DE10220323C1

DE10220323C1 - Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für den Fahrzeugbau

Info

Publication number: DE10220323C1
Application number: DE10220323A
Authority: DE
Inventors: Ludger Gehringhoff; Patrick Reinhold; Thomas Troester; Stefan Gosmann
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2003-08-21
Anticipated expiration: 2022-05-08

Abstract

Das Verfahren sieht vor, dass zunächst unter Umgebungstemperatur aus einer Platine aus Borstahl ein Strukturbauteil bis in die Nähe seiner Endform vorkonfiguriert wird. Danach kann das vorgeformte Strukturbauteil mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet, dann auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild gebracht und anschließend in einem Werkzeug bei gleichzeitiger Härtung in die Endform konfiguriert werden. Das vorgeformte Strukturbauteil kann aber auch zunächst auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild gebracht, dann in einer Schmelze bei einer Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet und danach in einem Werkzeug bei gleichzeitiger Härtung in die Endform konfiguriert werden. Schließlich ist es denkbar, das vorgeformte Strukturbauteil direkt in einer Schmelze auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild zu bringen, hier mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zu beschichten und letztlich in einem Werkzeug bei gleichzeitiger Härtung in die Endform zu bringen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für den Fahrzeugbau.

Strukturbauteile für den Fahrzeugbau sind beispielsweise Stoßfänger, Sei tenaufprallträger oder Türsäulen. Zur Herstellung der meisten dieser Struk turbauteile hat sich ein mit Aluminium beschichteter Borstahl als vorteilhaft erwiesen. Hierbei werden die Strukturbauteile im erwärmten Zustand unmit telbar aus einer Platine in die Endform gebracht.

Zur Herstellung eines Werkstücks aus gehärtetem Stahl mit geringer Dicke und guter Maßhaltigkeit ist es gemäß der DE 24 52 486 A1 bekannt, als Ausgangs werkstoff einen mit Bor legierten Kohlenstoffstahl zu verwenden, diesen Stahl auf Härtetemperatur zu erhitzen und danach zu seiner gewünschten endgülti gen Form in einer Formungseinrichtung zu formen, in welcher das Werkstück einer wesentlichen Formveränderung unterzogen und schnell gekühlt wird, so dass es ein martensitisches und/oder bainitisches Gefüge erhält.

In der DE 100 49 660 A1 findet sich ein Hinweis auf die französische Firma Sollac SA und das von dieser unter der Handelsbezeichnung 22MnB5 vertrie bene gegen Korrosion anorganisch vorbeschichtete Blech. Hierbei handelt es sich um ein feueraluminiertes Band. Das feueraluminierte Band eignet sich nicht für eine Vorkonfigurierung eines Strukturbauteils bis nahe zur Endform bei Temperaturen unterhalb der Härtetemperatur. Dies deshalb nicht, weil typi scherweise bei Schmelztauchbeschichtungen in der Grenzfläche zwischen Substrat und Beschichtung eine Grenzschicht aus spröde intermetallischen Phasen (Me_Substrat-Me_Beschichtung, z. B. Fe_xZn_y, Fe_xAl_ySi_z) infolge der erhöhten Tem peratur während der Beschichtung (T < T_{mBeschichtung}) entsteht. Wird ein derart beschichtetes Band kalt umgeformt, reißt die Grenzschicht der Beschichtung auf. Dies führt bei einer nachfolgenden Wärmebehandlung auf Härtetemperatur zu großflächigen Abplatzungen bei der Umformung, so dass lokal der Korro sionsschutz verloren geht.

Es gibt ferner mit Aluminium beschichtete Strukturbauteile aus Borstahl kompli zierter Formgebung, die nicht in einem einzigen Arbeitsgang in die Endform gebracht werden können. In einem solchen Fall müssten die Strukturbauteile in zwei oder mehr Werkzeugen nacheinander zunächst kalt umgeformt werden. Dies hätte zur Folge, dass die Aluminiumbeschichtung während des Formvor gangs reißt und das Grundmaterial freigelegt wird. Die schützende Beschich tung wäre zerstört.

