DE10345934A1

DE10345934A1 - Metallblechzuschnitt zum Formen und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10345934A1
Application number: DE2003145934
Authority: DE
Inventors: Jean Pierre Jules Baekelandt; Christiaan Theodorus Wilhelmus Lahaye
Original assignee: Corus Aluminium NV
Current assignee: Alvance Aluminium Duffel BV
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-02
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2023-10-03
Also published as: FR2846011B1; DE10345934B4; FR2846011A1; CH696971A5

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Metallrohling zum Formen, bevorzugt einen Aluminiumlegierungsrohling, welcher zugeschnitten ist, um eine räumliche Variation in seiner Formbarkeit vorzusehen, wobei der Metallrohling einen räumlich variierenden Reibungskoeffizienten über seine Oberfläche hat, welcher der räumlichen Variation in der Formbarkeit entspricht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Metallrohlings. Die Erfindung betrifft auch einen geformten Gegenstand, welcher einen solchen Metallrohling aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Metallrohling zum Formen, bevorzugt einen Aluminiumlegierungsrohling, der darauf zugeschnitten ist, eine räumliche Variation in seiner Formbarkeit vorzusehen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Metallrohlings. Die Erfindung betrifft auch einen geformten Gegenstand, der einen solchen Metallrohling aufweist.
Im Stand der Technik wird ein Metallrohling, der darauf zugeschnitten ist, eine räumliche Variation in seiner Formbarkeit vorzusehen, häufig als „prozeßoptimierter Rohling" bezeichnet.
Für die Kraftfahrzeugindustrie stellt die Gewichtsreduzierung eines der Hauptanliegen dar. Als ein Ergebnis wurden von dieser Industrie immer mehr Aluminiumlegierungsprodukte verwendet. Allerdings wurde die relativ niedrige Formbarkeit von Aluminiumlegierungsblechprodukten im Vergleich zu kohlenstoffarmen Stählen als einer der Engpässe bei ihrer Anwendung angesehen.
Man hat vorgeschlagen, das Formverhalten eines Aluminiumlegierungsblechprodukts zu verbessern, indem ein Mikrogefügegradient in das Aluminumlegierungsblechprodukt eingebracht wurde. Der Mikrogefügegradient gilt insbesondere in der Längen- und Breitenrichtung des Blechprodukts und in viel geringerem Umfang in der Dickenrichtung. Der Mikrogefügegradient bewirkt eine lokale Variation in der Formbarkeit des Blechprodukts als Ergebnis der räumlichen Variation in den mechanischen Eigenschaften des Blechprodukts wie seiner Festigkeit.
Ein Metallrohling mit einem solchen Mikrogefügegradienten und ein Verfahren zu seiner Herstellung sind in der holländischen Patentschrift Nr. 1017202 beschrieben. Der bekannte Metallrohling ist ein Aluminiumlegierungsrohling, der lokal für eine Dauer von zwischen 2 Sekunden und 30 Minuten auf eine Temperatur zwischen 150 und 550°C erwärmt wurde, um die Festigkeit in dem Aluminiumlegierungsrohling bezüglich seiner Anfangsfestigkeit lokal zu verändern. Die Teile des Rohlings mit einer relativ niedrigen Festigkeit können einem stärkeren Verformungsniveau als vorher unterzogen werden.
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß die mechanischen Hauptmasseneigenschaften des Rohlings modifiziert werden müssen, was unerwünschte Mängel in dem Endprodukt bewirken kann. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß eine sorgfältige lokale Erwärmung erforderlich ist, was nicht nur ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt ist, sondern auch recht kompliziert zu erreichen ist. Darüber hinaus liegt ein weiterer Nachteil darin, daß das bekannte Verfahren eine wärmebehandelbare Legierung erfordert.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen prozeßoptimierten Rohling und ein Verfahren zu seiner Herstellung vorzusehen, wobei die mechanischen Hauptmasseneigenschaften nicht geändert werden müssen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Metallrohling zum Formen gelöst, der darauf zugeschnitten ist, eine räumliche Variation in seiner Formbarkeit vorzusehen, wobei der Metallrohling einen räumlich variierenden Reibungskoeffizienten über seine Oberfläche hat, welcher der räumlichen Variation in der Formbarkeit entspricht.
