DE102021120263A1 - Process and device for producing a coated structural component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Strukturbauteils (10) für ein Fahrzeug, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines Grundbauteils (11), Warmumformen des Grundbauteils (11) in ein Formbauteil (12), elektrochemisches Entgraten des Formbauteils (12), und elektrolytisches Auftragen einer Korrosionsschutzschicht (13) auf das entgratete Formbauteil (12) zum Herstellen des Strukturbauteils (10). Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines entgrateten und beschichteten Strukturbauteils.The present invention relates to a method for producing a coated structural component (10) for a vehicle, comprising the steps: providing a base component (11), hot forming the base component (11) into a molded component (12), electrochemical deburring of the molded component (12), and electrolytic application of an anti-corrosion layer (13) to the deburred molded component (12) to produce the structural component (10). The invention also relates to a device for carrying out a method according to the invention for producing a deburred and coated structural component.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Strukturbauteils für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung, insbesondere eine Industrieanlage, zum Herstellen eines solchen Strukturbauteils.The present invention relates to a method for producing a coated structural component for a vehicle. The invention also relates to a device, in particular an industrial plant, for producing such a structural component.
In der Automobilindustrie werden zum Herstellen von Rohkarosserien warm umgeformte Bauteile verwendet. Zur Herstellung der umgeformten Bauteile sind verschiedene Verfahrensvarianten bekannt. Zum einen werden unbeschichtete Blechbauteile verwendet, die in einem sogenannten direkten Prozess aus einem ebenen unbeschichteten Blech warm umgeformt und gehärtet werden. Gemäß einer weiteren Variante werden Blechbauteile im Stahlwerk mit einer Legierung, beispielsweise einer Aluminium-Silicium-Legierung, beschichtet und anschließend ebenfalls im direkten Prozess warm umgeformt und gehärtet. Diese Variante wird in der Praxis mit großem Abstand am häufigsten verwendet. Alternativ zu diesem Verfahren werden beschichtete, beispielsweise verzinkte Blechbauteile verwendet, die kalt umgeformt und auf das gewünschte Maß beschnitten werden. Erst danach wird das Bauteil erhitzt und in einem Werkzeug gehärtet. Diesen Prozess nennt man den indirekten Prozess.In the automotive industry, hot-formed components are used to manufacture body shells. Various process variants are known for producing the formed components. On the one hand, uncoated sheet metal components are used, which are hot-formed and hardened from flat, uncoated sheet metal in a so-called direct process. According to a further variant, sheet metal components are coated in the steel works with an alloy, for example an aluminum-silicon alloy, and then also hot-formed and hardened in the direct process. This variant is by far the most commonly used in practice. As an alternative to this process, coated sheet metal components, for example galvanized ones, are used, which are cold-formed and cut to the desired dimensions. Only then is the component heated and hardened in a tool. This process is called the indirect process.
In der Praxis werden Verfahren im direkten Prozess bevorzugt, da sie in der Regel schneller und einfacher durchführbar und durch geringere Werkzeuginvestitionen kostengünstiger sind. Alternativ zu den oben beschriebenen Verfahren wurde ein Verfahren entwickelt, bei welchem die herzustellenden Blechbauteile zunächst im direkten Prozess warm umgeformt und anschließend mit einer Korrosionsschutzschicht elektrolytisch beschichtet werden. Um etwaigen Wasserstoff aus dem Material auszutreiben, werden die Bauteile anschließend getempert. Problematisch dabei ist jedoch, dass im Umformprozess regelmäßig eine Oxidschicht der Blechbauteile abplatzt, welche sich bei der Erhitzung auf beispielsweise 900°C bildet. Das heißt, die Oxidbildung an der Platine vor dem Einlegen in das Werkzeug lässt sich in der Regel nicht gänzlich vermeiden. Der Aufbau der Oxide im Werkzeug führt zu Riefen im Bauteil sowie zum Aufwurf von Material im Randbereich der Riefen. Der Aufwurf kann scharfkantig sein und/oder Spitzen ausbilden. Sind die Spitzen und/oder Aufwürfe zu hoch, können diese von einer anschließenden und/oder zusätzlichen Beschichtung nicht mehr ausreichend überdeckt werden. Bei anschließender Belastung in der Nutzungsphase des Fahrzeugs durch beispielsweise Feuchtigkeit und/oder Salz besteht dann die Gefahr, dass das Strukturbauteil