DE102019202343A1 - Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Innenhochdruckumformen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Innenhochdruckumformen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein hergestelltes Bauteil sowie eine Verwendung des hergestellten Bauteils.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Innenhochdruckumformen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein hergestelltes Bauteil sowie eine Verwendung des hergestellten Bauteils.
  • Bei der Herstellung eines Bauteils durch Innenhochdruckumformen (IHU) werden Rohre oder Halbzeuge mit einem geschlossenen Querschnitt aus metallischen Werkstoffen in einem geschlossenen Werkzeug durch Aufbringen eines Innendruckes umgeformt. Der Druck wird hydraulisch erzeugt und als Wirkmedium werden in der Regel Wasser, Öl- oder Wasser-Öl-Emulsionen verwendet. Die Herstellung eines IHU-Bauteils kann nur dann erfolgreich durchgeführt werden, wenn die Formänderung und die daraus abgeleitete maximale Dehnung (At in %) des Werkstoffes die Gleichmaßdehnung (Ag in %) des Werkstoffes nicht überschreitet. Aus diesem Grunde werden für das IHU vorzugsweise Werkstoffe mit einer hohen Gleichmaßdehnung (Ag in %) verwendet. Die Gleichmaßdehnung einer beispielsweise weichen Tiefziehgüte aus Stahl, insbesondere nach DIN EN 10111, ist größer 20% und ermöglicht die Herstellung von Bauteilen mittels IHU mit komplexer Geometrie. Für Bauteile, die hohen mechanischen Beanspruchungen unterliegen, werden jedoch Werkstoffe mit einer hohen Festigkeit benötigt. Dafür eignen sich beispielsweise Dualphasenstähle, insbesondere nach DIN EN 10346, mit einer hohen Zugfestigkeit (Rm in MPa), beispielsweise von bis zu 1200 MPa. Diese Werkstoffe eignen sich jedoch nur bedingt für das IHU, da sie in der Regel nur eine geringe Gleichmaßdehnung (Ag in %) besitzen, beispielsweise kleiner 7%.
  • Die Kennwerte Rm, At und Ag, aber auch r-Werte (Anisotropie) lassen sich aus einem Zugversuch, insbesondere gemäß DIN EN ISO 6892, ermitteln und dem daraus resultierenden Spannungs-Dehnungs-Diagramm ablesen.
  • Die Anwendung des IHU Verfahrens mit Werkstoffen, die eine hohe Festigkeit besitzen, ist jedoch vorteilhaft, weil hierdurch die Herstellung dünnwandiger Bauteile/Profile mit komplexen Geometrien ermöglicht würde, die hohen mechanischen Beanspruchungen standhalten und bei Verwendung der Bauteile/Profile in einem Fahrzeug als crashrelevante Bauteile im Falle eines Unfalls viel Energie absorbieren könnten.
  • Aus der DE 10 2013 104 299 A1 ist bekannt, ein Halbzeug aus Stahl mit einem Fe-Anteil von mindestens 60 Gew.-% und einem Austenitanteil von mindestens 5 Vol.-% zu verwenden, welches zu einem Fahrwerk- oder Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs über Wirkmedien in gasförmigem, flüssigem und/oder festem Zustand umgeformt wird, wobei das Halbzeug im Umformwerkzeug zumindest bereichsweise auf eine (Umform-)Temperatur von maximal - 20°C oder weniger gebracht wird und bei Erreichen der Umformtemperatur eine zumindest teilweise Umformung des Halbzeugs im Umformwerkzeug erfolgt. Durch die zwingend erforderliche Abkühlung auf Temperaturen unterhalb von -20°C kann der Austenitanteil im Halbzeug durch die Umformung induziert in Martensit umwandeln, um eine Festigkeitssteigerung im Bauteil zu erzielen, welche bei der klassischen wirkmedienbasierten Umformung, wie zum Beispiel IHU, nicht erzielt werden kann.
  • Aufgabe ist daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung eines Bauteils aufweisend eine komplexe Geometrie mit einer hohen Festigkeit mit einfachen Mitteln erlaubt.
  • Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Innenhochdruckumformen mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einer Verwendung mit den Merkmalen des Anspruches 8 gelöst.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Innenhochdruckumformen, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Stahlwerkstücks mit einem geschlossenen Querschnitt, - Umformen des Stahlwerkstücks in einem Innenhochdruckumform-Werkzeug, wobei das Stahlwerkstück aus einem Stahlwerkstoff besteht, welcher ein Mikrogefüge aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Bainit, aus bis zu 10% Martensit, zwischen 5 und 30% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit aufweist.
