such a projection or a pattern of discrete such projections and optionally depressions may serve in particular for supporting metallic elements formed by sheet metal layers gaskets for built-in seals these adjacent components or deformation limiter (so-called stopper) for embossed in these metal layers beads , Known are, for example, so-called knobbed or Karostopper, which are formed by a pattern of discrete knob-shaped or karoförmigen projections and optionally provided between the latter recesses and produced by stamping or even deep drawing of the sheets.

Die erzielbare Höhe eines solchen Vorsprungs bzw. mehrerer solcher Vorsprünge, ebenso aber auch die erzielbare Tiefe derartiger Vertiefungen wird jedoch gleichfalls durch die Bruchdehnung des Blechs limitiert. Auch auf diesem Gebiet ist das erfindungsgemäße Verfahren von Vorteil, da sich mit diesem beim Prägen oder gar Tiefziehen solcher Vorsprünge bzw. Vertiefungen auch in Blechen aus stark kaltverfestigten Stählen Vorsprünge größerer Höhe und Vertiefungen größerer Tiefe herstellen lassen, nachdem in dem umzuformenden Blechbereich, mindestens aber in mit Vorsprüngen bzw. Vertiefungen zu versehenden Zonen des Blechs dessen Ausgangsfestigkeit durch eine Laserbehandlung abgesenkt wurde.However, the achievable height of such a projection or a plurality of such projections, as well as the achievable depth of such depressions is also limited by the breaking elongation of the sheet. Also in this field, the inventive method is advantageous because it can be produced with this larger or deeper depths and depressions of greater depth with this embossing or even deep drawing such projections or depressions in sheets of highly work hardened steels, after in the sheet metal area to be formed, but at least in to be provided with projections or recesses zones of the sheet whose initial strength was lowered by a laser treatment.

In diesem Fall kann die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch dazu dienen, ein Muster von diskreten Vorsprüngen einfach, risikolos sowie ohne Aufwendung großer Kräfte durch Prägen mit einer Höhenprofilierung zu versehen, so wie dies bei den vorstehend erwähnten Verformungsbegrenzern oder Stoppern bekannt ist.In this case, the application of the method according to the invention can also serve to provide a pattern of discrete projections by embossing with a height profiling in a simple, risk-free manner and without the use of large forces, as is known in the abovementioned deformation limiters or stoppers.

Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind solche, bei welchen von einem Federstahlblech ausgegangen wird, da sich Federstahlbleche bekanntlich nur schwer und mit begrenztem Umformgrad umformen lassen - Federstähle sind solche Stähle, bei welchen das Verhältnis von Streckgrenze Re oder hilfsweise Dehngrenze Rp0,2 zu Zugfestigkeit Rm größer als 85 % ist. Particularly advantageous embodiments of the method according to the invention are those in which it is assumed that a spring steel sheet, as spring steel sheets are known to be difficult and with limited degree of deformation - spring steels are those steels in which the ratio of yield strength R e or alternatively yield strength R p0,2 to tensile strength R m is greater than 85%.

Beispiele für mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gut durchführbare Umformungen zeigen die 1 und 2 der EP 2 100 976 B1 sowie die 1 bis 3 der EP 0 863 335 A2 .Examples of readily realizable by means of the method according to the invention transformations show the 1 and 2 the EP 2 100 976 B1 as well as the 1 to 3 the EP 0 863 335 A2 ,

