DE102021203239A1 - Process for the production of a sheet metal blank suitable for press hardening with different sheet metal thicknesses and process for the production of a press-hardened shaped sheet metal part - Google Patents

Process for the production of a sheet metal blank suitable for press hardening with different sheet metal thicknesses and process for the production of a press-hardened shaped sheet metal part Download PDF

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Mathias Kotzian
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer presshärtegeeigneten Blechplatine (12) mit unterschiedlichen Blechdicken, mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Blechbands (10) aus einem presshärtegeeigneten Stahlblechmaterial (M);
- Auftragen eines Zunderschutzlacks (Z) auf das Blechband (10);
- flexibles Walzen des zunderschutzlackierten Blechbands (10'), wobei über der Länge des Blechbands ein Dickenprofil mit unterschiedlichen Blechdicken erzeugt wird, derart, dass hintereinander liegende Bereiche des flexibel gewalzten Blechbands (10") mit dem Solldickenprofil der herzustellenden Blechplatine (12) korrespondieren;
- Ausschneiden der Blechplatine (12) aus dem flexibel gewalzten Blechband (10").
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils (20) unter Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Blechplatine (12).

Figure DE102021203239A1_0000
The invention relates to a method for producing a sheet metal blank (12) suitable for press hardening with different sheet metal thicknesses, with the steps:
- Providing a sheet metal strip (10) from a press hardening suitable sheet steel material (M);
- Applying an anti-scale paint (Z) to the metal strip (10);
- flexible rolling of the sheet metal strip (10') with anti-scale coating, a thickness profile with different sheet metal thicknesses being generated over the length of the sheet metal strip, such that regions of the flexibly rolled sheet metal strip (10") lying one behind the other correspond to the desired thickness profile of the sheet metal blank (12) to be produced;
- Cutting out the sheet metal blank (12) from the flexibly rolled sheet metal strip (10").
The invention also relates to a method for producing a press-hardened shaped sheet metal part (20) using a sheet metal blank (12) produced according to the invention.
Figure DE102021203239A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer presshärtegeeigneten Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils.The invention relates to a method for producing a sheet metal blank suitable for press hardening with different sheet metal thicknesses. The invention also relates to a method for producing a press-hardened shaped sheet metal part.

Beim Presshärten wird ein presshärtegeeignetes und auf Austenitisierungstemperatur erwärmtes Stahlblechmaterial in einem Presshärtewerkzeug geformt und abschreckgekühlt, wodurch sich bekanntermaßen hohe Festigkeiten erzielen lassen. Als Ausgangsplatinen für das Presshärten können auch sogenannte Tailored Blanks verwendet werden, die Bereiche mit unterschiedlichen Blechdicken aufweisen. Eine sogenannten Tailored Rolled Blank (TRB) weist durch unterschiedliches Walzen bzw. Auswalzen des Stahlblechmaterials erzeugte Bereiche mit unterschiedlichen Blechdicken auf.In the case of press hardening, a steel sheet material suitable for press hardening and heated to the austenitization temperature is formed in a press hardening tool and quench-cooled, as a result of which, as is known, high strengths can be achieved. So-called tailored blanks, which have areas with different sheet thicknesses, can also be used as starting blanks for press hardening. A so-called tailored rolled blank (TRB) has areas with different sheet thicknesses produced by different rolling or rolling out of the sheet steel material.

Die EP 3 181 248 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von Blechplatinen mit verschiedenen Blechdicken, die nachfolgend im Wege des Presshärtens umgeformt und gehärtet werden können. Die Herstellung umfasst ein flexibles Walzen eines Bandmaterials aus einem härtbaren Stahlwerkstoff und das Schneiden des flexibel gewalzten Bandmaterials zum Erzeugen der Blechplatinen. Es können weitere Verfahrensschritte vorgesehen sein, wie das Aufbringen eines Korrosionsschutzes auf das Bandmaterial, wobei das Bandmaterial vor dem flexiblen Walzen oder nach dem flexiblen Walzen beschichtet werden kann.the EP 3 181 248 B1 describes a method and a system for the production of sheet metal blanks with different sheet metal thicknesses, which can subsequently be formed and hardened by means of press hardening. The manufacture includes flexible rolling of a strip material made of a hardenable steel material and cutting of the flexibly rolled strip material to produce the sheet metal blanks. Further process steps can be provided, such as the application of an anti-corrosion agent to the strip material, it being possible for the strip material to be coated before the flexible rolling or after the flexible rolling.

