EP3211103B1 - Method for manufacturing a motor vehicle component with at least two different strength areas - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeit und einer Schutzschicht gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for producing a motor vehicle component with at least two areas with mutually different strengths and a protective layer according to the features in
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeugbauteile mittels Blechumformung herzustellen. Zum einen werden Blechaußenhautbauteile hergestellt, beispielsweise eine Motorhaube oder auch eine Dachhaut. Bei einer selbsttragenden Karosserie werden jedoch auch Kraftfahrzeugstrukturbauteile hergestellt. Diese sind insbesondere Kraftfahrzeugsäulen, Dachholme, Schweller, Querträger oder Längsträger sowie weitere in der Kraftfahrzeugkarosserie verbaute Strukturbauteile.It is known from the prior art to produce motor vehicle components by means of sheet metal forming. On the one hand, sheet metal outer skin components are produced, for example an engine hood or a roof skin. In the case of a self-supporting body, however, motor vehicle structural components are also produced. These are, in particular, motor vehicle pillars, roof pillars, rocker panels, cross members or longitudinal members, as well as other structural components built into the motor vehicle body.
Im Zuge der gestiegenen Sicherheitsanforderungen an die Kraftfahrzeugkarosserie selber sowie auch die gesetzlichen Anforderungen an einen geringeren Kraftstoffverbrauch sowie geringeren CO2 Ausstoß hat sich aus dem Stand der Technik die Warmumform- und Presshärtetechnologie durchgesetzt. Hierzu werden Blechbauteile aus einer härtbaren Stahllegierung zunächst auf eine Temperatur über AC3 erwärmt, so dass sich das Werkstoffgefüge austenitisiert. In diesem warmen Zustand wird dann die Platine umgeformt und nach Abschluss der Umformung derart rasch abgekühlt, dass das Werkstoffgefüge gehärtet wird. Insbesondere wird dabei Martensit gebildet.In the course of the increased safety requirements for the motor vehicle body itself as well as the legal requirements for lower fuel consumption and lower CO2 emissions, hot forming and press hardening technology has established itself from the state of the art. For this purpose, sheet metal components made of a hardenable steel alloy are first heated to a temperature above AC3, so that the material structure is austenitized. In this warm state, the blank is then reshaped and, after reshaping has been completed, cooled down so quickly that the material structure is hardened. In particular, martensite is formed in the process.
In der Folge ist es möglich Bauteile mit geringeren Wandstärken herzustellen, was das Bauteilgewicht senkt, jedoch bei gleichzeitig mindestens gleichbleibender oder höherer Festigkeit.As a result, it is possible to manufacture components with smaller wall thicknesses, which reduces the component weight, but at the same time with at least the same or higher strength.
Aus der
Auch aus der
Die Bauteile aus einer härtbaren Stahllegierung sind jedoch gleichsam anfällig gegenüber Korrosion, weshalb es ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist, warmumgeformte und pressgehärtete Bauteile mit einer Korrosionsschutzschicht zu versehen.The components made of a hardenable steel alloy are, however, at the same time susceptible to corrosion, which is why it is also known from the prior art to provide hot-formed and press-hardened components with a corrosion protection layer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen Kraftfahrzeugbauteile kostengünstig mit einem Korrosionsschutz herzustellen, die gezielt scharf berandete Bereiche mit voneinander verschiedenen Festigkeiten aufweisen.The object of the present invention is to provide a possibility to manufacture motor vehicle components inexpensively with corrosion protection, which specifically have sharply edged areas with mutually different strengths.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved according to the invention with a method according to the features in
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.Advantageous design variants of the method are described in the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeit und einer Korrosionsschutzschicht zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus:
- Bereitstellen von vorbeschichteten Platinen, insbesondere Platinenzuschnitten, aus einer härtbaren Stahllegierung,
- Homogenes Erwärmen auf eine Aufwärmtemperatur, größer gleich AC3 Temperatur,
- Halten der Aufwärmtemperatur, so dass die Vorbeschichtung mit der Platine durchlegiert,
- Homogene Zwischenkühlung der durchlegierten Platine auf eine Zwischenkühltemperatur zwischen 450°C und 700°C,
- Partielles Erwärmen der Platine von der Zwischenkühltemperatur in Bereichen erster Art auf mindestens AC3 Temperatur und Halten von Bereichen zweiter Art auf im Wesentlichen der Zwischenkühltemperatur
- Warmumformen und Presshärten der partiell temperierten Platine zu dem Kraftfahrzeugbauteil, wobei in Bereichen erster Art eine Zugfestigkeit größer 1400 MPa und in Bereichen zweiter Art eine Zugfestigkeit kleiner 1050 MPa sowie ein dazwischen liegender Übergangsbereich mit einer Breite kleiner 50mm eingestellt werden.