Wenn der mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens umgeformte Bereich des Blechs bei der Verwendung des hergestellten Bauteils eine hohe Festigkeit und/oder andere mechanische Eigenschaften haben soll, welche der Werkstoff im umgeformten Blechbereich infolge der Laserbehandlung nicht oder nicht mehr besitzt, empfiehlt sich eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens dahingehend, dass nach erfolgter Umformung des Blechs Letzteres in mindestens einer zuvor laserbehandelten Zone zur Erzielung einer Sollfestigkeit und/oder Sollhärte und/oder Soll-Federeigenschaften und/oder Soll-Bruchdehnung des Blechs thermisch nachbehandelt wird, insbesondere mittels eines Lasers, vorzugsweise in dem Umformwerkzeug. Dies setzt jedoch voraus, dass der Bauteil-Werkstoff für eine solche thermische Nachbehandlung geeignet ist und das Bauteil in der nachzubehandelnden Zone eine hinreichend große Wandstärke aufweist.When the area of the sheet formed by means of the method according to the invention is intended to have high strength and / or other mechanical properties when the component used is not or no longer has the material in the formed sheet metal area as a result of the laser treatment, a further development of the invention is recommended Method in that after the forming of the sheet latter is thermally post-treated in at least one previously laser-treated zone to achieve a nominal strength and / or desired hardness and / or nominal spring properties and / or breaking elongation of the sheet, in particular by means of a laser, preferably in the forming tool. However, this presupposes that the component material is suitable for such a thermal aftertreatment and the component has a sufficiently large wall thickness in the zone to be post-treated.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt ein Schneid- sowie ein Umformwerkzeug, welche für eine Blechbearbeitung gestaltet sowie insbesondere Einheiten eines Folgeverbundwerkzeugs sind, und eine solche erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mindestens einen für ein lokales Erhitzen des Blechs ausgelegten Laser aufweist, welcher in die Einrichtung zwischen dem Schneid- und dem Umformwerkzeug oder in eines dieser Werkzeuge integriert ist.A device according to the invention for carrying out the method according to the invention has a cutting and a forming tool, which are designed for sheet metal processing and in particular units of a progressive tool, and such a device according to the invention is characterized in that it has at least one designed for a local heating of the sheet laser which is integrated into the device between the cutting and the forming tool or in one of these tools.

Wie sich aus der obigen Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt, kann es vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Einrichtung auch noch einen Laser für eine thermische Nachbehandlung der mindestens einen zuvor umgeformten Zone des Blechs aufweist, welcher so ausgelegt ist, dass dem Blech in der mindestens einen zuvor umgeformten Zone eine Sollfestigkeit und/oder Sollhärte verliehen werden kann. Dieser weitere Laser kann dem Umformwerkzeug nachgeordnet oder in Letzteres an einer Stelle integriert sein, welche dem der Durchführung der Umformung dienenden Werkzeugbereich nachgeordnet ist.As is apparent from the above description of the method according to the invention, it may be advantageous if the device according to the invention also has a laser for a thermal treatment of at least one previously formed zone of the sheet, which is designed so that the sheet in the at least one previously deformed zone can be imparted a nominal strength and / or target hardness. This further laser can be arranged downstream of the forming tool or integrated in the latter at a location which is arranged downstream of the tool area serving for carrying out the forming.

In der beigefügten Zeichnung ist eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens stark schematisiert und vereinfacht dargestellt, und in dieser Zeichnung zeigen:

  • 1: eine Seitenansicht der Anlage, und
  • 2: einen Teil der Anlage entsprechend der Schnittlinie A-A aus 1.
In the accompanying drawing a plant for carrying out the method according to the invention is shown in a highly schematic and simplified manner, and in this drawing:
  • 1 : a side view of the plant, and
  • 2 : a part of the plant according to the cutting line AA out 1 ,

Die 1 zeigt eine stark vereinfachte und schematisierte Seitenansicht eines sogenannten Folgeverbundwerkzeugs, welches ein Stanzwerkzeug 10, ein Umformwerkzeug 12 und dazwischen einen von einem Gehäuse umschlossenen Strahlengang 14 eines nicht gezeigten Lasers aufweist. Diese drei Einheiten sind auf einer den Letzteren gemeinsamen Trägerplatte 16 angeordnet und so gestaltet, dass ein nicht dargestelltes Blechband oder gleichfalls nicht dargestellte Blechtafeln in der in 1 mit dem Pfeil F angedeuteten Vorschubrichtung durch das Folgeverbundwerkzeug hindurchbewegt werden kann bzw. können.The 1 shows a highly simplified and schematic side view of a so-called progressive compound tool, which is a punching tool 10 , a forming tool 12 and in between an enclosed by a housing beam path 14 a laser, not shown. These three units are on a support plate common to the latter 16 arranged and designed so that a non-illustrated sheet metal strip or also not shown metal sheets in the in 1 with the arrow F indicated feed direction can be moved through the follow-on composite tool or can.

Der in 2 mit einer strichpunktierten Linie eingegrenzte Bereich soll den Arbeitsraum samt Maschinenbett einer das Stanzwerkzeug 10 enthaltenden Stanzzelle symbolisieren.The in 2 Area bounded by a dot-dashed line is the working space together with the machine bed of a punching tool 10 symbolize punching cell containing.

