WO2017144612A1 - Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei voneinander verschiedenen festigkeitsbereichen - Google Patents

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WO2017144612A1
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intermediate cooling
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motor vehicle
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Christian Hielscher
Simon Werneke
Stefan Horn
Borek Dvorak
Radovan Kout
Martin Schaele
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Benteler Automobiltechnik Gmbh
Benteler Maschinenbau Gmbh
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    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a motor vehicle component having at least two regions with mutually different strength and a protective layer according to the features in claim 1.
  • motor vehicle components by means of sheet metal forming.
  • sheet metal outer skin components are produced, for example a bonnet or a roof skin.
  • automotive structural components are manufactured. These are in particular motor vehicle pillars, roof rails, sills, cross members or side members as well as further structural elements incorporated in the motor vehicle body.
  • sheet metal components made of a hardenable steel alloy are first heated to a temperature above AC3, so that the material structure austenitizes. In this warm state, the board is then formed and cooled after completion of the forming so rapidly that the material structure is cured. In particular, martensite is formed.
  • Object of the present invention is to provide a way to produce automotive components cost-effective with a corrosion protection, which have selectively sharply edged areas with mutually different strengths.
  • the inventive method for producing a motor vehicle component having at least two regions with mutually different strength and a corrosion protection layer is characterized by the following method steps: Providing precoated boards, in particular blank blanks, of a hardenable steel alloy,
  • Hot forming and press hardening of the partially tempered board to the motor vehicle component wherein in tensile areas of the first kind a tensile strength greater than 1400 MPa and in areas of the second type a tensile strength less than 1050 MPa and an intermediate transition region with a width less than 50mm are set.
  • the method initially provides for providing precoated starting material of a hardenable steel alloy.
  • a hardenable steel alloy This may be a unwound from a coil steel material, which is already isolated to boards or even directly to blank blanks.
  • a board blank has approximately a near net shape trim, which the component should have after hot forming.
  • This starting material is precoated. This is in particular an aluminum silicon coating.
  • the hardenable steel alloy is preferably a boron-manganese steel.
  • the starting material is heated to a warm-up temperature that is greater than or equal to the AC1 temperature, preferably greater than or equal to the AC3 temperature of the iron carbon pattern of the hardenable steel alloy.
  • This warm-up temperature is further preferably maintained for a period of time, in particular for 90 seconds to 300 seconds.
  • This is also referred to as diffusing the precoating into the surface of the board.
  • the coating preferably has a layer thickness between 20 ⁇ and 40 ⁇ on. In particular, a pronounced intermetallic phase forms.
  • the homogeneous heating to the warm-up temperature is carried out in particular in a continuous furnace.
  • the intermediate cooling temperature is preferably between 450 ° C and 700 ° C, but it is at least smaller than the warm-up temperature and thus particularly preferably less AC1.
  • the intermediate cooling temperature +/- 50 ° C is held for a holding time. Due to the intermediate cooling and in particular due to the temperature range of the intermediate cooling, it is possible to set one or more material structures in a targeted manner.
  • the material structure converts mainly into bainite, which has a tensile strength of 750 MPa to 1050 MPa after quench hardening.
  • the intermediate cooling temperature is selected at about 600 ° C.
  • a predominantly ferritic / pearlitic microstructure forms, with a tensile strength of about 500 MPa to 750 MPa after quench hardening.
  • to set a bainitic material structure is cooled to an intermediate cooling temperature of about 500 ° C with a cooling rate between 3 to 15 ° C / s.
  • the subsequent holding time is preferably 30 s to 90 s.
  • the cooling rate is from 3 to 15 ° C / s to a temperature of approx. 600 ° C cooled and also held for a period of 30 s to 90 s this intermediate cooling temperature.
  • the homogeneously intercooled and alloyed board is partially from the intermediate cooling temperature +/- 50 ° C in areas of the first kind and thus partially heated to at least AC3 temperature.
  • the remaining areas are called areas of the second kind, which are kept substantially at the intermediate cooling temperature +/- 50 °.
  • the heating of the areas of the first type to at least AC3 temperature, preferably to 930 ° C to 980 ° C, is preferably carried out such that the areas of the first kind austenitize completely.
  • the board partially transformed into areas at different temperatures is hot-formed into a hot-forming and press-hardening tool in this tempered state and then press-hardened. It is thus in the areas of the first kind a tensile strength greater than 1400 MPa, preferably greater than 1550 MPa and set in the areas of the second kind a tensile strength Rm less than 1050 MPa.
  • a transition region between the regions of the first type and the second type has a width of less than 50 mm.
  • this can be achieved by carrying out the partial heating of the regions of the first type to at least AC3 temperature in a particularly short time, in particular with a heating rate greater than 30 ° C./sec.
  • the time for the heating is preferably less than 20 s, in particular less than 15 seconds, more preferably less than 10 seconds.
  • the heat conduction occurring in the board of areas of the first kind to areas of the second kind takes place only to a small extent due to the short time, so that a sharply bordered transition area with the subsequent hot forming and press hardening is achieved.
  • the cycle time for hot forming and press hardening is preferably about 10 s to 20 s, in particular 15 s. Furthermore, in particular, a relatively short transfer time between completion of the intercooling and stopping the holding time of Intermediate cooling and the hot forming and press hardening tool realized.
  • the transfer time is preferably 2 s to 15 s.
  • the continuous furnace preferably has a first zone in order to reach and maintain the warm-up temperature, so that the precoating passes through.
  • the continuous furnace may optionally have in the direction of passage successively arranged sub-zones.
  • a first zone may have an excess temperature which is significantly greater than AC3 temperature, so that the warm-up temperature is reached quickly.
  • the excess temperature may be greater than 1 .000 ° C, in particular greater than 1 .100 ° C, preferably greater than 1 .200 ° C.
  • This is then followed in the transport direction by a second temperature zone for permeating the coating.
  • the temperature is in the second temperature zone preferably AC3, or just above the AC3 temperature, or +/- 30 ° C so that the coating is alloyed through and austenitcard the board completely.
  • the zones are preferably separated from one another by thermal release agents.
  • the zones are tempered by a plurality of induction devices arranged one behind the other and / or one above the other or partially overlapping.
  • the continuous furnace can be operated in its basic operation as a burner furnace with an internal furnace atmosphere or temperature.
  • the induction devices then additionally heat the zones at least locally to higher temperatures.
  • the homogeneous intermediate cooling to intermediate cooling temperature and optionally optional holding the intermediate cooling temperature is preferably also carried out in a continuous furnace.
  • This continuous furnace for the intermediate cooling is preferably designed as a continuous furnace module and in particular connected directly to the continuous furnace of heating to warm-up temperature.