ausgehend von diesen Spitzen beginnt zu korrodieren. Die Aufwürfe sollten deshalb möglichst verhindert oder zumindest reduziert werden.In practice, direct process methods are preferred because they are generally quicker and easier to carry out and are more cost-effective due to lower investment in tools. As an alternative to the methods described above, a method was developed in which the sheet metal components to be produced are first hot-formed in the direct process and then electrolytically coated with an anti-corrosion layer. The components are then tempered to expel any hydrogen from the material. The problem here, however, is that during the forming process, an oxide layer regularly flakes off the sheet metal components, which forms when heated to 900°C, for example. This means that oxide formation on the circuit board before it is placed in the tool cannot usually be completely avoided. The build-up of the oxides in the tool leads to grooves in the component and material to be thrown up in the edge area of the grooves. The throw-up can be sharp-edged and/or form points. If the peaks and/or bulges are too high, they can no longer be adequately covered by a subsequent and/or additional coating. If the vehicle is then subjected to stress during the use phase, for example by moisture and/or salt, there is a risk that the structural component will begin to corrode, starting from these peaks. The allegations should therefore be prevented or at least reduced as far as possible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines aus einem Blechbauteil hergestellten, beschichteten Strukturbauteils bei Vermeidung oder Reduzierung der Spitzen und/oder Aufwürfe zu schaffen.The object of the present invention is to at least partially take account of the problems described above. In particular, the object of the present invention is to create a method and a device for producing a coated structural component made from a sheet metal component while avoiding or reducing peaks and/or warps.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie die Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.The above object is solved by the patent claims. In particular, the above object is achieved by the method according to claim 1 and the device according to
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Strukturbauteils für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines Grundbauteils,
- - Warmumformen des Grundbauteils in ein Formbauteil,
- - elektrochemisches Entgraten des Formbauteils, und
- - elektrolytisches Auftragen einer Korrosionsschutzschicht auf das entgratete Formbauteil.
- - providing a basic component,
- - hot forming of the basic component into a molded component,
- - electrochemical deburring of the molded component, and
- - Electrolytic application of an anti-corrosion layer to the deburred molded component.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass der Vorgang des elektrochemischen Entgratens auf vorteilhafte Weise in einem direkten Prozess zum Herstellen eines Strukturbauteils für ein Fahrzeug implementiert werden kann. Das heißt, das Verfahren ist insbesondere als ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Strukturbauteils für ein Fahrzeug gemäß einem direkten Prozess zu verstehen. Im Vergleich zu konventionellen Umformverfahren können damit auf einfache und zuverlässige Weise Strukturbauteile mit einer verbesserten Oberflächenqualität, insbesondere ohne Spitzen und/oder Aufwürfe, welche im Nachhinein zu Schäden am Strukturbauteil führen können, geschaffen werden. Durch eine flächendeckende Korrosionsschutzschicht kann eine entsprechend vorteilhafte Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Durch das elektrochemische Entgraten reicht bereits eine relativ dünne Korrosionsschutzschicht aus, um die gewünschte Flächenbedeckung zu erreichen.Within the scope of the present invention, it was recognized that the process of electrochemical deburring can be advantageously implemented in a direct process for producing a structural component for a vehicle. That is, the method is to be understood in particular as a method for producing a coated structural component for a vehicle according to a direct process. Compared to conventional forming methods, structural components with an improved surface quality, in particular without peaks and/or bulges, which can subsequently lead to damage to the structural component, can thus be created in a simple and reliable manner. Correspondingly advantageous corrosion resistance can be achieved by means of a comprehensive anti-corrosion layer. Electrochemical deburring is already enough a relatively thin anti-corrosion layer in order to achieve the desired surface coverage.
