DE102022119286A1 - Gestanzte komponenten mit verringerter warmumformzykluszeit - Google Patents

Gestanzte komponenten mit verringerter warmumformzykluszeit Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Umformen einer Komponente umfasst das Bereitstellen eines Werkstückrohlings aus einem umformbaren Material. Der Werkstückrohling umfasst mindestens einen Abschnitt mit einer Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm, die konfiguriert ist, um eine effiziente Strahlung von Wärmeenergie davon zu erleichtern, wenn der Werkstückrohling erwärmt wird. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Austenitisieren des Werkstückrohlings über das Erwärmen des Werkstückrohlings bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer, um eine Austenit-Mikrostruktur in dem mindestens einen Abschnitt zu erreichen und einer Oxidation des Werkstückrohlings zuvorzukommen. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Transferieren des austenitisierten Werkstückrohlings in eine Umformpresse. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Umformen der Komponente über die Umformpresse des austenitisierten Werkstückrohlings. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Abschrecken der aus dem austenitisierten Werkstückrohling gebildeten Komponente und das Kühlen der gebildeten Komponente.

Description

  • EINFÜHRUNG
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft gestanzte Komponenten mit verringerter Warmumformzykluszeit.
  • Stanzen ist ein Herstellungsverfahren, das zur Bildung speziell geformter Komponenten von Werkstückrohlingen verwendet wird. Das Stanzen umfasst im Allgemeinen derartige Formvorgänge, wie Lochen, Ausstanzen, Prägen, Biegen, Bördeln und Münzen. Das Stanzverfahren setzt typischerweise eine Maschinenpresse ein, um den Werkstückrohling zu formen oder zu schneiden durch Verformung mit einer Matrize. Das Stanzen eines Werkstücks in eine gewünschte Form wird häufig durch die Fähigkeit des Werkstücks begrenzt, der Verformung zu widerstehen, ohne dass es zu Rissen und Brüchen kommt. Solche Bedenken werden weiter verschärft, wenn der Werkstückrohling aus weniger dehnbaren Materialien, wie beispielsweise einem hochfesten oder pressgehärteten Stahl, unter Verwendung eines Warmumformprozesses erzeugt wird.
  • Die gewünschte Form, Festigkeit und Steifigkeit eines gestanzten Stahls oder einer anderen Eisenlegierungskomponente wird im Allgemeinen durch eine geeignete Materialmikrostruktur erleichtert. Die erforderliche Materialmikrostruktur und begleitende Festigkeit und Steifigkeit des zugeordneten Werkstücks können über einen Austenitisierungs- und Wärmebehandlungsprozess erreicht werden. Während der Austenitisierung wird das Material lange genug über seiner kritischen Temperatur erwärmt, damit die Transformation in Austenit stattfindet. Durch Ändern der Temperatur für die Austenitisierung kann der Prozess unterschiedliche und gewünschte Mikrostrukturen ergeben.
  • Im Allgemeinen erzeugt eine höhere Austenitisierungstemperatur einen höheren Kohlenstoffgehalt in Austenit, wohingegen eine niedrigere Temperatur eine gleichförmigere Struktur erzeugt. Der Kohlenstoffgehalt in Austenit ist ebenfalls eine Funktion der Austenitisierungszeit. Wenn ein austenitisiertes Material anschließend abgeschreckt wird, wird das Material gehärtet. Abschrecken wird im Allgemeinen bei einer Rate durchgeführt, die schnell genug ist, um Austenit in Martensit zu transformieren. Als Ergebnis ist die Zeitdauer, bei welcher der Stahlwerkstückrohling bei der Austenitisierungstemperatur durchwärmt wird, der primäre Faktor bei der Wärmebehandlungsprozesszykluszeit und ist ebenfalls direkt korrelativ zu der Oxidation des Werkstückrohlings.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ein Verfahren zum Umformen einer Komponente umfasst das Bereitstellen eines Werkstückrohlings eines umformbaren Materials. Der Werkstückrohling umfasst mindestens einen Abschnitt mit einer Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm, die konfiguriert ist, um eine effiziente Strahlung von Wärmeenergie davon zu erleichtern, wenn der Werkstückrohling erwärmt wird. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Austenitisieren des Werkstückrohlings über Erwärmen des Werkstückrohlings bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer, um eine Austenit-Mikrostruktur in dem mindestens einen Abschnitt zu erreichen und einer Oxidation des Werkstückrohlings zuvorzukommen. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Transferieren des austenitisierten Werkstückrohlings in eine Umformpresse. Das Verfahren umfasst ebenfalls das Umformen der Komponente über die Umformpresse des austenitisierten Werkstückrohlings. Das Verfahren umfasst zusätzlich das Abschrecken der aus dem austenitisierten Werkstückrohling gebildeten Komponente und das Kühlen der gebildeten Komponente.