- Provision of pre-coated blanks, in particular blanks, made of a hardenable steel alloy,
- Homogeneous heating to a warm-up temperature, greater than or equal to AC3 temperature,
- Maintaining the warm-up temperature so that the pre-coating alloyed through with the board,
- Homogeneous intermediate cooling of the fully alloyed blank to an intermediate cooling temperature between 450 ° C and 700 ° C,
- Partial heating of the board from the intermediate cooling temperature in areas of the first type to at least AC3 temperature and maintaining areas of the second type at essentially the intermediate cooling temperature
- Hot forming and press hardening of the partially tempered blank to the motor vehicle component, with a tensile strength greater than 1400 MPa in areas of the first type and a tensile strength of less than 1050 MPa in areas of the second type as well as an intermediate transition area with a width of less than 50mm.
Somit sieht das Verfahren zunächst vor, vorbeschichtetes Ausgangsmaterial aus einer härtbaren Stahllegierung bereitzustellen. Hierbei kann es sich um ein von einem Coil abgewickeltes Stahlmaterial handeln, welches bereits zu Platinen vereinzelt ist oder aber auch direkt um Platinenzuschnitte. Ein Platinenzuschnitt weist dabei annähernd einen endkonturnahen Beschnitt auf, den das Bauteil nach dem Warmumformen aufweisen soll.The method thus initially provides for the provision of precoated starting material made of a hardenable steel alloy. This can be a steel material unwound from a coil, which has already been separated into blanks, or it can also be cut directly from blanks. A blank has an approximately near-net-shape trim that the component should have after hot forming.
Dieses Ausgangsmaterial ist vorbeschichtet. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Aluminiumsiliziumbeschichtung. Bei der härtbaren Stahllegierung handelt es sich bevorzugt um einen Bor-Mangan-Stahl.This raw material is pre-coated. In particular, this is an aluminum silicon coating. The hardenable steel alloy is preferably a boron-manganese steel.
Zunächst ist nunmehr vorgesehen, dass das Ausgangsmaterial auf eine Aufwärmtemperatur erwärmt wird, die größer gleich der AC3 Temperatur des Eisenkohlenstoffdiagramms der härtbaren Stahllegierung ist. Diese Aufwärmtemperatur wird weiterhin bevorzugt für einen Zeitraum gehalten, insbesondere für 90 s bis 300 s. Dabei findet ein Durchlegieren der Vorbeschichtung mit der Platine statt. Dies wird auch als Eindiffundieren der Vorbeschichtung in die Oberfläche der Platine bezeichnet. Die Beschichtung weist bevorzugt eine Schichtdicke zwischen 20 µm und 40 µm auf. Es bildet sich insbesondere eine ausgeprägte intermetallische Phase. Das homogene Erwärmen auf die Aufwärmtemperatur wird insbesondere in einem Durchlaufofen durchgeführt.First of all, it is now provided that the starting material is heated to a heating temperature that is greater than or equal to the AC3 temperature of the iron-carbon diagram of the hardenable steel alloy. This warming-up temperature is also preferably maintained for a period of time, in particular for 90 s to 300 s. The pre-coating is alloyed with the board. This is also called diffusion of the Called pre-coating in the surface of the board. The coating preferably has a layer thickness between 20 μm and 40 μm. In particular, a pronounced intermetallic phase is formed. The homogeneous heating to the warm-up temperature is carried out in particular in a continuous furnace.
