EP1266972A1 - Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils - Google Patents

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EP1266972A1
EP1266972A1 EP02012153A EP02012153A EP1266972A1 EP 1266972 A1 EP1266972 A1 EP 1266972A1 EP 02012153 A EP02012153 A EP 02012153A EP 02012153 A EP02012153 A EP 02012153A EP 1266972 A1 EP1266972 A1 EP 1266972A1
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EP
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bead
sheet metal
metal profile
board
collar
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Oliver MÜLLER
Wilhelm Dr. Arns
Peter Göer
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
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    • B21D19/088—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for flanging holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D1/62—Quenching devices
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    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hardened sheet metal profile from a board, the board also preformed if necessary can be.
  • DE 24 52 486 A1 counts a method for producing a hardened one Sheet profile from a board in a press hardening process for State of the art in which a circuit board made of hardenable steel heated to hardening temperature, then hot formed in a press tool and then cured while the sheet profile in the press tool remains. Since the sheet profile during the hardening process cooling is clamped in the press tool, receives to get a product with good dimensional accuracy.
  • the hot forming and hardening in the press tool has due to the by combining the forming and tempering process in one tool rational way of working generally benefits.
  • WO 99/07492 provides for the above-described press hardening process to modify and the edge areas in the press tool bend from prefabricated holes so that collars are formed.
  • the holes are bent in the press tool before hardening.
  • the openings in the sheet metal profile are intended as through holes for fastening screws serve. It is conceivable to have such holes for orientation of the sheet profile in subsequent manufacturing operations.
  • Such openings with a collar are also referred to in technical terms as swings.
  • swings In practice, especially in automotive engineering, also applied to drilling or breakthroughs in automotive components, for example to reinforce cross members. These passages are supposed to avoid that the components in these areas prematurely in the event of a crash buckle and fail.
  • the object of the invention is based on the prior art based on a rational process for the production of hardened sheet metal profiles to show with swipes.
  • this object is achieved in a method according to claim 1.
  • the board has pull-throughs with protruding collars and at least one in Ribs flared in the direction of the collar.
  • Making the Draws can be done in one go or on pre-made holes. Contemporaneous or the bead or the beads are produced with a time delay.
  • the pull-throughs and the beads are preferably produced on the train the circuit board trimming.
  • the board prepared in this way can then be opened a conveyor lying in a heat treatment plant and be warmed there. After heating, the board is in one Press tool to the sheet profile hot-formed and cooled, whereby hardening occurs.
  • the passages can be used as reference points for the orientation of the sheet metal profile in subsequent manufacturing operations or to stiffen the Serve sheet metal profile or as mounting holes.
  • a blank or semi-finished product made of steel is preferably used, which is expressed in percent by weight of carbon (C) 0.19 up to 0.25, silicon (Si) 0.15 to 0.50, manganese (Mn) 1.10 to 1.40, titanium (Ti) 0.020 to 0.050, boron (B) 0.002 to 0.005, aluminum (Al) 0.02 to 0.06 as well Phosphate (P) in a proportion up to max. 0.025, sulfur (S) max. 0,015, Chrome (Cr) max. 0.35 and molybdenum (Mo) max. 0.35, with the rest iron (Fe) is inclusive of melting-related impurities.
  • the blank with beads and beads is heated in the heat treatment system to the hardening temperature, that is, to a temperature above Ac 3 , where the steel is in the austenitic state. As a rule, this temperature is between 775 ° C and 1000 ° C. Then the forming process takes place in the press tool, whereupon the hardening begins by cooling. This results in a fine-grained martensitic or bainitic material structure.
  • the sheet profile is clamped in the press tool during the hardening process.
  • the cooling performed here can be carried out directly or indirectly. In direct cooling, the sheet profile is brought into direct contact with a coolant. With indirect cooling, the press tool or parts thereof are cooled.
  • a bead is deeper than a collar a passage. This ensures that the board is reliably carried by the beads while lying on the conveyor.
  • the Passages or collars, however, are free at a distance from the funding.
