WO2020182613A1 - Flat product package, method for producing a material composite, and use thereof - Google Patents

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WO2020182613A1
WO2020182613A1 PCT/EP2020/055856 EP2020055856W WO2020182613A1 WO 2020182613 A1 WO2020182613 A1 WO 2020182613A1 EP 2020055856 W EP2020055856 W EP 2020055856W WO 2020182613 A1 WO2020182613 A1 WO 2020182613A1
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product package
flat product
workpieces
core layer
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PCT/EP2020/055856
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Jens-Ulrik Becker
Stefan Myslowicki
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Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • B32B2250/40Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA

Definitions

  • the invention relates to a three-layer flat product package with two outer layers each consisting of a first workpiece and a core layer comprising at least one second workpiece, the workpieces being stacked on top of one another and defining the three layers of the flat product package, the workpieces forming a horizontal connec tion level between the layers and are at least partially circumferentially cohesively connected to one another, the flat product package being intended for hot-roll cladding to produce a material composite, the flat product package having a longitudinal extension and a transverse extension and the longitudinal extension being at least twice as long as the transverse extension. Furthermore, a method for producing a composite material and a use of the composite material is specified.
  • the tailored blanks, tailored tempering and partial press hardening technologies basically make it possible to set areas with different properties in a component, with a transition area always being formed between the partial areas.
  • two or more blanks which essentially consist of a steel material with different thicknesses and / or different qualities, are welded together to form a pre-blank, in particular in the butt joint, from which a component is then produced by cold and / or hot forming .
  • the transition area is created by the weld seam and the adjoining heat-affected zones and especially the width can be set very narrow.
  • welding points within a construction usually form a weak point, which must be taken into account when designing a construction.
  • pre-blanks in particular consisting of a hardenable steel material from which a component is to be formed in particular warm, are heated to different temperatures locally or cooled differently in the warm state in order to produce locally different target structures with corresponding properties adjust.
  • the properties result from the temperature control during the manufacture of the component.
  • a high cycle frequency is desirable for reasons of economy. This places high demands on the manufacturing process, for example that a forming tool u. a. targeted cooling at the transition between two different property areas, so that there is no undesired heating of the forming tool and thus no change in the local cooling conditions. In addition, this is about the
  • the component With flexible rolling, on the other hand, the component receives its locally different properties from a locally varying material thickness. This must be taken into account when processing a (steel) strip into a component and is fundamentally a challenge. Exact positioning of a transition area in a manufactured component can only be done within limits. In principle, this technology can be used to set defined transition areas with different widths. However, the processing of a strip of varying thickness places high demands on process management and process control.
  • a first and at least one second flat product are provided, the flat products differing from one another with regard to at least one property.
  • the flat products are stacked on top of one another, with at least the surfaces of the flat products that are assigned to one another and to be connected being cleaned and / or removed before being stacked on top of one another.
  • the individual flat products are at least regionally welded to one another to produce a flat product package.
  • the flat product package is heated to at least one initial hot rolling temperature and then hot rolled to form a hot strip, the hot strip then being formed into sheets can be cut off or reeled into a bundle, cf.
  • German patent DE 10 2005 006 606 B3 For the production of multi-layer steel material composites, the flat products built up to form a flat product package, which consist of different materials / layers and are especially welded all around and thus fixed, are transported together through the roll gap of a roll stand and thus reduced in thickness. The thickness is further reduced with each stitch.
  • the invention is therefore based on the object of providing a flat product package and of specifying a method for producing a hot-rolled material composite with which, in particular, a graduated setting of areas of different properties in a component can be made in a targeted manner, preferably within narrow tolerances, reproducibly and economically can.
  • the core layer comprises at least one third workpiece which differs from the first workpiece and / or from the second workpiece in terms of at least one property
  • the second workpiece and the third workpiece within the core layer are posi tioned running alongside one another in the longitudinal direction, the second workpiece and the third workpiece between them form a reference surface which separates the workpieces from one another.
  • Two second workpieces are preferably provided, the second workpiece and the third workpiece being positioned in the core layer in such a way that the second workpiece is arranged laterally in transverse extension and the third workpiece is arranged within the core layer between the second workpiece in each case.
  • the first two workpieces can be made of different materials.
  • the second or the second workpieces can also consist of different materials.
  • At least one of the first workpieces can consist of the same material as at least one of the second workpieces.
  • the third workpiece can also consist of a material which is provided for at least one of the first workpieces or at least one of the second workpieces.
  • the two outer layers are preferably made of the same material (first material) and, in particular, the second workpiece (s) arranged laterally in the core layer in the transverse direction of the flat product package consist of the same material (second material), it can be ensured that the same deformation ratios are set at the top and bottom during hot roll cladding, and the same deformation ratios are set laterally in the longitudinal extension (in the rolling direction) of the flat product package, so that essentially simple hot roll cladding can take place.
  • the two outer layers are preferably formed in one piece throughout.
  • the second and / or third workpiece in the core layer of the flat product package is also preferably formed in one piece in the longitudinal direction. If two second workpieces are provided laterally within the core layer, the third workpiece is basically on four sides covered up and down by the two outer layers and laterally within the core layer by the second workpieces. The second workpieces shield the third workpiece laterally in the longitudinal direction. The third workpiece is only not covered at the two ends, also called front sides, of the flat product package. On the front sides of the flat product package, all workpieces are visible in cross section when viewed in cross section. The second workpiece and the third workpiece form between them (each) a reference surface which separates the workpieces from one another within the core layer.
  • the flat product package has a longitudinal extent and a transverse extent, the longitudinal extent being at least twice as long compared to the transverse extent, the longitudinal extent being in particular at least three times the length, preferably at least five times the length, preferably at least ten times the length.
  • the two outer layers can in particular each be provided as a flat product, which defines a length, a width and a height, in the form of a cast slab, pre-rolled slab, bloom, pre-plate, heavy plate or pre-strip, as a first workpiece made of a first or different materials.
  • the second and third workpiece for the core layer can also be made available as a flat product made of a second or different material, in particular with a rectangular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of the second and third workpiece can also deviate from the rectangular shape, especially if the width of the transition between areas with different properties is to be influenced
  • the third workpiece which is in the core layer, if for example two second workpieces are provided , is covered from the sides in the longitudinal extension (rolling direction) by the second workpiece, can have a cross-section in triangular, square or polygonal shape and the second workpiece on the side facing the third workpiece (on the side of the reference surface) has the shape of the third workpiece corresponds or is adapted accordingly.
  • the side of the second workpiece facing away from the third workpiece is essentially flat and runs essentially flat in relation to the outer layers in the longitudinal direction.
  • the second and third workpiece can be made of a particularly cast, preferably rectangular material, for example, machined to the desired cross-sectional shape, which can be time-consuming and costly, or alternatively, cast directly, preferably using suitable molds with a final cross-section, and cut to length to be positioned accordingly in the flat product package.
  • a second and a third workpiece are arranged within the core layer, which are separated from one another in a transverse direction via a reference surface.
  • the property of the workpiece includes mechanical parameters, at least tensile strength, hardness, elongation at break, flow stress, deformation resistance; Coefficient of friction; High temperature strength; To understand linear expansion, thickness of the respective flat product and / or the chemical composition.
  • the workpieces each consist of a steel with a first steel alloy, a second steel alloy and optionally a third steel alloy.
  • a high-strength or ultra-high-strength steel material for example with a tensile strength of at least 800 MPa, should increase the strength in the material composite, while a soft steel material, for example with a tensile strength of up to a maximum of 650 MPa, should have properties such as ductility, welding behavior and / or should have a positive effect on the resistance to delayed crack formation in the composite material. In order to be able to implement this in a targeted manner, various minimum proportions are necessary in particular. When building a flat product package with three different steel materials, the properties in the individual areas, in particular in the material composite to be manufactured or in the resulting component, can be more finely differentiated and / or the local requirements can be influenced more finely.
  • the first steel alloy has a carbon content of up to and including 0.1% by weight
  • the second steel alloy has a carbon content of at least 0.15% by weight
  • the optional third steel alloy has a carbon content of at least 0.02% by weight
  • Such a combination is preferably suitable for press hardening.
  • Another combination with, in particular, lower carbon contents in the design of the second and / or the optional third steel alloy and / or with a higher carbon content in the design of the first steel alloy tion are also conceivable, for example, in particular for cold forming or semi-warm forming.
  • aluminum alloys, copper alloys, nickel-based alloys, titanium alloys or magnesium alloys can also be used as material (s).
  • a1 0.1 ° to 90 °
  • a1 5 ° to 80 °
  • / or a2 90 ° to 179.9 °
  • a2 100 ° to 175 ° to the transverse strut
  • the package of flat products is aligned, with al with the exception of 90 ° being an acute angle and a2 with the exception of 90 ° being an obtuse angle.
  • the object is achieved with a method for producing a composite material having the features of claim 6.
  • the method comprises the following steps: providing a flat product package according to the invention; Heating the flat product package to at least one hot rolling start temperature; Hot rolling of the flat product package to form a hot strip, the hot strip to be cut into plates, sheets or sheets; or winding the hot strip into a coil.
  • two outer layers each consisting of a first workpiece and a core layer comprising at least one second workpiece are provided, the first workpiece differing from the at least second workpiece with regard to at least one property (chemical composition, tensile strength, hardness and / or elongation at break, etc.).
  • the workpieces are optionally cleaned and / or abraded at least on the surfaces to be connected of the first and / or the second workpiece in order to remove the rust layer formed on the surface, for example during storage of the flat products, and possibly others on the surface remove any sturgeon particles.
  • the first and the at least second workpiece are stacked on top of one another in order to define the three layers of the flat product package, the workpieces between the layers having a horizontal Form zontal connection level and are at least partially connected to one another in a cohesive manner.
  • the flat product package is heated to at least one hot rolling start temperature, for example se in a flubber beam furnace at temperatures between 1100 and 1300 ° C., for example.
  • the flat product package is rolled into a hot strip according to a specific pass schedule, which forms the material composite or the hot-roll clad material composite, with the corresponding layers or workpieces / materials being formed both over the horizontal connecting plane (s) and over the Connect the reference surface (s) completely and firmly with one another.
  • the hot strip is either cut to length into plates, sheets or sheets. Alternatively, the hot strip can be reeled into a coil.
  • the composite material or the hot strip can be rolled into a cold strip and then paneled into sheets or reeled into a coil.
  • the composite material can be coated with an inorganic and / or organic coating.
  • Metallic coatings in particular special anti-corrosion coatings based on zinc or aluminum, are preferably provided.
  • the composite material is particularly preferably provided with an electrolytic or fire-coated coating.
  • the invention relates to a use of the material composite produced as part or component in areas with wear influences, in machine or plant construction, container construction, pipe construction, in the construction sector, in vehicle, rail, shipbuilding or in the aerospace industry.
