EP3727715A1 - Pressenanordnung sowie verfahren zur herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten stahlblechteils - Google Patents

Pressenanordnung sowie verfahren zur herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten stahlblechteils

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EP3727715A1
EP3727715A1 EP18811477.1A EP18811477A EP3727715A1 EP 3727715 A1 EP3727715 A1 EP 3727715A1 EP 18811477 A EP18811477 A EP 18811477A EP 3727715 A1 EP3727715 A1 EP 3727715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
tool
press
hot
tools
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18811477.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Dr. OPITZ
Mathias Kotzian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP3727715A1 publication Critical patent/EP3727715A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/208—Deep-drawing by heating the blank or deep-drawing associated with heat treatment
    • 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
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005—Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • 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
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets

Definitions

  • the invention relates to a press arrangement for producing a hot-formed and press-hardened sheet-steel part according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a sheet-steel part according to claim 14.
  • a hot stamping process can be carried out in a known manner in direct hot forming or in indirect hot forming.
  • the cutting / forming operations are already performed before the heat treatment and the hardening of the sheet steel part.
  • Such hot forming is known by way of example from DE 10 2009 012 940 A1. From DE 10 2009 050 533 A1 a generic direct hot forming is known in which first a steel sheet to be formed is heat treated in an oven to a material-specific Austenitmaschinestemperatur Ac3. The heat treated sheet steel plate is equipped with a
  • Insertion temperature is inserted into a forming tool and formed therein and cooled to an intermediate temperature which is greater than a removal temperature at which the sheet steel part is removed from the press assembly.
  • the forming tool is followed by a cooling process stage, in which the hot-formed sheet steel part is cooled down to the removal temperature.
  • the downstream cooling process stage is formed in one stage with a cooling tool in which the hot-formed sheet steel part except for the
  • the object of the invention is to provide a press arrangement and a method for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel part which, in comparison with the prior art, enables further efficiency increases in a simple manner.
  • the cooling process stage is formed in the simplest variant with only one cooling tool.
  • Sheet steel part is cooled in the cooling tool to the removal temperature.
  • the cooling process stage no longer has only a single cooling tool, but rather the cooling process stage is designed in multiple stages with at least two or more cooling tools.
  • the at least two cooling tools can be arranged in process one behind the other in series.
  • the steel sheet part which has been hot-formed in the forming tool in the cooling tools connected in series can be cooled stepwise to the removal temperature.
  • the two cooling tools can not be arranged in series, but rather in parallel to each other, for example in a Y-arrangement or a star-shaped arrangement. In this case, if the first one is still valid
  • Cooling tool a steel sheet part transfer from the forming tool in the still unoccupied second cooling tool done.
  • the hot-formed sheet steel part can thus be cooled to the removal temperature either in the first cooling tool or in the second cooling tool positioned parallel thereto. Cycle time reduction by dividing the guard time into several stages.
  • the curing does not take place in a direct heat exchange with a cooling medium.
  • according to the invention can be dispensed with direct heat exchange and instead of the cooling via the jaws done, which in turn are, for example, water cooled.
  • the heat exchange can therefore be carried out according to the invention via a contact pressure between the board and the jaws.
  • the heat exchange is carried out according to the invention thus not in direct contact between the component and the cooling medium, but under heat technical interposition, for example, a tool jaw.
  • the main advantages of the invention lie in the lower tool wear of the cooling tools by reducing the friction on active radii as well as thermal influences compared to the forming tool. This results in a long service life.
  • according to the invention can be dispensed with heated tools, whereby the process robustness is increased.
  • the output can be increased by coupled or decoupled arrangement of several press stages and the quality and dimensional accuracy of the components can be increased.
  • maintenance intervals are extended and become homogeneous
  • Sheet steel part achieved and achieved a higher ductility and a more uniform hardening training.
  • the invention relates to a division of the hot forming process in several stages (for example, a forming stage and several cooling stages), which significantly reduces the process time and the output of sheet steel parts and thus the efficiency of the
  • Forming tool take place a deformation to bottom dead center after heating to a steel sheet temperature above the Austenitmaschinestemperatur, wherein the formed workpiece is transferred in the further process by means of a T ransfermimik in the cooling process stage, in which a cooling takes place on component removal temperature, preferably 220 ° C or less.
  • the clock time-determining holding time is in
  • the sheet steel plate or the sheet steel part has in the course of the process, over the entire component surface considered, not a consistently constant temperature level. Instead, the temperature level across the component fluctuates very much.
  • the material of the sheet steel plate is usually a 22MnB5 low-alloy tempered steel.
  • other carbon and manganese steels are also contemplated, for example 20MnB8 or 34MnB8 or 22MnCrB8-2 or 20MnCr9-3.
  • the materials can be used uncoated or coated.
  • an aluminum-silicon coating AS 150 or AS80 known under the name Usibor 1500 or MBW 1500, can be used.
  • metallic coatings conceivable. These include Zn, ZnFe as well as ZnMg etc. as well as other aluminum-containing coatings (for example, without silicon or with small Fe or Mg contents).
  • the process parameters mentioned below are of essential importance in order to obtain required component and process properties.
  • the insertion temperature with which the still unformed sheet steel plate is inserted into the forming tool must be above a material-specific martensite start temperature Ms in order to harden to ensure the sheet steel plate.
  • Ms material-specific martensite start temperature
  • the intermediate temperature at which the steel sheet part is cooled after the hot working is in a range of 250 ° C to 600 ° C.
  • a complete transformation ie mold closure to bottom dead center
  • the downstream process stages merely function as a heat sink for the energy dissipation in the downstream process process up to the removal temperature.
  • the cooling tools act as calibration tools in which the hot-formed sheet steel part is reshaped, and in the event that due to high abrasive load on the forming tool whose dimensional accuracy during hot working is impaired.
  • the cooling and forming tools can consist of similar or different materials.