  • the intermediate cooling can also be carried out in a chamber furnace.
  • it is also possible to cool in air. Cooling in air can be done as a passive intermediate cooling in air. In particular, in the case of passive intermediate cooling in air, an active holding phase of the intermediate cooling temperature is then carried out. Active means using a heating medium.
  • This active holding phase can, for example, again be carried out in a chamber oven, a multi-level oven or even a buffer oven.
  • a continuous furnace module is used for the entire homogeneous heating and homogeneous intermediate cooling, wherein in the continuous furnace module, a cooling station or cooling plates are integrated to perform the intermediate cooling.
  • a width of the transition region less than 40 mm, in particular less than 30 mm and particularly preferably less than 25 mm. It can thus be defined very sharply edged areas with different strength from each other.
  • the regions of the second type are preferred, however, based on the total area of the motor vehicle component only a small area covering or engaging formed.
  • the predominant part of the motor vehicle component should be a hardened material structure, ie areas of the first type exhibit.
  • more than 70%, in particular more than 80% and particularly preferably more than 90% of the motor vehicle component has areas of the first type.
  • the intermediate cooling to the intermediate cooling temperature can be carried out in multiple stages and thus at least in two stages.
  • a first stage of intermediate cooling has a higher cooling rate than a second stage with a lower cooling rate. This means that the temperature decreases more in the first stage of intercooling.
  • the second stage of intermediate cooling less temperature is removed over a longer period of time.
  • a holding phase can then be connected to the intermediate cooling temperature to the at least two-stage intermediate cooling.
  • a predominantly bainic microstructure is thus set or a mainly ferritic / pearlite microstructure.
  • it can also be set in the intermediate cooling a mixed structure of ferrite, pearlite and bainite.
  • the partial heating is then carried out by, in particular, contact heating of the regions of the first type.
  • the regions of the second kind are kept in particular at substantially the intermediate cooling temperature.
  • the partial heating takes place particularly preferably by contact heating.
  • contact plates are placed on the surface of the platinum-plated board. There is a conduction and thus heat conduction from the contact plate into the board.
  • the contact plate preferably has a temperature which is greater than or equal to the AC3 temperature.
  • the contact plate itself is heated by induction, by heat radiation, in particular by burner heating.
  • a heating means for example, a heating cartridge or heating wire of the contact plate be assigned.
  • the contact plate itself is designed as an electrical resistance heater.
  • the contact plate By applying an electrical voltage to the contact plate, the contact plate is thus heated itself. If the contact plate is placed on the board, heat conduction from the contact plate into the board takes place, at least in the austenitizing areas of the first kind. Alternatively, it is possible that the partial heating is carried out in a furnace having at least two zones. It is also possible to integrate cooling plates or tempering plates in a furnace or to place them on the circuit board, so that the cooling plates the regions of the second kind are kept at the intermediate cooling temperature and in the furnace regions of the first type are heated to a temperature greater than or equal to AC3.
  • the furnace can be designed as a continuous furnace, but also as a chamber furnace, multi-level furnace or buffer furnace.
  • the areas of the first kind are heated directly by means of laser radiation. This is particularly useful when particularly large areas of the second type are provided, which are therefore not to be heated to above AC3.
  • motor vehicle components are thus produced as structural components. These are preferably motor vehicle pillars, very particularly preferably A pillars or B pillars. However, it is also possible to produce longitudinal members. Furthermore, spars, especially roof spars or sills can be made. However, chassis components can also be produced with the method according to the invention. In particular, coupling flanges, nominal deformation points, coupling regions, hole edges, trigger strips and / or side wall islands are formed as regions of the second type, thus softer regions.
  • a multiple-dropping tool as the hot-forming and press-hardening tool.
  • a doppelfall fallendes or quadruple falling tool This means that during a movement two components are reshaped simultaneously and after completion of the forming, the two components are also simultaneously press-hardened.
  • a fourfold fall Tools are simultaneously formed during a closing movement of four boards to components and press-hardened all four components.
  • two individual tempering stations can be used for a two-fold hot-forming and press-hardening tool.
  • tempering station both a cooling station for intermediate cooling and a partial heating station for partial heating to over AC3 may be designated. This means that for a dual hot stamping and press hardening tool, two individual intermediate cooling stations and / or two individual heating stations are used.
  • two double falling temperature control stations can be used, ie two double cooling stations and two double heating stations.
  • the temperature control stations preferably work in the press cycle of the hot forming and press hardening tool.
  • FIG. 1 shows a hot forming line according to the invention for carrying out the
  • FIG 2 shows an alternative embodiment variant of Figure 1 with
  • Figure 3 is an illustration of the transition region
  • FIG. 1 shows a thermoforming line 1 according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • a board 2 is provided in the form of a board blank and here in particular for a B-pillar.
  • This passes through a continuous furnace 3, wherein in a first heating zone 4 of the continuous furnace 3, the board 2 to a temperature greater than or equal to AC1, in particular greater than equal to AC3 temperature is heated.
  • the board 2 the warm-up temperature.
  • the pre-coating alloyed with the board 2, so that at the end 5 of the heating zone 4, the coating is completely alloyed with the board 2.
  • an intermediate cooling zone 6 in which the board 2 is cooled to a temperature between 450 ° C and 700 ° C, but at least smaller than the warm-up temperature.
  • the homogeneously intercooled board 8 has the intermediate cooling temperature.
  • the homogeneously intercooled board 8 is then transferred to amaschineermaschinermungsstation 9, wherein by closing the Druckermaschinermungsstation 9, the board 2 is partially heated by area contact with the contact plates 9a to a temperature in areas of the first type 10 of at least AC3.
  • the board 2 In areas of the second type 1 1, the board 2 has a temperature which substantially corresponds to the intermediate cooling temperature +/- 50 ° C. In particular, this is achieved in that the area of the first type 10 has a direct system contact with contact plates 9a of the contact heating station 9.
  • the regions of the second type 1 1 are not directly on the contact plates 9a, thus a recess 9d is arranged as an insulating air gap 9b therebetween.
  • the contact plates 9a are themselves heated by a heating means 9c, for example an inductor.
  • the areas of the first type 10 and the areas of the second type 1 1 on the tempered board 12 are after hot forming and press hardening equated with the areas of the first type 10 with high strength and the areas of the second type 1 1 with a contrast lower strength.
  • the partially tempered circuit board 12 is then immediately transferred to a hot forming and press hardening tool 13 and formed by hot forming and press hardening to the motor vehicle component 14 with two areas with mutually different strengths. Illustrated here is the production of a B-pillar, wherein the board blank is adapted to the final contour of the B-pillar after the forming and the B-pillar after the deformation in cross-section a hat-shaped Profile.
