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Die Erfindung betrifft ein pressgehärtetes Blechformteil mit unterschiedlichen Blechdicken und Festigkeiten, wobei es sich insbesondere um eine Säulenverstärkung für eine Kraftfahrzeugkarosserie handelt.
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Aus der
DE 10 2015 203 644 A1 ist ein pressgehärtetes Blechformteil bekannt, welches unterschiedliche Blechdicken und Festigkeiten aufweist, wobei wenigstens zwei benachbarte Bereiche vorgesehen sind, die mit unterschiedlichen Blechdicken und mit unterschiedlichen Festigkeiten ausgebildet sind, derart, dass einer dieser Bereiche pressgehärtet und der andere Bereich ungehärtet oder nur gering gehärtet ist. Zwischen diesen Bereichen ist ein Übergangsbereich ausgebildet, der zugleich als Dickenübergangsbereich und als Festigkeitsübergangsbereich gestaltet ist.
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Demgegenüber weist das erfindungsgemäße pressgehärtete Blechformteil des Patentanspruchs 1 verbesserte Belastungs- und Verformungseigenschaften und insbesondere ein verbessertes Crashverhalten auf. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch umfasst die Erfindung auch eine erfindungsgemäß ausgebildete Säulenverstärkung für eine Kraftfahrzeugkarosserie. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich sinngemäß für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der folgenden Erfindungsbeschreibung sowie der Zeichnung. Dies gilt auch für beispielhaft und optional beschriebene Merkmale. Die in der Beschreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können ohne Einschränkung, insbesondere auch losgelöst von offenbarten Merkmalskombinationen, zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden.
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Das erfindungsgemäße pressgehärtete Blechformteil (nachfolgend auch nur als Blechformteil bezeichnet, womit ein durch Umformung erzeugtes räumlich geformtes beziehungsweise eine räumliche Formgebung aufweisendes Blechteil gemeint ist) hat einen ungehärteten oder nur gering gehärteten ersten Bereich und einen pressgehärteten zweiten Bereich, wobei der zweite (pressgehärtete) Bereich eine größere oder kleiner Blechdicke als der erste Bereich aufweist. Erfindungsgemäß ist zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich ein Übergangsbereich ausgebildet, der ausgehend vom ersten Bereich (in Richtung des zweiten Bereichs) eine Blechdickenübergangszone, eine Zwischenzone und eine Festigkeitsübergangszone aufweist beziehungsweise umfasst.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, womit insbesondere Flächenbereiche gemeint sind, um benachbarte Bereiche (Bauteilbereiche), die nur durch den Übergangsbereich zueinander beabstandet sind. Insbesondere befindet sich der komplette Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich. Ungeachtet dessen weist der Übergangsbereich insbesondere nur die drei oben genannten Zonen auf.
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Das erfindungsgemäße Blechformteil ist zumindest im zweiten Bereich pressgehärtet. Das Presshärten ist als solches aus dem Stand der Technik bekannt, wozu auf entsprechende Fach- und Patentliteratur verwiesen wird (beispielsweise auf die eingangs zitierte
DE 10 2015 203 644 A1 ). Das Presshärten kann sowohl im sogenannten direkten Verfahren als auch im sogenannten indirekten Verfahren erfolgen. Das Blechformteil ist aus einem presshärtegeeigneten Stahlblechmaterial (beispielsweise 22MnB5 oder 34MnB5) gebildet.
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Der zweite Bereich weist eine höhere Festigkeit als der erste Bereich auf. Im zweiten Bereich weist das Blechformteil eine durch Presshärten erzielte Festigkeit (womit hier und im Weiteren die Zugfestigkeit gemeint ist) von bevorzugt mindestens 1000 MPa, insbesondere mindestens 1300 MPa, auf. Der erste Bereich des Blechformteils ist ungehärtet oder nur gering gehärtet und weist somit eine niedrigere Festigkeit als der zweite Bereich auf, wobei jedoch im ersten Bereich die Duktilität höher sein kann als im (pressgehärteten) zweiten Bereich. Unter „ungehärtet“ wird insbesondere verstanden, dass der erste Bereich eine Festigkeit aufweist, die im Wesentlichen der Ausgangsfestigkeit des Stahlblechmaterials entspricht. Unter „gering gehärtet“ wird insbesondere verstanden, dass der erste Bereich eine Festigkeit aufweist, die höher ist als die Ausgangsfestigkeit des Stahlblechmaterials und geringer ist als die beim Presshärten erzielte Festigkeit im zweiten Bereich, was bei der Herstellung des Blechformteils durch geeignete Maßnahmen erreicht werden kann, wozu auf entsprechende Fach- und Patentliteratur verwiesen wird. Im ersten Bereich weist das Blechformteil bevorzugt eine Festigkeit von 300 MPa bis 800 MPa auf.