Ein weiterer Vorteil bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist es, dass während des Warmumformens keine besonderen Vorkehrungen hinsichtlich des Grundbauteils getroffen werden müssen. Das heißt, es müssen keine besonderen Temperatur- und/oder Heizkurven beachtet und/oder Einschränkungen diesbezüglich berücksichtigt werden. Der Heizvorgang kann damit entsprechend einfach durchgeführt werden. Für das Grundbauteil wird insbesondere ein unbeschichtetes Grundbauteil, vorzugsweise in Form eines Blechbauteils, verwendet. Beispielsweise kann ein einfaches Metallblechbauteil, insbesondere ein einfaches Stahlblechbauteil wie ein Blechbauteil aus 22MnB5-Stahl oder aus Mangan-Bor-Stahl mit einer Zugfestigkeit von ca. 2000 MPa verwendet werden. Unter dem Blechbauteil kann eine Platine verstanden werden. Das Grundbauteil kann eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 6 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,7 mm und 3 mm, aufweisen. Das Grundbauteil kann im angegebenen Rahmen an verschiedenen Stellen unterschiedliche Blechdicken und/oder an verschiedenen Stellen unterschiedliche Materialien aufweisen. Ferner kann das Grundbauteil an verschiedenen Stellen unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, die sich beispielsweise durch unterschiedliche Abkühlkurven erreichen lassen.A further advantage of the procedure according to the invention is that no special precautions have to be taken with regard to the base component during hot forming. This means that no special temperature and/or heating curves have to be observed and/or restrictions in this regard have to be taken into account. The heating process can thus be carried out in a correspondingly simple manner. In particular, an uncoated base component, preferably in the form of a sheet metal component, is used for the base component. For example, a simple sheet metal component, in particular a simple sheet steel component such as a sheet metal component made of 22MnB5 steel or manganese-boron steel with a tensile strength of approximately 2000 MPa, can be used. The sheet metal component can be understood to mean a circuit board. The base component can have a thickness in a range between 0.5 mm and 6 mm, in particular in a range between 0.7 mm and 3 mm. Within the specified framework, the base component can have different sheet metal thicknesses and/or different materials at different locations. Furthermore, the base component can have different strengths at different points, which can be achieved, for example, by different cooling curves.
Das elektrochemische Entgraten und das elektrolytische Auftragen der Korrosionsschutzschicht werden vorzugsweise direkt hintereinander durchgeführt. Das heißt, nachdem das Formbauteil elektrochemisch entgratet wurde, kann es direkt anschließend zum elektrolytischen Auftragen der Korrosionsschutzschicht, beispielsweise in ein Tauchbad und/oder wenigstens teilweise in einen geeigneten Elektrolyten, bewegt werden.The electrochemical deburring and the electrolytic application of the anti-corrosion layer are preferably carried out in direct succession. This means that after the molded component has been deburred electrochemically, it can be moved immediately afterwards for the electrolytic application of the anti-corrosion layer, for example in an immersion bath and/or at least partially in a suitable electrolyte.
Das Warmumformen wird bevorzugt im direkten Prozess durchgeführt. Im Rahmen des Warmumformens wird das Grundbauteil zunächst auf eine vordefinierbare Temperatur, beispielsweise auf eine Temperatur in einem Bereich zwischen 800°C und 1000°C, erhitzt und anschließend umgeformt bzw. in die gewünschte Form gebracht. Beim Aufheizen des Grundbauteils kann durch ein Schutzgas im Ofen oder durch Verwendung eines Vakuum-Ofens eine Verzunderung des Grundbauteils reduziert werden.Hot forming is preferably carried out in the direct process. In the context of hot forming, the base component is first heated to a predefinable temperature, for example to a temperature in a range between 800° C. and 1000° C., and then formed or brought into the desired shape. When the base component is heated up, scaling of the base component can be reduced by means of a protective gas in the furnace or by using a vacuum furnace.
Unter dem Strukturbauteil kann insbesondere ein Karosseriebauteil für ein Fahrzeug verstanden werden. Im Rahmen des Verfahrens können auch mehrere Strukturbauteile gleichzeitig hergestellt werden. Insbesondere können mehrere Formteile gleichzeitig elektrochemisch entgratet werden.The structural component can be understood in particular as a body component for a vehicle. Several structural components can also be produced simultaneously as part of the process. In particular, several molded parts can be deburred electrochemically at the same time.
