EP1300476A2 - Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils - Google Patents

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EP1300476A2 EP02019505A EP02019505A EP1300476A2 EP 1300476 A2 EP1300476 A2 EP 1300476A2 EP 02019505 A EP02019505 A EP 02019505A EP 02019505 A EP02019505 A EP 02019505A EP 1300476 A2 EP1300476 A2 EP 1300476A2
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Udo Dr. Klasfauseweh
Carsten Jäkel
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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Benteler Automobiltechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hardened sheet metal profile from a possibly preformed board.
  • the term circuit board is subsequently uniform for both a flat steel plate and also used for a preformed semi-finished product.
  • DE 24 52 486 A1 counts a method for producing a hardened one Sheet metal profile from a board in a press hardening process for State of the art.
  • a hardenable steel Board heated to hardening temperature, then warm in a press tool formed and then hardened while the sheet profile in Press tool remains. Because the sheet profile during the course of the hardening process cooling is clamped in the press tool you get a product with good dimensional accuracy.
  • the hot forming and hardening in the press tool is due to the combination of forming and tempering processes in one tool rational way of working.
  • 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 also common in the prior art to use such Openings referred to in technical terms as passages as reference holes or recordings for the precise alignment of the sheet profile to be used in subsequent processes. They also serve as assembly clearances or as a stiffening measure.
  • the object of the invention is based on the prior art based on a process for the production of hardened sheet metal profiles more economically and make it more rational.
  • this object is achieved by a method according to the patent claim 1 solved.
  • a swipe is shaped on the board outside of the tempering process.
  • the board can also be act as a preform or semi-finished product. After the draft is created with its protruding collar, the board is heated and in a press tool to form a sheet metal profile. This is done a final shaping calibration of the draft. Then that will Sheet profile hardened in the press tool.
  • the board is provided with one or more passages. These can be of various types, for example round or oval.
  • the key point is the measure, only a part of the remuneration process Calibrate the draft to the final dimension. This measure ensures that the swipe with the required accuracy as a reference point act on downstream sheet metal profile manufacturing operations can. This can also reduce tool wear and the Manufacturing costs can be reduced.
  • the procedure is procedural simple, inexpensive and efficient.
  • 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 board provided with passages 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 creates 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. With direct cooling, the sheet profile is brought into direct contact with a coolant. With indirect cooling, the press tool or parts thereof are cooled.
  • the passages can with a circumferential collar (claim 2) or an interrupted collar (claim 3).
  • Figure 1 shows a circuit board 1 made of sheet steel, pre-punched and with a recess 2 is provided.
  • the edges 3 of the recess 2 are in one next forming process to form collar 4, so that on the circuit board 1 a passage 5 is formed, as shown in FIG. 2.
  • the one shown here Passage 5 has a circumferential collar 4.
  • a broken collar can also be made to meet requirements.
  • the board 1 provided with the passage 5 is then heated to the curing temperature, that is to say to a temperature above Ac 3 .
  • the temperature can be set between approx. 700 ° C and approx. 1,100 ° C.
  • the steel is then in an austenitic state.
  • the circuit board 1 is then placed in a press tool 6 (FIG. 3) and formed into a sheet metal profile 7.
  • the sheet metal profile 7 is still clamped in the press tool 6.
  • FIG. 3 shows a schematic section a press tool 6.
  • the sheet steel plate provided with the passage 5 1 is located between an upper tool 8 and a lower tool 9.
  • a receptacle 10 is present, which the Thread 5 positioned.
  • the upper tool 8 has a configuration the lower tool 9 or the receptacle 10 matched stamp 11.
  • the board 1 is formed into the sheet profile 7 and at the same time the passage 5 calibrated to its exact gauge. Still in the press tool 6 the sheet profile 7 is then clamped by rapid cooling hardened.
  • FIG. 4 shows the sheet metal profile 7 after the passage 5 has been calibrated
  • the diameter d of the passage is 5 ⁇ m 3 mm
  • the inner radius r on the collar 4 is reduced by 2 mm.
