WO2013010524A1 - Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl Download PDF

Info

Publication number
WO2013010524A1
WO2013010524A1 PCT/DE2012/000685 DE2012000685W WO2013010524A1 WO 2013010524 A1 WO2013010524 A1 WO 2013010524A1 DE 2012000685 W DE2012000685 W DE 2012000685W WO 2013010524 A1 WO2013010524 A1 WO 2013010524A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
precursor
forming
hot
temperature
component
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/000685
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Evertz
Volker Flaxa
Michael Braun
Original Assignee
Salzgitter Flachstahl Gmbh
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 Salzgitter Flachstahl Gmbh filed Critical Salzgitter Flachstahl Gmbh
Priority to EP12750986.7A priority Critical patent/EP2734652B1/de
Priority to KR1020147003144A priority patent/KR102006963B1/ko
Priority to RU2014106307/02A priority patent/RU2581948C2/ru
Priority to US14/234,020 priority patent/US9943894B2/en
Publication of WO2013010524A1 publication Critical patent/WO2013010524A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/02—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling heavy work, e.g. ingots, slabs, blooms, or billets, in which the cross-sectional form is unimportant ; Rolling combined with forging or pressing
    • B21B1/024—Forging or pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
    • 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • 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
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • 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
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B21B2001/383—Cladded or coated products
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component by hot forming a precursor of steel according to the preamble of claim 1.
  • precursors z.
  • sheet metal blanks or seamless or welded tubes understood.
  • Such components are mainly used in the automotive industry, but also in mechanical engineering or construction can be used.
  • the primary suppliers are trying to meet this need by reducing the wall thickness by providing high-strength and ultra-high-strength steels, while at the same time improving component behavior during production and operation.
  • the board is cut to fit the hot forming forming tool. It is also possible to provide the respective workpiece to be formed, or the blank, with a hot-dip coating.
  • thermoformable steels for this application are z.
  • this process requires the heating of the precursor
  • Conversion inertia can be used, which must have correspondingly expensive alloying additions for the structure to be achieved and hardness after forming.
  • the object of the invention is a method for producing a component by
  • this object is achieved by a method in which in the course of the process, the heating of the precursor takes place at a temperature below the Aci transformation temperature and the precursor before heating a
  • the method according to the invention has the advantage that, with significantly lower energy requirements for heating, the component strength after deformation in the Substantially achieved by the previously introduced into the precursor Kaltverfestist. This saves energy and alloying costs.
  • the introduced dislocations lead to a considerable increase in strength, which is only insignificantly reduced by the heating process, so that the strength of the component can be adjusted in a targeted manner.
  • Experiments have also shown that the ductility of the finished component compared to a component produced by press-hardening could be significantly increased.
  • the degree of cold work not less than 3% should not be less than 5% advantageous depending on the material used in the precursor.
  • Forming degrees which have been found to be advantageous in the case of hot-rolled strip are between about 3% and about 50% to 80% between conventional temper rolling.
  • the invention can be used easily even at the high degrees of cold-rolling.
  • cold working degrees range from 5 to 35%
  • the invention is applicable to precursors of soft to high strength steels, eg. B. with yield strengths of 140 MPa to 1200 MPa, with a scale or
  • the corrosion-inhibiting layer may be provided as a metallic coating.