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Der erfindungsgemäß vorgesehene Übergangsbereich befindet sich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, sodass diese beiden eigentlich benachbarten Bereiche nicht unmittelbar aneinander angrenzen, sondern quasi durch den Übergangsbereich, vorzugsweise ohne weitere Zwischenbereiche oder dergleichen, miteinander verbunden sind, insbesondere derart, dass der erste Bereich direkt an die Blechdickenübergangszone des Übergangsbereichs angrenzt und der zweite Bereich direkt an die Festigkeitsübergangszone des Übergangsbereichs angrenzt.
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Durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Übergangsbereich werden ungünstige Festigkeits- und Blechdickensprünge zwischen dem ersten und zweiten Bereich vermieden. Anders als bei dem aus der
DE 10 2015 203 644 A1 vorbekannten pressgehärteten Blechformteil ist der Übergangsbereich des erfindungsgemäßen Blechformteils in mehrere Zonen unterteilt, derart, dass eine Blechdickenübergangszone, eine Zwischenzone und eine Festigkeitsübergangszone ausgebildet sind. Einerseits ermöglicht die erfindungsgemäße Unterteilung des Übergangsbereichs in mehrere Zonen eine bessere Einstellbarkeit des Verformungsverhaltens, speziell des Knickverhaltens, insbesondere unter Berücksichtigung des Verwendungszwecks sowie der geometrischen Anschlussbedingungen des Blechformteils. Andererseits begünstigt die erfindungsgemäße Unterteilung des Übergangsbereichs in mehrere Zonen im Belastungsfall, insbesondere im Crashfall, eine Verteilung der Belastung auf mehrere Zonen und eine damit verbundene Entzerrung von Spannungsspitzen. Es werden also verbesserte Belastungs- und Verformungseigenschaften und insbesondere auch ein verbessertes Crashverhalten erzielt.
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Der Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich weist erfindungsgemäß also mehrere Zonen, vorzugsweise drei Zonen auf, insbesondere wie im Folgenden beschrieben.
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Ausgehend vom ersten Bereich in Richtung des zweiten Bereichs ist zunächst eine Blechdickenübergangszone (erste Zone) vorgesehen, innerhalb derer ein Blechdickenübergang von der Blechdicke des ersten Bereichs zu der Blechdicke des zweiten Bereichs ausgebildet ist. Die Blechdickenübergangszone ist quasi ein kohärenter Abschnitt, innerhalb dessen der Blechdickenübergang erfolgt. Das heißt, der Blechdickenübergang reicht beziehungsweise erstreckt sich weder in den angrenzenden ersten Bereich noch in die angrenzende Zwischenzone hinein. Bevorzugt erstreckt sich der Blechdickenübergang über die gesamte Blechdickenübergangszone oder zumindest über die gesamte Breite der Blechdickenübergangszone. Bevorzugt ist ein kontinuierlicher Blechdickenübergang vorgesehen Bevorzugt ist die Blechdickenübergangszone mit einer zumindest im Wesentlichen homogenen beziehungsweise gleichbleibenden Festigkeit (nämlich der Festigkeit des ersten Bereichs) ausgebildet. Bevorzugt ist in der Blechdickenübergangszone ein gradueller, das heißt allmählicher, Blechdickenübergang vorgesehen.
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Der Blechdickenübergangszone folgt eine Zwischenzone (zweite Zone). Bevorzugt ist innerhalb dieser Zwischenzone die Blechdicke (nämlich die Blechdicke des zweiten Bereichs) und die Festigkeit (nämlich die Festigkeit des ersten Bereichs) zumindest im Wesentlichen homogen beziehungsweise gleichbleibend ausgebildet. Mit anderen Worten, bevorzugt weist die Zwischenzone des Übergangsbereichs eine dem ersten Bereich entsprechende Festigkeit, insbesondere homogene Festigkeit, und eine dem zweiten Bereich entsprechende Blechdicke, insbesondere homogene Blechdicke, auf. Die Zwischenzone ist quasi ein kohärenter Abschnitt ohne Blechdickenübergang oder Festigkeitsübergang.
