EP1321204A2 - Verfahren zum Herstellen von Kfz-Bauteilen - Google Patents

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EP1321204A2
EP1321204A2 EP02027172A EP02027172A EP1321204A2 EP 1321204 A2 EP1321204 A2 EP 1321204A2 EP 02027172 A EP02027172 A EP 02027172A EP 02027172 A EP02027172 A EP 02027172A EP 1321204 A2 EP1321204 A2 EP 1321204A2
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EP
European Patent Office
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aluminum
mold
forming tool
forming
Prior art date
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Withdrawn
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EP02027172A
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English (en)
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EP1321204A3 (de
Inventor
Rudolf Denk
Peter Katzlinger
Walter-Josef Schiffler
Helmut Reuter
Lars Huras
Herbert Professor Dr.-Ing. Bauer
Andreas Dr. Haas
Helmut Bögel
Christoph Dr. Hartl
Georg P. Holzinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
SIEMPELKAMP PRESSEN SYSTEME GmbH AND Co
Siempelkamp Pressen Systeme GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP1321204A3 publication Critical patent/EP1321204A3/de
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    • 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
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing Motor vehicle components, in particular chassis parts, body parts, Drive parts, engine parts or the like, made of metallic Materials, especially aluminum or aluminum alloys.
  • Automotive components such as axles or handlebar components for motor vehicles are regularly made up of several individual parts and assemblies assembled, the manufacture of several require reshaping manufacturing steps.
  • conventional forming manufacturing processes generally offer not the necessary shaping options to make such Automotive components with only a small number of manufacturing steps manufacture. Rather are for assembly Numerous joining operations regularly necessary, whereby each joint has an impairment in strength and stiffness can represent. - Here uses the invention.
  • the invention has for its object to provide a method after which automotive components while reducing the Manufacturing effort and improvement of component properties produce in a rational and functional manner to let.
  • Process for the manufacture of motor vehicle components in particular Chassis parts, body parts, drive parts, engine parts or the like, made of metallic materials, in particular Aluminum or aluminum alloys, by way of a Media-assisted hot forming, after which in a forming tool with a mold space from an initial shape (Blank) creates an intermediate or final shape (component) and to control the material flow by means of Softening processes and hardening processes in mold area areas targeted through heat supply and / or heat dissipation be tempered.
  • the Form space of a forming tool with different temperatures operate in such a way that the material to be formed different temperatures and thus adapted flow properties receives.
  • Such materials also come as materials for the initial shape with inadequate cold formability, such as for example titanium, magnesium and higher strength steel materials in question.
  • According to a preferred embodiment becomes a starting form from an aluminum-magnesium alloy with 3 to 5 wt% magnesium (Mg), up to 0.2 wt% Zirconium (Zr), up to 0.15% by weight manganese (Mn) and up to 0.3% by weight Titanium (Ti) and otherwise aluminum used.
  • the initial form and / or the forming tool and / or the active medium by means of infrared radiation, by means of radio frequency, by means of induction or can be heated or cooled by means of heating / cooling circuits.
  • An inert gas, air, liquid can be used as the active medium such as oil or foams can be used.
  • the process according to the invention can be used Motor vehicle components, such as in particular chassis parts, body parts, Drive parts, engine parts or the like under Reduction in manufacturing costs and with improved Produce properties in a rational and cost-saving manner.

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Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Herstellen von Kfz-Bauteilen aus metallischen Werkstoffen im Wege einer wirkmediumunterstützten Warmumformung, wonach in einem Umformwerkzeug mit einem Formraum aus einer Ausgangsform (Rohling) eine Endform (Bauteil) erzeugt wird und zur Steuerung des Werkstoffflusses Formraumbereiche gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kfz-Bauteilen, insbesondere Fahrwerksteilen, Karosserieteilen, Antriebsteilen, Motorteilen oder dergleichen, aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
Kfz-Bauteile wie beispielsweise Achsen oder Lenkerbauteile für Kraftfahrzeuge sind regelmäßig aus mehreren Einzelteilen und Baugruppen zusammengesetzt, deren Herstellung mehrere umformende Fertigungsschritte erfordern. Konventionelle umformende Fertigungsverfahren bieten im Allgemeinen nicht die notwendigen Formgebungsmöglichkeiten, um solche Kfz-Bauteile mit lediglich einer geringen Anzahl an Fertigungsschritten herzustellen. Vielmehr sind für den Zusammenbau regelmäßig zahlreiche Fügeoperationen notwendig, wobei jede Fügestelle eine Beeinträchtigung in festigkeitsund steifigkeitsmäßiger Hinsicht darstellen kann. - Hier setzt die Erfindung ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, wonach sich Kfz-Bauteile unter Reduzierung des Fertigungsaufwandes und Verbesserung der Bauteileigenschaften in rationeller und funktionsgerechter Weise herstellen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein
Verfahren zum Herstellen von Kfz-Bauteilen, insbesondere Fahrwerkteilen, Karosserieteilen, Antriebsteilen, Motorteilen oder dergleichen, aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, im Wege einer wirkmedienunterstützten Warmumformung, wonach in einem Umformwerkzeug mit einem Formraum aus einer Ausgangsform (Rohling) eine Zwischen- oder Endform (Bauteil) erzeugt wird und zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen Formraumbereiche gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden. - Im Rahmen der Erfindung lässt sich der Formraum eines Umformwerkzeuges mit unterschiedlichen Temperaturen derart betreiben, dass der umzuformende Werkstoff unterschiedliche Temperaturen und somit angepasste Fließfähigkeiten erhält. Auf diese Weise lassen sich auch verhältnismäßig komplizierte Kfz-Bauteile als einteilige Bauteile herstellen, so dass die sonst für einen Zusammenbau zahlreichen Fügeoperationen weitgehend entfallen oder zumindest stark reduziert werden. Im Rahmen der Erfindung besteht allerdings auch die Möglichkeit, eine bereichsweise Erwärmung und/oder Kühlung der Ausgangsform und folglich des entstehenden Werkstückes bzw. Kfz-Bauteiles selbst vorzunehmen.