  • the metallic coating may contain Zn and / or Mg and / or Al and / or Si.
  • surface-finished hot strip can already be used for forming following heating, since the adhesion and the ductility endure half-hot forming with low degrees of deformation.
  • the metallic coating is resistant to short-term reheating of the substrate / coating combination (steel strip / coating) below the Aci temperature of the substrate to survive reheating prior to semi-hot forming and actual semi-hot forming.
  • Reheating units such. As tunnel ovens or chamber furnaces, in favor of fast and direct-acting systems (inductive, conductive and in particular radiation) are dispensed with.
  • the new method described with significantly less heat energy, or the energy efficiency is higher than during press hardening.
  • the process costs are lower and the C0 2 emissions are reduced.
  • the reheating takes place before the half-warming by means of radiation, since the efficiency is significantly higher than when heated in an oven or conductive heating and the energy input into the material depending on
  • the cold-formed intermediate product is advantageously heated to a temperature of below 720 ° C. in a temperature range of 400-700 ° C. and then shaped into a component.
  • the optimum forming temperature depends on the required strength of the component and is preferably between about 540 ° C and 700 ° C.
  • a local exceeding of the temperature range of the Semi-warm forming in the austenitizing made in order to make specific local property changes (eg local hardening), which are adapted to the subsequent stresses of the component in combination with the increase in strength of the remaining material.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus Stahl, bei dem das Vorprodukt auf Umformtemperatur erwärmt und anschließend umgeformt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Erwärmung auf eine Temperatur unterhalb der Ac1-Umwandlungstemperatur erfolgt und das Vorprodukt vor der Erwärmung eine Festigkeitssteigerung durch Kaltumformung erfährt.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus Stahl
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus Stahl gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Als Vorprodukte werden nachfolgend z. B. Blechplatinen oder nahtlose bzw. geschweißte Rohre verstanden.
Derartige Bauteile werden hauptsächlich in der Automobilindustrie verwendet, aber auch im Maschinenbau oder Bauwesen bieten sich Einsatzmöglichkeiten.
Der heiß umkämpfte Markt zwingt die Automobilhersteller ständig nach Lösungen zur Senkung ihres Flottenverbrauches unter Beibehaltung eines höchstmöglichen Komforts und Insassenschutzes zu suchen. Dabei spielt einerseits die Gewichtsersparnis aller
Fahrzeugkomponenten eine entscheidende Rolle andererseits aber auch ein möglichst günstiges-Verhalten der einzelnen Bauteile bei hoher statischer und dynamischer
Beanspruchung im Betrieb wie auch im Crashfall.
Dieser Notwendigkeit versuchen die Vormateriallieferanten dadurch Rechnung zu tragen, dass durch die Bereitstellung hoch- und höchstfester Stähle die Wanddicken reduziert werden können bei gleichzeitig verbessertem Bauteilverhalten bei der Fertigung und im Betrieb.
Diese Stähle müssen daher vergleichsweise hohen Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Dehnfähigkeit, Zähigkeit, Energieaufnahme und Korrosionsbeständigkeit sowie ihrer Verarbeitbarkeit beispielsweise bei der Kaltumformung und beim Schweißen genügen.
Unter den vorgenannten Aspekten gewinnt die Herstellung von Bauteilen aus
warmumformbaren Stählen zunehmend an Bedeutung, da diese bei geringerem
Materialaufwand die gestiegenen Anforderungen an die Bauteileigenschaften ideal erfüllen. Die Herstellung von Bauteilen mittels Abschreckung von Vorprodukten aus presshärtbaren Stählen durch Warmumformen in einem Umformwerkzeug, ist aus der DE 601 19 826 T2 bekannt. Hier wird eine zuvor oberhalb der Austenitisierungstemperatur auf 800 - 1200°C erwärmte und ggf. mit einem metallischen Überzug aus Zink oder auf Basis von Zink versehene Blechplatine in einem fallweise gekühlten Werkzeug durch Warmumformung zu einem Bauteil umgeformt, wobei während des Umformens durch schnellen Wärmeentzug das Blech bzw. Bauteil im Umformwerkzeug eine Abschreckhärtung (Presshärtung) erfährt und dadurch die geforderten Festigkeitseigenschaften erreicht. Der metallische Überzug wird als Korrosionsschutz üblicherweise im kontinuierlichen Schmelztauchverfahren auf ein Warm- oder Kaltband bzw. auf das daraus hergestellte Vorprodukt aufgebracht, z. B. als Feuerverzinkung oder Feueraluminierung.