  • the beads are designed groove-like and in the conveying direction oriented. This measure contributes to a reliable transport of the boards through the heat treatment plant.
  • the board gets stuck on the conveyor, for example between the oven rollers, is avoided.
  • the groove-like beads ensure a defined contact surface the funding.
  • the board is stiffened overall, so that it also only slight deflections of the board in the heat treatment system comes during transportation and heating.
  • the beads in the press tool can expediently leveled again before the cooling stage and thus removed be (claim 4).
  • the beads provided according to the invention in the board Due to the beads provided according to the invention in the board, the Preserve stackability of the boards. A tilting or rocking of the stack of boards is reduced or reliably prevented depending on the design of the beads.
  • the beads ensure that the Passages during transport on the conveyor through the heat treatment system not be damaged or a circuit board is attached to the conveyor remains. As mentioned earlier, the board is stiffened, so it's only going to a small deflection in the heat treatment plant during the Transport is coming.
  • FIGS 1 and 2 do not show a circuit board 1 when passing through one Heat treatment plant in the form of an oven 2, illustrated in more detail.
  • the board 1 is in this case on a conveyor formed from oven rollers 3 4 worn.
  • the circuit board 1 points downward from its plane in the image plane open passages 5 with circumferential collar 6. These are when cutting the board manufactured, as well as two covering almost the entire Length of the board 1 extending groove-like beads 7.
  • the beads 7 run parallel to the longitudinal direction of the rectangular board 1 and are in Direction of conveyance (arrow F) oriented - i.e. perpendicular to the longitudinal axis of the Oven rolls 3. It is clear from FIG. 2 that the beads 7 are deeper than that Collar 6 of the passages 5 are formed.
  • the passages 5 are consequently with ground clearance to the oven rollers 3.
  • the board 1 is from the with the Oven rollers 3 beads 7 coming into contact through oven 2 transported.
  • the beads 7 cause stiffening the circuit board 1 so that it can be used both in handling and during intermediate storage is easier to use. As a result of the stiffening, it also occurs in the oven 2 only less deflection during transport.
  • the circuit board 1 is heated to a temperature of approximately 970 ° C and then hot formed into a sheet metal profile in a press tool and then hardened.
  • the sheet profile is hardened in the press tool clamped.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine. Hierbei sind zunächst an der Platine 1 Durchzüge 5 mit vorstehenden Kragen 6 erzeugt worden sowie zwei nutartig gestaltete Sicken 7. Auf den Sicken 7 liegend wird die Platine 1 dann auf einem Fördermittel 4 in dem Ofen 2 erwärmt, anschließend in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und dann gehärtet. Im Bedarfsfall können die Sicken 7 vor dem Härten im Pressenwerkzeug eingeebnet werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine, wobei die Platine im Bedarfsfall auch vorgeformt sein kann.
Durch die DE 24 52 486 A1 zählt ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine in einem Presshärtverfahren zum Stand der Technik, bei dem eine aus härtbarem Stahl bestehende Platine auf Härtetemperatur erhitzt, dann in einem Pressenwerkzeug warm umgeformt und anschließend ausgehärtet wird, während das Blechprofil im Pressenwerkzeug verbleibt. Da das Blechprofil bei der im Zuge des Härtungsvorgangs vorgenommenen Kühlung im Pressenwerkzeug eingespannt ist, erhält man ein Produkt mit guter Maßhaltigkeit.
Das Warmumformen und Härten im Pressenwerkzeug hat aufgrund der durch die Kombination von Umform- und Vergütungsvorgang in einem Werkzeug rationellen Arbeitsweise generell Vorteile.
Im Rahmen der WO 99/07492 ist vorgesehen, das vorbeschriebene Presshärtverfahren zu modifizieren und im Pressenwerkzeug die randseitigen Bereiche von vorgefertigten Löchern abzubiegen, so dass Kragen entstehen. Das Abbiegen der Löcher geschieht im Pressenwerkzeug vor dem Härten. Die Öffnungen im Blechprofil sollen als Durchführungslöcher für Befestigungsschrauben dienen. Denkbar ist es, solche Löcher auch zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen heranzuziehen.
