EP2931453A1 - Warmumformvorrichtung - Google Patents

Warmumformvorrichtung

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EP2931453A1
EP2931453A1 EP13811422.8A EP13811422A EP2931453A1 EP 2931453 A1 EP2931453 A1 EP 2931453A1 EP 13811422 A EP13811422 A EP 13811422A EP 2931453 A1 EP2931453 A1 EP 2931453A1
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EP
European Patent Office
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tool
section
hot
forming
workpiece
Prior art date
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EP13811422.8A
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EP2931453B1 (de
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Manfred Beck
Michael Braun
Ralf Hund
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Braun Manuela
Original Assignee
Braun Manuela
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Publication date
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Publication of EP2931453B1 publication Critical patent/EP2931453B1/de
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    • 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
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/16—Heating or cooling
    • 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
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards

Definitions

  • the invention relates to hot forming apparatus for hot working and / or press hardening workpieces according to the subject matter of claim 1 and a method for hot working and / or press hardening after
  • Hot-forming devices for hot-forming or / and press-hardening of workpieces are known and described, for example, in DE 10 2007 047 314 A1.
  • Sheet metal components from sheet metal blanks which includes stations upstream and downstream of the hot forming device
  • the cycle time of the individual stations should be about the same to avoid dead times and thus to achieve optimum workpiece throughput.
  • Hot forming devices in which workpieces are to be formed which, in addition to press-hardened regions, should also have ductile regions, require a significantly higher cycle time than the other stations if the workpiece in the tool cools down to such an extent that it no longer becomes distorted after removal from the mold suffers, thus forming a "bottleneck" in the technological process.
  • Ambient temperature outside the tool may occur a delay of the workpiece because it is no longer fixed in the tool. This results in costly rework.
  • the object of the present invention is to specify an apparatus and a method for hot working or / and press hardening of workpieces which does not have the mentioned disadvantages.
  • a hot-forming device for hot-forming and / or press-hardening workpieces preferably made of sheet steel, which after press hardening has a hardened workpiece section and a ductile workpiece section, is provided, wherein
  • the hot-forming device comprises a first forming station with a first tool and a second forming station arranged behind the first forming station with a second tool, wherein the second
  • the tool is formed with the shape contour of the first tool that at least the first tool, a first tool portion, which is provided for forming the hardened workpiece portion, and a second tool portion, which is for forming the ductile
  • the second tool also has a first tool section, which is provided for forming the hardened workpiece section, and a second tool section
  • Workpiece throughput can be achieved with respect to a forming station with only one tool. Ideally, the workpiece throughput is doubled.
  • Another advantage is that due to the planned cooling in the tool no delay can occur.
  • the delay can occur when cooled outside the tool, especially for workpieces that are made of different materials, for example, with different coefficients of expansion, or have areas of different material thickness. Rework may be required to ensure high dimensional accuracy
  • the first and second tool sections need not be contiguous. It can be provided, for example, that a first tool section is arranged between two second tool sections or vice versa. For example, so-called crumple zones, which can absorb impact energy, can be formed by second tool sections with ductile formation in workpieces intended for installation in motor vehicles. It can be provided that the setpoint temperature of the first tool in the first tool section about 20 ° C and in the second
  • Tool section of the first tool are integrally formed.
  • the two workpiece sections are only by
  • first and the second tool section of the first tool are separated by an expansion joint.
  • a compensation element is arranged, which by expansion joints of the first and the second tool portion of the first tool, which by expansion joints of the first and the second
  • the second tool has a first tool section, which is provided for forming the hardened workpiece section, and a second tool section
  • Tool section for forming the ductile workpiece section has.
  • the two tool sections can be delimited analogously to the two tool sections of the first tool.
  • the inclination of the second tool in the first tool section about 20 ° C and in the second
  • Tool section 20 to 200 ° C It may thus be provided, for example, that the setpoint temperature in the first tool section is 20 ° C and in the second tool section 200 ° C.
  • the forming stations may comprise additional devices for processing the workpieces, for example punching and punching devices
  • these devices are in the second
  • Tool sections arranged in which the workpiece is formed ductile and / or in the first tool portion of the first tool. If the additional devices during hot forming before the
  • an industrial robot is arranged, which is designed such that it removes a machined workpiece from the first forming station and stores in the second forming station for further processing.
  • the term "industrial robot” is understood here also transport devices that work, for example, with intermittently moving gripper bars or the like.
  • a control device for controlling the hot-forming device may be provided a control device, wherein the control device has inputs which are connected to temperature sensors, which are arranged on the tool sections of the tools, and having outputs that with
  • Tempering devices are connected, which cooperate with the tool sections of the tools.
  • the control device can have further inputs and outputs and, for example, also be provided for controlling further stations which are upstream and / or downstream of the hot-forming device.
  • Cooling circuit with arranged in the tool sections of the tools cooling channels, a heat exchanger and a coolant compressor comprises.
  • the object of the invention is further with a method for
  • Hot working and / or press hardening of workpieces preferably made of sheet steel, comprising the hot stamping and / or press hardening process steps, the workpieces having a hardened workpiece section and a ductile workpiece section after press hardening, and wherein
  • the press hardening process step is carried out in two time-sequential substeps, a first substep having a first cooling time in a first tool having a first tool portion provided to form the hardened workpiece portion and a second tool portion adapted to form the ductile one
  • the proposed method has the advantage that the cycle time corresponding to the cooling time, which is required for the Warmunnfornnen and / or press hardening in only one process step, is divided into two process steps with two cycle times, each of which is shorter in itself than the aforementioned cycle time. This achieves a higher workpiece throughput.
  • Another advantage of the proposed method is that due to the planned cooling in the tool no delay can occur.
  • the delay can occur during cooling outside the tool, in particular for workpieces that are made of different materials, for example, with different coefficients of expansion, or regions of different material thickness, occur and require rework to achieve a high dimensional accuracy of the workpiece.
  • the setpoint temperature of the first tool in the first tool section to about 20 ° C and in the second
  • Tool section is set in the range of 300 to 400 ° C. Under the temperature indication "approx. 20 ° C "is understood here to mean that
  • Workpiece section is provided, to about 20 ° C and in a second tool section, which is provided for forming the ductile workpiece section, is set in the range of about 20 to 200 ° C.
  • a second tool section which is provided for forming the ductile workpiece section
  • first cooling time for forming the hardened workpiece section and that the sum of the first cooling time and the second cooling time for forming the ductile workpiece section is provided.
