EP3166737A1 - Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten bauteils - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten bauteils

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EP3166737A1
EP3166737A1 EP15735879.7A EP15735879A EP3166737A1 EP 3166737 A1 EP3166737 A1 EP 3166737A1 EP 15735879 A EP15735879 A EP 15735879A EP 3166737 A1 EP3166737 A1 EP 3166737A1
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EP
European Patent Office
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press
punch
tempered
collar
component
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Volker Smukala
Ralf Sünkel
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
ThyssenKrupp AG
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Publication date
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
    • B21D19/08—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws
    • B21D19/088—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes by single or successive action of pressing tools, e.g. vice jaws for flanging holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
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    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/34—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tyres; for rims

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a press-hardened component with a collar.
  • Hot-formed or press-hardened components are due to their high
  • Strength characteristics are used as safety-relevant components, inter alia, in vehicle construction. Passages or collars of components in which further component elements, in particular chassis parts are added, can
  • Disclosure of the invention It is an object of the present invention to provide a method for producing a press-hardened member having a collar-protruding passage, whereby the collar-protruding passage obtains a higher resistance to a continuous load by vibration and / or stress peaks.
  • the object of the present invention is achieved by a method for producing a press-hardened component which comprises a passage with a collar formed on the periphery of the pull-through, characterized in that before or during the press-hardening of the component a tempered punch is inserted into the passage, wherein the tempered stamp is tempered such that the temperature is maintained in the region of the collar above the martensite start temperature of the steel material used.
  • the method according to the invention for producing a press-hardened component has the advantage that first of all, a transformation of the microstructure into martensite in the area of the passage or of the collar during the
  • Vibrational energy or stress energy can be partially transformed into an elastic
  • the temperature of the punch is regulated so that a
  • the process of collar formation is positively influenced to the extent that the collar crack sensitivity decreases.
  • a collar pull is possible by passing the punch through the component to be pressed, without the collar breaking in the material drawing process.
  • the press-hardening component can be produced both in the single-stage process and in the two-stage or multi-stage process, which is preceded by at least one shaping, in particular of the draft in the cold state.
  • the temperature of the stamp for example, at least 400 ° C, in particular at least 450 ° C and does not exceed the Ac1 temperature or is preferably not higher than 700 ° C.
  • Material increases due to the transformation into martensite in the material structure.
  • the component to be cured In the part in which the component to be cured is not exposed to the permanent loads of vibrations of adjacent components, the component can be cured maximum. It is also preferable that a region circulating the draft is also not completely cured, whereby a steady and, for example, non-discontinuous transition between the fully cured region and the region of lower strength can be set.
  • the circumferential area is in particular at most 2 times, preferably at most 1, 5 times the diameter of the passage.
  • an upper tool of the press-hardening tool is designed to receive the tempered punch extendable and positively in a first recess.
  • the positive embedding of the extendable from the first recess punch in the direction of the material to be hardened high stability in the motion control of the punch is ensured so that the collar can take place under stable and calibratable conditions.
  • a conversion into Marten is only in the range of the pull or the collar, but not in the remaining part of the component, prevented.
  • the local reduction of the material hardness can thus be very targeted.
  • the extendable punch stamp and upper tool can be formed as a unit, whereby the structure can be made simpler and at least the drive devices for the stamp can be saved.
  • a lower tool of the press-hardening tool is designed to positively receive the tempered punch in an extended position and the collar in a second recess, wherein the second recess of the first recess opposite and has a larger radius or diameter than the first recess.
  • the geometry of the tempered stamp, the geometry of the passage and a stroke of the extension of the tempered punch a height of the collar is determined.
  • the present invention further comprises an apparatus for producing a
  • Press - hardened component which has a passage with a at the periphery of the
  • Device further comprises a tempered punch, which is adapted to be retracted before or during the press-curing of the component in the passage and thereby tempered so that the temperature in the region of the collar above the martensite start temperature of the steel used material held it becomes.
  • a tempered punch which is adapted to be retracted before or during the press-curing of the component in the passage and thereby tempered so that the temperature in the region of the collar above the martensite start temperature of the steel used material held it becomes.
  • FIG. 1 shows a schematic of a device for press-hardening a component
  • FIG. 1 schematically shows a device 100 for hot forming, in particular for press hardening, of a component 106.