  • the passage 5 thus generated can be used as a reference point for orientation the sheet profile 7 serve in downstream manufacturing operation. Also for Stiffening of a sheet metal profile 7 can passages 5 at suitable points be provided. Furthermore, the passages 5 can also be used as mounting holes act.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer gegebenenfalls vorgeformten Platine (1) aus Stahlblech. Zunächst wird an der Platine (1) ein Durchzug (5) mit einem vorstehenden Kragen (4) erzeugt. Anschließend wird die Platine (1) erwärmt und in einem Pressenwerkzeug (6) zum Blechprofil warm umgeformt und noch im Pressenwerkzeug (6) gehärtet. Beim Umformvorgang im Pressenwerkzeug erfolgt eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer gegebenenfalls vorgeformten Platine. Der Begriff Platine wird nachfolgend einheitlich sowohl für eine ebene Stahlblechplatine als auch für ein bereits vorgeformtes Halbzeug verwendet.
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. Hierbei wird eine aus einem härtbaren Stahl bestehende Platine auf Härtetemperatur erhitzt, dann in einem Pressenwerkzeug warm umgeformt und anschließend ausgehärtetet, während das Blechprofil im Pressenwerkzeug verbleibt. Da das Blechprofil bei der im Zuge des Härtungsvorgangs vorgenommene Kühlung im Pressenwerkzeug eingespannt ist, erhält man ein Produkt mit guter Maßhaltigkeit.
Das Warmumformen und Härten im Pressenwerkzeug ist aufgrund der Kombination von Umform- und Vergütungsvorgang in einem Werkzeug eine rationelle Arbeitsweise.
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. Im Stand der Technik ist es auch üblich, solche fachterminologisch als Durchzüge bezeichnete Öffnungen als Referenzlöcher bzw. Aufnahmen für die positionsgenaue Ausrichtung des Blechprofils in Folgeprozessen zu nutzen. Des Weiteren dienen sie als Montagefreigänge oder als Versteifungsmaßnahme.
Das Ausformen der Durchzüge im Pressenwerkzeug bringt jedoch einen vergleichsweise großen Werkzeugverschleiss mit sich. Auch ist nur eine begrenzte Umformung des Kragens möglich. Nachteilig wirken sich zudem gegenüber dem konventionellen Kaltumformen die höheren Fertigungskosten aus.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten Blechprofilen ökonomischer und rationeller zu gestalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die Formgebung eines Durchzugs erfolgt an der Platine außerhalb des Vergütungsprozesses. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Platine auch um einen Vorformling bzw. ein Halbzeug handeln. Nachdem der Durchzug mit seinem vorstehenden Kragen erstellt ist, wird die Platine erwärmt und in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt. Hierbei erfolgt eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs. Anschließend wird das Blechprofil noch im Pressenwerkzeug gehärtet.
Die Platine wird mit einem oder mehreren Durchzügen versehen. Diese können von verschiedenartiger Form sein, beispielsweise rund oder oval.
Kernpunkt bildet die Maßnahme, im Vergütungsprozess lediglich noch ein Kalibrieren des Durchzugs auf Endmaß vorzunehmen. Diese Maßnahme stellt sicher, dass der Durchzug mit der erforderlichen Genauigkeit als Referenzpunkt für nachgeschaltete Fertigungsoperationen am Blechprofil fungieren kann. Hierdurch kann auch der Werkzeugverschleiss reduziert und die Fertigungskosten gesenkt werden. Die Vorgehensweise ist verfahrenstechnisch einfach, kostengünstig und rationell.
Als besonders vorteilhaft ist herauszuheben, dass durch das Kalibrieren im Pressenwerkzeug die Platine im Pressenwerkzeug exakt ausgerichtet wird. Infolge dessen kann ein Blechprofil mit hoher Maßgenauigkeit abgepresst werden. Dies ist besonders für die nachgeschalteten Fertigungsprozesse von Vorteil.
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 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.