Mit der Erfindung wird ein neues Verfahren mit den im Patentanspruch 1 genannten Schritten zur Herstellung einer presshärtegeeigneten Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken vorgestellt. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils unter Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Blechplatine. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (wobei dies ausdrücklich auch Merkmale einschließt, die als „beispielsweise“, „bevorzugt“, „insbesondere“ etc. beschrieben sind) und der Zeichnung. With the invention, a new method with the steps mentioned in claim 1 for the production of a sheet metal blank suitable for press hardening with different sheet metal thicknesses is presented. With the independent patent claim, the invention also extends to a method for producing a press-hardened shaped sheet metal part using a sheet metal blank produced according to the invention. Additional features of the invention result analogously for both subjects of the invention from the dependent patent claims, the following description of the invention (which expressly also includes features that are described as "example", "preferred", "in particular" etc.) and the drawing.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer presshärtegeeigneten (d. h. zum nachfolgenden Presshärten geeigneten) Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken umfasst zumindest folgende Schritte:

  • - Bereitstellen eines Blechbands aus einem presshärtegeeigneten Stahlblechmaterial;
  • - Aufbringen bzw. Auftragen eines Zunderschutzlacks bzw. einer Zunderschutzlackbeschichtung auf das Blechband, insbesondere beidseitig;
  • - flexibles Walzen des zunderschutzlackierten Blechbands, wobei über der Länge des Blechbands ein Dickenprofil mit unterschiedlichen Blechdicken erzeugt wird, derart, dass (in Längsrichtung des Blechbands) hintereinander liegenden Bereiche des flexibel gewalzten Blechbands mit dem Solldickenprofil der herzustellenden Blechplatine korrespondieren;
  • - Ausschneiden der Blechplatine aus dem flexibel gewalzten Blechband.
The method according to the invention for producing a sheet metal blank that is suitable for press hardening (i.e. suitable for subsequent press hardening) with different sheet metal thicknesses comprises at least the following steps:
  • - Providing a sheet metal strip made of a press hardening suitable sheet steel material;
  • - Applying or applying an anti-scale paint or an anti-scale paint coating on the sheet metal strip, in particular on both sides;
  • - Flexible rolling of the sheet metal strip with anti-scale coating, a thickness profile with different sheet metal thicknesses being generated over the length of the sheet metal strip, such that (in the longitudinal direction of the sheet metal strip) successive areas of the flexibly rolled sheet metal strip correspond to the target thickness profile of the sheet metal blank to be produced;
  • - Cutting out the sheet metal blank from the flexibly rolled sheet metal strip.

Eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Blechplatine bzw. Stahlblechplatine weist wenigstens zwei Bereiche mit unterschiedlichen bzw. verschiedenen Blechdicken auf und ist einstückig ausgebildet, d. h. aus einem Stück hergestellt. Eine solche Blechplatine kann auch als Tailored Rolled Blank (TRB) bezeichnet werden. Die Blechdickenunterschiede innerhalb der Blechplatine können bezogen auf den dicksten Bereich bis zu 50 % betragen, d. h., der dünnste Bereich kann nur halb so dick sein wie der dickste Bereich. Bevorzugt handelt es sich bei der hergestellten Blechplatine um eine sogenannte Formplatine mit einer auf die vorgesehene Umformung abgestimmten Außenkontur.A sheet metal blank or sheet steel blank produced using the method according to the invention has at least two areas with different sheet metal thicknesses and is designed in one piece, i. H. made in one piece. Such a sheet metal blank can also be referred to as a tailored rolled blank (TRB). The sheet thickness differences within the sheet metal blank can be up to 50% in relation to the thickest area, i. That is, the thinnest area can only be half as thick as the thickest area. The sheet metal blank that is produced is preferably a so-called formed blank with an outer contour that is matched to the intended forming.

Anders als bei dem aus der EP 3 181 248 B1 vorbekannten Verfahren wird beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Korrosionsschutzbeschichtung aufgebracht, sondern ein Zunderschutzlack, der lediglich beim Erwärmen und Presshärten einen Luftkontakt des Stahlblechmaterials bzw. -substrats und damit eine Zunderbildung verhindert, im Weiteren jedoch keine oder allenfalls eine nur sehr geringe Korrosionsschutzwirkung hat. Bei diesem Zunderschutzlack handelt es sich bevorzugt um eine Zunderschutzpartikel, insbesondere Aluminium-Partikel (wobei bspw. auch Zn- oder Mg-Partikel möglich sind), enthaltende Lackzusammensetzung, wobei die Zunderschutzpartikel, insbesondere Aluminium-Partikel, bevorzugt in einer Matrix, insbesondere in einer anorganischen Matrix, gebunden sein können.Unlike the one from the EP 3 181 248 B1 In the previously known method, no anti-corrosion coating is applied in the method according to the invention, but an anti-scale paint, which only prevents air contact of the steel sheet material or substrate and thus scale formation during heating and press hardening, but subsequently has no or only a very slight anti-corrosion effect. This anti-scale paint is preferably a paint composition containing anti-scale particles, in particular aluminum particles (whereby Zn or Mg particles are also possible, for example). inorganic matrix, may be bound.