  • the part or component is cold-formed, semi-hot-formed, press-hardened or tempered.
  • Warm forming takes place at least in the case of a steel composite at a temperature above RT, in particular above 200 ° C to 700 ° C, in particular to reduce press forces and / or to be able to produce more complex and, in particular, low-resilience components.
  • the press hardening can take place in the course of indirect hot forming or direct hot forming, a steel material composite being used and at least one of the materials being made of a hardenable steel.
  • Indirect hot forming is a cold forming of an essentially flat semi-finished product into a preform with subsequent heating of the preform to a temperature above Acl and subsequent press hardening in a cooled tool to form a press-hardened component (final shape).
  • Direct hot forming is to be understood as heating an essentially flat semi-finished product to a temperature above Acl and subsequent hot forming and press hardening in a cooled tool to form a press-hardened component.
  • Press hardening does not necessarily have to cover the entire component, but can also only take place locally, depending on requirements and use.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section through a flat product package according to a first
  • FIG. 2 schematically shows a cross section through a flat product package after a second
  • FIG. 3 schematically shows a cross section through a flat product package according to a third
  • FIG. 5 schematically shows a cross section through a flat product package according to a fifth
  • FIG. 6 schematically shows a cross section through a flat product package according to a sixth
  • FIG. 8 shows a flow chart of a method according to an embodiment.
  • the flat product package (10) has a longitudinal extension (L), symbolized by a circle and an X within the circle and is intended to indicate the extension of the flat product package (10) into the image plane and thus also the rolling direction, and a transverse extension (Q), symbolized by a double arrow, with the longitudinal extension (L) being at least twice as long as the transverse extension (Q).
  • the three-layer flat product package (10) according to the invention has two outer layers (I, III) each consisting of a first workpiece (1) and a core layer (II) comprising at least one second workpiece (2) and a third workpiece (3).
  • the first workpiece (1) differs from the second workpiece (2) with regard to at least one property and the third workpiece (3) differs from the first workpiece (1) and / or from the second workpiece (2) with regard to at least one property.
  • the workpieces (1, 2, 3) are stacked on top of one another and define the three layers (I, II, III) of the flat product package (10).
  • the workpieces (1, 2, 3) each form a horizontal connection plane (Vh) between the layers (I; II; III) and are at least partially connected to one another in a materially bonded manner.
  • the second workpiece (2) and the third workpiece (3) are positioned in the core layer (II) in such a way that the second workpiece (2) is arranged laterally in the transverse direction (Q) and the third workpiece (3) is arranged within the core layer ( II) is arranged between the respective second workpiece (2), the second workpiece (2) and the third workpiece (3) between them a reference surface (Ül, Ü2), in particular each a reference surface (Ül, Ü2) form which the workpieces (2, 3) separates or separate from each other.
  • the flat product package (10) is intended for hot roll cladding to create a composite material.
  • the workpieces (1, 2, 3) are preferably made of steel with a first steel alloy (1), a second steel alloy (2) and a third steel alloy (3).
  • different steel materials / alloys can also be provided for the first workpiece (1), that is to say different materials for the outer layers (I, III).
  • different steel materials / alloys can be provided for the second workpiece (2), i.e. different materials for the second workpieces arranged laterally within the core layer (II) and laterally covering the third workpiece (3).
  • a cross section through a flat product package (10) is shown schematically.
  • the first, second and third workpiece (1, 2, 3) are each designed as a flat product.
  • a cross section through a flat product package (10) according to a second embodiment of the invention is shown schematically.
  • the left side of the flat product package (10) whereas the right side of the flat product package (10) differs in the core layer (II) and the reference surface (Ü2) with an obtuse angle a2 is set, so that on the composite material to be manufactured or on the resulting component, at least in one area, a transition between the areas of different properties that is graduated compared to a right angle and therefore a finer one can be set.
  • FIG. 3 a cross section through a flat product package (10) according to a third embodiment of the invention is shown schematically.
  • the right side of the flat product package (10) whereas the left side of the flat product package (10) in the core layer (II) is a mirror image of the right side and the reference surface (Ül) with is set at an acute angle al.
  • the cross-sectional shape of the third workpiece (3) essentially corresponds to a trapezoidal shape.
  • a cross section through a flat product package (10) according to a fourth embodiment of the invention is shown schematically.
  • the fourth embodiment differs in that the angle al of the reference surface (Ül) is larger, thus approaching a right angle, than the angle al in the embodiment in FIG. 3, so that the width of the transition area on the composite material to be manufactured or on the resulting component is smaller on the left than on the right, so the transition between the different properties is set differentiated on the right than on the left.
  • Ül angle of the reference surface
  • a cross section through a flat product package (10) according to a fifth embodiment of the invention is shown schematically.
  • the reference area (Ü2) on the right side of the flat product package (10) runs parallel to the reference area (Ü1) on the left of the flat product package (10) with a obtuse angle a2 is set.
  • the cross-sectional shape of the third workpiece (3) essentially corresponds to a parallelogram shape.
  • a cross section through a flat product package (10) according to a sixth embodiment of the invention is shown schematically.
  • the second workpiece (2) on the left side and the third workpiece (3) each have a triangular cross-sectional shape and thus with one another over the Reference surface (Ül) are positioned in the core layer (II) so that they together form a rectangular cross-sectional shape and are separated from each other over the reference surface (Ül) at an acute angle al to the transverse extension (Q).
  • This embodiment shows the transition between areas of different properties that can be adjusted as far as possible in terms of width.
  • a cross section through a flat product package (10) according to a seventh embodiment of the invention is shown schematically.
  • the core layer (II) of the flat product package (10) being composed of only a second workpiece (2) and a third workpiece (3).
  • the two workpieces (2, 3) can each have a substantially rectangular cross-sectional shape or, in order to be able to set an adjustable transition between the different properties, have a square cross-sectional shape with an inclined reference surface (not shown).
  • FIG. 8 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a hot-roll clad material composite.
  • the at least one property tensile strength, hardness and / or elongation at break, etc.
  • Step A At least the surfaces to be connected of the first, second and / or third workpiece (1, 2, 3) are cleaned and / or machined to remove the surface, for example during storage of the workpieces (1, 2, 3) to remove any rust layer that has formed and any other interfering particles on the surface [step B].
  • the first, second and third workpiece (1, 2, 3) are stacked on top of one another or the second and third workpiece (2, 3) are positioned next to one another to form the core layer (II) [step C] to define the three layers (I, II, III) of the flat product package (10), the structure of the flat product package (10) being formed according to one of the preceding embodiments.
  • Other designs are also possible.
  • the individual layers (I, II; III) After being stacked on top of one another, the individual layers (I, II; III) form a horizontal connecting plane (Vh) between them and are welded to one another at least in sections circumferentially to produce a flat product package (10).
  • the layers (I, II; III) are preferably welded to one another completely circumferentially and in a gas-tight manner, in order to prevent an exchange or penetration of the furnace atmosphere when the flat product package (10) is subsequently heated between the layers (I, II, III) [ Step D].
  • the flat product package (10) is heated or heated through to at least one hot rolling start temperature, for example in a walking beam furnace at temperatures between 1100 and 1300 ° C., for example [step E].
  • the flat product package (10) is rolled into a hot strip according to a specific pass schedule, which forms the hot-roll clad material composite [step F].
  • the corresponding layers (I, II, III) or workpieces (1, 2, 3) are completely cohesively connected to one another via the reference surface (s) (Ül, Ü2) and via the horizontal connection level (s) (Vh) .
  • the composite material or the hot strip can optionally be rolled into a calender strip, [step G] shown in dashed lines.
  • the hot strip or optionally the cold strip is coated with an inorganic and / or organic coating, in particular with a metallic coating, preferably based on zinc or aluminum [step H].
  • the hot strip or, optionally, the cold strip is either cut to length into plates, sheets or sheets [step I] or coiled into a coil [step G] and made available to the processing industry.
  • At least one of the workpieces (1, 2, 3) can for example consist of a steel material with a tensile strength> 600 MPa, in particular> 800 MPa, in particular also of a hardenable steel with tensile strengths of at least 1500 MPa in the hardened state, so that material composites can be provided which are press-hardenable and / or heat-treatable.
  • materials can also be combined with one another in such a way that components with different properties can also be made available in the course of cold forming or warm forming.

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Abstract

The invention relates to a three-layer flat product package (10) having two outer layers (I, III), each consisting of a first workpiece (1), and a core layer (II) comprising at least one second workpiece (2, 3), wherein the workpieces (1, 2, 3) are stacked atop each other and define the three layers (I, II, III) of the flat product package (10), wherein the workpieces (1, 2, 3) form a horizontal connection plane (Vh) between the layers (I; II; III) and are interlockingly connected to each other circumferentially, at least in portions, wherein the flat product package (10) for hot roll cladding is provided in order to produce a material composite, wherein the flat product package (10) has a longitudinal extension (L) and a transverse extension (Q) and the longitudinal extension (L) is at least twice as long as the transverse extension (Q). The invention further relates to a method for producing a material composite and a use of the material composite.

Description

Flachproduktpaket, Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes und seine Verwendung Flat product package, method for producing a composite material and its use
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein dreilagiges Flachproduktpaket mit zwei Außenlagen bestehend je weils aus einem ersten Werkstück und einer Kernlage umfassend mindestens ein zweites Werkstück, wobei die Werkstücke aufeinander gestapelt sind und die drei Lagen des Flachpro duktpaketes definieren, wobei die Werkstücke zwischen den Lagen eine horizontale Verbin dungsebene bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander ver bunden sind, wobei das Flachproduktpaket für eine Warmwalzplattierung zur Erzeugung eines Werkstoffverbunds vorgesehen ist, wobei das Flachproduktpaket eine Längserstreckung und eine Quererstreckung aufweist und die Längserstreckung im Vergleich zur Quererstreckung mindestens doppelt so lang ist. Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffver bundes und eine Verwendung des Werkstoffverbunds angegeben. The invention relates to a three-layer flat product package with two outer layers each consisting of a first workpiece and a core layer comprising at least one second workpiece, the workpieces being stacked on top of one another and defining the three layers of the flat product package, the workpieces forming a horizontal connec tion level between the layers and are at least partially circumferentially cohesively connected to one another, the flat product package being intended for hot-roll cladding to produce a material composite, the flat product package having a longitudinal extension and a transverse extension and the longitudinal extension being at least twice as long as the transverse extension. Furthermore, a method for producing a composite material and a use of the composite material is specified.