Durch das Zuschneiden des Reibungskoeffizienten über die Oberfläche des Metallrohlings kann der Materialfluß während einer Formoperation an dem Rohling in einem Formgesenk bewältigt werden. Ein niedrigerer Reibungskoeffizient sollte in Bereichen des Rohlings vorgesehen sein, wo das Material im Falle eines gleichmäßigen Rohlings nicht ausreichend zu der Formaktion geflossen wäre. Ein höherer Reibungskoeffizient sollte für Bereiche vorgesehen sein, wo leicht Runzeln oder Wellen entstehen, weil zuviel Material zu der Formaktion fließt.
Da der Reibungskoeffizient ganz durch Oberflächenmodifizierung zugeschnitten werden kann, müssen die mechanischen Eigenschaften der Hauptmasse des Metallrohlings nicht lokal verändert werden.
Darüber hinaus kann die Erfindung auf Rohlinge aus jedem Metalltyp angewandt werden, und insbesondere auf Rohlinge jeden Typs einer Aluminiumlegierung, insbesondere solche mit den Bezeichnungen AA2xxx, AA5xxx und AA6xxx der Aluminium Association.
Der räumlich variierende Reibungskoeffizient kann durch einen Metallrohling erhalten werden, der ein Metallsubstrat und eine Reibungszuschnittschicht aufweist, die über die Oberfläche des Metallsubstrats vorliegt und über die Oberfläche ein ungleichmäßiges Aussehen hat, um den räumlich variierenden Reibungskoeffizienten zu erhalten.
Die Reibungszuschnittschicht kann also den gewünschten ungleichmäßigen Reibungskoeffizienten bewirken oder dazu beitragen. Mit einem ungleichmäßigen Aussehen ist eine räumliche Variation in jeder Eigenschaft der Reibungszuschnittschicht über die Oberfläche gemeint. Beispielsweise kann die Reibungszuschnittschicht eine ungleichmäßige Zusammensetzung und/oder eine ungleichmäßige Anwesenheit von Einschlüssen von kleinen Feststoffen wie Pigmenten haben, womit ein ungleichmäßiger Reibungskoeffizient bewirkt wird.
Die Reibungszuschnittschicht weist bevorzugt ein Vorschmiermittel auf. Ein Vorschmiermittel ist eine zeitweilige Schicht zum Senken des Reibungskoeffizienten des Metallsubstrats und zum Schutz des Metallsubstrats. Wegen des niedrigen Reibungskoeffizienten, der mit einem Vorschmiermittel in Zusammenhang steht, kann der Reibungskoeffizient des Metallrohlings durch Verwendung des Vorschmiermittels zugeschnitten werden. Ein Vorschmiermittel wird normalerweise von dem Lieferanten des Metallrohlingmaterials vor dem Transport zu einem Ort vorgesehen, wo die Formoperation stattfindet. Ein Vorteil des Vorschmiermittels liegt darin, daß am Ort der Formoperation kein Schmiermittel aufgebracht werden muß.
Darüber hinaus sind Vorschmiermittel dazu ausgelegt, daß sie das Aufwickeln und Abwickeln eines mit dem Vorschmiermittel, versehenen Metallbandes oder das Stapeln und nachfolgende Entstapeln von mit dem Vorschmiermittel versehenen Metallplatten mitmachen. Aus diesem Grund sind Vorschmiermittel dazu geeignet, den Reibungskoeffizienten des Metallrohlings zuzuschneiden.
Die Reibungszuschnittschicht weist bevorzugt ein Trockenschmiermittel auf, und bevorzugter ist das Vorschmiermittel ein Trockenschmiermittel.
Wenn die Reibungszuschnittschicht, insbesondere das Trockenschmiermittel ausreichend fest ist oder wenigstens eine ausreichend hohe Viskosität hat, ist das ungleichmäßige Aussehen der Reibungszuschnittschicht im wesentlichen gegen unerwünschten Bruch beständig, der sich aus dem Aufwickeln oder Stapeln der Metallrohlinge ergeben kann.
Im Umfang der vorliegenden Erfindung kann ein Trockenschmiermittel jeder Typ eines Vorschmiermittels sein, das dann, wenn es beispielsweise vor dem Aufwickeln auf ein Metallband oder vor dem Stapeln auf eine Metallplatte aufgebracht wird, nach dem nachfolgenden Abwickeln oder Entstapeln vor dem Formen noch als Schmiermittel anwesend ist.
