WO2016055230A1 - Verfahren zum herstellen gehärteter stahlbauteile - Google Patents

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WO2016055230A1
WO2016055230A1 PCT/EP2015/070788 EP2015070788W WO2016055230A1 WO 2016055230 A1 WO2016055230 A1 WO 2016055230A1 EP 2015070788 W EP2015070788 W EP 2015070788W WO 2016055230 A1 WO2016055230 A1 WO 2016055230A1
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WO
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tool
board
supports
steel sheet
cooling
Prior art date
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PCT/EP2015/070788
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English (en)
French (fr)
Inventor
Siegfried Kolnberger
Edwin Till
Harald Schwinghammer
Thomas Kurz
Tobias HÄGELE
Reiner Kelsch
Werner Deuschle
Andreas Sommer
Original Assignee
Voestalpine Metal Forming Gmbh
Schuler Pressen Gmbh
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Filing date
Publication date
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
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    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing hardened steel components and in particular of hardened steel components with a corrosion protection z coating such as a Korrosionsschut z coating based on zinc.
  • This method will be applied ⁇ particularly in automotive parts, wherein one of the steel sheet member is preformed and the preformed steel component is then austenitized and quench hardened in a form hardening tool by applying cold cooling plates, or a flat board is austenitized and formed after the Autenit enter in a press-hardening tool and at the same abschreckgehär ⁇ tet is.
  • the boards of the conversion-delayed steel material, which coated with a corrosion protection z coating on a metallic basis are cool ⁇ cooled by means of cooling plates to a desired temperature u ⁇ terrenz the liquid temperature of the coating metal, then remove from the cooling device and then press-harden.
  • the object of the invention is to provide a method for producing hardened steel components, which is easier to carry out and better controllable.
  • the plates of the pre-cooler are spaced apart, which means that the plates define therebetween a gap in which the glowing board lies, the gap being wider than the board thick.
  • the board is not flattened or pressed during precooling and there is only a point direct contact with the cooling plates.
  • both the board and the cooling plate can be formed with a contouring.
  • a contouring of the board is leveled during the final press hardening.
  • the lying plate pads for the board may be present, which contact the board only selectively and otherwise space from the cooling plate. Furthermore, the already existing by the Erhit tion process ripple of the board to be cooled can be exploited to herzustel ⁇ len only a partial contact with the lower plate.
  • spacers or a spacer frame can be arranged on the lower, lying cooling plate, which corresponds to the sheet thickness and also has an allowance, depending on the board Auf thoroughlyschablonen or pieces are placed exchangeable, so that an excess over the sheet thickness from 0.05 to 30 mm, for example.
  • an allowance of 0.05 to 2.0 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm, may already be sufficient.
  • the oversize required depends on the board dimensions, both the board temperature and board temperature, and in particular the sheet thickness, in particular for thicker boards from 2 to 3 mm sheet thickness, convection support with air flow can be advantageous for equalization. With thinner boards of up to approx. 1 mm, a smaller allowance may already be sufficient.
  • the cooling is significantly delayed overall. Nevertheless, sufficiently high cooling rates are ensured by convection in the resulting cavities.
  • the board upon cooling "works” even in such a distanced precooling by the spacing of the cooling plates and winds. This situation called by the inventors "wobbling" effect results in that the board is always different ⁇ makes contact with the plates, so that, surprisingly, a very uniform cooling is guaranteed.
  • the precooling achievable thereby takes about ten times as long as pre-cooling under pressure through cooling plates and is extremely easy to control and control.
  • the invention is exemplified erläu ⁇ tert reference to a drawing. It shows:
  • FIG. 1 shows the cooling tool according to the invention with a device for distancing
  • FIG. 2 shows the device according to FIG. 1 in the closed state during pre-cooling of the board
  • Figure 3 the device of Figure 1 in a closed
  • FIG. 4 the device of Figure 1 when opening with the pre-cooled board
  • FIG. 5 Photograph of different fracture depths after distanced precooling and subsequent hot working
  • FIG. 7 a pre-cooling tool according to the prior art
  • FIG. 8 shows the tool according to FIG. 7 in the closed state.