  • Die Kombination aus angelassenem Martensit und Restaustenit stellt einen Werkstoff bereit, welcher ideal für die Herstellung von Bauteilen im IHU-Prozess eingesetzt werden kann, da durch den angelassenen Martensit eine hohe Festigkeit, welche für Auslegung des herzustellenden Bauteils hinsichtlich Crashrelevanz und/oder Gewichtsreduzierung bedeutend ist, und durch den Restaustenit Verformungsreserven, welche für den IHU-Prozess bedeutend sind, als auch optional für Lastfälle im Anwendungsfall, zur Verfügung gestellt werden können, so dass Bauteile mit komplexer Geometrien erzeugt werden können, die auch noch eine hohe Festigkeit und insbesondere weitere Verformungsreserven besitzen. Das Bauteil besteht aus einem Stahlwerkstoff mit einem gezielt eingestellten Mikrogefüge, welches hohe Festigkeit und sowohl lokale Dehnung als auch globale Dehnung vereint. Während des IHU-Prozesses kann sich ein Teil des Restaustenits im Stahlwerkstoff, induziert durch plastische Verformung, in Martensit umwandeln, was eine hohe Dehnung bei gleichzeitig guten Verfestigungseigenschaften bewirken kann. Die im Stand der Technik geforderte Notwendigkeit zur Abkühlung des umzuformenden Werkstücks auf mindestens -20C°, gestaltet den Herstellungsprozess nur aufwendiger und bewirkt, dass der Restaustenit vollständig in Martensit umwandelt, um ein Bauteil mit maximaler Festigkeit bereitstellen zu können. Dadurch kann ein vorzeitiges Versagen nicht ausgeschlossen werden, da dieses Bauteil kein Restumformvermögen besitzt, insbesondere auch nicht für die Aufnahme von Energie im Falle eines Unfalls. Der IHU-Prozess im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt bei gleichen Bedingungen wie das konventionelle IHU, bevorzugt bei Raumtemperatur.
  • Das Mikrogefüge des Stahlwerkstoffes im Bereitstellungzustand besteht aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Bainit, aus bis zu 10% (unangelassenem) Martensit, zwischen 5 und 30% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit. Der angegebene Restaustenit-Anteil wird mittels Röntgenbeugung gemäß DIN EN 13925 in Vol.-% bestimmt. Die anderen Anteile Ferrit, Bainit und/oder Martensit werden mittels Lichtmikroskopie oder Rasterelektronenmikroskop bestimmt und in Flächen-% angegeben. Die anderen Anteile können bis zu den genannten Grenzen/Vorgaben vorhanden sein, aber auch 0 betragen. Insbesondere sind die Anteile Ferrit und/oder Bainit jeweils kleiner 5%, vorzugsweise in Summe kleiner 5%. Auch (unangelassener) Martensit kann kleiner 5%, einschließlich 0, sein.
  • Ein Beispiel zur Fertigung eines entsprechenden Stahlwerkstoffs ist in der Offenlegungsschrift EP 2 524 970 A1 der Anmelderin offenbart.
  • Das insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bauteil besteht aus einem Stahlwerkstoff aufweisend einen geschlossenen Querschnitt, wobei das Bauteil ein Mikrogefüge aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Bainit, zwischen 0,1% und 39,9% Martensit, zwischen 0,1% und 29,9% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit aufweist. Insbesondere können die Anteile Ferrit und/oder Bainit jeweils kleiner 5% sein, vorzugsweise in Summe kleiner 5%. Je nach Komplexität der herzustellenden Geometrie und abhängig vom Grad der Umformung wird der Restaustenit während der Umformung (IHU-Prozess) in (unangelassenen) Martensit umgewandelt, so dass lokal der Anteil des Restaustenits variieren kann, wobei im Bereich bzw. in Bereichen, der/die keiner oder nur einer geringen Umformung unterzogen wird/werden, der Anteil des Restaustenits dem bereitgestellten Anteil im Ausgangs- bzw. Bereitstellungszustand des Stahlwerkstücks vor der Umformung entsprechen kann. Die Umwandlung von Restaustenit in Martensit ist insbesondere als TRIP-Effekt bekannt.