  • the device consists of a
  • the component 106 to be molded can be inserted into the device 100 as a flat, pre-cut sheet metal blank in the warm state (single-stage hot forming) or as an already cold, preformed semi-finished product (two-stage hot forming) in the warm state.
  • Embedded in the upper tool 102 is a punch 108 in a first recess 16.
  • the punch 106 has means 110 for tempering the punch 106.
  • Lower tool 104 has a second recess 1 18 for receiving the punch 108 and a pulled collar 1 12 of the component 106. For this it is necessary that the second recess 1 18 has a larger radius or diameter than the first recess 16 1.
  • Hot forming in the still cold mold board of the component 106 or by hot step immediately before the collar pulling in hot forming tool 100 are introduced.
  • the geometry of the passage 1 14 and the collar 1 12 of the component 106 are drawn and / or calibrated in a forming step in the hot press-hardening component 106 by means of the extended tempered punch 108.
  • the upper tool and the punch are formed as one unit.
  • the pressing tool 100 is cooled conventionally, for example by active cooling or by
  • the method according to the invention for producing break-resistant collars of a press-hardened component is characterized in that the stamp 108 introduced into the component before or during the hot-forming process is tempered during the entire forming process so that molding does not take place in the region of the collar, so that here locally forms a soft mixed structure with increased elongation at break and ductility, while the rest of the area of the component 106 by high
  • the collar-pulling punch 108 remains during the entire curing process in the passage 1 14 and is actively tempered by the means 1 10 for temperature control. By constantly adjusting the temperature of the punch 108, the temperature in the component 106 in the local region of the collar 1 12 always remains above the martensite start temperature, so that locally a range of high ductility and elongation at break and a collar pull without edge ripper is made possible.
  • a region 124 passing through the passageway 14 is not fully cured to provide a smooth transition between the fully cured region and the lesser region To create strength.
  • the circumferential region 124 is in particular at most twice, preferably at most 1.5 times the diameter D of the passage.
  • This area 124 can be adjusted by the means 120, 122 integrated in the upper and lower tool 102, 104.
  • the means 120, 122 may be tempered or formed from a poorly heat-conductive material, for example from a ceramic.
  • at least the means 120 comprises insulation for thermal separation between the tempered die 108 and the preferably actively cooled upper tool 102.
  • Material wear and tear, caused by fatigue loading by other coupled components, or voltage peaks, caused by the assembly of different components, can be effectively counteracted by the locally differentiated material hardness.
  • the service life of connected components can be extended significantly and the safety of, for example, a multi-component vehicle frame can be significantly increased.

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Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils, welches einen Durchzug mit einem an der Peripherie des Durchzugs ausgebildeten Kragen umfasst, vorgeschlagen, wobei vor oder während der Presshärtung des Bauteils ein temperierter Stempel in den Durchzug eingefahren wird, wobei der temperierte Stempel derart temperiert wird, dass die Temperatur im Bereich des Kragens oberhalb der Martensit-Starttemperatur des eingesetzten Stahlwerkstoffes gehalten wird.

Description

BESCHREIBUNG
Titel
Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils mit einem Kragen.
Warmumgeformte bzw. pressgehärtete Bauteile werden aufgrund ihrer hohen
Festigkeitskennwerte als sicherheitsrelevante Bauteile unter anderem im Fahrzeugbau eingesetzt. Durchzüge bzw. Krägen von Bauteilen, in die weitere Bauteilelemente, insbesondere Fahrwerksteile aufgenommen werden, können
Dauerschwingungsbeanspruchungen ausgesetzt sein. Bei Durchzügen mit hohem Härtegrad ist die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass es durch derartige permanente
Dauerbeanspruchungen zu einem vorzeitigen Materialverschleiß der Bauteile im Bereich der Durchzüge bzw. Krägen kommt, da die Duktilität bei hohen Materialhärtegraden sehr niedrig ist und Spannungsspitzen nicht durch elastische Verformungen absorbiert werden können. Bei Bauteilen, welche im Bereich der Durchzüge bzw. Krägen einen ebenso hohen
Materialhärtegrad aufweisen wie in anderen Bereichen des Bauteils, besteht somit eine erhöhte Bruchgefahr. Da im Stand der Technik beispielsweise derartige Durchzüge mit einem Kragen als Verbundschnittstellen zwischen verschiedenen Fahrzeugteilen dienen, ist die Fahrzeugsicherheit durch das bestehende Risiko, dass sich Fahrzeugteile voneinander lösen können bzw. plötzlich versagen, sehr hoch.
