DE102018206343A1 - Process and plant for the mass production of hot formed sheet metal parts from a steel strip - Google Patents
Process and plant for the mass production of hot formed sheet metal parts from a steel strip Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018206343A1 DE102018206343A1 DE102018206343.5A DE102018206343A DE102018206343A1 DE 102018206343 A1 DE102018206343 A1 DE 102018206343A1 DE 102018206343 A DE102018206343 A DE 102018206343A DE 102018206343 A1 DE102018206343 A1 DE 102018206343A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- steel strip
- sheet metal
- metal parts
- station
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
- B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
- B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
- B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
- B21D37/16—Heating or cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/62—Quenching devices
- C21D1/673—Quenching devices for die quenching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
- C21D8/0447—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
- C21D9/48—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
- C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
- C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
- C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2261/00—Machining or cutting being involved
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile (230), wobei an den Stationen (110, 120, 130, 140, 150) einer Fertigungslinie in Richtung des Fertigungsflusses (D) folgende Schritte ausgeführt werden:
- Abwickeln eines Stahlblechbands (210) von einem Coil (220);
- Erwärmen des Stahlblechbands (210), sodass sich ein austenitisches Gefüge bildet;
- Vorkühlen des Stahlblechbands (210);
- Erzeugen von Platinen aus dem vorgekühlten Stahlblechband (210);
- Warmumformen der Platinen zu Blechformteilen (230), Beschneiden der Blechformteile und Formkalibrieren der Blechformteile mithilfe mehrerer, nacheinander angeordneter Werkzeuge (151, 152, 153, 154, 155), wobei beim Warmumformen, Beschneiden und/oder Formkalibrieren ein gleichzeitiges Abkühlen erfolgt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage (100) zur Durchführung dieses Verfahrens, sowie eine alternative Ausführungsmöglichkeit des Verfahrens und der Anlage.
The invention relates to a method for the series production of hot-formed sheet-metal shaped parts (230), wherein the following steps are carried out at the stations (110, 120, 130, 140, 150) of a production line in the direction of the production flow (D):
Unwinding a steel strip (210) from a coil (220);
- Heating the steel strip (210), so that forms an austenitic structure;
- Pre-cooling of the steel strip (210);
- Producing boards from the pre-cooled steel sheet strip (210);
- Hot forming of the boards to sheet metal parts (230), trimming the sheet metal parts and form-calibrating the sheet metal parts using a plurality of successively arranged tools (151, 152, 153, 154, 155), wherein simultaneous cooling takes place during hot forming, trimming and / or mold calibration.
The invention further relates to a system (100) for carrying out this method, as well as an alternative embodiment of the method and the system.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile, insbesondere warmumgeformter Karosseriebauteile.The invention relates to a method and a plant for mass production hot-formed sheet metal parts, in particular hot-formed body parts.
Unter Serienfertigung oder auch Reihenfertigung wird die Herstellung gleicher Erzeugnisse (hier Blechformteile) in einer Fertigungslinie verstanden. Eine Fertigungslinie umfasst mehrere gemäß einem vorbestimmten Fertigungsablauf angeordnete, insbesondere gleichzeitig betriebene, Stationen (Fertigungsstationen mit Betriebsmitteln), an denen in Richtung des vorbestimmten Fertigungsflusses die einzelnen Fertigungsschritte durchgeführt werden. Die Werkstücke bzw. herzustellenden Erzeugnisse werden dabei, insbesondere taktgebunden, von einer zur nächsten Station weitergegeben.Serial production or series production means the production of the same products (here sheet metal parts) in one production line. A production line comprises a plurality of stations (production stations with operating means) arranged according to a predetermined production sequence, in particular simultaneously operated stations, on which the individual production steps are carried out in the direction of the predetermined production flow. The workpieces or products to be produced are thereby, in particular clock bound, passed from one to the next station.
Unter Warmumformung werden im Rahmen der Erfindung Umformschritte verstanden, bei denen das Blechmaterial auf eine Temperatur oberhalb der Raumtemperatur erwärmt ist. Bei Stahlblechmaterial kann die Erwärmungstemperatur mehrere Hundert Grad Celsius (d. h. mind. 200°C) betragen, wobei auch die Rekristallisationstemperatur (ca. 550° C bis 700°C) überschritten werden kann. Dadurch sind mit geringen Umformkräften große Formänderungen möglich. Außerdem kann gezielt der Effekt von Gefügeveränderungen genutzt werden, um Blechformteile mit besonderen Eigenschaften, wie z. B. einer hohen Festigkeit, herzustellen.In the context of the invention, hot forming means forming steps in which the sheet material is heated to a temperature above room temperature. For steel sheet material, the heating temperature may be several hundred degrees Celsius (i.e., at least 200 ° C), and the recrystallization temperature (about 550 ° C to 700 ° C) may be exceeded. As a result, with small forming forces large changes in shape are possible. In addition, the effect of structural changes can be used selectively to sheet metal parts with special properties, such. As a high strength to produce.
