DE60116270T2

DE60116270T2 - Geleitete formung eines blechzuschnittes

Info

Publication number: DE60116270T2
Application number: DE60116270T
Authority: DE
Inventors: Leif Carlsson; Hans Groth
Original assignee: Outokumpu Stainless AB
Current assignee: Outokumpu Stainless AB
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-02-23
Also published as: AU2001236292A1; ATE314163T1; US6868708B2; ES2256203T3; WO2001062406A1; US20030029216A1; SE516374C2; EP1265718A1; JP2003523285A; DE60116270D1; EP1265718B8; SE0000570D0; SE0000570L; EP1265718B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die gesteuerte Formung eines Rohlings oder die kontrollierte Formung eines metallenen Arbeitsstückes, vorzugsweise in der Form von Platten oder Bändern, welches metallene Arbeitsstück eine hohe Zugbeanspruchungs-Grenze von über 1.000 N/mm² hat und das zur weiteren Ausformung dienen soll (siehe beispielsweise US-A-5,359,872).
Die heute verwendeten Formgebungs-Verfahren basieren auf der Tatsache, dass ein Arbeitsstück vorzugsweise in der Form von Platten oder Bändern in einer Maschine oder mit einem Werkzeug in eine gewünschte Gestalt geformt wird, die, bzw. das die Form des Endprodukts bestimmt. Das zugrundeliegende Formverfahren kann durch Walz-Formgebung, durch Verpressen, Tiefziehen, etc. bewerkstelligt werden. Beim Kantenbiegen/Kantenfalten/Kantenpressen, liegt eine Kombination von Werkzeugen und Maschinerie-Vorgaben vor, anhand deren die Form des Endprodukts entschieden wird. Diese vorbekannten Formverfahren haben eine Vielzahl von Nachteilen, wobei beim dreidimensionalen Ausformen die Werkzeuge beispielsweise sehr teuer sind. Beim Formen von ultrahochfesten Materialien mit einer Zugbeanspruchungs-Grenze von über 10.000 N/mm² ist ein Ausformen sehr schwierig auszuführen, insbesondere wenn eine Formgebung mit schmalen Radien bei den Biegevorgängen des Kantenbiegens, eines Kantenfaltens oder einer Walzformgebung vollzogen wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gesteuerte Ausformung eines metallenen Arbeitsstückes vorzusehen, das vorzugsweise in der Form von Platten oder Bändern vorliegt, wobei man von einem planen oder vorgeformten plattenähnlichen Arbeitsstück eine mögliche Biegeformung oder Formgebung zwei- oder dreidimensionaler Formen auf sehr einfache und reproduzierbare Weise vollziehen kann. Überdies ist es mittels der erfindungsgemäßen Formgebung des Arbeitsstücks sehr einfach, letzteres mit relativ einfachem Werkzeug oder anderen Vorrichtungen in das Endprodukt überzuführen, in bestimmten Fällen sogar mit der Hand, wenn das Material eine dünne Wand ist. Mittels der Erfindung können nun ultrahochfeste Materialien mit einer Zugbeanspruchungs-Grenze von über 1.000 N/mm² in sowohl zweidimensionale als auch dreidimensionale Formen ausgeformt werden, wobei die oben aufgezählten Nachteile eliminiert sind. Die Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen 1 und 7 wiedergegeben.
Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere Ausführungsformen der Erfindung.
Dank der Erfindung wird eine gesteuerte Formgebung eines Arbeitsstücks aus einem Metall-Arbeitsstück vollzogen, vorzugsweise in der Form von Platten oder Bändern, welches Verfahren auf exzellente Weise seinen Zweck erfüllt und gleichzeitig überdies sowohl einfach als auch preiswert auszuführen ist. Mit dem erfindungsgemäßen Werkstück kann nun eine weitere Formgebung entlang vorbestimmter Faltkerben oder -zonen entlang des Werkstücks vollzogen werden, wobei der Fließpunkt des Materials aufgrund einer Erwärmung auf einen Fließpunkt reduziert ist, der wesentlich geringer als der Fließpunkt des angrenzenden Basismaterials ist. Das Arbeitsstück ist nun sehr einfach entlang der Faltkerben oder -zonen auf eine gewünschte Form einschließlich einer komplizierten An und Weise zu bringen. Gleichzeitig ist auch eine Walz-Formgebung und Randfaltung/Randbiegung von Profilen eines Materials mit einer Zugbeanspruchungs-Grenze von mehr als 1.000 N/mm² mit sehr schmalen Radien möglich. Durch diese vergrößerte Möglichkeit hinsichtlich der Bearbeitung dieses hochfesten Arbeitsstücks ist der Bedarf zum Schweißen und an kostenintensiven darauf folgenden Arbeitsschritte reduziert, insbesondere wenn sehr scharfe Biegeradien auf dem fraglichen zu produzierenden Stück vorliegen. Überdies können in das Arbeitsstück während der Herstellung auf einfache Weise sowohl Vertiefungen oder Löcher gestanzt oder geschnitten werden, die in der Konstruktion vorliegen müssen, oder für den späteren Zusammenbau gleichzeitig wie eine Biegung in optionalen Winkeln ausgeführt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer bevorzugten exemplarischen Ausführungsform in größerem Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen
1 ein planes Arbeitsstück zeigt, das mit Faltkerben gemäß der Erfindung versehen ist, um eine zweidimensionale Gestalt des geformten Endproduktes zu schaffen,
2 das Arbeitsstück aus 1 zeigt, nachdem es in die vorbestimmte Form entlang der Biegekerben geformt wurde,
3 ein weiteres planes Arbeitsstück zeigt, das mit Biegekerben gemäß der Erfindung versehen ist, um eine dreidimensionale Gestalt des geformten Endproduktes zu schaffen, und
4 das Arbeitsstück aus 3 zeigt, nachdem es in die vorbestimmte Gestalt entlang der Biegekerben geformt wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedeutet, dass Falt-Biegekerben 2, 3 in ein platten- oder bandförmiges Arbeitsstück 1 gemacht werden, das aus einem Material mit einer hohen Zugfestigkeitsgrenze vorzugsweise von über 1.000 N/mm² ist, und das für eine Ausformung aus seinem Originalzustand, im Wesentlichen eines planen Zustandes bestimmt ist. Entlang der Falt-Biegekerben 2, 3 oder -zonen über das Arbeitsstück ist der Fließpunkt des Materials durch Erwärmung auf einen Wert reduziert, der wesentlich geringer ist als der Fließpunkt des angrenzenden Basismaterials. Durch diese Bearbeitung der Faltkerben oder -zonen 2, 3 kann das Arbeitsstück 1 darauf folgenden Biegevorgängen unterworfen werden. Während dieser Bearbeitung wird das Platten-Arbeitsstück 1 in oder entlang der partiell erwärmten Zonen 2, 3 geformt, welche Ausformung dank des geringeren Fließpunktes an den Faltkerben oder -zonen möglich ist. Wenn die Wärmebehandlung abgeschlossen ist, ist das Material abkühlen zu lassen, während auf die nachfolgende Biege-Bearbeitung zu warten ist.
Wenn das Arbeitsstück 1 dann entlang der wärmebehandelten Zonen 2, 3 in Abhängigkeit der Richtung dieser wärmebehandelten Zonen 2, 3 gefaltet oder gebogen worden ist, die gerade gekrümmt, als Kreissegment ausgeformt oder sich entlang einer optionalen Kurve erstreckend geformt sein können, wird das Arbeitsstück 1 aus der Ebene gebogen, wobei das gesamte Arbeitsstück 1 dann eine zwei- oder dreidimensionale Gestalt und/oder Ausdehnung annimmt.
Gemäß der Erfindung ist nun ein planes oder vorgeformtes metallisches Platten-Arbeitsstück vorgesehen, das für eine weitere Formgebung bestimmt ist und das eine Zugbeanspruchungsgrenze vorzugsweise oberhalb 1.000 N/mm² hat, dessen Form variiert werden kann und an dem eine oder mehrere schmale ausgedehnte Zonen auf eine Temperatur erwärmt wurden, so dass die Eigenschaften des Materials verändert werden und man eine reale Reduktion der Zugbeanspruchungsgrenze des Materials entlang dieser Zonen erhält. Die Wärmebehandlung dieser Zonen kann auf einer oder zwei Seiten mit Hilfe eines Lichtbogens, einer Gasflamme, einer Re duktionserwärmung, eines Lasers, IR, sichtbarem oder unsichtbarem Licht aller Sorten, Heiss-Schuhen, Induktion, etc. erfolgen.
Die gesamte Bearbeitung des Arbeitsstücks gemäß der Erfindung vollzieht sich in einer Maschine mit Hilfe irgendeiner der oben erwähnten Wärmeverfahren, die das letztendliche Arbeitsstück liefert, das dann auszuformen ist. Die beim Formen des Arbeitsstücks anzuwendenden Biegeradien sind durch die Breite der Zone bestimmt, die mit Wärme behandelt ist. Die Breite der Zone kann in der Längsrichtung variiert werden, was es möglich macht, dass die Radien ein- und derselben Biegung oder der Winkel in der Länge der Biegung variiert werden können. Durch ein Steuern der Erwärmung kann eine Variation in der Reduktion der Biegebeanspruchungsgrenze erhalten werden, und die Biegebeanspruchungsgrenze kann ebenso in der Dickerichtung der Platte variiert werden. Wie zuvor erwähnt, kann das Wärmeverfahren der fraglichen Faltkerben oder -zonen mit Hilfe einer der oben aufgezählten Verfahren vollzogen werden.
Die Formmuster, die die Wärme behandelten Faltkerben oder -zonen auf der Ebene oder der vorgefertigten Platte des Arbeitsstücks bilden, geben die Endform vor. Das erfindungsgemäße Arbeitsstück ist dargestellt durch ein metallisches Material, das für das Objekt vorteilhaft ist, vorzugsweise eine dünne Wand, ultrahochfestes rostfreies Stahlmaterial.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können separat oder in Kombination miteinander verwendet werden.