  • Da bis zu 10% (unangelassener) Martensit bereits im bereitgestellten Stahlwerkstück vorhanden sein kann, kann das Bauteil maximal bis zu 39,9% Martensit aufweisen, wobei im fertiggestellten Bauteil der Anteil an Restaustenit mit mindestens 0,1%, insbesondere mit mindestens 0,3%, vorzugsweise mit mindestens 0,7%, bevorzugt mit mindestens 1%, besonders bevorzugt mit mindestens 1,5% vorhanden ist, um Verformungsreserven, insbesondere auch zur Reduzierung eines bzw. von Rissfortschritten, welche im Lastfall (Crash) entstehen können, bereitstellen zu können. Der Anteil an Restaustenit, welcher im fertiggestellten Bauteil verbleibt, hängt vom Grad der Umformung ab und wird auf maximal 20%, insbesondere auf maximal 15%, vorzugsweise auf maximal 10, bevorzugt auf maximal 5%, besonders bevorzugt auf maximal 3% zugelassen, um die Festigkeit im Bauteil weiter erhöhen zu können.
  • Ist beispielsweise kein (unangelassener) Martensit im bereitgestellten Stahlwerkstück vorhanden (Martensit = 0%), ergibt sich der (unangelassene) Martensit im fertiggestellten Bauteil durch die Umwandlung von Restaustenit infolge der Umformung, so dass ein Anteil von bis zu 29,9% (unagelassenem) Martensit möglich ist.
  • Insbesondere weist das Bauteil ein Mikrogefüge mit bis zu 5%, insbesondere bis zu 3%, vorzugsweise bis zu 2% Ferrit und/oder Bainit, zwischen 1% und 39%, insbesondere zwischen 10% und 38%, vorzugsweise zwischen 20% und 38% Martensit, zwischen 1% und 29%, insbesondere zwischen 2% und 20%, vorzugsweise zwischen 2% und 10% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit auf.
  • Insbesondere die Angaben bezogen auf die Anteile des Restaustenits und des (unangelassenen) Martensits sind global auf das fertiggestellte Bauteil zu verstehen, da lokale Schwankungen abhängig vom Umformgrad vorhanden sein können. Vorzugsweise sind alle Angaben der Anteile der Mikrostruktur global über die gesamte Geometrie des fertiggestellten Bauteils als Mittelwerte zu verstehen.
  • Ein derartig erfindungsgemäß hergestelltes Bauteil eignet sich hervorragend als Fahrwerk- oder Karosseriebauteil oder als Teil hiervon. Fahrwerkbauteile sind im Betriebsfall enormen zyklischen Belastungen ausgesetzt und können diese zyklische Beanspruchung bzw. Schwingungen sehr gut aufnehmen, ohne dass es zu einem frühzeitigen Bauteilversagen kommt. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung werden erfindungsgemäß hergestellte Bauteile (Fahrwerkbauteile) als Querlenker oder als Teil des Querlenkers, als Verbundlenker oder als Teil des Verbundlenkers verwendet. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung werden erfindungsgemäß hergestellte Bauteile (Karosseriebauteile) als crashbeanspruchte Bauteile, insbesondere als Längsträger, Querträger, Crashbox, A-Säule, B-Säule, Dachrahmen, Dachquerträger, Sitzquerträger, Stoßfängerquerträger oder Teile hiervon verwendet.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Restaustenit in Form einer plättchenförmigen Morphologie vor. Eine plättchenförmige Morphologie ist hier als ein Verhältnis zwischen der Länge in µm und Breite in µm von größer 10, insbesondere größer 20, vorzugsweise größer 60 definiert. Zwei wichtige Vorteile solcher sind eine verbesserte chemische Stabilisierung des Restaustenits, insbesondere durch die kurze Diffusionslänge um eine Homogenisierung des Kohlenstoffgehalts beispielsweise während des Partitionings im Q+P-Prozess, und eine versbesserte mechanische Stabilisierung des Restaustenits, insbesondere durch eine verringerte Wahrscheinlichkeit einer TRIP-Umwandlung nach der Bildung eines Scherbands im Werkstoff.