  • An inventive tool 1 for precooling has a lower tool part 2 and a tool upper part 3, which are designed to be movable toward and away from each other.
  • the devices for distancing 4 are designed so that the tools in ge ⁇ closed state have a distance from each other, which at least ent ⁇ speaks the sheet thickness of a board to be inserted 5, but preferably has an allowance 6.
  • the allowance 6 is for example 0.05-0.8 mm, in particular 0.1 to 0.6 mm.
  • supports 7, for example supporting pins 7, are provided, which support the printed circuit board at a distance from the lower tool part 2 and / or upper part 3.
  • the supports 7, further be, for example, support pins 7 in the open state of the tool 1 via the board-side surface 8 before ⁇ and merely have a lower protrusion in the closed state of the tool 1, and this with mechanical see springs or be so resiliently supported by gas pressure that they allow movements of the board 5.
  • a plurality of nozzles in the surface of the lower tool part 2 and / or istober ⁇ part 3 may be present, which are arranged with respect to their distribution and the prevailing gas pressure therein, that the glowing board with an air or gas cushion from the respective tool part 2, 3 is spaced.
  • the gas or fluid used in each case may be tempered in order to prevent too rapid cooling.
  • Another option for targeted temperature control may be to introduce preheated, ie heated, air into the system in order to more accurately set the cooling rate of the board by reducing the temperature delta from board to ge ⁇ flow medium.
  • the additional cooling media can be used depending on the nature and the requirement to support and stabilize the cooling process with high pressure and adjusted temperature.
  • a corresponding flow and / or oscillation of the flow may help to even out the desired wobbling of the board.
  • the distance between the tool lower part 2 and the tool ⁇ top part 3 and the thickness of the devices for distancing 4 is chosen so that the board is not flattened during precooling and especially not pressed, but only selective contact with the cooling plates has ( Figures 2 , 3). Due to the point contact and the cooling of the board by convection into the cavities 9 between the board and the respective tool part 2, 3, the board winds, so that a so-called wobbling effect arises. This self ⁇ movement of the board due to the cooling and in particular corresponding shrinkages is desirable because the system on the tools thereby changes again and again.
  • the board is in this case cooled quickly enough to be warm even unshaped and hardened, but the pre-cooling takes about ten times as long with the inventive tool and the method according to the invention as before and is easy to control.
  • the tool is opened by moving tool lower part 2 and upper tool part 3 apart (FIG. 4), whereby existing supports 7, eg supporting pins 7, are extended. raising the pre-cooled and the board so that it can be taken well ⁇ ent.
  • the crack depths after distanced precooling by the liquid metal embrittlement could be determined in a series of experiments (FIG. 5), for which purpose a steel sheet of a hardenable boron steel (22 MnB5) with a zinc coating was used (Z180).
  • the steel sheet had a thickness of 1.5 mm and was delayed in conversion composition. It can be seen from left to right that differed ⁇ Liche Vorkühltemperaturen of 760 to 480 ° C at different crack depths by the liquid metal embrittlement lead. From an outer surface, where the coating (somewhat darker and coarse-grained appearing) recognizes, at a pre-cooling temperature of only 760 ° C, the cracks reach into the steel material.
  • Such crack depths are recognizable up to a temperature of 560 ° C.
  • the pre-cooling time was only 0.1 s.
  • a Vorkühltem ⁇ temperature of 510 ° C and 1.5 s precooling and 480 ° C and 2 s precooling cracks in the base material into it are no longer recognizable.
  • the distanced precooling was in this case carried out with an excess of 0.1 mm of the cavity between the lower tool part 2 and upper die 3 to platinum thickness.