Zum elektrochemischen Entgraten des Formbauteils wird das zu entgratende Formbauteil vorzugsweise in ein Gestell gehängt. Zum Glätten bzw. Entgraten des gewünschten Bereichs am Formbauteil kann die Kathode bzw. können mehrere Kathodenteile gezielt im Gestell positioniert werden. Die Kathode bzw. die Kathodenteile können der Geometrie des Formbauteils folgen. Die Kathode besteht vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, insbesondere rostfreiem Stahl oder Titan. Die Kathode wird bevorzugt als flächiges oder drahtförmiges Bauteil bereitgestellt. Im Prozess des Entgratens bildet das Formbauteil die Anode aus. Das elektrochemische Entgraten wird vorzugsweise gezielt an Flächenabschnitten des Formbauteils, also insbesondere nicht oder zumindest nicht gezielt an Endkanten, Endabschnitten und/oder Vorsprüngen des Formbauteils, durchgeführt.For the electrochemical deburring of the molded component, the molded component to be deburred is preferably hung in a frame. To smooth or deburr the desired area on the molded component, the cathode or several cathode parts can be positioned in the frame in a targeted manner. The cathode or the cathode parts can follow the geometry of the molded component. The cathode preferably consists of an electrically conductive material, in particular stainless steel or titanium. The cathode is preferably provided as a flat or wire-shaped component. In the deburring process, the molded component forms the anode. The electrochemical deburring is preferably carried out specifically on surface sections of the molded component, ie in particular not or at least not specifically on end edges, end sections and/or projections of the molded component.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das Formbauteil bei einem Verfahren wenigstens eine durch das Warmumformen hergestellte Umformkante mit einem Umformradius aufweist, wobei das elektrochemische Entgraten zum Entgraten wenigstens eines Flächenabschnitts benachbart zur wenigstens einen Umformkante, also zum gezielten Entfernen von beispielsweise Riefen im Flächenabschnitt neben der wenigstens einen Umformkante, durchgeführt wird. Das heißt, das elektrochemische Entgraten wird gezielt an Flächenabschnitten des Formbauteils, die neben der wenigstens einen Umformkante ausgestaltet sind, und insbesondere nicht oder zumindest nicht gezielt an der wenigstens einen Umformkante, Endkanten und/oder Endabschnitten des Formbauteils durchgeführt. Demnach werden auch der Elektrolyt, die Temperatur des Elektrolyts, die Behandlungsdauer für das Entgraten und insbesondere die Positionierung der wenigstens einen Kathode am Formbauteil mit Bezug auf den zu entgratenden wenigstens einen Flächenabschnitt ausgelegt bzw. festgelegt. Im Stand der Technik ist es grundsätzlich bekannt, komplexe Bauteile und/oder insbesondere deren Schnitt- und/oder Fertigungskanten bzw. Endkanten elektrolytisch zu entgraten. Erfindungsgemäß wird das elektrochemische Entgraten nun jedoch gezielt zum Entgraten von Segmenten und/oder Flächen des Bauteils, die beim Umformen einer Relativbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug ausgesetzt sind und damit der potenziellen Gefahr der Riefenbildung unterliegen, verwendet. Dies kann erfindungsgemäß einfach und wirksam in den bislang bekannten Herstellungsprozess, der ein elektrochemischen Beschichten eines Formbauteils umfasst, integriert werden. Im Rahmen des Verfahrens können durch das Warmumformen wenigstens zwei Umformkanten hergestellt werden, wobei das elektrochemische Entgraten zum Entgraten wenigstens eines Flächenabschnitts zwischen den wenigstens zwei Umformkanten durchgeführt wird. Unter dem Flächenabschnitt kann hierbei insbesondere ein gerade und/oder ebener bzw. abgesehen von den etwaigen Riefen gerader, ebener und/oder relativ glatter Flächenabschnitt verstanden werden. Unter dem Umformradius können ein Biegeradius, ein Innenradius und/oder ein Außenradius der wenigstens einen Umformkante und/oder an der wenigstens einen Umformkante verstanden werden.According to a further embodiment of the present invention, it is possible for the molded component to have at least one forming edge produced by hot forming with a forming radius in one method, with the electrochemical deburring for deburring at least one surface section adjacent to the at least one forming edge, i.e. for the targeted removal of, for example Grooves in the surface section next to the at least one forming edge is carried out. This means that the electrochemical deburring is carried out in a targeted manner on surface sections of the molded component that are configured next to the at least one