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In der Zwischenzone kann besonders günstig, also ohne nennenswerte Nachteile, ein Loch beziehungsweise eine Bohrung angeordnet werden. Bevorzugt ist daher vorgesehen, dass innerhalb der Zwischenzone wenigstens ein Loch beziehungsweise wenigstens eine Bohrung angeordnet ist, insbesondere mit einer verprägten Randkontur. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Befestigungsloch (Befestigungsbohrung) und/oder um ein für die Herstellung verwendetes Aufnahmeloch (Aufnahmebohrung).
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Der Zwischenzone folgt eine Festigkeitsübergangszone (dritte Zone), innerhalb derer ein Festigkeitsübergang von der Festigkeit des ersten Bereichs zu der Festigkeit des zweiten Bereichs ausgebildet ist. Die Festigkeitsübergangszone ist quasi ein kohärenter Abschnitt, innerhalb dessen der Festigkeitsübergang erfolgt. Das heißt, der Festigkeitsübergang reicht beziehungsweise erstreckt sich weder in den angrenzenden zweiten Bereich noch in die angrenzende Zwischenzone hinein. Bevorzugt erstreckt sich der Festigkeitsübergang über die gesamte Festigkeitsübergangszone oder zumindest über die gesamte Breite der Festigkeitsübergangszone. Bevorzugt ist ein kontinuierlicher Festigkeitsübergang vorgesehen. Bevorzugt ist die Festigkeitsübergangszone mit einer zumindest im Wesentlichen homogenen beziehungsweise gleichbleibenden Blechdicke (nämlich der Blechdicke des zweiten Bereichs) ausgebildet. Bevorzugt ist in der Festigkeitsübergangszone ein gradueller, das heißt allmählicher, Festigkeitsübergang vorgesehen.
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Beim erfindungsgemäßen Blechformteil sind der Blechdickenübergang und der Festigkeitsübergang nicht ineinandergelegt beziehungsweise übereinandergelegt. Durch die Zwischenzone wird unter anderem sichergestellt, dass sich die Blechdickenübergangszone und die Festigkeitsübergangszone nicht überschneiden beziehungsweise überdecken. Bevorzugt ist die Duktilität der Zwischenzone höher als die Duktilität des (pressgehärteten) zweiten Bereichs, sodass im Crashfall die Zwischenzone eine zusätzliche Verformungszone bildet, die aufgrund der höheren Blechdicke potentiell mehr Verformungsarbeit aufnehmen kann, als die Blechdickenübergangszone und/oder als der erste Bereich.
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Das erfindungsgemäße Blechformteil weist wenigstens einen beziehungsweise mindestens einen solchen Übergangsbereich (umfassend eine Blechdickenübergangszone, eine Zwischenzone und eine Festigkeitsübergangszone) auf. Das erfindungsgemäße Blechformteil kann aber auch mehrere solcher (das heißt analog zu den vorausgehenden Erläuterungen ausgebildete) Übergangsbereiche aufweisen, die jeweils zwischen entsprechenden Bereichen mit unterschiedlichen Festigkeiten und Blechdicken angeordnet beziehungsweise ausgebildet sind.
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Das erfindungsgemäße pressgehärtete Blechformteil ist bevorzugt aus einer, das heißt aus einer einzelnen, Tailored Rolled Blank (TRB) hergestellt beziehungsweise gefertigt. Das heißt, die für die Herstellung verwendete Stahlblechplatine weist bei schweißnahtfreier einstückiger Ausbildung den Bereichen des Blechformteils entsprechende Platinenbereiche mit unterschiedlichen Blechdicken auf, die durch Walzen erzeugt sind.