  • stainless steel plates are arranged in the tool 1 according to the invention or the tool halves 2, 3 in the direction of a board 5 to be cooled.
  • These stainless steel plates 10 are preferably arranged floating on the platinum-side surfaces of the lower and upper mold halves 2, 3, which means that the stainless steel plates, depending on z. B. of thermal expansion, expand and contract. In particular, this can compensate for a different thermal expansion behavior of the material of the upper and lower mold halves 2, 3 and the stainless steel plates 10.
  • the noble ⁇ steel plates are designed as wear-resistant tempering and can be easily exchanged when exceeding a wear limit ⁇ , without the tool halves 2, 3 would have to be exchanged with this.

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines gehärteten Stahlblechs, insbesondere eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht überzogenen Stahlblechs, wobei das Stahlblech zunächst auf eine Austenitisierungstemperatur erhitzt wird und die Austenitumwandlung zumindest teilweise vollzogen wird und anschließend das Stahlblech vorgekühlt wird auf eine Temperatur, die oberhalb der Umwandlungstemperatur des Austenits zu anderen Phasen liegt und anschließend in ein Presshärtewerkzeug überführt wird und im Presshärtewerkzeug umgeformt und zum Zwecke der Härtung abgeschreckt wird, wobei die Vorkühlung in einem separaten Werkzeug durchgeführt wird, wobei der Spalt zwischen den Werkzeughälften (2, 3) in geschlossenem Zustand höher ist als die abzukühlende Platine.

Description

Verfahren zum Herstellen gehärteter Stahlbauteile
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen gehärteter Stahlbauteile und insbesondere von gehärteten Stahlbauteilen mit einer Korrosionsschut zbeschichtung wie beispielsweise einer Korrosionsschut zbeschichtung auf Basis von Zink.
Es ist bekannt, gehärtete Stahlbauteile aus Stahlblechen zu erzeugen, wobei diese Stahlbleche zum Zwecke des Härtens zu¬ nächst auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstem- peratur erhitzt werden, um eine Phasenumwandlung zum Austenit hin innerhalb des Stahlgefüges durchzuführen. Anschließend wird dieses austenitische Gefüge durch Abschreckhärtung in ein martensitisches Gefüge umgewandelt, welches die hohe Härte des Stahlbauteils gewährleistet.
Dieses Verfahren wird insbesondere bei Automobilteilen ange¬ wendet, wobei entweder das Stahlblechbauteil vorgeformt wird und das vorgeformte Stahlblechbauteil anschließend austeniti- siert und in einem Formhärtewerkzeug durch Anlegen kalter Kühlplatten abschreckgehärtet wird oder eine ebene Platine austenitisiert wird und nach dem Autenitisieren in einem Presshärtewerkzeug umgeformt und gleichzeitig abschreckgehär¬ tet wird.
Sowohl das Formhärten als auch das Presshärten führen zu einem gehärteten Stahlblechbauteil.
In den letzten Jahren ist es möglich geworden, auch bereits mit einer Korrosionsschut zbeschichtung versehene Stahlbleche, d. h., Stahlbleche mit einer Beschichtung auf Basis von Zink oder auf Basis von Aluminium einem solchen Umform- und Härteschritt zu unterziehen.
Dabei hat sich herausgestellt, dass beim Presshärteverfahren, d. h. dann, wenn Umformung und Abschreckhärtung gleichzeitig durchgeführt werden, oftmals Risse in den Bauteilen zu be¬ obachten sind. Diese Risse werden auf ein sogenanntes liquid metal embrittlement zurückgeführt, was bedeutet, dass flüssi¬ ges Beschichtungsmetall , also Zink oder Aluminium, mit dem Austenit in Berührung kommt, während das austenitische Gefüge mechanischer Spannung ausgesetzt ist. Dies soll zu den Rissen führen .