Weitere erfindungswesentliche Maßnahmen sind im Folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, dass ein Umformwerkzeug mit einem bereichsweise erwärmten oder gekühlten Formraum verwendet wird. Bei Einsatz eines in Formraumsegmente unterteilten Umformwerkzeuges werden zweckmäßigerweise Temperaturgrenzen mittels der Formsegmente eingestellt. Weiter lehrt die Erfindung, dass die wirkmedienunterstützte Warmumformung im Wege einer Innenhochdruckumformung zwischen 150 °C und 450 °C vorgenommen wird. Dabei kann das Wirkmedium von innen und/oder von außen an der Ausgangsform und folglich am Werkstück angreifen. Als Ausgangsform kommen beispielsweise eine Metallplatine, ein hohler Rohling oder ein Halbzeug, wie zum Beispiel ein Rohr oder dergleichen in Frage. Bei dem Halbzeug kann es sich um gefügte/geschweißte Strukturen, aber auch um Strukturen mit inhomogener Wanddicke aus eben Blech, Profil oder Rohr handeln. Als Werkstoffe für die Ausgangsform kommen auch solche mit unzureichender Umformbarkeit im kalten Zustand, wie beispielsweise Titan, Magnesium und höher feste Stahlwerkstoffe in Frage. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Ausgangsform aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung mit 3 bis 5 Gew.-% Magnesium (Mg), bis 0,2 Gew.-% Zirkon (Zr), bis 0,15 Gew.-% Mangan (Mn) und bis 0,3 Gew.-% Titan (Ti) und im Übrigen Aluminium verwendet.
Nach einem Vorschlag der Erfindung mit selbständiger Bedeutung ist ferner vorgesehen, dass die Ausgangsform und/oder das Umformwerkzeug und/oder das Wirkmedium mittels Infrarotstrahlung, mittels Hochfrequenz, mittels Induktion oder mittels Heiz/Kühlkreisläufe erwärmt oder gekühlt werden. Als Wirkmedium können ein inertes Gas, Luft, Flüssigkeit wie zum Beispiel Öl oder auch Schäume verwendet werden.
Im Ergebnis lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Kfz-Bauteile, wie insbesondere Fahrwerksteile, Karosserieteile, Antriebsteile, Motorteile oder dergleichen unter Reduzierung des Fertigungsaufwandes und mit verbesserten Eigenschaften in rationeller und kostensparender Weise herstellen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen von Kfz-Bauteilen, insbesondere Fahrwerksteilen, Karosserieteilen, Antriebsteilen, Motorteilen oder dergleichen, aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, im Wege einer wirkmedienunterstützten Warmumformung, wonach in einem Umformwerkzeug mit einem Formraum aus einer Ausgangsform eine Zwischen- oder Endform erzeugt wird und zur Steuerung des Werkstoffflusses im Wege von Entfestigungsvorgängen und Verfestigungsvorgängen Formraumbereich gezielt durch Wärmezufuhr und/oder Wärmeabfuhr temperiert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine bereichsweise erwärmte und/oder gekühlte Ausgangsform verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umformwerkzeug mit einem bereichsweise erwärmten oder gekühlten Formraum verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz eines in Formraumsegmente unterteilten Umformwerkzeuges mittels der Formsegmente Temperaturgrenzen eingestellt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet dass die Wirkmedien unterstützte Warmumformung im Wege einer Innenhochdruckumformung zwischen 150 °C und 450 °C vorgenommen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsform eine Metallplatine, ein hohler Rohling oder ein Halbzeug, wie zum Beispiel ein Rohr, verwendet werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsform aus einer AlMg-Legierung mit 3 bis 5 Gew.-% Mg, bis 0,2 Gew.-% Zr, bis 0,15 Gew.-% Mn und bis 0,3 Gew.-% Ti und im Übrigen Aluminium verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsform und/oder das Umformwerkzeug und/oder das Wirkmedium mittels Infrarotstrahlung, Hochfrequenz, Induktion oder mittels Heiz/Kühlkreisläufe erwärmt oder gekühlt werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Wirkmedium inertes Gas, Luft, Flüssigkeit, wie zum Beispiel Öl oder Schäume verwendet werden.
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