Aus dem Stand der Technik sind Presshärte-Methoden zur Erzeugung von gehärteten Blechprofilen mit einem Durchzug mit vorstehendem Kragen durch Einfahren eines gekühlten Stempels in einem Bereich des Bauteils bekannt, wobei eine homogen hohe Materialhärte im ganzen Bauteil angestrebt wird (DE 101 49 220 C1 ).
Offenbarung der Erfindung Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils mit einem Durchzug mit vorstehendem Kragen zur Verfügung zu stellen, wodurch der Durchzug mit vorstehendem Kragen eine höhere Resistenz gegen eine Dauerbelastung durch Schwingungen und/oder Spannungsspitzen erhält.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils, welches einen Durchzug mit einem an der Peripherie des Durchzugs ausgebildeten Kragen umfasst, dadurch charakterisiert, dass vor oder während der Presshärtung des Bauteils ein temperierter Stempel in den Durchzug eingefahren wird, wobei der temperierte Stempel derart temperiert wird, dass die Temperatur im Bereich des Kragens oberhalb der Martensit-Starttemperatur des eingesetzten Stahlwerkstoffes gehalten wird.
Gegenüber dem Stand der Technik hat das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils dabei den Vorteil, dass zunächst eine Umwandlung des Gefüges in Martensit im Bereich des Durchzugs bzw. des Kragens während des
Presshärtens verhindert wird. Während mit zunehmender Flächenpressung durch das Presswerkzeug die Härte im übrigen Werkstoff aufgrund einer einsetzenden
Phasenumwandlung in Martensit steigt, wird im Bereich des Durchzugs bzw. des Kragens eine Martensitbildung verhindert. Im Bereich des Durchzugs bzw. des Kragens kommt es stattdessen zur Bildung eines weichen Mischgefüges. Durch das Tempern des in den Durchzug einfahrenden Stempels wird ein schroffes Abkühlen weitgehend verhindert, sodass sich eine bei geringerer Materialfestigkeit höhere Duktilität gegenüber dem übrigen Bereich einstellt. Im Bereich des Durchzugs bzw. des Kragens bekommt das Material ein höheres Bruchdehnungspotential. An dem Durchzug bzw. Kragen aufgenommene
Schwingungsenergie oder Spannungsenergie kann teilweise in eine elastische
Verformungsenergie umgewandelt werden, sodass die Bruchgefahr an den
Verbundschnittstellen mehrerer Komponenten abnimmt. Das bei
Dauerschwingungsbelastungen unter Druck und Kontakt gezeigte Verhalten der Bauteile im Bereich der Durchzüge bzw. Kragen verbessert sich. Gleichzeitig wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Kantenrisses beim Kragenziehen reduziert. Zudem verbessern sich die Schweißeigenschaften der möglicherweise als Verbundschnittstellen dienenden Krägen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der während der Presshärtung des Bauteils eingefahrene temperierte Stempel während des vollständigen Prozesses der Presshärtung in dem Durchzug verbleibt.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass während des ganzen
Herstellungsprozesses die Temperatur des Stempels so reguliert wird, dass eine
Starttemperatur für die Umwandlung in Martensit im Bereich des Durchzugs bzw. des Kragens nicht unterschritten wird, auch wenn im übrigen Bereich die Temperatur weiter abnimmt. Auch wird durch ein Konstanthalten der Temperatur oberhalb einer bestimmten Temperatur der Prozess der Kragenbildung dahingehend positiv beeinflusst, dass die Kragenrissempfindlichkeit abnimmt. In vorteilhafter Weise ist eine Kragenziehung durch Durchstellen des Stempels durch das zu pressende Bauteil möglich, ohne dass der Kragen beim Materialziehungsprozess reißt. Das presszuhärtende Bauteil lässt sich sowohl im einstufigen Prozess als auch im zweistufigen bzw. mehrstufigen Prozess, dem mindestens eine Formung insbesondere des Durchzuges im kalten Zustand vorausgeht, herstellen. Je nach Stahlzusammensetzung kann die Temperatur des Stempels beispielsweise mindestens 400°C, insbesondere mindestens 450°C betragen und überschreitet nicht die Ac1- Temperatur bzw. ist vorzugsweise nicht höher als 700°C.