Um dieses liquid metal embrittlement zu vermeiden, ist von der Anmelderin bekannt, das Stahlmaterial umwandlungsverzögert derart einzustellen, dass die Umwandlung von Austenit in Mar- tensit erst bei Temperaturen stattfindet, die unterhalb der Schmelztemperatur der metallischen Beschichtung liegen. Da auch bei umwandlungsverzögerten Stählen zunächst die vollständige Austenitisierung herbeigeführt werden muss, ist eine Er¬ hitzung oberhalb des sogenannten AC3-Punktes zwingend. Vor der Umformung kann bei solchen Stahlmaterialien jedoch abgewartet werden, bis sich diese Stahlmaterialien auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmetalls oder der Beschichtungsmetallegierung abgekühlt hat, um dann die Abschreckhärtung und Umformung durchzuführen. Hierdurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass in dem Moment, in dem die austenitischen Phasen durch die Umformung mechanischen Spannungen unterworfen werden, kein flüssiges Metall an der Oberfläche mehr vorliegt.
Ebenfalls von der Anmelderin bekannt ist es, die Platinen aus dem umwandlungsverzögerten Stahlmaterial, welche mit einer Korrosionsschut zbeschichtung auf metallischer Basis überzogen sind, mittels Kühlplatten auf eine gewünschte Temperatur un¬ terhalb der Flüssigtemperatur des Beschichtungsmetalls abzu¬ kühlen, dann aus der Kühleinrichtung zu entnehmen und anschließend presszuhärten .
Derartige Verfahren haben sich im Prinzip bewährt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen von gehärteten Stahlbauteilen zu schaffen, welches leichter durchführbar und besser kontrollierbar ist.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei der Vorkühlung mit vollflächigem Kontakt zwischen Kühlplatten und den dabei auftretenden Druckkräften die zwischenzukühlenden Bleche sehr rasch abgekühlt werden. Durch diese rasche Abkühlung sind die vorhandenen Prozessfenster für den gesamten Kühlprozess, aber auch den Entnahme- und Weiterreichungsprozess zum Presshärten, sehr schmal.
Um das Prozessfenster zu erweitern, haben die Erfinder schlecht wärmeleitende Platten verwendet und hiermit das Zwi- schenkühlverfahren durchgeführt. Es musste jedoch festgestellt werden, dass auch schlecht wärmeleitende Platten die Tempera¬ tur der Platinen zu schnell abführen.
Erfindungsgemäß werden die Platten der Vorkühleinrichtung distanziert, was bedeutet, dass die Platten zwischen sich einen Spalt begrenzen, in dem die glühende Platine liegt, wobei der Spalt breiter ist als die Platine dick. Hierdurch wird die Platine beim Vorkühlen nicht flachgedrückt bzw. gepresst und es ergibt sich nur ein punktuell direkter Kontakt mit den Kühlplatten.
Um einen Abstand zwischen der liegenden Kühlplatte und der Platine herzustellen, können sowohl die Platine als auch die Kühlplatte mit einer Konturierung ausgebildet sein. Eine Kon- turierung der Platine wird beim abschließenden Presshärten ei- geebnet .
Darüber hinaus können in der liegenden Platte Auflagen für die Platine vorhanden sein, welche die Platine lediglich punktuell kontaktieren und ansonsten von der Kühlplatte beabstanden. Ferner kann die durch den Erhit zungsprozess ohnehin vorhandene Welligkeit der zu kühlenden Platine dazu ausgenutzt werden, lediglich einen Teilkontakt mit der unteren Platte herzustel¬ len .
Um den Abstand zur oberen hängenden Kühlplatte einzustellen, können an der unteren, liegenden Kühlplatte Distanzstücke oder ein Distanzrahmen angeordnet sein, der der Blechdicke entspricht und zudem ein Aufmaß besitzt, wobei je nach Platine Aufmaßschablonen oder Stücke austauschbar aufsetzbar sind, sodass ein Übermaß gegenüber der Blechdicke von beispielsweise 0,05 bis 30 mm einstellbar ist. Zur Sicherstellung des „wobb- ling effekts" kann ein Aufmaß von 0,05 bis 2,0mm bevorzugt 0,1 bis 0,5 mm bereits ausreichend sein.