  • the cooling time of the second workpiece section is thus further increased, and the storage phase of the workpiece removed from the device is used for complete cooling.
  • FIG. 1 shows a hot forming device according to the invention in one
  • Fig. 2 shows a first embodiment of an inventive
  • Hot forming device in a schematic plan view
  • Fig. 4a shows a second embodiment of an inventive
  • Hot forming device in a schematic plan view
  • Hot forming device in a schematic plan view
  • Fig. 6 is a block diagram of the Hotumformvor rect.
  • Fig. 1 shows a hot forming device 1, which is called for the hot forming and / or press hardening of sheet metal blanks and / or sheet metal parts made of steel with different material thickness, hereinafter referred to as workpiece 4.
  • the workpiece is heated to a temperature above the Austenitmaschinestemperatur for hot forming with respect to subsequent press hardening and fixed between a tool upper part and a lower tool part of a forming and / or pressing tool and subjected to a pressing pressure. That's the hot forming. Thereafter, the workpiece is in
  • Ductile sections to form ductile sections must be cooled considerably slower than during press hardening, so that no martensitic transformation takes place.
  • the hot forming device 1 has a frame-shaped frame 1 1, in which a first forming station 2 with a first tool 3 and a second forming station 2 'with a second tool 3', which is formed with the shape contour of the first tool 3, respectively. Between one
  • Tool upper part 31 and a lower tool part 32 the workpiece 4 can be arranged.
  • Fig. 1 is at the workpiece 4 to a plate-shaped sheet metal blank made of a high-strength hardenable steel.
  • the upper tool part 31 is rigidly connected to a head plate 12.
  • the top plate 12 is rigidly connected to an output of a supported on the frame 1 1 drive 13.
  • the lower tool part 32 is arranged on a supported on the frame 1 1 base plate 14 and rigidly connected thereto.
  • the tool top 31 may be formed as a die, and the tool base 32 may be formed as a die, or vice versa.
  • Tool lower parts 32 have a first tool portion 33, which is provided for forming the hardened workpiece portion, and a second tool portion 34, which is for forming the ductile
  • the tools 3 and 3 'further have means for regulating the
  • Tool lower part 32 in its the workpiece 4 facing pressing surfaces near the tool surface cooling channels 35, which are connected to a cooling circuit, not shown in Fig. 1.
  • the cooling channels 35 are flowed through by a cooling medium, which dissipates heat from the workpiece 4.
  • the first tool sections 33 and the second tool sections 34 of the two tools 3 and 3 ' have separate cooling circuits in order to be able to set different setpoint temperatures that are to be achieved
  • Sollendtemperatur the workpiece section after a predetermined cycle time correspond.
  • heating means may be provided to preheat, if necessary, cold tools to a temperature above ambient temperature.
  • the first tool 3 in the second tool section 34 is heated to 300 to 400 ° C.
  • the workpiece 4 successively passes through a heating station 8, the first forming station 2 and the second forming station 2 '.
  • machined workpiece 4 of the first forming station 2 removes and stores in the second forming station 2 'for further processing.
  • Storage station 7 arranged for machined workpieces.
  • Fig. 2 shows a schematic plan view of the tool lower parts 32 of the juxtaposed tools 3 and 3 'with launched
  • the tools 3 and 3 ' each have a first and a second tool portion 33, 34, which are integrally formed in the embodiment shown in FIG.
  • the second tool 3 ' is formed with the shape contour of the first tool 3, that is, the inner contour of the second tool 3' corresponds to the outer contour of the first tool 3 removed workpiece 4. In this way it is ensured that in the second
  • Tool 3 'the press hardening of the workpiece 4 can be continued.
  • Fig. 3 shows a temperature-time diagram
  • a workpiece 4 is a on the
  • Storage station 6 removed for unprocessed workpieces formed workpiece stack and stored in the heating station 8.
  • the workpiece 4 stored in the heating station 8 is at a temperature above the
  • the heated workpiece 4 is the
  • Warming station 8 removed and stored in the open tool 3 of the first forming station 2.
  • a fourth method step the tool 3 of the forming station 2 is closed and the heated workpiece 4 is hot-formed.
  • the formed workpiece 4 is partially press-hardened when the tool 3 is closed.
  • the workpiece 4 has in the temperature to be hardened workpiece portion at time ti a temperature Tu and in the ductile workpiece part to be formed a temperature T 2 i on.
  • the temperatures Tu and T 2 i are equal and correspond to the temperature of the workpiece 4 after the forming, in which a small cooling of the workpiece 4 can occur.
  • T 22 is above the transition temperature of austenite to ferrite and Tu is below the transition temperature of austenite to ferrite, because the target temperature of first tool section 33 is selected to about 20 ° C, and the target temperature of the second tool section 34 is selected in the range of 300 to 400 ° C.
  • the temperature indication "approx. 20 ° C” means the ambient temperature, so it is not intended or necessary to choose a setpoint temperature below the ambient temperature.
  • the duration of the period Ati about 10s, wherein at time t 2, the temperature Ti 2 of the workpiece 4 in the workpiece to be hardened portion in the range of 60 to 150 ° C and the temperature T 22 of the workpiece 4 in the ductile workpiece section to be formed in Range is from 400 to 500 ° C.
  • the first tool 3 is opened and the partially hardened workpiece 4 is removed by the industrial robot 5 and stored in the opened second tool 3 '.
  • the in Fig. 3 2 for the sake of simplification, it is assumed that in a second period of time provided for the transfer
  • the partially hardened workpiece 4 is finished hardened when the tool 3 'is closed.
  • the workpiece 4 has the temperature Ti 2 in the workpiece section to be hardened at the time t 3, and the temperature T 2 2 in the workpiece section to be formed in a ductile manner. Both workpiece sections are now in a third period of time
  • Target temperature of the second tool 3 ' is in the first tool section 33 and in the second tool section 34 in the range of 20 to 200 ° C.
  • the duration of the time period At 2 is about 10 s, wherein at time t, the temperature Ti 2 of the workpiece 4 in the workpiece section to be hardened and in the workpiece section to be formed in a ductile manner approximately
  • a seventh method step the second tool 3 'is opened and the finished hardened workpiece 4 is removed by the industrial robot 5 and stored in the storage station 7 for machined workpieces.
  • Forming stations is compared to only one forming station, an increased throughput of workpieces possible because now the cycle times of the individual stations in the Ideally aligned.
  • the period of time available for the slow cooling of the ductile workpiece section is the sum
  • the first and the third period are the same as described above in the example. Since the stored in the storage station 7 workpieces 4 are already cooled, no more distortion occurs.