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Stahlwerkstoff einen Biegewinkel α von mindestens 90°, insbesondere α von mindestens 105°, ermittelbar durch Plättchen-Biegeversuch gemäß Prüfvorschrift VDA 238-100, eine Lochaufweitung Ä von mindestens 30 %, insbesondere λ von mindestens 50 %, bestimmbar nach ISO 16630, eine Gleichmaßdehnung Ag von mindestens 10%, insbesondere Ag von mindestens 20%, und/oder eine Anisotropie r zwischen 0,5 und 1,2, insbesondere r zwischen 0,6 und 1,0, bei einer Zugfestigkeit Rm von mindestens 980MPa, insbesondere Rm von mindestens 1050 MPa. Diese Eigenschaften wirken sich, einzeln oder vorzugsweise zusammen betrachtet, insbesondere günstig auf die Herstellung eines Bauteils mittels IHU aus, um vorzugsweise ein Bauteil mit komplexer Geometrie mit hoher Festigkeit und Duktilität bereit zu stellen.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Grad der Umformung (Komplexität der Umformung) mittels IHU und der Restaustenit-Anteil im bereitgestellten Stahlwerkstück derart aufeinander abgestimmt, dass nach dem IHU-Prozess das hergestellte Bauteil einen Restaustenit-Anteil zwischen 1 und 20%, insbesondere zwischen 1,5 und 15%, vorzugsweise zwischen 2 und 10% aufweist, so dass der verbleibende Restaustenit insbesondere bei einer Crashbeanspruchung eine hohes Energieabsorptionvermögen und Sicherheit gegen frühzeitiges Versagen insbesondere verbesserte Fahrsicherheit bereitstellt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Stahlwerkstoff folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% auf:
    C = 0,05 bis 0,50; insbesondere 0,1 bis 0,450;
    Si = 0,01 bis 2,50; insbesondere 0,1 bis 2,0;
    Mn = 0,5 bis 3,50; insbesondere 0,9 bis 3,0;
    Al = 0,01 bis 2,50; insbesondere 0,02 bis 1,80;
    P bis 0,10;
    S bis 0,10;
    N bis 0,10;
    sowie optional eines oder mehrerer der folgenden Elemente:
    Cr bis 2,0;
    Cu bis 2,0;
    Mo bis 2,0;
    Ni bis 2,0;
    Nb bis 0,20;
    Ti bis 0,20;
    V bis 0,20;
    B bis 0,010;
    Ca bis 0,10;
    SEM bis 0,010;
    Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
  • Kohlenstoff trägt zum einen zur Verfestigung im Werkstoff bei, insbesondere mit Zunahme zur Festigkeitssteigerung beitragen, und ist zum anderen ein wichtiges Element zur Stabilisierung von Restaustenit. Kohlenstoff und kann relativ schnell diffundieren, was für die Einstellung eines gezielten Mikrogefüges entscheidend ist.
  • Silizium ist hilfreich für die Unterdrückung von Karbidbildung und effektive Ausnutzung des Kohlenstoffs für die Verfestigung im Werkstoff.
  • Mangan ist wichtig für die Härtbarkeit im Werkstoff und kann zur Vermeidung von Perlit beitragen.
  • Aluminium ist hilfreich für die Desoxidation und kann vorhandenen Stickstoff abbinden. Des Weiteren kann Aluminium zur Unterdrückung von Zementit beitragen.
  • Phosphor, Schwefel und/oder Stickstoff sind ungünstige Begleiter, welche nachteilig auf die Eigenschaften im Werkstoff wirken, und entsprechend der Vorgaben einzuschränken, insbesondere P auf maximal 0,02 Gew.-%, insbesondere N auf maximal 0,02 Gew.-% und/oder insbesondere S auf maximal 0,005 Gew.-%.
  • Zur Optimierung der Festigkeit können eines oder mehrere der optionalen Elemente Niob, Vanadium und Titan zulegiert werden. Insbesondere ist die Summe aus Nb, V und Ti auf maximal 0,20 Gew.-% eingeschränkt.
  • Molybdän und/oder Chrom können als optionale Elemente zur Unterdrückung von Perlit zulegiert werden.
  • Kupfer und/oder Nickel können als optionale Elemente zur Verbesserung der Restaustenitstabiltät zulegiert werden.
  • Bor kann als optionales Element zur Härtesteigerung zulegiert werden.
  • Kalzium kann als optionales Element zur Abbindung von Schwefel zulegiert werden.