forming edge, and in particular not or at least not specifically on the at least one formed edge, end edges and/or end sections of the molded component. Accordingly, the electrolyte, the temperature of the electrolyte, the treatment time for the deburring and in particular the positioning of the at least one cathode on the molded component are designed or specified with reference to the at least one surface section to be deburred. It is fundamentally known in the prior art to electrolytically deburr complex components and/or in particular their cut and/or production edges or end edges. According to the invention, however, electrochemical deburring is now used specifically for deburring segments and/or surfaces of the component that are exposed to relative movement between the workpiece and the tool during forming and are therefore subject to the potential risk of scoring. According to the invention, this can be easily and effectively integrated into the previously known manufacturing process, which includes electrochemical coating of a molded component. Within the scope of the method, at least two forming edges can be produced by hot forming, with the electrochemical deburring for deburring at least one surface section between the at least two forming edging is carried out. In this case, the surface section can be understood in particular as a straight and/or level or, apart from any grooves, straight, level and/or relatively smooth surface section. The forming radius can be understood to mean a bending radius, an inner radius and/or an outer radius of the at least one forming edge and/or on the at least one forming edge.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Korrosionsschutzschicht insbesondere eine Zinkbeschichtung aufgetragen. Unter der Zinkbeschichtung kann eine Zink enthaltende Beschichtung und/oder Legierung verstanden werden. Das Auftragen einer Korrosionsschutzschicht kann mithin als Verzinken verstanden werden. Die Zinkbeschichtung wird vorzugsweise im Rahmen eines elektrolytischen Beschichtens aufgetragen. Zum elektrolytischen Beschichten des Bauteils kann dieses im vorstehend beschriebenen Gestell bleiben. Das Formbauteil wird dabei mit Gestell in einen geeigneten Elektrolyt getaucht und ist als Kathode geschaltet. Für die Anode wird möglichst reines Zink verwendet. Zur gezielten Beeinflussung der Zinkschicht können zusätzliche Anoden in Bauteilnähe positioniert werden. Im Rahmen der Erfindung wird sozusagen vorgeschlagen, das Formbauteil in der Prozessfolge des Verzinkens vor dem Verzinken elektrochemisch zu entgraten. Damit können, wie vorstehend bereits erwähnt, Aufwürfe am Rand der Riefen sowie zumindest teilweise die Riefen des wenigstens einen Formbauteils bzw. im Bereich einer Oxidschicht des Formbauteils auf das gewünschte Minimum reduziert werden. Formbauteile wurden aus den in der Beschreibungseinleitung genannten Gründen bislang entweder unbeschichtet, also ohne Korrosionsschutz, ohne kathodischen Korrosionsschutz, oder mit beispielsweise einer Zink-Eisen-Beschichtung, bei welcher zwar kathodischer Korrosionsschutz gegeben ist, jedoch ein elektrochemisches Potential zu verzinkten Bauteilen besteht, hergestellt. Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zwischenschritt des elektrochemischen Entgratens und das anschließende elektrolytische Verzinken kann nun auf einfache und zuverlässige Weise sowie ohne Qualitätsverluste die gewünschte Korrosionsbeständigkeit erzielt werden. Beim elektrochemischen Entgraten stellt das Formbauteil die Anode dar und wird während des Prozesses wenigstens teilweise in eine elektrisch leitende Flüssigkeit, also einen Elektrolyt, getaucht. Die Temperatur des Elektrolyten kann während des Entgratens in einem Bereich zwischen 30°C und 50°C eingestellt werden oder sein. Die Kathode und/oder Kathodenelemente können hierzu der Geometrie des Bauteils angepasst werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Verzinkungsverfahren von unbeschichteten und vorgeformten Blechbauteilen können deutlich glattere Oberflächen mit einer relativ dünnen Zinkschicht gleichmäßig und geschlossen beschichtet werden.In a method according to the invention, in particular a zinc coating is applied as the anti-corrosion layer. The zinc coating can be understood to mean a zinc-containing coating and/or alloy. The application of an anti-corrosion layer can therefore be understood as galvanizing. The zinc coating is preferably applied as part of an electrolytic coating. For electrolytic coating of the component, it can remain in the frame described above. The molded component is immersed with the frame in a suitable electrolyte