  • Figs. 4a and 4b show a second embodiment of a
  • Hot forming device is formed, with the difference that the first and the second tool portion 33, 34 of the first tool 3 are separated by a expansion joint 3d.
  • the expansion joint 3d prevents
  • FIG. 4 a shows the hot-forming device 1 at the time at which the first tool section 33 of the first tool 3 has a temperature of approximately 20 ° C. and the second tool section 34 has a temperature in the range from 300 to 400 ° C.
  • the expansion joint 3d between the first tool section 33 and the second tool section 34 has a minimum width, which is preferably 0 mm.
  • 4b shows the hot-forming device 1 at the time when the first tool section 33 and the second tool section 34 of the first tool 3 have cooled to ambient temperature.
  • the expansion joint 3d has a maximum width, because the second tool section 34 of 300 cooled to 400 ° C to ambient temperature and therefore has a shortened length.
  • Figs. 5a and 5b show a third embodiment of a
  • Hot forming device is formed, with the difference that between the first and the second tool portion 33, 34 of the first tool 3, a compensating element 3a is arranged.
  • the compensating element 3a abuts in the illustrated embodiment on the first tool section 33, so that the two expansion joints 3d have a different width.
  • the forming stations 2 and 2 ' may be additional devices for
  • Processing of the workpieces 4 include, for example, devices for punching and trimming.
  • these devices are arranged in the second tool sections 34, in which the workpiece 4 is formed ductile and / or in the first tool section 33 of the first tool 3, so that no increased wear due to high hardness occurs.
  • Fig. 6 shows a block diagram of the hot forming device 1, the
  • a control device 9 For controlling the hot forming device 1, a control device 9 is provided.
  • the control device 9 has inputs that with
  • Temperature sensors 9 s are connected, wherein the temperature sensors 9 s at the first and second tool sections 33, 34 of the first tool 3 and the second tool 3 'are arranged.
  • the controller 9 has outputs connected to control inputs of Tempering devices 10 are connected, which may be formed, for example, as cooling circuits with heat exchanger and compressor pump, wherein as shown in Fig. 1, the tools 3, 3 'cross-cooling channels 35 form sections of the cooling circuits.
  • At least one further output of the control device 9 is connected to the robot 5 arranged between the two forming stations 2 and 2 ', which transports the workpieces 4 from the first forming station 2 into the second forming station 2'.
  • control device 9 can have further inputs and outputs in order to control the storage station 6 and 7 shown in FIG. 1, the heating station 8 and the associated further robots 5 and to coordinate the process sequence described in FIG.
  • a computer-aided control device 9 is provided, in which the process flow is stored in a control software.

Abstract

Es wird eine Warmumformvorrichtung (1) zum Warmumformen und/oder Presshärten von Werkstücken (4), vorzugsweise aus Stahlblech, wobei die Werkstücke (4) nach dem Presshärten einen gehärteten Werkstückabschnitt und einen duktilen Werkstückabschnitt aufweisen, beschrieben. Die Warmumformvorrichtung (1) umfasst eine erste Umformstation (2) mit einem ersten Werkzeug (3) und eine hinter der ersten Umformstation (2) angeordnete zweite Umformstation (2') mit einem zweiten Werkzeug (3'), wobei das zweite Werkzeug (3') mit der Formkontur des ersten Werkzeugs (3) ausgebildet ist. Mindestens das erste Werkzeug (3) weist einen ersten Werkzeugabschnitt (33), der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten Werkzeugabschnitt (34), der zum Ausbilden des duktilen Werkstückabschnitts vorgesehen ist, auf. Die Werkzeuge (3, 3') umfassen Temperierungseinrichtungen (10) zur Einstellung der Temperaturen.

Description

Warmumformvorrichtung
Die Erfindung betrifft Warmumformvorrichtung zum Warmumformen oder/und Presshärten von Werkstücken nach dem Gegenstand des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Warmumformen oder/und Presshärten nach dem
Gegenstand des Anspruchs 9.
Warmumformvorrichtungen zum Warmumformen oder/und Presshärten von Werkstücken sind bekannt und beispielsweise in der DE 10 2007 047 314 A1 beschrieben. In einer Bearbeitungseinrichtung zur Herstellung von
Blechbauteilen aus Blechzuschnitten, die der Warmumformvorrichtung vor- und nachgeschaltete Stationen umfasst, sollte die Taktzeit der einzelnen Stationen etwa gleich sein, um Pausenzeiten zu vermeiden und damit einen optimalen Werkstückdurchlauf zu erreichen. Warmumformvorrichtungen, in denen Werkstücke ausgebildet werden, die neben pressgehärteten Bereichen auch duktile Bereiche aufweisen sollen, benötigen eine wesentlich höhere Taktzeit als die übrigen Stationen, wenn das Werkstück in dem Werkzeug soweit abkühlt, dass es nach der Entnahme aus dem Werkzeug keinen Verzug mehr erleidet, und bilden so ein„Nadelöhr" im technologischen Ablauf.
Es ist auch möglich, die Taktzeit zu reduzieren, indem die Werkstücke bereits aus dem Werkzeug entnommen werden, sobald das Presshärten
abgeschlossen ist. Von Nachteil ist, dass beim weiteren Abkühlen auf
Umgebungstemperatur außerhalb des Werkzeugs ein Verzug des Werkstücks eintreten kann, weil es nicht mehr im Werkzeug fixiert ist. Daraus resultiert kostenintensive Nacharbeit.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Warmumformen oder/und Presshärten von Werkstücken anzugeben, das die genannten Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Es wird eine Warmumformvorrichtung zum Warmumformen und/oder Presshärten von Werkstücken, vorzugsweise aus Stahlblech, beschrieben, die nach dem Presshärten einen gehärteten Werkstückabschnitt und einen duktilen Werkstückabschnitt aufweisen, wobei vorgesehen ist,
dass die Warmumformvorrichtung eine erste Umformstation mit einem ersten Werkzeug und eine hinter der ersten Umformstation angeordnete zweite Umformstation mit einem zweiten Werkzeug umfasst, wobei das zweite
Werkzeug mit der Formkontur des ersten Werkzeugs ausgebildet ist, dass mindestens das erste Werkzeug einen ersten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, aufweist, und
dass die Werkzeuge Temperierungseinrichtungen zur Einstellung der
Temperaturen umfassen. Bei bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass auch das zweite Werkzeug einen ersten Werkzeugabschnitt aufweist, der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten
Werkzeugabschnitt aufweist, der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist.