Die
Zum Stand der Technik wird außerdem auf die in der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zur Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile anzugeben, die wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur vermindert aufweisen.The invention has for its object to provide a method and system for mass production of hot-formed sheet metal parts that do not have at least one associated with the prior art disadvantage or at least only reduced.
Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 (erste Verfahrensvariante) und durch ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 (zweite Verfahrensvariante). Die Aufgabe wird ferner gelöst durch die erfindungsgemäße Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 (erste Anlagenvariante) und durch eine alternative erfindungsgemäße Anlage (zweite Anlagenvariante) mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung und den Figuren.The object is achieved by the method according to the invention with the features of patent claim 1 (first method variant) and by an alternative method according to the invention having the features of patent claim 3 (second method variant). The object is further achieved by the inventive system with the features of claim 8 (first plant variant) and by an alternative inventive plant (second plant variant) with the features of claim 10. Further developments and embodiments of the invention are analogous to both subject of the invention from the dependent Claims, the following description of the invention and the figures.
Die erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile sieht vor, dass an den Stationen einer Fertigungslinie in Richtung des Fertigungsflusses folgende Schritte ausgeführt werden:
- - Abwickeln eines Stahlblechbands von einem Coil (Bandstahlrolle);
- - Erwärmen, d. h. zumindest partielles Erwärmen, des Stahlblechbands, sodass sich (im Stahlblechband) ein austenitisches Gefüge bildet;
- - Vorkühlen des Stahlblechbands;
- - Erzeugen von Platinen aus dem vorgekühlten Stahlblechband;
- - Warmumformen der Platinen zu Blechformteilen, Beschneiden der Blechformteile und Formkalibrieren der Blechformteile mithilfe mehrerer, in Richtung des Fertigungsflusses nacheinander angeordneter Werkzeuge, insbesondere Pressenwerkzeuge, wobei beim Warmumformen, Beschneiden und/oder Formkalibrieren ein gleichzeitiges Abkühlen (des Stahlblechs), insbesondere mit einer gezielten Temperaturführung, erfolgt.
- Unwinding a steel strip from a coil (strip steel roll);
- Heating, ie at least partial heating, of the steel strip so that an austenitic structure is formed (in the steel strip);
- - Pre-cooling of the steel strip;
- - Production of boards from the pre-cooled steel sheet strip;
- - Hot forming of the blanks to sheet metal parts, trimming the sheet metal parts and mold calibrating the sheet metal parts using several, in the direction of the production flow successively arranged tools, in particular press tools, wherein during hot forming, trimming and / or shape calibration simultaneous cooling (of the steel sheet), in particular with a targeted temperature control , he follows.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass aus dem vorgekühlten Stahlblechband die Platinen mithilfe einer Schlagschere (Tafelschere) oder dergleichen erzeugt werden. Die mit einer Schlagschere erzeugten Platinen weisen einen einfachen, in der Regel viereckigen Umriss auf und können auch als Tafeln bezeichnet werden. Mithilfe einer Schneidlaservorrichtung, eines Schneidwerkzeugs oder dergleichen können direkt aus dem vorgekühlten Stahlblechband oder aus den Tafeln auch Formplatinen erzeugt werden. Für den Platinenschnitt kann eine eigene Station (Platinenschnittstation) vorgesehen sein. Der Platinenschnitt kann aber auch direkt in einem Werkzeug, insbesondere einem Pressenwerkzeug, erfolgen, das in Richtung des Fertigungsflusses vor dem ersten Warmumformwerkzeug (zum Warmumformen der Platinen) angeordnet ist.It is preferably provided that the blanks are produced from the precooled steel sheet strip by means of a shearing device (shears) or the like. The blanks produced with a guillotine have a simple, usually quadrangular outline and can also be referred to as tablets. By means of a cutting laser device, a cutting tool or the like, molded blanks can also be produced directly from the precooled sheet steel strip or from the sheets. For the board cutting a separate station (board cutting station) may be provided. However, the blank cut can also be made directly in a tool, in particular a press tool, which is arranged in the direction of the production flow in front of the first hot forming tool (for hot forming of the blanks).
