DE10149220C1 - Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer gegebenenfalls vorgeformten Platine (1) aus Stahlblech. Zunächst wird an der Platine (1) ein Durchzug (5) mit einem vorstehenden Kragen (4) erzeugt. Anschließend wird die Platine (1) erwärmt und in einem Pressenwerkzeug (6) zum Blechprofil warm umgeformt und noch im Pressenwerkzeug (6) gehärtet. Beim Umformvorgang im Pressenwerkzeug erfolgt eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blech
profils aus einer gegebenenfalls vorgeformten Platine. Der Begriff Platine
wird nachfolgend einheitlich sowohl für eine ebene Stahlblechplatine als
auch für ein bereits vorgeformtes Halbzeug verwendet.
Durch die DE 24 52 486 A1 zählt ein Verfahren zur Herstellung eines ge
härteten Blechprofils aus einer Platine in einem Presshärtverfahren zum
Stand der Technik. Hierbei wird eine aus einem härtbaren Stahl bestehende
Platine auf Härtetemperatur erhitzt, dann in einem Pressenwerkzeug warm
umgeformt und anschließend ausgehärtetet, während das Blechprofil im
Pressenwerkzeug verbleibt. Da das Blechprofil bei der im Zuge des Här
tungsvorgangs vorgenommene Kühlung im Pressenwerkzeug eingespannt
ist, erhält man ein Produkt mit guter Maßhaltigkeit.
Das Warmumformen und Härten im Pressenwerkzeug ist aufgrund der Kom
bination von Umform- und Vergütungsvorgang in einem Werkzeug eine
rationelle Arbeitsweise.
Im Rahmen der WO 99/07492 A1 ist vorgesehen, das vorbeschriebene Press
härtverfahren zu modifizieren und im Pressenwerkzeug die randseitigen Be
reiche von vorgefertigten Löchern abzubiegen, so dass Kragen entstehen.
Das Abbiegen der Löcher geschieht im Pressenwerkzeug vor dem Härten.
Die Öffnungen im Blechprofil sollen als Durchführungslöcher für Befesti
gungsschrauben dienen. Im Stand der Technik ist es auch üblich, solche
fachterminologisch als Durchzüge bezeichnete Öffnungen als Referenz
löcher bzw. Aufnahmen für die positionsgenaue Ausrichtung des Blechprofils
in Folgeprozessen zu nutzen. Des Weiteren dienen sie als Montagefrei
gänge oder als Versteifungsmaßnahme.
Das Ausformen der Durchzüge im Pressenwerkzeug bringt jedoch einen
vergleichsweise großen Werkzeugverschleiss mit sich. Auch ist nur eine be
grenzte Umformung des Kragens möglich. Nachteilig wirken sich zudem ge
genüber dem konventionellen Kaltumformen die höheren Fertigungskosten
aus.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von gehärteten Blechprofilen öko
nomischer und rationeller zu gestalten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentan
spruch 1 gelöst.
Die Formgebung eines Durchzugs erfolgt an der Platine außerhalb des Ver
gütungsprozesses. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Platine auch
um einen Vorformling bzw. ein Halbzeug handeln. Nachdem der Durchzug
mit seinem vorstehenden Kragen erstellt ist, wird die Platine erwärmt und in
einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt. Hierbei erfolgt
eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs. Anschließend wird das
Blechprofil noch im Pressenwerkzeug gehärtet.
Die Platine wird mit einem oder mehreren Durchzügen versehen. Diese kön
nen von verschiedenartiger Form sein, beispielsweise rund oder oval.
Kernpunkt bildet die Maßnahme, im Vergütungsprozess lediglich noch ein
Kalibrieren des Durchzugs auf Endmaß vorzunehmen. Diese Maßnahme
stellt sicher, dass der Durchzug mit der erforderlichen Genauigkeit als Refe
renzpunkt für nachgeschaltete Fertigungsoperationen am Blechprofil fungie
ren kann. Hierdurch kann auch der Werkzeugverschleiss reduziert und die
Fertigungskosten gesenkt werden. Die Vorgehensweise ist verfahrenstech
nisch einfach, kostengünstig und rationell.
Als besonders vorteilhaft ist herauszuheben, dass durch das Kalibrieren im
Pressenwerkzeug die Platine im Pressenwerkzeug exakt ausgerichtet wird.
Infolge dessen kann ein Blechprofil mit hoher Maßgenauigkeit abgepresst
werden. Dies ist besonders für die nachgeschalteten Fertigungsprozesse
von Vorteil.
Die Durchzüge können als Referenzpunkte zur Lageorientierung des Blech
profils in nachfolgenden Fertigungsoperationen oder zur Versteifung des
Blechprofils bzw. als Montagelöcher dienen.
Bevorzugt kommt eine Platine bzw. ein Halbzeug aus einem Stahl zum Ein
satz, der in Gewichtsprozenten ausgedrückt besteht aus Kohlenstoff (C) 0,19
bis 0,25, Silizium (Si) 0,15 bis 0,50, Mangan (Mn) 1,10 bis 1,40, Titan (Ti)
0,020 bis 0,050, Bor (B) 0,002 bis 0,005, Aluminium (AI) 0,02 bis 0,06 sowie
Phosphat (P) in einem Anteil bis max. 0,025, Schwefel (S) max. 0,015,
Chrom (Cr) max. 0,35 und Molybdän (Mo) max. 0,35, wobei der Rest Eisen
(Fe) ist einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.
