EP2457673A1 - Method for producing workpieces by hot forming blanks - Google Patents
Method for producing workpieces by hot forming blanks Download PDFInfo
- Publication number
- EP2457673A1 EP2457673A1 EP11075249A EP11075249A EP2457673A1 EP 2457673 A1 EP2457673 A1 EP 2457673A1 EP 11075249 A EP11075249 A EP 11075249A EP 11075249 A EP11075249 A EP 11075249A EP 2457673 A1 EP2457673 A1 EP 2457673A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- board
- component
- forming
- hot
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- 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
- B21D13/00—Corrugating sheet metal, rods or profiles; Bending sheet metal, rods or profiles into wave form
-
- 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
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- 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
-
- 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
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/20—Deep-drawing
- B21D22/201—Work-pieces; preparation of the work-pieces, e.g. lubricating, coating
Definitions
- the invention relates to a method for the production of components by hot forming of printed circuit boards according to the preamble of claim 1.
- a component is understood to be a component produced from a sheet metal blank by forming by means of a forming tool.
- sheet materials are all thermoformable materials into consideration, but especially steel.
- metallic coatings of zinc, aluminum or corresponding alloys based on zinc or aluminum which may contain other alloying elements such as Mg or Si, may be used or also organic-based coatings.
- air-hardenable steel materials have been developed which achieve the required material properties solely by cooling the steel in air, for example after a heat treatment of the component, without having the disadvantages of the known steels.
- the air quenching state is set in these steels by means of a heat treatment after cold working or shaping.
- EP 0 576 107 B1 and DE 44 46 709 A1 are known air-hardenable steels, which are basically used for vehicle components. From the DE 10 2004 053 620 A1 and the DE 10 2007 058 222 A1 Further developed air-hardenable steels with excellent reforming and welding properties are known.
- air-hardenable steels have also been excellently converted into components by hot forming.
- the advantage over that from the DE 601 19 826 T2 known methods is that using an air-hardenable steel can be dispensed with a subsequent costly annealing to achieve the required elongation values in the component.
- WO 2010/133526 A1 is a method for producing a metal component of a heat-embossed starting material known to be produced with the crash-optimized components.
- a sheet or a board is heated to a temperature above 723 ° C and then hot stamped by structures are introduced with a Verwalgewalz in the material on one side. Subsequently, the board is hot-formed into a component and / or press-hardened. Even with this method, the handling of boards that have room temperature before hot stamping can not be improved. In addition, the impressions lead to a local cross-sectional weakening in the component, so that the design of the required minimum wall thicknesses of the component depends on the local load peaks. A weight optimization of the component is not possible.
- the invention has for its object to provide a method for the production of components by hot forming of blanks, especially steel, with the handling of very thin or even large boards with low wall thickness is significantly improved and with the additional properties of the hot-formed component be improved in terms of optimized component weight and increased rigidity and strength.
- this object is achieved by a method in which in the board at room temperature, d. H. before heating to forming temperature, a stiffness-increasing but not decreasing the sheet thickness structure is introduced.
- This structure can be produced according to the invention before, during or after the blanking cut with appropriate tools.
- the board is cut from a steel strip already provided with a structure, so that the board already has a significantly higher rigidity after the cut has been made.
- the introduced structures can be as in FIG. 1 shown, for. B. beads, bumps or buckles, to achieve sufficient rigidity of the board, the introduced structure has a survey or depression of at least the respective sheet thickness without significant reduction in wall thickness of the board.
- These structures may, for. B. corrugated sheet-like design.
- the increase in stiffness can be varied by the nature of the structure as well as their areal extent on the board and in the depth of a wide range and thus adapted to the requirements.
- the board can be cut from a sheet or steel strip with a constant thickness but also from a flexible rolled over length and / or width of different thickness sheet or steel strip.
- cut a board then set by rolling different thicknesses within the board and only then to shape the structure.
- the structures can be located on the entire board surface or locally in a few board areas.
- the position and the geometric design of the structures can be specifically adapted to the required end requirements for the component.
- the output sheet thickness of the board ( FIG. 2 , Drawing below). Due to the introduced structures, only the overall height, ie the horizontal clear height of the semifinished product or of the printed circuit board is increased, which results in an increase in the rigidity of the printed circuit board.
- the height / depth of the introduced structures in their expression but at least equal to the output sheet thickness.
- FIG. 3 shows a partially structured circuit board according to the invention with hemispherical shaped structures.
- the structuring can be done as needed on the hot or cold strip.
- the steel strip or the blank sheet can according to the invention additionally provided with a metallic coating, for example based on zinc and / or aluminum, such. ZnAl, AlZn, AlSi or with organic based coatings. In AlSi alloy coatings z. B. 8 to 12% Si may be included.
- the metallic coating of the hot or cold strip is usually applied in the continuous Schmeiztauchmaschine, for example by means of hot dip galvanizing or Feueralummaschine. But there are other methods, such. B electrolytic coating, high temperature coating, chemical (CVD) or physical deposition (PVD) applicable.
- the stiffness-increasing structure can still be retained on the finished formed component or only in parts of the finished formed component.