Ist die Aufwärmtemperatur erreicht und insbesondere die Haltephase der Aufwärmtemperatur abgeschlossen, findet eine homogene Zwischenkühlung der durchlegierten Platine mit der Vorbeschichtung auf eine Zwischenkühltemperatur statt. Die Zwischenkühltemperatur beträgt zwischen 450°C und 700°C, sie ist mindestens jedoch kleiner der Aufwärmtemperatur und somit besonders bevorzugt kleiner AC1. Bevorzugt wird auch die Zwischenkühltemperatur +/- 50°C für eine Haltezeit gehalten. Durch die Zwischenkühlung und insbesondere aufgrund des Temperaturbereiches der Zwischenkühlung lassen sich gezielt ein oder mehrere Werkstoffgefüge einstellen. Wird die Zwischenkühltemperatur bei ca. 500°C gewählt, so wandelt sich das Werkstoffgefüge überwiegend in Bainit um, welches nach dem Abschreckhärten eine Zugfestigkeit von 750 MPa bis 1050 MPa aufweist. Wird die Zwischenkühltemperatur bei ca. 600°C gewählt, bildet sich ein überwiegend ferritisch/perlitisches Gefüge aus, mit einer Zugfestigkeit von ca. 500 MPa bis 750 MPa nach dem Abschreckhärten. Beispielsweise wird zur Einstellung eines bainitischen Werkstoffgefüges auf eine Zwischenkühltemperatur von ca. 500°C mit einer Kühlrate zwischen 3 bis 15°C/Sek. abgekühlt. Die anschließende Haltezeit beträgt bevorzugt 30 s bis 90 s. Um ein ferritisch/perlitisches Werkstoffgefüge zu erhalten, wird mit einer Kühlrate von 3 bis 15°C/Sek. auf eine Temperatur von ca. 600°C abgekühlt und ebenfalls für eine Zeit von 30 s bis 90 s diese Zwischenkühltemperatur gehalten.Once the warming-up temperature has been reached and, in particular, the holding phase of the warming-up temperature has been completed, homogeneous intermediate cooling of the fully alloyed blank with the pre-coating to an intermediate cooling temperature takes place. The intermediate cooling temperature is between 450 ° C. and 700 ° C., but it is at least lower than the warming-up temperature and therefore particularly preferably lower than AC1. The intermediate cooling temperature +/- 50 ° C. is also preferably kept for a holding time. One or more material structures can be set in a targeted manner through the intermediate cooling and in particular due to the temperature range of the intermediate cooling. If the intermediate cooling temperature is selected at approx. 500 ° C, the material structure changes predominantly into bainite, which after quench hardening has a tensile strength of 750 MPa to 1050 MPa. If the intermediate cooling temperature is selected at approx. 600 ° C, a predominantly ferritic / pearlitic structure is formed, with a tensile strength of approx. 500 MPa to 750 MPa after quench hardening. For example, to set a bainitic material structure to an intermediate cooling temperature of approx. 500 ° C with a cooling rate between 3 to 15 ° C / sec. cooled down. The subsequent holding time is preferably 30 s to 90 s. In order to obtain a ferritic / pearlitic material structure, a cooling rate of 3 to 15 ° C / sec. cooled to a temperature of approx. 600 ° C. and this intermediate cooling temperature was also maintained for a time of 30 s to 90 s.
Damit nunmehr Bereiche des Kraftfahrzeugbauteils voneinander verschiedene Festigkeiten aufweisen und insbesondere einige Bereiche hochfeste oder höchstfeste Eigenschaften mit einer Zugfestigkeit größer 1300 MPa, insbesondere größer 1400 MPa aufweisen, wird die homogen zwischengekühlte und durchlegierte Platine partiell von der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C in Bereichen erster Art und somit bereichsweise auf mindestens AC3 Temperatur erwärmt. Die übrigen Bereiche werden Bereiche zweiter Art genannt, welche im Wesentlichen auf der Zwischenkühltemperatur +/- 50° gehalten werden. Das Erwärmen der Bereiche erster Art auf mindestens AC3 Temperatur, bevorzugt auf 930°C bis 980°C, wird bevorzugt derart durchgeführt, dass die Bereiche erster Art vollständig austenitisieren. Ist diese Erwärmung der Bereiche erster Art auf mindestens AC3 Temperatur durchgeführt, so wird die partiell in Bereichen voneinander verschieden temperierte Platine in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug überführt in diesem temperierten Zustand warmumgeformt und anschließend pressgehärtet. Es wird somit in den Bereichen ersten Art eine Zugfestigkeit größer 1400 MPa und in den Bereichen zweiter Art eine Zugfestigkeit Rm kleiner 1050 MPa eingestellt.So that now areas of the motor vehicle component have different strengths from one another and in particular some areas have high-strength or ultra-high-strength properties with a tensile strength greater than 1300 MPa, in particular greater than 1400 MPa, the homogeneously intercooled and alloyed plate is partially from the intermediate cooling temperature +/- 50 ° C in areas first Type and therefore heated in areas to at least AC3 temperature. The remaining areas are called areas of the second type, which are essentially kept at the intermediate cooling temperature +/- 50 °. Warming the areas first Type to at least AC3 temperature, preferably to 930 ° C. to 980 ° C., is preferably carried out in such a way that the areas of the first type completely austenitize. If this heating of the areas of the first type is carried out to at least AC3 temperature, the blank, which is partially tempered in areas with different temperatures, is transferred to a hot forming and press hardening tool, hot formed in this tempered state and then press hardened. A tensile strength greater than 1400 MPa is thus set in the areas of the first type and a tensile strength Rm less than 1050 MPa in the areas of the second type.