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Bevorzugt sind die Blechdickenübergangszone, die Zwischenzone und die Festigkeitsübergangszone des Übergangsbereichs als streifenartige beziehungsweise bandartige Zonen (Bänder) ausgebildet, die sich, insbesondere direkt nebeneinanderliegend, zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich erstrecken. Bevorzugt weisen diese streifenartigen Zonen jeweils eine Breite (Streifenbreite) zwischen 35 mm und 60 mm, insbesondere zwischen 40 mm und 50 mm, auf. Die Breite beziehungsweise Streifenbreite kann (innerhalb der angegebenen Wertebereiche) über der Streifenlängserstreckung variieren. Die streifenartigen Zonen können mit einer im Wesentlichen gleichen Breite (zum Beispiel +/- 5 mm) ausgebildet sein. Der Übergangsbereich kann (über alle drei Zonen hinweg) eine Breite beziehungsweise Gesamtbreite zwischen 100 mm und 200 mm, bevorzugt zwischen 110 mm und 150 mm, insbesondere zwischen 120 mm und 140 mm, aufweisen (gemessen vom ersten Bereich zum zweiten Bereich). Damit sich die oben genannten Effekte (das heißt die beschriebenen Vorteile und Verbesserungen) optimal auswirken, sollten der Übergangsbereich und dessen Zonen nicht zu schmal aber auch nicht zu breit sein, insbesondere nicht schmaler und/oder breiter als die angegebenen Werte.
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Bevorzugt ist die Blechdickenabnahme oder Blechdickenzunahme in der Blechdickenübergangszone stetig oder zumindest im Wesentlichen stetig ausgebildet, womit insbesondere eine konstante Steigung beziehungsweise Rampensteigung gemeint ist, wobei sich die Steigung beziehungsweise Rampensteigung vorzugsweise über die gesamte Breite der Blechdickenübergangszone erstreckt (siehe auch 3 der Zeichnung). Die Blechdickenabnahme oder Blechdickenzunahme beträgt vorzugsweise 0,05 mm bis 0,2 mm pro 10 mm Übergangszone (in Richtung der zweiten Zone) und insbesondere ca. 0,1 mm pro 10 mm Übergangszone (in Richtung der zweiten Zone). Die Breite der Blechdickenübergangszone kann also durch Vorgabe einer bestimmten Blechdickenabnahme oder Blechdickenzunahme eingestellt werden, insbesondere bereits beim Walzen einer Tailored Rolled Blank.
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Bevorzugt weist der zweite Bereich eine größere Blechdicke als der erste Bereich auf. Der erste Bereich kann eine Blechdicke zwischen 1,2 mm und 2,1 mm aufweisen und der zweite Bereich kann eine Blechdicke zwischen 2,3 mm und 2,9 mm aufweisen, wobei es sich insbesondere um homogene oder zumindest um im Wesentlichen homogene Blechdicken handelt.
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Das erfindungsgemäße pressgehärtete Blechformteil kann blank (im Sinne von unbeschichtet) sein oder auch eine einseitige oder beidseitige Beschichtung, insbesondere eine metallische Korrosionsschutzbeschichtung, aufweisen. Die Beschichtung kann bereits auf der Stahlblechplatine beziehungsweise auf dem Ausgangsblechmaterial aufgebracht sein oder erst nach dem Presshärten aufgebracht werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen pressgehärteten Blechformteil handelt es sich bevorzugt um ein Fahrwerksbauteil oder Karosseriebauteil, insbesondere ein Strukturbauteil, für ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Blechformteil ist beispielsweise als Längsträgerelement, Querträgerelement, Stirnwandelement, Tunnelverstärkungselement, Windlaufelement, Dachrahmenelement, Seitenschwellerelement, Seitenaufprallelement oder dergleichen ausgebildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen pressgehärteten Blechformteil handelt es sich insbesondere um eine Säulenverstärkung für eine Kraftfahrzeugkarosserie, vorzugsweise für eine B-Säule (B-Säulenverstärkung), alternativ auch für eine A-Säule, C-Säule oder D-Säule, mit einem ungehärteten oder nur gering gehärteten Fußbereich (erster Bereich) und einem pressgehärteten Mittelbereich (zweiter Bereich), wobei der Mittelbereich eine größere oder kleinere Blechdicke, insbesondere eine größere Blechdicke, als der Fußbereich aufweist. Zwischen dem Fußbereich und dem Mittelbereich ist ein Übergangsbereich ausgebildet, der ausgehend vom Fußbereich (in Richtung des Mittelbereichs) eine Blechdickenübergangszone, eine Zwischenzone und eine Festigkeitsübergangszone aufweist beziehungsweise umfasst, analog zu den vorausgehenden Erläuterungen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können (auch einzeln) allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung weiterbilden. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf eine Säulenverstärkung für eine PKW-Kraftfahrzeugkarosserie;
- 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Übergangsbereichs zwischen dem Fußbereich und dem Mittelbereich an der Säulenverstärkung der 1, gemäß dem in 1 angegebenen Schnittverlauf A-A; und
- 3 eine Möglichkeit zur Erzeugung eines erfindungsgemäßen Übergangsbereichs.