Die zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile sieht vor, dass an den Stationen einer Fertigungslinie in Richtung des Fertigungsflusses folgende Schritte ausgeführt werden:
- - Abwickeln eines Stahlblechbands von einem Coil;
- - Erwärmen des Stahlblechbands, sodass sich ein austenitisches Gefüge bildet;
- - Vorkühlen des Stahlblechbands;
- - Zuführen des vorgekühlten Stahlblechbands zu einer Folgeverbundwerkzeuggruppe mit mehreren Werkzeugstufen zum Warmumformen des Stahlblechbands zu Blechformteilen, Beschneiden der Blechformteile, Formkalibrieren der Blechformteile und Freischneiden der Blechformteile, wobei in wenigstens einer Werkzeugstufe ein gleichzeitiges Abkühlen, insbesondere mit einer gezielten Temperaturführung, erfolgt.
- - Unwinding a steel strip from a coil;
- - Heating the steel strip so that forms an austenitic structure;
- - Pre-cooling of the steel strip;
- - Supplying the precooled steel strip to a progressive tool group with multiple tool stages for hot forming the steel strip to sheet metal parts, trimming the sheet metal parts, mold calibration of the sheet metal parts and free cutting of the sheet metal parts, wherein in at least one tool stage simultaneous cooling, in particular with a targeted temperature control occurs.
Unter einer Folgeverbundwerkzeuggruppe wird eine mehrere Werkzeugstufen bzw. Einzelwerkzeuge, insbesondere Pressenwerkzeuge, umfassende Werkzeuggruppe verstanden. In diesen Werkzeugstufen werden aus dem zugeführten, noch warmen Stahlblechband sukzessive die Blechformteile im Takt gefertigt und dabei mithilfe wenigstens eines Trägerstreifens weitertransportiert. Abschließend werden die Blechformteile vom Trägerstreifen getrennt (Freischneiden). Ein vorausgehender Platinenschnitt ist nicht erforderlich.A follow-on composite tool group is understood to mean a tool group comprising a plurality of tool stages or individual tools, in particular press tools. In these tool stages, the shaped sheet metal parts are successively produced from the supplied, still warm sheet steel strip in time and thereby transported using at least one carrier strip. Finally, the sheet metal parts are separated from the carrier strip (free cutting). A previous board cut is not required.
Die nachfolgenden Erläuterungen gelten analog für beide Verfahrensvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens.The following explanations apply analogously to both process variants of the process according to the invention.
Das Stahlblechband wird, während es durch eine Erwärmungsstation bewegt wird (z. B. mit einer Geschwindigkeit von 12 m/min bis 30 m/min), auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (> AC3, bevorzugt ≥ 800 °C, insbesondere ≥ 900 °C) erwärmt und oberhalb der Austenitisierungstemperatur gehalten (Haltephase bzw. Haltezeit z. B. ≥ 30 s, bevorzugt ≥ 45 s), sodass eine vollständige austenitische Gefügeumwandlung erfolgt. Anschließend wird das Stahlblechband, während es durch eine Vorkühlstation bewegt wird, (die Abkühlzeit beträgt bspw. 4 s bis 6 s) auf ein niedrigeres Temperaturniveau (die Vorkühltemperatur liegt bspw. in einem Bereich von 650 °C bis 750 °C) abgekühlt. Dabei kann unterkühlter Austenit entstehen. Anschließend werden aus dem vorgekühlten Stahlblechband, gegebenenfalls nach vorherigem Platinenschnitt, die Blechformteile geformt, beschnitten und formkalibriert, wobei das Stahlblech von einer Einlegetemperatur (die unterhalb der Vorkühltemperatur liegt, z. B. zwischen 400 C und 600 °C, bevorzugt zwischen 450 °C und 550 °C) so rasch auf eine Zieltemperatur (z. B. 180 °C bis 220 °C, wobei auch niedrigere Zieltemperaturen möglich sind) abgekühlt wird, dass sich ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge oder zumindest ein martensithaltiges Gefüge ausbildet (die kritische Abkühlgeschwindigkeit ist abhängig vom Stahlblechmaterial bzw. -werkstoff und beträgt z. B. wenigstens 10 K/s und bevorzugt wenigstens 20 K/s). Mit der martensitischen Umwandlung geht eine Festigkeits- bzw. Härtesteigerung einher. Erfolgt das rasche Abkühlen auf die Zieltemperatur in einem Formwerkzeug, kann dieser Vorgang auch als Formhärten bezeichnet werden. Bevorzugt erfolgt das Abkühlen auf Zieltemperatur erst beim Formkalibrieren. Der Beschnitt und gegebenenfalls vorgesehene Lochungsoperationen werden bevorzugt bei einer Temperatur zwischen der Einlegetemperatur und der Zieltemperatur (z. B. in einem Temperaturbereich zwischen 300 °C und 500 °C) durchgeführt, d. h. bevor die martensitische Umwandlung einsetzt oder vollständig abgeschlossen ist. Erfolgt das Abkühlen auf Zieltemperatur erst beim Formkalibrieren, kann es erforderlich sein, die vorausgehenden Werkzeuge (zum Warmumformen und Beschneiden) gegebenenfalls zu beheizen. Für die Werkzeuge ist bevorzugt eine Temperaturregelung vorgesehen, insbesondere derart, dass jedes temperaturgeregelte