Technischer Hintergrund Technical background
Zur Realisierung von Leichtbau im Automobilbau wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um in Bauteilen Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften einzustellen, welche es ermögli chen, lokal unterschiedlichen Anforderungsprofilen gerecht zu werden. Bei der Verwendung von Stahlwerkstoffen als Halbzeuge gehören zu diesen Ansätzen Technologien wie zum Bei spiel tailored blanks, tailored tempering, partielles Presshärten oder flexibles Walzen. Alle ge nannten Technologien beinhalten technisch limitierende Aspekte, die bei ihrer Anwendung berücksichtigt werden müssen, oder können zu einem hohen Aufwand bei der Herstellung und/oder Verarbeitung führen, welche wiederrum die Wirtschaftlichkeit tangieren. In order to implement lightweight construction in automobile construction, various approaches have been developed in order to set areas with different properties in components which make it possible to meet locally different requirement profiles. When steel materials are used as semi-finished products, these approaches include technologies such as tailored blanks, tailored tempering, partial press hardening or flexible rolling. All mentioned technologies contain technically limiting aspects that have to be taken into account when using them, or they can lead to high costs in production and / or processing, which in turn affect profitability.
Die Technologien tailored blanks, tailored tempering und partielles Presshärten ermöglichen es grundsätzlich, in einem Bauteil Bereiche mit unterschiedlichen Eigenschaften einzustellen, wobei sich stets zwischen den Teilbereichen ein Übergangsbereich ausbildet. The tailored blanks, tailored tempering and partial press hardening technologies basically make it possible to set areas with different properties in a component, with a transition area always being formed between the partial areas.
Bei einem tailored blank werden zwei oder mehrere Platinen, welche im Wesentlichen aus einem Stahlwerkstoff mit unterschiedlicher Dicke und/oder unterschiedlicher Güte bestehen, zu einer Vorplatine insbesondere im Stumpfstoß miteinander verschweißt, aus welcher an schließend ein Bauteil durch Kalt- und/oder Warmumformung hergestellt wird. Der Über gangsbereich wird hierbei durch die Schweißnaht und die angrenzenden Wärmeeinflusszonen gebildet und insbesondere die Breite kann sehr eng eingestellt werden. Darüber hinaus bilden Schweißstellen innerhalb einer Konstruktion in der Regel eine Schwachstelle, welche bei der Auslegung einer Konstruktion zu berücksichtigen ist. In the case of a tailored blank, two or more blanks, which essentially consist of a steel material with different thicknesses and / or different qualities, are welded together to form a pre-blank, in particular in the butt joint, from which a component is then produced by cold and / or hot forming . The transition area is created by the weld seam and the adjoining heat-affected zones and especially the width can be set very narrow. In addition, welding points within a construction usually form a weak point, which must be taken into account when designing a construction.
Beim tailored tempering und partiellen Presshärten werden Vorplatinen, insbesondere beste hend aus einem härtbaren Stahlwerkstoff, aus welchem ein Bauteil insbesondere warm um geformt werden soll, lokal unterschiedlich auf Temperatur erwärmt bzw. im warmen Zustand unterschiedlich abgekühlt wird, um lokal unterschiedliche Zielgefüge mit entsprechenden Ei genschaften einzustellen. Die Eigenschaften resultieren aus der Temperaturführung bei der Herstellung des Bauteils. Im Rahmen einer Serienfertigung von Bauteilen ist aus Wirtschaft lichkeitsgründen eine hohe Taktfreguenz erstrebenswert. Dies stellt hohe Ansprüche an den Fertigungsprozess, beispielsweise dass ein Umformwerkzeug u. a. am Übergang zwischen zwei unterschiedlichen Eigenschaftsbereichen zielgerichtet gekühlt wird, so dass es zu keiner unerwünschten Erwärmung des Umformwerkzeugs und damit zu keiner Veränderung der lo kalen Abkühlbedingungen kommt. Zusätzlich ist es bei dieser über den With tailored tempering and partial press hardening, pre-blanks, in particular consisting of a hardenable steel material from which a component is to be formed in particular warm, are heated to different temperatures locally or cooled differently in the warm state in order to produce locally different target structures with corresponding properties adjust. The properties result from the temperature control during the manufacture of the component. In the context of series production of components, a high cycle frequency is desirable for reasons of economy. This places high demands on the manufacturing process, for example that a forming tool u. a. targeted cooling at the transition between two different property areas, so that there is no undesired heating of the forming tool and thus no change in the local cooling conditions. In addition, this is about the
Zeit-/Temperaturverlauf arbeitende Technologie nur limitiert möglich, die Breite des Über gangsbereichs klar definiert und reproduzierbar herzustellen. Technology that operates over time / temperature is only possible to a limited extent, the width of the transition area is clearly defined and reproducible.
Beim flexiblen Walzen hingegen erhält das Bauteil seine lokal unterschiedlichen Eigenschaften durch eine lokal variierende Materialdicke. Diese muss bei einer Verarbeitung eines (Stahl-) Bandes zum Bauteil berücksichtigt werden und stellt grundsätzlich eine Herausforderung dar. Eine exakte Positionierung eines Übergangsbereichs in einem gefertigten Bauteil kann nur in Grenzen erfolgen. Grundsätzlich lassen sich mit dieser Technologie definierte Übergangsberei che mit unterschiedlicher Breite einstellen. Die Verarbeitung eines Bandes mit variierender Dicke stellt aber hohe Ansprüche an die Prozessführung und Prozesskontrolle dar. With flexible rolling, on the other hand, the component receives its locally different properties from a locally varying material thickness. This must be taken into account when processing a (steel) strip into a component and is fundamentally a challenge. Exact positioning of a transition area in a manufactured component can only be done within limits. In principle, this technology can be used to set defined transition areas with different widths. However, the processing of a strip of varying thickness places high demands on process management and process control.
Eine weitere Technologie ist die Herstellung von mehrlagigen Stahlwerkstoffverbunden durch Walzplattieren, insbesondere durch Warmwalzplattieren, welche aus dem Stand der Technik bekannt ist. Dafür werden ein erstes und mindestens ein zweites Flachprodukt bereitgestellt, wobei sich die Flachprodukte hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft voneinander unter scheiden. Die Flachprodukte werden aufeinandergestapelt, wobei zumindest die einander zugeordneten und zu verbindenden Oberflächen der Flachprodukte vor dem Aufeinandersta peln gereinigt und/oder abtragend bearbeitet werden. Die einzelnen Flachprodukte werden zur Erzeugung eines Flachproduktpakets zumindest bereichsweise miteinander verschweißt. Das Flachproduktpaket wird auf mindestens eine Warmwalzanfangstemperatur erwärmt und an schließend zu einem Warmband warmgewalzt, wobei das Warmband anschließend zu Blechen abgetafelt oder zu einem Bund aufgehaspelt werden kann, vgl. deutsche Patentschrift DE 10 2005 006 606 B3. Für die Herstellung mehrlagiger Stahlwerkstoffverbunde werden die zu ei nem Flachproduktpaket aufgebauten Flachprodukte, die aus unterschiedlichen Werkstof fen/Lagen bestehen und insbesondere umlaufend verschweißt und damit fixiert sind, gemein sam durch den Walzspalt eines Walzgerüstes transportiert und dadurch in der Dicke reduziert. Mit jedem Stich wird die Dicke weiter reduziert. Another technology is the production of multi-layer steel material composites by roll cladding, in particular hot roll cladding, which is known from the prior art. For this purpose, a first and at least one second flat product are provided, the flat products differing from one another with regard to at least one property. The flat products are stacked on top of one another, with at least the surfaces of the flat products that are assigned to one another and to be connected being cleaned and / or removed before being stacked on top of one another. The individual flat products are at least regionally welded to one another to produce a flat product package. The flat product package is heated to at least one initial hot rolling temperature and then hot rolled to form a hot strip, the hot strip then being formed into sheets can be cut off or reeled into a bundle, cf. German patent DE 10 2005 006 606 B3. For the production of multi-layer steel material composites, the flat products built up to form a flat product package, which consist of different materials / layers and are especially welded all around and thus fixed, are transported together through the roll gap of a roll stand and thus reduced in thickness. The thickness is further reduced with each stitch.
Die Einstellung von lokal unterschiedlichen Eigenschaften in einem Stahlwerkstoffverbund ist auch bereits im Stand der Technik beschrieben, insbesondere in der deutschen Offenlegungs schrift DE 10 2014 114 365 Al . Es werden zwei unterschiedliche Stahlwerkstoffe in einem über die Banddicke unterschiedlichen Schichtdickenverhältnis miteinander kombiniert, wobei die Struktur fünflagig ausgeführt ist, bestehend aus einer Kernlage, zwei Zwischen- und zwei Außenlagen. Dabei sind die Kernlage und die beiden Außenlagen jeweils durchgehend ausge führt, so dass die Variation der lokal unterschiedlichen Eigenschaften durch die gezielte Aus gestaltung der Zwischenlagen erfolgt. Durch die Anzahl der Verbundschichten ist der Ferti gungsaufwand bei der Herstellung von Walzpaketen respektive Flachproduktpaketen enorm. The setting of locally different properties in a steel material composite has also already been described in the prior art, in particular in the German Offenlegungsschrift DE 10 2014 114 365 A1. Two different steel materials are combined with one another in a layer thickness ratio that differs over the strip thickness, the structure being designed with five layers, consisting of a core layer, two intermediate layers and two outer layers. The core layer and the two outer layers are each made continuous, so that the variation of the locally different properties takes place through the targeted design of the intermediate layers. Due to the number of composite layers, the manufacturing effort in the manufacture of rolled packs or flat product packs is enormous.
Weitere fünflagige Stahlwerkstoffverbunde mit insbesondere mehr als zwei unterschiedlichen Stahlwerkstoffen sind im Stand der Technik beschrieben, beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2017 208 254 Al und DE 10 2007 022 453 Al . Further five-layer steel material composites, in particular with more than two different steel materials, are described in the prior art, for example in the German patent applications DE 10 2017 208 254 A1 and DE 10 2007 022 453 A1.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Flachproduktpaket bereitzustellen sowie ein Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Werkstoffverbundes anzugeben, mit wel chem bzw. welches insbesondere eine graduierte Einstellung von Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften in einem Bauteil gezielt, vorzugsweise in engen Toleranzen reproduzierbar und wirtschaftlich vorgenommen werden kann. The invention is therefore based on the object of providing a flat product package and of specifying a method for producing a hot-rolled material composite with which, in particular, a graduated setting of areas of different properties in a component can be made in a targeted manner, preferably within narrow tolerances, reproducibly and economically can.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Flachproduktpaket mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1. This problem is solved by a flat product package with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kernlage mindestens ein drittes Werkstück um fasst, welches sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem ersten Werkstück und/oder von dem zweiten Werkstück unterscheidet, wobei das zweite Werkstück und das dritte Werkstück innerhalb der Kernlage in Längserstreckung nebeneinander verlaufend posi tioniert sind, wobei das zweite Werkstück und das dritte Werkstück zwischen sich eine Bezugs fläche bilden, welche die Werkstücke voneinander trennt. According to the invention, it is provided that the core layer comprises at least one third workpiece which differs from the first workpiece and / or from the second workpiece in terms of at least one property, the second workpiece and the third workpiece within the core layer are posi tioned running alongside one another in the longitudinal direction, the second workpiece and the third workpiece between them form a reference surface which separates the workpieces from one another.