Anschließend wird die Platine für das Umformwerkzeug der Warmumformung passend zugeschnitten. Möglich ist auch, das jeweils umzuformende Werkstück, bzw. den Zuschnitt, mit einem Schmelztauchüberzug zu versehen.
Das Aufbringen eines metallischen Überzugs auf das umzuformende Vorprodukt vor dem Warmumformen ist bei diesem Verfahren von Vorteil, weil durch den Überzug eine
Verzunderung des Grundmaterials und durch eine zusätzliche Schmierwirkung übermäßiger Werkzeugverschleiß wirksam vermieden werden.
Bekannte warmumformbare Stähle für diesen Einsatzbereich sind z. B. der Mangan-Bor- Stahl„22MnB5" und neuerdings auch luftvergütbare Stähle gemäß einer noch
unveröffentlichten Patentanmeldung des Anmelders.
Die Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen mittels der bekannten Verfahren weist mehrere Nachteile auf.
Zum Einen benötigt dieses Verfahren durch die Aufheizung des Vorproduktes auf
Austenitisierungstemperatur sowie der Umwandlung von Ferrit in Austenit sehr viel Energie, was das Verfahren teuer macht und erhebliche Mengen C02 produziert.
Außerdem ist zur Vermeidung einer übermäßigen Verzunderung der Blechoberfläche wie oben beschrieben eine zusätzliche metallische Schutzschicht oder eine Schutzschicht auf Lackbasis erforderlich oder eine erhebliche Nacharbeit der durch Erwärmung und
Umformung verzunderten Oberfläche.
Da die Umformung bei Temperaturen oberhalb der Ac3-Temperatur in der Regel deutlich oberhalb 800°C erfolgt, werden zudem extrem hohe Anforderungen bezüglich der
Temperaturstabilität an diese Schichten gestellt.
Ein weiterer Nachteil ist auch, dass zur Erlangung entsprechender Bauteilfestigkeiten nach der Presshärtung nur umwandlungsfähige Stähle mit einer ausreichenden
Umwandlungsträgheit eingesetzt werden können, die entsprechend teure Legierungszusätze für die zu erreichende Gefügestruktur und Härte nach der Umformung aufweisen müssen.
Zusammengefasst ist festzustellen, dass das bekannte Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Stahl durch Warmumformung oberhalb der Austenitisierungstemperatur aufgrund hoher Energiekosten und teurer Einsatzwerkstoffe sehr kostenintensiv ist, was zu entsprechend hohen Komponenten-Preisen führt.Zur Verbesserung des Umformvermögens hochfester Stähle ist aus der DE 10 2004 028 236 B3 außerdem bekannt, Werkstücke anstatt durch Kaltumformung durch Warmumformung bei Temperaturen von 400 bis 700°C weiter zu einem Bauteil zu verarbeiten (Halbwarmumformung). Nachteilig ist auch bei, diesem Verfahren, dass eine hohe Bauteilfestigkeit nur über den Einsatz höherfester und damit teurer Einsatzwerkstoffe möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch
Warmumformung anzugeben, welches kostengünstig ist und mit dem vergleichbare oder verbesserte Eigenschaften des umgeformten Bauteils wie beim bekannten Warmumformen durch Presshärten erreicht werden.
Nach der Lehre der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem im Zuge des Verfahrens die Erwärmung des Vorproduktes auf eine Temperatur unterhalb der Aci-Umwandlungstemperatur erfolgt und das Vorprodukt vor der Erwärmung eine
Festigkeitssteigerung durch Kaltumformung erfährt.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem aus der DE 601 19 826 T2 bekannten Verfahren zur Herstellung eines Bauteils den Vorteil auf, dass bei deutlich geringerem Energiebedarf für die Erwärmung die Bauteilfestigkeit nach der Umformung im Wesentlichen durch die vorher in das Vorprodukt eingebrachte Kaltverfestigung erzielt wird. Dadurch werden Energie und Legierungskosten gespart. Die eingebrachten Versetzungen führen zu einer erheblichen Festigkeitssteigerung, die durch den Erwärmungsprozess nur unwesentlich reduziert wird, so dass die Festigkeit des Bauteils gezielt eingestellt werden kann. Versuche haben zudem gezeigt, dass die Duktilität des fertigen Bauteils gegenüber einem durch Presshärten hergestellten Bauteil deutlich gesteigert werden konnte.
Für Flachprodukte, wie z. B. Warmband, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das sogenannte„Kaltanwalzen", also ein Walzen bei Raumtemperatur mit vergleichsweise geringen Umformgraden, genutzt, aus dem die umzuformenden Platinen geschnitten werden. Bei warmgewalzten nahtlösen oder geschweißten aus Warmband hergestellten Rohren werden diese einer entsprechenden Umformung z. B. durch Kaltziehen unterworfen.