Das Auftragen des Zunderschutzlacks kann folgende Teilschritte umfassen:

  • - gegebenenfalls Reinigen, insbesondere Entfetten, des Blechbands;
  • - Auftragen bzw. Aufbringen eines flüssigen Zunderschutzlacks, vorzugsweise mittels Aufsprühen oder mittels Tauchbad bzw. Tauchbecken, wobei der flüssige Zunderschutzlack bevorzugt eine lösungsmittelhaltige Mischung, insbesondere eine Emulsion oder Suspension, ist;
  • - Einbrennen des aufgetragenen Zunderschutzlacks, vorzugsweise durch Erwärmen des (lackierten) Blechbands (bspw. auf eine Temperatur von bis zu 180°C), wobei der Zunderschutzlack trocknet bzw. verfestigt, insbesondere durch Verdampfen bzw. Evaporieren eines enthaltenen Lösungsmittels, und sich mit dem Stahlblechmaterial bzw. - substrat dauerhaft verbindet (insbesondere durch Ausbildung einer stabilen Haftverbindung). Das anschließende flexible Walzen verstärkt die Verbindung bzw. Haftung.
The application of the anti-scale paint can include the following sub-steps:
  • - optionally cleaning, in particular degreasing, the sheet metal strip;
  • - Applying or applying a liquid anti-scale paint, preferably by means of spraying or by means of an immersion bath or immersion tank, the liquid anti-scale paint preferably being a solvent-containing mixture, in particular an emulsion or suspension;
  • - Baking of the applied anti-scale paint, preferably by heating the (painted) sheet metal strip (e.g. to a temperature of up to 180°C), with the anti-scale paint drying or solidifying, in particular by evaporating or evaporating a solvent contained, and with the Steel sheet material or substrate permanently connects (in particular by forming a stable adhesive bond). The subsequent flexible rolling strengthens the connection or adhesion.

Das Auftragen eines Zunderschutzlacks bzw. einer Zunderlackbeschichtung oder einer wirkungsgleichen Zunderschutzbeschichtung (die beim Erwärmen und Presshärten eine Zunderbildung verhindert, im Weiteren jedoch keinen Korrosionsschutz bietet) kann auch durch Schmelztauchen, durch Gasphasenabscheidung oder mittels Galvanotechnik erfolgen.The application of a scale protection paint or a scale paint coating or a scale protection coating with the same effect (which prevents scale formation during heating and press hardening, but does not subsequently offer any protection against corrosion) can also be carried out by hot dipping, by gas phase deposition or by means of electroplating.

Der Zunderschutzlack ist insbesondere derart ausgebildet, dass dieser im Weiteren unter normalen Raumluftbedingungen eine Wasserstoff-Effusion, insbesondere mit hoher Effusionsrate (die deutlich höher ist als bei typischen Korrosionsschutzschichten, insbesondere typischen AISi-Korrosionsschutzschichten mit einer bevorzugten Schichtdicken von 30 µm bis 35 µm), ermöglicht bzw. eine solche Wasserstoff-Effusion, insbesondere mit hoher Effusionsrate, begünstigt. Dadurch kann die Gefahr einer Wasserstoffversprödung des Stahlblechmaterials bzw. -substrats verhindert oder zumindest verringert werden.In particular, the anti-scale coating is designed in such a way that, under normal room air conditions, it also causes hydrogen effusion, in particular with a high effusion rate (which is significantly higher than in typical anti-corrosion layers, in particular typical AISi anti-corrosion layers with a preferred layer thickness of 30 μm to 35 μm), allows or such a hydrogen effusion, especially with a high effusion rate, favored. As a result, the risk of hydrogen embrittlement of the steel sheet material or substrate can be prevented or at least reduced.

Beim Auftragen des Zunderschutzlacks kann berücksichtigt werden, dass beim nachfolgenden flexiblen Walzen eine Schichtdickenreduzierung des Zunderschutzlacks bzw. der Zunderlackbeschichtung erfolgt, die abhängig ist von der beim flexiblen Walzen erzeugten Dickenreduktion (Abwalzgrad) des Blechbands bzw. Stahlblechmaterials. Bevorzugt wird der Zunderschutzlack über der Länge des Blechbands zunächst mit unterschiedlicher Dicke aufgetragen, unter Berücksichtigung einer sich beim (nachfolgenden) flexiblen Walzen ergebenden (bereichsweise unterschiedlichen) Schichtdickenreduzierung des Zunderschutzlacks, sodass nach dem flexiblen Walzen der (aufgetragene) Zunderschutzlack bzw. die Zunderschutzlackbeschichtung über der Länge des flexibel gewalzten Blechbands eine im Wesentlichen konstante Lackschichtdicke aufweist. Bspw. können in den Bereichen, in denen eine stärke Dickenreduktion bzw. ein höherer Abwalzgrad vorgesehen ist, mehrere Schichten des Zunderschutzlacks aufgetragen werden, wobei insbesondere auf eine gute Schichthaftung geachtet werden muss, um eine spätere Delamination zu vermeiden. When applying the anti-scale paint, it can be taken into account that the subsequent flexible rolling reduces the thickness of the anti-scale paint or the anti-scale paint coating, which depends on the reduction in thickness (degree of rolling) of the sheet metal strip or sheet steel material generated during flexible rolling. Preferably, the anti-scale coating is first applied over the length of the sheet metal strip with a different thickness, taking into account a layer thickness reduction of the anti-scale coating (which differs in some areas) that results from the (subsequent) flexible rolling, so that after the flexible rolling the (applied) anti-scale coating or the anti-scale coating over the Length of the flexibly rolled sheet metal strip has a substantially constant paint layer thickness. For example, in the areas where a greater reduction in thickness or a higher degree of rolling is intended, several layers of the anti-scale coating can be applied, with particular attention being paid to good layer adhesion in order to avoid subsequent delamination.