Werkzeug einen eigenen Regelkreis hat.The steel sheet strip, while being moved through a heating station (eg at a speed of 12 m / min to 30 m / min), is at a temperature above the austenitizing temperature (> AC3, preferably ≥ 800 ° C, especially ≥ 900 ° C) and held above the austenitizing temperature (holding phase or holding time eg ≥ 30 s, preferably ≥ 45 s), so that a complete austenitic microstructure transformation takes place. Subsequently, the steel sheet strip is cooled to a lower temperature level (the pre-cooling temperature is in a range of 650 ° C to 750 ° C, for example) while being moved through a precooling station (the cooling time is 4 seconds to 6 seconds, for example). Undercooled austenite can form during this process. The shaped sheet metal parts are then shaped, cut and shape-calibrated from the precooled sheet steel strip, optionally after previous blank cutting, the steel sheet being at an insertion temperature (below the precooling temperature, eg between 400 C and 600 ° C., preferably between 450 ° C. and 550 ° C.) is cooled as rapidly to a target temperature (eg 180 ° C. to 220 ° C., whereby lower target temperatures are also possible), that a substantially martensitic microstructure or at least a martensitic microstructure is formed (the critical cooling rate is dependent on the steel sheet material or material and is for example at least 10 K / s and preferably at least 20 K / s). The martensitic transformation is accompanied by a strength or hardness increase. If the rapid cooling to the target temperature in a mold, this process can also be referred to as a form hardening. Cooling to target temperature preferably takes place only during mold calibration. The trimming and possibly provided punching operations are preferably carried out at a temperature between the insert temperature and the target temperature (eg in a temperature range between 300 ° C and 500 ° C), i. H. before the martensitic transformation begins or is completed. If the cooling to the target temperature occurs only during mold calibration, it may be necessary to heat the previous tools (for hot forming and trimming) if necessary. For the tools, a temperature control is preferably provided, in particular such that each temperature-controlled tool has its own control loop.
Als Blechmaterial wird bevorzugt ein umwandlungsverzögerter Mangan-Borstahl (z. B. 20MnB8) verwendet, der für die martensitische Härtung einen breiten Abkühlkorridor aufweist und somit für das Vorkühlen sehr gute Voraussetzungen mitbringt.The preferred sheet material is a conversion-delayed manganese boron steel (eg 20MnB8) which has a broad cooling corridor for the martensitic hardening and therefore has very good precooling requirements.
Die Erfindung ermöglicht die Serienfertigung direkt warmumgeformter Blechformteile (d. h. ohne kaltes Vorformen des Stahlblechmaterials) mit geringer Durchlaufzeit, kurzen Taktzeiten und hoher Ausbringungsmenge. Zudem sind Energieeinsparungen möglich. Außerdem können werkzeugfallend Fertigteile erzeugt werden.The invention enables the series production of directly hot formed sheet metal parts (i.e., without cold preforming of the steel sheet material) with low cycle time, short cycle times and high output. In addition, energy savings are possible. In addition, tool-related finished parts can be produced.
Das Erwärmen bzw. Aufheizen des Stahlblechbands kann induktiv erfolgen, was eine schnelle bzw. zügige und präzise Erwärmung ermöglicht. Die Erwärmungsstation kann hierzu mehrere feststehende und/oder bewegbare Induktoren aufweisen, die als Längsfeldinduktoren und/oder Querfeldinduktoren arbeiten, wie ausführlich in der
Das Vorkühlen bzw. Zwischenkühlen des Stahlblechbands kann konvektiv mithilfe wenigstens eines Düsenfelds erfolgen, an dem das Stahlblechband vorbeibewegt und dabei mittels Luft (oder Gas), Wasser oder einem Mehrphasengemisch (z. B. Luft + Wasser) gekühlt wird. Das Vorkühlen des Stahlblechbands kann auch konduktiv mithilfe wenigstens einer Kühlwalze oder Kühlplatte erfolgen, an der das Stahlblechband vorbeibewegt wird. Das Vorkühlen erfolgt bevorzugt in einer Vorkühl- bzw. Zwischenkühlstation. Bevorzugt ist eine Kombination aus wenigstens einem Düsenfeld und wenigstens einem Kühlwalzenpaar vorgesehen.The precooling or intermediate cooling of the steel strip may be carried out convivially by means of at least one nozzle field where the steel strip is moved past and cooled by means of air (or gas), water or a multiphase mixture (eg air + water). The pre-cooling of the steel strip may also be conductive by means of at least one cooling roll or cooling plate on which the steel strip is moved past. Pre-cooling preferably takes place in a pre-cooling or intermediate cooling station. Preferably, a combination of at least one nozzle array and at least one cooling roller pair is provided.