Insbesondere bevorzugte Ausführungen der Warmumformvorrichtung können den Vorteil aufweisen, dass die insgesamt benötigte Taktzeit auf zwei im
Wesentlichen identische Werkzeuge aufgeteilt ist, so dass ein höherer
Werkstückdurchsatz gegenüber einer Umformstation mit nur einem Werkzeug erreichbar ist. Im Idealfall ist der Werkstückdurchsatz verdoppelt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass wegen der vorgesehenen Abkühlung im Werkzeug kein Verzug eintreten kann. Der Verzug kann bei Abkühlung außerhalb des Werkzeugs insbesondere bei Werkstücken eintreten, die aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten, ausgebildet sind oder Bereiche unterschiedlicher Materialdicke aufweisen. Es kann Nacharbeit erforderlich werden, um eine hohe Maßhaltigkeit des
Werkstücks zu erreichen. Bei dem in der vorgeschlagenen Vorrichtung behandelten Werkstück tritt kein Verzug auf.
Der erste und der zweite Werkzeugabschnitt müssen nicht zusammenhängend ausgebildet sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein erster Werkzeugabschnitt zwischen zwei zweiten Werkzeugabschnitten angeordnet ist oder umgekehrt. Beispielsweise können durch zweite Werkzeugabschnitte mit duktiler Ausbildung in Werkstücken, die zum Einbau in Kraftfahrzeuge vorgesehen sind, sog. Knautschzonen ausgebildet werden, die Aufprallenergie aufnehmen können. Es kann vorgesehen sein, dass die Solltemperatur des ersten Werkzeugs in dem ersten Werkzeugabschnitt ca. 20 °C und in dem zweiten
Werkzeugabschnitt 300 bis 400 °C ist. Unter der Temperaturangabe„ca. 20 °C" ist hier verstanden, dass es sich um die Umgebungstemperatur des Werkzeugs handelt.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass der erste und der zweite
Werkzeugabschnitt des ersten Werkzeugs einstückig ausgebildet sind. In diesem Fall sind die beiden Werkstückabschnitte lediglich durch
unterschiedliche Solltemperaturen voneinander abgegrenzt.
In einer alternativen Ausbildung kann vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Werkzeugabschnitt des ersten Werkzeugs durch eine Dehnungsfuge getrennt sind. Mit Hilfe der Dehnungsfuge können Spannungen im Werkzeug vermieden werden, die durch unterschiedliche Wärmeausdehnung in den beiden Werkzeugabschnitten auftreten können.
Es kann auch vorgesehen sein, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugabschnitt des ersten Werkzeugs ein Ausgleichselement angeordnet ist, das durch Dehnungsfugen von dem ersten und dem zweiten
Werkzeugabschnitt getrennt ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung kann vorgesehen sein, dass das zweite Werkzeug einen ersten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten
Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des duktilen Werkstückabschnitts vorgesehen ist, aufweist. Die beiden Werkzeugabschnitte können analog zu den beiden Werkzeugabschnitten des ersten Werkzeugs abgegrenzt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass die Solltennperatur des zweiten Werkzeugs in dem ersten Werkzeugabschnitt ca. 20 °C und in dem zweiten
Werkzeugabschnitt 20 bis 200 °C ist. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass die Solltemperatur in dem ersten Werkzeugabschnitt 20 °C ist und in dem zweiten Werkzeugabschnitt 200 °C ist. Die Abkühlzeit des zweiten
Werkstückabschnitts, der duktil ausgebildet wird, ist damit noch weiter erhöht und in die Lagerungsphase des aus der Vorrichtung entnommenen Werkstücks verschoben. Unter der Temperaturangabe„ca. 20 °C" ist hier verstanden, dass es sich um die Umgebungstemperatur des Werkzeugs handelt.
Die Umformstationen können zusätzliche Vorrichtungen zur Bearbeitung der Werkstücke umfassen, beispielsweise Vorrichtungen zum Lochen und
Beschneiden. Vorzugsweise sind diese Vorrichtungen in den zweiten
Werkzeugabschnitten angeordnet, in denen das Werkstück duktil ausgebildet wird und/oder in dem ersten Werkzeugabschnitt des ersten Werkzeugs. Wenn die zusätzlichen Vorrichtungen während des Warmumformens vor dem
Presshärten wirken, tritt so kein erhöhter Verschleiß der Schneidelemente der Vorrichtungen ein.
Weiter kann vorgesehen sein, dass zwischen der ersten Umformstation und der zweiten Umformstation ein Industrieroboter angeordnet ist, der so ausgebildet ist, dass er der ersten Umformstation ein bearbeitetes Werkstück entnimmt und in der zweiten Umformstation zur weiteren Bearbeitung ablegt. Unter dem Begriff„Industrieroboter" sind hier auch Transportvorrichtungen verstanden, die beispielsweise mit taktweise bewegten Greiferbalken oder dergleichen arbeiten. Zur Steuerung der Warmumformvorrichtung kann eine Steuerungseinrichtung vorgesehen sein, wobei die Steuerungseinrichtung Eingänge aufweist, die mit Temperatursensoren verbunden sind, die an den Werkzeugabschnitten der Werkzeuge angeordnet sind, und Ausgänge aufweist, die mit
Temperierungseinrichtungen verbunden sind, die mit den Werkzeugabschnitten der Werkzeuge zusammenwirken. Die Steuerungseinrichtung kann weitere Ein- und Ausgänge aufweisen und beispielsweise auch zur Steuerung weiterer Stationen vorgesehen sein, die der Warmumformvorrichtung vor- und/oder nachgeschaltet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Temperierungseinrichtung einen
Kühlkreislauf mit in den Werkzeugabschnitten der Werkzeuge angeordneten Kühlkanälen, einen Wärmetauscher und einen Kühlmittel kompressor umfasst.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter mit einem Verfahren zum
Warmumformen und/oder Presshärten von Werkstücken, vorzugsweise aus Stahlblech, gelöst, umfassend die Prozessschritte Warmumformen und/oder Presshärten, wobei die Werkstücke nach dem Presshärten einen gehärteten Werkstückabschnitt und einen duktilen Werkstückabschnitt aufweisen, und wobei vorgesehen ist,
dass der Prozessschritt Presshärten in zwei zeitlich aufeinander folgenden Teilschritten durchgeführt wird, wobei ein erster Teilschritt mit einer ersten Abkühlzeit in einem ersten Werkzeug mit einem ersten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einem zweiten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, durchgeführt wird,
und ein zweiter Teilschritt mit einer zweiten Abkühlzeit in einem zweiten Werkzeug durchgeführt wird.