Bevorzugt sind zwei zweite Werkstücke vorgesehen, wobei das zweite Werkstück und das drit te Werkstück derart in der Kernlage positioniert sind, dass das zweite Werkstück in Querer streckung jeweils seitlich und das dritte Werkstück innerhalb der Kernlage zwischen dem je weils zweiten Werkstück angeordnet sind. Die beiden ersten Werkstücke können aus unter schiedlichen Werkstoffen bestehen. Das zweite bzw. die zweiten Werkstücke können auch aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Mindestens eines der ersten Werkstücke kann aus dem gleichen Werkstoff wie mindestens eines der zweiten Werkstücke bestehen. Auch kann das dritte Werkstück aus einem Werkstoff bestehen, welches für mindestens eines der ersten Werkstücke oder mindestens eines der zweiten Werkstücke vorgesehen ist. Bestehen bevor zugt die beiden Außenlagen (erstes Werkstück/erste Werkstücke) aus dem gleichen Werkstoff (erster Werkstoff) und insbesondere auch der/die in der Kernlage seitlich in Quererstreckung des Flachproduktpaketes angeordnete(n) zweite(n) Werkstück(e) aus jeweils dem gleichen Werkstoff (zweiter Werkstoff) , kann sichergestellt werden, dass beim Warmwalzplattieren oben und unten gleiche sowie jeweils seitlich in Längserstreckung (in Walzrichtung) des Flach produktpakets gleiche Formänderungsverhältnisse eingestellt sind, so dass ein im Wesentli chen einfaches Warmwalzplattieren erfolgen kann. Two second workpieces are preferably provided, the second workpiece and the third workpiece being positioned in the core layer in such a way that the second workpiece is arranged laterally in transverse extension and the third workpiece is arranged within the core layer between the second workpiece in each case. The first two workpieces can be made of different materials. The second or the second workpieces can also consist of different materials. At least one of the first workpieces can consist of the same material as at least one of the second workpieces. The third workpiece can also consist of a material which is provided for at least one of the first workpieces or at least one of the second workpieces. The two outer layers (first workpiece / first workpieces) are preferably made of the same material (first material) and, in particular, the second workpiece (s) arranged laterally in the core layer in the transverse direction of the flat product package consist of the same material (second material), it can be ensured that the same deformation ratios are set at the top and bottom during hot roll cladding, and the same deformation ratios are set laterally in the longitudinal extension (in the rolling direction) of the flat product package, so that essentially simple hot roll cladding can take place.
Durch die Einschränkung auf drei Lagen ist im Vergleich zu einem fünflagigen Aufbau zum einen der Fertigungsaufwand bei der Herstellung des Flachproduktpaketes vermindert. Insbe sondere in Bezug auf die DE 10 2014 114 365 Al ist der limitierende Faktor bezüglich der Einstellung der Breite des Übergangs zwischen den Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften zu berücksichtigen, so das zum anderen die Einstellung der Breite der Bereiche unterschiedli cher Eigenschaften bereits beim Zusammenbau des Flachproduktpaketes (Walzpaketes) er folgt, da sowohl beim Warmwalzen als auch bei einem optional nachfolgenden Kaltwalzen im Wesentlichen kein Fließen in Quererstreckung sondern im Wesentlichen nur ein Fließen in Längserstreckung (Walzrichtung) erfolgt. Due to the restriction to three layers, compared to a five-layer structure, on the one hand, the manufacturing effort in the manufacture of the flat product package is reduced. In particular with regard to DE 10 2014 114 365 A1, the limiting factor regarding the setting of the width of the transition between the areas of different properties must be taken into account, so that, on the other hand, the setting of the width of the areas of different properties already during the assembly of the flat product package ( Rolling package) it follows, since both during hot rolling and optionally subsequent cold rolling there is essentially no flow in the transverse direction but essentially only flow in the longitudinal direction (rolling direction).
Die beiden Außenlagen sind vorzugsweise durchgehend einstückig ausgebildet. Auch das zweite und/oder dritte Werkstück in der Kernlage des Flachproduktpaketes ist in Längserstre ckung vorzugsweise durchgehend einstückig ausgebildet. Sind zwei zweite Werkstücke jeweils seitlich innerhalb der Kernlage vorgesehen, so ist das dritte Werkstück guasi zu vier Seiten hin, nach oben und unten durch die beiden Außenlagen und jeweils seitlich innerhalb der Kernschicht durch die zweiten Werkstücke abgedeckt. Die zweiten Werkstücke schirmen guasi das dritte Werkstück seitlich in Längserstreckung ab. Lediglich an den beiden Enden, auch Stirnseiten genannt, des Flachproduktpaketes ist das dritte Werkstück nicht abgedeckt. An den Stirnseiten des Flachproduktpakets sind in Quererstreckung alle Werkstücke im Quer schnitt betrachtet sichtbar. Das zweite Werkstück und das dritte Werkstück bilden zwischen sich (jeweils) eine Bezugsfläche, welche die Werkstücke innerhalb der Kernlage voneinander trennt. The two outer layers are preferably formed in one piece throughout. The second and / or third workpiece in the core layer of the flat product package is also preferably formed in one piece in the longitudinal direction. If two second workpieces are provided laterally within the core layer, the third workpiece is basically on four sides covered up and down by the two outer layers and laterally within the core layer by the second workpieces. The second workpieces shield the third workpiece laterally in the longitudinal direction. The third workpiece is only not covered at the two ends, also called front sides, of the flat product package. On the front sides of the flat product package, all workpieces are visible in cross section when viewed in cross section. The second workpiece and the third workpiece form between them (each) a reference surface which separates the workpieces from one another within the core layer.
Das Flachproduktpaket weist eine Längserstreckung und eine Quererstreckung auf, wobei die Längserstreckung im Vergleich zur Quererstreckung mindestens doppelt so lang ist, die Längserstreckung insbesondere mindestens die dreifache Länge, vorzugsweise mindestens die fünffache Länge, bevorzugt mindestens die zehnfache Länge aufweist. The flat product package has a longitudinal extent and a transverse extent, the longitudinal extent being at least twice as long compared to the transverse extent, the longitudinal extent being in particular at least three times the length, preferably at least five times the length, preferably at least ten times the length.
Die beiden Außenlagen können insbesondere jeweils als Flachprodukt, welches eine Länge, eine Breite und eine Höhe definiert, in Form einer gegossenen Bramme, vorgewalzte Bram me, Vorblock, Vorplatte, Grobblech oder Vorband, als erstes Werkstück aus einem ersten oder unterschiedlichen Werkstoffen bereitgestellt werden. Das zweite und dritte Werkstück für die Kernlage können ebenfalls als Flachprodukt aus einem zweiten oder unterschiedlichen Werk stoffen bereitgestellt werden, insbesondere mit einer rechteckigen Querschnittsform. Die Querschnittsform des zweiten und dritten Werkstücks kann auch von der Rechteckform abwei chen, insbesondere wenn Einfluss auf die Breite des Übergangs zwischen Bereichen unter schiedlicher Eigenschaften genommen werden soll, wobei das dritte Werkstück, welches in nerhalb der Kernlage, wenn beispielsweise zwei zweite Werkstücke vorgesehen sind, von bei den Seiten in Längserstreckung (Walzrichtung) vom zweiten Werkstück abgedeckt ist, einen Querschnitt in Dreieck-, Viereck- oder Mehreckform aufweisen kann und das zweite Werkstück auf der dem dritten Werkstück zugewandten Seite (auf Seite der Bezugsfläche) der Form des dritten Werkstücks entspricht bzw. entsprechend angepasst ist. Das dem dritten Werkstück abgewandte Seite des zweiten Werkstücks ist im Wesentlichen flach ausgebildet und verläuft im Wesentlichen plan zu den Außenlagen in Längserstreckung. Je nach Ausführung können das zweite und das dritte Werkstück aus einem insbesondere gegossenen, vorzugsweise rechteckigen Material beispielsweise spanend zur gewünschten Querschnittsform bearbeitet werden, was u. a. zeit- und kostenintensiv sein kann, oder alternativ direkt vorzugsweise über geeignete Kokillenformen mit Endformguerschnitt gegossen und auf Länge abteilt werden, um im Flachproduktpaket entsprechend positioniert zu werden. In der einfachsten Ausführung sind beispielsweise innerhalb der Kernlage nur ein zweites und ein drittes Werkstück angeordnet, welche über eine Bezugsfläche in Quererstreckung vonein ander getrennt. The two outer layers can in particular each be provided as a flat product, which defines a length, a width and a height, in the form of a cast slab, pre-rolled slab, bloom, pre-plate, heavy plate or pre-strip, as a first workpiece made of a first or different materials. The second and third workpiece for the core layer can also be made available as a flat product made of a second or different material, in particular with a rectangular cross-sectional shape. The cross-sectional shape of the second and third workpiece can also deviate from the rectangular shape, especially if the width of the transition between areas with different properties is to be influenced, the third workpiece, which is in the core layer, if for example two second workpieces are provided , is covered from the sides in the longitudinal extension (rolling direction) by the second workpiece, can have a cross-section in triangular, square or polygonal shape and the second workpiece on the side facing the third workpiece (on the side of the reference surface) has the shape of the third workpiece corresponds or is adapted accordingly. The side of the second workpiece facing away from the third workpiece is essentially flat and runs essentially flat in relation to the outer layers in the longitudinal direction. Depending on the design, the second and third workpiece can be made of a particularly cast, preferably rectangular material, for example, machined to the desired cross-sectional shape, which can be time-consuming and costly, or alternatively, cast directly, preferably using suitable molds with a final cross-section, and cut to length to be positioned accordingly in the flat product package. In the simplest embodiment, for example, only a second and a third workpiece are arranged within the core layer, which are separated from one another in a transverse direction via a reference surface.
Unter Eigenschaft des Werkstücks sind mechanische Kennwerte, mindestens die Zugfestig keit, Härte, Bruchdehnung, Fließspannung, Formänderungswiderstand; Reibbeiwert; Hochtemperaturfestigkeit; Längenausdehnung, Dicke des jeweiligen Flachproduktes und/oder die chemische Zusammensetzung zu verstehen. The property of the workpiece includes mechanical parameters, at least tensile strength, hardness, elongation at break, flow stress, deformation resistance; Coefficient of friction; High temperature strength; To understand linear expansion, thickness of the respective flat product and / or the chemical composition.