Der Einfachheit halber wird für das Folgende angenommen, dass ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Metallblech-Bauteil, beispielsweise also eine Dichtungslage einer metallischen Flachdichtung, jeweils aus einer Blechtafel hergestellt wird, und zwar in folgender Weise:

  • Nach Einführung der Blechtafel in Vorschubrichtung F in das Stanzwerkzeug 10 wird aus der Blechtafel ein nicht gezeichneter Bauteil-Rohling ausgestanzt,
  • welcher sodann in Vorschubrichtung F in den Strahlengang 14 des Folgeverbundwerkzeugs transportiert und dort mit Hilfe des Lasers an mindestens einer vorgegebenen Stelle lokal erwärmt wird. Anschließend wird der so wärmebehandelte Bauteil-Rohling in das Umformwerkzeug 12 transportiert, in welchem mindestens ein umzuformender Bereich des Rohlings aufgrund seiner in diesem Bereich liegenden, zuvor erwärmten Zonen einfach in der gewünschten Weise umgeformt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht,
  • dass sich in dem Blech aufgrund der Umformung Risse bilden.
For the sake of simplicity, it is assumed for the following that a metal sheet component produced by the method according to the invention, for example a gasket layer of a metallic flat gasket, is in each case produced from a metal sheet, in the following way:
  • After introduction of the metal sheet in the feed direction F in the punching tool 10 is punched out of the metal sheet a non-subscribed component blank,
  • which then in the feed direction F in the beam path 14 transported by the progressive tool and there locally heated by means of the laser at least one predetermined location. Subsequently, the so-heat-treated component blank is in the forming tool 12 transported, in which at least one reshaped portion of the blank due to its lying in this area, previously heated zones can be easily converted in the desired manner, without the risk
  • that cracks form in the sheet due to the deformation.

Die 2 lässt erkennen, dass der Strahlengang 14 zwei Bereiche umfasst, nämlich ein den nicht gezeigten Laser enthaltendes Laserteil 14a und ein auch in 1 gezeigtes Umlenkteil 14b. Der durch den Laser erzeugte Laserstrahl wird nach seinem Eintritt in das Umlenkteil 14b durch mindestens einen gesteuert bewegbaren, im Umlenkteil 14b angeordneten, jedoch gleichfalls nicht gezeigten Umlenkspiegel so umgelenkt, dass mit ihm ein im Stanzwerkzeug 10 erzeugter und in das Umlenkteil 14b bewegter Bauteil-Rohling durch den Laserstrahl gezielt lokal erwärmt werden kann, und zwar mindestens in Zonen eines umzuformenden Bereichs des Bauteil-Rohlings. Zu diesem Zweck ist der mindestens eine Umlenkspiegel im Umlenkteil 14b so angeordnet und gesteuert so bewegbar, dass der Laserstrahl nacheinander auf alle zu erhitzenden Zonen des umzuformenden Rohlingsbereichs gerichtet werden und diese Zonen überstreichen kann.The 2 lets you know that the beam path 14 comprises two areas, namely a laser part containing the laser, not shown 14a and one too in 1 Shown deflection part 14b , The laser beam generated by the laser is after its entry into the deflection 14b by at least a controlled movable, in the deflection 14b arranged, but also not shown deflecting mirror deflected so that with him a in the punching tool 10 generated and in the deflection 14b Moving component blank can be targeted locally heated by the laser beam, at least in zones of a reshaped portion of the component blank. For this purpose, the at least one deflection mirror in the deflection 14b arranged and controlled so movable that the laser beam can be successively directed to all to be heated zones of the blanking area to be formed and can cover these zones.