and is connected as a cathode. Zinc that is as pure as possible is used for the anode. Additional anodes can be positioned close to the component to specifically influence the zinc layer. As part of the invention, it is proposed, so to speak, to electrochemically deburr the molded component in the galvanizing process sequence before galvanizing. As already mentioned above, bulges at the edge of the grooves and at least partially the grooves of the at least one molded component or in the area of an oxide layer of the molded component can be reduced to the desired minimum. For the reasons given in the introduction to the description, molded components have hitherto been produced either uncoated, i.e. without corrosion protection, without cathodic corrosion protection, or with, for example, a zinc-iron coating which, although cathodic corrosion protection is provided, has an electrochemical potential for galvanized components. The intermediate step proposed according to the invention of electrochemical deburring and the subsequent electrolytic galvanizing can now achieve the desired corrosion resistance in a simple and reliable manner and without loss of quality. In the case of electrochemical deburring, the molded component represents the anode and is at least partially immersed in an electrically conductive liquid, i.e. an electrolyte, during the process. The temperature of the electrolyte can be adjusted in a range between 30°C and 50°C during deburring. For this purpose, the cathode and/or cathode elements can be adapted to the geometry of the component. Compared to conventional galvanizing processes for uncoated and preformed sheet metal components, significantly smoother surfaces can be coated with a relatively thin, even and closed layer of zinc.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Verfahren nach dem Auftragen der Zinkbeschichtung eine KTL-Beschichtung auf das beschichtete Formbauteil aufgetragen wird. Es hat sich gezeigt, dass eine zusätzlich zu beispielsweise einer Zinkbeschichtung aufgetragene KTL-Beschichtung durch Grate im Formbauteil bzw. im ursprünglich umgeformten Grundbauteil die Oberfläche des Strukturbauteils regelmäßig nicht ausreichend überdeckt. So können insbesondere Kanten und/oder Spitzen, die in der ersten Korrosionsbeschichtung noch ausgeprägt sein können, nicht mehr ausreichend durch die relativ dünne KTL-Beschichtung bedeckt werden. Mit anderen Worten, die Spitzen der Riefen und/oder Auswürfe, die üblicherweise noch mit Zink bedeckt sind, werden durch die folgende KTL-Beschichtung nur unzureichend oder gar nicht mehr bedeckt. Diese Stellen können relativ schnell Ausgangspunkt von Korrosion sein. Durch das erfindungsgemäße Entgraten noch vor dem ersten Beschichtungsvorgang kann dieser Problematik zufriedenstellen Rechnung getragen werden.According to a further embodiment variant of the present invention, it is possible that, in a method, after the zinc coating has been applied, a KTL coating is applied to the coated molded component. It has been shown that a KTL coating applied in addition to a zinc coating, for example, regularly does not adequately cover the surface of the structural component due to burrs in the molded component or in the originally formed basic component. In particular, edges and/or peaks, which can still be pronounced in the first corrosion coating, can no longer be adequately covered by the relatively thin KTL coating. In other words, the tips of the grooves and/or chunks, which are usually still covered with zinc, are covered only insufficiently or not at all by the subsequent KTL coating. These spots can be the starting point of corrosion relatively quickly. This problem can be satisfactorily taken into account by deburring according to the invention even before the first coating process.
Beim Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich gezeigt, dass eine Schichtdicke der KTL-Beschichtung in einem Bereich zwischen 10 µm und 40 µm bereits ausreichen kann, um eine flächendeckende bzw. bedeckende KTL-Beschichtung bereitzustellen. Das heißt, die KTL-Beschichtung kann mit einer Schichtdicke in einem Bereich zwischen 10 µm und 40 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 15 µm und 25 µm aufgetragen werden.When carrying out the method according to the invention, it has been shown that a layer thickness of the KTL coating in a range between 10 μm and 40 μm can already be sufficient to provide a comprehensive or covering KTL coating. This means that the KTL coating can be applied with a layer thickness in a range between 10 μm and 40 μm, in particular in a range between 15 μm and 25 μm.
Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin möglich, dass das elektrochemische Entgraten des Formbauteils mittels Kathode und Anode durchgeführt wird, wobei das Formbauteil als wenigstens ein Teil der Anode verwendet wird und die Kathode für das elektrochemische Entgraten mit einem Abstand von weniger als 30 mm zu wenigstens einer Umformkante und/oder einer zu entgratenden Fläche des Formbauteils an der Umformkante positioniert wird. Insbesondere kann die Kathode mit einem Abstand in einem Bereich zwischen 5 mm und 30 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 20 mm, zur wenigstens einen Umformkante und/oder Fläche positioniert werden. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich dieser Abstand als besonders vorteilhaft herausgestellt, um die gewünschte Entgratung zuverlässig und trotzdem mit einem relativ geringen Aufwand zum Herstellen eines Werkzeugs für ein geeignetes Positionieren des Formbauteils zu realisieren. Das gezielte Positionieren der Kathode in der Nähe der wenigstens einen Umformkante bewirkt ein effektives Entgraten. Die Kathode kann mehrere Kathodenelemente aufweisen. Die Kathode kann in einem Werkzeug, beispielsweise in Form eines Gestells, ausgestaltet und/oder fixiert sein, in welchem das Formbauteil für das elektrochemische Entgraten in einer vordefinierten Position wenigstens teilweise in einem Elektrolyt positioniert wird.In a method according to the present invention, it is also possible that the electrochemical deburring of the shaped component is carried out by means of a cathode and anode, the shaped component being used as at least part of the anode and the cathode for the electrochemical deburring having a distance of less than 30 mm is positioned at the forming edge to at least one forming edge and/or a surface of the molded component to be deburred. In particular, the cathode can be positioned at a distance in a range between 5 mm and 30 mm, in particular between 10 mm and 20 mm, from the at least one forming edge and/or surface. In tests within the scope of the present invention, this distance has turned out to be particularly advantageous in order to realize the desired deburring reliably and nevertheless with relatively little effort for producing a tool for a suitable positioning of the molded component. The targeted positioning of the cathode in the vicinity of the at least one forming edge causes a effective deburring. The cathode may have multiple cathode elements. The cathode can be designed and/or fixed in a tool, for example in the form of a frame, in which the molded component for the electrochemical deburring is positioned at least partially in an electrolyte in a predefined position.
Weiterhin kann das elektrochemische Entgraten bei einem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer elektrolytischen Stromdichte in einem Bereich zwischen 5 A/dm2 und 15 A/dm2 durchgeführt werden. Eine Betriebs- bzw. Zeitdauer für das elektrochemische Entgraten wird vorzugsweise auf einen Wert zwischen 3 Minuten und 12 Minuten, insbesondere zwischen 5 Minuten und 10 Minuten, eingestellt. Das heißt, das elektrochemische Entgraten kann über eine entsprechende Zeitdauer durchgeführt werden. Hierzu können die verwendeten Elektroden, die verwendeten Ströme und/oder der Elektrolyt entsprechend eingestellt und/oder positioniert werden. Mit der vorstehend beschriebenen Betriebszeit und/oder Stromdichte kann eine vorteilhafte Entgratung durchgeführt werden. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum elektrochemischen Entgraten ein Elektrolyt mit Natriumsulfat und Natriumchlorid verwendet wird, wobei wenigstens doppelt so viel Natriumsulfat als Natriumchlorid verwendet wird. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Elektrolyt mit dreimal so viel Natriumsulfat als Natriumchlorid, beispielsweise in einem Verhältnis von 180g/l Natriumsulfat zu 50g/l Natriumchlorid, herausgestellt.Furthermore, in a method according to the invention, the electrochemical deburring can be carried out with an electrolytic current density in a range between 5 A/dm 2 and 15 A/dm 2 . An operating or time period for the electrochemical deburring is preferably set to a value between 3 minutes and 12 minutes, in particular between 5 minutes and 10 minutes. That is, the electrochemical deburring can be performed for an appropriate period of time. For this purpose, the electrodes used, the currents used and/or the electrolyte can be adjusted and/or positioned accordingly. Advantageous deburring can be carried out with the operating time and/or current density described above. In addition, it has proven to be advantageous if an electrolyte with sodium sulphate and sodium chloride is used in a method according to the present invention for electrochemical deburring, with at least twice as much sodium sulphate being used as sodium chloride. An electrolyte with three times as much sodium sulphate as sodium chloride, for example in a ratio of 180 g/l sodium sulphate to 50 g/l sodium chloride, has proven particularly advantageous.