Das Stahlblechband kann beim Vorkühlen oder nach dem Vorkühlen gereinigt werden, um z. B eine Zunderschicht oder Oxidschicht zu entfernen oder zumindest zu reduzieren. Das Reinigen kann bspw. durch Hochdruckstrahlen, insbesondere mit einem abrasiven Mittel, oder durch Auftragen einer reduzierenden Flüssigkeit erfolgen. Das Reinigen kann auch mittels Ultraschall erfolgen. Die Reinigung erfolgt bevorzugt noch in der Vorkühlstation, wobei das Hochdruckstrahlen oder das Auftragen einer reduzierenden Flüssigkeit zugleich auch der Vorkühlung dienen kann, d. h., das Vorkühlen und Reinigen kann kombiniert werden. Mittels Kühlwalzen kann zuvor die abzutragende Zunder- und/oder Oxidschicht aufgebrochen werden, was die Entfernung begünstigt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Zunder- oder Oxidschicht nicht abgetragen, sondern angedrückt und verdichtet wird, z. B. mithilfe verwendeter Kühlwalzen, mit dem Ziel, diese dauerhaft auf dem Blechformteil zu belassen, sodass auch ein späteres Reinigungsstrahlen entfallen kann (insbesondere bei einer Zinkbeschichtung; s. u.).The sheet steel strip can be cleaned during pre-cooling or after precooling to z. B to remove or at least reduce a scale or oxide layer. The cleaning can be done, for example, by high-pressure blasting, in particular with an abrasive agent, or by applying a reducing liquid. The cleaning can also be done by means of ultrasound. The cleaning is preferably carried out in the pre-cooling station, wherein the high-pressure jetting or the application of a reducing liquid can also serve for pre-cooling at the same time, d. that is, pre-cooling and cleaning can be combined. By means of cooling rollers, the scale and / or oxide layer to be removed can be broken up beforehand, which favors the removal. Alternatively, it can also be provided that the scale or oxide layer is not removed, but pressed and compacted, z. B. with the help of used cooling rollers, with the aim to leave them permanently on the sheet metal part, so that a later cleaning blasting can be omitted (especially in a zinc coating, see below).
Das Stahlblechband kann blank sein. Das Stahlblechband kann auch eine Zinkbeschichtung (zinkhaltige Schutzbeschichtung) aufweisen, worunter insbesondere verstanden wird, dass das als Coil bereitgestellte Stahlblechband bereits mit einer insbesondere doppelseitig aufgebrachten Zinkbeschichtung bzw. Verzinkung versehen ist. Die Zinkbeschichtung kann das Stahlblechmaterial vor Verzunderung schützen und eignet sich sowohl für eine induktive Erwärmung als auch für eine Ofenerwärmung und kann die Erwärmung sogar begünstigen (indem die Wärme rascher aufgenommen wird). Eine sich beim Erwärmen ausbildende Oxidschicht bzw. Oxidhaut schützt die Zinkschicht und kann später wieder entfernt werden, wie oben beschrieben. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Zinkbeschichtung erst nach dem Vorkühlen, insbesondere im Anschluss an ein Reinigen (Entzundern) auf das ursprünglich unbeschichtete Stahlblechband aufgebracht wird, z. B. durch Aufspritzen oder mittels Tauchbad (Feuerverzinken). Dieses Zinkbeschichten bzw. Verzinken kann in der Vorkühlstation oder in einer separaten Beschichtungsstation, die in Richtung des Fertigungsflusses nach der Vorkühlstation angeordnet ist, erfolgen. Das Stahlblechband kann auch eine Aluminiumbeschichtung (z. B. eine Aluminium-Silizium-Beschichtung) oder eine sonstige Beschichtung aufweisen.The sheet steel strip can be bright. The steel strip may also have a zinc coating (zinc-containing protective coating), which is understood to mean, in particular, that the steel strip strip provided as a coil is already provided with a zinc coating or zinc coating applied in particular on both sides. The zinc coating can protect the steel sheet material from scaling and is suitable for both inductive heating and furnace heating and may even promote heating (by absorbing heat more quickly). An oxide layer or oxide skin forming on heating protects the zinc layer and can be removed later, as described above. Alternatively, it may be provided that the zinc coating is applied to the originally uncoated sheet steel strip only after the pre-cooling, in particular following a cleaning (descaling), z. B. by spraying or by immersion (hot dip galvanizing). This zinc coating or galvanizing may take place in the precooling station or in a separate coating station which is arranged in the direction of the production flow after the precooling station. The steel strip may also have an aluminum coating (eg, an aluminum-silicon coating) or other coating.