  • Seltene Erden (SEM) können als optionale(s) Element(e) zur Verfeinerung des Gefüges zulegiert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Stahlwerkstoff als Flachprodukt bereitgestellt, welches mittels formgebenden Mitteln zu einem Schlitzprofil oder zu zwei schalenförmigen Profilen geformt wird, wobei das Schlitzprofil oder die zwei schalenförmigen Profile derart miteinander verbunden werden, dass sie ein Stahlwerkstück mit geschlossenem Querschnitt bilden. Die Herstellung eines Schlitzprofils aus einem Flachprodukt lässt sich beispielsweise an einem bandförmigen Flachprodukt und entsprechend konfektionierten Rollen als ein Beispiel der formgebenden Mittel wirtschaftlich durchführen, vorzugsweise durch Roll- oder Walzprofilieren. Das Schlitzprofil kann im Fertigungsprozess kontinuierlich inline zu einem Werkstück/Profil mit geschlossenem Querschnitt verbunden werden oder gesondert außerhalb der Fertigungslinie. Alternativ können auch schalenförmige Profile aus einem Flachprodukt entweder mittels Roll- oder Walzprofilieren oder durch beispielsweise Zieh- oder Abkantwerkzeuge als alternatives Beispiel formgebender Mittel erzeugt werden, welche wiederum gesondert zu einem Werkstück/Profil mit geschlossenem Querschnitt verbunden werden. Das Stahlwerkstück kann im einfachsten Fall ein Hohlprofil mit längskonstantem oder auch variablem Querschnitt sein, je nach Anwendung des herzustellenden Bauteils individuell, insbesondere im Querschnitt anpassbar.
  • Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind.
  • Die Zeichnung zeigt in der 1) einen schematischen Ablaufplan einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und in 2) eine Verwendung eines Bauteils hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • 1) zeigt einen schematischen Ablaufplan einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Schritt (I) wird ein Stahlwerkstück mit einem geschlossenen Querschnitt bereitgestellt. Das Stahlwerkstück ist beispielsweise aus einem Flachprodukt mittels formgebenden Mitteln zu einem Schlitzprofil geformt und zu einem Stahlwerkstück mit geschlossenem Querschnitt verbunden worden und besteht aus einem Stahlwerkstoff, welcher ein Mikrogefüge aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Martensit, zwischen 5 und 30% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit aufweist. Der Stahlwerkstoff weist vorzugsweise ferner einen Biegewinkel α von mindestens 90°, eine Lochaufweitung λ von mindestens 30 %, eine Gleichmaßdehnung Ag von mindestens 10% und eine Anisotropie r zwischen 0,5 und 1,2 bei einer Zugfestigkeit Rm von mindestens 980MPa.
  • Im zweiten Schritt (II) erfolgt ein Umformen des Stahlwerkstücks in einem Innenhochdruckumform-Werkzeug. Der allgemeine IHU-Prozess zur Herstellung von Bauteilen sowie entsprechend konfigurierte Werkzeuge sind der Fachwelt bekannt. Vorzugsweise werden der Grad der Umformung mittels IHU und der Restaustenit-Anteil im bereitgestellten Stahlwerkstück derart aufeinander abgestimmt, dass nach dem IHU-Prozess das hergestellte Bauteil einen Restaustenit-Anteil zwischen 1 und 20% aufweist.
  • 2) zeigt eine Verwendung eines Bauteils hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren am Beispiel eines vorderen Längsträgers (2) an einem Fahrzeug (1). Als Stahlwerkstück mit geschlossenem Querschnitt in Form eines geschlossenen Vierkantprofils mit Kantenlängen von 100mm/150 mm bereitgestellt. Aus einem Flachprodukt, beispielsweise aus einem Spaltband, wurde mittels Rollprofieren und anschließendem Verbinden inkl. auf Maß ablängen als Stahlwerkstück ein geschlossenes Vierkantprofil bereitgestellt, wobei das Stahlwerkstück aus einem Stahlwerkstoff besteht, welcher ein Mikrogefüge aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Martensit, zwischen 5 und 30% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit aufweist. Der Stahlwerkstoff weist vorzugsweise ferner einen Biegewinkel α von mindestens 90°, eine Lochaufweitung λ von mindestens 30 %, eine Gleichmaßdehnung Ag von mindestens 10% und eine Anisotropie r zwischen 0,5 und 1,2 bei einer Zugfestigkeit Rm von mindestens 980MPa. Mittels IHU wird das Vierkantprofil so umgeformt, dass eine Überschneidung mit der Radhüllkurve (3) beseitigt ist, ohne die Position des Längsträgers (2) ändern zu müssen. Dies ermöglicht eine lastgerechte Gestaltung der Karosserie am Fahrzeug (1) und eine optimale Ausnutzung des Bauraums. Die zur Vermeidung einer Überschneidung mit der Radhüllkurve (3) erforderliche Querschnittsänderung (4) ist komplex und nur durch die Verwendung eines vorgenannten Stahlwerkstücks/Stahlwerkstoffs ist eine komplexe Geometrie bei hoher Festigkeit umsetzbar, so dass auch durch den verbleibenden Restaustenit-Anteil zwischen 1 und 20% im Bauteil (2) eine hohe Energieaufnahme im Falle eines Frontalcrashs sichergestellt werden kann.