- the advantage of this procedure is that the otherwise necessary to improve the rigidity of introducing structures by means of forming tools (eg stiffening beads) is eliminated, so that less expensive tools can be used for the forming without structuring introduced therein.
- the structures are introduced specifically there exactly in the band or in the board, where later in the component also increased rigidity is required. In this way, a stress-oriented weight optimization of the component can be targeted.
- structured boards made of air-hardenable steel can also be used for hot forming, with a correspondingly slow cooling in the forming tool and subsequent air cooling compared with the known press-hardening of boron-manganese steels (eg 22MnB5) to subsequently costly annealing to achieve the required elongation values can be omitted in the component.
- boron-manganese steels eg 22MnB5
- an air-hardening material z. B. after DE 10 2004 053 620 A1 or DE 10 2007 058 222 A1 used it can also be formed at non-optimal contact conditions and the resulting higher heat dissipation corresponding material and component properties.
- the residual heat that has the component after forming also has an advantageous effect on directly subsequent cutting operations such. B. when trimming or punching, since the cutting forces decrease with increasing workpiece temperatures. Also, hot working of the workpiece requires significantly lower press forces than cold forming.
- the inventive method also has the advantage that existing hot forming plants can be used by vehicle manufacturers and suppliers and thereby the manufacturing costs compared to the known method for processing luftvergütbarer materials are reduced, they also have shorter tool occupancy times during hot forming compared to the usual boron-manganese steels.
- the method according to the invention is suitable not only for the application of hot-workable steel materials but basically for all metallic materials which are heat-formable as a sheet.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Warmumformung von Platinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a method for the production of components by hot forming of printed circuit boards according to the preamble of claim 1.
Unter Bauteil wird im Folgenden ein aus einer Blechplatine durch Umformen mittels eines Umformwerkzeuges hergestelltes Bauteil verstanden. Als Blechwerkstoffe kommen alle warmumformbaren Werkstoffe in Betracht, insbesondere aber Stahl.In the following, a component is understood to be a component produced from a sheet metal blank by forming by means of a forming tool. As sheet materials are all thermoformable materials into consideration, but especially steel.
Der heiß umkämpfte Automobilmarkt zwingt die Hersteller ständig nach Lösungen zur Senkung des Flottenverbrauches unter Beibehaltung eines höchstmöglichen Komforts und Insassenschutzes zu suchen. Dabei spielt einerseits die Gewichtsersparnis aller Fahrzeugkomponenten eine entscheidende Rolle andererseits aber auch ein möglichst günstiges Verhalten der einzelnen Bauteile bei hoher statischer und dynamischer Beanspruchung im Betrieb wie auch im Crashfall.The hotly contested automotive market is forcing manufacturers to constantly seek solutions to reduce fleet consumption while maintaining the highest possible comfort and occupant safety. On the one hand, the weight saving of all vehicle components plays a decisive role, on the other hand, but also a most favorable behavior of the individual components with high static and dynamic stress during operation as well as in the event of a crash.
Dieser Notwendigkeit versuchen die Vormaterial-Lieferanten dadurch Rechnung zu tragen, dass durch die Bereitstellung hoch- und höchstfester Stähle die Wanddicken reduziert werden können bei gleichzeitig verbessertem Bauteilverhalten bei der Fertigung und im Betrieb. Derartige Stähle müssen daher vergleichsweise hohen Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Dehnfähigkeit, Zähigkeit, Energieaufnahme und Verarbeitbarkeit beispielsweise durch Kaltumformen, Schweißen und/oder Korrosionsbeständigkeit genügen.Pre-material suppliers are trying to meet this need by reducing their wall thicknesses by providing high-strength and ultra-high-strength steels while at the same time improving component behavior during production and operation. Such steels must therefore meet comparatively high requirements in terms of strength, ductility, toughness, energy absorption and processability, for example by cold forming, welding and / or corrosion resistance.
Für die Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit kommen metallische Überzüge aus Zink, Aluminium oder entsprechende Legierungen auf Basis von Zink oder Aluminium, die weitere Legierungselemente wie Mg oder Si enthalten können, in Frage oder auch Beschichtungen auf organischer Basis.For the improvement of the corrosion resistance, metallic coatings of zinc, aluminum or corresponding alloys based on zinc or aluminum, which may contain other alloying elements such as Mg or Si, may be used or also organic-based coatings.
Neben den beschriebenen allgemeinen Anforderungen sind für höchstfeste Stähle beispielhaft folgende mechanischen Kennwerte zu erreichen
In der Vergangenheit sind für den Anwendungsbereich der crash- und gewichtsoptimierten Bauteile meist konventionelle Stähle mit relativ großer Blechdicke, wasservergütete hochfeste Feinkornstähle und Mehrphasenstähle eingesetzt worden.Conventional steels with a relatively large sheet thickness, water-quenched high-strength fine-grained steels and multiphase steels have been used in the past for the field of application of the crash and weight-optimized components.
Konventionelle Stähle haben den Nachteil, dass eine Festigkeitssteigerung oft mit einer Reduzierung des Umformvermögens verbunden ist und sich dadurch komplexere Geometrien mit Werkstoffen höherer Festigkeit nicht realisieren lassen.Conventional steels have the disadvantage that an increase in strength is often associated with a reduction of the forming capacity and thus can not realize more complex geometries with materials of higher strength.