  • the board blank is adapted to the final contour of the B-pillar after the forming and the B-pillar after the deformation in cross-section a hat-shaped Profile.
  • spars, longitudinal members and other motor vehicle structural components with the method according to the invention.
  • FIG. 1 further shows a hot-forming and press-hardening tool 13, here shown in particular as a double-ended tool. This means that with a closing movement, two components are simultaneously formed and press-hardened. It is also possible to set a tool that falls four times.
  • the Kunststoffer Anlagenrmungsstation 9 can be designed doppelfach fallend, preferably demofach fallend.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment variant to FIG. 1, wherein here in contrast to the contact heating station 9 a zone furnace 15 is used.
  • Zone furnace 15 has a first zone 16 with a higher temperature, in particular greater than or equal to AC3 temperature, and a second zone 17 with a lower temperature, the lower temperature corresponding to the intermediate cooling temperature +/- 50 ° C.
  • a bulkhead 18 or the like can be arranged, so that the board 8 located at the intermediate cooling temperature is appropriately tempered in mutually different regions.
  • This also produces a partially tempered circuit board 12 having a first type region 10 and a second type region 11, which is subsequently hot-formed and press-hardened.
  • the zone furnace 15 does not have to be a two-zone furnace, it can also be designed as a multiple zone furnace, depending on the geometric specification of the position of the regions of the first type 10 and the second type 11.
  • the zone furnace 15 can be operated as a continuous furnace. However, it can also, in particular to save space as a multi-level oven, thus be formed multi-storey. Also, it can be designed as a multi-storey continuous furnace.
  • the oven particularly preferably has a significantly higher interior temperature, in particular greater than 1000 ° C.
  • FIG. 3 shows an illustration of the areas of the first and second types 10, 11 and an intermediate transition area 19.
  • the transition area 19 extends with a width between the area of the first type 10 and the area of the second type 11.
  • the width is according to the invention preferably less than 50 mm.
  • the area of the second type 11 is here designed as an island area or inland area. He is therefore completely enclosed by the area of the first type 10.
  • the region of the first type 10 preferably has a tensile strength greater than 1400 MPa, in particular greater than 1500 MPa.
  • the tensile strength should be limited to about 2000 MPa. However, should it be possible to achieve greater tensile strengths by means of a steel alloy, this would also be within the meaning of this invention.
  • FIG. 4 shows a schematic sequence of the method according to the invention, wherein the temperature T to be set is shown in degrees centigrade on the Y-axis and the time in seconds is shown on the X-axis but unfortunately not to scale.
  • the board 2 is provided at room temperature. This is then brought into the continuous furnace 3 and heated up to the time S1 to the warm-up temperature, here shown at about AC3.
  • the heating processes shown by way of example can in reality be linear, progressive, degressive or in mixed forms. These are shown here for illustration only by straight lines and not to scale.
  • the time for heating is about 300 to 400 s, in particular 320 to 380 s, preferably 350 to 370 s and in particular 360 s.
  • the homogeneously heated and alloyed board 8 is transferred to the homogeneous intermediate cooling and cooled homogeneously to the intermediate cooling temperature. This is carried out in a time preferably between 30 s and 200 s, preferably 50 s to 100 s.
  • the homogeneously intercooled temperature thus leaves the intermediate cooling station at time S3 and is transferred to a partial heating station, for example into a contact heating station 9. This is shown at time S4.
  • the transfer time from S3 to S4 is preferably as short as possible.
  • the heating step from intermediate cooling temperature to partial heating temperature is shown from time S3 to S5.
  • the partially tempered board 12 is then transferred to the hot forming and press-hardening tool 13 and hot-worked and press-hardened.
  • the regions of the first type 10 are thereby quenched by the heating temperature, ie greater than or equal to the AC3 temperature and quenched the regions of the second type 1 1 from the intermediate cooling temperature +/- 50 ° C, shown here in the range of AC1.
  • the press hardening is completed, wherein the temperature of the press-hardened component at the removal from the press works between room temperature, thus about 20 ° C and 200 ° C.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils (14) mit mindestens zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeit und einer Schutzschicht, welches sich durch folgende Verfahrensschritte auszeichnet: -Bereitstellen von vorbeschichteten Platinen (2), insbesondere Platinenzuschnitten, aus einer härtbaren Stahllegierung, -Homogenes Erwärmen auf eine Aufwärmtemperatur, die mindestens größer gleich AC1 Temperatur,bevorzugt größer gleich AC3 Temperatur ist, -Halten der Aufwärmtemperatur, so dass die Vorbeschichtung mit der Platine (2) durchlegiert, -Homogene Zwischenkühlung der durchlegierten Platine (2) auf eine Zwischenkühltemperatur zwischen 450 und 700°C, -Partielles Erwärmen der Platine (2) von der Zwischenkühltemperatur in Bereichen erster Art (10) auf mindestens AC3 Temperatur und Halten von Bereichen zweiter Art (11) auf im Wesentlichen Zwischenkühltemperatur, -Warmumformen und Presshärten der partiell temperierten Platine (12) zu dem Kraftfahrzeugbauteil (14), wobei in Bereichen erster Art (10) eine Zugfestigkeit größer 1400MPa und in Bereichen zweiter Art (11) eine Zugfestigkeit kleiner 1050MPa sowie ein dazwischen liegender Übergangsbereich (19) eingestellt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Festigkeitsbereichen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeit und einer Schutzschicht gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 .
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeugbauteile mittels Blechumformung herzustellen. Zum einen werden Blechaußenhautbauteile hergestellt, beispielsweise eine Motorhaube oder auch eine Dachhaut. Bei einer selbsttragenden Karosserie werden jedoch auch Kraftfahrzeugstrukturbauteile hergestellt. Diese sind insbesondere Kraftfahrzeugsäulen, Dachholme, Schweller, Querträger oder Längsträger sowie weitere in der Kraftfahrzeug karosserie verbaute Strukturbauteile.
Im Zuge der gestiegenen Sicherheitsanforderungen an die Kraftfahrzeugkarosserie selber sowie auch die gesetzlichen Anforderungen an einen geringeren Kraftstoffverbrauch sowie geringeren CO2 Ausstoß hat sich aus dem Stand der Technik die Warmumform- und Presshärtetechnologie durchgesetzt. Hierzu werden Blechbauteile aus einer härtbaren Stahllegierung zunächst auf eine Temperatur über AC3 erwärmt, so dass sich das Werkstoffgefüge austenitisiert. In diesem warmen Zustand wird dann die Platine umgeformt und nach Abschluss der Umformung derart rasch abgekühlt, dass das Werkstoffgefüge gehärtet wird. Insbesondere wird dabei Martensit gebildet.