Bevorzugt ist der Zunderschutzlack im Vergleich zu einer Korrosionsschutzbeschichtung wesentlich dünner ausgebildet. Die Lackschichtdicke des Zunderschutzlacks, womit insbesondere die Schichtdicke nach dem Verdampfen bzw. Evaporieren eines Lösungsmittels und vor dem flexiblen Walzen gemeint ist, beträgt bevorzugt weniger als 10 µm, besonders bevorzugt weniger als 5 µm und beträgt insbesondere nur 2 µm bis 3 µm. Der Zunderschutzlack ist somit quasi als Dünnschicht ausgebildet, die im Vergleich zu einer typischen Korrosionsschutzschicht bzw. -beschichtung bis zum Zehnfachen und mehr (≤ 10 %) dünner ausgebildet ist. Durch die geringe Lackschichtdicke des Zunderschutzlacks wird beim Erwärmen und Presshärten die Versprödungsgefahr (Liquid Metal Embrittlement) reduziert, sodass sehr hohe Festigkeiten von mindestens 1650 MPa (die sonst aufgrund der Versprödungsgefahr nicht möglich sind) erreicht werden können.The anti-scale paint is preferably designed to be significantly thinner in comparison to an anti-corrosion coating. The paint layer thickness of the anti-scale paint, which means in particular the layer thickness after the evaporation of a solvent and before flexible rolling, is preferably less than 10 μm, particularly preferably less than 5 μm and is in particular only 2 μm to 3 μm. The anti-scale paint is thus designed as a kind of thin layer, which is up to ten times or more (≦10%) thinner than a typical anti-corrosion layer or coating. Due to the low paint layer thickness of the anti-scale paint, the risk of embrittlement (Liquid Metal Embrittlement) is reduced during heating and press hardening, so that very high strengths of at least 1650 MPa (which would otherwise not be possible due to the risk of embrittlement) can be achieved.

Das flexible Walzen des Blechbands kann ausgeführt werden, wie in der EP 3 181 248 B1 beschrieben, wozu auf die gesamte Offenbarung der EP 3 181 248 B1 Bezug genommen wird. Bevorzugt wird das Blechband beim flexiblen Walzen über seine gesamte Breite gewalzt bzw. ausgewalzt. Das flexible Walzen kann vollflächig oder nur partiell erfolgen, wobei mit letzterem gemeint ist, dass abschnitts- bzw. bereichsweise keine Veränderung der Blechdicke erfolgt (weswegen die Blechdicke des flexibel gewalzten Blechbands in einem solchen Bereich der Ausgangsblechdicke des bereitgestellten Blechbands entspricht). Die Ausgangsblechdicke des bereitgestellten Blechbands kann zwischen 1,0 mm und 2,5 mm liegen, wobei beim flexiblen Walzen eine Dickenreduktion um bis zu 50 % (s. o.) erfolgen kann. Bevorzugt erfolgt das flexible Walzen des Blechbands im kalten Zustand.The flexible rolling of the sheet metal strip can be carried out as shown in FIG EP 3 181 248 B1 described, what to the entire revelation of EP 3 181 248 B1 is referred to. The sheet metal strip is preferably rolled or rolled out over its entire width during flexible rolling. The flexible rolling can take place over the entire surface or only partially, with the latter meaning that there is no change in the sheet thickness in sections or areas (which is why the sheet thickness of the flexibly rolled sheet metal strip in such an area corresponds to the starting sheet thickness of the sheet metal strip provided). The initial sheet thickness of the sheet metal strip provided can be between 1.0 mm and 2.5 mm, with flexible rolling being able to reduce the thickness by up to 50% (see above). The flexible rolling of the sheet metal strip preferably takes place in the cold state.

Auch das Ausschneiden der Blechplatine kann ausgeführt werden, wie in der EP 3 181 248 B1 beschrieben, wozu auch diesbezüglich auf die gesamte Offenbarung der EP 3 181 248 B1 Bezug genommen wird. Dies betrifft auch ein eventuell vorgesehenes Bestimmen der Sollposition in dem flexibel gewalzten Blechband für die auszuschneidende Blechplatine, insbesondere in Abhängigkeit von einem ermittelten Messdickenprofil.The sheet metal blank can also be cut out, as shown in FIG EP 3 181 248 B1 described, including in this regard to the entire disclosure of EP 3 181 248 B1 is referred to. This also relates to a possibly provided determination of the target position in the flexibly rolled sheet metal strip for the sheet metal blank to be cut out, in particular as a function of a measured thickness profile that has been determined.