Als eine Alternative wurden lufthärtbare Stahlwerkstoffe entwickelt, die allein durch die Abkühlung des Stahls an Luft, beispielsweise nach einer Wärmebehandlung des Bauteils, die geforderten Werkstoffeigenschaften erreichen ohne die Nachteile der bekannten Stähle aufzuweisen. Der Luftvergütungszustand wird bei diesen Stählen mittels einer Wärmebehandlung nach der Kaltumformung bzw. Formgebung eingestellt.As an alternative, air-hardenable steel materials have been developed which achieve the required material properties solely by cooling the steel in air, for example after a heat treatment of the component, without having the disadvantages of the known steels. The air quenching state is set in these steels by means of a heat treatment after cold working or shaping.
Aus den Schriften
Die Herstellung von Bauteilen, die durch Abschreckung von presshärtbaren Stählen in einem Umformwerkzeug hergestellt werden, ist aus der
Nach neuen Erkenntnissen haben sich lufthärtbare Stähle ebenfalls hervorragend durch Warmumformung zu Bauteilen umformen lassen. Der Vorteil gegenüber dem aus der
Bei Versuchen zur Warmumformung von Blechplatinen hat sich jedoch herausgestellt, dass es große Probleme beim Handling von großformatigen Platinen (z. B. 1000x2000 mm2) mit geringer Blechdicke, von z. B. <1 mm, gibt speziell dann, wenn diese vor der Umformung auf Umformtemperatur erwärmt werden. Durch die dann sehr geringe Eigensteifigkeit der Platine kommt es zu starken Durchbiegungen, die einen sicheren Transport zum Umformwerkzeug sehr erschweren, so dass aufwändige Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Arbeitssicherheit zu gewährleisten und Beschädigungen der Platine zu vermeiden.However, it has been found in attempts to hot-work sheet metal blanks that there are great problems in handling large-sized blanks (eg 1000 × 2000 mm 2 ) with a small sheet thickness, of z. B. <1 mm, are especially when they are heated to forming temperature before forming. Due to the then very low inherent rigidity of the board, there are strong deflections that make a safe transport to the forming tool very difficult, so that expensive measures must be taken to ensure safety at work and to avoid damage to the board.
Grundsätzlich ist es bekannt zur Erhöhung der Steifigkeit größere Blechdicken zu verwenden; dies führt jedoch zu Gewichtserhöhungen der Bauteile und steht damit dem Wunsch nach Gewichtsreduzierung entgegen.Basically, it is known to increase the rigidity to use larger sheet thicknesses; However, this leads to weight increases of the components and is thus contrary to the desire for weight reduction.
Zur Verbesserung der Bauteileigenschaften, wie beispielsweise der Erhöhung der Steifigkeit oder Verbesserung des Schwingverhaltens von kaltumgeformten Bauteilen, ist es z. B. aus der
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Warmumformung von Platinen, insbesondere aus Stahl, anzugeben, mit dem das Handling besonders dünner bzw. auch großer Platinen mit geringer Wanddicke deutlich verbessert wird und mit dem zusätzlich die Eigenschaften des warmumgeformten Bauteils hinsichtlich eines optimierten Bauteilgewichtes und einer erhöhten Steifigkeit und Festigkeit verbessert werden.The invention has for its object to provide a method for the production of components by hot forming of blanks, especially steel, with the handling of very thin or even large boards with low wall thickness is significantly improved and with the additional properties of the hot-formed component be improved in terms of optimized component weight and increased rigidity and strength.
Nach der Lehre der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem in die Platine bei Raumtemperatur, d. h. vor dem Erwärmen auf Umformtemperatur, eine steifigkeitserhöhende aber die Blechdicke nicht vermindernde Struktur eingebracht wird.According to the teachings of the invention, this object is achieved by a method in which in the board at room temperature, d. H. before heating to forming temperature, a stiffness-increasing but not decreasing the sheet thickness structure is introduced.
Diese Struktur kann erfindungsgemäß vor, während oder nach dem Platinenschnitt mit entsprechenden Werkzeugen erzeugt werden. Vorteilhaft wird die Platine jedoch aus einem bereits mit einer Struktur versehenem Stahlband geschnitten, so dass die Platine schon nach dem erfolgten Schnitt eine deutlich höhere Steifigkeit aufweist.This structure can be produced according to the invention before, during or after the blanking cut with appropriate tools. Advantageously, however, the board is cut from a steel strip already provided with a structure, so that the board already has a significantly higher rigidity after the cut has been made.
Die eingebrachten Strukturen können wie in
Bei einer Blech- bzw. Platinendicke von 1 mm werden also Strukturen eingebracht, die eine Blechüberhöhung (Wellenberg) bzw. Vertiefung (Wellental) von mindestens 1 mm aufweisen.In the case of a sheet metal or platinum thickness of 1 mm, therefore, structures are introduced which have a sheet metal superelevation (wave crest) or depression (wave crest) of at least 1 mm.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Platine aus einem Blech oder Stahlband mit konstanter Dicke aber auch aus einem flexibel mit über Länge und/oder Breite unterschiedlicher Dicke gewalztem Blech oder Stahlband geschnitten werden. Ebenso wäre es denkbar erst eine Platine zu schneiden, danach durch Walzen unterschiedliche Dicken innerhalb der Platine einzustellen und erst dann die Struktur zu prägen.In an advantageous embodiment of the invention, the board can be cut from a sheet or steel strip with a constant thickness but also from a flexible rolled over length and / or width of different thickness sheet or steel strip. Likewise, it would be conceivable first to cut a board, then set by rolling different thicknesses within the board and only then to shape the structure.