Um einen wirksamen Effekt der zuvor in das Vorprodukt eingebrachten durch Kaltumformung erzielten Festigkeitssteigerung am fertigen Bauteil zu erreichen, sollte der Kaltumformgrad nicht unter 3% vorteilhaft nicht unter 5% liegen abhängig von dem eingesetzten Werkstoff des Vorproduktes.
Als vorteilhaft haben sich bei Warmband Umformgrade herausgestellt, die zwischen dem üblichen Dressierwalzen bei ca. 3% und dem Kaltwalzen bei ca. 50 - 80% liegen. Allerdings ist die Erfindung auch bei den hohen Umformgraden des Kaltwalzens problemlos änwendbar. In der Praxis haben sich Kaltumformgrade im Bereich von 5 bis 35%
hervorragend bewährt.
Vergleichbare Umformgrade gelten für den Einsatz von Rohren als Vorprodukt.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass die so eingestellte erhebliche Steigerung der Versetzungsdichte durch im Vergleich zum klassischen Warmumformprozess mittels Presshärten deutlich geringere Wiedererwärmungstemperaturen unterhalb der Acr
Temperatur zu erheblichen Anteilen konserviert werden kann und somit dauerhaft auch nach dem Halbwarmumformen zur Festigkeit des umgeformten Produktes beiträgt. Die während der Umformung bei der niedrigen Umformtemperatur neu gebildeten Versetzungen bleiben zudem teilweise erhalten. Gegenüber der DE 10 2004 028 236 B3 kann eine erhöhte Bauteilfestigkeit jetzt durch einen einfachen Kaltumformschritt am Vorprodukt vor der Warmumformung anstatt durch den Einsatz höherfester Werkstoffe erreicht werden.
Allerdings ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, zusätzlich zur Festigkeitssteigeruhg durch Kaltumformung des Vorproduktes höherfeste Werkstoffe einzusetzen, z. B. wenn eine sehr deutliche Festigkeitssteigerung des Bauteils erreicht werden soll.
Die Erfindung ist anwendbar bei Vorprodukten aus weichen bis hochfesten Stählen, z. B. mit Streckgrenzen von 140 MPa bis 1200 MPa, die mit einer zunder- bzw.
korrosionshemmenden Schicht als metallischem Überzug versehen sein können. Der metallische Überzug kann Zn und/oder Mg und/oder AI und/oder Si enthalten.
Als höherfeste Stähle kommen alle einphasigen aber auch mehrphasige Stahlsorten zur Anwendung. Dazu gehören mikrolegierte höherfeste Stahlsorten genauso wie bainitische oder martensitische Sorten und Dual- oder Mehrphasenstähle.
Im Gegensätz zu gängigen Fertigungsrouten kann bereits oberflächenveredeltes Warmband für die Umformung im Anschluss an eine Erwärmung eingesetzt werden, da die Haftung und die Duktilität eine Halbwarmumformung mit geringen Umformgraden erträgt. Der metallische Überzug ist gegen kurzzeitige Wiedererwärmungen der Kombination Substrat/Beschichtung (Stahlband/Beschichtung) unterhalb der Aci -Temperatur des Substrats resistent, um die Wiedererwärmung vor der Halbwarmformung und der eigentlichen Halbwarmformung zu überstehen.
Aufgrund der vergleichsweise geringen Wärmemenge kann auf großräumige
Wiedererwärmungsaggregate, wie z. B. Tunnelöfen oder Kammeröfen, zugunsten schnell und direkt wirkender Systeme (induktiv, konduktiv und insbesondere Strahlung) verzichtet werden.
Außerdem kommt das beschriebene neue Verfahren mit erheblich weniger Wärmeenergie aus, bzw. der energetische Wirkungsgrad ist höher als beim Presshärten. Dadurch sind die Prozesskosten geringer und der C02 Ausstoß wird reduziert. Bevorzugt erfolgt die Wiedererwärmung vor dem Halbwarmformen mittels Strahlung, da hier der Wirkungsgrad deutlich höher ist als bei einer Erwärmung in einem Ofen oder bei konduktiver Erwärmung und der Energieeintrag in das Material je nach
Oberflächenbeschaffenheit schneller und effektiver erfolgt.
Durch den Einsatz von Strahlern ist es auch möglich, gezielt einzelne Bereiche des umzuformenden Werkstückes zu erwärmen, um belastungsoptimierte Bauteile zu erhalten.
Für den Transport zwischen Wärmequelle und Umformwerkzeug kann es weiterhin sinnvoll sein, besonders im Falle von sehr dünnen Blechen (z. B. <0,8mm), eine Profilierung der Zuschnitte zur Erhöhung der lokalen Steifigkeit vorzusehen. Dies ist beim konventionellen Presshärten nicht möglich, da die zu erzielende Festigkeit eine schroffe Abkühlung erfordert, welche sich über Leibung im Werkzeug aufgrund der Profilierung äusschließt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das kaltumgeformte Vorprodukt auf eine Temperatur von unterhalb 720°C vorteilhaft in einem Temperaturbereich von 400 - 700°C erwärmt und anschließend zu einem Bauteil umgeformt. Die optimale Umformtemperatur ist abhängig von der geforderten Festigkeit des Bauteils und liegt bevorzugt etwa zwischen 540°C und 700°C.