Das Stahlblechmaterial des bereitgestellten Blechbands ist bevorzugt dafür vorgesehen (und entsprechend ausgebildet), dass bei einem Presshärten sehr hohe Festigkeiten von mindestens 1650 MPa, bevorzugt mindestens 1750 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1850 MPa und insbesondere mindestens 1900 MPa erreicht bzw. erzielt werden können. Bspw. handelt es sich um einen borlegierten Vergütungsstahl der Sorte 34MnB5. Das Stahlblechmaterial des bereitgestellten Blechbands ist bevorzugt kaltgewalzt und vorgeglüht bzw. rekristallisationsgeglüht, wie bspw. in der EP 1 929 055 B1 beschrieben. Dies begünstigt im Weiteren das flexible Walzen des Blechbands im kalten Zustand.The sheet steel material of the sheet metal strip provided is preferably intended (and designed accordingly) so that very high strengths of at least 1650 MPa, preferably at least 1750 MPa, particularly preferably at least 1850 MPa and in particular at least 1900 MPa can be achieved or can be achieved during press hardening. For example, it is a 34MnB5 grade boron-alloyed tempered steel. The sheet steel Material of the sheet metal strip provided is preferably cold-rolled and pre-annealed or recrystallization annealed, as for example in EP 1 929 055 B1 described. This also favors the flexible rolling of the sheet metal strip in the cold state.

Eine erfindungsgemäß hergestellte Blechplatine wird bevorzugt zu einem pressgehärteten Blechformteil weiterverarbeitet. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils umfasst zumindest folgende Schritte:

  • - Herstellen einer Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken, wie vorausgehend und nachfolgend erläutert;
  • - Erwärmen, Umformen und Presshärten der Blechplatine (sogenanntes direktes Presshärten) oder Umformen, Erwärmen und Presshärten der Blechplatine (sogenanntes indirektes Presshärten), wodurch ein pressgehärtetes Blechformteil erzeugt wird, das wenigstens zwei Blechformteilbereiche mit unterschiedlichen Blechdicken aufweist;
  • - gegebenenfalls Zwischen- bzw. Abkühllagern des pressgehärteten Blechformteils (s. u.).
A sheet metal blank produced according to the invention is preferably further processed into a press-hardened shaped sheet metal part. A method according to the invention for producing a press-hardened sheet metal part comprises at least the following steps:
  • - Producing a sheet metal blank with different sheet metal thicknesses, as explained above and below;
  • - Heating, forming and press hardening of the sheet metal blank (so-called direct press hardening) or forming, heating and press hardening of the sheet metal blank (so-called indirect press hardening), whereby a press-hardened sheet metal part is produced, which has at least two sheet metal part areas with different sheet thicknesses;
  • - If necessary, intermediate or cooling storage of the press-hardened sheet metal part (see below).

Bevorzugt wird beim Presshärten in zumindest einem der Blechformteilbereiche eine Festigkeit (womit die Zugfestigkeit des pressgehärteten Stahlblechmaterials gemeint ist) von mindestens 1650 MPa, bevorzugt mindestens 1750 MPa, besonders bevorzugt mindestens 1850 MPa und insbesondere mindestens 1900 MPa erreicht bzw. erzielt.During press hardening, a strength (which means the tensile strength of the press-hardened steel sheet material) of at least 1650 MPa, preferably at least 1750 MPa, particularly preferably at least 1850 MPa and in particular at least 1900 MPa, is preferably achieved or achieved in at least one of the shaped sheet metal part areas.

Das Presshärten erfolgt in einem Presshärtewerkzeug. Bevorzugt wird das pressgehärtete Blechformteil nach der Entnahme aus dem Presshärtewerkzeug unter normalen Raumluftbedingungen (bspw. bei einer Raumtemperatur von 20°C bis 25°C) gelagert, bspw. in einem Gestell (Gestelllagerung) oder in einer Kiste (Kistenlagerung), und kann dabei von der Entnahmetemperatur (in der Regel über 100°C) auf Raum- bzw. Umgebungstemperatur abkühlen. Ein solches Zwischenlagern bzw. Ruhenlassen des pressgehärteten Blechformteils (vor der Weiterverarbeitung oder dem Verbau) kann auch als Abkühllagern aufgefasst werden.Press hardening takes place in a press hardening tool. After removal from the press-hardening tool, the press-hardened sheet metal part is preferably stored under normal room air conditions (e.g. at a room temperature of 20°C to 25°C), e.g. in a rack (rack storage) or in a box (box storage), and can cool down from the removal temperature (usually over 100°C) to room or ambient temperature. Such interim storage or allowing the press-hardened sheet metal part to rest (before further processing or installation) can also be regarded as cooling storage.