Das Trockenschmiermittel ist bevorzugt eine zeitweilige und im wesentlichen organische Beschichtungslage.
Viele Trockenschmiermittel enthalten harzgebundene, bevorzugt unvernetzte Materialien wie Fettsäure (z.B. Stearinsäure, Laurinsäure), Cetylalkohol, Ester von Glycol wie Polyethylenglycol mit ausreichend hohem Molekulargewicht, damit sie bei Zimmertemperatur fest sind. Das Trockenschmiermittel kann wasserhaltig sein, oder ein Trockenschmiermittel auf der Basis eines Schmelzklebers, bevorzugt ein Schmelzkleber auf der Basis von Öl wie Wachs, kann verwendet werden.
Ein besonders gutes Beispiel einer Reibungszuschnittschicht mit einem ungleichmäßigen Aussehen über die Oberfläche des Metahlrohlings umfaßt die Reibungszuschnittschicht, die eine Dicke hat, die über die Oberfläche ungleichmäßig ist. Wo die Reibungszuschnittschicht sehr dünn ist, wird der Reibungskoeffizient lokal von den Eigenschaften des darunterliegenden Metallsubstrats geregelt, während in einem Bereich, wo eine dicke Reibungszuschnittschicht vorliegt, der Reibungskoeffizient lokal von den Eigenschaften des Reibungszuschnittmaterials geregelt wird. Der räumlich variierende Reibungskoeffizient steht also direkt mit der ungleichmäßigen Dicke über die Oberfläche in Beziehung, und folglich läßt sich eine gewünschte räumliche Variation in der Formbarkeit erreichen, indem die lokale Verteilung des Reibungszuschnittmaterials über die Oberfläche eingestellt wird.
Bei den folgenden Ausführungsformen hat die Dicke der Reibungszuschnittschicht einen unteren Wert in einem ersten Bereich auf der Oberfläche und einen oberen Wert in einem anderen Bereich auf der Oberfläche.
Sehr gute Ergebnisse wurden bei einer Ausführungsform erzielt, bei welcher der untere Wert der Dicke ausgedrückt in g/m² pro 1 g/m² niedriger als die Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra pro 1 μm ist und der obere Wert ausge drückt in g/m² pro 1 g/m² mehr als die Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra pro 1 μm ist, wobei die Oberflächenrauheit nach DIN 4768 bestimmt wird. Man hat herausgefunden, daß die relative Änderung des lokalen Reibungskoeffizienten im Vergleich zu einer Änderung in der Dicke der Reibungszuschnittschicht, bevorzugt bei Verwendung eines Vorschmiermittels und/oder eines Trockenschmiermittels, maximal ist, wenn die Dicke der Schicht ausgedrückt in g/m² pro 1 g/m² etwa die gleiche wie die Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra pro 1 μm ist. Demnach kann der Reibungskoeffizient am besten zugeschnitten werden, indem eine Dicke verwendet wird, die um diesen Wert im Vergleich zu der Oberflächenrauheit des Metallsubstrats variiert.
Bevorzugt ist der obere Wert ausgedrückt in g/m² pro 1 g/m² weniger als das Doppelte der Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra pro 1 μm. Dickenvariationen in Schichten, die dicker als dies sind, ergeben keine ausreichend entsprechenden Variationen beim Reibungskoeffizienten.
Die ungleichmäßige Dicke der Reibungszuschnittschicht variiert bevorzugt derart, daß der untere Wert unter 1,0 g/m² und der obere Wert über 1,0 g/m² liegt. Man hat herausgefunden, daß um diesen kritischen Betrag die Änderung beim Reibungskoeffizienten relativ zu der Änderung in der Dicke der Reibungszuschnittschicht maximal ist.
Beispielsweise kann der untere Wert in einem Bereich von 0,3 bis weniger als 1,0 g/m² liegen. Unter 0,3 g/m² ist der Reibungskoeffizient des Metallrohlings nahezu vollständig von der Oberflächenrauheit des darunterliegenden Metallsubstrats unter den üblichsten Rauheitswerten bestimmt, so daß eine Variation in der Schichtdicke unter 0,3 g/m² nicht eine ausreichend starke Variation beim Reibungskoeffizienten ergibt.