  • the forming components of the forming tool are made of a highly wear-resistant material or hot work steel, in particular with high chromium, vanadium, carbon, molybdenum and / or Tungsten component (compared to the
  • Cool tools In contrast, the cooling tools are exposed to a less severe abrasive load. Against this background, those with the hot-formed
  • the punch and the die may consist of similar thermally conductive materials, while a sheet metal holder (due to the larger sheet material flow) consists of an abrasive-resistant material which is less thermally conductive.
  • the forming tool and / or the cooling tools are designed such that cutting and / or punching operations can be carried out on the respective sheet steel part.
  • Pressenan angel is feasible: Thus, first takes a heat treatment of a still un deformed sheet metal blank to a heating temperature above the
  • Austenitizing temperature of the sheet material can be done conventionally in a gas or electrically heated roller hearth furnace. Alternatively, however, can also on a
  • a transfer phase in which the sheet metal blank is transferred into the forming tool.
  • the transfer phase should preferably take less than 10 seconds to counteract excessive cooling.
  • the insertion temperature is chosen above the martensite start temperature of the material to ensure hardenability.
  • the forming speed is in the
  • Forming tool at greater than 60 mm / s, with a minimum surface pressure on the component (after forming in UT) is greater than 3 N / mm 2 (except steep areas with an opening angle of less than 5 °) to fully mold.
  • the closing time in the forming tool may preferably be between 0.1 s and 5 s at bottom dead center, while the ram return speed may be greater than 50 mm / s.
  • the following transfer phase for transferring the hot-formed sheet steel part into the cooling process step may be less than 5 seconds, whereby the transfer time consists of gripping, lifting, transfer and depositing. In the cooling tools, the
  • the removal temperature may preferably be less than 220 ° C. It should be emphasized that in the first cooling tool, closing in the bottom dead center can not be absolutely necessary and that, if necessary, locking in the following second cooling tool is sufficient.
  • the press arrangement can be realized both as a press line and as a transfer press.
  • the forming tool and the cooling tools can be arranged as individual tools with transport devices acting therebetween.
  • all upper and lower tools can be fastened on a common press ram and on a common press table.
  • a cycle time decoupling can be achieved by varying the press stages (for example, in the above-mentioned Y-arrangement or star-shaped arrangement of the forming and cooling tools).
  • cooling stages can allow a different from the forming stage clamping time, since the tools can act independently of each other or can be controlled.
  • trim hole stages which in turn can be coupled to the cooling stages.
  • a hot trimming in the forming stage can be provided, and a punching at 500 to 550 ° C in the first subsequent stage before the cooling tools component-related can be provided.
  • a punching at 500 to 550 ° C in the first subsequent stage before the cooling tools component-related can be provided.
  • Tungsten content Tungsten content. This results in a high dimensional stability of the components over a long production cycle until the next rework.
  • the wear resistance correlates inversely with the thermal conductivity, which is why the less-stressed cooling stages (ie cooling tools) can consist of correspondingly high thermal conductivity materials to effectively dissipate the heat from the component and thus to ensure a shortening of the retention time while increasing component quality.
  • Another approach is the type and design of the cooling used and cooling channel design. This can also be to the
  • Loading case and the resulting component shape are designed. especially the
  • Cooling stages could have a very near-surface cooling design, since the abrasive wear and rework cycle are not critical here. Because of that
  • Base materials or sheet metal materials possible. These include in particular 22MnB8 (as air-hardening variant) and 22MnSiB9-5 as well as higher-strength materials such as Usibor 2000 or MBW1900.
  • other coatings or metallic coatings are conceivable. These include both Zn, ZnFe and ZnMg etc. as well as other aluminum-containing coatings (for example, without silicon or with small Fe or Mg contents).
  • FIG. 1 is a plant sketch, based on the indicated in Fig. 2 process sequence for
  • Fig. 3 is a diagram showing the timing of the steel sheet part temperature in the process sequence indicated in Figs. 1 and 2;
  • FIGS. 4 to 6 are views corresponding to FIGS. 1 to 3 according to another
  • FIG. 1 shows only two specific embodiments of the invention, in which the cooling process stage K has two cooling tools 5, 6 which are connected in series (FIG. 1) or in parallel (FIG. 4). It goes without saying that the invention is not limited to these embodiments, but rather the cooling process stage K can also have only a single cooling tool or more than two cooling tools.
  • the plant has by way of example as a heat treatment device 1 a continuous furnace, a forming tool 3 for hot forming and press hardening of sheet steel components 7 and a downstream cooling process stage K, in which a first and second cooling tool 5, 6 are arranged in series one behind the other. Furthermore, a storage station 9 is provided, in which the produced sheet steel components 7 are stored. It should be noted that the heat treatment device 1 with different Technologies, such as induction, conduction, contact plate heating, convection, radiation, etc.
  • forming tool 3 and the two cooling tools 5 and 6 are arranged in a series circuit process technology behind each other, as a
  • Process temperature at least partially or partially above the material-specific Austenitmaschinestemperatur Ac3 of the steel used heated (Fig. 3), which may be 933 ° C by way of example.
  • the so-heated sheet metal plate 4 is transferred in the hot state in a transfer phase At 2 (FIG. 3) to the forming tool 3 and is inserted there into the forming tool 3 at an inserting temperature q bh .
  • the insertion temperature is one with
  • the sheet steel plate or the sheet steel part 7 in the course of the process does not have a consistently constant temperature level. Instead, the temperature level across the component fluctuates very much.
  • the process temperatures of the steel sheet part and / or the sheet-metal plate relevant here are to be understood as temperatures averaged over the component surface.
  • the hot-formed steel sheet part 7 is then transferred in a further transfer phase At 4 in the first cooling tool 5 and cooled there in a first cooling phase At 5 1 to a cooling temperature q k (FIG. 3). After that it will be cooled to the cooling temperature D k sheet steel part 7 in a further transfer phase et 6 transferred to the second cooling tool 6 and there in a second cooling phase Etc to 5.2
  • the first cooling tool 5 one behind the other are positioned in series with the forming tool 3, but rather the cooling tools 5, 6 are arranged in parallel to each other. In this way, in the heat pump process, the first cooling tool 5 can still be used
  • Cooling tool 6 is transferred. In the first cooling tool 5 or in the second
  • Cooling tool 6 is the cooling phase et 5 , in which the hot-formed sheet steel part 7 is cooled to the discharge temperature q e .