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Durchführen eines wie vorstehend im Detail beschriebenen Verfahrens zum Herstellen eines entgrateten und beschichteten Strukturbauteils in Form eines Karosseriebauteils für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Zum Durchführen des Verfahrens kann die Vorrichtung, insbesondere in Form einer Industrieanlage, ein Bereitstellungswerkzeug zum Bereitstellen des Grundbauteils aufweisen. Die Vorrichtung weist ferner ein Formwerkzeug zum Umformen des Grundbauteils in das Formbauteil, ein Entgratungswerkzeug zum Durchführen der elektrochemischen Entgratung und/oder ein Beschichtungswerkzeug zum Durchführen des elektrolytischen Auftragens der Korrosionsschutzschicht und/oder der KTL-Schutzschicht auf. Damit bringt die erfindungsgemäße Vorrichtung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben worden sind.According to a further aspect of the present invention, a device for carrying out a method as described in detail above for producing a deburred and coated structural component in the form of a body component for a vehicle is provided. To carry out the method, the device, in particular in the form of an industrial plant, can have a preparation tool for preparing the basic component. The device also has a mold for forming the base component into the mold component, a deburring tool for carrying out the electrochemical deburring and/or a coating tool for carrying out the electrolytic application of the anti-corrosion layer and/or the KTL protective layer. The device according to the invention thus brings with it the same advantages as have been described in detail with reference to the method according to the invention.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further measures improving the invention result from the following description of various exemplary embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the features and/or advantages resulting from the claims, the description or the figures, including structural details and spatial arrangements, can be essential to the invention both on their own and in the various combinations.
Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 ein Ablaufschaubild zum Erläutern eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
2 ein Ablaufschaubild zum Erläutern weiterer Details des erfindungsgemäßen Verfahrens, -
3 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines beispielhaften Ablaufs zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Strukturbauteils, und -
4 ein im Stand der Technik bekanntes, umgeformtes Strukturbauteil.
-
1 a flow chart for explaining a method according to an embodiment of the present invention, -
2 a flowchart to explain further details of the method according to the invention, -
3 a flowchart to explain an exemplary process for producing a structural component according to the invention, and -
4 a formed structural component known in the art.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are each provided with the same reference symbols in the figures.
Das elektrochemische Entgraten wird mit einer elektrolytischen Stromdichte von ca. 10 A/dm2 über ca. 8 Minuten durchgeführt. Als Elektrolyt wird eine Flüssigkeit mit ca. 180g/l Natriumsulfat und 50g/l Natriumchlorid bei einer Temperatur von ca. 40°C verwendet. Anschließend wird das elektrochemisch entgratete Formbauteil 12 zum Herstellen des Strukturbauteils 10 mit einer in
Die in
Mit Bezug auf
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. Das heißt, die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.In addition to the illustrated embodiments, the invention permits further design principles. That is, the invention should not be considered limited to the exemplary embodiments explained with reference to the figures.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Strukturbauteilstructural component
- 10a10a
- Strukturbauteilstructural component
- 1111
- Grundbauteilbasic component
- 1212
- Formbauteilmolded part
- 1313
- Korrosionsschutzschichtanti-corrosion layer
- 1414
- Flächenabschnittarea section
- 1515
- Umformkanteforming edge
- 1616
- Kathodecathode
- 1717
- Anodeanode
- 1818
- Coilcoil
- 1919
- Zinkbadzinc bath
- 2020
- Formwerkzeugmolding tool
- 2121
- KTL-BeschichtungKTL coating
- 2222
- OfenOven
- 2323
- KTL-TauchbadKTL immersion bath
Claims (10)
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