Die mit Durchzügen versehene Platine wird in der Wärmebehandlungs
anlage auf Härtungstemperatur, das heißt auf eine über Ac3 liegende Tem
peratur erhitzt, wo sich der Stahl in austenitischem Zustand befindet. In der
Regel liegt diese Temperatur zwischen 775°C und 1000°C. Anschließend
erfolgt der Umformvorgang im Pressenwerkzeug, worauf durch Kühlung das
Härten einsetzt. Hierbei stellt sich ein feinkörniges martensitisches oder
bainitisches Werkstoffgefüge ein. Das Blechprofil befindet sich während des
Härtungsvorgangs eingespannt im Pressenwerkzeug. Die hierbei vorge
nommene Kühlung kann direkt oder indirekt durchgeführt werden. Bei der
direkten Kühlung wird das Blechprofil unmittelbar in Kontakt mit einem Kühl
mittel gebracht. Bei der indirekten Kühlung wird das Pressenwerkzeug bzw.
Teile hiervon gekühlt.
Die Durchzüge können mit einem umlaufenden Kragen (Patentanspruch 2)
oder einem unterbrochenen Kragen (Patentanspruch 3) hergestellt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestell
ten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in der Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer vorgelochten
Stahlblechplatine;
Fig. 2 die Platine gemäß Fig. 1 mit ausgeformtem Durchzug;
Fig. 3 im Schema ein Pressenwerkzeug mit einer darin angeordneten
Platine gemäß Fig. 2 und
Fig. 4 die Platine nach der endformgebenden Kalibrierung des Durch
zugs.
Fig. 1 zeigt eine Platine 1 aus Stahlblech, die vorgelocht und mit einer Aus
nehmung 2 versehen ist. Die Ränder 3 der Ausnehmung 2 werden in einem
nächsten Umformvorgang zu Kragen 4 umgeformt, so dass an der Platine 1
ein Durchzug 5 entsteht, wie in der Fig. 2 dargestellt. Der hier dargestellte
Durchzug 5 weist einen umlaufenden Kragen 4 auf. Je nach praktischen
Anforderungen kann auch ein unterbrochener Kragen hergestellt werden.
Grundsätzlich ist es auch möglich, die Platine 1 in einem Fertigungsschritt zu
lochen und den Durchzug 5 auszuformen.
Die mit dem Durchzug 5 versehene Platine 1 wird dann auf Härtungstempe
ratur, das heißt auf eine über Ac3 liegende Temperatur erhitzt. Je nach Stahl
kann die Temperatur zwischen ca. 700°C und ca. 1.100°C eingestellt wer
den. Der Stahl befindet sich dann in einem austenitischen Zustand. Die Pla
tine 1 wird anschließend in ein Pressenwerkzeug 6 (Fig. 3) eingelegt und
zu einem Blechprofil 7 umgeformt. Noch im Pressenwerkzeug 6 eingespannt
wird das Blechprofil 7 gehärtet.
Bei der Umformung im Pressenwerkzeug 6 erfolgt eine endformgebende
Kalibrierung des Durchzugs 5. Die Fig. 3 zeigt schematisiert den Ausschnitt
eines Pressenwerkzeugs 6. Die mit dem Durchzug 5 versehene Stahlblech
platine 1 befindet sich zwischen einem Oberwerkzeug 8 und einem Unter
werkzeug 9. Im Unterwerkzeug 9 ist eine Aufnahme 10 vorhanden, die den
Durchzug 5 positioniert. Das Oberwerkzeug 8 weist einen konfigurativ auf
das Unterwerkzeug 9 bzw. die Aufnahme 10 abgestimmten Stempel 11 auf.
Beim Pressenhub wird die Platine 1 zum Blechprofil 7 umgeformt und gleich
zeitig der Durchzug 5 auf sein genaues Endmaß kalibriert. Noch im Pres
senwerkzeug 6 eingespannt wird das Blechprofil 7 dann durch schnelle Ab
kühlung gehärtet.
Die Fig. 4 zeigt das Blechprofil 7 nach der Kalibrierung des Durchzugs 5. In
dem hier dargestellten Beispiel ist der Durchmesser d des Durchzugs 5 um
3 mm vergrößert worden, wohingegen der innere Radius r an den Kragen 4
um 2 mm verringert ist.
Der so erzeugte Durchzug 5 kann als Referenzpunkt zur Lageorientierung
des Blechprofils 7 in nachgeschalteten Fertigungsoperation dienen. Auch zur
Versteifung eines Blechprofils 7 können Durchzüge 5 an geeigneten Stellen
vorgesehen sein. Des Weiteren können die Durchzüge 5 auch als Montage
löcher fungieren.
1
Platine
2
Ausnehmung
3
Rand v.
2
4
Kragen
5
Durchzug
6
Pressenwerkzeug
7
Blechprofil
8
Oberwerkzeug
9
Unterwerkzeug
10
Aufnahme
11
Stempel
d Durchmesser
r Radius
d Durchmesser
r Radius
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer
gegebenenfalls vorgeformten Platine (1), wobei zunächst an der Platine
(1) zumindest ein Durchzug (5) mit einem vorstehenden Kragen (4) aus
geformt wird, wonach die Platine (1) in einem Pressenwerkzeug (6) zum
Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird, wobei im Pressenwerk
zeug (6) eine endformgebende Kalibrierung des Durchzugs (5) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein umlaufender Kragen (4) am
Durchzug (5) hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 wobei ein unterbrochener Kragen (4) am Durch
zug (5) hergestellt wird.
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