Derartige Öffnungen mit Kragen bezeichnet man fachterminologisch auch als Durchzüge. Sie werden in der Praxis, insbesondere im Automobilbau, ferner angewandt, um Bohrungen oder Durchbrüche in Kraftfahrzeugbauteilen, beispielsweise Querträgern, zu verstärken. Diese Durchzüge sollen vermeiden, dass bei einem Crash die Bauteile in diesen Bereichen vorzeitig einknicken und versagen.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein rationelles Verfahren zur Herstellung von gehärteten Blechprofilen mit Durchzügen aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in einem Verfahren nach Patentanspruch 1. Danach werden zunächst aus ebenen Bereichen der Platine Durchzüge mit vorstehenden Kragen sowie mindestens eine in Richtung der Kragen ausgestellte Sicken ausgeformt. Das Herstellen der Durchzüge kann in einem Zug oder an vorgefertigten Löchern erfolgen. Zeitgleich oder zeitversetzt wird die Sicke bzw. werden die Sicken hergestellt. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung der Durchzüge und der Sicken im Zuge des Platinenbeschnitts. Anschließend kann die so vorbereitete Platine auf einem Fördermittel liegend in eine Wärmebehandlungsanlage transportiert und dort erwärmt werden. Nach der Erwärmung wird die Platine in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warmumgeformt und abgekühlt, wodurch sich eine Härtung einstellt.
Die Durchzüge können als Referenzpunkte zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen oder zur Versteifung des Blechprofils bzw. als Montagelöcher dienen.
Bevorzugt kommt eine Platine bzw. ein Halbzeug aus einem Stahl zum Einsatz, der in Gewichtsprozenten ausgedrückt besteht aus Kohlenstoff (C) 0,19 bis 0,25, Silizium (Si) 0,15 bis 0,50, Mangan (Mn) 1,10 bis 1,40, Titan (Ti) 0,020 bis 0,050, Bor (B) 0,002 bis 0,005, Aluminium (Al) 0,02 bis 0,06 sowie Phosphat (P) in einem Anteil bis max. 0,025, Schwefel (S) max. 0,015, Chrom (Cr) max. 0,35 und Molybdän (Mo) max. 0,35, wobei der Rest Eisen (Fe) ist einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
Die mit Durchzügen und Sicken versehene Platine wird in der Wärmebehandlungsanlage auf Härtungstemperatur, das heißt auf eine über Ac3 liegende Temperatur erhitzt, wo sich der Stahl in austenitischem Zustand befindet. In der Regel liegt diese Temperatur zwischen 775 °C und 1000 °C. Anschließend erfolgt der Umformvorgang im Pressenwerkzeug, worauf durch Kühlung das Härten einsetzt. Hierbei stellt sich ein feinkörniges martensitisches oder bainitisches Werkstoffgefüge ein. Das Blechprofil befindet sich während des Härtungsvorgangs eingespannt im Pressenwerkzeug. Die hierbei vorgenommene Kühlung kann direkt oder indirekt durchgeführt werden. Bei der direkten Kühlung wird das Blechprofil unmittelbar in Kontakt mit einem Kühlmittel gebracht. Bei der indirekten Kühlung wird das Pressenwerkzeug bzw. Teile hiervon gekühlt.
Nach den Merkmalen von Anspruch 2 ist eine Sicke tiefer als ein Kragen eines Durchzugs ausgebildet. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Platine zuverlässig auf dem Fördermittel liegend von den Sicken getragen wird. Die Durchzüge bzw. Kragen jedoch liegen mit Abstand zum Fördermittel frei.
In der als für die Praxis besonders zweckmäßigen Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 sind die Sicken nutartig gestaltet und in Förderrichtung orientiert. Diese Maßnahme trägt zu einem zuverlässigen Transport der Platinen durch die Wärmebehandlungsanlage bei. Ein Hängenbleiben der Platine am Fördermittel, beispielsweise zwischen den Ofenrollen, wird vermieden. Die nutartigen Sicken gewährleisten eine definierte Auflagefläche auf dem Fördermittel. Zudem wird die Platine insgesamt versteift, so dass es auch nur zu geringen Durchbiegungen der Platine in der Wärmebehandlungsanlage während des Transports und der Erwärmung kommt.