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pressenanordnung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils (7), mit einer Wärmebehandlungseinrichtung (1), in dem eine Stahlblechplatine (4) zumindest bereichsweise bis auf über eine werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur Ac3 wärmebehandelt wird, und mit einer Umformwerkzeug (3), in der die wärmebehandelte Stahlblechplatine (4) mit einer Einlegetemperatur (ϑein) eingelegt und in einer Umform-Prozessstufe (U) umgeformt sowie auf eine Zwischentemperatur (ϑZ) abgekühlt wird, die größer als eine Entnahmetemperatur (ϑΕ) ist, bei der das Stahlblechteil (7) aus der Pressenanordnung entnehmbar ist, und einer prozesstechnisch nachgeschalteten Kühl-Prozessstufe (K), in der das warmumgeformte Stahlblechteil (7) bis auf die Entnahmetemperatur (ϑΕ) abgekühlt wird. Erfindungsgemäß ist die Kühl-Prozessstufe (K) mit zumindest einem Kühlwerkzeug (5, 6) ausgebildet.

Description

Beschreibung
Pressenanordnung sowie Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und
pressgehärteten Stahlblechteils
Die Erfindung betrifft eine Pressenanordnung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahlblechteils nach dem Anspruch 14.
Ein Warm u mform prozess kann in bekannter Weise in direkter Warmumformung oder in indirekter Warmumformung erfolgen. Bei der indirekten Warmumformung werden die Schneid- /Umformoperationen bereits vor der Wärmebehandlung und dem Härten des Stahlblechteils durchgeführt.
In Abgrenzung dazu werden bei der direkten Warmumformung die Schneid- und/oder
Umformoperationen nach der Wärmebehandlung durchgeführt. Eine solche Warmumformung ist beispielhaft aus der DE 10 2009 012 940 A1 bekannt. Aus der DE 10 2009 050 533 A1 ist eine gattungsgemäße direkte Warmumformung bekannt, bei der zunächst eine zu formende Stahlblechplatine in einem Ofen auf über eine werkstoffspezifische Austenitisierungstemperatur Ac3 wärmebehandelt wird. Die wärmebehandelte Stahlblechplatine wird mit einer
Einlegetemperatur in ein Umformwerkzeug eingelegt und darin umgeformt sowie auf eine Zwischentemperatur abgekühlt, die größer als eine Entnahmetemperatur ist, bei der das Stahlblechteil aus der Pressenanordnung entnommen wird. Dem Umformwerkzeug ist eine Kühl-Prozessstufe nachgeschaltet, in der das warmumgeformte Stahlblechteil bis auf die Entnahmetemperatur abgekühlt wird.
In der DE 10 2009 050 533 A1 ist die nachgeschaltete Kühl-Prozessstufe einstufig mit einem Kühlwerkzeug ausgebildet, in dem das warmumgeformte Stahlblechteil bis auf die
Entnahmetemperatur gekühlt wird. Eine solche einstufige Prozessführung ist im Hinblick auf Effizienzsteigerungen des Warm u mform prozesses nachteilig. Zudem wird in der DE 10 2009 050 533 A1 in einer Aufnahme durch direkten Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium wenigstens partiell gehärtet. Der direkter Wärmeaustausch erfolgt in direktem Kontakt zwischen Bauteil und Kühlmedium. Aus der EP 3 067 128 B1 ist ein weiteres mehrstufiges Verfahren bekannt, bei dem unter einer Transferpresse an einem gemeinsamen Stößel und an einem gemeinsamen Pressentisch unterschiedliche Werkzeuge montiert sind. In dem Verfahren wird im Unterschied zur Erfindung mit einer Plattenvorkühlung der Platine gearbeitet und wird die Platine temperiert, um die Platinentemperatur oberhalb der Martensit-Starttemperatur zu halten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pressenanordnung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils bereitzustellen, das im Vergleich zum Stand der Technik in einfacher Weise weitere Effizienzsteigerungen ermöglicht.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 oder 14 gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 ist die Kühl-Prozessstufe in der einfachsten Variante mit nur einem Kühlwerkzeug ausgebildet. Das warmumgeformte
Stahlblechteil wird in dem Kühlwerkzeug bis auf die Entnahmetemperatur abgekühlt wird.
In einer weiteren Au sf ü h ru n g sva ri a n te weist die Kühl-Prozessstufe nicht mehr nur ein einziges Kühlwerkzeug auf, sondern ist die Kühl-Prozessstufe vielmehr mehrstufig mit zumindest zwei oder mehr Kühlwerkzeuge ausgebildet. In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante können die zumindest zwei Kühlwerkzeuge prozesstechnisch in Reihe hintereinander angeordnet sein. In einer ersten Ausführungsvariante kann das in dem Umformwerkzeug warmumgeformte Stahlblechteil in den in Reihe geschalteten Kühlwerkzeugen stufenweise bis auf die Entnahmetemperatur abgekühlt werden.
In einer zweiten Ausführungsvariante können dagegen die beiden Kühlwerkzeuge nicht in Reihe, sondern vielmehr in parallel zueinander angeordnet sein, etwa in einer Y-Anordnung bzw. einer sternförmigen Anordnung. In diesem Fall kann bei noch belegtem erstem
Kühl Werkzeug ein Stahlblechteil-T ransfer von dem Umformwerkzeug in das noch unbelegte zweite Kühlwerkzeug erfolgen. Das warmumgeformte Stahlblechteil kann somit entweder in dem ersten Kühlwerkzeug oder in dem parallel dazu positionierten zweiten Kühlwerkzeug auf die Entnahmetemperatur abgekühlt werden. Zykluszeitreduktion durch Aufteilen der Zuhaltezeit auf mehrere Stufen. lm Gegensatz zur obigen DE 10 2009 050 533 A1 erfolgt erfindungsgemäß die Härtung nicht in einem direkten Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium. Vielmehr kann erfindungsgemäß auf einen direkten Wärmeaustausch verzichtet werden und anstelle dessen die Kühlung über die Backen erfolgen, die wiederum zum Beispiel wassergekühlt sind. Der Wärmeaustausch kann daher erfindungsgemäß über einen Kontaktdruck zwischen der Platine und den Backen erfolgen. Der Wärmeaustausch erfolgt erfindungsgemäß somit nicht in direktem Kontakt zwischen Bauteil und Kühlmedium, sondern unter wärmetechnischer Zwischenschaltung zum Beispiel einer Werkzeugbacke.