Das vorgeschlagene Verfahren hat den Vorteil, dass die der Abkühlzeit entsprechende Taktzeit, die für das Warmunnfornnen und/oder Presshärten in nur einem Prozessschritt benötigt wird, auf zwei Prozessschritte mit zwei Taktzeiten aufgeteilt wird, die jede für sich kürzer sind als die vorgenannte Taktzeit. Damit wird ein höherer Werkstückdurchsatz erreicht.
Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens ist, dass wegen der vorgesehenen Abkühlung im Werkzeug kein Verzug eintreten kann. Der Verzug kann bei Abkühlung außerhalb des Werkzeugs insbesondere bei Werkstücken, die aus unterschiedlichen Materialien, beispielsweise mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten, ausgebildet sind oder Bereiche unterschiedlicher Materialdicke aufweisen, eintreten und Nacharbeit erfordern, um eine hohe Maßhaltigkeit des Werkstücks zu erreichen. Bei dem vorgeschlagenen
Verfahren ist diese Nacharbeit nicht erforderlich.
Es kann vorgesehen sein, dass die Solltemperatur des ersten Werkzeugs in dem ersten Werkzeugabschnitt auf ca. 20 °C und in dem zweiten
Werkzeugabschnitt im Bereich von 300 bis 400 °C eingestellt wird. Unter der Temperaturangabe„ca. 20 °C" ist hier verstanden, dass es sich um die
Umgebungstemperatur des Werkzeugs handelt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Solltemperatur des zweiten Werkzeugs in einem ersten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des gehärteten
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, auf ca. 20 °C und in einem zweiten Werkzeugabschnitt, der zum Ausbilden des duktilen Werkstückabschnitts vorgesehen ist, im Bereich von ca. 20 bis 200 °C eingestellt wird. Unter der Temperaturangabe„ca. 20 °C" ist hier verstanden, dass es sich um die
Umgebungstemperatur des Werkzeugs handelt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die erste Abkühlzeit zur Ausbildung des gehärteten Werkstückabschnitts, und dass die Summe aus erster Abkühlzeit und zweiter Abkühlzeit zur Ausbildung des duktilen Werkstückabschnitts vorgesehen ist. Die Abkühlzeit des zweiten Werkstückabschnitts ist damit noch weiter erhöht, und es wird die Lagerungsphase des aus der Vorrichtung entnommenen Werkstücks zur vollständigen Abkühlung genutzt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Warmumformvorrichtung in einer
schematischen Schnittdarstellung;
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Warmumformvorrichtung in einer schematischen Draufsicht;
Fig. 3 ein schematisches Temperatur-Zeitdiagramm des Prozessschritts
„Presshärten"; Fig. 4a ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Warmumformvorrichtung in einer schematischen Draufsicht;
Fig. 4b die Warmumformvorrichtung in Fig. 4a am Ende des
Prozessschritts„Presshärten";
Fig. 5a ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Warmumformvorrichtung in einer schematischen Draufsicht;
Fig. 5b die Warmumformvorrichtung in Fig. 5a am Ende des
Prozessschritts„Presshärten"; Fig. 6 ein Blockschaltbild der Warmumformvor chtung.
Fig. 1 zeigt eine Warm umform Vorrichtung 1 , die für das Warmumformen und/oder Presshärten von Blechzuschnitten und/oder Blechformteilen aus Stahl mit unterschiedlicher Materialdicke, im Folgenden Werkstück 4 genannt, vorgesehen ist.
Das Werkstück wird zum Warmumformen im Hinblick auf nachfolgendes Presshärten auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur erwärmt und zwischen einem Werkzeugoberteil und einem Werkzeugunterteil eines Umform- und/oder Press-Werkzeugs fixiert und einem Pressdruck ausgesetzt. Das ist das Warmumformen. Danach wird das Werkstück im
Werkzeug rasch unter die Austenitisierungstemperatur abgekühlt, das heißt abgeschreckt. Das ist das Presshärten, das auch als Formhärten bezeichnet wird, weil es in einer geschlossenen Werkzeugform stattfindet.
Es kann auch vorgesehen sein, in dem Werkstück außer gehärteten
Abschnitten duktile Abschnitte auszubilden. Duktile Abschnitte müssen deutlich langsamer als beim Presshärten vorgesehen, abgekühlt werden, so dass keine Martensitumwandlung erfolgt.
Die Warmumformvorrichtung 1 weist ein rahmenförmiges Gestell 1 1 auf, in dem eine erste Umformstation 2 mit einem ersten Werkzeug 3 und eine zweite Umformstation 2' mit einem zweiten Werkzeug 3', das mit der Formkontur des ersten Werkzeugs 3 ausgebildet ist, angeordnet sind. Zwischen einem
Werkzeugoberteil 31 und einem Werkzeugunterteil 32 ist das Werkstück 4 anordenbar. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Werkstück 4 um einen plattenförmigen Blechzuschnitt aus einem hochfesten härtbaren Stahl. Das Werkzeugoberteil 31 ist mit einer Kopfplatte 12 starr verbunden. Die Kopfplatte 12 ist mit einem Abtrieb eines an dem Gestell 1 1 abgestützten Antriebs 13 starr verbunden. Das Werkzeugunterteil 32 ist auf einer auf dem Gestell 1 1 abgestützten Grundplatte 14 angeordnet und mit dieser starr verbunden. Das Werkzeugoberteil 31 kann als eine Matrize und das Werkzeugunterteil 32 kann als ein Stempel ausgebildet sein oder umgekehrt.
Die Werkzeuge 3 und 3' und somit die Werkzeugoberteile 31 und
Werkzeugunterteile 32 weisen einen ersten Werkzeugabschnitt 33, der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten Werkzeugabschnitt 34, der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, auf (siehe Fig. 2 bis 4).