Die Strukturen können sich auf der gesamten Platinenfläche befinden oder aber lokal in wenigen Platinenbereichen. Die Lage und die geometrische Ausführung der Strukturen können gezielt den geforderten Endansprüchen an das Bauteil angepasst werden.The structures can be located on the entire board surface or locally in a few board areas. The position and the geometric design of the structures can be specifically adapted to the required end requirements for the component.
Im Vergleich zum bekannten Verfahren der
Die Strukturierung kann je nach Bedarf am Warm- oder Kaltband erfolgen. Das Stahlband oder der Platinenzuschnitt kann erfindungsgemäß zusätzlich mit einer metallischen Beschichtung, beispielsweise auf Basis von Zink und/oder Aluminium, versehen werden, wie z. B. ZnAl, AlZn, AlSi oder mit Beschichtungen auf organischer Basis. In AlSi-Legierungsüberzügen kann z. B. 8 bis 12% Si enthalten sein.The structuring can be done as needed on the hot or cold strip. The steel strip or the blank sheet can according to the invention additionally provided with a metallic coating, for example based on zinc and / or aluminum, such. ZnAl, AlZn, AlSi or with organic based coatings. In AlSi alloy coatings z. B. 8 to 12% Si may be included.
Der metallische Überzug des Warm- oder Kaltbandes wird üblicherweise im kontinuierlichen Schmeiztauchverfahren aufgebracht, beispielsweise mittels Feuerverzinkung oder Feueraluminierung. Es sind aber auch andere Verfahren, wie z. B elektrolytisches Beschichten, Hochtemperaturbeschichten, chemisches (CVD) oder physikalisches Abscheiden (PVD) anwendbar.The metallic coating of the hot or cold strip is usually applied in the continuous Schmeiztauchverfahren, for example by means of hot dip galvanizing or Feueralumierung. But there are other methods, such. B electrolytic coating, high temperature coating, chemical (CVD) or physical deposition (PVD) applicable.
Das Aufbringen eines metallischen Überzugs auf das Band oder auf die Platine vor dem Warmumformen hat den großen Vorteil, dass durch den Überzug eine Verzunderung des Grundmaterials und durch die Schmierwirkung übermäßiger Werkzeugverschleiß wirksam vermieden werden.The application of a metallic coating on the tape or on the blank prior to hot forming has the great advantage that scaling of the base material and the lubricating effect of excessive tool wear are effectively avoided by the coating.
Wie Versuche gezeigt haben, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das Handling auch dünner Bleche mit Dicken <1 mm deutlich verbessern bzw. macht die Verarbeitung durch Warmumformung dieser dünnen Bleche erst möglich.As tests have shown, the handling of even thin sheets with thicknesses <1 mm can be significantly improved with the method according to the invention or makes processing by hot working of these thin sheets possible in the first place.
Durch eine entsprechende Abstimmung der Aus-/Einbringung der Struktur, wie z. B. Tiefe, Breite und der Verteilung auf der Blech- bzw. Platinenoberfläche in Kombination mit dem Umformprozess, kann die steifigkeitserhöhende Struktur auch noch am fertig umgeformten Bauteil bzw. nur in Teilen des fertig umgeformten Bauteils,erhalten bleiben.By an appropriate vote of the extraction / introduction of the structure, such. B. depth, width and distribution on the sheet metal or sinker surface in combination with the forming process, the stiffness-increasing structure can still be retained on the finished formed component or only in parts of the finished formed component.
Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass das zur Verbesserung der Steifigkeit sonst notwendige Einbringen von Strukturen mittels Umformwerkzeugen (z. B. Versteifungssicken) entfällt, so dass für die Umformung kostengünstigere Werkzeuge ohne darin eingebrachte Strukturierungen eingesetzt werden können. In einer weiter verbesserten Ausbildung der Erfindung werden die Strukturen gezielt genau dort in das Band bzw. in die Platine eingebracht, wo später im Bauteil auch eine erhöhte Steifigkeit gefordert ist. Auf diese Weise kann gezielt eine beanspruchungsgerechte Gewichtsoptimierung des Bauteils erfolgen.The advantage of this procedure is that the otherwise necessary to improve the rigidity of introducing structures by means of forming tools (eg stiffening beads) is eliminated, so that less expensive tools can be used for the forming without structuring introduced therein. In a further improved training of the Invention, the structures are introduced specifically there exactly in the band or in the board, where later in the component also increased rigidity is required. In this way, a stress-oriented weight optimization of the component can be targeted.