Sodann wird der Bauteil-Rohling in das Umformwerkzeug 12 geschoben, wo sein umzuformender Bereich in der gewünschten Weise umgeformt wird.Then, the component blank is in the forming tool 12 pushed, where its area to be reshaped in the desired manner is transformed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2100976 B1 [0015, 0023]EP 2100976 B1 [0015, 0023]
  • EP 0863335 A2 [0015, 0023]EP 0863335 A2 [0015, 0023]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Metallblech-Bauteils, insbesondere einer Metallblech-Dichtungslage einer Flachdichtung, bei welchem aus einem Blech mittels eines insbesondere als Stanzwerkzeug gestalteten Schneidwerkzeug einer mehrstufigen, das Schneidwerkzeug und ein Umformwerkzeug aufweisenden Werkzeugvorrichtung ein Bauteil-Rohling, insbesondere ein Dichtungslagen-Rohling, ausgeschnitten und mindestens ein Bereich des Rohlings mittels des Umformwerkzeugs umgeformt wird, wobei vor dem Umformen des eine Ausgangsfestigkeit aufweisenden Blechs in mindestens einer Zone des umzuformenden Bereichs in der Werkzeugvorrichtung mittels eines Lasers die Festigkeit des Blechs durch lokales Erwärmen des Blechs unter die Ausgangsfestigkeit abgesenkt wird.Method for producing a metal sheet component, in particular a metal sheet sealing layer of a flat gasket, in which a component blank, in particular a gasket layer blank, cut out of a metal sheet by means of a cutting tool designed in particular as a punching tool of a multi-stage, the cutting tool and a forming tool having tooling and at least a portion of the blank is reshaped by the forming tool, wherein prior to forming the sheet having an initial strength in at least one zone of the area to be formed in the tooling device by laser, the strength of the sheet is lowered by locally heating the sheet below the initial strength. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Werkzeugvorrichtung ein das Schneid- sowie das Umformwerkzeug aufweisendes Folgeverbundwerkzeug verwendet wird.Method according to Claim 1 , Wherein the tooling device as a cutting and the forming tool exhibiting follow-on composite tool is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Laserbehandlung zwischen dem Schneid- und dem Umformwerkzeug oder innerhalb des Schneidwerkzeugs der Werkzeugvorrichtung durchgeführt wird.Method according to Claim 1 or 2 wherein the laser treatment is performed between the cutting and forming tools or within the cutting tool of the tooling apparatus. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach der Laserbehandlung der umzuformende Rohlingsbereich umgeformt wird, so lange in der mindestens einen Zone des Bereichs das Blech noch eine Temperatur aufweist, welche gegenüber der Temperatur des Blechs außerhalb des umzuformenden Bereichs erhöht ist.Method according to one of Claims 1 to 3 in which, after the laser treatment, the blank area to be formed is reshaped, as long as in the at least one zone of the area the sheet still has a temperature which is higher than the temperature of the sheet outside the area to be reshaped. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Blech für die Herstellung des Rohlings ein kaltgewalztes Blech verwendet wird.Method according to one of Claims 1 to 4 in which a cold-rolled sheet is used as the sheet for the production of the blank. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens ein Bereich des Rohlings zur Bildung mindestens eines der folgenden Elemente des Bauteils umgeformt wird: Von einer Umbiegung des Blechs um ungefähr 90° bis ungefähr 180° gebildete Biegekante, eine durch Stauchen des Blechs gebildete lokale Verdickung des Blechs sowie ein mit mindestens einer bzw. einem geprägten Vertiefung oder Vorsprung versehener Blechbereich.Method according to one of Claims 1 to 5 wherein at least a portion of the blank is formed to form at least one of the following elements of the component: bending edge formed by bending the sheet by about 90 ° to about 180 °, local thickening of the sheet formed by swaging the sheet, and having at least one or a stamped depression or projection provided sheet metal area. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Blechbereich mit einem Muster von diskreten Vorsprüngen versehen wird.Method according to Claim 6 wherein the sheet metal area is provided with a pattern of discrete protrusions. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei nach erfolgter Umformung des Blechs Letzteres in mindestens einer zuvor laserbehandelten sowie umgeformten Zone zur Erzielung einer Sollfestigkeit und/oder Sollhärte des Blechs thermisch nachbehandelt wird, insbesondere in dem Umformwerkzeug mittels eines Lasers.Method according to one of Claims 1 to 7 , wherein after the deformation of the sheet latter in at least one previously laser-treated and deformed zone to achieve a nominal strength and / or target hardness of the sheet is thermally treated, in particular in the forming tool by means of a laser. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche ein für eine Blechbearbeitung gestaltetes Folgeverbundwerkzeug mit einem Schneid- sowie einem Umformwerkzeug und mindestens einen für ein lokales Erhitzen des Blechs gestalteten Laser aufweist, dessen Strahlengang mindestens einen letzten Bereich aufweist, welcher in das Folgeverbundwerkzeug integriert ist.Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 8th , which has a designed for sheet metal processing progressive tool with a cutting and a forming tool and at least one designed for a local heating of the sheet laser whose beam path has at least one last area, which is integrated into the progressive compound tool. Einrichtung nach Anspruch 9, wobei der Strahlengang des Lasers im Schneidwerkzeug oder zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Umformwerkzeug endet.Setup after Claim 9 , wherein the beam path of the laser ends in the cutting tool or between the cutting tool and the forming tool.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0863335A2 (en) 1997-03-05 1998-09-09 Reinz-Dichtungs-Gmbh Metallic gasket
EP2100976A1 (en) 2008-03-15 2009-09-16 ElringKlinger AG Method for forming areas of a sheet metal plate of a flat metal gasket made from spring steel sheet metal and device for carrying out the method

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