Wie oben bereits erläutert, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Zunderschutzlack eine Wasserstoff-Effusion, insbesondere mit hoher Effusionsrate, ermöglicht bzw. begünstigt. Dadurch kann während eines Zwischen- bzw. Abkühllagerns im Stahlblechmaterial bzw. -substrat enthaltener Wasserstoff vollständig oder nahezu vollständig ausdiffundieren. Bevorzugt ist vorgesehen, dass beim Zwischen- bzw. Abkühllagern nach spätestens einer Stunde der Wasserstoffgehalt kleiner als 0,25 ppm, insbesondere kleiner als 0,15 ppm, ist, sodass das pressgehärtete Blechformteil bereits nach vergleichsweise kurzer Zeit weiterverarbeitet bzw. verbaut werden kann. Der Zunderschutzlack ist dementsprechend ausgebildet. Geeignete Lackzusammensetzungen und -schichtdicken können durch Versuche ermittelt werden, wobei es sich insbesondere um eine Aluminium-Partikel enthaltende Lackzusammensetzung mit anorganischer Matrix handelt, mit einer bevorzugten Schichtdicke von weniger als 5 µm, insbesondere von 2 µm bis 3 µm (wie oben beschrieben).As already explained above, it is preferably provided that the anti-scale paint enables or promotes hydrogen effusion, in particular with a high effusion rate. As a result, hydrogen contained in the steel sheet material or substrate can diffuse out completely or almost completely during intermediate or cooling storage. Provision is preferably made for the hydrogen content to be less than 0.25 ppm, in particular less than 0.15 ppm, after no more than one hour during intermediate or cooling storage, so that the press-hardened sheet metal part can be further processed or installed after a comparatively short time. The anti-scale paint is designed accordingly. Suitable paint compositions and layer thicknesses can be determined by experiments, in particular a paint composition containing aluminum particles and having an inorganic matrix, with a preferred layer thickness of less than 5 μm, in particular from 2 μm to 3 μm (as described above).

Das Erwärmen der Blechplatine oder eines aus der Blechplatine vorgeformten Blechformteils erfolgt bevorzugt in einem Ofen (Austenitisierungsofen), insbesondere in einem Durchlaufofen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ofenatmosphäre im Ofen einen Taupunkt größer/gleich 0°C, insbesondere von 0°C bis 5°C, aufweist bzw., dass ein solcher Taupunkt eingestellt bzw. geregelt wird. Mit diesem vergleichsweise hohen Taupunkt kann bewusst eine stärkere Wasserstoffeinlagerung in das Stahlblechmaterial bzw. -substrat in Kauf genommen werden, da der Zunderschutzlack bevorzugt so ausgebildet ist, dass nach dem Presshärten bei einem Zwischen- bzw. Abkühllagern eine Wasserstoff-Effusion ermöglicht bzw. begünstigt wird (wie obenstehend erläutert), wobei der im Stahlblechmaterial bzw. -substrat enthaltene Wasserstoff vollständig oder nahezu vollständig ausdiffundieren kann.The sheet metal blank or a sheet metal part preformed from the sheet metal blank is preferably heated in a furnace (austenitizing furnace), in particular in a continuous furnace. Provision is preferably made for the furnace atmosphere in the furnace to have a dew point greater than or equal to 0° C., in particular from 0° C. to 5° C., or for such a dew point to be set or regulated. With this comparatively high dew point, greater hydrogen storage in the steel sheet material or substrate can be deliberately accepted, since the anti-scale coating is preferably designed in such a way that hydrogen effusion is enabled or promoted after press hardening in intermediate or cooling storage (as explained above), wherein the hydrogen contained in the steel sheet material or substrate can diffuse out completely or almost completely.

Bei Bedarf kann lastpfadgerecht wenigstens ein zusätzliches Blechstück (Patch) auf die Blechplatine aufgeschweißt werden, sodass das pressgehärtete Blechformteil im betreffenden Bereich eine lokal erhöhte Belastbarkeit aufweist.If necessary, at least one additional piece of sheet metal (patch) can be welded onto the sheet metal blank in accordance with the load path, so that the press-hardened sheet metal part has a locally increased load capacity in the relevant area.

Bei dem pressgehärteten Blechformteil handelt es sich bevorzugt um ein Kraftfahrzeugbauteil, insbesondere um ein Karosserie- oder Fahrwerksbauteil. Aufgrund des nicht vorhandenen oder nur sehr geringen Korrosionsschutzes wird dieses pressgehärtete Blechformteil bevorzugt in einem sogenannten Trockenbereich eingesetzt. Gegebenenfalls wird der Zunderschutzlack vor dem Verbau entfernt.The press-hardened shaped sheet metal part is preferably a motor vehicle component, in particular a body or chassis component. Due to the non-existent or only very low corrosion protection, this press-hardened sheet metal part is preferably used in a so-called dry area. If necessary, the anti-scale paint is removed before installation.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Die in der einzigen Figur gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von bestimmten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