  • Das umformbare Material kann ein presshärtbarer Stahl (press-hardening steel; PHS) mit einer Materialchemie sein, die konfiguriert ist, um eine wirksame Oxidationsbeständigkeit während des Austenitisieren zu erleichtern und nach Gewicht ein Gehalt von Kohlenstoff (C) bei 0,05-0,45%, ein Gehalt von Mangan (Mn) bei 0-4,5%, ein Gehalt von Chrom (Cr) bei 0,5-6% und ein Gehalt von Silicium (Si) bei 0,5-2,5% zu umfassen.
  • Der Werkstückrohling kann durch eine Abwesenheit einer Anti-Oxidationsbeschichtung gekennzeichnet sein.
  • Für den mindestens einen Abschnitt mit einer Dicke in einem Bereich von 1,0-2,0 mm kann die vorbestimmte Zeitdauer, um die Austenit-Mikrostruktur in dem betreffenden Abschnitt zu erreichen, in einem Bereich von 2-8 Minuten sein. Für den mindestens einen Abschnitt mit einer Dicke in einem Bereich von 2,0-3,5 mm kann die vorbestimmte Zeitdauer, um die Austenit-Mikrostruktur zu erreichen, in einem Bereich von 4-12 Minuten sein.
  • Die vorbestimmte Temperatur kann in einem Bereich von 880-950 °C sein.
  • Der betreffende Abschnitt des Werkstückrohlings mit Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm kann durch eine Umwelt-gebeizte Oberfläche, wie beispielsweise über Stahlsand oder Siliciumcarbid (SiC), gekennzeichnet sein.
  • Der betreffende Abschnitt des Werkstückrohlings mit Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm kann ebenfalls durch eine sandgestrahlte Oberfläche oder eine kugelgestrahlte Oberfläche gekennzeichnet sein.
  • Der Werkstückrohling kann entweder ein zusammengeschweißter Blechzuschnitt oder ein maßgeschneiderter gewalzter Rohling (tailor-rolled blank) sein und den mindestens einen Abschnitt mit der Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm und einen anderen Abschnitt mit einer Oberflächenrauigkeit kleiner als 1 µm umfassen. Der Abschnitt mit der Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm kann eine Dicke aufweisen, die vergleichsweise größer als der Abschnitt mit der Oberflächenrauigkeit kleiner als 1 µm ist, um dadurch eine homogene Erwärmung des Werkstückrohlings während des Austenitisierens zu erleichtern.
  • Die Oberflächenrauigkeit des mindestens einen Abschnitts des betreffenden Werkstückrohlings kann in einem Bereich von 1-2 µm oder in einem Bereich 2-3 µm sein.
  • Die aus dem austenitisierten Werkstückrohling gebildete Komponente kann eine Mikrostruktur aufweisen, die Martensit + Austenit bei größer als 95% nach Volumen und Ferrit bei weniger als 5% nach Volumen umfasst.
  • Die Austenitisierung des Werkstückrohlings kann über Strahlungserwärmung in einem Ofen erfolgen.
  • Die Komponente kann ein Strukturelement einer Kraftfahrzeugkarosserie sein, wie beispielsweise eine A-Säule oder eine B-Säule.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform(en) dem(den) besten Modus(Modi) zur Durchführung der beschriebenen Offenbarung ersichtlich sein, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen genommen werden.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische perspektivische Veranschaulichung eines Warmumformungsprozesses, der Austenitisierung und Umformung in einer Presse umfasst, um eine Komponente aus einem Werkstückrohling mit mindestens einem Abschnitt mit hoher Oberflächenrauigkeit für verringerte Zykluszeit und Materialoxidation während der Erwärmung gemäß der Offenbarung zu erzeugen.
    • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Umformen der Komponente in der Presse des in FIG. gezeigten austenitisierten Werkstückrohlings veranschaulicht.