In der Folge ist es möglich Bauteile mit geringeren Wandstärken herzustellen, was das Bauteilgewicht senkt, jedoch bei gleichzeitig mindestens gleichbleibender oder höherer Festigkeit.
Aus der DE 102 08 216 C1 ist es ferner bekannt, Bauteile bereits während des Pressumformens mit Bereichen voneinander verschiedener Festigkeit herzustellen.
Die Bauteile aus einer härtbaren Stahllegierung sind jedoch gleichsam anfällig gegenüber Korrosion, weshalb es ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt ist, warmumgeformte und pressgehärtete Bauteile mit einer Korrosionsschutzschicht zu versehen, auch Schutzschicht oder Beschichtung genannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen Kraftfahrzeugbauteile kostengünstig mit einem Korrosionsschutz herzustellen, die gezielt scharf berandete Bereiche mit voneinander verschiedenen Festigkeiten aufweisen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeit und einer Korrosionsschutzschicht zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: - Bereitstellen von vorbeschichteten Platinen, insbesondere Platinenzuschnitten, aus einer härtbaren Stahllegierung,
- Homogenes Erwärmen auf eine Aufwärmtemperatur, die mindestens größer gleich AC1 Temperatur, bevorzugt größer gleich AC3 Temperatur ist,
- Halten der Aufwärmtemperatur, so dass die Vorbeschichtung mit der Platine durchlegiert,
- Homogene Zwischenkühlung der durchlegierten Platine auf eine Zwischenkühltemperatur zwischen 450°C und 700°C, mindestens jedoch kleiner der Aufwärmtemperatur und optional Halten der Zwischenkühltemperatur für einen Zeitraum,
- Partielles Erwärmen der Platine von der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C in Bereichen erster Art auf mindestens AC3 Temperatur und Halten von Bereichen zweiter Art auf im Wesentlichen Zwischenkühltemperatur +/- 50°C,
- Warmumformen und Presshärten der partiell temperierten Platine zu dem Kraftfahrzeugbauteil, wobei in Bereichen erster Art eine Zugfestigkeit größer 1400 MPa und in Bereichen zweiter Art eine Zugfestigkeit kleiner 1050 MPa sowie ein dazwischen liegender Übergangsbereich mit einer Breite kleiner 50mm eingestellt werden.
Somit sieht das Verfahren zunächst vor, vorbeschichtetes Ausgangsmaterial aus einer härtbaren Stahllegierung bereitzustellen. Hierbei kann es sich um ein von einem Coil abgewickeltes Stahlmaterial handeln, welches bereits zu Platinen vereinzelt ist oder aber auch direkt um Platinenzuschnitte. Ein Platinenzuschnitt weist dabei annähernd einen endkonturnahen Beschnitt auf, den das Bauteil nach dem Warmumformen aufweisen soll. Dieses Ausgangsmaterial ist vorbeschichtet. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Aluminiumsiliziumbeschichtung. Bei der härtbaren Stahllegierung handelt es sich bevorzugt um einen Bor-Mangan-Stahl.
Zunächst ist nunmehr vorgesehen, dass das Ausgangsmaterial auf eine Aufwärmtemperatur erwärmt wird, die größer gleich der AC1 Temperatur, bevorzugt größer gleich der AC3 Temperatur des Eisenkohlenstoffdiagramms der härtbaren Stahllegierung ist. Diese Aufwärmtemperatur wird weiterhin bevorzugt für einen Zeitraum gehalten, insbesondere für 90 s bis 300 s. Dabei findet ein Durchlegieren der Vorbeschichtung mit der Platine statt. Dies wird auch als Eindiffundieren der Vorbeschichtung in die Oberfläche der Platine bezeichnet. Die Beschichtung weist bevorzugt eine Schichtdicke zwischen 20 μιτι und 40 μιτι auf. Es bildet sich insbesondere eine ausgeprägte intermetallische Phase. Das homogene Erwärmen auf die Aufwärmtemperatur wird insbesondere in einem Durchlaufofen durchgeführt.
Ist die Aufwärmtemperatur erreicht und insbesondere die Haltephase der Aufwärmtemperatur abgeschlossen, findet eine homogene Zwischenkühlung der durchlegierten Platine mit der Vorbeschichtung auf eine Zwischenkühltemperatur statt. Die Zwischenkühltemperatur beträgt bevorzugt zwischen 450°C und 700°C, sie ist mindestens jedoch kleiner der Aufwärmtemperatur und somit besonders bevorzugt kleiner AC1 . Bevorzugt wird auch die Zwischenkühltemperatur +/- 50°C für eine Haltezeit gehalten. Durch die Zwischenkühlung und insbesondere aufgrund des Temperaturbereiches der Zwischenkühlung lassen sich gezielt ein oder mehrere Werkstoffgefüge einstellen. Wird die Zwischenkühltemperatur bei ca. 500°C gewählt, so wandelt sich das Werkstoffgefüge überwiegend in Bainit um, welches nach dem Abschreckhärten eine Zugfestigkeit von 750 MPa bis 1050 MPa aufweist. Wird die Zwischenkühltemperatur bei ca. 600°C gewählt, bildet sich ein überwiegend ferritisch/perl itisches Gefüge aus, mit einer Zugfestigkeit von ca. 500 MPa bis 750 MPa nach dem Abschreckhärten. Beispielsweise wird zur Einstellung eines bainitischen Werkstoffgefüges auf eine Zwischenkühltemperatur von ca. 500°C mit einer Kühlrate zwischen 3 bis 15°C/s abgekühlt. Die anschließende Haltezeit beträgt bevorzugt 30 s bis 90 s. Um ein ferritisch/perl itisches Werkstoffgefüge zu erhalten, wird mit einer Kühlrate von 3 bis 15°C/s auf eine Temperatur von ca. 600°C abgekühlt und ebenfalls für eine Zeit von 30 s bis 90 s diese Zwischenkühltemperatur gehalten.
Damit nunmehr Bereiche des Kraftfahrzeugbauteils voneinander verschiedene Festigkeiten aufweisen und insbesondere einige Bereiche hochfeste oder höchstfeste Eigenschaften mit einer Zugfestigkeit größer 1300 MPa, insbesondere größer 1400 MPa aufweisen, besonders bevorzugt größer 1550 MPa, wird die homogen zwischengekühlte und durchlegierte Platine partiell von der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C in Bereichen erster Art und somit bereichsweise auf mindestens AC3 Temperatur erwärmt. Die übrigen Bereiche werden Bereiche zweiter Art genannt, welche im Wesentlichen auf der Zwischenkühltemperatur +/- 50° gehalten werden. Das Erwärmen der Bereiche erster Art auf mindestens AC3 Temperatur, bevorzugt auf 930°C bis 980°C, wird bevorzugt derart durchgeführt, dass die Bereiche erster Art vollständig austenitisieren. Ist diese Erwärmung der Bereiche erster Art auf mindestens AC3 Temperatur durchgeführt, so wird die partiell in Bereichen voneinander verschieden temperierte Platine in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug überführt in diesem temperierten Zustand warmumgeformt und anschließend pressgehärtet. Es wird somit in den Bereichen ersten Art eine Zugfestigkeit größer 1400 MPa, bevorzugt größer 1550 MPa und in den Bereichen zweiter Art eine Zugfestigkeit Rm kleiner 1050 MPa eingestellt.