Der untere Wert liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,3 bis weniger als 0,7 g/m². Man hat herausgefunden, daß der Reibungskoeffizient zu einem starken Anteil von der Oberflächenrauheit für Reibungszuschnittschichten unter 0,7 g/m² bestimmt ist. Die stärkste Variation des Reibungskoeffizienten mit der Dicke der Reibungszuschnittschicht tritt also ab 0,7 g/m² und darüber auf. Um den räumlich variierenden Reibungskoeffizienten über die Oberfläche des Metallrohlings zu erhalten kann die Dicke der Reibungszuschnittschicht deshalb am besten über die Oberfläche von einem unteren Wert von weniger als 0,7 g/m² bis zu einem oberen Wert über 1,0 g/m² variiert werden.
Der obere Wert liegt bevorzugt in einem Bereich von mehr als 1,0 bis 2,0 g/m². Bei einer Schichtdicke über 2,0 g/m² hängt der Reibungskoeffizient nicht mehr ausreichend von der Dicke der Reibungszuschnittschicht ab.
Ebenso hat man herausgefunden, daß der Reibungskoeffizient mit mehr Trockenschmiermittel als 1,3 g/m² für einen hohen Anteil von dem Reibungskoeffizienten des Trockenschmiermittels bestimmt ist. Die stärkste Variation des Reibungskoeffizienten mit der Dicke der Reibungszuschnittschicht tritt also ab 1,3 g/m² und darunter auf. Um den räumlich variierenden Reibungskoeffizienten über die Oberfläche des Metallrohlings zu erhalten, kann deshalb die Dicke der Reibungszuschnittschicht über die Oberfläche am besten von einem oberen Wert von mehr als 1,3 g/m² bis zu einem unteren Wert unter 1,0 g/m² variiert werden.
Bevorzugter liegt die ungleichmäßige Dicke des oberen Wertes der Dicke der Reibungszuschnittschicht im Bereich von 1,3 g/m² bis 1,5 g/m². Über 1,5 g/m² ist der Reibungskoeffizient des Metallrohlings zu einem hohen Teil von dem Reibungskoeffizienten des Trockenschmiermittels bestimmt, so daß die Variierung der Schichtdicke auf über 1,5 g/m² nicht sehr wirksam ist, um eine entsprechende Variation beim Reibungskoeffizienten des Metallrohlings zu erreichen.
Ein Vorteil ist, daß die Grenzen des oberen Werts und des unteren Werts innerhalb der industriellen Standards für die Produktion von Kraftfahrzeugkarosserieblechen liegen können.
Insbesondere hat man herausgefunden, daß der Reibungskoeffizient, wie oben beschrieben, durch die Dicke der Reibungszuschnittschicht zugeschnitten werden kann, wenn die Oberflächenrauheit der Metalloberfläche größer als 0,5 μm Ra nach DIN 4768 ist. Der Reibungskoeffizient kann über einen relativ großen Bereich zugeschnitten werden, wenn die Rauheit des Metallrohlings größer als 0,5 μm Ra ist.
Die Oberflächenrauheit ist bevorzugt größer als 0,8 μm Ra nach DIN 4768 und bevorzugter größer als 1,0 μm Ra nach DIN 4768, damit ein hervorragender Bereich von abzudeckenden Reibungskoeffizientwerten insbesondere an der Hochreibungsseite des Bereichs möglich wird.
In der Praxis liegt eine typische Obergrenze für die Oberflächenrauheit bei 2 μm Ra. Manche industriellen Standards geben 1,5 μm Ra, bevorzugt 1,3 μm Ra als eine Obergrenze an.
Die Erfindung betrifft auch einen geformten Gegenstand, bevorzugt ein Kraftfahrzeugkarosserieblech, das einen geformten Metallrohling nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Die Metallrohlinge können als einzelne Rohlinge vorbereitet werden, aber bevorzugt liegen die Metallrohlinge an einem Metallband in einem regelmäßigen periodischen Intervall vor. Ein solches Band kann in einem industriellen Maßstab hergestellt und auf einem Coil zu dem Ort transportiert werden, wo die Formoperation stattfindet.
Neben dem oben beschriebenen Metallrohling ist die Aufgabe der Erfindung auch mit einem Verfahren zur Herstellung eines Metallrohlings zum Formen gelöst.