Vorteilhaft können strukturierte Platinen aus lufthärtbarem Stahl auch zum Warmumformen eingesetzt werden, wobei bei entsprechend langsamer Abkühlung im Umformwerkzeug und anschließender Luftabkühlung gegenüber dem bekannten Presshärten von Bor-Mangan-Stählen (z. B. 22MnB5) auf eine nachträgliche kostenaufwändige Glühung zur Erreichung der geforderten Dehnungswerte im Bauteil verzichtet werden kann.Advantageously, structured boards made of air-hardenable steel can also be used for hot forming, with a correspondingly slow cooling in the forming tool and subsequent air cooling compared with the known press-hardening of boron-manganese steels (eg 22MnB5) to subsequently costly annealing to achieve the required elongation values can be omitted in the component.
Die Verwendung konventioneller Warmumformwerkstoffe, wie z. B. des 22MnB5, ist nicht möglich, da wegen der Strukturierung keine ausreichende Leibung zwischen Platine und Umformwerkzeug vorhanden ist und dadurch die notwendige kritische Abkühlgeschwindigkeit zur Martensitbildung wegen des dann unzureichenden Wärmeübergangs nicht erreicht wird. Dies verhindert die Ausbildung der angestrebten Materialeigenschaften, wie z. B. Härtegefüge. Zudem ergibt sich bei dünnen und großflächigen Platinen eine verfahrensbedingte Abkühlung der Platine beim Handling an Umgebungsatmosphäre, wobei der für eine zweckgerechte Härtung notwendiger Gradient von min. 27 K/s nicht erreicht wird.The use of conventional hot forming materials, such as. B. of 22MnB5, is not possible because there is no sufficient soffit between board and forming tool because of the structuring and thus the necessary critical cooling rate for martensite formation is not achieved because of the then insufficient heat transfer. This prevents the formation of the desired material properties, such. B. hardness structure. In addition, results in thin and large circuit boards a process-related cooling of the board during handling to ambient atmosphere, the necessary for a proper hardening gradient of min. 27 K / s is not reached.
Wird jedoch an Stelle eines presshärtbaren Stahls, wie z. B. des 22MnB5, ein lufthärtender Werkstoff z. B. nach
Außerdem ist durch die Strukturierung der Platinen in Verbindung mit lufthärtenden Stählen ein höheres Formänderungsvermögen aufgrund eines besseren Umformungsverhaltens von erwärmten Zuschnitten zu erreichen, da die Zuschnitte unter Nutzung der Restwärme weiter umgeformt werden können, und so komplexere Geometrien gegenüber dem bekannten Verfahren möglich sind.In addition, by structuring the boards in conjunction with air-hardening steels to achieve a higher dimensionally changing capacity due to a better deformation behavior of heated blanks, as the blanks can be further transformed using the residual heat, and so more complex geometries over the known method are possible.
Die Restwärme, die das Bauteil nach der Umformung aufweist, wirkt sich auch vorteilhaft auf direkt anschließende Schnittoperationen wie z. B. beim Besäumen oder Lochen aus, da die Schnittkräfte mit steigenden Werkstücktemperaturen sinken. Auch sind bei der Warmumformung des Werkstücks deutlich geringere Pressenkräfte als bei der Kaltumformung erforderlich.The residual heat that has the component after forming, also has an advantageous effect on directly subsequent cutting operations such. B. when trimming or punching, since the cutting forces decrease with increasing workpiece temperatures. Also, hot working of the workpiece requires significantly lower press forces than cold forming.
Zur Vermeidung einer frühzeitigen Aufhärtung im Umformwerkzeug kann es bei lufthärtenden Stählen fallweise vorteilhaft sein, das Umformwerkzeug mit einer Heizung zu versehen, um die gewünschte langsame Abkühlung im Umformwerkzeug zu ermöglichen, was weiter maßgeschneiderte Kennwerte innerhalb eines Bauteiles zulässt.To avoid premature hardening in the forming tool, it may occasionally be advantageous in air-hardening steels to provide the forming tool with a heater in order to allow the desired slow cooling in the forming tool, which further allows tailor-made characteristic values within a component.
Zur Einhaltung einer angestrebten Mindestdehnung von A 5≥7% und Zugfestigkeiten von R m > 800 MPa haben sich durchschnittliche Abkühlgeschwindigkeiten von dT/dt < 150K/s bei einem Umformvorgang mit einer Dauer von t < 5s im Umformwerkzeug als günstig erwiesen.In order to maintain a minimum desired elongation of A 5 ≥7% and tensile strengths of R m > 800 MPa, average cooling rates of d T / d t <150 K / s have proved favorable in a forming process with a duration of t <5s in the forming tool.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat außerdem den Vorteil, dass bestehende Warmumformanlagen bei Fahrzeugherstellern und Zulieferern genutzt werden können und dadurch die Fertigungskosten gegenüber dem bekannten Verfahren zur Verarbeitung luftvergütbarer Werkstoffe reduziert werden, auch weisen sie kürzere Werkzeugbelegungszeiten beim Warmumformen gegenüber den üblichen Bor-Mangan-Stählen auf.The inventive method also has the advantage that existing hot forming plants can be used by vehicle manufacturers and suppliers and thereby the manufacturing costs compared to the known method for processing luftvergütbarer materials are reduced, they also have shorter tool occupancy times during hot forming compared to the usual boron-manganese steels.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei nicht nur für die Anwendung von warmumformbaren Stahlwerkstoffen geeignet sondern grundsätzlich für alle metallischen Werkstoffe, die als Blech warmumformbar sind.The method according to the invention is suitable not only for the application of hot-workable steel materials but basically for all metallic materials which are heat-formable as a sheet.