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass ein Übergangsbereich zwischen den Bereichen erster Art und zweiter Art eine Breite kleiner 50 mm aufweist. Insbesondere kann dies dadurch erreicht werden, dass das partielle Erwärmen der Bereiche erster Art auf mindestens AC3 Temperatur in einer besonders kurzen Zeit durchgeführt wird, insbesondere mit einer Heizrate größer 30°C/s Die Zeit für das Erwärmen beträgt bevorzugt weniger als 20 s, insbesondere weniger als 15 s, besonders bevorzugt weniger als 10 s. Die in der Platine auftretende Wärmeleitung von Bereichen erster Art zu Bereichen zweiter Art findet aufgrund der Kürze der Zeit nur im geringen Maße statt, so dass ein scharf berandeter Übergangsbereich mit dem anschließenden Warmumformen und Presshärten erreicht wird. Die Taktzeit für das Warmumformen und Presshärten beträgt bevorzugt ca. 10 s bis 20 s, insbesondere 15 s. Weiterhin wird insbesondere eine relativ kurze Transferzeit zwischen Abschluss der Zwischenkühlung bzw. Beenden der Haltezeit der Zwischenkühlung und dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug realisiert. Als Transferzeit sind bevorzugt 2 s bis 15 s vorgesehen.
Besonders bevorzugt wird weiterhin das homogene Erwärmen auf Aufwärmtemperatur in einem Durchlaufofen durchgeführt. Hierzu weist bevorzugt der Durchlaufofen eine erste Zone auf, um die Aufwärmtemperatur zu erreichen und zu halten, so dass die Vorbeschichtung durchlegiert. Der Durchlaufofen kann optional in Durchlaufrichtung hintereinander angeordnete Teilzonen aufweisen. Beispielsweise kann eine erste Zone eine Übertemperatur aufweisen, die deutlich größer als AC3 Temperatur ist, so dass die Aufwärmtemperatur schnell erreicht wird. Beispielsweise kann die Übertemperatur größer als 1 .000°C, insbesondere größer 1 .100°C, bevorzugt größer 1 .200°C sein. Darauf folgt dann in Transportrichtung eine zweite Temperaturzone zum Durchlegieren der Beschichtung. Die Temperatur beträgt in der zweiten Temperaturzone bevorzugt AC3, bzw. knapp oberhalb der AC3 Temperatur, bzw. +/- 30°C so dass die Beschichtung durchlegiert und die Platine vollständig austenitisiert.
Es kann dann eine dritte Zone zur gezielten homogenen Abkühlung in Transportrichtung folgen, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 450°C und 700°C.
Die Zonen sind bevorzugt durch thermische Trennmittel voneinander separiert.
Optional ergänzend oder alternativ sind die Zonen durch mehrere in Durchlaufrichtung hintereinander und/oder übereinander bzw. teilweise überlappende Induktionsvorrichtungen temperiert. Der Durchlaufofen kann in seinem Grundbetrieb als Brennerofen mit einer Ofeninnenatmosphäre bzw. Temperatur betrieben sein. Die Induktionsvorrichtungen erwärmen die Zonen dann zusätzlich zumindest lokal auf höhere Temperaturen.
Das homogene Zwischenkühlen auf Zwischenkühltemperatur sowie das gegebenenfalls optionale Halten der Zwischenkühltemperatur wird bevorzugt ebenfalls in einem Durchlaufofen durchgeführt. Dieser Durchlaufofen für das Zwischenkühlen ist bevorzugt als Durchlaufofenmodul ausgebildet und insbesondere direkt an den Durchlaufofen des Erwärmens auf Aufwärmtemperatur angeschlossen. Alternativ kann das Zwischenkühlen auch in einem Kammerofen durchgeführt werden. Weiterhin alternativ wäre es möglich eine separate Kühlstation zu verwenden. Als dritte Variante ist es möglich auch an Luft abzukühlen. Das an Luft abkühlen kann als passives Zwischenkühlen an Luft erfolgen. Insbesondere wird bei einem passiven Zwischenkühlen an Luft anschließend eine aktive Haltephase der Zwischenkühltemperatur durchgeführt. Aktiv bedeutet unter Verwendung eines Heizmittels. Diese aktive Haltephase kann beispielsweise wiederum in einem Kammerofen, einem Etagenofen oder auch einem Pufferofen durchgeführt werden. Weiterhin wird für das gesamte homogene Erwärmen und homogene Zwischenkühlen ein Durchlaufofenmodul eingesetzt, wobei in dem Durchlaufofenmodul eine Kühlstation bzw. Kühlplatten integriert sind, um die Zwischenkühlung durchzuführen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können somit insbesondere Strukturbauteile für Kraftfahrzeuge hergestellt werden, die kleinflächige, streifenartige und/oder inselartige weiche Bereiche, mithin Bereiche zweiter Art aufweisen sollen. Dies können beispielsweise Triggerstreifen oder Seitenwandinseln sein, so dass gezielte Solldeformationsstellen im Falle eines Fahrzeugcrashs zuerst verformt werden. Auch können Koppelstellen, insbesondere Koppelflansche der Bauteile zur Koppelung zweier Kraftfahrzeugbauteile miteinander mit Bereichen zweiter Art mithin weichen Bereichen ausgebildet sein, so dass im Falle eines Kraftfahrzeugcrashs und einer Deformation ein Abreißen der Koppelungsstellen in diesen Bereichen vermieden wird sowie die Rissneigung entlang von späteren Fügestellen reduziert wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich eine Breite des Übergangsbereiches kleiner 40 mm, insbesondere kleiner 30 mm und besonders bevorzugt kleiner 25 mm einzustellen. Es können somit sehr scharf berandete Bereiche mit voneinander verschiedener Festigkeit abgegrenzt werden.
Die Bereiche zweiter Art, insbesondere die weichen Bereiche sind dabei bevorzugt jedoch bezogen auf die Gesamtfläche des Kraftfahrzeugbauteils nur eine kleine Fläche abdeckend bzw. einnehmend ausgebildet. Der überwiegende Teil des Kraftfahrzeugbauteils soll ein gehärtetes Werkstoffgefüge mithin Bereiche erster Art aufweisen. Bevorzugt weist mehr als 70%, insbesondere mehr 80% und besonders bevorzugt mehr als 90% des Kraftfahrzeugbauteils Bereiche erster Art auf.