Durch die Umformung (Pressen) werden zusätzlich zu dem vorherigen Kaltanwalzen weitere Versetzungen eingebracht, über die vorteilhaft eine weitere Festigkeitssteigerung eingestellt werden kann, da die Temperatur für eine vollständige Auslöschung der Versetzungen im Sinne der Rekristallisation oder Erholung bei industriell genutzten Taktzeiten von maximal 15 s je Bauteil bzw. deutlich darunter nicht ausreicht.
In Kombination mit der Behinderung von Versetzungen durch interstitiell gelöste Elemente (z. B. C, B, N) wird während des Pressvorgangs und der anschließenden Abkühlung eine weitere Festigkeitssteigerung durch den sogenannten„Bake-Hardening Effekt" oder durch eine zusätzliche Ausscheidungsbildung, z. B. VC, ermöglicht. Alternativ kann die
Festigkeitssteigerung durch eine geregelte Abkühlung oder eine spätere Wärmebehandlung (z. B. Lackeinbrennen oder Spannungsarmglühen) erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Erwärmung des Vorproduktes auf Umformtemperatur eine lokale Überschreitung des Temperaturbereichs des Halbwarmformens in den Austenitisierungsbereich vorgenommen, um gezielt lokale Eigenschaftsänderungen vorzunehmen (z. B. lokale Härtung), die in Kombination mit der Festigkeitssteigerung des restlichen Materials den späteren Beanspruchungen des Bauteils angepasst sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines
Vorproduktes aus Stahl, bei dem das Vorprodukt auf Umformtemperatur erwärmt und anschließend umgeformt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erwärmung auf eine Temperatur unterhalb der Ad- Umwandlungstemperatur erfolgt und das Vorprodukt vor der Erwärmung eine Festigkeitssteigerung durch Kaltumformung erfährt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorprodukt mit einem Kaltumformgrad von mindestens 3% umgeformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorprodukt mit einem Kaltumformgrad von mindestens 5% umgeformt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorprodukt mit einem Kaltumformgrad von mindestens 5 - 35% umgeformt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erwärmung des Vorproduktes auf eine Temperatur von unterhalb 720°C erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erwärmung des Vorproduktes in einem Temperaturbereich von 400 bis 700°C erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erwärmung des Vorproduktes in einem Temperaturbereich von 540 bis 700°C erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorprodukt vor der Erwärmung mit einem metallischen oder lackartigen Überzug versehen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Vorprodukt vor der Kaltumformung mit einem metallischen oder lackartigen Überzug versehen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass der metallische Überzug Zn und/oder Mg und/oder AI und/oder Si enthält.
11. Verfahren nach mindestens einem der Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Erwärmung auf Umformtemperatur induktiv, konduktiv oder mittels Strahlung erfolgt.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Vorprodukt eine Blechplatine oder ein Rohr verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Blechplatine aus Warmband besteht.
14. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Rohr ein nahtlos warmgewalztes oder ein aus Warmband hergestelltes geschweißtes Rohr ist.
PCT/DE2012/000685 2011-07-20 2012-07-04 Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl WO2013010524A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12750986.7A EP2734652B1 (de) 2011-07-20 2012-07-04 Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl
KR1020147003144A KR102006963B1 (ko) 2011-07-20 2012-07-04 강 반제품의 열간성형에 의해 부품을 생산하기 위한 방법
RU2014106307/02A RU2581948C2 (ru) 2011-07-20 2012-07-04 Способ изготовления конструктивного элемента посредством горячей обработки давлением полуфабриката из стали
US14/234,020 US9943894B2 (en) 2011-07-20 2012-07-04 Method for producing a component by hot forming a pre-product made of steel