Die Hauptvorteile der Erfindung liegen im geringeren Werkzeugverschleiß der Kühlwerkzeuge durch eine Verringerung der Reibung an aktiven Radien sowie von thermischen Einflüssen im Vergleich zum Umformwerkzeug. Dadurch ergibt sich eine hohe Standzeit. Zudem kann erfindungsgemäß auf erwärmte Werkzeuge verzichtet werden, wodurch die Prozessrobustheit gesteigert wird. Zudem kann die Ausbringung durch gekoppelte bzw. entkoppelte Anordnung mehrerer Pressenstufen erhöht werden sowie die Qualität und Maßhaltigkeit der Bauteile erhöht werden. Ferner werden Instandhaltungsintervalle verlängert und werden homogene
mechanische Bauteileigenschaften durch gleichmäßigen Kontaktdruck in den Kühlstufen erzielt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können speziell Vorteile im Hinblick auf verbesserte Werkstoffeigenschaften des Stahlbleichteils erzielt werden. Das heißt es wird im Vergleich zum Stand der Technik eine geringere Streuung der mechanischen Eigenschaften über das
Stahlblechteil erzielt sowie eine höhere Duktilität und eine gleichmäßigere Härteausbildung erreicht.
Der Erfindungskern betrifft ein Aufteilen des Warmumformprozesses auf mehrere Stufen (zum Beispiel eine Umform stufe sowie mehrere Kühlstufen), wodurch die Prozesszeit signifikant verringert und die Ausbringung an Stahlblechteilen und damit die Wirtschaftlichkeit des
Prozesses erhöht wird. Erfindungsgemäß kann im ersten Werkzeug (das heißt
Umformwerkzeug) eine Umformung bis zum unteren Totpunkt nach Erwärmung auf eine Stahlblech-Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur stattfinden, wobei das umgeformte Werkstück im weiteren Prozessverlauf mittels einer T ransfermimik in die Kühl- Prozessstufe überführt wird, in der eine Abkühlung auf Bauteilentnahmetemperatur erfolgt, die bevorzugt 220°C oder kleiner ist. Hierdurch wird die taktzeitbestimmende Haltezeit im
Werkzeug auf zwei oder mehr Zeiteinheiten untergliedert und die Zykluszeit reduziert. Die Stahlblechplatine bzw. das Stahlblechteil weist im Prozessverlauf, über die gesamte Bauteilfläche betrachtet, kein durchgängig konstantes Temperaturniveau auf. Vielmehr schwankt das Temperaturniveau über das Bauteil sehr stark. Vor diesem Hintergrund sind die im Anmeldungstext genannten P rozesstem peratu ren des Stahlblechteils und/oder der
Blechplatine als über die Bauteilfläche gemittelte Temperaturen zu verstehen.
Der Werkstoff der Stahlblechplatine ist in der Regel ein niedriglegierter Vergütungsstahl 22MnB5. Es kommen jedoch auch andere kohlenstoff- und manganhaltige Stähle in Frage zum Beispiel 20MnB8 oder 34MnB8 oder 22MnCrB8-2 oder 20MnCr9-3 dergleichen. Die Werkstoffe können unbeschichtet oder beschichtet eingesetzt werden. Hierbei kann zum Beispiel eine Aluminium-Silizium-Beschichtung AS 150 oder AS80, bekannt unter dem Namen Usibor 1500 oder MBW 1500, eingesetzt werden. Alternativ sind auch andere Beschichtungen bzw.
metallische Überzüge denkbar. Hierzu zählen sowohl Zn, ZnFe sowie ZnMg usw. als auch andere aluminiumhaltige Überzüge (zum Beispiel ohne Silizium oder mit kleinen Fe- bzw. Mg- Anteilen).
Bei der obigen Prozessanordnung sind die nachfolgend genannten Prozessparameter von wesentlicher Bedeutung, um erforderliche Bauteil- und Prozesseigenschaften zu erhalten: So muss zunächst die Einlegetemperatur, mit der die noch ungeformte Stahlblechplatine in das Umformwerkzeug eingelegt wird, oberhalb einer werkstoffspezifischen Martensitstarttemperatur Ms liegen, um eine Härtbarkeit der Stahlblechplatine zu gewährleisten. Zudem ist es bevorzugt, wenn die Zwischentemperatur, auf der das Stahlblechteil nach der Warmumformung abgekühlt worden ist, in einem Bereich von 250°C bis 600°C liegt. Zudem ist hervorzuheben, dass in dem Umformwerkzeug eine vollständige Umformung (das heißt Werkzeugschluss bis zum unteren Totpunkt) stattfindet und die nachgeschalteten Prozessstufen lediglich als Wärmesenke für die Energiedissipation im nachgelagerten Prozessverlauf bis zur Entnahmetemperatur fungieren.