Die Werkzeuge 3 und 3' weisen weiter Einrichtungen zur Regulierung der
Temperatur der ersten und zweiten Werkzeugabschnitte 33, 34 auf, wie weiter unten in Fig. 6 näher beschrieben. In dem in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel weisen das Werkzeugoberteil 31 und das
Werkzeugunterteil 32 in ihren dem Werkstück 4 zugewandten Pressflächen nahe der Werkzeugoberfläche Kühlkanäle 35 auf, die mit einem in Fig. 1 nicht dargestellten Kühlkreislauf verbunden sind. Die Kühlkanäle 35 sind von einem Kühlmedium durchströmt, das Wärme aus dem Werkstück 4 abführt. Die ersten Werkzeugabschnitte 33 und die zweiten Werkzeugabschnitte 34 der beiden Werkzeuge 3 und 3' weisen getrennte Kühlkreisläufe auf, um unterschiedliche Solltemperaturen einstellen zu können, die der zu erreichenden
Sollendtemperatur des Werkstückabschnitts nach Ablauf einer vorgegebenen Taktzeit entsprechen. Ergänzend zu den Kühlkreisläufen können Heizeinrichtungen vorgesehen sein, um falls erforderlich, kalte Werkzeuge auf eine über der Umgebungstemperatur liegende Temperatur vorzuwärmen. Beispielsweise wird das erste Werkzeug 3 im zweiten Werkzeugabschnitt 34 auf 300 bis 400 °C temperiert.
Das Werkstück 4 durchläuft nacheinander eine Erwärmungsstation 8, die erste Umformstation 2 und die zweite Umformstation 2'.
Zwischen den beiden benachbarten Umformstationen 2 und 2' ist ein
Industrieroboter 5 angeordnet, der das in der ersten Umformstation 2
bearbeitete Werkstück 4 der ersten Umformstation 2 entnimmt und in der zweiten Umformstation 2' zur weiteren Bearbeitung ablegt.
Weitere Industrieroboter 5 sind zwischen einer Lagerstation 6 für unbearbeitete Werkstücke und der Erwärmungsstation 8, der Erwärmungsstation 8 und der ersten Umformstation 2, sowie der zweiten Umformstation 2' und einer
Lagerstation 7 für bearbeitete Werkstücke angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Werkzeugunterteile 32 der der nebeneinander abgeordneten Werkzeuge 3 und 3' mit aufgelegten
Werkstücken 4. Die Werkzeuge 3 und 3' weisen, wie weiter oben genannt, jeweils einen ersten und einen zweiten Werkzeugabschnitt 33, 34 auf, die in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet sind. Das zweite Werkzeug 3' ist mit der Formkontur des ersten Werkzeugs 3 ausgebildet, das heißt, das die Innenkontur des zweiten Werkzeugs 3' entspricht der Außenkontur des dem ersten Werkzeug 3 entnommenen Werkstücks 4. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass in dem zweiten
Werkzeug 3' das Presshärten des Werkstücks 4 fortsetzbar ist.
Fig. 3 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm, das die in der
Warmumformvorrichtung 1 in den beiden Umformstationen 2 und 2' durchgeführten und im folgenden erläuterten Verfahrensschritte verdeutlicht.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Werkstück 4 einem auf der
Lagerstation 6 für unbearbeitete Werkstücke ausgebildeten Werkstückstapel entnommen und in der Erwärmungsstation 8 abgelegt.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird das in der Erwärmungsstation 8 abgelegte Werkstück 4 auf eine Temperatur oberhalb der
Austenitisierungstemperatur seines Stahlwerkstoffs erwärmt.
In einem dritten Verfahrensschritt wird das erwärmte Werkstück 4 der
Erwärmungsstation 8 entnommen und in dem geöffneten Werkzeug 3 der ersten Umformstation 2 abgelegt.
In einem vierten Verfahrensschritt wird das Werkzeug 3 der Umformstation 2 geschlossen und das erwärmte Werkstück 4 warm umgeformt.
In einem fünften Verfahrensschritt wird das umgeformte Werkstück 4 bei geschlossenem Werkzeug 3 teilweise pressgehärtet. Das Werkstück 4 weist in dem zu härtenden Werkstückabschnitt zur Zeit ti eine Temperatur Tu auf und in dem duktil auszubildenden Werkstückabschnitt eine Temperatur T2i auf. Die Temperaturen Tu und T2i sind gleich und entsprechen der Temperatur des Werkstücks 4 nach dem Umformen, bei dem eine geringe Abkühlung des Werkstücks 4 eintreten kann. Beispielsweise ist Tu = T2i = ca. 500 °C. Das ist die Temperatur eines Werkstücks nach dem Warmumformen, das vor dem Warmumformen auf ca. 950 °C erwärmt wurde und beim Einlegen des
Werkstücks in das Werkzeug noch eine Temperatur von ca. 700 °C aufwies. Das Werkstück 4 wird nun in einem ersten Zeitabschnitt
Ati = t2 - ti
in dem zu härtenden Werkstückabschnitt auf eine Temperatur Ti2 abgekühlt und in dem duktil auszubildenden Werkstückabschnitt auf eine Temperatur T22 abgekühlt, wobei T22 über der Umwandlungstemperatur von Austenit in Ferrit liegt und Tu unter der Umwandlungstemperatur von Austenit in Ferrit liegt, weil die Solltemperatur des ersten Werkzeugabschnitts 33 zu etwa 20 °C gewählt ist, und die Solltemperatur des zweiten Werkzeugabschnitts 34 im Bereich von 300 bis 400 °C gewählt ist. Die Temperaturangabe„ca. 20 °C" steht für die Umgebungstemperatur. Es ist also nicht vorgesehen oder erforderlich, eine Solltemperatur unterhalb der Umgebungstemperatur zu wählen.
Beispielsweise ist die Dauer des Zeitabschnitts Ati ca. 10s, wobei zur Zeit t2 die Temperatur Ti2 des Werkstücks 4 in dem zu härtenden Werkstückabschnitt im Bereich von 60 bis 150 °C und die Temperatur T22 des Werkstücks 4 in dem duktil auszubildenden Werkstückabschnitt im Bereich von 400 bis 500 °C ist.
In einem sechsten Verfahrensschritt wird das erste Werkzeug 3 geöffnet und das teilgehärtete Werkstück 4 wird durch den Industrieroboter 5 entnommen und in dem geöffneten zweiten Werkzeug 3' abgelegt. In dem in Fig. 3 dargestellten Diagramm ist vereinfachend angenommen, dass in einem für die Übergabe vorgesehenen zweiten Zeitabschnitt
At2 = t3 - 12
keine weitere Abkühlung des Werkstücks 4 eintritt.