Gemäß einer Ausführung bestehen die Werkstücke jeweils aus einem Stahl mit einer ersten Stahllegierung, einer zweiten Stahllegierung und optional einer dritten Stahllegierung. Durch die Verwendung von mindestens zwei, vorzugsweise drei unterschiedlichen Stahlwerkstoffen/- legierungen kann auch in einem weiteren Umfang als bisher Einfluss auf die Gebrauchseigen schaften des zu fertigenden Werkstoffverbundes respektive des daraus resultierenden Bau teils genommen werden. Bei der Auslegung von zu fertigenden Werkstoffverbunden wurden bisher zwei Stahlwerkstoffe, vgl. DE 10 2014 114 365 Al, miteinander kombiniert, die zur Optimierung unterschiedlicher Aspekte dienen sollen. Ein hoch- oder höchstfester Stahlwerk stoff, beispielsweise mit einer Zugfestigkeit von mindestens 800 MPa, soll die Festigkeit im Werkstoffverbund steigern, während ein weicher Stahlwerkstoff, beispielsweise mit einer Zug festigkeit bis zu maximal 650 MPa, Eigenschaften wie zum Beispiel, Duktilität, Schweißverhal ten und/oder die Beständigkeit gegenüber verzögerter Rissbildung im Werkstoffverbund posi tiv beeinflussen soll. Um dies zielführend umsetzen zu können, sind insbesondere verschiede ne Mindestanteile notwendig. Beim Aufbau eines Flachproduktpaketes mit drei unterschiedli chen Stahlwerkstoffen können die Eigenschaften in den einzelnen Bereichen, insbesondere im zu fertigenden Werkstoffverbund respektive im daraus resultierenden Bauteil feiner differen ziert und/oder feiner auf die lokalen Anforderungen Einfluss genommen werden. According to one embodiment, the workpieces each consist of a steel with a first steel alloy, a second steel alloy and optionally a third steel alloy. By using at least two, preferably three different steel materials / alloys, it is also possible to influence the properties of the material composite to be produced or the resulting component to a greater extent than before. In the design of composite materials to be manufactured, two steel materials have been used so far, cf. DE 10 2014 114 365 A1, combined with one another, which are intended to optimize different aspects. A high-strength or ultra-high-strength steel material, for example with a tensile strength of at least 800 MPa, should increase the strength in the material composite, while a soft steel material, for example with a tensile strength of up to a maximum of 650 MPa, should have properties such as ductility, welding behavior and / or should have a positive effect on the resistance to delayed crack formation in the composite material. In order to be able to implement this in a targeted manner, various minimum proportions are necessary in particular. When building a flat product package with three different steel materials, the properties in the individual areas, in particular in the material composite to be manufactured or in the resulting component, can be more finely differentiated and / or the local requirements can be influenced more finely.
Beispielsweise weisen die erste Stahllegierung einen Kohlenstoffgehalt bis einschließlich 0,1 Gew-%, die zweite Stahllegierung einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,15 Gew.-% und die optionale dritte Stahllegierung einen Kohlenstoffgehalt auf, welcher um mindestens 0,02 Gew.-% im Vergleich zur zweiten Stahllegierung höher ist. Eine derartige Kombination ist vor zugsweise für das Presshärten geeignet. Andere Kombination mit insbesondere geringeren Kohlenstoffgehalten bei der Auslegung der zweiten und/oder der optionalen dritten Stahllegie rung und/oder mit einem höheren Kohlenstoffgehalt bei der Auslegung der ersten Stahllegie- rung sind beispielsweise auch denkbar, insbesondere für die Kaltumformung oder Halbwar mumformung. For example, the first steel alloy has a carbon content of up to and including 0.1% by weight, the second steel alloy has a carbon content of at least 0.15% by weight and the optional third steel alloy has a carbon content of at least 0.02% by weight Compared to the second steel alloy is higher. Such a combination is preferably suitable for press hardening. Another combination with, in particular, lower carbon contents in the design of the second and / or the optional third steel alloy and / or with a higher carbon content in the design of the first steel alloy tion are also conceivable, for example, in particular for cold forming or semi-warm forming.
Alternativ können auch Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Nickel-Basis-Legierungen, Titan-Legierungen oder Magnesium-Legierungen als Werkstoff(e) verwendet werden. Alternatively, aluminum alloys, copper alloys, nickel-based alloys, titanium alloys or magnesium alloys can also be used as material (s).
Gemäß einer Ausführung ist die Bezugsfläche in einem Winkel al=0,l° bis 90°, insbesondere al=5° bis 80° und/oder a2=90° bis 179,9°, insbesondere a2=100° bis 175° zur Quererstre ckung des Flachproduktpakets ausgerichtet, wobei al mit Ausnahme von 90° einem spitzen Winkel und a2 mit Ausnahme von 90° einem stumpfen Winkel entsprechen. Durch die Einstel lung des Winkels der Bezugsfläche zwischen dem zweiten und dritten Werkstück innerhalb der Kernlage und insbesondere unter Berücksichtigung deren Anteile bzw. Anteils, mit anderen Worten unter Berücksichtigung bzw. Einstellung der Dicke der Kernlage, bezogen auf die Ge samtdicke des Flachproduktpaketes, kann Einfluss auf die Breite des Übergangsbereichs (Be reich zwischen unterschiedlichen Eigenschaften) genommen werden. According to one embodiment, the reference surface is at an angle a1 = 0.1 ° to 90 °, in particular a1 = 5 ° to 80 ° and / or a2 = 90 ° to 179.9 °, in particular a2 = 100 ° to 175 ° to the transverse strut The package of flat products is aligned, with al with the exception of 90 ° being an acute angle and a2 with the exception of 90 ° being an obtuse angle. By setting the angle of the reference surface between the second and third workpiece within the core layer and in particular taking into account their proportions, in other words taking into account or setting the thickness of the core layer, based on the total thickness of the flat product package, can influence to the width of the transition area (Be rich between different properties).
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Her stellen eines Werkstoffverbundes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Erfin dungsgemäß umfasst das Verfahren folgende Schritte: Bereitstellen eines erfindungsgemä ßen Flachproduktpaketes; Erwärmen des Flachproduktpaketes auf mindestens eine Warm walzanfangstemperatur; Warmwalzen des Flachproduktpaketes zu einem Warmband, Abtafeln des Warmbands zu Platten, Tafeln oder Blechen; oder Aufhaspeln des Warmbands zu einem Bund (Coil). According to a second aspect of the invention, the object is achieved with a method for producing a composite material having the features of claim 6. According to the invention, the method comprises the following steps: providing a flat product package according to the invention; Heating the flat product package to at least one hot rolling start temperature; Hot rolling of the flat product package to form a hot strip, the hot strip to be cut into plates, sheets or sheets; or winding the hot strip into a coil.
Erfindungsgemäß werden zwei Außenlagen bestehend jeweils aus einem ersten Werkstück und eine Kernlage umfassend mindestens ein zweites Werkstück bereitgestellt, wobei sich das erste Werkstück hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft (chemische Zusammensetzung, Zugfestigkeit, Härte und/oder Bruchdehnung etc.) von dem mindestens zweiten Werkstück unterscheidet. Die Werkstücke (Außenlagen und Kernlage) werden optional zumindest auf den zu verbindenden Oberflächen des ersten und/oder des zweiten Werkstücks gereinigt und/oder abtragend bearbeitet, um die an der Oberfläche beispielsweise während der Lagerung der Flachprodukte ausgebildete Rostschicht und ggf. weitere auf der Oberfläche befindliche Stör partikel zu entfernen. Nach der optionalen Reinigung und/oder spanenden Bearbeitung wer den das erste und das mindestens zweite Werkstück aufeinander gestapelt, um die drei Lagen des Flachproduktpaketes zu definieren, wobei die Werkstücke zwischen den Lagen eine hori- zontale Verbindungsebene bilden und zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden sind. According to the invention, two outer layers each consisting of a first workpiece and a core layer comprising at least one second workpiece are provided, the first workpiece differing from the at least second workpiece with regard to at least one property (chemical composition, tensile strength, hardness and / or elongation at break, etc.). The workpieces (outer layers and core layer) are optionally cleaned and / or abraded at least on the surfaces to be connected of the first and / or the second workpiece in order to remove the rust layer formed on the surface, for example during storage of the flat products, and possibly others on the surface remove any sturgeon particles. After the optional cleaning and / or machining, the first and the at least second workpiece are stacked on top of one another in order to define the three layers of the flat product package, the workpieces between the layers having a horizontal Form zontal connection level and are at least partially connected to one another in a cohesive manner.
Das Flachproduktpaket wird auf mindestens eine Warmwalzanfangstemperatur, beispielswei se in einem Flubbalkenofen bei Temperaturen beispielsweise zwischen 1100 und 1300 °C erwärmt bzw. durcherwärmt. Nach Erreichen der mindestens Warmwalzanfangstemperatur wird das Flachproduktpaket nach einem bestimmten Stichplan zu einem Warmband gewalzt, welches den Werkstoffverbund respektive den warmwalzplattierten Werkstoffverbund bildet, wobei sich während der Walzung die entsprechenden Lagen respektive Werkstücke/Werkstof fe sowohl über die horizontale Verbindungsebene(n) sowie über die Bezugsfläche(n) vollstän dig, stoffschlüssig miteinander verbinden. Nach Beendigung der Walzung wird das Warmband entweder zu Platten, Tafeln oder Blechen abgelängt. Alternativ kann das Warmband zu einem Bund (Coil) aufgehaspelt werden. The flat product package is heated to at least one hot rolling start temperature, for example se in a flubber beam furnace at temperatures between 1100 and 1300 ° C., for example. After the minimum hot rolling start temperature has been reached, the flat product package is rolled into a hot strip according to a specific pass schedule, which forms the material composite or the hot-roll clad material composite, with the corresponding layers or workpieces / materials being formed both over the horizontal connecting plane (s) and over the Connect the reference surface (s) completely and firmly with one another. After rolling is complete, the hot strip is either cut to length into plates, sheets or sheets. Alternatively, the hot strip can be reeled into a coil.
Gemäß einer Ausführung kann der Werkstoffverbund respektive das Warmband zu einem Kaltband gewalzt und anschließend zu Blechen abgetafelt oder zu einem Bund (Coil) aufge haspelt werden. According to one embodiment, the composite material or the hot strip can be rolled into a cold strip and then paneled into sheets or reeled into a coil.