Die Durchzüge können mit einem umlaufenden Kragen (Patentanspruch 2) oder einem unterbrochenen Kragen (Patentanspruch 3) hergestellt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1
in der Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer vorgelochten Stahlblechplatine;
Figur 2
die Platine gemäß Figur 1 mit ausgeformtem Durchzug;
Figur 3
im Schema ein Pressenwerkzeug mit einer darin angeordneten Platine gemäß Figur 2 und
Figur 4
die Platine nach der endformgebenden Kalibrierung des Durchzugs.
Figur 1 zeigt eine Platine 1 aus Stahlblech, die vorgelocht und mit einer Ausnehmung 2 versehen ist. Die Ränder 3 der Ausnehmung 2 werden in einem nächsten Umformvorgang zu Kragen 4 umgeformt, so dass an der Platine 1 ein Durchzug 5 entsteht, wie in der Figur 2 dargestellt. Der hier dargestellte Durchzug 5 weist einen umlaufenden Kragen 4 auf. Je nach praktischen Anforderungen kann auch ein unterbrochener Kragen hergestellt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Platine 1 in einem Fertigungsschritt zu lochen und den Durchzug 5 auszuformen.
Die mit dem Durchzug 5 versehene Platine 1 wird dann auf Härtungstemperatur, das heißt auf eine über Ac3 liegende Temperatur erhitzt. Je nach Stahl kann die Temperatur zwischen ca. 700 °C und ca. 1.100 °C eingestellt werden. Der Stahl befindet sich dann in einem austenitischen Zustand. Die Platine 1 wird anschließend in ein Pressenwerkzeug 6 (Figur 3) eingelegt und zu einem Blechprofil 7 umgeformt. Noch im Pressenwerkzeug 6 eingespannt wird das Blechprofil 7 gehärtet.
Bei der Umformung im Pressenwerkzeug 6 erfolgt eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs 5. Die Figur 3 zeigt schematisiert den Ausschnitt eines Pressenwerkzeugs 6. Die mit dem Durchzug 5 versehene Stahlblechplatine 1 befindet sich zwischen einem Oberwerkzeug 8 und einem Unterwerkzeug 9. Im Unterwerkzeug 9 ist eine Aufnahme 10 vorhanden, die den Durchzug 5 positioniert. Das Oberwerkzeug 8 weist einen konfigurativ auf das Unterwerkzeug 9 bzw. die Aufnahme 10 abgestimmten Stempel 11 auf. Beim Pressenhub wird die Platine 1 zum Blechprofil 7 umgeformt und gleichzeitig der Durchzug 5 auf sein genaues Endmaß kalibriert. Noch im Pressenwerkzeug 6 eingespannt wird das Blechprofil 7 dann durch schnelle Abkühlung gehärtet.
Die Figur 4 zeigt das Blechprofil 7 nach der Kalibrierung des Durchzugs 5. In dem hier dargestellten Beispiel ist der Durchmesser d des Durchzugs 5 um 3 mm vergrößert worden, wohingegen der innere Radius r an den Kragen 4 um 2 mm verringert ist.
Der so erzeugte Durchzug 5 kann als Referenzpunkt zur Lageorientierung des Blechprofils 7 in nachgeschalteten Fertigungsoperation dienen. Auch zur Versteifung eines Blechprofils 7 können Durchzüge 5 an geeigneten Stellen vorgesehen sein. Des Weiteren können die Durchzüge 5 auch als Montagelöcher fungieren.
Bezugszeichenaufstellung
1 -
Platine
2 -
Ausnehmung
3 -
Rand v. 2
4 -
Kragen
5 -
Durchzug
6 -
Pressenwerkzeug
7 -
Blechprofil
8 -
Oberwerkzeug
9 -
Unterwerkzeug
10 -
Aufnahme
11 -
Stempel
d -
Durchmesser
r -
Radius

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer gegebenenfalls vorgeformten Platine (1), wobei zunächst an der Platine (1) zumindest ein Durchzug (5) mit einem vorstehenden Kragen (4) ausgeformt wird, wonach die Platine (1) in einem Pressenwerkzeug (6) zum Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird, wobei im Pressenwerkzeug (6) eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs (5) erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein umlaufender Kragen (4) am Durchzug (5) hergestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 wobei ein unterbrochener Kragen am Durchzug hergestellt wird.
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