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1 zeigt eine Säulenverstärkung 100 für eine B-Säule. Die Säulenverstärkung 100 weist einen Fußbereich (Fußabschnitt) 130 zur Anbindung an einen Seitenschweller, einen Kopfbereich (Kopfabschnitt) 120 zur Anbindung an einen Dachrahmen und einen Mittelbereich 110 auf. Die Säulenverstärkung 100 ist als pressgehärtetes Blechformteil ausgebildet und weist Bereiche mit unterschiedlichen Blechdicken und unterschiedlichen Festigkeiten auf, wodurch eine beanspruchungsgerechte und gewichtsoptimierte Gestaltung erreicht wird. Die Säulenverstärkung 100 ist aus einer einzelnen (schweißnahtfreien) Tailored Rolled Blank hergestellt.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Säulenverstärkung 100 einen pressgehärteten Mittelbereich 110 auf, in dem das Stahlblechmaterial M eine durch Presshärten erzielte Festigkeit von beispielsweise mindestens 1000 MPa, bevorzugt mindestens 1300 MPa, aufweist. Der Mittelbereich 110 kann mit homogener Blechdicke ausgebildet sein oder kann mehrere im Wesentlichen gleichfeste (das heißt mit gleicher Festigkeit ausgebildete) Teilbereiche 111, 112, 113 mit unterschiedlichen Blechdicken aufweisen. Der pressgehärtete Mittelbereich 110 hat zumindest im untersten beziehungsweise dem Fußbereich 130 zugewandten Teilbereich 113 eine Blechdicke von beispielsweise 2,5 mm. Im Fußbereich 130 ist das Stahlblechmaterial M nur gering gehärtet oder ungehärtet und weist beispielsweise eine Festigkeit von 300 MPa bis 800 MPa auf. Im Fußbereich 130 beträgt die Blechdicke beispielsweise 2,0 mm. Im Kopfbereich 120 ist das Stahlblechmaterial M ebenfalls pressgehärtet und weist eine Festigkeit von beispielsweise mindestens 1000 MPa auf, wobei auch vorgesehen sein kann, dass das Stahlblechmaterial M im Kopfbereich 120 (ähnlich wie im Fußbereich 130) nur gering gehärtet oder ungehärtet ist. Die Blechdicke im Kopfbereich 120 kann der Blechdicke des Fußbereichs 130 oder einer Blechdicke des Mittelbereichs 110 entsprechen.
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Die Säulenverstärkung 100 ist somit im Mittelbereich 110, an den besonders hohe Festigkeits- und Steifigkeitsanforderungen gestellt werden (beispielsweise wegen des Insassenschutzes sowie wegen der Anbindung von Türscharnieren und Türschlössern), vergleichsweise dick und fest ausgebildet. Hingegen ist die Säulenverstärkung 100 im Fußbereich 130, der für die Anbindung der Säulenverstärkung 100 an einen Seitenschweller oder dergleichen vorgesehen ist, vergleichsweise dünn und weich beziehungsweise duktil ausgebildet, um im Crashfall eine gezielte Verformung (beispielsweise ein Einknicken) zu ermöglichen und Reißer sowie Sprödbrüche zu verhindern. Mit anderen Worten: Der Mittelbereich 110 beziehungsweise dessen unterster Teilbereich 113 ist fester und dicker ausgebildet als der Fußbereich 130 und der Fußbereich 130 ist dünner und weicher beziehungsweise duktiler ausgebildet als der Mittelbereich 110 beziehungsweise dessen unterster Teilbereich 113.