In einer weiteren Ausführungsform wird der übrige Teil des Bauteils während der
Presshärtung aktiv abgekühlt.
Die höheren Abkühlraten mit insbesondere zunehmender Flächenpressung im übrigen Teil des zu härtenden Bauteils bewirken in vorteilhafter Weise, dass die Material härte im
Werkstoff aufgrund der Umwandlung in Martensit im Materialgefüge ansteigt. In dem Teil, in dem das zu härtende Bauteil nicht den Dauerbelastungen von Schwingungen angrenzender Komponenten ausgesetzt ist, kann das Bauteil maximal gehärtet werden. Vorzugsweise wird ein den Durchzug umlaufender Bereich ebenfalls nicht vollständig gehärtet, wodurch ein stetiger und beispielsweise nicht sprunghafter Übergang zwischen dem vollständig gehärteten Bereich und dem Bereich geringerer Festigkeit eingestellt werden kann. Der umlaufende Bereich beträgt insbesondere maximal das 2-fache, vorzugsweise maximal das 1 ,5-fache des Durchmessers des Durchzuges. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass ein Oberwerkzeug des Presshärtewerkzeugs dazu ausgebildet ist, den temperierten Stempel ausfahrbar und formschlüssig in einer ersten Aussparung aufzunehmen. Durch die formschlüssige Einbettung des aus der ersten Aussparung ausfahrbaren Stempels in Richtung des zu härtenden Werkstoffs ist eine hohe Stabilität in der Bewegungsführung des Stempels gewährleistet, so dass die Kragenziehung unter stabilen und kalibrierbaren Bedingungen stattfinden kann. Bei ausgefahrener Position des temperierten Stempels wird zudem erreicht, dass eine Umwandlung in Marten nur im Bereich des Durchzugs bzw. des Kragens, nicht aber im übrigen Teil des Bauteils, verhindert wird. Die lokale Reduzierung der Materialhärte kann somit sehr gezielt erfolgen. Alternativ zum ausfahrbaren Stempel können Stempel und Oberwerkzeug als eine Einheit ausgebildet sein, wodurch der Aufbau einfacher gestaltet werden kann und zumindest die Antriebsvorrichtungen für den Stempel eingespart werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Unterwerkzeug des Presshärtewerkzeugs dazu ausgebildet, den temperierten Stempel in einer ausgefahrenen Position und den Kragen in einer zweiten Aussparung formschlüssig aufzunehmen, wobei die zweite Aussparung der ersten Aussparung gegenüber liegt und einen größeren Radius oder Durchmesser aufweist als die erste Aussparung.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Zielgerichtetheit der Bewegungsführung des temperierten Stempels wesentlich gesteigert und die Kragenziehung in Richtung
Unterwerkzeug überhaupt erst ermöglicht, denn dem aus der Planarebene des zu härtenden Werkstoffs abgelenkten Material wird beim Pressen ein Raum zum Ausweichen zur
Verfügung gestellt.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Geometrie des temperierten Stempels die Geometrie des Durchzugs und durch eine Hubweite des Ausfahrens des temperierten Stempels eine Höhe des Kragens bestimmt wird.
Durch Wahl der Abmessungen des temperierten Stempels und Durchstellung des temperierten Stempels durch den Durchzug mit einer bestimmten Hubweite lässt sich in vorteilhafter Weise die Ausprägungsform eines Kragens eines zu härtenden Bauteils bestimmen. Eine Anpassung an vorgegebene räumliche oder statisch-dynamische
Bedingungen ist problemlos möglich.