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass ein Übergangsbereich zwischen den Bereichen erster Art und zweiter Art eine Breite kleiner 50 mm aufweist. Insbesondere kann dies dadurch erreicht werden, dass das partielle Erwärmen der Bereiche erster Art auf mindestens AC3 Temperatur in einer besonders kurzen Zeit durchgeführt wird, insbesondere mit einer Heizrate größer 30°C/Sek. Die Zeit für das Erwärmen beträgt bevorzugt weniger als 20 s, insbesondere weniger als 15 s, besonders bevorzugt weniger als 10 s. Die in der Platine auftretende Wärmeleitung von Bereichen erster Art zu Bereichen zweiter Art findet aufgrund der Kürze der Zeit nur im geringen Maße statt, so dass ein scharf berandeter Übergangsbereich mit dem anschließenden Warmumformen und Presshärten erreicht wird. Die Taktzeit für das Warmumformen und Presshärten beträgt bevorzugt ca. 10 s bis 20 s, insbesondere 15 s. Weiterhin wird insbesondere eine relativ kurze Transferzeit zwischen Abschluss der Zwischenkühlung bzw. Beenden der Haltezeit der Zwischenkühlung und dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug realisiert. Als Transferzeit sind bevorzugt 2 s bis 15 s vorgesehen.According to the invention it is further provided that a transition area between the areas of the first type and the second type has a width of less than 50 mm. In particular, this can be achieved in that the partial heating of the areas of the first type to at least AC3 temperature is carried out in a particularly short time, in particular at a heating rate greater than 30 ° C./sec. The time for heating is preferably less than 20 s, in particular less than 15 s, particularly preferably less than 10 s. The heat conduction that occurs in the blank from areas of the first type to areas of the second type takes place only to a small extent due to the shortness of the time, so that a sharp-edged transition area with the subsequent hot forming and press hardening is achieved. The cycle time for hot forming and press hardening is preferably approx. 10 s to 20 s, in particular 15 s. Furthermore, a relatively short transfer time between the completion of the intermediate cooling or the end of the holding time of the intermediate cooling and the hot forming and press hardening tool is realized. The transfer time is preferably 2 s to 15 s.
Besonders bevorzugt wird weiterhin das homogene Erwärmen auf Aufwärmtemperatur in einem Durchlaufofen durchgeführt. Das homogene Zwischenkühlen auf Zwischenkühltemperatur sowie das gegebenenfalls optionale Halten der Zwischenkühltemperatur wird ebenfalls in einem Durchlaufofen durchgeführt. Dieser Durchlaufofen für das Zwischenkühlen ist bevorzugt als Durchlaufofenmodul ausgebildet und insbesondere direkt an den Durchlaufofen des Erwärmens auf Aufwärmtemperatur angeschlossen. Alternativ kann das Zwischenkühlen auch in einem Kammerofen durchgeführt werden. Weiterhin alternativ wäre es möglich eine separate Kühlstation zu verwenden. Weiterhin wird für das gesamte homogene Erwärmen und homogene Zwischenkühlen ein Durchlaufofenmodul eingesetzt, wobei in dem Durchlaufofenmodul eine Kühlstation bzw. Kühlplatten integriert sind, um die Zwischenkühlung durchzuführen.The homogeneous heating to the warm-up temperature is particularly preferably carried out in a continuous furnace. The homogeneous intermediate cooling to the intermediate cooling temperature as well as the optional maintenance of the intermediate cooling temperature is also carried out in a continuous furnace. This continuous furnace for intermediate cooling is preferably designed as a continuous furnace module and, in particular, is connected directly to the continuous furnace for heating to the warm-up temperature. Alternatively, the intermediate cooling can also be carried out in a chamber furnace. As an alternative, it would also be possible to use a separate cooling station. Will continue A continuous furnace module is used for the entire homogeneous heating and homogeneous intermediate cooling, a cooling station or cooling plates being integrated in the continuous furnace module in order to carry out the intermediate cooling.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit insbesondere Strukturbauteile für Kraftfahrzeuge hergestellt werden, die kleinflächige, streifenartige und/oder inselartige weiche Bereiche, mithin Bereiche zweiter Art aufweisen sollen. Dies können beispielsweise Triggerstreifen oder Seitenwandinseln sein, so dass gezielte Solldeformationsstellen im Falle eines Fahrzeugcrashs zuerst verformt werden. Auch können Koppelstellen, insbesondere Koppelflansche der Bauteile zur Koppelung zweier Kraftfahrzeugbauteile miteinander mit Bereichen zweiter Art mithin weichen Bereichen ausgebildet sein, so dass im Falle eines Kraftfahrzeugcrashs und einer Deformation ein Abreißen der Koppelungsstellen in diesen Bereichen vermieden wird sowie die Rissneigung entlang von späteren Fügestellen reduziert wird.With the method according to the invention, structural components for motor vehicles in particular can thus be produced which are intended to have small-area, strip-like and / or island-like soft areas, and consequently areas of the second type. These can be trigger strips or side wall islands, for example, so that targeted deformation points are first deformed in the event of a vehicle crash. Coupling points, in particular coupling flanges of the components for coupling two motor vehicle components to one another with areas of the second type, thus soft areas, can be designed so that in the event of a motor vehicle crash and deformation, the coupling points are prevented from tearing off in these areas and the tendency to crack along later joints is reduced .