    • 3 ist eine schematische Nahveranschaulichung einer Ausführungsform der aus dem Werkstückrohling gebildeten Komponente mit einem Abschnitt hoher Oberflächenrauigkeit und einem Abschnitt niedriger Oberflächenrauigkeit gemäß der Offenbarung.
    • 4 ist eine Datenauftragung, die Erwärmungstemperatur versus Zeit für die Komponente, die aus dem Werkstückrohling gebildet wird, mit dem in 3 gezeigten Abschnitten hoher Oberflächenrauigkeit und niedriger Oberflächenrauigkeit gemäß der Offenbarung anschaulich darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Elemente durchgehend mit identischen Ziffern gekennzeichnet sind, veranschaulicht 1 ausführlich die Verarbeitung und das Umformen, wie beispielsweise Stanzen, eines Werkstückrohlings 10. Derartige Werkstückrohlinge 10 werden häufig in Herstellungsprozessen verwendet, wie beispielsweise Metallstanzen, um speziell geformte Komponenten hoher Festigkeit zu bilden. Typischerweise werden derartige Komponenten aus Werkstückrohlingen 10 in einer Umformungs- oder Stanzpresse 12 unter Verwendung von Stanzwerkzeugen, wie beispielsweise einer Matrize 12A und einem Stempel 12B gebildet, wie in 1 gezeigt. Jeder Werkstückrohling 10 ist typischerweise ein vorgeschnittenes Stück eines umformbaren Materials, beispielsweise Blech, wie beispielsweise kaltgewalzter Stahl.
  • Speziell kann das umformbare Material ein pressgehärteter Stahl (PHS) sein, der für den betreffenden Werkstückrohling 10 ausgewählt wird, der bei der Herstellung einer Strukturkomponente 14 verwendet wird. Die Strukturkomponente 14 kann beispielsweise eine Kraftfahrzeugkarosseriesäule sein, wie beispielsweise eine in 1 und 3 gezeigte B-Säule oder eine A-Säule (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs. PHS ist ein hochfester Stahl, der typischerweise in Rollen oder Spulen von verschiedenen Größen zum Stanzen, Austenitisieren und zusätzlichen Verarbeiten ausgeliefert wird. Im Allgemeinen ist das Austenitisieren und Abschrecken ein Härtungsprozess, der bei Metallen auf Eisenbasis verwendet wird, um bessere mechanische Eigenschaften des Materials zu fördern. Der Zweck des Austenitisierens von Stahl und anderen Eisenlegierungen besteht darin, die Materialien zu erweichen und sie in die erforderliche Form zu formen, und der Zweck des Abschreckens ist, dem Material Festigkeit und Beständigkeit zu verleihen. Die Temperatur, bei der Stahl und andere Eisenlegierungen über ihre kritischen Temperaturen erwärmt werden, wird die Austenitisierungstemperatur genannt. Der Austenitisierungstemperaturbereich variiert für unterschiedliche Güten von Kohlenstoff-, Legierungs- und Werkzeugstählen.
  • Nachdem das Metall in der Austenitregion erwärmt ist, wird es dann in einem Wärmeextraktionsmedium abgeschreckt. Für einen Warmumformungsprozess wird der Stahl direkt auf eine Temperatur unter 200 °C abgeschreckt. Die gewünschte Mikrostruktur ist Martensit (>90%) mit etwas Restaustenit (<10%). Sobald die Austenitisierungstemperatur erzielt ist, kann die richtige Mikrostruktur und die volle Härte des Stahls, wie beispielsweise des PHS, über weitere Wärmebehandlungsprozesse erlangt werden. In einem wie empfangenen Zustand weist PHS typischerweise eine Zugfestigkeit von ungefähr 600 MPa auf. Nach Umformen und Abschrecken nimmt die Zugfestigkeit von PHS jedoch typischerweise in dem 1400-1800 MPa Bereich zu, begleitet von einer passenden Abnahme in Dehnbarkeit. Presshärten, auch bekannt als Warmstanzen oder Warmpressumformen, ermöglicht derartigen Stählen in komplexe Formen umgeformt zu werden, die allgemein mit regulären Kaltstanzoperationen nicht möglich sind. PHS erlaubt Strukturkomponenten, wie beispielsweise einer Kraftfahrzeugkarosseriesäule, die erforderliche Festigkeit während der Verwendung eines Materials mit dünnerer Dicke beizubehalten.
