DE10361702A1

DE10361702A1 - Verfahren zum Verbessern der Beulfestigkeit eines Stahlblechs

Info

Publication number: DE10361702A1
Application number: DE10361702A
Authority: DE
Inventors: Ik Soo Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-02-17
Also published as: KR20050010182A; JP2005034906A; US20050011246A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steigern der Beulfestigkeitseigenschaft einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs. Vordehnen eines Stahlblechs wird durchgeführt, indem eine bestimmte Reduktionsrate während eines Dressierwalzwerkprozesses angewendet wird, welches zum Steigern einer Dichte eines Stahlblechs und zum Einstellen einer Form desselben ausgeführt wird, so dass es möglich wird, die Dehnungsfestigkeit eines Stahlblechs zu erhöhen und eine ausgezeichnete Verformungseigenschaft zu erhalten. Die vorliegende Erfindung ist grundsätzlich darauf gerichtet, einen äußeren Verkleidungswerkstoff wie ein Dach, eine Tür, eine Haube und dergleichen eines ausgezeichneten Fahrzeugwerkstoffs mit einer ausgezeichneten Verformungseigenschaft und Beulfestigkeitseigenschaft herzustellen. Demgemäß ist es möglich, eine Dicke eines Fahrzeugwerkstoffs zu verringern, welcher auf einer gesteigerten Festigkeit einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs basiert. Die vorliegende Erfindung kann zu einer staatlichen Umweltregulierungs-Gegenmaßnahme beitragen und bei einer Verbrennungsrate eines Motors positiv mitwirken.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Anmeldung mit der Nr. 10-2003-0049099, angemeldet am 18. Juli 2003, deren Offenbarung hierin vollständig durch Bezugnahme enthalten ist.
BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Beulfestigkeit eines Stahlblechs beziehungsweise einer Stahlplatte durch Vordehnen der Stahlplatte mittels eines Dressierwalzwerkvorgangs, bei welchem eine bestimmte Reduktionsrate vorgesehen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Allgemeinen erfordert eine äußere Verkleidung eines Fahrzeugs eine verbesserte Verarbeitbarkeit zur Herstellung eines bestimmten Teils in eine gewünschte Form nach einem Pressformvorgang. Die äußere Verkleidung kann auch eine verbessertes Beulfestigkeitsverhalten erfordern. Eine äußere Verkleidung eines Fahrzeugkörpers ist meistens aus einem kaltgewalzten Stahlblech mit einem hohen Bruchdehnwert und mit einem großen Formänderungswert hergestellt. Eine hohe Dehnfestigkeit wie auch eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit kann für das Herstellen einer äußeren Verkleidung wie einer Tür, einer Haube, einer Verkleidung und dergleichen erforderlich sein. Im Gegensatz dazu kann eine Stahlplatte beziehungsweise ein Stahlblech mit einer geringen Dehnungsfestigkeit leicht eingebeult werden, sogar wenn nur leichter Druck durch Hände oder anderer einwirkender Kräfte ausgeübt wird.
Eine Beule kann darauf hinweisen, dass ein bestimmter Defekt auf der Fläche einer äußeren Verkleidung zurückzuführen auf die oben genannten Gründe vorliegt. Die Eigenschaft zur Begrenzung einer Beule beziehungsweise Einbeulung wird mit Beulfestigkeit bezeichnet. Ein Stahlblech sollte im Allgemeinen hohe Dehnungsfestigkeit aufweisen, um Beulfestigkeit einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs zu erhöhen. Wenn Dehnungsfestigkeit eines Stahlblechs jedoch zu hoch ist, kann ein Verarbeitungsdefekt während eines Formvorgangs auftreten bevor das Stahlblech verformt ist. Zusätzlich kann ein Rückspring-Phänomen nach dem Verformungsprozess auftreten. Es kann daher eine Herausforderung sein, ein bestimmtes Teil in einer gewünschten Form herzustellen.
Verfahren zum Erhöhen von Dehnungsfestigkeit einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugkörpers, um Beulfestigkeit einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugkörpers zu erhöhen sind vom Stand der Technik her bekannt. Zum Beispiel sind Verfahren wie ein Verfahren zum Verbessern der Menge der Komponenten eines Stahlblechs, ein Verfahren zum Verwenden eines aus miteinander vermischten heterogenen Werkstoffen hergestellten Kombinationswerkstoffs, und ein Verfahren, welches durch die Kombination der oben genannten Verfahren erhalten wird, bekannt.