Das Verfahren nach der Erfindung umfaßt die Schritte, daß ein Metallausgangsrohling vorgesehen wird und der Metallausgangsrohling zugeschnitten wird, um eine gewünschte räumliche Variation in der Formbarkeit des Metallrohlings zu erhalten, wobei der Schritt des Zuschneidens des Metallausgangsrohlings umfaßt, daß ein räumlich variierender Reibungskoeffizient über seine Oberfläche vorgesehen wird, welcher der gewünschten räumlichen Variation bei der Formbarkeit entspricht.
Durch das Zuschneiden des Reibungskoeffizienten über die Oberfläche des Metallrohlings kann der Materialfluß während einer nachfolgenden Formoperation an dem Rohling in einem Formgesenk kontrolliert werden. Ein niedrigerer Reibungskoeffizient sollte in Bereichen des Rohlings vorgesehen sein, wo im Falle eines gleichmäßigen Rohlings das Material nicht ausreichend zu der Formaktion geflossen wäre. Ein höherer Reibungskoeffizient sollte an Bereichen vorgesehen sein, wo leicht Runzeln oder Wellen erscheinen, weil zuviel Material zu der Formaktion fließt.
Da das Zuschneiden des Reibungskoeffizienten vollständig durch Oberflächenmodifizierung realisiert werden kann, wie z.B. durch lokale Modifizierung der Oberflächenrauheit des Metallrohlings, müssen die mechanischen Eigenschaften der Hauptmasse des Metallrohlings nicht lokal verändert werden.
Die Erfindung kann auf Rohlinge aus jedem Metalltyp angewandt werden, und insbesondere auf Rohlinge jedes Typs einer Aluminiumlegierung, einschließlich solcher mit den Bezeichnungen AA2xxx, AA5xxx und AA6xxx der Aluminium Association.
Es sei bemerkt, daß die Metallrohlinge als einzelne Rohlinge und auch in industriellem Maßstab in Massenproduktion an einem Band vorbereitet werden können. Das Band kann aufgerollt sein. In letzterem Fall können die Metallrohlinge an dem Band in einem regelmäßigen periodischen Intervall vorliegen. Diese Rohlinge müssen gewöhnlich vor einer Formoperation voneinander getrennt werden.
Das Zuschneiden des Metallrohlings wird bevorzugt realisiert, indem die Oberfläche eines Metallsubstrats auf ungleichmäßige Weise mit einer Reibungszuschnittschicht versehen wird, welche der gewünschten räumlichen Variation beim Reibungskoeffizienten über die Oberfläche des Metallrohlings entspricht.
Jede Eigenschaft der Reibungszuschnittschicht kann über die Oberfläche variiert werden, wie z.B. durch Aufbringen einer Schicht mit einer ungleichmäßigen Zusammensetzung auf die Oberfläche oder indem eine ungleichmäßige Anwesenheit von Einschlüssen von kleinen Feststoffen wie Pigmenten vorgesehen wird, woraus sich ein ungleichmäßiger Reibungskoeffizient ergibt.
Die Reibungszuschnittschicht ist bevorzugt in Form eines Vorschmiermittels vorgesehen. Ein Vorschmiermittel kann von dem Lieferanten des Metallrohlingmaterials vor dem Transport zu einem Ort vorgesehen werden, wo die Formoperation stattfindet. Ein Vorteil des Vorschmiermittels liegt darin, daß am Ort der Formoperation kein Schmiermittel aufgebracht werden muß.
Darüber hinaus sind Vorschmiermittel dazu ausgelegt, daß sie dem Aufwickeln und Abwickeln des Metallbandes oder dem Stapeln und nachfolgenden Entstapeln von Metallplatten widerstehen können. Aus diesem Grund sind Vorschmiermittel dazu geeignet, den Reibungskoeffizienten des Metallrohlings zuzuschneiden.
Die Reibungszuschnittschicht ist bevorzugt in Form eines Trockenschmiermittel vorgesehen, und bevorzugt ist das Vorschmiermittel ein Trockenschmiermittel.