Das benötigte Übermaß ist von den Platinenabmessungen, sowohl der Platinentemperatur als auch Plattentemperatur und insbesondere der Blechdicke abhängig, insbesondere bei dickeren Platinen ab 2 bis 3 mm Blechdicke kann eine Konvektionsunter- stützung mit Luftströmung zur Vergleichmäßigung vorteilhaft sein . Bei dünneren Platinen von bis zu ca. 1 mm kann ein geringeres Aufmaß bereits ausreichend sein.
Mit einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung wird die Abkühlung insgesamt deutlich verzögert. Es sind dennoch ausreichend hohe Kühlgeschwindigkeiten durch Konvektion in die entstehenden Hohlräume gewährleistet.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass auch bei einer solchen distanzierten Vorkühlung durch die Beabstandung der Kühlplatten voneinander die Platine beim Abkühlen „arbeitet" und sich windet. Dieser von den Erfindern „Wobbling-Effekt" genannte Sachverhalt führt dazu, dass die Platine immer an unterschied¬ lichen Stellen an den Platten anliegt, sodass überraschenderweise eine sehr gleichmäßige Abkühlung gewährleistet ist.
Die hierdurch erreichbare Vorkühlung dauert ca. zehn Mal so lange wie eine Vorkühlung unter Pressung durch Kühlplatten und ist ausgesprochen gut kontrollier- und steuerbar.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu¬ tert. Es zeigen dabei:
Figur 1: das erfindungsgemäße Kühlwerkzeug mit einer Einrich¬ tung zum Distanzieren,
Figur 2: die Vorrichtung nach Figur 1 in geschlossenem Zustand beim Vorkühlen der Platine;
Figur 3: die Vorrichtung nach Figur 1 in einer geschlossenen
Position mit einer sich windenden Platine;
Figur 4: die Vorrichtung nach Figur 1 beim Öffnen mit der vorgekühlten Platine; Figur 5 : fotografische Aufnahme unterschiedlicher Risstiefen nach distanzierter Vorkühlung und anschließender Warmumformung;
Figur 6: ein erfindungsgemäßes Vorkuhlwerkzeug mit schwimmen¬ den Verschleiß-Temperierplatten,
Figur 7: ein Vorkühlwerkzeug nach dem Stand der Technik,
Figur 8: das Werkzeug nach Figur 7 im geschlossenen Zustand.
Ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1 für die Vorkühlung besitzt ein Werkzeugunterteil 2 und ein Werkzeugoberteil 3, welche aufeinander zu und voneinander weg bewegbar ausgebildet sind.
An der unteren und/oder oberen Werkzeughälfte sind Einrichtungen zur Distanzierung 4 der Werkzeughälften 2, 3 in zusammengefahrenem Zustand vorhanden. Die Einrichtungen zur Distanzierung 4 sind dabei so ausgebildet, dass die Werkzeuge in ge¬ schlossenem Zustand einen Abstand voneinander besitzen, der der Blechdicke einer einzulegenden Platine 5 mindestens ent¬ spricht, vorzugsweise jedoch ein Aufmaß 6 besitzt. Das Aufmaß 6 beträgt beispielsweise 0,05-0,8 mm insbesondere 0,1 bis 0,6 mm.
Zumindest im Werkzeugunterteil, jedoch vorteilhafterweise auch am Werkzeugoberteil, sind Auflagen 7, z.B. Auflagestifte 7, vorhanden, welche die Platine mit Abstand zum Werkzeugunterteil 2 und/oder Werkzeugoberteil 3 lagern. Hierbei können die Auflagen 7, z.B. Auflagestifte 7, in geöffnetem Zustand des Werkzeuges 1 weiter über die platinenseitige Oberfläche 8 vor¬ stehen und in geschlossenem Zustand des Werkzeuges 1 lediglich einen geringeren Überstand besitzen und hierbei mit mechani- sehen Federn oder durch Gasdruck so federnd gelagert sein, dass sie Bewegungen der Platine 5 zulassen.