In einer bevorzugten Prozessführung kann in dem Umformwerkzeug eine vollständige
Umformung erfolgen, bei der die Stahlblechplatine bis auf eine Endkontur umgeformt wird. Die nachgeschalteten Kühlwerkzeuge wirken somit lediglich als Wärmesenke für die
Energiedissipation bis zum Erreichen der Entnahmetemperatur. Bei einer solchen
Prozessführung können die Kühlwerkzeuge als Kalibrierwerkzeuge wirken, in denen das warmumgeformte Stahlblechteil nachgeformt wird, und zwar für den Fall, dass aufgrund stark abrasiver Belastung des Umformwerkzeugs deren Maßhaltigkeit bei der Warmumformung beeinträchtigt ist. Die Kühl- und Umformwerkzeuge können aus artgleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Im Hinblick auf die stark abrasive Belastung des Umformwerkzeugs ist es von Vorteil, wenn die formgebenden Bestandteile des Umformwerkzeugs aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff bzw. Warmarbeitsstahl gefertigt sind, und zwar insbesondere mit hohem Chrom-, Vanadium-, Kohlenstoff-, Molybdän- und/oder Wolframanteil (im Vergleich zu den
Kühlwerkzeuge). Demgegenüber sind die Kühlwerkzeuge einer weniger starken abrasiven Belastung ausgesetzt. Vor diesem Hintergrund können die mit dem warmumgeformten
Stahlblechteil in Druckanlage kommenden Bestandteile der Kühlwerkzeuge im Vergleich zum Umformwerkzeug aus hochwärmeleitfähigen Werkstoffen gefertigt sein. Beispielhaft kann der Stempel und die Matrize aus artgleichen, wärmeleitfähigen Werkstoffen bestehen, während ein Blechhalter (aufgrund des größeren Blech-Materialflusses) aus einem abrasiv beständigen Werkstoff besteht, der weniger stark wärmeleitfähig ausgelegt ist.
Zur weiteren Effizienzsteigerung ist es bevorzugt, wenn das Umformwerkzeug und/oder die Kühlwerkzeuge so ausgelegt sind, dass Schneid- und/oder Lochoperationen an dem jeweiligen Stahlblechteil durchführbar sind.
Nachfolgend wird eine Prozessabfolge erläutert, die mit einer erfindungsgemäßen
Pressenanordnung durchführbar ist: So erfolgt zunächst eine Wärmebehandlung einer noch un verformten Blechplatine auf eine Erwärmungstemperatur oberhalb der
Austenitisierungstemperatur des Blech-Werkstoffs. Dies kann konventionell in einem Gas oder elektrisch beheiztem Rollenherdofen geschehen. Alternativ kann jedoch auch auf eine
Schnellerwärmungsmethode zurückgegriffen werden (induktiv, konduktiv, Kontakt). Dies wird besonders relevant, wenn die Zykluszeit durch Einführung des Prozesses sinkt und signifikant mehr Platinen pro Zeiteinheit angefordert werden. Anschließend erfolgt eine Transferphase, in der die Blechplatine in das Umformwerkzeug überführt wird. Die Transferphase soll bevorzugt innerhalb von weniger als 10s erfolgen, um einem zu starken Auskühlen entgegen zu wirken. Die Einlegetemperatur ist oberhalb der Martensitstarttemperatur des Werkstoffs gewählt, um eine Härtbarkeit sicherzustellen. Bevorzugt ist die Umformgeschwindigkeit in dem
Umformwerkzeug bei größer als 60 mm/s, wobei eine minimale Flächenpressung am Bauteil (nach Umformung in UT) bei größer als 3 N/mm2 liegt (ausgenommen sind steile Bereiche mit einem Öffnungswinkel von kleiner als 5°), um vollständig auszuformen. Die Zuhaltezeit in dem Umformwerkzeug kann im unteren Totpunkt bevorzugt zwischen 0.1s und 5 s liegen, während die Stößelrückgeschwindigkeit größer als 50 mm/s sein kann. Die folgende T ransferphase zum Überführen des warmumgeformten Stahlblechteils in die Kühl- Prozessstufe kann bei kleiner als 5s liegen, wobei sich die Transferzeit aus Greifen, Heben, Transfer und Ablegen zusammensetzt. In den Kühlwerkzeugen kann die
Schließgeschwindigkeit bei größere als 20 mm/s liegen, während die Flächenpressung wie bei dem Umformwerkzeug eingestellt sein kann. Die Entnahmetemperatur kann bevorzugt bei kleiner als 220°C liegen. Es ist hervorzuheben, dass in dem ersten Kühlwerkzeug ein Zuhalten im unteren Totpunkt nicht zwingend erforderlich sein kann und dass gegebenenfalls ein Zuhalten in dem folgenden zweiten Kühlwerkzeug ausreichend ist.
Die Pressenanordnung kann sowohl als eine Pressenstraße als auch als eine Transferpresse realisiert sein. In der Pressenstraße können das Umformwerkzeug und die Kühlwerkzeuge als Einzelwerkzeuge mit dazwischen wirkenden T ransfereinrichtungen angeordnet sein. Bei Ausführung als eine T ransferpresse können dagegen sämtliche Ober- und Unterwerkzeuge auf einem gemeinsamen Pressenstößel sowie einem gemeinsamen Pressentisch befestigt sein.
Bei der Ausführung der Pressenanordnung als Transferpresse ergibt sich eine zwangsweise Aufteilung der Zuhaltezeiten durch die Taktzeitkopplung der einzelnen Operationen. Bei zum Beispiel drei aufeinanderfolgenden Pressen wäre dies eine Drittelung der Zuhaltezeit. In diesem Fall könnte daher eine Zuhaltezeit-Aufteilung von 6 Sekunden auf ca. 3x2 Sekunden
vorgesehen werden.
Bei der Ausführung der Pressenanordnung als eine Pressenstraße mit Einzelpressen kann durch Variation der Pressenstufen (zum Beispiel bei der oben erwähnten Y-Anordnung oder sternförmigen Anordnung der Umform- und Kühlwerkzeuge) eine Taktzeit-Entkopplung erzielt werden. Hierdurch können Kühlstufen eine von der Umformstufe abweichende Zuhaltezeit ermöglichen, da die Werkzeuge autark voneinander agieren bzw. gesteuert werden können. Es ist ebenfalls möglich, einzelne Kühlstufen untereinander zu koppeln, ohne eine Kopplung zur Umformstufe herzustellen. Dies kann insbesondere durch die Anordnung der Umformstufe zu den Kühlstufen realisiert werden. In allen Fällen ist eine Abkühlung bei Luft selbstverständlich während des Teiletransfers vorhanden.
Nach oder im Wechsel mit den Kühlstufen können selbstverständlich auch Beschnitt- Lochstufen angeordnet werden (die wiederum an die Kühlstufen gekoppelt sein können).