Die erste Variante der erfindungsgemäßen Anlage für die Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile weist zumindest folgende, in Richtung des Fertigungsflusses angeordnete Stationen auf:
- - mindestens eine Station (Abwickelstation) zum Abwickeln eines Stahlblechbands von einem Coil;
- - mindestens eine Station (Erwärmungsstation) zum Erwärmen des Stahlblechbands;
- - mindestens eine Station (Vorkühlstation) zum Vorkühlen des Stahlblechbands;
- - mindestens eine Station (Platinenschnittstation), oder zumindest eine Vorrichtung oder ein Werkzeug, zum Erzeugen von Platinen aus dem vorgekühlten Stahlblechband;
- - mindestens eine Station (Formstation) zum Warmumformen der Platinen zu Blechformteilen, Beschneiden der Blechformteile und Formkalibrieren der Blechformteile, insbesondere mit Abkühlung, wie oben beschrieben.
- - At least one station (unwinding) for unwinding a steel strip from a coil;
- - at least one station (heating station) for heating the steel strip;
- - at least one station (pre-cooling station) for pre-cooling the steel strip;
- - At least one station (board cutting station), or at least a device or a tool for producing boards from the pre-cooled steel sheet strip;
- - At least one station (forming station) for hot forming the boards to sheet metal parts, trimming the sheet metal parts and form calibrating the sheet metal parts, especially with cooling, as described above.
Diese Anlagenvariante eignet sich zum Ausführen der ersten Verfahrensvariante.This system variant is suitable for carrying out the first method variant.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Station zum Warmumformen, Beschneiden und Formkalibrieren mit den anderen Stationen eine L-Anordnung bildet. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass die Stationen zum Abwickeln, Erwärmen, Vorkühlen und Erzeugen der Platinen eine Erwärmungsstraße (erster Fertigungslinienabschnitt) und die Station zum Warmumformen, Beschneiden und Formkalibrieren eine Werkzeugstraße (zweiter Fertigungslinienabschnitt) bilden, wobei die Erwärmungsstraße und die Werkzeugstraße in einer L-Anordnung angeordnet sind bzw. zueinander eine L-förmige Anordnung aufweisen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Station, oder zumindest die Vorrichtung oder das Werkzeug, zum Erzeugen der Platinen den Übergang (Eckpunkt) bildet.It is preferably provided that the station for hot forming, trimming and mold calibration forms an L arrangement with the other stations. This is understood to mean in particular that the stations for unwinding, heating, precooling and producing the boards, a heating line (first production line section) and the station for hot forming, trimming and shape calibration form a tool line (second production line section), wherein the heating line and the tool path are in a L Arrangement are arranged or each other have an L-shaped arrangement. In particular, it is provided that the station, or at least the device or the tool, forms the transition (corner point) for producing the boards.
Die zweite Variante der erfindungsgemäßen Anlage für die Serienfertigung warmumgeformter Blechformteile weist zumindest folgende, in Richtung des Fertigungsflusses angeordnete Stationen auf:
- - mindestens eine Station (Abwickelstation) zum Abwickeln eines Stahlblechbands von einem Coil;
- - mindestens eine Station (Erwärmungsstation) zum Erwärmen des Stahlblechbands;
- - mindestens eine Station (Vorkühlstation) zum Vorkühlen des Stahlblechbands;
- - mindestens eine Station (Formstation) mit einer Folgeverbundwerkzeuggruppe, zum Warmumformen des Stahlblechbands zu Blechformteilen, Beschneiden der Blechformteile, Formkalibrieren der Blechformteile und Freischneiden der Blechformteile, insbesondere mit Abkühlung, wie oben beschrieben.