Anstelle von Auflagen 7 oder zur Unterstützung der Auflagen 7, z.B. Auflagestifte 7, können auch eine Mehrzahl von Düsen in der Oberfläche des Werkzeugunterteils 2 und/oder Werkzeugober¬ teils 3 vorhanden sein, welche bezüglich ihrer Verteilung und des darin herrschenden Gasdrucks so angeordnet sind, dass die glühende Platine mit einem Luft- bzw. Gaskissen vom jeweiligen Werkzeugteil 2, 3 beabstandet ist. Das jeweils verwendete Gas oder Fluid kann hierbei temperiert sein, um ein zu schnelles Abkühlen zu verhindern.
Des Weiteren kann vorteilhafterweise bei Platinen mit großer Blechdicke über eine Serie von Düsen oder in die Platten eingearbeitete Kanäle, bzw. seitlich über die Öffnung zwischen Ober- und Unterplatte, die Möglichkeit geschaffen werden, zu¬ sätzlich zur Kühlung mit Distanzierung ein gasförmiges Medium, Wasserdampf, Wassernebel oder eine kolloidale Suspension in das System einzubringen, um die Abkühlgeschwindigkeit der Pla¬ tine genauer steuern zu können oder bei entsprechend großer Distanzierung der Kühlplatten die notwendigen Abkühlraten überhaupt erst erreichen zu können.
Eine weitere Möglichkeit zur gezielten Temperatursteuerung kann darin bestehen, vorgewärmte, also erhitzte, Luft in das System einzubringen um die Abkühlgeschwindigkeit der Platine durch Verringerung des Temperaturdeltas von Platine zu ge¬ strömtem Medium exakter einzustellen.
Vorteilhafterweise kann hier das Aufmaß zur Platine 5 bis 30 mm, insbesondere 10 bis 20 mm betragen um das Strömungsverhal¬ ten zu optimieren. Die zusätzlichen Kühlmedien können je nach Beschaffenheit und der Anforderung an die Unterstützung und Stabilisierung des Abkühlvorgangs mit hohem Druck und entsprechend angepasster Temperatur eingesetzt werden.
Zusätzlich kann eine entsprechende Anströmung und/oder Oszillation der Strömung eine Vergleichmäßigung des erwünschte flattern ("wobbeln") der Platine unterstützen.
Der Abstand zwischen dem Werkzeugunterteil 2 und dem Werkzeug¬ oberteil 3 bzw. die Dicke der Einrichtungen zur Distanzierung 4 wird dabei so gewählt, dass die Platine beim Vorkühlen nicht flachgedrückt und insbesondere nicht gepresst wird, sondern lediglich punktuellen Kontakt mit den Kühlplatten besitzt (Figuren 2, 3) . Durch den punktuellen Kontakt und das Abkühlen der Platine durch Konvektion in die Hohlräume 9 zwischen Platine und jeweiligem Werkzeugteil 2, 3 windet sich die Platine, sodass ein sogenannter Wobbling-Effekt entsteht. Diese Eigen¬ bewegung der Platine aufgrund der Abkühlung und insbesondere entsprechender Schrumpfungen ist erwünscht, da die Anlage an den Werkzeugen sich hierdurch immer wieder ändert.
Die Platine wird hierbei rasch genug abgekühlt, um noch warm ungeformt und gehärtet zu werden, jedoch dauert die Vorkühlung mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa zehn Mal so lange wie bisher und ist dabei gut kontrollierbar .