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich eine Breite des Übergangsbereiches kleiner 40 mm, insbesondere kleiner 30 mm und besonders bevorzugt kleiner 25 mm einzustellen. Es können somit sehr scharf berandete Bereiche mit voneinander verschiedener Festigkeit abgegrenzt werden.With the method according to the invention, it is also possible to set a width of the transition region smaller than 40 mm, in particular smaller than 30 mm and particularly preferably smaller than 25 mm. Areas with very sharp edges and different strengths can thus be delimited.
Die Bereiche zweiter Art, insbesondere die weichen Bereiche sind dabei bevorzugt jedoch bezogen auf die Gesamtfläche des Kraftfahrzeugbauteils nur eine kleine Fläche abdeckend bzw. einnehmend ausgebildet. Der überwiegende Teil des Kraftfahrzeugbauteils soll ein gehärtetes Werkstoffgefüge mithin Bereiche erster Art aufweisen. Bevorzugt weist mehr als 70%, insbesondere mehr 80% und besonders bevorzugt mehr als 90% des Kraftfahrzeugbauteils Bereiche erster Art auf.The areas of the second type, in particular the soft areas, are preferably designed to cover or occupy only a small area in relation to the total area of the motor vehicle component. The predominant part of the motor vehicle component should therefore have a hardened material structure, thus areas of the first type. More than 70%, in particular more than 80% and particularly preferably more than 90% of the motor vehicle component preferably has areas of the first type.
Weiterhin besonders bevorzugt kann die Zwischenkühlung auf die Zwischenkühltemperatur mehrstufig und somit mindestens zweistufig durchgeführt werden. Eine erste Stufe der Zwischenkühlung weist eine höhere Abkühlrate gegenüber einer zweiten Stufe mit einer geringeren Abkühlrate auf. Dies bedeutet, dass die Temperatur stärker abnimmt in der ersten Stufe des Zwischenkühlens. In der zweiten Stufe des Zwischenkühlens wird weniger Temperatur über einen längeren Zeitraum abgenommen. An das mindestens zweistufige Zwischenkühlen kann sich dann wiederum eine Haltephase auf Zwischenkühltemperatur anschließen.Furthermore, particularly preferably, the intermediate cooling to the intermediate cooling temperature can be carried out in several stages and thus at least in two stages. A first stage of the intermediate cooling has a higher cooling rate compared to a second stage with a lower cooling rate. This means that the temperature decreases more strongly in the first stage of the intermediate cooling. In the second stage of the intermediate cooling, the temperature is less than one decreased for a longer period. The at least two-stage intermediate cooling can then in turn be followed by a holding phase at the intermediate cooling temperature.
Je nach Durchführung des Zwischenkühlens wird somit ein überwiegend bainitsches Gefüge eingestellt oder ein überwiegend ferritisch/perlitsches Gefüge. Es kann jedoch auch bei dem Zwischenkühlen ein Mischgefüge aus Ferrit, Perlit und Bainit eingestellt werden.Depending on how the intermediate cooling is carried out, a predominantly bainitic structure or a predominantly ferritic / pearlitic structure is set. However, a mixed structure of ferrite, pearlite and bainite can also be set during the intermediate cooling.