In einem siebenten Verfahrensschritt wird das teilgehärtete Werkstück 4 bei geschlossenem Werkzeug 3' fertig gehärtet. Das Werkstück 4 weist in dem zu härtenden Werkstückabschnitt zur Zeit t3 die Temperatur Ti2 auf und in dem duktil auszubildenden Werkstückabschnitt die Temperatur T22 auf. Beide Werkstückabschnitte werden nun in einem dritten Zeitabschnitt
At3 = - 13
auf eine Temperatur Ti3 bzw. T23 abgekühlt, die vorzugsweise . Die
Solltemperatur des zweiten Werkzeugs 3' ist in dem ersten Werkzeugabschnitt 33 und in dem zweiten Werkzeugabschnitt 34 im Bereich von 20 bis 200 °C.
Beispielsweise ist die Dauer des Zeitabschnitts At2 ca. 10s, wobei zur Zeit t die Temperatur Ti2 des Werkstücks 4 in dem zu härtenden Werkstückabschnitt sowie in dem duktil auszubildenden Werkstückabschnitt etwa die
Umgebungstemperatur ist.
In einem siebenten Verfahrensschritt wird das zweite Werkzeug 3' geöffnet und das fertig gehärtete Werkstück 4 wird durch den Industrieroboter 5 entnommen und in der Lagerstation 7 für bearbeitete Werkstücke abgelegt. Durch die Verteilung des Verfahrensschritts Presshärten auf zwei
Umformstationen ist gegenüber nur einer Umformstation ein erhöhter Durchsatz an Werkstücken möglich, weil nun die Taktzeiten der einzelnen Stationen im Idealfall angeglichen sind. Der für die langsame Abkühlung des duktilen Werkstückabschnitts zur Verfügung stehende Zeitabschnitt ist die Summe
S = Δίι + At3
des ersten und des dritten Zeitabschnitts. Vorteilhafterweise sind der erste Zeitabschnitt Ati und der dritte Zeitabschnitt At3 gleich, wie vorstehend in dem Beispiel beschrieben. Da die in der Lagerstation 7 abgelegten Werkstücke 4 bereits abgekühlt sind, tritt kein Verzug mehr auf.
Die Fig. 4a und 4b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Warmumformvorrichtung, die wie die in Fig. 3 beschriebene
Warmumformvorrichtung ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass der erste und der zweite Werkzeugabschnitt 33, 34 des ersten Werkzeugs 3 durch eine Dehnungsfuge 3d getrennt sind. Die Dehnungsfuge 3d verhindert
Wärmespannungen in dem ersten Werkzeug 3, die durch die unterschiedliche Temperatur des ersten und des zweiten Werkzeugabschnitts 33, 34 auftreten können.
Fig. 4a zeigt die Warmumformvorrichtung 1 zu dem Zeitpunkt, bei dem der erste Werkzeugabschnitt 33 des ersten Werkzeugs 3 eine Temperatur von ca. 20 °C aufweist und der zweite Werkzeugabschnitt 34 eine Temperatur im Bereich von 300 bis 400 °C aufweist. Die Dehnungsfuge 3d zwischen dem ersten Werkzeugabschnitt 33 und dem zweiten Werkzeugabschnitt 34 weist eine minimale Breite auf, die vorzugsweise 0 mm ist. Fig. 4b zeigt die Warmumformvorrichtung 1 zu dem Zeitpunkt, bei dem der erste Werkzeugabschnitt 33 und der zweite Werkzeugabschnitt 34 des ersten Werkzeugs 3 auf Umgebungstemperatur abgekühlt sind. Die Dehnungsfuge 3d weist eine maximale Breite auf, weil der zweite Werkzeugabschnitt 34 von 300 bis 400 °C auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist und daher eine verkürzte Länge aufweist.
Die Fig. 5a und 5b zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer
Warmumformvorrichtung, die wie die in Fig. 4 beschriebene
Warmumformvorrichtung ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugabschnitt 33, 34 des ersten Werkzeugs 3 ein Ausgleichselement 3a angeordnet ist. Das Ausgleichselement 3a liegt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem ersten Werkzeugabschnitt 33 an, so dass die beiden Dehnungsfugen 3d eine unterschiedliche Breite aufweisen.
Die Umformstationen 2 und 2' können zusätzliche Vorrichtungen zur
Bearbeitung der Werkstücke 4 umfassen, beispielsweise Vorrichtungen zum Lochen und Beschneiden. Vorzugsweise sind diese Vorrichtungen in den zweiten Werkzeugabschnitten 34 angeordnet, in denen das Werkstück 4 duktil ausgebildet wird und/oder in dem ersten Werkzeugabschnitt 33 des ersten Werkzeugs 3, so dass kein erhöhter Verschleiß infolge hoher Härte eintritt. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der Warmumformvorrichtung 1 , das die
Funktionsweise der Warmumformvorrichtung verdeutlicht.
Zur Steuerung der Warmumformvorrichtung 1 ist eine Steuerungseinrichtung 9 vorgesehen. Die Steuerungseinrichtung 9 weist Eingänge auf, die mit
Temperatursensoren 9s verbunden sind, wobei die Temperatursensoren 9s an den ersten und zweiten Werkzeugabschnitten 33, 34 des ersten Werkzeugs 3 und des zweiten Werkzeugs 3' angeordnet sind. Die Steuerungseinrichtung 9 weist Ausgänge auf, die mit Steuerungseingängen von Temperierungseinrichtungen 10 verbunden sind, die beispielsweise als Kühlkreisläufe mit Wärmetauscher und Kompressorpumpe ausgebildet sein können, wobei wie in Fig. 1 dargestellt, die Werkzeuge 3, 3' durchgreifende Kühlkanäle 35 Abschnitte der Kühlkreisläufe bilden.
Mindestens ein weiterer Ausgang der Steuerungseinrichtung 9 ist mit dem zwischen den beiden Umformstationen 2 und 2' angeordneten Roboter 5 verbunden, der die Werkstücke 4 von der ersten Umformstation 2 in die zweite Umformstation 2' transportiert.
Vorteilhafterweise kann die Steuerungseinrichtung 9 weitere Eingänge und Ausgänge besitzen, um die in Fig. 1 dargestellten Lagerstation 6 und 7, die Erwärmungsstation 8 und die zugeordneten weiteren Roboter 5 anzusteuern und den in Fig. 3 beschriebenen Prozessablauf zu koordinieren. Vorzugsweise ist eine computergestützte Steuerungseinrichtung 9 vorgesehen, in der der Prozessablauf in einer Steuerungssoftware abgelegt ist.