Im Pressenwerkzeug können die Sicken, falls dies erforderlich ist, zweckmäßigerweise vor der Abkühlstufe wieder eingeebnet und somit entfernt werden (Patentanspruch 4).
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Sicken in der Platine bleibt die Stapelfahigkeit der Platinen erhalten. Ein Kippen oder Wippen des Platinenstapels wird je nach Ausbildung der Sicken verringert oder zuverlässig verhindert. Zudem gewährleisten die Sicken, wie bereits erwähnt, dass die Durchzüge beim Transport auf dem Fördermittel durch die Wärmebehandlungsanlage nicht beschädigt werden oder eine Platine am Fördermittel hängen bleibt. Wie bereits erwähnt, wird die Platine versteift, so dass es nur zu einer geringen Durchbiegung in der Wärmebehandlungsanlage während des Transports kommt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
in perspektivischer Darstellungsweise eine Platine auf einem Fördermittel liegend und
Figur 2
eine Frontansicht auf die Darstellung der Figur 1 gemäß dem Pfeil II.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Platine 1 beim Durchgang durch eine nicht näher veranschaulichte Wärmebehandlungsanlage in Form eines Ofens 2. Die Platine 1 wird hierbei auf einem aus Ofenrollen 3 gebildeten Fördermittel 4 getragen.
Die Platine 1 weist aus ihrer Ebene vorstehende in Bildebene nach unten offene Durchzüge 5 mit umlaufenden Kragen 6 auf. Diese sind beim Platinenbeschnitt hergestellt worden, ebenso wie zwei sich nahezu über die gesamte Länge der Platine 1 erstreckende nutartige Sicken 7. Die Sicken 7 verlaufen parallel zur Längsrichtung der rechteckigen Platine 1 und sind in Förderrichtung (Pfeil F) orientiert ― also rechtwinklig zur Längsachse der Ofenrollen 3. Durch die Figur 2 wird deutlich, dass die Sicken 7 tiefer als die Kragen 6 der Durchzüge 5 ausgebildet sind. Die Durchzüge 5 liegen folglich mit Bodenfreiheit zu den Ofenrollen 3. Die Platine 1 wird von den mit den Ofenrollen 3 in Kontakt gelangenden Sicken 7 getragen durch den Ofen 2 transportiert. Eine Beschädigung der Durchzüge 5 während des Transports auf den Ofenrollen 3 ebenso wie ein Hängenbleiben der Platine 1 an den Ofenrollen 3 wird vermieden. Zudem bewirken die Sicken 7 eine Versteifung der Platine 1, so dass sie sowohl im Handling als auch beim Zwischenlagern einfacher zu handhaben ist. Infolge der Versteifung kommt es auch im Ofen 2 während des Transports nur zu einer geringeren Durchbiegung.
Im Ofen 2 wird die Platine 1 auf eine Temperatur von ca. 970 °C erwärmt und anschließend in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warmumgeformt und dann gehärtet. Die Härtung des Blechprofils erfolgt noch im Pressenwerkzeug eingespannt.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Platine
2-
Ofen
3 -
Ofenrolle
4 -
Fördermittel
5 -
Durchzug
6 -
Kragen
7-
Sicke
F -
Förderrichtung

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer gegebenenfalls vorgeformten Platine, wobei zunächst aus ebenen Bereichen der Platine (1) Durchzüge (5) mit vorstehenden Kragen (6) sowie zumindest eine in Richtung der Kragen (6) ausgestellte Sicke (7) ausgeformt werden, wonach die Platine (1) auf einem Fördermittel (4) in einer Wärmebehandlungsanlage (2) erwärmt, anschließend in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und danngehärtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Sicke (7) tiefer als ein Kragen (6) ausgebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Sicke (7) nutartig gestaltet und in Förderrichtung (F) orientiert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sicke (7) im Pressenwerkzeug eingeebnet wird.
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