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011108162.7 2011-07-20
DE102011108162A DE102011108162B4 (de) 2011-07-20 2011-07-20 Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus Stahl

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013010524A1 true WO2013010524A1 (de) 2013-01-24

Family

ID=46750134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2012/000685 WO2013010524A1 (de) 2011-07-20 2012-07-04 Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9943894B2 (de)
EP (1) EP2734652B1 (de)
KR (1) KR102006963B1 (de)
DE (1) DE102011108162B4 (de)
RU (1) RU2581948C2 (de)
WO (1) WO2013010524A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013143519A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-03 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur herstellung eines bauteils aus stahl durch warmumformen

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112015024854B1 (pt) 2013-05-14 2020-03-10 Nippon Steel Corporation Chapa de aço laminada a quente e método para sua produção
DE102013009232A1 (de) * 2013-05-28 2014-12-04 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus Stahl
AT514422B1 (de) * 2013-11-05 2015-01-15 Böhler Profil Gmbh Verfahren zur Herstellung von Schneidmessern
JP6582892B2 (ja) * 2015-11-04 2019-10-02 日本製鉄株式会社 鋼材の熱間圧延方法
DE102016104800A1 (de) 2016-03-15 2017-09-21 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten Stahlbauteils und ein warmumgeformtes Stahlbauteil
DE102017124724B4 (de) 2016-10-25 2022-01-05 Koki Technik Transmission Systems Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Schaltgabel
DE102016222961A1 (de) 2016-11-22 2018-05-24 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Warmumformung von Stahlbauteilen und Fahrzeug

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318931C1 (de) * 1993-06-03 1994-12-01 Mannesmann Ag Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren
DE102004028236B3 (de) 2004-06-11 2005-11-17 Rolf-Josef Schwartz Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen von Werkstücken vor der Warm- oder Halbwarmumformung
DE60119826T2 (de) 2000-04-07 2006-12-14 Arcelor France Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit sehr guten mechanischen Eigenschaften, Umformung durch Tiefziehen, aus gewalztem insbesondere warmgewalztem und beschichtetem Stahlblech
DE102008020757A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Volkswagen Ag Verfahren zur Umformung von Blechwerkstücken aus Eisen-Mangan-Stahl
DE102008050315A1 (de) * 2008-10-02 2009-05-20 Daimler Ag Umformen von Martensit-haltigen Stahlblechen
WO2011141367A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem eisen-mangan-stahlblech
EP2457673A1 (de) * 2010-11-26 2012-05-30 Salzgitter Flachstahl GmbH Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Warmumformung von Platinen

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1027240A1 (ru) * 1982-01-28 1983-07-07 Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе Способ обработки низколегированной стали
US4462238A (en) * 1982-12-20 1984-07-31 Uti Corporation Method for controlling properties of metals and alloys
US5454888A (en) * 1990-10-24 1995-10-03 Consolidated Metal Products, Inc. Warm forming high-strength steel structural members
KR100834555B1 (ko) * 2003-07-29 2008-06-02 뵈스트알파인 스탈 게엠베하 경화 강판 부품의 제조 방법
US20060169368A1 (en) * 2004-10-05 2006-08-03 Tenaris Conncections A.G. (A Liechtenstein Corporation) Low carbon alloy steel tube having ultra high strength and excellent toughness at low temperature and method of manufacturing the same
DE602005015094D1 (de) * 2005-06-30 2009-08-06 Outokumpu Oy Martensitischer rostfreier Stahl
RU2389803C2 (ru) * 2005-10-05 2010-05-20 Ниппон Стил Корпорейшн Холоднокатаный стальной лист с прекрасной способностью к термическому упрочнению стали при отверждении краски и свойством нестарения при нормальной температуре и способ его производства
TW200827460A (en) * 2006-08-11 2008-07-01 Nippon Steel Corp DR steel sheet and manufacturing method thereof
WO2009090443A1 (en) * 2008-01-15 2009-07-23 Arcelormittal France Process for manufacturing stamped products, and stamped products prepared from the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318931C1 (de) * 1993-06-03 1994-12-01 Mannesmann Ag Verfahren zur Herstellung von geschweißten Rohren
DE60119826T2 (de) 2000-04-07 2006-12-14 Arcelor France Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit sehr guten mechanischen Eigenschaften, Umformung durch Tiefziehen, aus gewalztem insbesondere warmgewalztem und beschichtetem Stahlblech
DE102004028236B3 (de) 2004-06-11 2005-11-17 Rolf-Josef Schwartz Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen von Werkstücken vor der Warm- oder Halbwarmumformung
DE102008020757A1 (de) * 2007-04-30 2008-11-06 Volkswagen Ag Verfahren zur Umformung von Blechwerkstücken aus Eisen-Mangan-Stahl
DE102008050315A1 (de) * 2008-10-02 2009-05-20 Daimler Ag Umformen von Martensit-haltigen Stahlblechen
WO2011141367A1 (de) * 2010-05-12 2011-11-17 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zur herstellung eines bauteils aus einem eisen-mangan-stahlblech
EP2457673A1 (de) * 2010-11-26 2012-05-30 Salzgitter Flachstahl GmbH Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Warmumformung von Platinen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LENZE F-J ET AL: "Herstellung von Karosseriebauteilen aus warmumgeformten h chfesten Stahlwerkstoffe", EFB TAGUNGSBAND, EUROPAEISCHE FORSCHUNGSGESELLSCHAFT FUER BLECHVERARBEITUNG, DE, vol. 25, 1 January 2005 (2005-01-01), pages 53 - 61, XP009098694 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013143519A1 (de) * 2012-03-30 2013-10-03 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur herstellung eines bauteils aus stahl durch warmumformen
US10246758B2 (en) 2012-03-30 2019-04-02 Salzgitter Flachstahl Gmbh Method for producing a component from steel by hot forming