Claims

Verfahren zur kontrollierten Formgebung eines metallenen, vorzugsweise in der Form von Platten oder Bändern vorliegenden Werkstücks, wobei das metallene Werkstück aus einem ultrahochfesten Material gebildet ist, das eine Zugfestigkeits-Grenze von über 1.000 N/mm² aufweist, und das für eine weitere Formung bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass entlang vorbestimmter Faltkerben oder -zonen (2, 3) entlang des Werkstücks (1), wenn dieses in einem im Wesentlichen ebenen Zustand ist, die Zuggrenze des Materials durch Erhitzen auf eine Zuggrenze reduziert wird, die wesentlich niedriger ist als diejenige des angrenzenden Basismaterials, wobei das Werkstück (1), nicht bevor es abgekühlt ist, anschließend Biege-, Falt- oder Formvorgängen ausgesetzt wird, um eine zwei- oder dreidimensionale Gestalt und/oder Ausdehnung des Werkstücks (1) entlang der behandelten Faltkerben oder -zonen (2, 3) zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der wärmebehandelten Zone (2, 3) auf dem entsprechenden Werkstück (1) einem vorbestimmten Biegeradius angepasst ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der wärmebehandelten Zone (2, 3) des Werkstücks (1) entlang der Längsrichtung des Werkstücks variiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen in Abhängigkeit auf die gewünschte, variierende Reduktion der Zuggrenze des Werkstücks (1) gesteuert wird und auch in Abhängigkeit der Dicke des Werkstücks (1).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) aus einer dünnen Wand aus ultrahochfestem metallischen Material gebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die endgültige Form des Werkstücks (1) durch das Muster bestimmt wird, das die wärmebehandelten Kerben/Zonen (2, 3) auf dem ursprünglichen Werkstück bilden.
Ein Werkstück aus Metall, insbesondere in Form von Platten oder Bändern, das durch ein ultrahochfestes Material mit einer Zuggrenze von mehr als 1.000 N/mm² gebildet ist und das zur weiteren Formgebung bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) aus einem Material gebildet ist, das entlang vorbestimmter Faltkerben oder -zonen (2, 3) über das Werkstück (1) eine Zuggrenze aufweist, die durch Erwärmen auf eine Zuggrenze reduziert wurde, die wesentlich niedriger ist als diejenige des angrenzenden Basismaterials, wobei eine einfache Formung des Werkstücks in eine gewünschte zwei- oder dreidimensionale Form und/oder Ausdehnung in die oder längs der behandelten Faltkerben oder -zonen (2, 3) möglich ist, wenn das Werkstück kalt ist.
Ein kaltes Werkstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es längs der vorbestimmten Faltkerben oder -zonen (2, 3) auf einer oder beiden Seiten mittels eines Lichtbogens, einer Gasflamme, eines Reduktionserhitzens, Laser, Infrarot, Heiss-Schuhen, einer Induktion oder ähnlichem erhitzt wurde.