Die vorliegende Erfindung umfasst weiter eine Vorrichtung zur Herstellung eines
pressgehärteten Bauteils, welches einen Durchzug mit einem an der Peripherie des
Durchzugs ausgebildeten Kragen umfasst, wobei zur Herstellung des pressgehärteten Bauteils ein Presshärtewerkzeug verwendet wird, dadurch charakterisiert, dass die
Vorrichtung ferner einen temperierten Stempel aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, vor oder während der Presshärtung des Bauteils in den Durchzug eingefahren zu werden und dabei derart temperiert zu werden, dass die Temperatur im Bereich des Kragens oberhalb der Martensit-Starttemperatur des eingesetzten Stahl Werkstoff es gehalten wird.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Die Zeichnung illustriert dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Figur
Figur 1 zeigt ein Schema einer Vorrichtung zum Presshärten eines Bauteils
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist eine Vorrichtung 100 zum Warmumformen, insbesondere zum Presshärten, eines Bauteils 106 schematisch dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem
Oberwerkzeug 102 und einem Unterwerkzeug 104, zwischen welche das zu formende Bauteil 106 beim Prozess des Warmumformens, insbesondere beim Presshärten, angeordnet wird. Das zu formende Bauteil 106 kann als ebener, vorgelochter Blechzuschnitt im warmen Zustand (einstufige Warmumformung) oder als bereits kalt, vorgeformtes Halbzeug (zweistufige Warmumformung) im warmen Zustand in die Vorrichtung 100 eingelegt werden. In das Oberwerkzeug 102 eingebettet ist ein Stempel 108 in einer ersten Aussparung 1 16. Der Stempel 106 weist Mittel 1 10 zur Temperierung des Stempels 106 auf. Das
Unterwerkzeug 104 weist eine zweite Aussparung 1 18 zur Aufnahme des Stempels 108 sowie eines gezogenen Kragens 1 12 des Bauteils 106 auf. Dafür erforderlich ist, dass die zweite Aussparung 1 18 einen größeren Radius bzw. Durchmesser aufweist als die erste Aussparung 1 16.
Weitere Vorrausetzungen für das Kragenziehen ist eine erste Aussparung 1 16 im Bauteil 106, durch welche der temperierte Stempel 108 vor oder während des
Warmumformungsprozesses getrieben wird. Der Durchzug 1 14 kann vor der
Warmumformung in die noch kalte Formplatine des Bauteils 106 oder mittels Warmschritt unmittelbar vor dem Kragenziehen im Warmumformwerkzeug 100 eingebracht werden.
Die Geometrie des Durchzugs 1 14 und des Kragens 1 12 des Bauteils 106 werden in einem Umformschritt in das warme presszuhärtende Bauteil 106 mittels des ausfahrenden temperierten Stempels 108 gezogen und/oder kalibriert. Alternativ sind das Oberwerkzeug und der Stempel als eine Einheit ausgebildet. In dem Teil des Bauteils 106, in dem die maximale Materialhärte durch Umwandlung in Martensit erreicht werden soll, wird das Presswerkzeug 100 klassisch gekühlt, etwa durch aktive Kühlung oder durch
Werkzeugmasse.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von bruchresistenten Krägen eines pressgehärteten Bauteils zeichnet sich dadurch aus, dass der vor oder während des Warmumformungsprozesses in das Bauteil eingefahrene Stempel 108 während des ganzen Umformungsprozesses so temperiert wird, dass eine Martenbildung im Bereich des Kragens unterbleibt, so dass sich hier lokal ein weiches Mischgefüge mit erhöhter Bruchdehnung und Duktilität ausbildet, während der übrige Bereich des Bauteils 106 durch hohe
Abkühlungsraten maximal gehärtet wird. Der kragenziehende Stempel 108 verbleibt während des gesamten Härtungsprozesses in dem Durchzug 1 14 und wird aktiv temperiert durch die Mittel 1 10 zur Temperierung. Durch ständige angepasste Temperierung des Stempels 108 bleibt die Temperatur im Bauteil 106 im lokalen Bereich des Kragens 1 12 immer oberhalb der Martensit-Starttemperatur, sodass lokal ein Bereich hoher Duktilität und Bruchdehnung sowie ein Kragenziehen ohne Kantenreißer ermöglicht wird. Vorzugsweise wird ein den Durchzug 1 14 umlaufender Bereich 124 nicht vollständig gehärtet, um einen stetigen Übergang zwischen dem vollständig gehärteten Bereich und dem Bereich geringerer Festigkeit zu schaffen. Der umlaufende Bereich 124 beträgt insbesondere maximal das 2- fache, vorzugsweise maximal das 1 ,5-fache des Durchmessers D des Durchzuges. Dieser Bereich 124 lässt sich durch die im Ober- und Unterwerkzeug 102, 104 integrierten Mittel 120, 122 einstellen. Die Mittel 120, 122 können temperiert sein oder aus einem schlecht, wärmeleitenden Material, beispielsweise aus einer Keramik ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst mindestens das Mittel 120 eine Isolierung zur thermischen Trennung zwischen dem temperierten Stempel 108 und dem vorzugsweise aktiv gekühlten Oberwerkzeug 102.