Also Published As

Publication number Publication date
US9943894B2 (en) 2018-04-17
DE102011108162B4 (de) 2013-02-21
DE102011108162A1 (de) 2013-01-24
RU2014106307A (ru) 2015-08-27
RU2581948C2 (ru) 2016-04-20
KR20140050041A (ko) 2014-04-28
US20140290322A1 (en) 2014-10-02
EP2734652B1 (de) 2018-12-12
EP2734652A1 (de) 2014-05-28
KR102006963B1 (ko) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3004401B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl
EP2734652B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils durch warmumformen eines vorproduktes aus stahl
EP2655672B1 (de) Verfahren zum erzeugen gehärteter bauteile mit bereichen unterschiedlicher härte und/oder duktilität
EP2449138B1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauteils aus einem lufthärtbaren stahl und ein damit hergestelltes bauteil
DE102005014298B4 (de) Panzerung für ein Fahrzeug
EP2553133B1 (de) Stahl, stahlflachprodukt, stahlbauteil und verfahren zur herstellung eines stahlbauteils
EP2831295B1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils aus stahl durch warmumformen
DE102013015032A1 (de) Zinkbasierte Korrosionsschutzbeschichtung für Stahlbleche zur Herstellung eines Bauteils bei erhöhter Temperatur durch Presshärten
DE102011053941B4 (de) Verfahren zum Erzeugen gehärteter Bauteile mit Bereichen unterschiedlicher Härte und/oder Duktilität
EP3250727B2 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils aus pressformgehärtetem, auf basis von aluminium beschichtetem stahlblech
EP1939308A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bauteils durch Wärmepresshärten und hochfestes Bauteil mit verbesserter Bruchdehnung
WO2018234102A1 (de) Verfahren zur herstellung eines mit einem metallischen, vor korrosion schützenden überzug versehenen stahlbauteils
DE102008027460B9 (de) Verfahren zum Herstellen eines Stahlblechbauteils mit Bereichen unterschiedlicher Duktilität
EP2457673A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Warmumformung von Platinen
DE102009049398B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils für ein Kraftfahrzeug, Platine für die Warmumformung und Strukturbauteil
EP3430180B1 (de) Verfahren zur herstellung eines warmumgeformten stahlbauteils
DE102008022401B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Stahlformteils mit einem überwiegend bainitischen Gefüge
DE102012014258A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Stahl mit verminderter Kantenrissempfindlichkeit
DE102018102974A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Warmumformen eines Vorproduktes aus manganhaltigem Stahl und ein warmumgeformtes Stahlbauteil
DE102022202607A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechbauteils und Kraftfahrzeug mit Stahlblechbauteil
EP3652351A1 (de) Verfahren zur herstellung eines pressgehärteten bauteils

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12750986

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012750986

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147003144

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014106307

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14234020

Country of ref document: US