Eine besonders gute Art, die Oberfläche des Metallsubstrats mit einer Reibungszuschnittschicht auf ungleichmäßige Weise zu versehen, besteht darin, die Reibungszuschnittschicht in einer ungleichmäßigen Dicke über die Oberfläche aufzubringen. Wo die Reibungszuschnittschicht sehr dünn ist, wird der Reibungskoeffizient lokal von den Eigenschaften des darunterliegenden Metallsubstrats geregelt, während in einem Bereich, wo eine dicke. Reibungszuschnittschicht vorliegt, der Reibungskoeffizient 1okal von den Eigenschaften des Reibungszuschnittmaterials geregelt wird. Der räumlich variierende Reibungskoeffizient steht also direkt mit der ungleichmäßigen Dicke über die Oberfläche in Beziehung, und folglich läßt sich eine gewünschte räumliche Variation in der Formbarkeit erreichen, indem die lokale Verteilung des Reibungszuschnittmaterials über die Oberfläche eingestellt wird.
Es sei bemerkt, daß das Aufbringen einer gleichmäßigen Schicht aus Vorschmiermittel und/oder einem Trockenschmiermittel auf einen Metallrohling an sich bekannt ist. Deshalb kann das Zuschneiden des Metallrohlings durch Vorsehen der Reibungszuschnittschicht in einem ungleichmäßigen Aussehen und durch Aufbringen einer Schicht aus Vorschmiermittel und/oder Trockenschmiermittel vorteilhaft im selben Verarbeitungsschritt durchgeführt werden, ohne daß ein zusätzlicher Verarbeitungsschritt benötigt wird.
Die Oberfläche des Metallsubstrats erhält zunächst durch Oberflächentexturierung oder durch Walzen mit einer oberflächentexturierten Walze eine kontrollierte Rauheit, ehe die Oberfläche mit der Reibungszuschnittschicht versehen wird. Der Reibungskoeffizient des Metallrohlings ist also ein Ergebnis der gemeinsamen Wirkungen der Oberflächeneigenschaften und derjenigen der Reibungszuschnittschicht.
Zweckmäßige Arten von Oberflächentexturierung umfassen EBT- oder EDT-Walzen, ehe die Oberfläche mit der Reibungszuschnittschicht versehen wird. EDT oder Elektronenentladungstexturierung ist eine dem Fachmann bekannte Technik, um eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit herzustellen. Wenn die Oberflächenbeschaffenheit gleichmäßig ist, wird der Rohling von einer Vorzugsorientierung frei sein, und das Zuschneiden kann durch Anwendung des ungleichmäßigen Aussehens der Reibungszuschnittschicht durchgeführt werden.
Typische bevorzugte Rauheitswerte für die Oberfläche des Metallsubstrats wurden bereits oben beschrieben.
Bevorzugt wird der Metallrohling mit der Reibungszuschnittschicht unter Verwendung einer Sprühdüse versehen, um einen Sprühausstoß vorzusehen, der Material für die Reibungszuschnittschicht aufweist, und um den Sprühausstoß zu modulieren. Der Ausstoß kann moduliert werden, um zu der ungleichmäßigen Weise beizutragen, wie die Reibungszuschnittschicht aufgebracht wird. Beispielsweise kann der Sprühausstoß in der Zusammensetzung und/oder Dicke moduliert werden. Wenn der Metallrohling unter den Düsen in einer Richtung bezüglich der Düsen verschoben wird, wobei seine Oberfläche gegenüber den Düsen freiliegt, wie dies in einem Bandstahl-Walzwerk der Fall ist, während der Sprühausstoß moduliert wird, dann kann das Aussehen der Reibungszuschnittschicht leicht in Richtung quer zur Verschiebung moduliert werden.
Bevorzugt wird das Metallsubstrat mit der Reibungszuschnittschicht unter Verwendung mehrerer Sprühdüsen versehen. Indem beispielsweise unterschiedliche Zusammensetzungen und/oder Mengen von Reibungszuschnittmaterial pro Düse gesprüht werden, kann das Aussehen der Schicht lokal kontrolliert werden.
Der nach einer Ausführungsform des oben beschriebenen Verfahrens erhaltene zugeschnittene Metallrohling kann danach zu einem geformten Gegenstand, bevorzugt zu einem Abschnitt eines Kraftfahrzeugkarosserieblechs geformt.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnung veranschaulicht; darin zeigt
1 eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung zur Herstellung des Metallrohlings nach einer Ausführungsform der Erfindung.