Gemäß einer Ausführung kann der Werkstoffverbund mit einem anorganischen und/oder or ganischen Überzug beschichtet werden. Vorzugsweise werden metallische Überzüge, insbe sondere Korrosionsschutzüberzüge auf Zink- oder Aluminiumbasis vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der Werkstoffverbund mit einem elektrolytischen oder feuerbeschichteten Über zug versehen. According to one embodiment, the composite material can be coated with an inorganic and / or organic coating. Metallic coatings, in particular special anti-corrosion coatings based on zinc or aluminum, are preferably provided. The composite material is particularly preferably provided with an electrolytic or fire-coated coating.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung des hergestellten Werk stoffverbunds als Teil oder Komponente in Bereichen mit Verschleiß-Einflüssen, im Maschi nen- bzw. Anlagenbau, Behälterbau, Rohrbau, im Baubereich, im Fahrzeug-, im Eisenbahn-, im Schiffbau oder in der Luft- und Raumfahrt. Insbesondere ist das Teil oder die Komponente kaltgeformt, halbwarmgeformt, pressgehärtet oder vergütet. According to a third aspect, the invention relates to a use of the material composite produced as part or component in areas with wear influences, in machine or plant construction, container construction, pipe construction, in the construction sector, in vehicle, rail, shipbuilding or in the aerospace industry. In particular, the part or component is cold-formed, semi-hot-formed, press-hardened or tempered.
Die Halbwarmumformung erfolgt zumindest bei einem Stahlwerkstoffverbund bei einer Tem peratur oberhalb von RT, insbesondere oberhalb von 200°C bis 700°C, insbesondere um Pressenkräfte zu reduzieren und/oder um komplexere und insbesondere rückfederungsarme Bauteile erzeugen zu können. Das Presshärten kann im Zuge einer indirekten Warmumformung oder direkten Warmumfor mung erfolgen, wobei ein Stahlwerkstoffverbund verwendet wird und mindestens eine der Werkstoffe aus einem härtbaren Stahl besteht. Unter indirekter Warmumformung ist eine Kal tumformung eines im Wesentlichen ebenen Halbzeugs zu einer Vorform mit anschließender Erwärmung der Vorform auf eine Temperatur oberhalb von Acl und anschließendem Press härten in einem gekühlten Werkzeug zu einem pressgehärteten Bauteil (Endform) zu verste hen. Unter direkter Warmumformung ist eine Erwärmung eines im Wesentlichen ebenen Halb zeugs auf eine Temperatur oberhalb von Acl und anschließendem Warmumformen und Presshärten in einem gekühlten Werkzeug zu einem pressgehärteten Bauteil zu verstehen. Das Presshärten muss nicht unbedingt das gesamte Bauteil erfassen, sondern kann je nach Bedarf und Verwendung auch nur lokal erfolgen. Warm forming takes place at least in the case of a steel composite at a temperature above RT, in particular above 200 ° C to 700 ° C, in particular to reduce press forces and / or to be able to produce more complex and, in particular, low-resilience components. The press hardening can take place in the course of indirect hot forming or direct hot forming, a steel material composite being used and at least one of the materials being made of a hardenable steel. Indirect hot forming is a cold forming of an essentially flat semi-finished product into a preform with subsequent heating of the preform to a temperature above Acl and subsequent press hardening in a cooled tool to form a press-hardened component (final shape). Direct hot forming is to be understood as heating an essentially flat semi-finished product to a temperature above Acl and subsequent hot forming and press hardening in a cooled tool to form a press-hardened component. Press hardening does not necessarily have to cover the entire component, but can also only take place locally, depending on requirements and use.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Einzelnen zeigen: The invention is explained in more detail below with reference to drawings. The same parts are always provided with the same reference symbols. Show in detail:
Fig. 1 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer ersten 1 schematically shows a cross section through a flat product package according to a first
Ausführungsform, Embodiment,
Fig. 2 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer zweiten 2 schematically shows a cross section through a flat product package after a second
Ausführungsform, Embodiment,
Fig. 3 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer dritten 3 schematically shows a cross section through a flat product package according to a third
Ausführungsform, Embodiment,
Fig. 4 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer vierten 4 schematically shows a cross section through a flat product package according to a fourth
Ausführungsform, Embodiment,
Fig. 5 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer fünften 5 schematically shows a cross section through a flat product package according to a fifth
Ausführungsform, Embodiment,
Fig. 6 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer sechsten 6 schematically shows a cross section through a flat product package according to a sixth
Ausführungsform Embodiment
Fig. 7 schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket nach einer siebten 7 schematically shows a cross section through a flat product package according to a seventh
Ausführungsform und Embodiment and
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens nach einer Ausführungsform. 8 shows a flow chart of a method according to an embodiment.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen In den Figuren 1 bis 6 sind unterschiedliche Ausführungsformen eines Flachproduktpaketes (10) dargestellt. Das Flachproduktpaket (10) weist eine Längserstreckung (L), symbolisiert durch einen Kreis und einem X innerhalb des Kreises und soll die Erstreckung des Flachpro duktpaketes (10) in die Bildebene hinein und damit auch die Walzrichtung andeuten, und eine Quererstreckung (Q), symbolisiert durch einen Doppelpfeil, auf, wobei die Längserstreckung (L) im Vergleich zur Quererstreckung (Q) mindestens doppelt so lang ist. Das erfindungsge mäße dreilagige Flachproduktpaket (10) weist zwei Außenlagen (I, III) bestehend jeweils aus einem ersten Werkstück (1) und eine Kernlage (II) umfassend mindestens ein zweites Werk stück (2) und ein drittes Werkstück (3) auf. Das erste Werkstück (1) unterscheidet hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem zweiten Werkstück (2) und das dritte Werkstück (3) unterscheidet sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem ersten Werkstück (1) und/oder von dem zweiten Werkstück (2). Die Werkstücke (1 , 2, 3) sind aufeinandergestapelt und definieren die drei Lagen (I, II, III) des Flachproduktpaketes (10). Die Werkstücke (1, 2, 3) bilden zwischen den Lagen (I; II; III) jeweils eine horizontale Verbindungsebene (Vh) und sind zumindest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden. Das zweite Werkstück (2) und das dritte Werkstück (3) sind derart in der Kernlage (II) positioniert, dass das zweite Werkstück (2) in Quererstreckung (Q) jeweils seitlich angeordnet ist und das dritte Werkstück (3) innerhalb der Kernlage (II) zwischen dem jeweils zweiten Werkstück (2) ange ordnet ist, wobei das zweite Werkstück (2) und das dritte Werkstück (3) zwischen sich eine Bezugsfläche (Ül, Ü2), insbesondere jeweils eine Bezugsfläche (Ül, Ü2) bilden, welche die Werkstücke (2, 3) voneinander trennt bzw. trennen. Das Flachproduktpaket (10) ist für eine Warmwalzplattierung zur Erzeugung eines Werkstoffverbunds vorgesehen. Description of the preferred embodiments In the figures 1 to 6 different embodiments of a flat product package (10) are shown. The flat product package (10) has a longitudinal extension (L), symbolized by a circle and an X within the circle and is intended to indicate the extension of the flat product package (10) into the image plane and thus also the rolling direction, and a transverse extension (Q), symbolized by a double arrow, with the longitudinal extension (L) being at least twice as long as the transverse extension (Q). The three-layer flat product package (10) according to the invention has two outer layers (I, III) each consisting of a first workpiece (1) and a core layer (II) comprising at least one second workpiece (2) and a third workpiece (3). The first workpiece (1) differs from the second workpiece (2) with regard to at least one property and the third workpiece (3) differs from the first workpiece (1) and / or from the second workpiece (2) with regard to at least one property. The workpieces (1, 2, 3) are stacked on top of one another and define the three layers (I, II, III) of the flat product package (10). The workpieces (1, 2, 3) each form a horizontal connection plane (Vh) between the layers (I; II; III) and are at least partially connected to one another in a materially bonded manner. The second workpiece (2) and the third workpiece (3) are positioned in the core layer (II) in such a way that the second workpiece (2) is arranged laterally in the transverse direction (Q) and the third workpiece (3) is arranged within the core layer ( II) is arranged between the respective second workpiece (2), the second workpiece (2) and the third workpiece (3) between them a reference surface (Ül, Ü2), in particular each a reference surface (Ül, Ü2) form which the workpieces (2, 3) separates or separate from each other. The flat product package (10) is intended for hot roll cladding to create a composite material.
Die Werkstücke (1 , 2, 3) bestehen vorzugsweise aus jeweils aus Stahl mit einer ersten Stahlle gierung (1), einer zweiten Stahllegierung (2) und einer dritten Stahllegierung (3). Insbesonde re können auch unterschiedliche Stahlwerkstoffe/-legierungen für das erste Werkstück (1), sprich unterschiedliche Werkstoffe für die Außenlagen (I, III), vorgesehen werden. Insbeson dere können auch unterschiedliche Stahlwerkstoffe/-legierungen für das zweite Werkstück (2), sprich unterschiedliche Werkstoffe für die innerhalb der Kernlage (II) seitlich angeordneten zweiten Werkstücke, die das dritte Werkstücke (3) seitlich abdecken, vorgesehen werden. The workpieces (1, 2, 3) are preferably made of steel with a first steel alloy (1), a second steel alloy (2) and a third steel alloy (3). In particular, different steel materials / alloys can also be provided for the first workpiece (1), that is to say different materials for the outer layers (I, III). In particular, different steel materials / alloys can be provided for the second workpiece (2), i.e. different materials for the second workpieces arranged laterally within the core layer (II) and laterally covering the third workpiece (3).
In Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das erste, zweite und dritte Werkstück (1, 2, 3) sind jeweils als Flachprodukt ausgebildet. Die Kernlage (II) umfasst ein drittes Werkstück (3) in der Mitte und ein zweites Werkstück (2), welches jeweils seitlich, somit links und rechts, neben dem dritten Werkstück (3) angeordnet und über die Bezugsflächen (Ül, Ü2) voneinander ge trennt sind. Aufgrund der jeweils rechteckigen Querschnittsform der Werkstücke (2, 3) ergibt sich jeweils ein rechter Winkel zwischen den Werkstücken (2, 3) zur Quererstreckung (Q) des Flachproduktpaketes (10) von al=a2=90°. In Fig. 1, a cross section through a flat product package (10) according to a first embodiment of the invention is shown schematically. The first, second and third workpiece (1, 2, 3) are each designed as a flat product. The core layer (II) comprises a third workpiece (3) in the middle and a second workpiece (2), which is to the side, thus left and right, next to the third workpiece (3) arranged and ge over the reference surfaces (Ül, Ü2) separated from each other. Due to the rectangular cross-sectional shape of the workpieces (2, 3) there is a right angle between the workpieces (2, 3) to the transverse extension (Q) of the flat product package (10) of a1 = a2 = 90 °.