- - at least one station (unwinding station) for unwinding a steel strip from a coil;
- - at least one station (heating station) for heating the steel strip;
- - at least one station (pre-cooling station) for pre-cooling the steel strip;
- - At least one station (forming station) with a follow-on composite tool group, for hot forming the steel strip to sheet metal parts, trimming the sheet metal parts, mold calibration of sheet metal parts and free cutting of sheet metal parts, especially with cooling, as described above.
Diese Anlagenvariante eignet sich zum Ausführen der zweiten Verfahrensvariante.This system variant is suitable for carrying out the second method variant.
Beide Anlagenvarianten können gemäß der vorausgehenden Erläuterungen weitere Stationen aufweisen, wie z. B. eine Reinigungsstation und/oder eine Beschichtungsstation.Both system variants may according to the preceding explanations have other stations, such. B. a cleaning station and / or a coating station.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.
-
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, entsprechend der ersten Verfahrens- und Anlagenvariante. -
2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, entsprechend der zweiten Verfahrens- und Anlagenvariante.
-
1 schematically shows a first embodiment of the invention, according to the first method and equipment variant. -
2 schematically shows a second embodiment of the invention, according to the second method and equipment variant.
Die in
In der ersten Station (Abwickelstation)
Das austenitisierte Stahlblechband
Die fünfte Station
Die unterhalb der Stationen bzw. Werkzeuge angegebenen Temperaturen entsprechen möglichen bevorzugten Zieltemperaturen für das Stahlblechband bzw. die daraus gefertigten Blechformteile.The temperatures specified below the stations or tools correspond to possible preferred target temperatures for the sheet steel strip or sheet metal parts produced therefrom.
Die Anlage
Die in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Anlageinvestment
- 100a100a
- Anlageinvestment
- 110110
- Station (Abwickelstation)Station (unwinding station)
- 120120
- Station (Erwärmungsstation)Station (warming station)
- 121121
- Induktor(en)Inductor (s)
- 122122
- Ofenoven
- 130130
- Station (Vorkühlstation)Station (pre-cooling station)
- 131131
- Düsenfeldnozzle array
- 132132
- Kühlwalzechill roll
- 133133
- Stützwalzesupporting roll
- 140140
- Station (Platinenschnittstation)Station (board cutting station)
- 141141
- Schlagschereshears
- 150150
- Station (Formstation)Station (forming station)
- 151151
- WerkzeugTool
- 152152
- WerkzeugTool
- 153153
- WerkzeugTool
- 154154
- WerkzeugTool
- 155155
- WerkzeugTool
- 160160
- Station (Formstation)Station (forming station)
- 161161
- Werkzeugstufetool level
- 162162
- Werkzeugstufetool level
- 163163
- Werkzeugstufetool level
- 210210
- StahlblechbandSteel band
- 220220
- Coilcoil
- 230230
- BlechformteilSheet metal part
- 240240
- Trägerstreifencarrier strip
- DD
- Richtung des FertigungsflussesDirection of the production flow
- RTRT
- Raumtemperaturroom temperature
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009012940 B4 [0004]DE 102009012940 B4 [0004]
- DE 102009016027 A1 [0005]DE 102009016027 A1 [0005]
- DE 102014211241 A1 [0016]DE 102014211241 A1 [0016]
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018206343.5A DE102018206343A1 (en) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | Process and plant for the mass production of hot formed sheet metal parts from a steel strip |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018206343.5A DE102018206343A1 (en) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | Process and plant for the mass production of hot formed sheet metal parts from a steel strip |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018206343A1 true DE102018206343A1 (en) | 2019-10-31 |
Family
ID=68205444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018206343.5A Pending DE102018206343A1 (en) | 2018-04-25 | 2018-04-25 | Process and plant for the mass production of hot formed sheet metal parts from a steel strip |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018206343A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021102573A1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | Magna International Inc. | Hot stamp tooling assembly and method of forming a part with tailored temper properties |
US20210213510A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | TE Connectivity Services Gmbh | Heated guide track for a press machine for manufacturing a strip |
DE102021122383A1 (en) | 2021-08-30 | 2023-03-02 | Audi Aktiengesellschaft | Process for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel component |
EP4045205B1 (en) * | 2019-10-14 | 2023-03-08 | Autotech Engineering, S.L. | Press systems and methods |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69408595T2 (en) * | 1993-05-17 | 1998-10-15 | Danieli Off Mecc | Production line for the production of strips and / or sheets |
DE102009014670A1 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Thyssenkrupp Sofedit S.A.S | Method and hot forming plant for the production of press-hardened shaped components from sheet steel |
DE102009016027A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Volkswagen Ag | Method for producing a component, in particular a body part, and production line for carrying out the method |