Zum Beispiel wird gemäß der japanischen Patentoffenlegung No.Hei 8-35035 ein Stahlblech mit Doppelaußenhaut auf einer inneren Stahltafel und einer Oberflächen-Stahlplatte mit einer unterschiedlichen Menge von Stahl zur Erhöhung von Beulfestigkeit, einer Dauerfestigkeit, einer Oberflächen-Formänderungsfestigkeit und einer Verarbeitbarkeit vorgesehen. In einem weiteren Beispiel wird gemäß dem japanischen Patent No.Hei 5-111976 einen Kernplatte aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung vorgesehen. Eine Bauweise zur Erhöhung der gesamten Beulfestigkeit wird dadurch vorgesehen, dass ein Stahlblech mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auf beiden Seiten des Kernblechs zur Herstellung eines Zweikomponentenwerkstoffs aufgebracht wird. In noch einem anderen Beispiel gemäß dem japanischen Patent No.Sho 58-37150 wird ein Stahl mit einem Ferrit-Martensit auf einer Seite des Aufbaus vorgesehen, und ein kaltgewalztes Stahlblech mit einem weichen Stahlgewebe auf einer inneren Seite des Aufbaus.
Trotzdem kann bei den oben genannten Verfahren ein Oberflächendefekt, ein sogenannter Stretcher-Strain beziehungsweise eine Fließfigur, auftreten und die Fähigkeit zur hochpräzisen Steuerung der Mengen der Bestandteile reduzieren. Außerdem ist die Verarbeitbarkeit durch die Produkte nicht einheitlich.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Beulfestigkeit eines Stahlblechs. Es kann möglich sein, die Dehnungsfestigkeit eines Stahlblechs zu erhöhen und eine ausgezeichnete Verformungseigenschaft in solcher Weise zu erhalten, dass ein Stahlblech vorgereckt beziehungsweise vorgedehnt wird, indem eine bestimmte Reduktionsrate während eines Dressierwalzwerkprozesses vorgesehen wird, welcher für eine Veränderung der Dichte und Form des Stahlblechs durchgeführt wird.
einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird eine Stahlwerkstoff aufweisende äußere Verkleidung, wie ein Dach, eine Tür, eine Haube und dergleichen, mit einer ausgezeichneten Verarbeitbarkeit und einer Beulfestigkeitseigenschaft unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt. Erhöhen der Festigkeit einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs kann die Reduzierung der Dicke des Werkstoffs ermöglichen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung kann die Dehnungsfestigkeit eines Stahlblechs basierend auf einer Zunahme des Grades der Kaltverfestigung beziehungsweise Kalthärtung durch das Vordehnen des Stahlblechs in einem einachsigen Spannungszustand vor einem Verformungsprozess vergrößert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Verfahren zum Vordehnen auf der Grundlage eines Dressierwalzwerkprozesses in Übereinstimmung mit einer Reduktionsrate von 1,8% bis 2% während der Herstellung eines kaltgewalzten Stahlblechs erlangt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorher beschriebenen Aspekte und weiteren Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
1 ein Schaubild einer Zunahme von Zugspannung basierend auf einer Zunahme einer Reduktionsrate während eines Dressierwalzwerkprozesses für das erfindungsgemäße Verfahren zum Steigern von Beulfestigkeit darstellt;
2 ein Schaubild einer Verformungsgrenze darstellt, welches eine Zunahme an Verformungseigenschaft nach einer Dehnung zeigt, die auf einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steigerung von Beulfestigkeitseigenschaft basiert; und
3 ein Schaubild ist, welches eine Beziehung zwischen einem Vordehnungsverhältnis und einem FLD (Forming Limit Diagram beziehungsweise Grenzfonnänderungsdiagramm) in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steigerung von Beulfestigkeitseigenschaft darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden solche erfindungsgemäßen Ausführungsformen detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In den erfindungsgemäßen Verfahren werden einige Verfahren vorgesehen, wie ein Verfahren zum Aufbringen einer Vordehnung während eines Dressierwalzwerkprozesses zur Steigerung einer Verformungseigenschaft und einer Beulfestigkeitseigenschaft von Teilen, welches auf der Steigerung von Dehnungsfestigkeit eines Stahlblechs basiert, und ein Verfahren zur Steigerung einer Reduktionsrate während eines Dressierwalzwerkprozesses.
Zur Steigerung einer Beulfestigkeitseigenschaft eines Stahlblechs mittels eines mechanischen Vorgangs, kann es erforderlich sein, die Kaltverfestigung zu erhöhen, nämlich die Dehnungsfestigkeit (YP), indem ein Werkstoff mit einem Vordehnungsprozess behandelt wird bevor ein Pressvorgang ausgeführt wird.
Das Aufgingen einer Vordehnung auf einen Werkstoff ist darauf ausgerichtet, den Werkstoff vor der Durchführung eines Pressvorgangs zu verformen. Der Vordehnungsprozess kann in einem Bereich von 5% durchgeführt werden.