In Fig. 2 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Fi gur 1 ist kein Unterschied der linken Seite des Flachproduktpaketes (10) gegeben, wohinge gen sich die rechte Seite des Flachproduktpakets (10) in der Kernlage (II) unterscheidet und die Bezugsfläche (Ü2) mit einem stumpfen Winkel a2 eingestellt ist, so dass am zu fertigen den Werkstoffverbund respektive am resultierenden Bauteil zumindest in einem Bereich ein im Vergleich zu einem rechten Winkel graduierter und dadurch ein feinerer Übergang zwischen den Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften eingestellt werden kann. In Fig. 2, a cross section through a flat product package (10) according to a second embodiment of the invention is shown schematically. Compared to the embodiment according to Fi gur 1 there is no difference in the left side of the flat product package (10), whereas the right side of the flat product package (10) differs in the core layer (II) and the reference surface (Ü2) with an obtuse angle a2 is set, so that on the composite material to be manufactured or on the resulting component, at least in one area, a transition between the areas of different properties that is graduated compared to a right angle and therefore a finer one can be set.
In Fig. 3 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Fi gur 2 ist kein Unterschied der rechten Seite des Flachproduktpaketes (10) gegeben, wohinge gen die linke Seite des Flachproduktpakets (10) in der Kernlage (II) spiegelbildlich der rechten Seite entspricht und die Bezugsfläche (Ül) mit einem spitzen Winkel al eingestellt ist. Die Querschnittsform des dritten Werkstücks (3) entspricht im Wesentlichen einer Trapezform. In Fig. 3, a cross section through a flat product package (10) according to a third embodiment of the invention is shown schematically. In comparison to the embodiment according to FIG. 2, there is no difference between the right side of the flat product package (10), whereas the left side of the flat product package (10) in the core layer (II) is a mirror image of the right side and the reference surface (Ül) with is set at an acute angle al. The cross-sectional shape of the third workpiece (3) essentially corresponds to a trapezoidal shape.
In Fig. 4 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Fi gur 3 unterscheidet sich die vierte Ausführungsform dahingehend, dass der Winkel al der Bezugsfläche (Ül) größer, damit einem rechten Winkel näherkommend, als der Winkel al in der Ausführungsform in Figur 3 eingestellt ist, so dass die Breite des Übergangsbereichs am zu fertigenden Werkstoffverbund respektive am resultierenden Bauteil links kleiner ist als rechts, somit der Übergang zwischen den unterschiedlichen Eigenschaften rechts differenzier ter eingestellt ist als links. In Fig. 4, a cross section through a flat product package (10) according to a fourth embodiment of the invention is shown schematically. Compared to the embodiment according to FIG. 3, the fourth embodiment differs in that the angle al of the reference surface (Ül) is larger, thus approaching a right angle, than the angle al in the embodiment in FIG. 3, so that the width of the transition area on the composite material to be manufactured or on the resulting component is smaller on the left than on the right, so the transition between the different properties is set differentiated on the right than on the left.
In Fig. 5 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Fi gur 3 ist kein Unterschied der linken Seite des Flachproduktpaketes (10) gegeben, wohinge gen die Bezugsfläche (Ü2) auf der rechten Seite des Flachproduktpaketes (10) parallel verlau fend zur Bezugsfläche (Ül) auf der linken Seite des Flachproduktpaketes (10) mit einem stumpfen Winkel a2 eingestellt ist. Die Querschnittsform des dritten Werkstücks (3) entspricht im Wesentlichen einer Parallelogramm-Form. In Fig. 5, a cross section through a flat product package (10) according to a fifth embodiment of the invention is shown schematically. Compared to the embodiment according to FIG. 3, there is no difference in the left side of the flat product package (10), whereas the reference area (Ü2) on the right side of the flat product package (10) runs parallel to the reference area (Ü1) on the left of the flat product package (10) with a obtuse angle a2 is set. The cross-sectional shape of the third workpiece (3) essentially corresponds to a parallelogram shape.
In Fig. 6 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer sechs ten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist im Wesentlichen kein Unterschied der rechten Seite des Flachproduktpaketes (10) gegeben, wohingegen das zweite Werkstück (2) der linken Seite und das dritte Werkstück (3) jeweils eine dreieckige Querschnittsform aufweisen und derart miteinander über die Bezugs fläche (Ül) in der Kernlage (II) positioniert werden, dass sie zusammen eine rechteckige Quer schnittsform bilden und über die Bezugsfläche (Ül) im spitzen Winkel al zur Quererstreckung (Q) verlaufend voneinander getrennt sind. Diese Ausführungsform zeigt den in der Breite größtmöglich einstellbaren Übergang zwischen Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften. In Fig. 6, a cross section through a flat product package (10) according to a sixth embodiment of the invention is shown schematically. In comparison to the embodiment according to FIG. 1, there is essentially no difference in the right side of the flat product package (10), whereas the second workpiece (2) on the left side and the third workpiece (3) each have a triangular cross-sectional shape and thus with one another over the Reference surface (Ül) are positioned in the core layer (II) so that they together form a rectangular cross-sectional shape and are separated from each other over the reference surface (Ül) at an acute angle al to the transverse extension (Q). This embodiment shows the transition between areas of different properties that can be adjusted as far as possible in terms of width.
In Fig. 7 ist schematisch ein Querschnitt durch ein Flachproduktpaket (10) nach einer siebten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Vergleich zu den anderen Ausführungsformen ist ein Unterschied in der Kernlage (II) des Flachproduktpaketes (10) gegeben, wobei die Kernlage (II) aus nur einem zweiten Werkstück (2) und einem dritten Werkstück (3) zusam mengesetzt ist. Die beiden Werkstücke (2, 3) können jeweils eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen oder aber, um einen einstellbaren Übergang zwischen den unter schiedlichen Eigenschaften einstellen zu können, eine viereckige Querschnittsform mit einer schräg verlaufenden Bezugsfläche aufweisen (nicht dargestellt). Sie werden innerhalb der Kernlage (II) derart miteinander positioniert, dass sie über die Bezugsfläche (Ül) entweder im rechten Winkel al= 90° zur Querstreckung (Q) oder im spitzen Winkel al=0, l° bis 90° zur Quererstreckung (Q) verlaufend voneinander getrennt sind (nicht dargestellt). In Fig. 7 a cross section through a flat product package (10) according to a seventh embodiment of the invention is shown schematically. Compared to the other embodiments, there is a difference in the core layer (II) of the flat product package (10), the core layer (II) being composed of only a second workpiece (2) and a third workpiece (3). The two workpieces (2, 3) can each have a substantially rectangular cross-sectional shape or, in order to be able to set an adjustable transition between the different properties, have a square cross-sectional shape with an inclined reference surface (not shown). They are positioned with one another within the core layer (II) in such a way that they over the reference surface (Ül) either at a right angle al = 90 ° to the transverse extent (Q) or at an acute angle al = 0.1 ° to 90 ° to the transverse extent (Q ) are separated from each other (not shown).
In Figur 8 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Ver fahrens zum Herstellen eines warmwalzplattierten Werkstoffverbunds dargestellt. Es werden zwei Außenlagen (I, III) bestehend jeweils aus einem ersten Werkstück (1), vorzugsweise aus einem Stahl mit einer ersten Stahllegierung (1), und eine Kernlage (II) umfassend ein zweites Werkstück (2) und ein drittes Werkstück (3), vorzugsweise jeweils aus einem Stahl mit einer zweiten Stahllegierung (2) und mit einer dritten Stahllegierung (3), bereitgestellt, wobei sich das erste Werkstück (1) hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft (Zugfestigkeit, Härte und/oder Bruchdehnung etc.) von dem mindestens zweiten Werkstück (2) und/oder das dritte Werkstück (3) sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem ersten Werkstück (1) und/oder von dem zweiten Werkstück (2) unterscheidet. [Schritt A]. Zumindest die zu verbindenden Oberflächen des ersten, des zweiten und/oder des dritten Werkstücks (1 , 2, 3) werden gereinigt und/oder abtragend bearbeitet, um die an der Oberflä che beispielsweise während der Lagerung der Werkstücke (1 , 2, 3) ausgebildete Rostschicht und ggf. weitere auf der Oberfläche befindliche Störpartikel zu entfernen [Schritt B]. FIG. 8 shows a flow chart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for producing a hot-roll clad material composite. There are two outer layers (I, III) each consisting of a first workpiece (1), preferably made of a steel with a first steel alloy (1), and a core layer (II) comprising a second workpiece (2) and a third workpiece (3 ), preferably each made of a steel with a second steel alloy (2) and with a third steel alloy (3), the first workpiece (1) differing from the at least one property (tensile strength, hardness and / or elongation at break, etc.) at least the second workpiece (2) and / or the third workpiece (3) differs from the first workpiece (1) and / or from the second workpiece (2) with regard to at least one property. [Step A]. At least the surfaces to be connected of the first, second and / or third workpiece (1, 2, 3) are cleaned and / or machined to remove the surface, for example during storage of the workpieces (1, 2, 3) to remove any rust layer that has formed and any other interfering particles on the surface [step B].
Nach der Reinigung und/oder spanenden Bearbeitung werden das erste, das zweite und das dritte Werkstück (1, 2, 3) aufeinander gestapelt bzw. das zweite und dritte Werkstück (2, 3) zur Bildung der Kernlage (II) nebeneinander positioniert [Schritt C], um die drei Lagen (I, II, III) des Flachproduktpaketes (10) zu definieren, wobei der Aufbau des Flachproduktpaketes (10) gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsformen ausgebildet wird. Auch andere Auf bauformen sind möglich. After cleaning and / or machining, the first, second and third workpiece (1, 2, 3) are stacked on top of one another or the second and third workpiece (2, 3) are positioned next to one another to form the core layer (II) [step C] to define the three layers (I, II, III) of the flat product package (10), the structure of the flat product package (10) being formed according to one of the preceding embodiments. Other designs are also possible.
Nach dem Aufeinanderstapeln bilden die einzelnen Lagen (I, II; III) zwischen sich eine horizon tale Verbindungsebene (Vh) und werden zumindest abschnittsweise umlaufend zur Erzeugung eines Flachproduktpakets (10) miteinander verschweißt. Vorzugsweise werden die Lagen (I, II ; III) vollständig umlaufend und gasdicht miteinander verschweißt, um einen Austausch bzw. ein Eindringen von Ofenatmosphäre bei einer nachfolgen Erwärmung des Flachproduktpake tes (10) zwischen den Lagen (I, II, III) zu verhindern [Schritt D]. After being stacked on top of one another, the individual layers (I, II; III) form a horizontal connecting plane (Vh) between them and are welded to one another at least in sections circumferentially to produce a flat product package (10). The layers (I, II; III) are preferably welded to one another completely circumferentially and in a gas-tight manner, in order to prevent an exchange or penetration of the furnace atmosphere when the flat product package (10) is subsequently heated between the layers (I, II, III) [ Step D].
Das Flachproduktpaket (10) wird auf mindestens eine Warmwalzanfangstemperatur, bei spielsweise in einem Hubbalkenofen bei Temperaturen beispielsweise zwischen 1100 und 1300 °C erwärmt bzw. durcherwärmt [Schritt E]. The flat product package (10) is heated or heated through to at least one hot rolling start temperature, for example in a walking beam furnace at temperatures between 1100 and 1300 ° C., for example [step E].