Nachdem die Platine auf eine gewünschte Temperatur abgekühlt ist, wird das Werkzeug geöffnet, indem Werkzeugunterteil 2 und Werkzeugoberteil 3 auseinandergefahren werden (Figur 4), wobei vorhandene Auflagen 7, z.B. Auflagestifte 7, ausgefahren wer- den und die vorgekühlte Platine so anheben, dass sie gut ent¬ nommen werden kann.
Die Risstiefen nach distanzierter Vorkühlung durch das liquid metal embrittlement konnten bei einer Versuchsreihe (Fig. 5) ermittelt werden, wobei hierfür ein Stahlblech aus einem härtbaren Bormanganstahl (22 MnB5) mit einer Zinkauflage verwendet wurde (Z180) . Das Stahlblech besaß eine Dicke von 1,5 mm und war bezüglich seiner Zusammensetzung umwandlungsverzögert eingestellt. Man erkennt von links nach rechts, dass unterschied¬ liche Vorkühltemperaturen von 760-480°C zu unterschiedlichen Risstiefen durch das liquid metal embrittlement führen. Von einer äußeren Oberfläche, an der man die Beschichtung (etwas dunkler und grobkörnig erscheinend) erkennt, reichen bei einer Vorkühltemperatur von lediglich 760°C die Risse bis in das Stahlmaterial hinein. Derartige Risstiefen sind bis zu einer Temperatur von 560°C erkennbar. Bei einer Temperatur von 760°C betrug die Vorkühlzeit lediglich 0,1 s. Bei einer Vorkühltem¬ peratur von 510°C und 1,5 s Vorkühlzeit bzw. 480°C und 2 s Vorkühlzeit sind Risse in das Grundmaterial hinein nicht mehr zu erkennen.
Die distanzierte Vorkühlung wurde hierbei mit einem Übermaß von 0,1 mm des Hohlraumes zwischen Werkzeugunterteil 2 und Werkzeugoberteil 3 zur Platinendicke durchgeführt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figur 6) sind bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug 1 bzw. den Werkzeughälften 2, 3 zu einer zu kühlenden Platine 5 hin Edelstahlplatten angeordnet.
Diese Edelstahlplatten 10 sind vorzugsweise schwimmend an den platinenseitigen Flächen der unteren und oberen Werkzeughälften 2, 3 angeordnet, was bedeutet, dass sich die Edelstahl- platten, abhängig z. B. von einer Wärmedehnung, ausdehnen und zusammenziehen können. Insbesondere kann hierdurch ein unterschiedliches Wärmedehnungsverhalten des Materials der oberen und unteren Werkzeughälften 2, 3 und der Edelstahlplatten 10 ausgeglichen werden.
Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, dass die Edel¬ stahlplatten als verschleißbare Temperierplatten ausgebildet sind und bei Überschreiten einer Verschleißgrenze einfach aus¬ getauscht werden können, ohne dass die Werkzeughälften 2, 3 hierbei mit getauscht werden müssten.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass ein Verfahren geschaffen wird, mit dem die Vorkühlung von umwandlungsver zögerten und insbesondere mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht versehenen Blechen deutlich besser kontrollierbar wird und eine Verlängerung der Prozesszeit erreicht wird, welche eine feinfühligere Steuerung und Kontrolle des Prozesses er¬ möglicht .