Vordehnungsprozesse werden im Allgemeinen in einem Tiefziehzustand oder in einem einachsigen Dehnungszustand zum Verhindern jeglicher Änderungen in Dicke eines Werkstoffs um eine Verformungseigenschaft und Festigkeit zu steigern. Der Vordehnungsprozess kann mittels eines Verfahrens ausgeführt werden, welches einen einachsigen Spannungszustand auf einem Werkstoff vor dem Durchführen eines Pressvorgangs vorsieht, aber es ist nicht so leicht durchführbar, ihn im praktischen Bereich anzuwenden, was auf viele Hindernisse beim Aufbau der erforderlichen Anlagen zurückzuführen ist.
Bei der vorliegenden Erfindung, einem Verfahren zum Vorsehen eines Vordehnungsprozesses an einem Werkstoff vor dem Durchführen eines Pressvorgangs, ist ein Verfahren zum Einstellen einer Reduktionsrate während eines Dressierwalzwerkprozesses vorgesehen. Auf diese Art und Weise kann es möglich sein, das Verfahren bei vorhandenen Produktionseinrichtungen ohne zusätzliche Anlagen und jegliche Schwierigkeiten bei den Einrichtungen oder Aufbauten anzuwenden.
Ein Dressierwalzwerkprozess ist darauf ausgerichtet, einen Vorgang an letzter Stelle bei einer Herstellung von kaltgewalztem Stahlblech zu bilden und ist geeignet für das Einstellen einer Dichte eines Stahlblechs und für die Korrektur der Form desselben.
Die Reduktionsrate des Dressierwalzwerkprozesses kann innerhalb eines Bereichs von 0,5% bis 1,2% begrenzt sein, um einen zulässigen Bereich einer Produktdicke und Produktdichte vorzusehen.
Es ist bekannt, dass die mechanische Werkstoffeigenschaft bei Erhöhen einer Reduktionsrate gesteigert werden kann, aber das oben genannte Prinzip kann nicht im Feld angewandt werden auf Grund einer Abnahme von Dehnungen und den oben beschriebenen Problemen. Bis jetzt waren die Forschungen hinsichtlich der oben genannten Probleme nicht erfolgreich, so dass noch keine systematische Forschung durchgeführt wurde.
1 stellt ein Schaubild einer Zunahme von Zugspannung dar, basierend auf einer Zunahme einer Reduktionsrate während eines Dressierwalzwerkprozesses für das erfindungsgemäße Verfahren zum Steigern von Beulfestigkeit
Gemäß einem Resultat war es bekannt, dass eine Zugspannung um 1,3kgf/mm² erhöht wurde, wenn eine Dehnung eines Dressierwalzwerks um 0,4% erhöht wurde.
Trotz des obigen Resultats war es unmöglich, die Reduktionsrate des Dressierwalzwerks über einen bestimmten Bereich anzuheben, da die Zunahme der Zugspannung die Dehnung in einem Zugspannungstest herabsetzt, woraus eine Abnahme einer Verformungseigenschaft resultiert.
Wie jedoch in 2 dargestellt ist, kann die Verformungseigenschaft erhöht werden, selbst wenn die Dehnung nach dem Vordehnungsprozess in einer einachsigen Ausdehnung abnimmt. 2 ist ein Grenzformänderungsdiagramm, welches eine Verformungseigenschaft nach einer einachsigen Dehnung darstellt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde zum Messen der Änderung der Werkstoffeigenschaften bei Anheben der Reduktionsrate während des Dressierwalzwerkprozesses der mit einem herkömmlichen Dressierwalzwerkprozess bearbeitete Werkstoff mit einer Reduktionsrate von 0,5% und 1 % beaufschlagt, und die Ergebnisse beider Tests wurden verglichen. Tabelle 1 zeigt die Änderungen der mechanischen Eigenschaften von SPRC 340-BH durch den Vordehnungsprozess. Tabelle 1
Gemäß den in Tabelle 1 dargestellten Daten wurde die Dehnung um ungefähr 1,8% verringert, wenn die Reduktionsrate auf 0,5% angehoben wurde, und das Verhältnis Zugfestigkeit zu Dehnfestigkeit wurde um ungefähr 7% erhöht. Bei einer Anhebung der Reduktionsrate auf 1% nahm die Dehnung um 1,9% im Vergleich mit dem herkömmlichen Werkstoff ab, und das Verhältnis Zugfestigkeit zu Dehnfestigkeit wurde um ungefähr 11 % erhöht. Als Ergebnis des obigen Versuchs ist es bekannt, dass das Verhältnis Zugfestigkeit zu Dehnfestigkeit 70% übersteigen kann bevor die Teile einem Pressvorgang unterzogen werden.