1 zeigt schematisch ein gewalztes Aluminiumlegierungsblechprodukt 1. Das Blechprodukt 1 wird von einer EDT-Walze 2 fertiggewalzt. Die EDT-Walze hat ein Oberflächen-Finish mit einer Rauheit von etwa 1 μm Ra nach DIN 4768.
Nach dem Fertigwalzen wird das Blechprodukt an einer Queranordnung von mehreren Sprühdüsen 3 vorbei verschoben. Diese Düsen 3 sprühen ein Vorschmiermittel in Form eines wasserhaltigen Trockenschmiermittels auf die Oberfläche des Aluminiumlegierungsblechprodukts 1. Ein wasserhaltiges Trockenschmiermittel kann leicht auf die gewünschte Weise aufgebracht werden und ist aus diesem Grund bevorzugt. Allerdings können auch andere Vorschmiermittel, bevorzugt Trockenschmiermittel wie Schmelzkleber auf Ölbasis gute Ergebnisse liefern.
Bei der gezeigten Ausführungsform sprühen die Düsen in der Nähe der Kante des Blechprodukts einen niedrigeren Ausstoß von Trockenschmiermittel als die mittleren Düsen. Demnach ist die Dicke der resultierenden Vorschmiermittelschicht auf der Oberfläche des Aluminiumlegierungsblechprodukts in der Nähe der Kanten 4 niedriger als in der Mitte 5. Darüber hinaus wird der Sprühausstoß der Düsen in der Zeit moduliert.
Die oben beschriebene Schicht aus Trockenschmiermittel wirkt als Reibungszuschnittschicht. Als ein Ergebnis der lokalen Variation in der Dicke des Trockenschmiermittels variiert der Reibungskoeffizient über die Oberfläche des Aluminiumlegierungsblechprodukts. In einem Bereich, wo die Dicke der Schicht relativ stark ist, ist der Reibungskoeffizient relativ niedrig, da er hauptsächlich von demjenigen des Trockenschmiermittels bestimmt ist. In einem Bereich, wo die Dicke der Schicht relativ gering ist, ist der Reibungskoeffizient relativ hoch, weil der Schmiereffekt relativ gering ist und folglich der Reibungskoeffizient eher von der Oberfläche des Metallsubstrats bestimmt ist.
Das Blechprodukt kann geschnitten werden, um einzelne Aluminiumlegierungsrohlinge zu bilden, und zwar mit der Reibungszuschnittschicht, die in der Dicke über die Oberfläche ungleichmäßig ist. Folglich ist die Formbarkeit über jeden Metallrohling zugeschnitten.
Es sei bemerkt, daß die Düsen 3 an der Unterseite des Aluminumlegierungsblechprodukts statt an der Oberseite sprühen können, oder es können Düsen vorhanden sein, welche die Unterseite besprühen, zusätzlich zu den Düsen, welche die Oberseite des Blechprodukts besprühen.
Ebenso können die einzelnen Rohlinge geschnitten werden, ehe ihr Reibungskoeffizient modifiziert wird.
Das Aufbringen der Schicht aus Trockenschmiermittel auf das Aluminiumblechprodukt liefert im Vergleich zur Ölschmierung einen relativ niedrigen Reibungskoeffizienten. Darüber hinaus ist der Reibungskoeffizient einer bestimmten Schicht von Trockenschmiermittel reproduzierbarer, als dies normalerweise mit Öl erreicht werden kann, denn in letzterem Fall hängt es von Prozeßbedingungen wie Druck und Formgeschwindigkeit ab. Schließlich kann die Schichtdicke wegen der bevorzugt festen Beschaffenheit der Schicht aus Trockenschmiermittel auf kontrollierte Weise variiert werden.
Die Erfindung ist nicht besonders auf das oben angegebene Beispiel beschränkt, insbesondere nicht auf die Wahl des Metallrohlings oder die Wahl der Aluminiumlegierung.

Claims

Metallrohling zum Formen, bevorzugt ein Aluminiumlegierungsrohling, der darauf zugeschnitten ist, eine räumliche Variation in seiner Formbarkeit vorzusehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallrohling einen räumlich variierenden Reibungskoeffizienten über seine Oberfläche hat, welcher der räumlichen Variation in der Formbarkeit entspricht.
Metallrohling nach Anspruch 1, der ein Metallsubstrat und eine Reibungszuschnittschicht aufweist, die über die Oberfläche des Metallsubstrats vorliegt und über die Oberfläche ein ungleichmäßiges Aussehen hat, um den räumlich variierenden Reibungskoeffizienten zu erhalten.
