DE102005001829B4

DE102005001829B4 - Verfahren zum Umformen einer Platine

Info

Publication number: DE102005001829B4
Application number: DE102005001829A
Authority: DE
Inventors: Bastian Grigo
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2025-01-15
Also published as: DE102005001829A1

Abstract

Verfahren zum Umformen einer Platine zu einem Bauteil durch Herstellen eines Vorformteiles und anschließendes Fertigformen zum Bauteil, unter Einschluss einer Wärmebehandlung in einem Ofen, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Vorformteiles (10) im Ofen (7) ohne Verwendung eines Umformwerkzeuges und lediglich unter Ausnutzen von Eigengewicht und während der Wärmebehandlung reduzierter Biegesteifigkeit der Platine (2) vonstatten geht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umformen, einer Platine zu einem Bauteil durch Herstellen eines Vorformteiles und anschließendes Fertigformen zum Bauteil, unter Einschluss einer Wärmebehandlung in einem Ofen.
Umformverfahren, die unter Einbeziehung einer Wärmebehandlung des Werkstückes vonstatten gehen (Beispiel: Warmumformen, das auch unter dem Begriff „Presshärten" bekannt ist) bzw. Umformverfahren, bei denen zunächst eine Vorform hergestellt wird, sind im Stand der Technik hinreichend bekannt.
Die DE 39 01 979 C2 beschreibt die Herstellung von Gegenständen aus einer Titanlegierung durch Pulvermetallurgie, wobei zunächst eine Mischung aus AL₃Ti-Pulver zu einem Vorformteil pressgeformt wird, woraufhin das Vorformteil mittels Warmumformen seine endgültige Gestalt erfährt. Dabei handelt es sich allerdings nicht um das Umformen von Platinen.
Aus der DE 199 53 522 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines großflächigen Blechteiles, insbesondere eines Karosserieteiles für ein Fahrzeug aus einer ebenen Platine, bekannt geworden, wobei die ebene Platine durch einseitige Beaufschlagung mit einem Wirkmedium in einem Umformwerkzeug in eine vorgereckte Vorform gebracht wird und wobei anschließend die aus dem Umformwerkzeug entnommene Vorform in einem separaten Tiefziehwerkzeug in die Endform umgeformt wird.
Die DE 100 47 491 A1 beschreibt ein Verfahren zum Umformen von Strukturen aus Aluminium-Legierungen, wobei auf ein elastisches Formen eines umzuformenden Bauteiles in eine vorgegebene Kontur unter externer Krafteinwirkung ein Erwärmen des elastisch geformten Bauteiles auf eine Temperatur größer als die für eine Kriechumformung und Spannungsrelaxation der Legierung erforderlichen Temperatur folgt. Die Anordnung zum Umformen des Bauteiles befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse, das auch ein Ofen sein kann.
Die Patentschrift DE 102 54 695 B3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteiles, insbesondere eines Karosseriebauteiles, wobei durch ein Kaltumformverfahren zunächst ein Bauteil-Rohling geformt wird, worauf hin ein randseitiger Beschnitt folgt und wonach der beschnittene Bauteil-Rohling erwärmt und in einem Warmumform-Werkzeug fertiggeformt und zugleich pressgehärtet wird.
Die DE 102 56 621 B3 beschreibt schließlich ein insoweit vergleichbares Verfahren zur Herstellung eines Formbauteiles mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität aus einem Halbzeug aus härtbarem Stahl mit einer Erwärmung in einem Durchlaufofen und einem Härteprozess, wobei im Durchlaufofen in zwei nebeneinander in Durchlaufrichtung angeordneten Zonen unterschiedlicher Temperaturniveaus herrschen können und wobei das den Ofen durchlaufende Werkstück eine ebene Platine oder auch ein bereits vorgeformtes Bauteil mit Höhenerstreckung sein kann.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren zum Umformen einer Platine in der Weise weiterzubilden, dass trotz der Zwischenstufe – Herstellen einer Vorform – der Umformprozess in kürzest möglicher Zeit durchgeführt werden kann. Darüber hinaus besteht die Aufgabe, eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
Die erfindungsgemäße Lösung bezüglich des Umformverfahrens ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 zu sehen. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Patentanspruch 3 beansprucht. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Während also nach dem bekannten Stand der Technik ebene Platinen auf Rollen oder sonstigen Warenträgern durch einen Ofen gefördert werden und die Platinen erst nach Weitergabe an ein Warmumformwerkzeug und Schließen eines Blechhalters umgeformt bzw. fertiggeformt werden, werden gemäß der Erfindung die Platinen bereits innerhalb des Ofens und dort im Wesentlichen unter Ausnutzung ihres Eigengewichtes vorgeformt. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass das Platinenmaterial innerhalb des Ofens relativ weich wird und je nach Temperaturführung seine Biegesteifigkeit weitgehend einbüßt, so dass es ausreicht, einen der Auflage der Platine dienenden Warenträger entsprechend der gewünschten Vorform der Platine zu konturieren.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematisierten Darstellung einer Vorrichtung zum Umformen einer Platine,
2 eine vergrößerte Darstellung eines Warenträgers mit aufliegender, vorgeformter Platine und mit zugeordnetem Greifer und