Im Anschluss an das Zwischenkühlen wird dann das partielle Erwärmen durch insbesondere Kontakterwärmen der Bereiche erster Art durchgeführt. Gleichzeitig werden die Bereiche zweiter Art insbesondere auf im Wesentlichen der Zwischenkühltemperatur gehalten. Das partielle Erwärmen findet besonders bevorzugt durch Kontakterwärmung statt. Hierzu werden Kontaktplatten auf die Oberfläche der durchlegierten Platine aufgelegt. Es findet eine Konduktion mithin Wärmeleitung von der Kontaktplatte in die Platine statt. Die Kontaktplatte weist dazu bevorzugt eine Temperatur auf, die größer gleich der AC3 Temperatur ist. Die Kontaktplatte selbst wird erwärmt durch Induktion, durch Wärmestrahlung, insbesondere durch Brennererwärmung. Auch kann ein Heizmittel beispielsweise eine Heizpatrone oder Heizdraht der Kontaktplatte zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kontaktplatte selbst als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet ist. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontaktplatte erwärmt sich die Kontaktplatte somit selber. Wird die Kontaktplatte auf die Platine aufgelegt, findet eine Wärmeleitung von der Kontaktplatte in die Platine statt und zwar wenigstens in den zu austenitisierenden Bereichen erster Art.Following the intermediate cooling, the partial heating is then carried out by, in particular, contact heating of the areas of the first type. At the same time, the areas of the second type are kept in particular at essentially the intermediate cooling temperature. The partial heating takes place particularly preferably by contact heating. For this purpose, contact plates are placed on the surface of the fully alloyed board. There is a conduction, i.e. heat conduction from the contact plate into the board. For this purpose, the contact plate preferably has a temperature that is greater than or equal to the AC3 temperature. The contact plate itself is heated by induction, by thermal radiation, in particular by torch heating. A heating means, for example a heating cartridge or heating wire, can also be assigned to the contact plate. However, it is also possible that the contact plate itself is designed as an electrical resistance heater. By applying an electrical voltage to the contact plate, the contact plate heats up itself. If the contact plate is placed on the board, heat is conducted from the contact plate into the board, at least in the areas of the first type to be austenitized.
Alternativ ist es möglich, dass das partielle Erwärmen in einem mindestens zwei Zonen aufweisenden Ofen durchgeführt wird. Auch ist es möglich Kühlplatten bzw. Temperierplatten in einen Ofen zu integrieren bzw. auf die Platine aufzulegen, so dass die Kühlplatten die Bereiche zweiter Art auf der Zwischenkühltemperatur gehalten werden und in dem Ofen Bereiche erster Art auf eine Temperatur größer gleich AC3 erwärmt werden. Der Ofen kann als Durchlaufofen ausgebildet sein, jedoch auch als Kammerofen, Etagenofen oder auch Pufferofen.Alternatively, it is possible for the partial heating to be carried out in an oven which has at least two zones. It is also possible to integrate cooling plates or temperature control plates in an oven or to place them on the board so that the cooling plates of the areas of the second type are kept at the intermediate cooling temperature and areas of the first type are heated to a temperature greater than or equal to AC3 in the oven. The oven can be designed as a continuous oven, but also as a chamber oven, deck oven or buffer oven.
Wiederum alternativ ist es möglich, dass die Bereiche erster Art direkt mittels Laserstrahlung erwärmt werden. Dies ist insbesondere sinnvoll wenn besonders großflächige Bereiche zweiter Art vorgesehen sind, die folglich nicht auf über AC3 erwärmt werden sollen.Again, as an alternative, it is possible for the areas of the first type to be heated directly by means of laser radiation. This is particularly useful if particularly large areas of the second type are provided, which consequently should not be heated to above AC3.
Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit möglich in den weicheren Bereichen, mithin Bereichen zweiter Art eine Zugfestigkeit zwischen 750 MPa und 1050 MPa einzustellen, was einem bainitischem Gefüge mit martensitischem Anteil entspricht. Es ist weiterhin möglich in den weicheren Bereichen eine Zugfestigkeit zwischen 600 MPa und 750 MPa einzustellen, was einem ferritsch/perlitischem Gefüge Anteilen entspricht.In particular, with the method according to the invention it is thus possible to set a tensile strength between 750 MPa and 1050 MPa in the softer areas, thus areas of the second type, which corresponds to a bainitic structure with a martensitic component. It is also possible to set a tensile strength between 600 MPa and 750 MPa in the softer areas, which corresponds to a proportion of ferrite / pearlitic structure.
Insbesondere werden somit Kraftfahrzeugbauteile als Strukturbauteile hergestellt. Dies sind bevorzugt Kraftfahrzeugsäulen, ganz besonders bevorzugt A-Säulen oder B-Säulen. Es können jedoch auch Längsträger hergestellt werden. Weiterhin können Holme, insbesondere Dachholme oder auch Schweller hergestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch auch Fahrwerksbauteile hergestellt werden. Insbesondere werden Koppelflansche, Solldeformationsstellen, Koppelbereiche, Lochränder, Triggerstreifen und/oder Seitenwandinseln als Bereiche zweiter Art mithin weichere Bereiche ausgebildet.In particular, motor vehicle components are thus produced as structural components. These are preferably motor vehicle pillars, very particularly preferably A-pillars or B-pillars. However, side members can also be produced. Furthermore, bars, in particular roof bars or rockers can be produced. However, chassis components can also be produced with the method according to the invention. In particular, coupling flanges, desired deformation points, coupling areas, hole edges, trigger strips and / or side wall islands are formed as areas of the second type and therefore softer areas.