  • Um ein gestanztes Teil zu erzeugen, wie beispielsweise die Strukturkomponente 14 mit einer gewünschten endgültigen Form oder Kontur 14A (in 1 gezeigt), wird der Werkstückrohling 10 im Allgemeinen von einer Wicklung 16 des oben beschriebenen PHS abgeschnitten, um anschließend austenitisiert und in der Presse 12 umgeformt zu werden. Der Warmumformprozess kann konfiguriert sein, um den nicht umgeformten Werkstückrohling 10 anfangs in einem Ofen 18 (in 1 gezeigt) zu austenitisieren. Im Anschluss an die Austenitisierung kann der Werkstückrohling 10 durch die Stanzpresse 12 im warmen Zustand umgeformt und in der Matrize abgeschreckt werden, um die Komponente 14 mit erforderlichen Materialeigenschaften zu erhalten.
  • 2 stellt ein Verfahren 100 zum Umformen der Komponente 14 aus dem Werkstückrohling 10 unter Verwendung der Stanzpresse 12 dar, die oben in 1 gezeigt und mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Die Komponente 14 kann speziell eine Kraftfahrzeugkarosseriesäule sein, wie beispielsweise die in 1 gezeigte B-Säule. Das Umformen der Komponente 14 wird in Rahmen 102 mit dem Bereitstellen des Werkstückrohlings 10 aus einem umformbaren Material, wie beispielsweise dem PHS, eingeleitet. Wie oben beschrieben, kann der Werkstückrohling 10 von einer Walze oder Wicklung des betreffenden Materials abgeschnitten oder ausgestanzt werden. Wie in 3 gezeigt, umfasst der Werkstückrohling 10 mindestens einen Abschnitt 10A mit einer Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm. Genauer gesagt kann die Oberflächenrauigkeit des Abschnitts 10A in einem Bereich von 1-2 µm oder in einem Bereich von 2-3 µm sein, die erheblich größer als die ungefähre 0,8 µm Rauigkeit von bloßem PHS ist, das normalerweise zum Warmumformen von Komponenten in der Presse verwendet wird. Für den Rest der Offenbarung wird der Abschnitt 10A des Werkstückrohlings 10 als mit „erhöhter Oberflächenrauigkeit“ bezeichnet.
  • Die erhöhte Oberflächenrauigkeit für den Abschnitt 10A wird als Ergebnis des Experimentierens ausgewählt, die zeigte, dass die Erwärmungsrate von PHS, wie beispielsweise während der Austenitisierung, durch die erhöhte Oberflächenrauigkeit aufgrund verbesserter Wärmeenergieretention merklich erhöht ist. Die erhöhte Erwärmungsrate verringert die Warmumformzykluszeit und senkt die Wahrscheinlichkeit von oder kommt der Oxidation des Materials aufgrund der verringerten Zeitdauer bei hoher Temperatur zuvor. Folglich wird die erhöhte Oberflächenrauigkeit des betreffenden Abschnitts 10A speziell konfiguriert, um eine effiziente Strahlung von Wärmeenergie davon zu erleichtern, d.h., die Strahlung von Wärmeenergie zu verbessern oder zu maximieren (im Vergleich zur Rate der Energiestrahlung mit einer niedrigeren Oberflächenrauigkeit), wenn der Werkstückrohling 10 erwärmt wird. Demgemäß kann in Rahmen 102 das Verfahren das Erzeugen des mindestens einen Abschnitts 10A auf dem PHS-Werkstückrohling 10 umfassen.