Mit einer geeigneten Prozessführung beim Warmumformen werden vorteilhaft die auf der Platine vorhandenen steifigkeitserhöhenden Strukturen auch auf das fertige Bauteil übertragen, so dass neben einer entsprechenden Werkstofffestigkeit nach der Warmumformung auch eine erhöhte Bauteilsteifigkeit vorhanden ist.With a suitable process control during hot forming advantageously existing on the board stiffness-enhancing structures are also transferred to the finished component, so that in addition to a corresponding material strength after hot working and increased component stiffness is present.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind nachfolgend noch einmal aufgeführt:
- sicheres Handling von Platinen auch mit geringen Wanddicken <1,0 mm,
- steifigkeitserhöhende Struktur einfach und kostengünstig in Band oder Platine einbringbar,
- erhöhte Steifigkeit auch am fertigen Bauteil erreichbar,
keine nachgeschaltete Wärmebehandlung bei Einsatz von lufthärtbaren Stählen erforderlich, - höhere Festigkeiten im Vergleich zu den bekannten Verarbeitungsverfahren,
- höheres Formänderungsvermögen im Vergleich zur Kaltformgebung bzw. zum direkten Presshärten von Bor-Mangan-Stählen,
- geringere Umformkräfte im Vergleich zur Kaltformgebung,
- bestehende Anlagen und Werkzeuge für die Warmumformung (Presshärten) bleiben nutzbar,
- kürzere Werkzeugbelegung bei Einsatz von lufthärtbaren Stählen im Vergleich zum Presshärten,
- hohe Maßhaltigkeit,
- sehr gute Schweißbarkeit,
- gute Beschichtbarkeit mit den üblichen Beschichtungsverfahren, wie kathodische Tauchlackierung (KTL), Feuerverzinkung, Feueraluminierung und Hochtemperaturverzinkung,
- Einsatzmöglichkeit für geschweißte statisch und dynamisch hoch belastete Bauteile mit hinreichender Restdehnung/Duktilität.
- safe handling of boards even with small wall thickness <1.0 mm,
- stiffness-increasing structure easily and inexpensively in band or board,
- increased rigidity also achievable on the finished component,
no downstream heat treatment required when using air-hardenable steels, - higher strengths compared to the known processing methods,
- higher deformability compared to cold forming or direct press hardening of boron-manganese steels,
- lower forming forces compared to cold forming,
- existing systems and tools for hot forming (press hardening) remain usable
- shorter tool usage when using air-hardenable steels compared to press hardening,
- high dimensional accuracy,
- very good weldability,
- good coatability with the usual coating methods, such as cathodic dip coating (KTL), hot dip galvanizing, fire aluminizing and high-temperature galvanizing,
- Possible application for welded statically and dynamically highly loaded components with sufficient residual strain / ductility.
Claims (18)
dadurch gekennzeichnet,
dass in die Platine bei Raumtemperatur, also vor dem Erwärmen auf Umformtemperatur, eine steifigkeitserhöhende, die Blechdicke nicht vermindernde Struktur eingebracht wird.Process for the production of components by hot forming of blanks, in particular of steel, in which the blank is first cut to size, then heated to forming temperature and then subjected to a hot forming process
characterized,
that in the board at room temperature, ie before heating to forming temperature, a stiffness-increasing, the sheet thickness is not reducing structure is introduced.
dadurch gekennzeichnet,
dass als Strukturen Sicken, Beulen oder Wölbungen in die Platine eingebracht werden.Method according to claim 1
characterized,
that as structures beads, bumps or bulges are introduced into the board.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur mit einer Erhebung oder Vertiefung von mindestens der Blechdicke in die Platine eingebracht wird.Method according to claims 1 and 2
characterized,
that the structure is introduced with a survey or depression of at least the sheet thickness in the board.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Einbringen der Struktur vor, während oder nach dem Platinenzuschnitt erfolgt.Method according to one of claims 1 to 3
characterized,
that the introduction in front of the structure, during or after the platinum is carried cut.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Platine aus einem flexibel mit über Länge und/oder Breite unterschiedlicher Dicke gewalztem Blech oder Stahlband geschnitten wird.Method according to one of claims 1 to 4
characterized,
that the board is cut from a flexible sheet metal or steel strip rolled over length and / or width of different thickness.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Platine aus einem bereits mit einer Struktur versehen Stahlband oder Blech geschnitten wird.Method according to one of claims 1 to 5
characterized,
that the board is cut from a steel strip or sheet already provided with a structure.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Struktur gezielt in die Bereiche des Stahlbandes oder der Platine eingebracht wird, in denen am späteren Bauteil ein erhöhte Steifigkeit gefordert ist.Method according to one of claims 1 to 6
characterized,
that the structure is deliberately introduced into the areas of the steel strip or the board becomes, in which at the later component an increased rigidity is required.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stahlband aus einem lufthärtbaren Stahl hergestellt wird.Method according to one of claims 1 to 7
characterized,
that the steel strip is made of an air-hardenable steel.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Stahlband warm- oder kaltgewalzt ist.Method according to one of claims 5 to 8
characterized,
that the steel strip is hot or cold rolled.