Besonders bevorzugt wird als Warmumform- und Presshärtewerkzeug ein mehrfachfallendes Werkzeug eingesetzt. Insbesondere ein zweifachfallendes oder vierfachfallendes Werkzeug. Dies bedeutet, dass bei einer Bewegung zwei Bauteile gleichzeitig umgeformt werden und nach Abschluss der Umformung die zwei Bauteile ebenfalls gleichzeitig pressgehärtet werden. Bei einem vierfachfallenden Werkzeug werden bei einer Schließbewegung vier Platinen zu Bauteilen gleichzeitig umgeformt und alle vier Bauteile im Anschluss pressgehärtet.It is particularly preferred to use a multi-drop tool as the hot forming and press hardening tool. In particular a double or quadruple dropping tool. This means that two components are formed at the same time during one movement and, after the forming process has been completed, the two components are also press hardened at the same time. In the case of a four-fold mold, four blanks are formed into components at the same time during a closing movement and all four components are then press-hardened.
Weiterhin besonders bevorzugt können für ein zweifachfallendes Warmumform- und Presshärtewerkzeug zwei einzelne Temperierstationen eingesetzt werden. Als Temperierstation kann sowohl eine Kühlstation zum Zwischenkühlen als auch eine partielle Erwärmungsstation zum partiellen Erwärmen auf über AC3 bezeichnet werden. Dies bedeutet, dass für ein zweifachfallendes Warmumform- und Presshärtewerkzeug zwei einzelne Zwischenkühlstation und/oder zwei einzelne Erwärmungsstationen eingesetzt werden. Für ein vierfach fallendes Warmumform- und Presshärtewerkzeug können zwei jeweils doppelt fallende Temperierstationen eingesetzt werden, mithin zwei zweifachfallende Kühlstationen und zwei zweifachfallende partielle Erwärmungsstationen.Furthermore, particularly preferably, two individual temperature control stations can be used for a double hot forming and press hardening tool. Both a cooling station for intermediate cooling and a partial heating station for partial heating to via AC3 can be referred to as a temperature control station. This means that for a double hot forming and Press hardening tool two individual intermediate cooling stations and / or two individual heating stations can be used. For a four-fold hot forming and press hardening tool, two double-falling tempering stations can be used, i.e. two double-falling cooling stations and two double-falling partial heating stations.
Bevorzugt arbeiten die Temperierstationen im Pressentakt des Warmumform- und Presshärtewerkzeuges.
Figur 1- eine erfindungsgemäße Warmformlinie zur Durchführung des Verfahrens mit Kontakterwärmung,
- Figur 2
- eine alternative
Ausgestaltungsvariante zu Figur 1 mit Zweizonenofenerwärmung, Figur 3- eine Veranschaulichung des Übergangsbereiches und
Figur 4- ein Zeit-Temperaturdiagramm zur Durchführung des Verfahrens.
- Figure 1
- a hot forming line according to the invention for carrying out the method with contact heating,
- Figure 2
- an alternative design variant
Figure 1 with two-zone heating, - Figure 3
- an illustration of the transition area and
- Figure 4
- a time-temperature diagram for carrying out the method.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.
Die homogen zwischengekühlte Platine 8 wird sodann in eine Kontakterwärmungsstation 9 überführt, wobei durch Schließen der Kontakterwärmungsstation 9 die Platine 2 durch bereichsweisen Kontakt mit den Kontaktplatten 9a partiell auf eine Temperatur in Bereichen erster Art 10 von mindestens AC3 erwärmt wird. In Bereichen zweiter Art 11 weist die Platine 2 eine Temperatur auf, die im Wesentlichen der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C entspricht. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, dass der Bereich erster Art 10 einen direkten Anlagenkontakt mit Kontaktplatten 9a der Kontakterwärmungsstation 9 aufweist. Die Bereiche zweiter Art 11 liegen nicht direkt an den Kontaktplatten 9a an, mithin ist eine Vertiefung 9d als isolierender Luftspalt 9b dazwischen angeordnet. Die Kontaktplatten 9a werden selbst durch ein Heizmittel 9c, beispielsweise einen Induktor erwärmt. Die Bereiche erster Art 10 und die Bereiche zweiter Art 11 an der temperierten Platine 12 sind nach dem Warmumformen und Presshärten gleichzusetzen mit den Bereichen erster Art 10 mit hoher Festigkeit und den Bereichen zweiter Art 11 mit einer demgegenüber geringeren Festigkeit.The homogeneously
Die partiell temperierte Platine 12 wird unmittelbar anschließend in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug 13 überführt und durch Warmumformen und Presshärten zu dem Kraftfahrzeugbauteil 14 mit zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeiten umgeformt. Hier veranschaulicht ist die Herstellung einer B-Säule, wobei der Platinenzuschnitt an die Endkontur der B-Säule nach dem Umformen angepasst ist sowie die B-Säule nach der Umformung im Querschnitt ein hutförmiges Profil aufweist. Es ist jedoch auch möglich Holme, Längsträger sowie andere Kraftfahrzeugstrukturbauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen.The partially tempered blank 12 is then immediately transferred to a hot forming and press hardening