  • 1 veranschaulicht die Erfindung schematisch als Ablaufdiagramm.
The invention is explained in more detail below by way of example and in a non-limiting manner with reference to the drawing. The features shown in the single figure and/or explained below can be general features of the invention, even independently of specific combinations of features, and develop the invention accordingly.
  • 1 illustrates the invention schematically as a flowchart.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die Bereitstellung eines Blechbands 10 aus presshärtegeeignetem Stahlblechmaterial M vor, das bspw. als Coil 5 aufgewickelt ist und sukzessive abgewickelt wird. Auf das abgewickelte Blechband 10 wird im Durchlaufverfahren in einer Bandlackieranlage 30 ein Zunderschutzlack Z bzw. eine Zunderschutzlackbeschichtung aufgebracht. Die Bandlackieranlage 30 umfasst eine Aufbringvorrichtung 32 mit einem Tauchbecken 33 und eine Einbrennvorrichtung 34 mit einem Durchlaufofen 35. Durch einen Regelkreis kann beim Auftragen des Zunderschutzlacks Z eine gewünschte Lackschichtdicke sehr genau eingehalten werden. Optional kann eine Reinigungsvorrichtung 31 vorgesehen sein, in der das Blechband 10 zunächst gereinigt wird. Das zunderschutzlackierte Blechband 10' kann anschließend wieder zu einem Coil aufgewickelt oder direkt weiterbearbeitet werden.The method according to the invention provides for the provision of a sheet metal strip 10 made of sheet steel material M suitable for press hardening, which is wound up as a coil 5, for example, and is successively unwound. On the unwound sheet metal strip 10 is im Continuous process applied in a coil coating system 30 anti-scale paint Z or anti-scale paint coating. The coil coating system 30 includes an application device 32 with a dip tank 33 and a baking device 34 with a continuous oven 35. A control circuit can be used to precisely maintain a desired coating layer thickness when applying the anti-scale coating Z. Optionally, a cleaning device 31 can be provided, in which the sheet metal strip 10 is first cleaned. The sheet metal strip 10′ with anti-scale coating can then be wound up again into a coil or further processed directly.

Das zunderschutzlackierte Blechband 10' wird einer Walzvorrichtung 40 flexibel gewalzt, wobei über der Länge des Blechbands 10 ein vorgegebenes Dickenprofil mit unterschiedlichen Blechdicken erzeugt wird, welches mit dem Solldickenprofil einer herzustellenden Blechplatine übereinstimmt. Aus dem flexibel gewalzten Blechband 10" wird in einer Platinenschneidvorrichtung 50 eine mit Zunderschutzlack beschichtete und unterschiedliche Blechdicken aufweisende Blechplatine 12 ausgeschnitten.The sheet metal strip 10' with anti-scale coating is flexibly rolled in a rolling device 40, a predetermined thickness profile with different sheet thicknesses being produced over the length of the sheet metal strip 10, which corresponds to the target thickness profile of a sheet metal blank to be produced. From the flexibly rolled sheet metal strip 10″, a sheet metal blank 12 coated with anti-scale paint and having different sheet thicknesses is cut out in a blank cutting device 50 .

Die Blechplatine 12 kann dann sofort oder erst später in einem Austenitisierungsofen 60 (auf mindestens 850°C) erwärmt und dann in einem Presshärtewerkzeug 70 zu einem pressgehärteten Blechformteil 20 umgeformt und pressgehärtet werden, wobei das pressgehärtete Blechformteil 20 unterschiedliche Blechdicken aufweist. Optional kann noch ein Zwischen- bzw. Abkühllagern erfolgen, wie oben beschrieben, bevor das Blechformteil 20 weiterverarbeitet und/oder verbaut wird.The sheet metal blank 12 can then be heated immediately or later in an austenitizing furnace 60 (to at least 850° C.) and then formed and press-hardened in a press-hardening tool 70 to form a press-hardened shaped sheet-metal part 20, with the press-hardened shaped sheet-metal part 20 having different sheet thicknesses. Optionally, intermediate or cooling storage can also take place, as described above, before the shaped sheet metal part 20 is further processed and/or installed.

Aus dem Blechband 10 können in der zuvor beschriebenen Weise auch mehrere Blechplatinen 12 in Serienfertigung hergestellt werden. Zusätzliche Merkmale der Erfindung sowie alternative Ausführungsmöglichkeiten sind oben beschrieben.Several sheet metal blanks 12 can also be mass-produced from the sheet metal strip 10 in the manner described above. Additional features of the invention as well as alternative embodiments are described above.

BezugszeichenlisteReference List

55
Coilcoil
1010
Blechbandtin strip
10'10'
zunderschutzlackiertes Blechbandsheet metal strip with anti-scale coating
10"10"
flexibel gewalztes Blechbandflexible rolled sheet metal strip
1212
Blechplatinetin plate
2020
pressgehärtetes Blechformteilpress-hardened sheet metal part
3030
Bandlackieranlagecoil coating line
3131
Reinigungsvorrichtungcleaning device
3232
Aufbringvorrichtungapplicator
3333
Tauchbeckenplunge pool
3434
Einbrennvorrichtungburn-in device
3535
Durchlaufofencontinuous furnace
4040
Walzvorrichtungrolling device
5050
Platinenschneidvorrichtungblanking device
6060
Austenitisierungsofen (Durchlaufofen)Austenitizing furnace (continuous furnace)
7070
Presshärtewerkzeugpress hardening tool
MM
Stahlblechmaterialsheet steel material
ZZ
Zunderschutzlackanti-scale paint