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Zwischen dem Fußbereich 130 und dem Mittelbereich 110 ist ein Übergangsbereich 140 ausgebildet, der ausgehend vom Fußbereich 130 (erster Bereich) in Richtung des Mittelbereichs 110 (zweiter Bereich) beziehungsweise dessen unterstem Teilbereich 113 eine dem Fußbereich 130 zugewandte Blechdickenübergangszone 141, eine Zwischenzone 142 und eine dem Mittelbereich 110 zugewandte Festigkeitsübergangszone 143 aufweist. Bezüglich der in 1 gezeigten Einbaulage der Säulenverstärkung 100 befindet sich die Festigkeitsübergangzone 143 oberhalb der Blechdickenübergangszone 141 beziehungsweise die Blechdickenübergangszone 141 befindet sich unterhalb der Festigkeitsübergangzone 143. Die Blechdickenübergangszone 141 und die Festigkeitsübergangzone 143 sind durch die Zwischenzone 142 voneinander beabstandet, wobei der Abstand bevorzugt der Breite (siehe unten) der Blechdickenübergangszone 141 und/oder der Breite der Festigkeitsübergangzone 143 entsprechen kann, insbesondere +/- 5 mm. Innerhalb der Zwischenzone 142 kann wenigstens ein Loch beziehungsweise eine Bohrung angeordnet sein (nicht gezeigt).
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Die Zonen 141, 142, 143 des Übergangsbereichs 140 sind bezüglich der in 1 gezeigten Draufsicht (oder Seitenansicht) streifen- beziehungsweise bandartig ausgebildet und erstrecken sich direkt nebeneinanderliegend von einem Außenrand der Säulenverstärkung 100 zum gegenüberliegenden Außenrand. Die streifenartigen Zonen 141, 142, 143 können jeweils eine Breite B1, B2, B3 (womit die Streifenbreite quer zur Streifenlängserstreckung gemeint ist; siehe 2) zwischen 35 mm und 60 mm, bevorzugt zwischen 40 mm und 50 mm, aufweisen. Die streifenartigen Zonen 141, 142, 143 können eine zumindest näherungsweise konstante oder auch eine variable Breite B1, B2, B3 aufweisen.
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2 veranschaulicht in einer schematischen (nicht maßstabsgerechten) Schnittdarstellung den Übergangsbereich 140. In der Blechdickenübergangszone 141 (erste Zone) erfolgt bei einer gleichbleibenden beziehungsweise homogenen Festigkeit (300 MPa bis 800 MPa) ein gradueller (das heißt ein stufenbeziehungsweise sprungfreier) Blechdickenübergang beziehungsweise Blechdickenanstieg von der Blechdicke des Fußbereichs 130 (2,0 mm) zur Blechdicke des Mittelbereichs 110 beziehungsweise dem untersten Teilbereich 113 des Mittelbereichs 110 (2,5 mm). Der graduelle Blechdickenübergang ist somit quasi weich ausgebildet. (Der gezeigte Blechdickenübergangsverlauf ist lediglich beispielhaft und dient der Veranschaulichung.) Innerhalb der Zwischenzone 142 (zweite Zone) sind die Blechdicke und die Festigkeit gleichbleibend beziehungsweise homogen ausgebildet. Das heißt, die Zwischenzone 142 hat die Blechdicke (2,5 mm) des Mittelbereichs 110 beziehungsweise dessen unterstem Teilbereich 113 und die Festigkeit (300 MPa bis 800 MPa) des Fußbereichs 130. In der Festigkeitsübergangszone 143 (dritte Zone) erfolgt bei einer gleichbleibenden beziehungsweise homogenen Blechdicke (2,5 mm) ein gradueller (das heißt ein stufen- beziehungsweise sprungfreier) Festigkeitsübergang beziehungsweise Festigkeitsanstieg von der Festigkeit des Fußbereichs 130 (300 MPa bis 800 MPa) zur Festigkeit des Mittelbereichs 110 beziehungsweise dem untersten Teilbereich 113 des Mittelbereichs 110 (größer/gleich 1000 MPa). Der graduelle Festigkeitsübergang ist somit quasi dick ausgebildet.
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Wie oben bereits erwähnt, kann die Herstellung des Blechformteils 100 sowohl im direkten Verfahren als auch im indirekten Verfahren erfolgen. Beim direkten Verfahren wird die für die Herstellung verwendete Stahlblechplatine, insbesondere eine Tailored Rolled Blank, durch Erwärmen austenitisiert, insbesondere im Ganzen austenitisiert, und anschließend in einem Presshärtewerkzeug 200 umgeformt und abgekühlt. Beim indirekten Verfahren erfolgt vor dem Austenitisieren zunächst eine Umformung der Stahlblechplatine.