- 1 -1 -
- WarmformlinieHot forming line
- 2 -2 -
- Platinecircuit board
- 3 -3 -
- DurchlaufofenContinuous furnace
- 4 -4 -
- Aufwärmzone zu 3Warm-up zone for 3
- 5 -5 -
- Ende zu 4End to 4
- 6 -6 -
- Zwischenkühlzone zu 3Intermediate cooling zone for 3
- 7 -7 -
- Ende zu 6End to 6
- 8 -8th -
- homogen zwischengekühlte Platinehomogeneously intercooled board
- 9 -9 -
- KontakterwärmungsstationContact heating station
- 9a -9a -
- KontaktplatteContact plate
- 9b -9b -
- LuftspaltAir gap
- 9c -9c -
- HeizmittelHeating means
- 9d -9d -
- Vertiefungdeepening
- 10 -10 -
- Bereich erster ArtArea of the first kind
- 11 -11 -
- Bereich zweiter ArtArea of the second kind
- 12 -12 -
- partiell temperierte Platinepartially tempered board
- 13 -13 -
- Warmumform- und PresshärtewerkzeugHot forming and press hardening tool
- 14 -14 -
- KraftfahrzeugbauteilAutomotive component
- 15 -15 -
- ZonenofenZone furnace
- 16 -16 -
- erste Zone zu 15first zone to 15
- 17 -17 -
- zweite Zone zu 15second zone to 15
- 18 -18 -
- Schott zu 15Bulkhead to 15
- 19 -19 -
- Übergangsbereich zwischen 10 und 11Transition area between 10 and 11
- 20 -20 -
- Breite zu 19Width to 19
Claims (12)
- Method for producing a motor vehicle component (14) having at least two regions with differing strengths and a protective layer, characterised by the following method steps:- provision of pre-coated plates (2), in particular plate blanks, made of a hardenable steel alloy,- homogeneous heating to a heating temperature greater than or equal to AC3 temperature,- maintaining the heating temperature so that the pre-coating alloys with the plate (2),- homogeneous intermediate cooling of the alloyed plate (2) to an intermediate cooling temperature between 450 and 700°C,- partial heating of the plate (2) in regions of the first type (10) from the intermediate cooling temperature to at least AC3 temperature and maintaining regions of the second type (11) substantially at the intermediate cooling temperature,- hot-forming and press-hardening of the partially tempered plate (12) to form the motor vehicle component (14), a tensile strength greater than 1400 MPa being set in regions of the first type (10) and a tensile strength less than 1050 MPa being set in regions of the second type (11) and in a transition region (19) lying therebetween.
- Method according to claim 1, characterised in that the homogeneous heating to heating temperature is carried out in a continuous furnace (3) and/or in that the homogeneous intermediate cooling to intermediate cooling temperature is carried out in a continuous oven (3) or in a chamber oven.
- Method according to claim 1 or 2, characterised in that a transition region (19) with a breadth (20) less than 50 mm, in particular less than 40 mm, preferably less than 30 mm, particularly preferably less than 25 mm, is set.
- Method according to any one of claims 1 to 3, characterised in that an AlSi coating is used as a pre-coating.
- Method according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the homogeneous intermediate cooling is carried out in several stages.
- Method according to the preceding claim, characterised in that a first stage of the intermediate cooling is carried out with a higher cooling rate compared to a second or further stages with a lower cooling rate.
- Method according to one of claims 1 to 6, characterised in that a predominantly bainitic structure is set with the intermediate cooling or that a predominantly ferritic/pearlitic structure is set with the intermediate cooling.
- Method according to any one of claims 1 to 7, characterised in that the partial heating is carried out by contact heating, in particular by contact plates (9a) or rollers.
- Method according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the partial heating is carried out in an oven having at least two zones (16,17) of different temperature.
- Method according to any one of claims 1 to 9, characterised in that the hot forming and press hardening is carried out in a double or quadruple hot-forming and press-hardening tool (13) and in particular a double or quadruple contact heating tool (9) is utilised.
- Method according to any one of claims 1 to 10, characterised in that a tensile strength between 750 and 1050 MPa or a tensile strength between 600 and 750 MPa is set in regions of the second type (11).
- Method according to any one of Claims 1 to 11, characterised in that as motor vehicle component structural components are produced, in particular motor vehicle pillars, longitudinal beams, spars or sills, or in that chassis components are produced.
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