Nach Erreichen der mindestens Warmwalzanfangstemperatur wird das Flachproduktpaket (10) nach einem bestimmten Stichplan zu einem Warmband gewalzt, welches den warmwalz- plattierten Werkstoffverbund bildet [Schritt F]. Dabei werden die entsprechenden Lagen (I, II, III) respektive Werkstücke (1, 2, 3) vollständig stoffschlüssig über die Bezugsfläche(n) (Ül , Ü2) und über die horizontale(n) Verbindungsebene(n) (Vh) miteinander verbunden. After the minimum hot rolling start temperature has been reached, the flat product package (10) is rolled into a hot strip according to a specific pass schedule, which forms the hot-roll clad material composite [step F]. The corresponding layers (I, II, III) or workpieces (1, 2, 3) are completely cohesively connected to one another via the reference surface (s) (Ül, Ü2) and via the horizontal connection level (s) (Vh) .
Der Werkstoffverbund respektive das Warmband kann optional zu einem Kalband gewalzt wer den, [Schritt G] strichliniert dargestellt. Das Warmband bzw. optional das Kaltband wird mit einem anorganischen und/oder organi schen Überzug, insbesondere mit einem metallischen Überzug, vorzugsweise auf Zinkbasis oder Aluminiumbasis beschichtet [Schritt H]. Nach Beendigung des Beschichtens wird das Warmband respektive optional das Kaltband entweder zu Platten, Tafeln oder Blechen abgelängt [Schritt I] oder zu einem Bund (Coil) auf gehaspelt [Schritt G] und der weiterverarbeitenden Industrie zur Verfügung gestellt. The composite material or the hot strip can optionally be rolled into a calender strip, [step G] shown in dashed lines. The hot strip or optionally the cold strip is coated with an inorganic and / or organic coating, in particular with a metallic coating, preferably based on zinc or aluminum [step H]. After the coating is finished, the hot strip or, optionally, the cold strip is either cut to length into plates, sheets or sheets [step I] or coiled into a coil [step G] and made available to the processing industry.
Die Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sowie auf die Ausführungen in der allgemeinen Beschreibung beschränkt. Vielmehr sind die Merkmale der Erfindung beliebig miteinander kombinierbar, sofern technisch möglich. Mindestens eines der Werkstücke (1, 2, 3) kann beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff mit einer Zugfestigkeit > 600 MPa, insbesondere > 800 MPa bestehen, insbesondere auch aus einem härtbaren Stahl mit Zugfestigkeiten von mindestens 1500 MPa im gehärteten Zustand, so dass Werk- stoffverbunde bereitgestellt werden können, welche presshärtbar und/oder vergütbar sind. Alternativ können auch Werkstoffe derart miteinander kombiniert werden, dass auch Bauteile im Zuge einer Kaltumformung bzw. Halbwarmumformung mit unterschiedlichen Eigenschaften bereitgestellt werden können. The invention is not restricted to the exemplary embodiments shown in the drawing or to the explanations in the general description. Rather, the features of the invention can be combined with one another as desired, provided that it is technically possible. At least one of the workpieces (1, 2, 3) can for example consist of a steel material with a tensile strength> 600 MPa, in particular> 800 MPa, in particular also of a hardenable steel with tensile strengths of at least 1500 MPa in the hardened state, so that material composites can be provided which are press-hardenable and / or heat-treatable. Alternatively, materials can also be combined with one another in such a way that components with different properties can also be made available in the course of cold forming or warm forming.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Dreilagiges Flachproduktpaket (10) mit zwei Außenlagen (I, III) bestehend jeweils aus einem ersten Werkstück (1) und einer Kernlage (II) umfassend mindestens ein zweites Werkstück (2, 3), wobei die Werkstücke (1 , 2, 3) aufeinander gestapelt sind und die drei Lagen (I, II, III) des Flachproduktpaketes (10) definieren, wobei die Werkstücke (1 , 2, 3) zwischen den Lagen (I; II; III) eine horizontale Verbindungsebene (Vh) bilden und zumin dest abschnittsweise umlaufend stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wobei das Flachproduktpaket (10) für eine Warmwalzplattierung zur Erzeugung eines Werkstoffver bunds vorgesehen ist, wobei das Flachproduktpaket (10) eine Längserstreckung (L) und eine Quererstreckung (Q) aufweist und die Längserstreckung (L) im Vergleich zur Querer streckung (Q) mindestens doppelt so lang ist, 1. Three-layer flat product package (10) with two outer layers (I, III) each consisting of a first workpiece (1) and a core layer (II) comprising at least one second workpiece (2, 3), the workpieces (1, 2, 3 ) are stacked on top of one another and define the three layers (I, II, III) of the flat product package (10), the workpieces (1, 2, 3) forming a horizontal connecting plane (Vh) between the layers (I; II; III) and are at least partially cohesively connected to one another, the flat product package (10) being intended for hot-roll cladding to produce a material composite, the flat product package (10) having a longitudinal extension (L) and a transverse extension (Q) and the longitudinal extension (L) is at least twice as long compared to the transverse stretching (Q),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Kernlage (II) mindestens ein drittes Werkstück (3) umfasst, welches sich hinsichtlich mindestens einer Eigenschaft von dem ersten Werkstück (1) und/oder von dem zweiten Werkstück (2) unterscheidet, wobei das zweite Werkstück (2) und das dritte Werkstück (3) derart in der Kernlage (II) in Längserstreckung nebeneinander verlaufend positioniert sind, wobei das zweite Werkstück (2) und das dritte Werkstück (3) zwischen sich eine Be zugsfläche (Ül , Ü2) bilden, welche die Werkstücke (2, 3) voneinander trennt. the core layer (II) comprises at least one third workpiece (3) which differs from the first workpiece (1) and / or from the second workpiece (2) with regard to at least one property, the second workpiece (2) and the third workpiece (3) are positioned in the core layer (II) running alongside one another in the longitudinal direction, the second workpiece (2) and the third workpiece (3) forming a reference surface (Ül, Ü2) between them, which the workpieces (2, 3 ) separates from each other.
2. Flachproduktpaket nach Anspruch 1 , wobei zwei zweite Werkstücke (2) vorgesehen, wobei das zweite Werkstück (2) und das dritte Werkstück (3) derart in der Kernlage (II) positio niert sind, dass das zweite Werkstück (2) in Quererstreckung (Q) jeweils seitlich und das dritte Werkstück (3) innerhalb der Kernlage (II) zwischen dem jeweils zweiten Werkstück (2) angeordnet sind. 2. Flat product package according to claim 1, wherein two second workpieces (2) are provided, the second workpiece (2) and the third workpiece (3) being positioned in the core layer (II) in such a way that the second workpiece (2) is transverse (Q) in each case laterally and the third workpiece (3) is arranged within the core layer (II) between the respective second workpiece (2).
3. Flachproduktpaket nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bezugsfläche (Ül, Ü2) in einem Winkel al=0,l° bis 90°, insbesondere al=5° bis 80° und/oder a2=90° bis 179,9°, insbe sondere a2=100° bis 175° zur Quererstreckung (Q) des Flachproduktpakets (10) ausge richtet ist, wobei al einem spitzen Winkel und a2 einem stumpfen Winkel entsprechen.3. Flat product package according to claim 1 or 2, wherein the reference surface (Ül, Ü2) at an angle al = 0.1 ° to 90 °, in particular al = 5 ° to 80 ° and / or a2 = 90 ° to 179.9 ° , in particular special a2 = 100 ° to 175 ° to the transverse extent (Q) of the flat product package (10) is aligned, where al correspond to an acute angle and a2 to an obtuse angle.
4. Flachproduktpaket nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Werkstücke (1 , 2, 3) jeweils aus einem Stahl mit einer ersten Stahllegierung (1), einer zweiten Stahllegie rung (2) und einer dritten Stahllegierung (3) bestehen. 4. Flat product package according to one of the preceding claims, wherein the workpieces (1, 2, 3) each consist of a steel with a first steel alloy (1), a second steel alloy (2) and a third steel alloy (3).
5. Flachproduktpaket nach Anspruch 4, wobei die erste Stahllegierung (1) einen Kohlenstoff gehalt bis einschließlich 0,1 Gew-%, die zweite Stahllegierung (2) einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,15 Gew.-% und die dritte Stahllegierung (3) einen Kohlenstoffgehalt aufweist, welcher um mindestens 0,02 Gew.-% im Vergleich zur zweiten Stahllegierung (2) höher ist. 5. Flat product package according to claim 4, wherein the first steel alloy (1) has a carbon content of up to and including 0.1% by weight, the second steel alloy (2) has a carbon content of at least 0.15% by weight and the third steel alloy (3) has a carbon content which is at least 0.02% by weight higher than that of the second steel alloy (2).
6. Verfahren zum Herstellen eines Werkstoffverbundes umfassend folgende Schritte: 6. A method for producing a composite material comprising the following steps:
Bereitstellen eines Flachproduktpaketes (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, Erwärmen des Flachproduktpakets auf mindestens eine Warmwalzanfangstemperatur, Warmwalzen des Flachproduktpakets zu einem Warmband, Providing a flat product package (10) according to one of the preceding claims, heating the flat product package to at least one hot rolling start temperature, hot rolling the flat product package to form a hot strip,
Abtafeln des Warmbands zu Platten, Tafeln oder Blechen, oder Folding the hot strip into plates, sheets or sheets, or
Aufhaspeln des Warmbands zu einem Bund. Coiling the hot strip into a bundle.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Werkstoffverbund zu einem Kaltband gewalzt und anschließend zu Blechen abgetafelt oder zu einem Bund aufgehaspelt wird. 7. The method according to claim 6, wherein the composite material is rolled into a cold strip and then flattened into sheets or reeled into a bundle.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei der Werkstoffverbund mit einem anorganischen und/oder organischen Überzug beschichtet wird. 8. The method according to any one of claims 6 or 7, wherein the composite material is coated with an inorganic and / or organic coating.
9. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 6 bis 8 hergestellten Werkstoffverbundes als Teil oder Komponente in Bereichen mit Verschleiß-Einflüssen, im Maschinen- bzw. An lagenbau, Behälterbau, Rohrbau, im Baubereich, im Fahrzeug-, im Eisenbahn-, im Schiff bau oder in der Luft- und Raumfahrt. 9. Use of a composite material produced according to one of claims 6 to 8 as a part or component in areas with wear influences, in mechanical engineering or plant construction, container construction, pipe construction, in the construction sector, in vehicle, rail and ship construction or in the aerospace industry.
10. Verwendung nach Anspruch 9, wobei das Teil oder die Komponente kaltgeformt, halb warmgeformt, pressgehärtet oder vergütet ist. 10. Use according to claim 9, wherein the part or component is cold-formed, semi-hot-formed, press-hardened or tempered.
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