Bezüglich des Beschnittes kann ein Warmbeschnitt in der Umformstufe vorgesehen werden sowie ein Lochen bei 500 bis 550°C in der ersten Folgestufe vor den Kühlwerkzeugen bauteilbezogen vorgesehen werden. Zudem besteht die Möglichkeit der Abwicklung von Kantenbereichen oder Naturkanten.
Aufgrund der Aufteilung der Operationen auf mehrere Werkzeugstufen (das heißt Umform- und Kühlwerkzeuge), können diese belastungs- und anforderungsgerecht ausgelegt werden. Im Detail bedeutet dies, dass insbesondere für das abrasiv stark belastete Formwerkzeug ein hoch verschleißbeständiger Werkstoff bzw. Warmarbeitsstahl zum Einsatz kommen kann (insbesondere mit hohem Chrom-, Vanadium-, Kohlenstoff-, Molybdän- und/oder
Wolframanteil). Hieraus resultiert eine hohe Maßbeständigkeit der Bauteile über einen langen Fertigungszyklus bis zur nächsten Nacharbeit. Die Verschleißfähigkeit korreliert invers mit der Wärmeleitfähigkeit, weshalb die weniger belasteten Abkühlstufen (das heißt Kühlwerkzeuge) aus entsprechend hoch wärmeleitfähigen Werkstoffen bestehen können, um die Wärme effektiv aus dem Bauteil abzuleiten und somit eine Verkürzung der Zuhaltezeit bei Erhöhung der Bauteilqualität sicherzustellen. Ein anderer Ansatz stellt die Art und Ausführung der eingesetzten Kühlung sowie Kühlkanalauslegung dar. Dieser kann ebenfalls an den
Belastungsfall und die resultierende Bauteilform ausgelegt werden. Insbesondere die
Kühlstufen könnten eine sehr oberflächennahe Kühlauslegung aufweisen, da der abrasive Verschleiß und der Nacharbeitungszyklus hier nicht kritisch sind. Dadurch, dass der
Verschleiß in den Kühlstufen im Vergleich zur Referenz (einstufiger Prozess) erheblich geringer ausfällt, erhält man über Standzeit eine signifikant besseres Kontaktbild in den Kühlstufen, was zu einer Erhöhung der Bauteilqualität und besseren mechanischen
Eigenschaften führt (homogene Härte, Dehnung, Festigkeit).
Als Blechwerkstoffe können konventionelles 22MnB5, niedriglegierter Mangan-Bor-Stahl verwendet werden, und zwar mit einer Aluminium-Silizium-Beschichtung AS150 oder AS80, bekannt unter dem Namen Usibor 1500 oder MBW 1500. Alternativ sind auch andere
Grundwerkstoffe bzw. Blechwerkstoffe möglich. Hierzu zählen insbesondere 22MnB8 (als lufthärtende Variante) und 22MnSiB9-5 sowie höherfeste Werkstoffe wie Usibor 2000 oder MBW1900. Alternativ sind auch andere Beschichtungen bzw. metallische Überzüge denkbar. Hierzu zählen sowohl Zn, ZnFe sowie ZnMg usw. als auch andere aluminiumhaltige Überzüge (zum Beispiel ohne Silizium oder mit kleinen Fe- bzw. Mg-Anteilen).
Die verringerten Zykluszeiten des Prozesses resultieren in einer Erhöhung der
Platinenanforderung aus dem Ofen und dies resultiert wiederum in einer deutlichen
Ofenlängensteigerung. Daher sieht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel die Applikation einer Schnellerwärmungstechnologie vor. Diese kann sowohl einem Rollenherdofen vorgeschaltet oder aber auch alleinstehend vorgesehen werden. Zu den verschiedenen und potentiell denkbaren Schnellerwärmungstechnologien gehört sowohl die induktive Erwärmung im
Längs- sowie im Querfeld als auch die Kontaktplattenerwärmung oder die Erwärmung mit Ofenzonen mit signifikanter Übertemperatur >1000°C.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anlagenskizze, anhand der die in der Fig. 2 angedeutete Prozessabfolge zur
Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils veranschaulicht ist;
Fig. 2 in einem Blockschaltdiagramm die Prozessabfolge zur Herstellung des
Stahlblechteils;
Fig. 3 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Stahlblechteil-T emperatur in der in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Prozessabfolge zeigt; und
Fig. 4 bis 6 jeweils Ansichten entsprechend der Fig. 1 bis 3 gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel.
Es ist hervorzuheben, dass die Figuren lediglich zwei spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, bei denen die Kühl-Prozessstufe K zwei Kühlwerkzeuge 5, 6 aufweist, die in Reihe (Figur 1 ) oder parallel (Figur 4) geschaltet sind. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern vielmehr die Kühl- Prozessstufe K auch nur ein einziges Kühlwerkzeug oder mehr als zwei Kühlwerkzeuge aufweisen kann.
In der Fig. 1 ist grob schematisch eine Pressenanlage skizziert, anhand der zunächst die grundsätzliche Prozessabfolge zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils 7 erläutert ist. Die Anlage weist beispielhaft als Wärmebehandlungseinrichtung 1 einen Durchlaufofen, eine Umformwerkzeug 3 zur Warmumformung und Presshärtung von Stahlblechbauteilen 7 sowie eine nachgeschaltete Kühl-Prozessstufe K auf, in der ein erstes und zweites Kühlwerkzeug 5, 6 in Reihe hintereinander angeordnet sind. Weiterhin ist eine Ablagestation 9 vorgesehen, in der die hergestellten Stahlblechbauteile 7 gelagert werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Wärmebehandlungseinrichtung 1 mit unterschiedlichen Technologien arbeiten kann, etwa mittels Induktion, Konduktion, Kontaktplattenerwärmung, Konvektion, Strahlung, etc.