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Umformen der warm- oder kaltgewalzte Platinenzuschnitt mit einem metallischen oder organisch basierten Überzug versehen wird.Method according to one of claims 1 to 9
characterized,
that prior to forming, the hot or cold rolled blank is provided with a metallic or organic based coating.
dadurch gekennzeichnet,
dass das für den Zuschnitt der Platine verwendete Stahlband in einem kontinuierlichen Prozess mit einem metallischen oder organisch basierten Überzug und anschließend mit einer Struktur versehen wird.Method according to claim 10
characterized,
that the steel strip used for cutting the blank is provided in a continuous process with a metallic or organic based coating and then with a structure.
dadurch gekennzeichnet,
dass der metallische Überzug aus Zink und/oder Aluminium oder aus einer Legierung auf Basis von Zink oder Aluminium besteht.Method according to claim 10 or 11
characterized,
that the metallic coating consists of zinc and / or aluminum or an alloy based on zinc or aluminum.
dadurch gekennzeichnet,
dass über die Art der Struktur, der Verteilung auf der Blechoberfläche und der Tiefe der Einbringung, die Steifigkeit der Platine variabel eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 12
characterized,
that the rigidity of the board is variably adjusted by the type of structure, the distribution on the sheet surface and the depth of insertion.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Platine vor dem Erwärmen auf Umformtemperatur eine steifigkeitserhöhende Struktur aufweist und diese zumindest teilweise nach dem Umformvorgang am Bauteil noch vorhanden ist.Component produced by hot forming a previously heated to forming temperature board, especially steel, with or without metallic or organic based coating
characterized,
that the board has a stiffness-increasing structure before heating to forming temperature and this at least partially after the forming process on the component still exists.
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strukturierung der Platine aus eingebrachten Sicken, Beulen oder Wölbungen besteht.Component according to claim 14
characterized,
that the structuring of the board consists of introduced beads, bumps or bulges.
dadurch gekennzeichnet
dass das Bauteil nach dem Warmumformen der Platine eine gegenüber dem Einsatz einer nicht strukturierten Platine höhere Steifigkeit aufweist.Component according to claim 14 and 15
characterized
that the component after the hot forming of the board has a higher stiffness compared to the use of a non-structured board.
dadurch gekennzeichnet,
dass als Werkstoff für die Platine ein lufthärtbarer Stahl eingesetzt wird.Component according to one of claims 14 to 16
characterized,
that an air-hardenable steel is used as the material for the board.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010053152 | 2010-11-26 | ||
DE201110118491 DE102011118491A1 (en) | 2010-11-26 | 2011-11-10 | Method of manufacturing components by hot stamping of printed circuit boards |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP2457673A1 true EP2457673A1 (en) | 2012-05-30 |
Family
ID=45093286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP11075249A Withdrawn EP2457673A1 (en) | 2010-11-26 | 2011-11-16 | Method for producing workpieces by hot forming blanks |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2457673A1 (en) |
DE (1) | DE102011118491A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013010524A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Method for producing a component by hot-forming a steel precursor product |
DE102013105489B3 (en) * | 2013-05-28 | 2014-07-31 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for hot forming thin semi-finished products |
EP3670695A1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-24 | Volkswagen AG | Steel substrate for producing a thermoformed and press-hardened steel sheet component and thermoforming method |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012014258A1 (en) | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Method for manufacturing engine carrier from steel for body construction in automobile industry, involves carrying out shaping of sheet metal blank to component in temperature range using stamping process, and ending shaping of blank |
DE102012107774B4 (en) | 2012-08-23 | 2024-01-18 | GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH | palette |
DE102018004379A1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-12-05 | Psa Automobiles Sa | Insert for a motor vehicle seal and motor vehicle seal |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0576107B1 (en) | 1992-06-10 | 1995-06-14 | MANNESMANN Aktiengesellschaft | Use of a steel for the manufacture of constructiontubes |
DE4437986A1 (en) | 1994-10-24 | 1996-04-25 | Frank Dr Mirtsch | Structuring a material surface with bulges |
DE4446709A1 (en) | 1994-12-15 | 1996-06-27 | Mannesmann Ag | Use of air hardenable, low alloy steel |
DE10221487B4 (en) | 2002-02-15 | 2004-02-12 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Use of a steel material in lightweight steel construction |
DE102004053620A1 (en) | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | High-strength, air-hardening steel with excellent forming properties |
DE60119826T2 (en) | 2000-04-07 | 2006-12-14 | Arcelor France | Process for the production of a component with very good mechanical properties, forming by deep-drawing, of rolled, in particular hot-rolled and coated steel sheet |
DE102007058222A1 (en) | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Steel for high-strength components made of tapes, sheets or tubes with excellent formability and special suitability for high-temperature coating processes |
WO2010084864A1 (en) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | 株式会社深井製作所 | Method of press-forming of embossed steel sheet |
WO2010133526A1 (en) | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a metal component from a hot-stamped raw material |
-
2011
- 2011-11-10 DE DE201110118491 patent/DE102011118491A1/en not_active Withdrawn