Metallrohling nach Anspruch 2, bei welchem die Reibungszuschnittschicht ein Vorschmiermittel aufweist.
Metallrohling nach Anspruch 2, bei welchem die Reibungszuschnittschicht ein Trockenschmiermittel aufweist.
Metallrohling nach den Ansprüchen 3 und 4, bei welchem das Vorschmiermittel das Trockenschmiermittel ist.
Metallrohling nach einem der Ansprüche 2 bis 5, bei welchem das ungleichmäßige Aussehen umfaßt, daß die Reibungszuschnittschicht eine Dicke hat, die über die Oberfläche ungleichmäßig ist.
Metallrohling nach Anspruch 6, bei welchem die Dicke der Reibungszuschnittschicht einen unteren Wert in einem ersten Bereich auf der Oberfläche und einen oberen Wert in einem anderen Bereich auf der Oberfläche hat, wobei der untere Wert niedriger als der obere Wert ist.
Metallrohling nach Anspruch 7, bei welchem der untere Wert ausgedrückt in g/m² pro 1 g/m² niedriger als die Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra pro 1 μm ist und der obere Wert ausgedrückt in g/m² pro 1 g/m² mehr als die Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra pro 1 μm ist, wobei die Oberflächenrauheit nach DIN 4768 bestimmt ist.
Metallrohling nach Anspruch 8, bei welchem der obere Wert ausgedrückt in g/m² weniger als das Doppelte der Oberflächenrauheit des Metallsubstrats ausgedrückt in μm Ra nach DIN 4768 ist.
Metallrohling nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem der untere Wert unter 1,0 g/m² und der obere Wert über 1,0 g/m² liegt.
Metallrohling nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei welchem die Oberflächenrauheit des Metallsubstrats größer als 0,5 μm Ra, bevorzugt größer als 0,8 μm Ra und bevorzugter größer als 1,0 μm Ra ist, alle bestimmt nach DIN 4768.
Metallrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem der Metallrohling aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Metallrohling nach Anspruch 12, bei welchem die Aluminiumlegierung aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminiumlegierungen der Serien AA2xxx, AA5xxx und AA6xxx aufweist.
Geformter Gegenstand, der einen geformten Metallrohling nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
Geformter Gegenstand nach Anspruch 14, der ein Kraftfahrzeugkarosserieblech ist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallrohlings zum Formen, das die Schritte umfaßt, daß ein Metallausgangsrohling vorgesehen wird und der Metallausgangsrohling zugeschnitten wird, um eine gewünschte räumliche Variation der Formbarkeit des Metallrohlings zu erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Zuschneidens des Metallausgangsrohlings umfaßt, daß ein räumlich variierender Reibungskoeffizient über seine Oberfläche vorgesehen wird, welcher der gewünschten räumlichen Variation in der Formbarkeit entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das Vorsehen des räumlich variierenden Reibungskoeffizienten über seine Oberfläche umfaßt, daß die Oberfläche eines Metallsubstrats auf ungleichmäßige Weise mit einer Reibungszuschnittschicht versehen wird, um den Metallrohling zum Formen zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem das Versehen der Oberfläche mit der Reibungszuschnittschicht auf ungleichmäßige Weise umfaßt, daß die Reibungszuschnittschicht bis zu einer Dicke aufgebracht wird, die über die Oberfläche ungleichmäßig ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem, vor dem Versehen der Oberfläche des Metallsubstrats mit der Reibungszuschnittschicht, die Oberfläche eine kontrollierte Rauheit direkt durch Oberflächentexturierung oder durch Walzen mit einer oberflächentexturierten Walze erhält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei welchem das Metallsubstrat mit der Reibungszuschnittschicht mit einer Sprühdüse versehen wird, welche einen Sprühausstoß liefert, der Material für die Reibungszuschnittschicht aufweist, und der Sprühausstoß moduliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, bei welchem das Metallsubstrat unter Verwendung mehrerer Sprühdüsen mit der Reibungszuschnittschicht versehen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei welchem das Metallsubstrat eine Aluminiumlegierung ist.
Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die Aluminiumlegierung aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminiumlegierungen der Serien AA2xxx, AA5xxx und AA6xxx umfaßt.