EP1266972B1 - Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils - Google Patents

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EP1266972B1
EP1266972B1 EP02012153A EP02012153A EP1266972B1 EP 1266972 B1 EP1266972 B1 EP 1266972B1 EP 02012153 A EP02012153 A EP 02012153A EP 02012153 A EP02012153 A EP 02012153A EP 1266972 B1 EP1266972 B1 EP 1266972B1
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EP
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sheet metal
board
metal profile
bead
press tool
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EP02012153A
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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • 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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    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
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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 circuit board, wherein the board can also be preformed in case of need.
  • Hot working and tempering in the press tool generally has advantages due to the efficient operation of a tool through the combination of forming and tempering operation.
  • WO 99/07492 it is provided to modify the above-described press hardening process and to bend the edge-side areas of prefabricated holes in the press tool so that collars are formed.
  • the bending of the holes happens in the press tool before hardening.
  • the openings in the sheet profile should serve as feedthrough holes for mounting screws. It is conceivable to use such holes also for positional orientation of the sheet metal profile in subsequent manufacturing operations.
  • Such openings with collar are called technically-terminological as passages. They are also used in practice, especially in the automotive industry, to reinforce holes or breakthroughs in automotive components, such as cross members. These passages should prevent the components in these areas from prematurely buckling and failing in the event of a crash.
  • the invention is based on the prior art, the task of demonstrating a rational process for the production of hardened sheet metal profiles with passages.
  • the solution of this problem is according to the invention in a method according to claim 1.
  • the production of the passages can take place in one go or on prefabricated holes.
  • the bead or beads are produced.
  • the production of the passages and the beads takes place in the course of the blanking.
  • the thus prepared board can be transported lying on a conveyor in a heat treatment plant and heated there. After heating, the board is hot worked in a press tool to sheet metal profile and cooled, thereby curing sets.
  • the passages can serve as reference points for positional orientation of the sheet metal profile in subsequent manufacturing operations or for stiffening the sheet metal profile or as mounting holes.
  • a board or a semi-finished product made of a steel which in terms of weight percent consists of carbon (C) 0.19 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 and phosphate (P) in an amount up to max. 0.025, sulfur (S) max. 0.015, chromium (Cr) max. 0.35 and molybdenum (Mo) max. 0.35, the remainder being iron (Fe), including impurities due to melting.
  • the plate provided with passages and corrugations is heated in the heat treatment plant to hardening temperature, that is to a temperature above Ac 3 , where the steel is in an austenitic state. As a rule, this temperature is between 775 ° C and 1000 ° C.
  • the forming process takes place in the press tool, whereupon hardening begins by cooling.
  • a fine-grained martensitic or bainitic material structure arises.
  • the sheet profile is clamped during the curing process in the press tool.
  • the case made cooling can be carried out directly or indirectly. In direct cooling, the sheet metal profile is brought directly into contact with a coolant. In indirect cooling, the press tool or parts thereof is cooled.
  • a bead is formed deeper than a collar of a passage. This ensures that the board is reliably supported by the beads lying on the conveyor.
  • the passages or collar are at a distance from the funding free.
  • the beads are designed groove-like and oriented in the conveying direction. This measure contributes to a reliable transport of the boards through the heat treatment plant. A snagging of the board on the conveyor, for example between the furnace rollers, is avoided.
  • the groove-like beads ensure a defined contact surface on the conveyor.
  • the board is stiffened as a whole, so that it comes only to small deflections of the board in the heat treatment plant during transport and heating.
  • the beads can, if necessary, be leveled again before the cooling step and thus removed (claim 4).
  • the stacking capacity of the boards is maintained. Tilting or rocking of the board stack is reduced or reliably prevented depending on the formation of the beads.
  • the beads ensure, as already mentioned, that the passages are not damaged during transport on the conveyor by the heat treatment plant or a board stuck to the conveyor.
  • the board is stiffened, so that there is only a small deflection in the heat treatment plant during transport.
  • Figures 1 and 2 show a circuit board 1 when passing through a not further illustrated heat treatment plant in the form of a furnace 2.
  • the circuit board 1 is supported on a conveyor 4 formed from furnace rollers 3.
  • the board 1 has from its plane projecting in the image plane downwardly open passages 5 with circumferential collar 6. These have been produced at the blanking board, as well as two almost the entire length of the board 1 extending groove-like beads 7.
  • the beads 7 are parallel to the longitudinal direction of the rectangular board 1 and are oriented in the conveying direction (arrow F) - ie at right angles to the longitudinal axis of the Oven rolls 3.
  • the beads 7 are formed deeper than the collar 6 of the passages 5. Consequently, the passages 5 are at ground clearance to the furnace rollers 3.
  • the board 1 is carried by the beads 7 which come into contact with the furnace rollers 3 and transported through the furnace 2.
  • the board 1 is heated to a temperature of about 970 ° C and then hot-formed in a press tool for sheet metal profile and then cured. The hardening of the sheet profile is still clamped in the press tool.

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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 mit Durchzügen und Sicke(n) versehene Platine (1) auf einem Fördermittel (4) in einer Wärmebehandlungsanlage (2) erwärmt, anschließend in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und dann gehärtet 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.
EP02012153A 2001-06-11 2002-06-01 Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils Expired - Lifetime EP1266972B1 (de)

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