Bezugszeichenliste
1 Warmumformvorrichtung
2 erste Umformstation
2' zweite Umformstation
3 erstes Werkzeug
3a Ausgleichselement
3d Dehnungsfuge
3' zweites Werkzeug
4 Werkstück
5 Industrieroboter
6 Lagerstation für unbearbeitete Werkstücke
7 Lagerstation für bearbeitete Werkstücke
8 Erwärmungsstation
9 Steuerungseinrichtung
9s Temperatursensor
10 Temperierungseinrichtung
1 1 Gestell
12 Kopfplatte
13 Antrieb der Kopfplatte
14 Grundplatte
31 Werkzeugoberteil
32 Werkzeugunterteil
33 erster Werkzeugabschnitt
34 zweiter Werkzeugabschnitt
35 Kühlkanal

Claims

Ansprüche
Warmumformvorrichtung (1 ) zum Warmumformen und/oder Presshärten von Werkstücken (4), vorzugsweise aus Stahlblech, die nach dem Presshärten einen gehärteten Werkstückabschnitt und einen duktilen Werkstückabschnitt aufweisen,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Warmumformvorrichtung (1 ) eine erste Umformstation (2) mit einem ersten Werkzeug (3) und eine hinter der ersten Umformstation (2) angeordnete zweite Umformstation (2') mit einem zweiten Werkzeug (3') umfasst, wobei das zweite Werkzeug (3') mit der Formkontur des ersten
Werkzeugs (3) ausgebildet ist,
dass mindestens das erste Werkzeug (3) einen ersten
Werkzeugabschnitt (33), der zum Ausbilden des gehärteten
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten
Werkzeugabschnitt (34), der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, aufweist, und
dass die Werkzeuge (3, 3') Temperierungseinrichtungen (10) zur Einstellung der Temperaturen umfassen.
2. Warmumformvorrichtung nach Anspruch 1 ,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Solltemperatur des ersten Werkzeugs (3) in dem ersten
Werkzeugabschnitt (33) ca. 20 °C und in dem zweiten
Werkzeugabschnitt (34) 300 bis 400 °C ist. 3. Warmumformvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net,
dass der erste und der zweite Werkzeugabschnitt (33, 34) des ersten Werkzeugs (3) einstückig ausgebildet sind. 4. Warmumformvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net,
dass der erste und der zweite Werkzeugabschnitt (33, 34) des ersten Werkzeugs (3) durch eine Dehnungsfuge (3d) getrennt sind. 5. Warmumformvorrichtung nach Anspruch 4,
dad u rch geken nzeich net,
dass zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeugabschnitt (33, 34) des ersten Werkzeugs (3) ein Ausgleichselement (3a) angeordnet ist, das durch Dehnungsfugen (3d) von dem ersten und dem zweiten Werkzeugabschnitt (33, 34) getrennt ist.
6. Warmumformvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass das zweite Werkzeug (3') einen ersten Werkzeugabschnitt (33), der zum Ausbilden des gehärteten Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einen zweiten Werkzeugabschnitt (34), der zum Ausbilden des duktilen Werkstückabschnitts vorgesehen ist, aufweist,
Warmumformvorrichtung nach Anspruch 6,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Solltemperatur des zweiten Werkzeugs (3') in dem ersten Werkzeugabschnitt (33) ca. 20 °C und in dem zweiten
Werkzeugabschnitt (34) 20 bis 200 °C ist.
Warmumformvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net,
dass zwischen der ersten Umformstation (2) und der zweiten
Umformstation (2') ein Industrieroboter (5) angeordnet ist, der so ausgebildet ist, dass er der ersten Umformstation (2) ein bearbeitetes Werkstück (4) entnimmt und in der zweiten Umformstation (2') zur weiteren Bearbeitung ablegt.
Warmumformvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net,
dass zur Steuerung der Warmumformvorrichtung (1 ) eine
Steuerungseinrichtung (9) vorgesehen ist, wobei die
Steuerungseinrichtung (9) Eingänge aufweist, die mit
Temperatursensoren (9s) verbunden sind, die an den
Werkzeugabschnitten (33, 34) der Werkzeuge (3, 3') angeordnet sind, und Ausgänge aufweist, die mit Temperierungseinrichtungen (10) verbunden sind, die mit den Werkzeugabschnitten (33, 34) der
Werkzeuge (3, 3') zusammenwirken.
10. Warmumformvorrichtung nach Anspruch 9,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Temperierungseinrichtung (10) einen Kühlkreislauf mit in den Werkzeugabschnitten (33, 34) der Werkzeuge (3, 3') angeordneten Kühlkanälen (35), einen Wärmetauscher und einen Kühlmittel kompressor umfasst.
1 1 . Verfahren zum Warmumformen und/oder Presshärten von Werkstücken (4), vorzugsweise aus Stahlblech, umfassend die Prozessschritte
Warmumformen und/oder Presshärten, wobei die Werkstücke (4) nach dem Presshärten einen gehärteten Werkstückabschnitt und einen duktilen Werkstückabschnitt aufweisen,
dad u rch geken nzeich net,
dass der Prozessschritt Presshärten in zwei zeitlich aufeinander folgenden Teilschritten durchgeführt wird, wobei ein erster Teilschritt mit einer ersten Abkühlzeit Ati in einem ersten Werkzeug (3) mit einem ersten Werkzeugabschnitt (33), der zum Ausbilden des gehärteten
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, und einem zweiten
Werkzeugabschnitt (34), der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, durchgeführt wird,
und ein zweiter Teilschritt mit einer zweiten Abkühlzeit At3 in einem zweiten Werkzeug (3') durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dad u rch geken nzeich net, dass die Solltemperatur des ersten Werkzeugs (3) in dem ersten
Werkzeugabschnitt (33) auf ca. 20 °C und in dem zweiten
Werkzeugabschnitt (34) im Bereich von 300 bis 400 °C eingestellt wird, 13. Verfahren nach Anspruch 1 1 ,
dad u rch geken nzeich net,
dass die Solltemperatur des zweiten Werkzeugs (3') in einem ersten Werkzeugabschnitt (33), der zum Ausbilden des gehärteten
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, auf ca. 20 °C und in einem zweiten Werkzeugabschnitt (34), der zum Ausbilden des duktilen
Werkstückabschnitts vorgesehen ist, im Bereich von ca. 20 bis 200 °C eingestellt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13,
dad u rch geken nzeich net,
dass die erste Abkühlzeit Ati zur Ausbildung des gehärteten
Werkstückabschnitts, und
dass die Summe aus erster Abkühlzeit Ati und zweiter Abkühlzeit At3 zur Ausbildung des duktilen Werkstückabschnitts vorgesehen ist.
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