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3181248 B1 [0003, 0007, 0013, 0014]EP 3181248 B1 [0003, 0007, 0013, 0014]
  • EP 1929055 B1 [0015]EP 1929055 B1 [0015]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung einer presshärtegeeigneten Blechplatine (12) mit unterschiedlichen Blechdicken, mit den Schritten: - Bereitstellen eines Blechbands (10) aus einem presshärtegeeigneten Stahlblechmaterial (M); - Auftragen eines Zunderschutzlacks (Z) auf das Blechband (10); - flexibles Walzen des zunderschutzlackierten Blechbands (10'), wobei über der Länge des Blechbands ein Dickenprofil mit unterschiedlichen Blechdicken erzeugt wird, derart, dass hintereinander liegende Bereiche des flexibel gewalzten Blechbands (10") mit dem Solldickenprofil der herzustellenden Blechplatine (12) korrespondieren; - Ausschneiden der Blechplatine (12) aus dem flexibel gewalzten Blechband (10").Method for producing a sheet metal blank (12) suitable for press hardening with different sheet metal thicknesses, with the steps: - Providing a sheet metal strip (10) from a press hardening suitable sheet steel material (M); - Applying an anti-scale paint (Z) to the metal strip (10); - flexible rolling of the sheet metal strip (10') with anti-scale coating, a thickness profile with different sheet metal thicknesses being generated over the length of the sheet metal strip, such that regions of the flexibly rolled sheet metal strip (10") lying one behind the other correspond to the desired thickness profile of the sheet metal blank (12) to be produced; - Cutting out the sheet metal blank (12) from the flexibly rolled sheet metal strip (10"). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zunderschutzlack (Z) eine Zunderschutzpartikel enthaltende anorganische Lackzusammensetzung ist.procedure after claim 1 , characterized in that the anti-scale paint (Z) is an inorganic paint composition containing anti-scale particles. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Zunderschutzlacks (Z) folgende Teilschritte umfasst: - gegebenenfalls Reinigen, insbesondere Entfetten, des Blechbands (10); - Auftragen eines flüssigen Zunderschutzlacks (Z); - Einbrennen des aufgetragenen Zunderschutzlacks (Z).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the application of the anti-scale paint (Z) comprises the following partial steps: - optionally cleaning, in particular degreasing, of the sheet-metal strip (10); - Application of a liquid anti-scale paint (Z); - Baking of the applied anti-scale paint (Z). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zunderschutzlack (Z) eine Wasserstoff-Effusion ermöglicht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-scale coating (Z) enables hydrogen effusion. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zunderschutzlack (Z) über der Länge des Blechbands (10) zunächst mit unterschiedlicher Dicke aufgetragen wird, unter Berücksichtigung einer sich beim flexiblen Walzen ergebenden Schichtdickenreduzierung, sodass der Zunderschutzlack (Z) nach dem flexiblen Walzen über der Länge des flexibel gewalzten Blechbands (10") eine konstante Lackschichtdicke aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the anti-scale paint (Z) is first applied over the length of the sheet metal strip (10) with a different thickness, taking into account a layer thickness reduction resulting from flexible rolling, so that the anti-scale paint (Z) after the flexible Rolling over the length of the flexibly rolled sheet metal strip (10") has a constant paint layer thickness. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lackschichtdicke des Zunderschutzlacks (Z) weniger als 10 µm, bevorzugt weniger als 5 µm, beträgt.Process according to one of the preceding claims, characterized in that the paint layer thickness of the anti-scale paint (Z) is less than 10 µm, preferably less than 5 µm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechmaterial (M) des bereitgestellten Blechbands (10) beim Presshärten sehr hohe Festigkeiten von mindestens 1650 MPa erreichen kann.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet steel material (M) of the sheet metal strip (10) provided can achieve very high strengths of at least 1650 MPa during press hardening. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechmaterial (M) des bereitgestellten Blechbands (10) kaltgewalzt und rekristallisationsgeglüht ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sheet steel material (M) of the sheet metal strip (10) provided is cold-rolled and recrystallization annealed. Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils (20), mit den Schritten: - Herstellen einer unterschiedlichen Blechdicken aufweisenden Blechplatine (12) mit einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8; - Erwärmen, Umformen und Presshärten oder Umformen, Erwärmen und Presshärten der Blechplatine (12), wodurch ein pressgehärtetes Blechformteil (20) erzeugt wird, das wenigstens zwei Blechformteilbereiche mit unterschiedlichen Blechdicken aufweist.Method for producing a press-hardened shaped sheet metal part (20), with the steps: - producing a sheet metal blank (12) having different sheet metal thicknesses with a method according to one of the preceding ones Claims 1 until 8th ; - Heating, forming and press-hardening or forming, heating and press-hardening of the sheet metal blank (12), whereby a press-hardened sheet metal part (20) is produced, which has at least two sheet metal part areas with different sheet thicknesses. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Presshärten eine Festigkeit von mindestens 1650 MPa erreicht wird.procedure after claim 9 , characterized in that a strength of at least 1650 MPa is achieved during press hardening.
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