Weiterhin besonders bevorzugt kann die Zwischenkühlung auf die Zwischenkühltemperatur mehrstufig und somit mindestens zweistufig durchgeführt werden. Eine erste Stufe der Zwischenkühlung weist eine höhere Abkühlrate gegenüber einer zweiten Stufe mit einer geringeren Abkühlrate auf. Dies bedeutet, dass die Temperatur stärker abnimmt in der ersten Stufe des Zwischenkühlens. In der zweiten Stufe des Zwischenkühlens wird weniger Temperatur über einen längeren Zeitraum abgenommen. An das mindestens zweistufige Zwischenkühlen kann sich dann wiederum eine Haltephase auf Zwischenkühltemperatur anschließen.
Je nach Durchführung des Zwischenkühlens wird somit ein überwiegend bainitsches Gefüge eingestellt oder ein überwiegend ferritisch/perl itsches Gefüge. Es kann jedoch auch bei dem Zwischenkühlen ein Mischgefüge aus Ferrit, Perlit und Bainit eingestellt werden.
Im Anschluss an das Zwischenkühlen wird dann das partielle Erwärmen durch insbesondere Kontakterwärmen der Bereiche erster Art durchgeführt. Gleichzeitig werden die Bereiche zweiter Art insbesondere auf im Wesentlichen der Zwischenkühltemperatur gehalten. Das partielle Erwärmen findet besonders bevorzugt durch Kontakterwärmung statt. Hierzu werden Kontaktplatten auf die Oberfläche der durchlegierten Platine aufgelegt. Es findet eine Konduktion mithin Wärmeleitung von der Kontaktplatte in die Platine statt. Die Kontaktplatte weist dazu bevorzugt eine Temperatur auf, die größer gleich der AC3 Temperatur ist. Die Kontaktplatte selbst wird erwärmt durch Induktion, durch Wärmestrahlung, insbesondere durch Brennererwärmung. Auch kann ein Heizmittel beispielsweise eine Heizpatrone oder Heizdraht der Kontaktplatte zugeordnet sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kontaktplatte selbst als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet ist. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung an die Kontaktplatte erwärmt sich die Kontaktplatte somit selber. Wird die Kontaktplatte auf die Platine aufgelegt, findet eine Wärmeleitung von der Kontaktplatte in die Platine statt und zwar wenigstens in den zu austenitisierenden Bereichen erster Art. Alternativ ist es möglich, dass das partielle Erwärmen in einem mindestens zwei Zonen aufweisenden Ofen durchgeführt wird. Auch ist es möglich Kühlplatten bzw. Temperierplatten in einen Ofen zu integrieren bzw. auf die Platine aufzulegen, so dass die Kühlplatten die Bereiche zweiter Art auf der Zwischenkühltemperatur gehalten werden und in dem Ofen Bereiche erster Art auf eine Temperatur größer gleich AC3 erwärmt werden. Der Ofen kann als Durchlaufofen ausgebildet sein, jedoch auch als Kammerofen, Etagenofen oder auch Pufferofen.
Wiederum alternativ ist es möglich, dass die Bereiche erster Art direkt mittels Laserstrahlung erwärmt werden. Dies ist insbesondere sinnvoll wenn besonders großflächige Bereiche zweiter Art vorgesehen sind, die folglich nicht auf über AC3 erwärmt werden sollen.
Insbesondere ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren somit möglich in den weicheren Bereichen, mithin Bereichen zweiter Art eine Zugfestigkeit zwischen 750 MPa und 1050 MPa einzustellen, was einem bainitischem Gefüge mit martensitischem Anteil entspricht. Es ist weiterhin möglich in den weicheren Bereichen eine Zugfestigkeit zwischen 600 MPa und 750 MPa einzustellen, was einem ferritsch/perlitischem Gefüge Anteilen entspricht.
Insbesondere werden somit Kraftfahrzeugbauteile als Strukturbauteile hergestellt. Dies sind bevorzugt Kraftfahrzeugsäulen, ganz besonders bevorzugt A-Säulen oder B-Säulen. Es können jedoch auch Längsträger hergestellt werden. Weiterhin können Holme, insbesondere Dachholme oder auch Schweller hergestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können jedoch auch Fahrwerksbauteile hergestellt werden. Insbesondere werden Koppelflansche, Solldeformationsstellen, Koppelbereiche, Lochränder, Triggerstreifen und/oder Seitenwandinseln als Bereiche zweiter Art mithin weichere Bereiche ausgebildet.
Besonders bevorzugt wird als Warmumform- und Presshärtewerkzeug ein mehrfachfallendes Werkzeug eingesetzt. Insbesondere ein zweifachfallendes oder vierfachfallendes Werkzeug. Dies bedeutet, dass bei einer Bewegung zwei Bauteile gleichzeitig umgeformt werden und nach Abschluss der Umformung die zwei Bauteile ebenfalls gleichzeitig pressgehärtet werden. Bei einem vierfachfallenden Werkzeug werden bei einer Schließbewegung vier Platinen zu Bauteilen gleichzeitig umgeformt und alle vier Bauteile im Anschluss pressgehärtet.
Weiterhin besonders bevorzugt können für ein zweifachfallendes Warmumform- und Presshärtewerkzeug zwei einzelne Temperierstationen eingesetzt werden. Als Temperierstation kann sowohl eine Kühlstation zum Zwischenkühlen als auch eine partielle Erwärmungsstation zum partiellen Erwärmen auf über AC3 bezeichnet werden. Dies bedeutet, dass für ein zweifachfallendes Warmumform- und Presshärtewerkzeug zwei einzelne Zwischenkühlstation und/oder zwei einzelne Erwärmungsstationen eingesetzt werden. Für ein vierfach fallendes Warmumform- und Presshärtewerkzeug können zwei jeweils doppelt fallende Temperierstationen eingesetzt werden, mithin zwei zweifachfallende Kühlstationen und zwei zweifachfallende partielle Erwärmungsstationen.
Bevorzugt arbeiten die Temperierstationen im Pressentakt des Warmumform- und Presshärtewerkzeuges.
Figur 1 eine erfindungsgemäße Warmformlinie zur Durchführung des
Verfahrens mit Kontakterwärmung,
Figur 2 eine alternative Ausgestaltungsvariante zu Figur 1 mit
Zweizonenofenerwärmung,
Figur 3 eine Veranschaulichung des Übergangsbereiches und
Figur 4 ein Zeit-Temperaturdiagramm zur Durchführung des Verfahrens.
In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Warmformlinie 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst wird eine Platine 2 in Form eines Platinenzuschnitts und hier insbesondere für eine B-Säule bereitgestellt. Diese durchläuft einen Durchlaufofen 3, wobei in einer ersten Aufwärmzone 4 des Durchlaufofens 3 die Platine 2 auf eine Temperatur größer gleich AC1 , insbesondere größer gleich AC3 Temperatur erwärmt wird. Mithin spätestens am Ende 5 der Aufwärmzone 4 des Durchlaufofens 3 weist die Platine 2 die Aufwärmtemperatur auf. Sie kann jedoch auch die Aufwärmtemperatur vor Erreichen des Endes 5 aufweisen und behält dann für die restliche Zeit der Aufwärmzone 4 die Aufwärmtemperatur bei. Dabei legiert die Vorbeschichtung mit der Platine 2 durch, so dass am Ende 5 der Aufwärmzone 4 die Beschichtung vollständig mit der Platine 2 durchlegiert ist.
Daran anschließend folgt eine Zwischenkühlzone 6, in der die Platine 2 auf eine Temperatur zwischen 450°C und 700°C abgekühlt wird, mindestens jedoch kleiner der Aufwärmtemperatur. Am Ende 7 der Zwischenkühlzone 6 weist die homogen zwischengekühlte Platine 8 die Zwischenkühltemperatur auf.
Die homogen zwischengekühlte Platine 8 wird sodann in eine Kontakterwärmungsstation 9 überführt, wobei durch Schließen der Kontakterwärmungsstation 9 die Platine 2 durch bereichsweisen Kontakt mit den Kontaktplatten 9a partiell auf eine Temperatur in Bereichen erster Art 10 von mindestens AC3 erwärmt wird. In Bereichen zweiter Art 1 1 weist die Platine 2 eine Temperatur auf, die im Wesentlichen der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C entspricht. Insbesondere wird dies dadurch erreicht, dass der Bereich erster Art 10 einen direkten Anlagenkontakt mit Kontaktplatten 9a der Kontakterwärmungsstation 9 aufweist. Die Bereiche zweiter Art 1 1 liegen nicht direkt an den Kontaktplatten 9a an, mithin ist eine Vertiefung 9d als isolierender Luftspalt 9b dazwischen angeordnet. Die Kontaktplatten 9a werden selbst durch ein Heizmittel 9c, beispielsweise einen Induktor erwärmt. Die Bereiche erster Art 10 und die Bereiche zweiter Art 1 1 an der temperierten Platine 12 sind nach dem Warmumformen und Presshärten gleichzusetzen mit den Bereichen erster Art 10 mit hoher Festigkeit und den Bereichen zweiter Art 1 1 mit einer demgegenüber geringeren Festigkeit.
Die partiell temperierte Platine 12 wird unmittelbar anschließend in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug 13 überführt und durch Warmumformen und Presshärten zu dem Kraftfahrzeugbauteil 14 mit zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeiten umgeformt. Hier veranschaulicht ist die Herstellung einer B-Säule, wobei der Platinenzuschnitt an die Endkontur der B-Säule nach dem Umformen angepasst ist sowie die B-Säule nach der Umformung im Querschnitt ein hutförmiges Profil aufweist. Es ist jedoch auch möglich Holme, Längsträger sowie andere Kraftfahrzeugstrukturbauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellen.
Figur 1 zeigt weiterhin ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug 13, hier insbesondere dargestellt als zweifachfallendes Werkzeug. Dies bedeutet, dass mit einer Schließbewegung zwei Bauteile gleichzeitig umgeformt und pressgehärtet werden. Es kann bevorzugt auch ein vierfach fallendes Werkzeug eingestellt werden. Auch die Kontakterwärmungsstation 9 kann zweifachfallend, bevorzugt vierfachfallend ausgebildet sein.
Figur 2 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante zu Figur 1 , wobei hier im Unterschied zur Kontakterwärmungsstation 9 ein Zonenofen 15 eingesetzt ist. Der Zonenofen 15 weist eine erste Zone 16 mit höherer Temperatur, insbesondere größer gleich AC3 Temperatur auf und eine zweite Zone 17 mit geringerer Temperatur auf, wobei die geringere Temperatur der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C entspricht. In dem Zonenofen 15 kann beispielsweise ein Schott 18 oder ähnliches angeordnet sein, so dass die auf Zwischenkühltemperatur sich befindende Platine 8 in voneinander verschiedenen Bereichen entsprechend temperiert wird. Auch hierdurch wird eine partiell temperierte Platine 12 mit einem Bereich erster Art 10 und einem Bereich zweiter Art 1 1 hergestellt, die anschließend warmumgeformt und pressgehärtet wird. Der Zonenofen 15 muss nicht als Zweizonenofen, er kann auch als Mehrfachzonenofen ausgebildet sein, je nach geometrischer Vorgabe der Lage der Bereiche erster Art 10 und zweiter Art 1 1 . Der Zonenofen 15 kann als Durchlaufofen betrieben werden. Er kann jedoch auch, insbesondere zur Platzersparnis als Etagenofen, mithin mehrstöckig ausgebildet sein. Auch kann er als mehrstöckiger Durchlaufofen ausgebildet sein. In der ersten Zone 16 weist der Ofen besonders bevorzugt eine deutlich höhere Innenraumtemperatur auf, insbesondere größer 1000°C.
Figur 3 zeigt eine Veranschaulichung der Bereiche erster und zweiter Art 10, 1 1 sowie einen dazwischenliegenden Übergangsbereich 19. Der Übergangsbereich 19 erstreckt sich mit einer Breite zwischen Bereich erster Art 10 und Bereich zweiter Art 1 1 . Die Breite beträgt erfindungsgemäß bevorzugt weniger als 50 mm. Der Bereich zweiter Art 1 1 ist hier als Inselbereich oder Binnenbereich ausgebildet. Er ist folglich vollständig von dem Bereich erster Art 10 umschlossen. Der Bereich erster Art 10 weist im Rahmen der Erfindung bevorzugt eine Zugfestigkeit größer 1400 MPa, insbesondere größer 1500 MPa auf. Die Zugfestigkeit sollte bei ca. 2000 MPa begrenzt sein. Sollte es jedoch durch eine Stahllegierung möglich sein größere Zugfestigkeiten zu erreichen, wäre dies auch im Sinne dieser Erfindung.