Materialverschleißerscheinungen, verursacht durch Dauerschwingbelastungen durch weitere angekoppelte Bauteile, oder Spannungsspitzen, hervorgerufen beim Zusammenbau von verschiedenen Bauteilen, kann durch die lokal differenzierte Materialhärte effektiv entgegengewirkt werden. Die Lebensdauer von verbundenen Bauteilen kann signifikant verlängert werden und die Sicherheit z.B. eines Mehr-Komponenten-Fahrzeuggestells erheblich gesteigert werden.
Bezugszeichenliste
100 Vorrichtung zum Warm umformen, insbesondere zum Presshärten
102 Oberwerkzeug
104 Unterwerkzeug
106 Bauteil
108 Stempel
1 10 Mittel zur Temperierung
1 12 Kragen
1 14 Durchzug
1 16 erste Aussparung
1 18 zweite Aussparung
120 Mittel
122 Mittel
124 umlaufender Bereich
D Durchmesser

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils (106), welches einen
Durchzug (1 14) mit einem an der Peripherie des Durchzugs (1 14) ausgebildeten Kragen (1 12) umfasst, dadurch charakterisiert, dass vor oder während der
Presshärtung des Bauteils (106) ein temperierter Stempel (108) in den Durchzug
(1 14) eingefahren wird, wobei der temperierte Stempel (108) derart temperiert wird, dass die Temperatur im Bereich des Kragens (1 12) oberhalb der Martensit- Starttemperatur des eingesetzten Stahlwerkstoffes gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der während der Presshärtung des Bauteils (106) eingefahrene temperierte Stempel (108) während des vollständigen Prozesses der Presshärtung in dem Durchzug (1 14) verbleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der übrige Teil des Bauteils (106) während der Presshärtung aktiv abgekühlt wird.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei ein Oberwerkzeug (102) des Presshärtewerkzeugs dazu ausgebildet ist, den temperierten Stempel (108) ausfahrbarbar und formschlüssig in einer ersten Aussparung aufzunehmen.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei ein Unterwerkzeug (104) des Presshärtewerkzeugs dazu ausgebildet ist, den temperierten Stempel (108) in einer ausgefahrenen Position und den Kragen (1 12) in einer zweiten Aussparung formschlüssig aufzunehmen, wobei die zweite Aussparung (1 18) der ersten
Aussparung gegenüber liegt und einen größeren Radius oder Durchmesser aufweist als die erste Aussparung (1 16).
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei durch die Geometrie des temperierten Stempels (108) die Geometrie des Durchzugs (1 14) und durch eine Hubweite des Ausfahrens des temperierten Stempels (108) eine Höhe des Kragens (1 12) bestimmt wird.
7. Vorrichtung (100) zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils (106), welches einen Durchzug (1 14) mit einem an der Peripherie des Durchzugs (1 14)
ausgebildeten Kragen (1 12) umfasst, wobei zur Herstellung des pressgehärteten Bauteils (106) ein Presshärtewerkzeug verwendet wird, dadurch charakterisiert, dass die Vorrichtung (100) ferner einen temperierten Stempel (108) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, vor oder während der Presshärtung des Bauteils (106) in den
Durchzug (1 14) eingefahren zu werden und dabei derart temperiert zu werden, dass die Temperatur im Bereich des Kragens (1 12) oberhalb der Martensit-Starttemperatur des eingesetzten Stahl Werkstoff es gehalten wird.
8. Vorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, wobei das Presshärtewerkzeug ein
Oberwerkzeug (102) und ein Unterwerkzeug (104) umfasst, wobei in dem
Oberwerkzeug (102) der Stempel (108) ausfahrbar und formschlüssig in einer ersten Aussparung eingebettet ist, und das Unterwerkzeug (104) eine zweite Aussparung (1 18) zur formschlüssigen Aufnahme des Stempels (108) in einer ausgefahrenen Position aufweist, wobei der Stempel (108) Mittel zur Temperierung (1 10) aufweist.
EP15735879.7A 2014-07-11 2015-06-26 Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines pressgehärteten bauteils Not-in-force EP3166737B1 (de)

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EP3166737B1 EP3166737B1 (de) 2018-02-28

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