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3 veranschaulicht in einer schematischen (nicht maßstabsgerechten) Schnittdarstellung eine Möglichkeit zur Erzeugung eines Übergangsbereichs 140. Abweichend zu der in 2 gezeigten Ausführungsmöglichkeit weist der Blechdickenübergangsverlauf in der Blechdickenübergangszone 141 eine im Wesentlichen konstante Steigung beziehungsweise Rampensteigung auf. Das in 3 nur ausschnittsweise dargestellte Presshärtewerkzeug 200 umfasst ein Werkzeugunterteil 210 und ein Werkzeugoberteil 220. Sowohl das Werkzeugunterteil 210 als auch das Werkzeugoberteil 220 sind segmentiert ausgebildet und weisen jeweils ein erstes Segment 211, 221, ein zweites Segment 212, 222 und ein drittes Segment 213, 223 auf. Zwischen den benachbarten Segmenten befinden sich Isolierungen 215, 225. Die ersten Segmente 211, 221 sind mit Heizeinrichtungen, insbesondere mit elektrischen Heizeinrichtungen, ausgebildet. Die zweiten Segmente 212, 222 und die dritten Segmente 213, 223 sind mit Kühleinrichtungen, insbesondere mit Wasserkühleinrichtungen, ausgebildet.
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Die gekühlten dritten Segmente 213, 223 bewirken eine rasche Abkühlung des zuvor austenitisierten Stahlblechmaterials M, sodass im zweiten Bauteilbereich 110 beziehungsweise im Teilbereich 113 eine Presshärtung erfolgt. Die beheizten ersten Segmente 211, 221 verhindern eine solche rasche Abkühlung, sodass das Stahlblechmaterial M im ersten Bauteilbereich beziehungsweise im Fußbereich 130 sowie auch in der Blechdickenübergangszone 141 und in der Zwischenzone 142 des Übergangsbereichs 140 nur gering gehärtet wird oder ungehärtet bleibt. Die ebenfalls gekühlten zweiten Segmente 212, 222 weisen einen bestimmten Temperaturverlauf beziehungsweise Temperaturgradienten auf (die Kühleinrichtungen sind entsprechend ausgebildet, wobei alternativ oder zusätzlich auch Heizeinrichtungen vorgesehen sein können) und ermöglichen eine definierte Ausbildung des Festigkeitsübergangs in der Festigkeitsübergangszone 143 des Übergangsbereichs 140. Geeignete Ausgestaltungen und Einstellungen für das Presshärtewerkzeug 200 können durch Simulation und/oder Versuche ermittelt werden. Die Herstellung eines erfindungsgemäßen pressgehärteten Blechformteils 100 kann auch auf andere Weisen erfolgen.
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Die vorausgehenden Erläuterungen zu den Figuren beschreiben die beste Art (best mode) zur Ausführung der Erfindung. Gleichwohl sollten diese Erläuterungen nicht als einschränkend verstanden werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung umfasst weitere Ausführungsmöglichkeiten (embodiments) der Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Säulenverstärkung (Blechformteil)
- 110
- Mittelbereich (zweiter Bereich)
- 111
- Teilbereich
- 112
- Teilbereich
- 113
- Teilbereich
- 120
- Kopfbereich
- 130
- Fußbereich (erster Bereich)
- 140
- Übergangsbereich
- 141
- Blechdickenübergangszone (erste Zone)
- 142
- Zwischenzone (zweite Zone)
- 143
- Festigkeitsübergangszone (dritte Zone)
- 200
- Presshärtewerkzeug
- 210
- Werkzeugunterteil (erstes Werkzeugteil)
- 211
- erstes Segment
- 212
- zweites Segment
- 213
- drittes Segment
- 215
- Isolierung
- 220
- Werkzeugoberteil (zweites Werkzeugteil)
- 221
- erstes Segment
- 222
- zweites Segment
- 223
- drittes Segment
- 225
- Isolierung
- B1
- Breite
- B2
- Breite
- B3
- Breite
- M
- Stahlblechmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015203644 A1 [0002, 0006, 0009]