- 2011-11-16 EP EP11075249A patent/EP2457673A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0576107B1 (en) | 1992-06-10 | 1995-06-14 | MANNESMANN Aktiengesellschaft | Use of a steel for the manufacture of constructiontubes |
DE4437986A1 (en) | 1994-10-24 | 1996-04-25 | Frank Dr Mirtsch | Structuring a material surface with bulges |
DE4446709A1 (en) | 1994-12-15 | 1996-06-27 | Mannesmann Ag | Use of air hardenable, low alloy steel |
DE60119826T2 (en) | 2000-04-07 | 2006-12-14 | Arcelor France | Process for the production of a component with very good mechanical properties, forming by deep-drawing, of rolled, in particular hot-rolled and coated steel sheet |
DE10221487B4 (en) | 2002-02-15 | 2004-02-12 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Use of a steel material in lightweight steel construction |
DE102004053620A1 (en) | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | High-strength, air-hardening steel with excellent forming properties |
DE102007058222A1 (en) | 2007-12-03 | 2009-06-04 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Steel for high-strength components made of tapes, sheets or tubes with excellent formability and special suitability for high-temperature coating processes |
WO2010084864A1 (en) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | 株式会社深井製作所 | Method of press-forming of embossed steel sheet |
EP2392419A1 (en) * | 2009-01-23 | 2011-12-07 | Fukai Seisakusho Co., Ltd. | Method of press-forming of embossed steel sheet |
WO2010133526A1 (en) | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for producing a metal component from a hot-stamped raw material |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013010524A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Method for producing a component by hot-forming a steel precursor product |
US9943894B2 (en) | 2011-07-20 | 2018-04-17 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Method for producing a component by hot forming a pre-product made of steel |
DE102013105489B3 (en) * | 2013-05-28 | 2014-07-31 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for hot forming thin semi-finished products |
CN105246610A (en) * | 2013-05-28 | 2016-01-13 | 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 | Method for hot forming thin semi-finished products |
US10428402B2 (en) | 2013-05-28 | 2019-10-01 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Method for hot forming thin semi-finished products |
EP3670695A1 (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-24 | Volkswagen AG | Steel substrate for producing a thermoformed and press-hardened steel sheet component and thermoforming method |
CN111334775A (en) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 大众汽车有限公司 | Steel matrix for producing hot-formed and press-hardened steel sheet components and hot-forming method |
CN111334775B (en) * | 2018-12-18 | 2022-12-23 | 大众汽车有限公司 | Steel matrix for producing hot-formed and press-hardened steel sheet components and hot-forming method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102011118491A1 (en) | 2012-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2449138B1 (en) | Process of manufacturing a part from an air hardenable steel and the part manufactured by the process | |
DE102009025821B4 (en) | Method for producing a metal component | |
EP1651789B1 (en) | Method for producing hardened parts from sheet steel | |
DE102009052210B4 (en) | Method for producing components with regions of different ductility | |
EP2553133B1 (en) | Steel, flat steel product, steel component and method for producing a steel component | |
EP3004401B1 (en) | Method for producing a component by hot forming a pre-product made of steel | |
DE102013100682B3 (en) | A method of producing cured components and a structural component made by the method | |
DE102010034161A1 (en) | Method for producing workpieces made of lightweight steel with material properties that can be adjusted via the wall thickness | |
DE102013004905A1 (en) | Zunderarmer tempered steel and process for producing a low-dispersion component of this steel | |
DE102010049205B4 (en) | Hot forming line and method for hot forming sheet metal | |
EP2457673A1 (en) | Method for producing workpieces by hot forming blanks | |
EP2734652B1 (en) | Method for producing a component by hot-forming a steel precursor product | |
EP1939308A1 (en) | Method for manufacturing a component through hot press hardening and highly rigid component with improved breaking strain | |
DE102020131989A1 (en) | PRESS-HARDENED HIGH PERFORMANCE STEEL ARRANGEMENT | |
WO2007028475A2 (en) | Method for producing press-hardened component | |
WO2018158130A1 (en) | Flat steel semi-finished product, method for producing a component, and use thereof | |
WO2016020148A1 (en) | Method for producing hot-formed components | |
DE102012006941A1 (en) | Method for producing a steel component by hot forming | |
EP2289770A1 (en) | Corrosion protected taylored welded blank for a motor vehicle and its method of production | |
DE102009049398C5 (en) | Method for producing a structural component for a motor vehicle and structural component | |
WO2018210415A1 (en) | Hot-working material, component and use | |
DE102012014258A1 (en) | Method for manufacturing engine carrier from steel for body construction in automobile industry, involves carrying out shaping of sheet metal blank to component in temperature range using stamping process, and ending shaping of blank | |
EP3585531B1 (en) | Method for producing a component by further forming of a preformed contour | |
EP3296104B1 (en) | Method for producing a bodywork component with reduced cracking | |
DE102012024626A1 (en) | Vehicle body and method of manufacturing a molded article therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
|
AX | Request for extension of the european patent |
Extension state: BA ME |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 20121128 |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 20141112 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN |
|
18W | Application withdrawn |
Effective date: 20180927 |