  • Die erhöhte Oberflächenrauigkeit des betreffenden Abschnitts 10A kann durch ein Umwelt-Beizen, beispielsweise über Stähle and oder Siliciumcarbid (SiC), erreicht werden, d.h., der Werkstückrohling 10 kann durch eine Umwelt-gebeizte Oberfläche in dem betreffenden Abschnitt gekennzeichnet werden. Die erhöhte Oberflächenrauigkeit des Abschnitts 10A kann ebenfalls durch einen Sandstrahl- oder eine Kugelstrahlprozess erzielt werden, so dass der Werkstückrohling 10 durch eine jeweilige sandgestrahlte oder kugelgestrahlte Oberfläche in dem betreffenden Abschnitt gekennzeichnet werden kann. Außerdem kann PHS, der für den Werkstückrohling 10 verwendet wird, eine Materialchemie aufweisen, die speziell konfiguriert ist, um eine wirksame Oxidationsbeständigkeit während des Austenitisierens zu erleichtern. Beispielsweise kann der PHS nach Gewicht ein Gehalt von Kohlenstoff (C) bei 0,05-0,45%, ein Gehalt von Mangan (Mn) bei 0-4,5%, ein Gehalt von Chrom (Cr) bei 0,5-6% und ein Gehalt von Silicium (Si) bei 0,5-2,5% aufweisen. Die Auswahl der obigen PHS-Chemie kann dann dem Werkstückrohling 10 erlauben, durch eine Abwesenheit, d.h., frei von einer Antioxidation oder Oxidation-widerstehenden Beschichtung zu sein, gekennzeichnet zu werden, wie beispielsweise eine speziell angewandte chemische oder andere Behandlung, die ausgestaltet ist, um Korrosion oder Oxidation eines Metalls zu hemmen, in dem verhindert wird, das Sauerstoff damit wechselwirkt.
  • Im Anschluss an Rahmen 102 geht das Verfahren zu Rahmen 104 weiter. In Rahmen 104 umfasst das Verfahren das Austenitisieren des Werkstückrohlings 10 über das Erwärmen des Werkstückrohlings bei einer vorbestimmten Austenitisierungstemperatur 22 oberhalb der Temperatur Ac3 für eine vorbestimmte Zeitdauer 24 (in 4 gezeigt), um eine Austenit-Mikrostruktur in dem mindestens einen Abschnitt 10A zu erreichen. Die erhöhte Oberflächenrauigkeit des betreffenden Abschnitts 10A erlaubt der Austenit-Mikrostruktur, bei einer erhöhten Erwärmungsrate erzielt zu werden, um dadurch die Oxidation des Werkstückrohlings 10 zu minimieren. Die vorbestimmte Austenitisierungstemperatur 22 kann in einem Bereich von 880-950 °C sein. Der Abschnitt 10A des Werkstückrohlings 10 kann eine Dicke in einem Bereich von 1,0-2,0 mm aufweisen und in einer derartigen Ausführungsform kann die vorbestimmte Zeitdauer 24 in einem Bereich von 2-8 Minuten sein. Alternativ kann, wenn der Abschnitt 10A eine Dicke in einem Bereich von 2,0-3,5 mm aufweist, die vorbestimmte Zeitdauer 24 in einem Bereich von 4-12 Minuten sein.
  • Der Werkstückrohling 10 kann ein maßgeschneiderter Rohling sein, der speziell entweder ein zusammengeschweißter Blechzuschnitt oder in einem in 3 gezeigten Bereich 26 maßgeschneidert gewalzt ist. Im Allgemeinen sind maßgeschneiderte Rohlinge Halbfertigteile, die aus zusammengefügten Blechen von unterschiedlichen Legierungen, Dicken, Beschichtungen oder Materialeigenschaften hergestellt sind. Nach dem Zusammenfügen werden die maßgeschneiderten Rohlinge einem zusätzlichen Umformen unterworfen, wie beispielsweise Tiefziehen oder Stanzen. Maßgeschneiderte Rohlinge werden häufig verwendet, um Artikel herzustellen, wie beispielsweise A-Säulen und B-Säulen von Fahrzeugen, die in der Nähe der Scharniere dicker und in anderen Bereichen dünner sind, um unterschiedlichen Arten von Belastungen zu widerstehen. In der Ausführungsform des maßgeschneiderten Werkstückrohlings 10 kann der Rohling den Abschnitt 10A mit der Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm und zusätzlich einen weiteren Abschnitt 10B (in 3 gezeigt) umfassen, die in dem Bereich 26 zusammengefügt sind. Der Abschnitt 10B ist speziell dafür vorgesehen, eine Oberflächenrauigkeit kleiner als 1 µm aufzuweisen. Des Weiteren kann der Abschnitt 10A eine Dicke aufweisen, die vergleichsweise größer als diejenige des Abschnitts 10B ist, um dadurch eine homogene oder gleichmäßige Erwärmung des Werkstückrohlings 10 während des Austenitisierungsprozesses zu erleichtern, wie in der in 4 gezeigten Erwärmungstemperatur versus Datenauftragung.