Der Erfindung liegt - ausgehend vom Stand der Technik - die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem auch komplizierte Konfi gurationen eines Strukturbauteils aus mit Aluminium beschichteten Borstählen für den Fahrzeugbau bereit gestellt werden können.

Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen 1 bis 3 angegebenen Merkmalen gelöst.

Eine Lösung sieht vor, dass zunächst unter Umgebungstemperatur, das heißt Raumtemperatur, aus einer beispielsweise von einem Coil abgetrennten Platine aus Borstahl ein Strukturbauteil je nach seiner Komplexität in einem Werkzeug oder in mehreren Werkzeugen nacheinander bis in die Nähe seiner Endform vorkonfiguriert wird. Diese Vorverformung kann problemlos erfolgen, da die Platine aus Borstahl nicht beschichtet ist.

Hat das Strukturbauteil annähernd seine Endform erreicht, wird es bei einer Temperatur von ca. 650°C mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung be schichtet. Dies kann beispielsweise im Tauchverfahren durchgeführt werden.

Nach der Beschichtung mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wird das Strukturbauteil auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild gebracht, dann in einem Werkzeug in die Endform konfiguriert und dabei gleichzeitig gehärtet. Die Erwärmungstemperatur beträgt etwa 930°C.

Eine zweite Lösungsvariante der Aufgabe sieht vor, dass das, wie vorstehend erläutert, vorkonfigurierte Strukturbauteil auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild (z. B. 930°C) gebracht, dann in einer Schmelze bei einer Temperatur ebenfalls oberhalb der oberen Umwand lungslinie im Z-T-U-Schaubild mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet und danach in einem Werkzeug bei gleichzeitiger Härtung in die Endform konfiguriert wird.

Des Weiteren ist es gemäß einer dritten Lösungsvariante möglich, ein vorge formtes Strukturbauteil in der Aluminiumschmelze selbst auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild zu bringen (etwa 930°C) und dann in einem Werkzeug unter gleichzeitiger Härtung in die End form zu konfigurieren.

Der besondere Vorteil, welcher mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen ver bunden ist, liegt darin, dass jetzt auch Strukturbauteile mit komplizierten End formen ohne weiteres aus mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung be schichtetem Borstahl hergestellt werden können, ohne dass mit Beschädigun gen der Beschichtung während des Umformvorgangs gerechnet werden muss.

Außerdem lässt die Erfindung es bei allen drei Lösungsvarianten zu, bei Bedarf an die Härtung noch einen Vergütungsvorgang anzuschließen.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für den Fahrzeugbau, bei welchem zunächst unter Umgebungstemperatur aus einer Platine aus Borstahl ein Strukturbauteil bis in die Nähe seiner Endform vorkonfiguriert wird, worauf das vorgeformte Strukturbauteil mit Aluminium oder einer Alu miniumlegierung beschichtet, dann auf eine Temperatur oberhalb der obe ren Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild gebracht und anschließend bei gleichzeitiger Härtung in einem Werkzeug in die Endform konfiguriert wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für den Fahrzeugbau, bei welchem zunächst unter Umgebungstemperatur aus einer Platine aus Borstahl ein Strukturbauteil bis in die Nähe seiner Endform vorkonfiguriert wird, worauf das vorgeformte Strukturbauteil auf eine Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild gebracht, dann in einer Schmelze bei einer Temperatur oberhalb der oberen Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung beschichtet und anschließend bei gleichzeitiger Härtung in einem Werkzeug in die Endform konfiguriert wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für den Fahrzeugbau, bei welchem zunächst unter Umgebungstemperatur aus einer Platine aus Borstahl ein Strukturbauteil bis in die Nähe seiner Endform vorkonfiguriert wird, worauf das vorgeformte Strukturbauteil in einer Schmelze aus Alumi nium oder einer Aluminiumlegierung auf eine Temperatur oberhalb der obe ren Umwandlungslinie im Z-T-U-Schaubild gebracht, in der Schmelze be schichtet und dann bei gleichzeitiger Härtung in einem Werkzeug in die Endform konfiguriert wird.