In der Fig. 1 sind das Umformwerkzeug 3 sowie die beiden Kühlwerkzeuge 5 und 6 in einer Reihenschaltung prozesstechnisch hintereinander angeordnet, und zwar als eine
Pressenstraße, bei der zwischen dem Umformwerkzeug 3 und den beiden Kühlwerkzeugen 5, 6 jeweils T ransfereinrichtungen 11 wirken. Im Warmumformprozess wird gemäß der Fig. 1 , 2 oder 3 zunächst eine noch unverformte Blechplatine 4 aus einem härtbaren Stahl in den
Durch lauf ofen 1 transferiert und dort in einer Wärmebehandlungsphase At-, auf eine
Prozesstemperatur zumindest partiell oder bereichsweise oberhalb der werkstoffspezifischen Austenitisierungstemperatur Ac3 des eingesetzten Stahls erwärmt (Fig. 3), die beispielhaft bei 930 °C liegen kann. Die so erwärmte Blechplatine 4 wird im Heißzustand in einer T ransferphase At2 (Fig. 3) zur Umformwerkzeug 3 transferiert und dort mit einer Einlegetemperatur qbίh in die Umformwerkzeug 3 eingelegt wird. Die Einlegetemperatur ein liegt mit einem
T emperaturversatz oberhalb einer werkstoffspezifischen Martensitstarttemperatur Ms, um eine Härtbarkeit des zu formenden Stahlblechteils 7 zu gewährleisten.
Es ist hervorzuheben, dass die Stahlblechplatine bzw. das Stahlblechteil 7 im Prozessverlauf, über die gesamte Bauteilfläche betrachtet, kein durchgängig konstantes Temperaturniveau aufweist. Vielmehr schwankt das Temperaturniveau über das Bauteil sehr stark. Vor diesem Hintergrund sind die hier relevanten Prozesstemperaturen des Stahlblechteils und/oder der Blechplatine als über die Bauteilfläche gemittelte Temperaturen zu verstehen.
Zudem ist hervorzu heben, dass bei einer bereichsweisen oder partiellen Erwärmung (tailored tempering) der Platine unterschiedlich warme Platinenbereiche bzw .Platinenzonen erzeugt werden. In diesem Fall wird die P rozesstem peratu r der Platine nicht über alle unterschiedlich warmen Platinenbereiche gemittelt, sondern wird vielmehr nur der heißeste Platinenbereich für die Mittelung der P rozessstem peratu r der Platine herangezogen (das heißt gemittelte
Prozesstemperatur nur über den heißesten Platinenbereich), während die kühleren
Platinenbereiche unberücksichtigt bleiben.
Während der Warmumformphase At4 erfolgt in dem Umformwerkzeug 3 eine Presshärtung bzw. Abkühlung des Stahlblechteils 7 bis auf eine Zwischentemperatur qz, die in der Fig. 3
beispielhaft bei etwa 600 °C liegt. Das warmumgeformte Stahlblechteil 7 wird anschließend in einer weiteren Transferphase At4 in dem ersten Kühlwerkzeug 5 transferiert und dort in einer ersten Kühlphase At5 1 bis auf eine Kühltemperatur qk (Figur 3) abgekühlt wird. Danach wird das auf die Kühltemperatur Dk abgekühlte Stahlblechteil 7 in einer weiteren Transferphase Ät6 in das zweite Kühlwerkzeug 6 transferiert und dort in einer zweiten Kühlphase Ät5.2 bis auf die
Entnahmetemperatur qE von ca. 220 °C abgekühlt.
Anhand der nachfolgenden Fig. 4 bis 6 ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eine weitere Pressenanlage skizziert, bei der die beiden Kühlwerkzeuge 5, 6 nicht linear
hintereinander mit dem Umformwerkzeug 3 in Reihenschaltung positioniert sind, sondern vielmehr die Kühlwerkzeuge 5, 6 in Parallelschaltung zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann im Wa rm u mf o rm p rozess bei noch belegtem erstem Kühlwerkzeug 5 ein
Stahlblechteil-T ransfer von dem Umformwerkzeug 3 in das noch unbelegte zweite
Kühlwerkzeug 6 erfolgen.
Bei der in der Fig. 4 gezeigten Anlagenskizze ergibt sich somit eine Prozessabfolge, bei der nach der Warmumformphase Ät3 in dem Umformwerkzeug 3 das geformte Stahlblechteil 7 in einer T ransferphase Ät4 entweder in das erste Kühlwerkzeug 5 oder in das zweite
Kühlwerkzeug 6 transferiert wird. In dem ersten Kühlwerkzeug 5 oder in dem zweiten
Kühlwerkzeug 6 erfolgt die Kühlphase Ät5, bei der das warmumgeformte Stahlblechteil 7 bis auf die Entnahmetemperatur qE abgekühlt wird.
Bezugszeichenliste
I Wärmebehandlungseinrichtung
3 Umformwerkzeug
4 Blechplatine
5 erstes Kühlwerkzeug
6 zweites Kühlwerkzeug
7 Stahlblechteil
9 Ablagestation
I I T ransfereinrichtung
Ah Wärmehandlungsphase
Ät2 Transferphase
Ät3 Warmumformphase
Ät4 zweite Transferphase
Dΐ5, Dΐ5.i, Dΐ5.2 Kühlphasen
Dΐ6 dritte Transferphase
K Kühl-Prozessstufe
U Umform-Prozessstufe
qqίh Einlegetemperatur
qE Entnahmetemperatur
qk Kühltemperatur
dz Zwischentemperatur

Claims

Patentansprüche
1. Pressenanordnung zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten
Stahlblechteils (7), mit einer Wärmebehandlungseinrichtung (1 ), in dem eine
Stahlblechplatine (4) zumindest partiell bis auf über eine werkstoffspezifische
Austenitisierungstemperatur Ac3 wärmebehandelt wird, und mit einer Umformwerkzeug (3), in der die wärmebehandelte Stahlblechplatine (4) mit einer Einlegetemperatur (#ein) eingelegt und in einer Umform-Prozessstufe (U) umgeformt sowie auf eine
Zwischentemperatur (ϋz) abgekühlt wird, die größer als eine Entnahmetemperatur (qE) ist, bei der das Stahlblechteil (7) aus der Pressenanordnung entnehmbar ist, und einer prozesstechnisch nachgeschalteten Kühl-Prozessstufe (K), in der das warmumgeformte Stahlblechteil (7) bis auf die Entnahmetemperatur (qE) abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl-Prozessstufe (K) mit zumindest einem Kühlwerkzeug (5, 6) ausgebildet ist, und dass insbesondere das warmumgeformte Stahlblechteil (7) in dem Kühlwerkzeug (5, 6) bis auf die Entnahmetemperatur (qE) abgekühlt wird.
2. Pressenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlpressstufe mehrstufig mit zumindest zwei oder mehr Kühlwerkzeugen (5, 6) ausgebildet ist, und dass insbesondere die Kühlwerkzeuge (5, 6) prozesstechnisch in Reihe hintereinander angeordnet sind, und das warmumgeformte Stahlblechteil (7) in den Kühlwerkzeugen (5, 6) stufenweise bis auf die Entnahmetemperatur (qE) abgekühlt wird.
3. Pressenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Kühlwerkzeuge (5, 6) in der mehrstufigen Kühl-Prozessstufe (K) prozesstechnisch in Parallelschaltung dem Umformwerkzeug (3) nachgeschaltet sind, so dass bei einem noch belegten ersten Kühlwerkzeug (5) ein Stahlblechteil-T ransfer in ein noch unbelegtes zweites Kühlwerkzeug (6) erfolgen kann.
4. Pressenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
warmumgeformte Stahlblechteil (7) entweder in dem ersten Kühlwerkzeug (5) oder in dem zweiten Kühlwerkzeug (6) bis auf die Entnahmetemperatur (qE) abkühlt.
5. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Umformwerkzeug (3) eine vollständige Umformung erfolgt, bei der die Stahlblechplatine (4) bis auf eine Endkontur umgeformt wird, und dass in der nachgeschalteten Kühl-Prozessstufe (K) die Kühlwerkzeuge (5, 6) zusätzlich auch als Kalibrierwerkzeuge wirken, in denen das warmumgeformte Stahlblechteil (7) nachgeformt wird, und zwar für den Fall, dass aufgrund stark abrasiver Belastung des
Umformwerkzeugs (3) die Umform-Maßhaltigkeit bei der Warmumformung beeinträchtigt ist.
6. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in dem Umformwerkzeug (3) eine definierte Flächenpressung erfolgt, so dass im Umformwerkzeug (3) nicht nur umgeformt wird, sondern auch mit einer Haltezeit gehalten wird, wobei sich die Haltezeit in Abhängigkeit von der Blechdicke der Blechplatine und/oder in Abhängigkeit von der Werkzeuganordnung ergibt, und/oder dass sich die Haltezeit in den unterschiedlichen Werkzeugstufen durch die Orientierung des Umformwerkzeuges (3) zu den Kühlwerkzeugen (5, 6) ergibt, und dass insbesondere bei einer Reihenanordnung von einem Umformwerkzeug (3) und einem Kühlwerkzeug (5) die Haltezeiten im Umformwerkzeug (3) und im Kühlwerkzeug (5) identisch sind.
7. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kühl- und Umformwerkzeuge aus artgleichen oder
unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, und/oder dass formgebenden Umformwerkzeug- Bestandteile aus einem hoch verschleißfesten Werkstoff bzw. Warmarbeitsstahl, insbesondere mit hohem Chrom-, Vanadium-, Kohlenstoff-, Molybdän- und/oder
Wolframanteil gefertigt sind, und zwar im Vergleich zu den Kühlwerkzeugen (5, 6), und dass die mit dem warmumgeformten Stahlblechteil (7) in Druckanlage kommenden Bestandteile der Kühlwerkzeuge (5, 6) im Vergleich zum Umformwerkzeug (3) aus hoch wärmeleitfähigen Werkstoffen gefertigt sind.
8. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Einlegetemperatur (qqίh), mit der die Stahlblechplatine (4) in das Umformwerkzeug (3) eingelegt wird, oberhalb einer werkstoffspezifischen
Martensitstarttemperatur Ms liegt, um eine Härtbarkeit des Stahlblechteils (7) zu gewährleisten, und/oder dass die Zwischentemperatur (qz), auf der das Stahlblechteil (7) nach der Warmumformung abgekühlt ist, in einem Bereich von 250 °C bis 600 °C liegt.
9. Pressenanordnung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (3) und/oder die Kühlwerkzeuge (5, 6) so ausgelegt sind, dass Schneid- und/oder Lochoperationen an dem Stahlblechteil (7) durchführbar ist, insbesondere in der ersten und/oder zweiten Operationsstufe.
10. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressenanordnung als eine Pressenstraße realisiert ist, bei der das Umformwerkzeug (3) und die Kühlwerkzeuge (5, 6) als Einzelwerkzeuge mit dazwischen wirkender T ransfereinrichtungen (1 1 ) angeordnet sind.
1 1. Pressenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressenanordnung als eine T ransferpresse realisiert ist, bei der sämtliche Ober- und Unterwerkzeuge der Umformwerkzeug (3) und der Kühlwerkzeuge (5, 6) auf einem gemeinsamen Pressenstößel und einem gemeinsamen Pressentisch befestigt sind.
12. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Werkstoff des Stahlblechteils (7) ein niedriglegierter, kohlenstoff- und manganhaltiger Vergütungsstahl mit einer metallischen Zunderschutzbeschichtung bzw. Überzug ist, der aluminium- oder zinkhaltig ist.
13. Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (3) nicht zwangsweise, das heißt nicht unbedingt, gekühlt bzw. temperiert ist, und/oder dass das zumindest eine Kühlwerkzeug (5, 6) eine Kühleinrichtung zur Kühlung seiner Aktivflächen aufweist, und dass insbesondere die Kühlung über eine Bohrkühlung erfolgt, bei der Kühlkanäle unterhalb der Werkzeug-Aktivflächen kühlmitteldurchströmt sind und das Kühlmittel außer Kontakt mit der Platine bzw. dem Stahlblechteil (7) ist.
14. Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechteils (7) in einer Pressenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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