  • Ein erfindungsgemäß hergestelltes Bauteil mittels IHU lässt sich aufgrund der hohen Gleichmaßdehnung des verwendeten Stahlwerkstoffs zu einem Bauteil mit komplexer Geometrie formen und besitzt zusätzlich ein hohes Festigkeitsniveau.
  • 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 102013104299 A1 [0005]
    • EP 2524970 A1 [0011]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN ISO [0003]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mittels Innenhochdruckumformen, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen eines Stahlwerkstücks mit einem geschlossenen Querschnitt, - Umformen des Stahlwerkstücks in einem Innenhochdruckumform-Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlwerkstück aus einem Stahlwerkstoff besteht, welcher ein Mikrogefüge aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Martensit, zwischen 5 und 30% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Restaustenit in Form einer plättchenförmigen Morphologie vorliegt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stahlwerkstoff einen Biegewinkel α von mindestens 90°, eine Lochaufweitung λ von mindestens 30 %, eine Gleichmaßdehnung Ag von mindestens 10 % und/oder eine Anisotropie r zwischen 0,5 und 1,2 bei einer eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 950 MPa aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stahlwerkstoff einen Biegewinkel α von mindestens 105°, eine Lochaufweitung λ von mindestens 50 %, eine Gleichmaßdehnung Ag von mindestens 20 % und/oder eine Anisotropie r zwischen 0,6 und 1,0 bei einer Zugfestigkeit Rm von mindestens 1050 MPa aufweist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grad der Umformung und der Restaustenit-Anteil im bereitgestellten Stahlwerkstück derart aufeinander abgestimmt werden, dass nach dem IHU-Prozess das hergestellte Bauteil einen Restaustenit-Anteil zwischen 1 und 20% aufweist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stahlwerkstoff folgende chemische Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: C = 0,05 bis 0,50; Si = 0,01 bis 2,50; Mn = 0,5 bis 3,50; Al = 0,01 bis 2,50; P bis 0,10; S bis 0,10; N bis 0,10;
    sowie optional eines oder mehrerer der folgenden Elemente: Cr bis 2,0; Cu bis 2,0; Mo bis 2,0; Ni bis 2,0; Nb bis 0,20; Ti bis 0,20; V bis 0,20; B bis 0,010; Ca bis 0,010; SEM bis 0,010;
    Rest Fe und unvermeidbare Verunreinigungen.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stahlwerkstoff als Flachprodukt bereitgestellt wird, welches mittels formgebenden Mitteln zu einem Schlitzprofil oder zu zwei schalenförmigen Profilen geformt wird, wobei das Schlitzprofil oder die zwei schalenförmigen Profile derart miteinander verbunden werden, dass sie ein Stahlwerkstück mit geschlossenem Querschnitt bilden.
  8. Bauteil aus einem Stahlwerkstoff aufweisend einen geschlossenen Querschnitt, insbesondere hergestellt nach einem der vorhergehenden Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Mikrogefüge aus bis zu 10% Ferrit, aus bis zu 10% Bainit, zwischen 0,1% und 39,9% Martensit, zwischen 0,1% und 29,9% Restaustenit und dem Rest aus angelassenem Martensit aufweist.
  9. Verwendung eines Bauteils nach Anspruch 8, insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, als Fahrwerk- oder Karosseriebauteil oder als Teil hiervon.
  10. Verwendung nach Anspruch 9 als crashbeanspruchtes Bauteil, insbesondere als Längsträger, Querträger, Crashbox, A-Säule, B-Säule, Dachrahmen, Dachquerträger, Sitzquerträger, Stoßfängerquerträger oder Teile hiervon.
  11. Verwendung nach Anspruch 9 als Querlenker oder als Teil des Querlenkers, als Verbundlenker oder als Teil des Verbundlenkers.
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