DE102014211241A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Sms Elotherm Gmbh | Method and heating system for the standard heating of sheet metal blanks with formation of different temperature zones |
DE112014006715T5 (en) * | 2014-05-30 | 2017-02-16 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | A method for directly producing a bain-free firermetalized thin strip product from a molten steel |
DE102009012940B4 (en) * | 2009-03-12 | 2017-12-07 | Volkswagen Ag | Method for producing a component, in particular a sheet-metal component, and production line for producing the component |
-
2018
- 2018-04-25 DE DE102018206343.5A patent/DE102018206343A1/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69408595T2 (en) * | 1993-05-17 | 1998-10-15 | Danieli Off Mecc | Production line for the production of strips and / or sheets |
DE102009012940B4 (en) * | 2009-03-12 | 2017-12-07 | Volkswagen Ag | Method for producing a component, in particular a sheet-metal component, and production line for producing the component |
DE102009014670A1 (en) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Thyssenkrupp Sofedit S.A.S | Method and hot forming plant for the production of press-hardened shaped components from sheet steel |
DE102009016027A1 (en) * | 2009-04-02 | 2010-10-07 | Volkswagen Ag | Method for producing a component, in particular a body part, and production line for carrying out the method |
DE112014006715T5 (en) * | 2014-05-30 | 2017-02-16 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | A method for directly producing a bain-free firermetalized thin strip product from a molten steel |
DE102014211241A1 (en) * | 2014-06-12 | 2015-12-17 | Sms Elotherm Gmbh | Method and heating system for the standard heating of sheet metal blanks with formation of different temperature zones |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4045205B1 (en) * | 2019-10-14 | 2023-03-08 | Autotech Engineering, S.L. | Press systems and methods |
WO2021102573A1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | Magna International Inc. | Hot stamp tooling assembly and method of forming a part with tailored temper properties |
US20210213510A1 (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-15 | TE Connectivity Services Gmbh | Heated guide track for a press machine for manufacturing a strip |
DE102021122383A1 (en) | 2021-08-30 | 2023-03-02 | Audi Aktiengesellschaft | Process for the production of a hot-formed and press-hardened sheet steel component |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2324938B1 (en) | Method and thermal recasting assembly for producing a hardened, thermally recast workpiece | |
EP2233593B1 (en) | Method and device for thermal recasting of pressure-hardened casting components made of sheet metal | |
EP1733062B1 (en) | Method for producing a component by reshaping a plate, and device for carrying out said method | |
EP2497840B1 (en) | Oven system and process for partially heating steel blanks | |
DE69814513T2 (en) | Rolling process and mill for thin flat products | |
EP2044234B1 (en) | Method for flexibly rolling coated steel strips | |
DE102018206343A1 (en) | Process and plant for the mass production of hot formed sheet metal parts from a steel strip | |
DE102007043154B4 (en) | Method and device for hardening profiles | |
DE102010049205B4 (en) | Hot forming line and method for hot forming sheet metal | |
DE102009012940B4 (en) | Method for producing a component, in particular a sheet-metal component, and production line for producing the component | |
DE102013100682B3 (en) | A method of producing cured components and a structural component made by the method | |
WO2010020212A1 (en) | Method for mould annealing with intermediate cooling | |
DE102009060388A1 (en) | Method for sheet deformation, involves heating zone of work piece at high temperature, and inserting heated work piece into heat insulated or heated deformation device | |
EP0707905A1 (en) | Method for making sheet metal plates, especially large sized sheet metal plates, and device therefor | |
EP1462192B1 (en) | Method for forming a plate of heat treatable steel and device for carrying out thereof | |
EP3132062A1 (en) | Method and device for producing a steel strip | |
DE102009048858A1 (en) | Method and device for brittle-free cutting of a metallic material | |
DE102014112448A1 (en) | Production method for Al-Si coated sheet steel parts and Al-Si coated steel sheet strip | |
DE102009052779A1 (en) | Method for manufacturing stainless steel-cold strip or other high-alloyed materials, involves cold rolling stainless steel- warm strip in single-stage rolling process | |
EP2540405B1 (en) | Device for manufacturing circuit boards of varying thicknesses | |
DE102017223164B3 (en) | Device and method for producing a hot-formed and press-hardened sheet steel component | |
DE102007030388A1 (en) | Method for the production of a hardened sheet metal component comprises deforming a flexible rolled metal strip with different thickness regions in a deforming tool and pressure hardening | |
EP3925716B1 (en) | Method for press hardening thermoformable blanks | |
DE102011007590B4 (en) | Method and device for sliding bending | |
WO2019048025A1 (en) | Method for producing a component and tool therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication |