DE10233911A1

DE10233911A1 - Werkzeug und Verfahren zum Umformen von lackierten Blechen

Info

Publication number: DE10233911A1
Application number: DE2002133911
Authority: DE
Inventors: Norbert Elbs; Dirk Legler; Peter Strohmayr
Original assignee: Webasto Vehicle Systems International GmbH
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2004-02-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (10) zum Umformen von lackierten Blechen (16), das mit einer Einrichtung (24) zum lokalen Beheizen des Blechs versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umformen von lackierten Blechen, wobei ein lackiertes Blech in ein Umformwerkzeug eingelegt wird, das Werkzeug geschlossen wird, das Blech in dem Werkzeug umgeformt wird und das umgeformte Blech aus dem Werkzeug entnommen wird. Das Blech wird dabei vor dem Umformen in dem Werkzeug lokal beheizt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zum Umformen von lackierten Blechen, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
Aus der DE 196 12 898 C1 ist es bekannt, Kraftfahrzeug-Karosserieteile dadurch herzustellen, dass ein bandlackiertes, d.h, ein mittels des „coil coating" Verfahrens lackiertes Blech mittels Tiefziehen umgeformt wird. Aufgrund der Empfindlichkeit der lackierten Oberfläche kann es dabei an Stellen hoher Umformungsgrade, d.h, kleiner Radien, zu Beschädigungen des Lackes führen, was sich in Vermattungen, d.h. einem Abfall des Glanzes, an der Kante äußert.
Aus der DE 195 33 045 A1 ist es bekannt, eine Gussform mit einem entlang der Formkontur platzierten Wärmeleitkörper zu versehen, um die formgebende Oberfläche synchron mit dem Spritz- oder Gießzyklus erwärmen oder abkühlen zu können.
Aus der US 5 868 023 ist es bekannt, einen Aluminiumrohling für Hohlkörper einer Kraftfahrzeugkarosserie vor dem Umformen mittels eines Innenhochdruckverfahrens oder eines superplastischen Umformungsverfahrens lokal wärmezubehandeln, um eine gleichmäßigere Dicke des Körpers nach dem Umformen zu erhalten.
Aus der US 5 968 444 ist es bekannt, einen Filmlaminatkörper mit Bereichen mit erhöhter Strahlungsabsorption zu versehen, welche sich beim Bestrahlen des Körpers zwecks Erweichen stärker erwärmen und sich dadurch stärker erweichen, was in einem nachfolgenden Umformungsprozess von Vorteil ist. Ein ähnliches Verfahren ist aus der GB 762 863 bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug und ein Verfahren zum Umformen von lackierten Blechen, insbesondere bandlackierten Blechen für Kraftfahrzeuge, zu schaffen, wobei eine möglichst gleichmäßige Qualität der lackierten Oberfläche auch an umgeformten Stellen mit kleinen Krümmungsradien erzielt werden soll, ohne dass ein erheblicher Fertigungsmehraufwand erforderlich wäre.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. 10. Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung wird ausgenutzt, dass die üblicherweise zum Lackieren von Blechen verwendeten Lacke bei höheren Temperaturen ein besseres Umformverhalten zeigen, wodurch an Stellen hoher Umformungsgrade, d.h. kleiner Radien, Beschädigungen des Lackes besser vermieden werden können. Andererseits kann dadurch, dass das Beheizen des Bleches nur an den erforderlichen Stellen erfolgt, das vollständige Vorwärmen des Bleches oder ein vollständig beheiztes Werkzeug vermieden werden, wodurch eine erhebliche Erhöhung des Fertigungsaufwands vermieden werden kann.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten einzigen Zeichnung beispielhaft näher erläutert, welche eine schematische Ansicht eines Umformwerkzeugs mit eingelegtem Blech zeigt.
In der einzigen Figur ist ein Schnitt durch ein Umformwerkzeug 10 gezeigt, welches ein oberes Werkzeugteil 12 und ein unteres Werkzeugteil 14 umfasst, zwischen welche ein umzuformendes Blech 16 eingelegt ist. Bei dem Blech 16 handelt es sich vorzugsweise um ein bandlackiertes Metallblech, z.B. Stahlblech oder Aluminiumblech, welches einseitig oder zweiseitig schichtlackiert ist und für die Verwendung als Kraftfahrzeug-Karosserieteil, vorzugsweise als Fahrzeugdachteil, mittels des Werkzeugs 10 umgeformt werden soll.
Der obere Werkzeugteil 12 (Matrize) ist im gezeigten schematischen Beispiel mit einer konvexen Vertiefung 18 versehen, in welche das Blech 16 mittels eines entsprechenden vorstehenden Abschnitts 22 des unteren Werkzeugteils 14 (Stempel) gedrückt werden soll, wobei ferner ein Niederhalter 30 vorgesehen ist. An den Kanten 20 der Vertiefung 18 bzw. den Kanten 26 des vorstehenden Abschnitts 22 entsteht dabei in dem umgeformten Blech 16 jeweils ein Bereich mit relativ kleinem Krümmungsradius, was zu einer Beschädigung des Lackes und damit zu einem ungleichmäßigen Aussehen der Oberfläche des Blechs 16 führen könnte.
Um dem entgegenzuwirken, wird die Tatsache ausgenutzt, dass üblicherweise verwendete Lacke bei höheren Temperaturen ein besseres Umformverhalten zeigen. Zu diesem Zweck ist im Bereich der konkaven Ecken 28 des oberen Werkzeugteils 12 jeweils ein Heizelement 24 vorgesehen, welches oberhalb der Kanten 20 bzw. 26 angebracht ist, um die in diesen Bereichen liegenden Bereiche des Blechs 16 während des Schließvorgangs des Werkzeugs 10 kurzfristig entsprechend aufzuheizen. Die Beheizung wird dabei so rasch ausgeführt, dass der Umformprozess nicht wesentlich verlängert wird. Auf diese Weise kann der Bereich des Blechs 16, welcher eine Umformung mit relativ kleinem Krümmungsradius erfährt, kurzfristig mittels des jeweiligen Heizelements 24 so weit aufgeheizt werden, dass eine Beschädigung des Lackes auch bei relativ kleinen Krümmungsradien beim Umformungsvorgang vermieden werden kann.
Zweckmäßigerweise sollen Heizelemente nur in Bereichen vorgesehen sein, in welchen die Krümmungsradien der Umformung des Blechs 16 einen bestimmten Grenzwert unterschreiten (im folgenden als „kritische Bereiche" bezeichnet). Bevorzugt soll ein lokales Beheizen des Werkzeugs 10 und damit des Blechs 16 nur in solchen kritischen Bereichen erfolgen. Auf diese Weise kann in den kritischen Bereichen die Temperatur des Bleches 16 so weit erhöht werden, dass eine Beschädigung des Lackes vermieden werden kann, während andererseits es nicht erforderlich ist, das Blech 16 bzw. das Werkzeug 10 auch in unkritischen Bereichen zu beheizen.
Die Heizelemente 24 können an der Oberfläche der Vertiefung 18 des oberen Werkzeugteils 12 oder etwas zurückversetzt bezüglich dieser angeordnet sein. In jedem Fall sollte die Anordnung so gewählt werden, dass auch bei geschlossenem Werkzeug 10 kein Kontakt der Heizelemente 24 mit dem Blech 16 stattfindet, um Beschädigungen zu vermeiden. Vorzugsweise sollten die Heizelemente 24, insbesondere wenn es sich um Heizstrahler handelt, von der Werkzeuginnenseite zu Wartungs- und Reparaturzwecken leicht zugänglich sein.
Das lokale Beheizen erfolgt vorzugsweise während des Schließens des Werkzeugs 10.
Die Heizelemente 24 können in jeder geeigneten Form ausgebildet sein, wobei eine Ausbildung als Heizstrahler (z.B. Halogen-, Quarz- oder NIR-Strahler) bevorzugt wird. Die Heizelemente könnten jedoch auch als elektrische Widerstandsheizelemente oder als induktive Heizelemente ausgebildet sein. Grundsätzlich könnten die Heizelemente auch als konvektive Heizelemente ausgebildet sein, welche mittels eines erhitzten Gasstrahls beheizen.

10: Umformwerkzeug
12: oberer Werkzeugteil (Matrize)
14: unterer Werkzeugteil (Stempel)
16: Blech
18: Vertiefung
20: Kanten
22: vorspringender Abschnitt
24: Heizelemente
26: Kanten
28: konkave Ecken
30: Niederhalter

Claims

Werkzeug zum Umformen von lackierten Blechen (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) mit einer Einrichtung (24) zum lokalen Beheizen des Blechs (16) versehen ist.
Werkzeug gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zum lokalen Beheizen für das Beheizen von Bereichen vorgesehen ist, in welchen die Krümmungsradien der Umformung des Blechs (16) unterhalb eines Grenzwerts liegen.
Werkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum lokalen Beheizen als elektrische Heizung, konvektive Heizung oder als Heizstrahler (24) ausgebildet ist.
Werkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zum lokalen Beheizen so ausgebildet ist, dass das lokale Beheizen des Blechs (16) während des Schließens des Werkzeugs erfolgt.
Werkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zum lokalen Beheizen in Bereichen (28) an der Werkzeugoberfläche oder zurückgesetzt bezüglich dieser angeordnet ist, welche auch bei geschlossenem Werkzeug (10) nicht an dem Blech (16) anliegen.
Werkzeug gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (24) zum lokalen Beheizen in konkaven Bereichen (28) an oder zurückgesetzt bezüglich der Werkzeugoberfläche angeordnet ist.
Werkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum lokalen Beheizen Heizstrahler (24) umfasst, die direkt auf Bereiche des in das Werkzeug eingelegten Blechs (16) strahlen, in welchen die Krümmungsradien der Umformung unterhalb eines Grenzwerts liegen.
Werkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) zum Umformen von bandlackierten Blechen (16) für Kraftfahrzeuge ausgebildet ist.
Werkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) zum Umformen von bandlackierten Blechen (16) für den Dachbereich von Kraftfahrzeugen ausgebildet ist.
Verfahren zum Umformen von lackierten Blechen (16), wobei ein lackiertes Blech in ein Umformwerkzeug (10) eingelegt wird, das Werkzeug geschlossen wird, das Blech in dem Werkzeug umgeformt wird, und das umgeformte Blech aus dem Werkzeug entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech vor dem Umformen in dem Werkzeug lokal beheizt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Beheizen des Blechs (16) mittels lokalem Bestrahlen des Blechs mit Wärmestrahlung erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das lokale Beheizen des Blechs (16) in Bereichen erfolgt, in welchen die Krümmungsradien der Umformung unterhalb eines Grenzwerts liegen.