3 eine Draufsicht auf die in 3 dargestellten Funktionselemente.
In der in 1 dargestellten Prozessstufe zur Herstellung eines räumlich geformten Bauteiles 1 aus einer ebenen Platine 2 als Halbzeug wird diese mittels Manipulator 3 über einen Greifer 4 auf einen Warenträger 5 aufgelegt, der über ein Fördersystem 6 in an sich bekannter Weise einen Durchlaufofen 7 passiert (Transportrichtung gemäß Pfeil 8). Zum Zwecke einer nachgeschalteten Umformung in einem Warmumformwerkzeug 9 wird die Platine 2 innerhalb des Durchlaufofens 7 auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb der Gefügeumwandlungstemperatur in den austenitischen Zustand liegt, wobei dies je nach dem gewählten Platinenwerkstoff (Stahlsorte) einer Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 700°C und 1100°C entspricht.
Die Atmosphäre des Durchlaufofens 7 kann durch gezielte und ausreichende Zugabe eines Schutzgases inertisiert werden, um ein Verzundern nicht beschichteter Schnittstellen der vor dem Einlegen in den Durchlaufofen 7 beschnittenen Platine 2 oder, bei Verwendung unbeschichteter Platinenwerkstoffe, um an deren gesamten Oberfläche ein Verzundern zu verhindern. Als Schutzgas kann beispielsweise Kohldioxid und/oder Stickstoff verwendet werden.
In erfindungsgemäßer Weise erfährt die Platine 2 innerhalb des Durchlaufofens 7 eine erste Umformung und wird am Ende des Durchlaufofens 7 als Vorformteil 10 mittels eines weiteren Manipulators 11 beziehungsweise über eine von diesem getragene Greifereinheit 12 vom Warenträger 5 entnommen und dem Warmumformwerkzeug 9 zugeführt. Dort wird die dreidimensionale Gestalt des Vorformteils 10 vollends auf das gewünschte Maß gebracht. Weist das Vorformteil 10 bereits endkonturnahe Maße auf, so ist während der Warmumformung nur noch eine relativ geringe Formanpassung notwendig.
Im Warmumformwerkzeug 9 wird also das Vorformteil 10 zum Bauteil 1 fertiggeformt und dabei schnell abgekühlt, wodurch sich ein feinkörniges, martensitisches oder bainitisches Werkstoffgefüge einstellt. Dieser Verfahrensschritt entspricht einer Härtung des Bauteiles 1 und ermöglicht eine gezielte Einstellung der Werkstofffestigkeit.
In den 2 und 3 ist in verschiedenen Ansichten einerseits der Warenträger 5 mit aufliegendem, bereits geformten Vorformteil 10 und die dieses erfassende Greifereinheit 12 des Manipulators 11 gezeigt. Der Warenträger 5 besteht dabei aus einem rechteckförmigen Rahmen 13 mit einem Paar über die Längserstreckung leicht schräg verlaufenden und gewölbten Tragschienen 14, die wiederum eine Anzahl von gegebenenfalls ebenfalls gewölbten Querstreben 15, 16 aufnehmen, auf denen letztlich das Vorformteil 10 aufliegt. Die genaue Position des Vorformteiles 10 wird dabei durch eine Anzahl vertikal nach oben abstehender und am rechteckförmigen Rahmen 13 befestigter Einweiser 17, 18 bestimmt, zwischen die der Greifer 4 des Manipulators 3 die ursprünglich ebene Platine 2 einlegt.
Zur Entnahme des Vorformteiles 10 aus dem Warenträger weist die Greifereinheit 12 einen Längsträger 19 mit drei daran befestigten, unterschiedlich langen Querträgern 20, 21 auf, wobei an den Querträgern 20, 21 jeweils endseitig nach unten wegragende Greifer 22 angeordnet sind. Zum Erfassen des Vorformteiles 10 wäre beispielsweise denkbar, dass die Greifer 22 dieses randseitig geringfügig untergreifen. Einzelheiten zur konstruktiven Gestaltung der Greifer 22, um dies zu erreichen, sind hier nicht dargelegt, da derartiges im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist.
Erfindungsgemäß entsteht also aus der ebenen Platine 2 während ihres Durchlaufes durch den Durchlaufofen 7 das Vorformteil 10. Zu diesem Zweck sind Tragschienen 14 und Querstreben 15, 16 des Warenträgers 5 so konturiert, dass eine sich daraus ergebende Stützfläche für die zuvor ebene Platine 2 zumindest annähernd der Kontur des fertigen Bauteiles 1 entspricht. Von daher liegt die ebene Platine 2 zunächst nur punktuell auf dem Warenträger 5 auf. Während der Verweildauer im Durchlaufofen 7 biegt sich die Platine 2 allerdings unter Einfluss der dort herrschenden hohen Temperatur und aufgrund ihres Eigengewichtes, einhergehend mit einer stark reduzierten Biegesteifigkeit und nimmt letztlich die Kontur des Warenträgers 5 an.
Die an diese Kontur angepasste Greifereinheit 12 kann dann das so entstandene Vorformteil 10 an das Warmumformwerkzeug 9 übergeben. Da die Greifer 22 das Vorformteil 10 nur punktuell erfassen wird diesem auch nur relativ wenig Wärme während des Transports entzogen. Vorteilhafter Weise können die Greifer 22 noch mit Keramikplatten bestückt sein, wodurch der Wärmeabfluss vom Vorformteil 10 in die Greifer 22 weiter reduziert wird, so dass es beim Einlegen in das Warmumformwerkzeug 9 über die gesamte Oberfläche einen homogenen Temperaturverlauf aufweist.
Selbstverständlich ist es bezüglich der Erfindung nicht zwingend erforderlich, dass sich an die Herstellung des Vorformteiles 10 sofort eine Warmumformung anschließt. Die weitere Bearbeitung des Vorformteiles 10 ist vielmehr abhängig von Endkontur und gewünschten Eigenschaften (z. B. Festigkeit) des fertigen Bauteiles 1.