Figur 4 zeigt einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die einzustellende Temperatur T in Gradcelsius dargestellt ist auf der Y-Achse und die Zeit in Sekunden dargestellt ist auf der X-Achse jedoch leider nicht Maßstabgetreu. Zunächst wird beim Zeitpunkt SO die Platine 2 bereitgestellt bei Raumtemperatur. Diese wird dann in den Durchlaufofen 3 verbracht und bis zum Zeitpunkt S1 auf die Aufwärmtemperatur, hier dargestellt bei ca. AC3, erwärmt. Die exemplarisch gezeigten Erwärmungsverläufe können in der Realität linear, progressiv, degressiv oder in Mischformen verlaufen. Diese sind hier nur zur Veranschaulichung entsprechend durch gerade Linien und nicht maßstabgetreu dargestellt. Die Zeit zum Erwärmen beträgt ca. 300 bis 400 s, insbesondere 320 bis 380 s, bevorzugt 350 bis 370 s und insbesondere 360 s. Dies kann auch bereits das Halten der Aufwärmtemperatur bis zum Zeitpunkt S2 mit beinhalten. Zum Zeitpunkt S2 wird die homogen erwärmte und durchlegierte Platine 8 zum homogenen Zwischenkühlen überführt und homogen auf die Zwischenkühltemperatur abgekühlt. Dies wird in einer Zeit bevorzugt zwischen 30 s und 200 s, bevorzugt 50 s bis 100 s durchgeführt. Die homogen zwischengekühlte Temperatur verlässt somit zum Zeitpunkt S3 die Zwischenkühlstation und wird in eine partielle Erwärmungsstation übergeben, beispielsweise in eine Kontakterwärmungsstation 9. Dies ist zum Zeitpunkt S4 dargestellt. Bevorzugt ist die Transferzeit von S3 bis S4 möglichst kurz. Der Erwärmungsschritt von Zwischenkühltemperatur auf partielle Erwärmungstemperatur ist vom Zeitpunkt S3 bis S5 dargestellt. Von S4, Beginn der partiellen Temperierung bis S5, Abstellen der partiellen Temperierung dauert es in der Regel weniger als 20 s, insbesondere weniger als 15 s, bevorzugt weniger als 10 s, ganz besonders bevorzugt 8 s. Zum Zeitpunkt S5 wird dann die partiell temperierte Platine 12 in das Warmumform- und Presshärtewerkzeug 13 übergeben und warmumgeformt und pressgehärtet. Die Bereiche erster Art 10 werden dabei von der Erwärmungstemperatur mithin größer gleich der AC3 Temperatur abgeschreckt und die Bereiche zweiter Art 1 1 von der Zwischenkühltemperatur +/- 50°C, hier dargestellt im Bereich von AC1 abgeschreckt. Zum Zeitpunkt S6 ist die Presshärtung beendet, wobei die Temperatur des pressgehärteten Bauteils bei der Entnahme aus dem Presswerken zwischen Raumtemperatur, mithin ca. 20°C und 200°C beträgt.
Bezugszeichen:
1 - Warmformlinie
2 - Platine
3- Durchlaufofen
4 - Aufwärmzone zu 3
5- Ende zu 4
6 - Zwischenkühlzone zu 3
7 - Ende zu 6
8 - homogen zwischengekühlte Platine
9- Kontakterwärmungsstation
9a - Kontaktplatte
9b- Luftspalt
9c- Heizmittel
9d - Vertiefung
10- Bereich erster Art
11 - Bereich zweiter Art
12 - partiell temperierte Platine
13- Warmumform- und Presshärtewerkzeug
14 - Kraftfahrzeugbauteil
15- Zonenofen
16 - erste Zone zu 15
17 - zweite Zone zu 5
18 - Schott zu 15
19- Übergangsbereich zwischen 10 und 11
20- Breite zu 19

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils (14) mit mindestens zwei Bereichen mit voneinander verschiedener Festigkeit und einer Schutzschicht, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte:
- Bereitstellen von vorbeschichteten Platinen (2), insbesondere Platinenzuschnitten, aus einer härtbaren Stahllegierung,
- Homogenes Erwärmen auf eine Aufwärmtemperatur, die mindestens größer gleich AC1 Temperatur, bevorzugt größer gleich AC3 Temperatur ist,
- Halten der Aufwärmtemperatur, so dass die Vorbeschichtung mit der Platine (2) durchlegiert,
- Homogene Zwischenkühlung der durchlegierten Platine (2) auf eine Zwischenkühltemperatur zwischen 450 und 700°C, Partielles Erwärmen der Platine (2) von der Zwischenkühltemperatur in Bereichen erster Art (10) auf mindestens AC3 Temperatur und Halten von Bereichen zweiter Art (11 ) auf im Wesentlichen Zwischenkühltemperatur,
- Warmumformen und Presshärten der partiell temperierten Platine (12) zu dem Kraftfahrzeugbauteil (14), wobei in Bereichen erster Art (10) eine Zugfestigkeit größer 1400MPa und in Bereichen zweiter Art (11) eine Zugfestigkeit kleiner 1050MPa sowie ein dazwischen liegender Übergangsbereich (19) eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Erwärmen auf Aufwärmtemperatur in einem Durchlaufofen (3) durchgeführt wird. -2-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das homogene Zwischenkühlen auf Zwischenkühltemperatur in einem Durchlaufofen (3) oder in einem Kammerofen durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergangsbereich (19) mit einer Breite (20) kleiner 50 mm, insbesondere kleiner 40 mm, bevorzugt kleiner 30 mm, besonders bevorzugt kleiner 25 mm eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorbeschichtung einer AISi Beschichtung verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Zwischenkühlung mehrstufig durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Stufe der Zwischenkühlung mit einer höheren Abkühlrate gegenüber einer zweiten oder weiteren Stufen mit einer geringeren Abkühlrate durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Zwischenkühlung ein überwiegend bainitisches Gefüge eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Zwischenkühlung ein überwiegend ferritisch/perl itisches Gefüge eingestellt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das partielle Erwärmen durch Kontakterwärmung durchgeführt wird, insbesondere durch Kontaktplatten (9a) oder Walzen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das partielle Erwärmen in einem mindestens zwei -3-
Zonen (16, 17) unterschiedlicher Temperatur aufweisenden Ofen durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmumformen und Presshärten in einem zweifach oder vierfach fallenden Warmumform- und Presshärtewerkzeug (13) durchgeführt wird und insbesondere ein zweifachfallendes oder vierfachfallendes Kontakterwärmungswerkzeug (9) eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in Bereichen zweiter Art (11) eine Zugfestigkeit zwischen 750 und 1050MPa oder eine Zugfestigkeit zwischen 600 und 750MPa eingestellt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Kraftfahrzeugbauteil Strukturbauteile hergestellt werden, insbesondere Kraftfahrzeugsäulen, Längsträger, Holme oder Schweller oder dass Fahrwerksbauteile hergestellt werden.
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