Bezugs zeichenliste
1 Werkzeug
2 Werkzeugunterteil
3 Werkzeugoberteil
4 Werkzeuge zur Distanzierung
5 Platine
6 Übermaß
7 Auflagen
8 Platinenseitige Oberfläche
9 Hohlräume
10 Verschleiß-Temperierplatte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines gehärteten Stahlblechs, insbesondere eines mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht überzogenen Stahlblechs, wobei das Stahlblech zu¬ nächst auf eine Austenitisierungstemperatur erhitzt wird und die Austenitumwandlung zumindest teilweise vollzogen wird und anschließend das Stahlblech vorgekühlt wird auf eine Temperatur, die oberhalb der Umwandlungstemperatur des Austenits zu anderen Phasen liegt und anschließend in ein Presshärtewerkzeug überführt wird und im Presshärte¬ werkzeug umgeformt und zum Zwecke der Härtung abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkühlung in einem separaten Werkzeug durchgeführt wird, wobei der Spalt zwi¬ schen den Werkzeughälften (2, 3) in geschlossenem Zustand höher ist als die abzukühlende Platine.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine mit Auflagen (7) im Werkzeugunterteil und/oder Werkzeugoberteil zwischen den Werkzeugen distanziert ge¬ halten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Werkzeughälften (2, 3) Düsen zur Erzeugung eines Gaskissens und/oder Gaspolsters zum distanzierten Hal¬ ten der Platine zwischen den Werkzeughälften (2, 3) vorhanden sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Distanz des Werkzeugunterteils (2) zum Werkzeugoberteil (3) von 0,05 bis 30 mm, bevorzugt 0,8 mm, insbesondere 0,1 bis 0,5 mm eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech eine Blechdicke von 0,5 mm bis 3 mm aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagen 7 und/oder das verwende¬ te Luft- oder Gaskissen eine Bewegung (Verwindung, Wobb- ling) der Platine zulassen, wobei die Auflagen (7) federnd gelagert sind.
7. Vorrichtung zum Erzeugen von gehärteten Stahlbauteilen mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) ein Unter¬ teil (2) und ein Werkzeugoberteil (3) besitzt, welche zwi¬ schen sich einen Spalt zur Aufnahme einer zu härtenden Platine (5) begrenzen, wobei zumindest eine Einrichtung zur Distanzierung (4) vorhanden ist, welche in geschlossenem Zustand des Werkzeugs (1) das Spaltmaß zwischen Werk¬ zeugunterteil (2) und Werkzeugoberteil (3) so einstellt, dass es gegenüber der Dicke der Platine (5) ein Übermaß besitzt .
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Distanzierung (4) ein Übermaß von 0,05-2, 0mm insbesondere 0,1 bis 0,5 mm besitzt.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Werkzeugunterteil (2) und/oder im Werkzeugoberteil (3) Auflagen (7) vorhanden sind, welche in geöffnetem Zustand des Werkzeugs (1) die Platine (5) distanziert von der jeweiligen platinenseiti- gen Oberfläche ( 8 ) des Werkzeugteils (2, 3) lagert.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagen (7) federnd oder mit Gas¬ druck derart gelagert sind, dass in einem geöffneten Zu¬ stand des Werkzeugs (1) die Auflagen weit vorstehen und im geschlossenen Zustand des Werkzeugs (1) die Auflagen fe¬ dernd gelagert auf die Platine Druck ausübend angeordnet sind, jedoch eine Relativbewegung der Platine (5) und ins¬ besondere Verwindungs- oder Wobblingbewegungen zulassen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Werkzeugunterteil (2) und/oder Werk¬ zeugoberteil (3) eine Mehrzahl von Düsen vorhanden ist, durch welche Luft oder Gas derart ausgeströmt werden kann, dass zwischen der platinenseitigen Oberfläche (8) des Werkzeugunterteils (2) oder Werkzeugoberteils (3) ein Luftkissen entsteht, welches die Platine (5) lagert und eine Platinenrelativbewegung als Verwindungs- oder Wobb- lingbewegung zulässt, wobei die Verteilung, der Durchmesser und der vorhandene Gasdruck auf die Platinengröße und/oder das Platinengewicht abgestimmt sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass an einer platinenseitigen Fläche des Werkzeugunterteils (2) und/oder Werkzeugober¬ teils (3) je eine Verschleiß-Temperierplatte (10) mit ei¬ ner Dicke von 0,5 bis 2 mm schwimmend angeordnet ist, wo¬ bei die Verschleiß-Temperierplatte (10) insbesondere aus einem Edelstahl ausgebildet ist.
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