Claims

Verfahren zum Umformen einer Platine zu einem Bauteil durch Herstellen eines Vorformteiles und anschließendes Fertigformen zum Bauteil, unter Einschluss einer Wärmebehandlung in einem Ofen, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung des Vorformteiles (10) im Ofen (7) ohne Verwendung eines Umformwerkzeuges und lediglich unter Ausnutzen von Eigengewicht und während der Wärmebehandlung reduzierter Biegesteifigkeit der Platine (2) vonstatten geht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformteil (10) unmittelbar nach seiner Herstellung dem Ofen (7) entnommen und einem Warmumformwerkzeug (9) zur Herstellung des Bauteiles (1) zugeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen die Platine (2) während des Verweilens im Ofen (7) aufnehmenden Warenträger (5), dessen Platinen-Auflagefläche entsprechend der Kontur des Vorformteiles (10) geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Warenträger (5) aus einem rechteckförmigen Rahmen (13) mit einem Paar über seine Längserstreckung verlaufenden und gewölbten Tragschienen (14) besteht, die wiederum eine Anzahl von gegebenenfalls ebenfalls gewölbten Querstreben (15, 16) aufnehmen, wobei die Platine (2) zwischen vertikal nach oben abstehenden und am rechteck förmigen Rahmen (13) befestigten Einweisern (17, 18) positionierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Warenträger (5) zur Entnahme des Vorformteiles (10) eine Greifereinheit (12) eines Manipulators (11) zugeordnet ist, bestehend aus einer Anzahl Längs- und Querträger (19, 20, 21) mit nach unten wegragenden Greifern (22) zum Untergreifen des Vorformteiles (10).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (22) mit Keramikplatten bestückt sind.