Die Ergebnisse der Verformungseigenschaften in anderen Spannungszuständen nach durchgeführter Vordehnung werden als ein Grenzformänderungsdiagramm dargestellt. Da die Vordehnung der Zunahme der Reduktionsrate in einachsiger Dehnung erfolgt, kann es erwartet werden, dass die Verformungseigenschaft trotz der Abnahme der Dehnung erhöht wird.
Bei der vorliegenden Erfindung kann der Vordehnungsprozess durch Anwendung eines Dressierwalzwerkprozesses durchgeführt werden, und die Reduktionsrate kann innerhalb eines Bereichs von 1,8 bis 2,0% höher als der konventionelle begrenzte Bereich von 0,5 bis 1,2% beibehalten werden. Dadurch kann es möglich sein, die Beulfestigkeitseigenschaft einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs zu steigern, und die Pressverformungseigenschaft zu steigern.
Gemäß einem Versuchsergebnis wurde die Dehnungsfestigkeit des SPRC 340-BH (Werkstoff für den FLD-Versuch) auf 27kgf/mm² bei einer Erhöhung der Reduktionsrate auf 1,8 bis 2,0% erhöht. Zusätzlich wurden 4 bis 5 (kgf/mm²) der Dehnungsfestigkeit in Bezug auf eine Reduktionsrate von 1 % erhöht. Außerdem wurde eine zusätzliche Zunahme von 2 bis 3 kgf/mm² erlangt, wenn zur Erhöhung der Dehnungsfestigkeit geeigneter Bake-Härtungsstahl zusätzlich nach dem Pressvorgang durch Benutzen des Wärmebehandlungseffekts während des Beschichtungsprozesses verwendet wurde.
Eine Einstellung beziehungsweise Anpassung dieser exemplarischen Werte kann erforderlich sein, da hohe Dehnungsfestigkeit vor dem Pressvorgang eine Verformung einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs entsprechend dem Werkstoff verursachen kann. Um ein Produkt mit einer ausgezeichneten Verarbeitbarkeit und Beulfestigkeit herzustellen, kann es daher notwendig sein, die physikalischen Eigenschaften eines jeden Werkstoffs zu systematisieren, um somit die beiden oben genannten Effekte in geeigneter Weise einzustellen.
3 zeigt ein Schaubild einer Beziehung zwischen einem Vordehnungsverhältnis und einem FLD beziehungsweise Grenzformänderungsdiagramm in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steigerung einer Beulfestigkeit.
Wie 3 darstellt, wurde das FLD durch Anwenden verschiedener Vordehnungen erhalten. Ergebnisse des dem Vordehnungsprozess folgenden Zugspannungstests zeigten an, dass die Dehnung leicht um ungefähr 3% abgenommen hatte, aber Ergebnisse des FLD-Tests zeigten eine Grenzformänderung in verschiedenen Verformungsstufen, in welchen die Dehnung leicht um 1 % erhöht war.
Im Allgemeinen wird es anerkannt, dass es erfolgreich ist, wenn die Verformungseigenschaft nicht nach dem Vordehnungsprozess verringert wird. Wie in den oben gezeigten Versuchen dargestellt wurde die Verformungseigenschaft nach einer einachsigen Dehnung leicht erhöht.
Wie oben beschrieben sieht die vorliegende Erfindung ein zur Steigerung von Dehnungsfestigkeit eines Stahlblechs geeignetes Verfahren in einer solchen Weise vor, dass ein Vordehnungsprozess mit Bezug auf ein Stahlblech basierend auf einem Dressierwalzwerk unter der Bedingung des Beibehaltens einer bestimmten Reduktionsrate ausgeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, eine Beulfestigkeitseigenschaft einer äußeren Verkleidung eines Fahrzeugs zu steigern, und eine Verformungseigenschaft eines Stahlblechs während eines Pressvorgangs zu erhöhen.

Claims

Verfahren zum Steigern der Beulfestigkeitseigenschaft eines Stahlblechs beziehungsweise einer Stahlplatte mit folgenden Verfahrensschritten: Vordehnen eines Stahlblechs durch längs einer Achse wirkende Zugkräfte; Durchführen eines Pressvorgangs in Bezug auf das Stahlblech; und Steigern der Dehnungsfestigkeit des Stahlblechs basierend auf einer Zunahme des Grades von Kaltverfestigung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Verfahrensschritt Vordehnen des Stahlblechs den Teilschritt Ausführen eines Dressierwalzwerkprozesses mit dem Stahlblech aufweist, und wobei der Teilschritt Ausführen eines Dressierwalzwerkprozesses eine Reduktionsrate zwischen ungefähr 1,8% bis ungefähr 2,0% aufweist, wenn ein kaltgewalztes Stahlblech hergestellt wird.