DE19835559B4

DE19835559B4 - Verfahren zur Herstellung von partiell verstärkten Blechformteilen

Info

Publication number: DE19835559B4
Application number: DE19835559A
Authority: DE
Inventors: Hans-Rudolf Arnheim; Van-Hong Hoang
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2018-08-07
Also published as: DE19835559A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von partiell verstärkten Blechformteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, die in Bereichen mit erhöhten Festigkeitsanforderungen eine gegenüber den angrenzenden Flächen größere Materialstärke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Umformprozeß zunächst das Blechformteil ausgebildet wird und anschließend auf den (die) Verstärkungsbereich(e) eine Metallpulverschicht haftend aufgebracht und danach unter Wärmeeinwirkung aufgesintert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von partiell verstärkten Blechformteilen, insbesondere Karosseneteilen für Kraftfahrzeuge, die in Bereichen mit erhöhten Festigkeitsanforderungen eine gegenüber den angrenzenden Flächen größere Materialstärke aufweisen.
Blechformteile, die in bestimmten Bereichen einer besonders hohen Belastung ausgesetzt sind, werden üblicherweise in den hochbeanspruchten Partien als Doppelblechstruktur in Form eines mit dem Grundblech verbundenen Verstärkungsblechs ausgebildet. Gegebenenfalls sind entsprechend der auftretenden Belastung auch mehrere oder unterschiedlich starke Verstärkungsbleche erforderlich, um einer Verformung oder Beschädigung des Blechformteils an den Krafteinleitungspunkten zu begegnen.
Bei einem aus der DE 43 07 563 A1 bekannten Verfahren zur Fertigung von partiell als Doppelblechstruktur ausgebildeten Blechformteilen werden das Grundblech und das mindestens eine Verstärkungsblech vor dem Umformungsvorgang zunächst – zumindest hilfsweise – aneinander befestigt, anschließend gemeinsam durch Tiefziehen oder Formstanzen umgeformt und dananch endgültig miteinander verbunden. Die Verbindung der aufeinanderliegenden Bleche vor und/oder nach dem Umformungsvorgang geschieht beispielsweise durch Druckfügen oder verschiedene Klebe- oder Schweißverbindungstechniken.
In der DE 41 04 256 A1 wird darüber hinaus ein Fertigungsverfahren zur Herstellung von in bestimmten Abschnitten verstärkt ausgebildeten Blechteilen beschrieben, bei dem Karosserieteile für Kraftfahrzeuge, wie Motorhauben, Seitentüren, Heckklappen, Schiebedächer und dgl., an örtlich höherbelasteten Bereichen, beispielsweise für Scharnieraufnahmen, Schloßverstärkungen und sonstige tragende Teile, durch Stumpfschweißen dauerhaft mit einem stärkeren, flächenkleineren, in die Verstärkungsstelle eingesetzten Einsatzblech verbunden werden und anschließend in einem Umformprozeß die gewünschte Form des Blechteils hergestellt wird.
Gemäß der DE 195 12 089 C1 kann die Herstellung durch eine Doppelblechausbildung partiell verstärkter, umformbarer Blechbauteile auch mit Hilfe eines Lötvorgangs in der Weise erfolgen, daß in einem zwischen den beiden zu verbindenden Blechteilen gebildeten Hohlraum ein Lotteil fixiert wird, und während eines anschließenden Erwärmungs- und Umformungsvorgangs die Verbindung zwischen den beiden Blechteilen über das Lot vorgenommen und so der Verstärkungsbereich ausgebildet wird.
Die bekannten Verfahren zur Herstellung von in einem Umformprozeß gefertigten, verstärkten Blechformteilen sind zunächst insofern nachteilig, als für die Formgebung und gegenseitige Verbindung der mindestens zwei Bleichteile ein zeitlich und apparativ erheblicher Fertigungsaufwand erforderlich ist. Bei der im allgemeinen durch Schweißen bewirkten Befestigung des Verstärkungsblech auf dem Grundblech wird keine vollflächige Verbindung zwischen den beiden Blechteilen erzeugt, so daß die maximal erzielbare Festigkeit in dem örtlich begrenzten Verstärkungsbereich nicht erreicht wird. Die Anwendung des Punktschweißens führt außerdem zu optischen Beeinträchtigungen auf der Sichtseite des Blechformteils, und soweit keine vollflächige Verbindung zwischen den beiden Blechteilen erzielt werden kann, wird der Herstellungsaufwand weiter durch in diesem Fall erforderliche Korrosionsschutzmaßnahmen erhöht. Nachteilig ist schließlich, daß bei unterschiedlichen Stabilitätsanforderungen im Verstärkungsbereich mehrere oder unterschiedlich starke Verstärkungsbleche angeschweißt bzw. eingeschweißt werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fertigung von in Bereichen mit erhöhten Stabilitätsanforderungen verstärkten Blechformteilen anzugeben, das bei geringem Herstellungs- und Materialaufwand den belastungsspezifischen Anforderungen im Verstärkungsbereich gerecht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung von partiell verstärkten Blechformteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, die in Bereichen mit erhöhten Festigkeitsanforderungen eine gegenüber den angrenzenden Flächen größere Materialstärke aufweisen, in der Weise gelöst, daß in einem Umformprozeß zunächst das Blechformteil hergestellt wird und anschließend auf den (die) Verstärkungsbereich(e) eine Metallpulverschicht haftend aufgebracht und danach unter Wärmeeinwirkung aufgesintert wird.
Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Verstärkung bei bereits tiefgezogenen oder formgestanzten Blechteilen an beliebigen, auch kompliziert geformten Stellen des Blechformteils mit geringem Fertigungsaufwand zu erzeugen, und zwar in einer Stärke, die den jeweiligen Stabilitätsanforderungen an den betreffenden Verstärkungsbereich entspricht. Die Verstärkungsschicht kann auch in ein und demselben Bereich in sich ändernder Dicke ausgebildet werden, um höchsten Anforderungen an die individuelle Ausbildung der Verstärkungsstelle hinsichtlich Stabilität und Elastizität gerecht zu werden. Das Sintern erfolgt bei einer Temperatur, durch die das Gefüge und die Festigkeitseigenschaften des Grundblechs des Blechformteils nicht beeinflußt werden.
Durch die vollflächige, innige Verbindung der aufgesinterten Verstärkungsschicht mit dem Blechformteil im Verstärkungsbereich wird einerseits mit geringem Materialaufwand eine hohe Festigkeit erreicht und andererseits besteht keine Korrosionsgefahr aufgrund eines zwischen der Verstärkungsschicht und dem Blechteil verbleibenden freien Raums. Die zur Verstärkung aufgebrachte Sinterschicht muß nicht nachbehandelt werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit einer spangebenden Bearbeitung oder einer Oberflächenveredlung.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die aufzusinternde Metallpulverschicht durch elektrostatisches Pulverspritzen im Verstärkungsbereich aufgetragen. Dadurch werden auch kompliziert geformte, schwer zugängliche Flächen erreicht, und außerdem ist bis zum Sintervorgang eine vorläufige Haftung der aufgetragenen Pulverschicht gewährleistet.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die aufgesinterte Verstärkungsschicht aus einem mit dem Material des Blechformteils artgleichen Werkstoff gebildet. Vorzugsweise besteht das Blechformteil aus Stahl, während als Sintermaterial ein Eisenwerkstoff verwendet wird.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Ein aus dünnem Stahlblech durch Tiefziehen hergestelltes Blechteil in Form der Seitentür eines Kraftfahrzeugs soll in bestimmten – örtlich begrenzten – Bereichen mit erhöhten Festigkeitsanforderungen, zum Beispiel im Bereich der Anbringung des Schlosses und der Türscharniere, verstärkt werden, um deren dauerhafte, stabile Befestigung zu gewährleisten.
Nach dem Tiefziehen wird das aus Stahl bestehende Blechteil an den zu verstärkenden Stellen zunächst gereinigt und anschließend wird auf diese Bereiche des Blechteils ein aus Eisenwerkstoff bestehendes Metallpulver aufgetragen. Das Aufbringen des Metallpulvers erfolgt in einem elektrostatischen Spritzvorgang, indem die zu beschichtende Fläche des Blechteils und das aufzutragende Metallpulver in unterschiedlicher Polarität elektrisch geladen sind und eine der zu erzielenden Schichtdicke entsprechende Pulvermenge aufgespritzt wird und an der Verstärkungsstelle haftet. Die so vorbereiteten Blechteile werden in reduzierender Atmosphäre über einen Zeitraum von 15 Minuten auf eine Temperatur von 700°C erwärmt, bei der die Pulverteilchen miteinander und mit der Oberfläche des Blechteils durch Grenzflächenreaktion eine innige Verbindung eingehen und in dem betreffenden Stabilitätsbereich der Seitentür eine vollflächig haftende Verstärkungsschicht ausbilden.
Die so verstärkten Bereiche des Blechformteils werden hohen Stabilitätsanforderungen gerecht. Die Verstärkungsschicht, die gegebenenfalls spanend bearbeit und oberflächenbehandelt wird, kann außerdem als Verschleißschutz dienen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von partiell verstärkten Blechformteilen, insbesondere Karosserieteilen von Kraftfahrzeugen, die in Bereichen mit erhöhten Festigkeitsanforderungen eine gegenüber den angrenzenden Flächen größere Materialstärke aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Umformprozeß zunächst das Blechformteil ausgebildet wird und anschließend auf den (die) Verstärkungsbereich(e) eine Metallpulverschicht haftend aufgebracht und danach unter Wärmeeinwirkung aufgesintert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver durch elektrostatisches Pulverspritzen auf den jeweiligen Verstärkungsbereich aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver in einer entsprechend den Anforderungen an die Stabilität veränderlichen Schichtdicke aufgespritzt und aufgesintert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsschicht in ein und demselben Verstärkungsbereich des Blechformteils des Blechformteils in variabler Stärke aufgesintert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechformteil und die aufgesinterte Verstärkungsschicht aus gleichartigem Material bestehen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechformteil aus Stahl besteht und die aufgesinterte Verstärkungsschicht auf der Basis von Eisenwerkstoffen ausgebildet ist.