  • Wie in 1 gezeigt, kann die Austenitisierung des Werkstückrohlings 10 über Strahlungserwärmung, speziell durch Platzieren des Werkstückrohlings direkt in den Ofen 18, erreicht werden. Alternativ kann der Werkstückrohling 10, bevor er in den Ofen 18 eingebracht wird, über einen Heizmechanismus 20 vorerwärmt werden. Der Heizmechanismus 20 kann Induktionsspulen (nicht gezeigt) umfassen, die konfiguriert sind, um den Werkstückrohling 10 in einer vorbestimmten Ebene zu umschließen, jedoch ohne den Werkstückrohling physisch zu kontaktieren. In einer separaten Ausführungsform kann der Heizmechanismus 20 eine Gleichstromerwärmung über physischen Kontakt eines Erwärmungselements mit dem Werkstückrohling 10 einsetzen. Die Induktionsspule oder Gleichstromerwärmung kann daher verwendet werden, um den Werkstückrohling 10 vorzuwärmen und der Ofen 18 wird dann zur Homogenisierung der Temperatur in dem gesamten Werkstückrohling verwendet.
  • Nach Austenitisieren des Werkstückrohlings 10 geht das Verfahren zu Rahmen 106 über. In Rahmen 106 umfasst das Verfahren ein Transferieren des austenitisierten Werkstückrohlings 10 beispielsweise von dem Ofen 18 in die Umformpresse 12. Im Anschluss an Rahmen 106 fährt das Verfahren mit Rahmen 108 fort, wo das Verfahren das Umformen der Komponente 14 über die Umformpresse 12 aus dem austenitisierte Werkstückrohling 10 umfasst. Nach Rahmen 108 geht das Verfahren zu Rahmen 110 weiter. In Rahmen 110 umfasst das Verfahren ein Abschrecken der aus dem austenitisierten Werkstückrohling 10 gebildeten Komponente 14, wie beispielsweise in einem Salzbad. Im Anschluss an das Abschrecken der Komponente 14 in Rahmen 110 geht das Verfahren zu Rahmen 112 weiter. In Rahmen 112 umfasst das Verfahren ein Kühlen der somit aus dem austenitisierten Werkstückrohling 10 gebildeten Komponente 14. Somit gebildet, ist die Mikrostruktur der PHS-Komponente 14 Martensit + Austenit bei größer als 95% nach Volumen und Ferrit bei weniger als 5% nach Volumen. Im Anschluss an Rahmen 112 kann das Verfahren zu Rahmen 114 weitergehen und in diesem mit dem Trimmen von überschüssigem Material, Waschen und/oder Verpacken der endgültigen Komponente 14 abschließen.
  • Im Allgemeinen ist das oben offenbarte Verfahren, das auf den PHS-Werkstückrohling 10 angewandt wird, der durch eine höhere Oberflächenrauigkeit gekennzeichnet ist, dazu bestimmt, die Austenitisierungszeit durch Erhöhen der Wärmeübertragungsrate in dem Ofen 18 zu verringern. Die verringerte Erwärmungszeit wird die Oberflächenqualität des PHS-Werkstückrohlings 10 weiter verbessern, indem einer Oxidation zuvorgekommen wird und dem PHS-Werkstückrohling erlaubt wird, ohne eine Anti-Oxidationsbeschichtung eingesetzt zu werden. Die verbesserte Oberflächenqualität des PHS-Werkstückrohlings 10 wird die Schweißbarkeit des Werkstückrohlings verbessern und die E-Beschichtungshaftung an seiner Oberfläche fördern. Außerdem wird die verringerte Erwärmungszeit die Gesamtzykluszeit des PHS-Warmumformprozesses senken und somit die Kosten der fertiggestellten Komponente 14 verringern.
  • Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die Offenbarung, wobei jedoch der Schutzumfang der Offenbarung allein durch die Ansprüche definiert ist. Während einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, sind verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen zum Praktizieren der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung vorhanden. Des Weiteren sind die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen oder die in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Eigenschaften verschiedener Ausführungsformen nicht notwendigerweise als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jede der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Eigenschaften mit einer oder mehreren anderen Eigenschaften aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu anderen Ausführungsformen führt, die nicht in Wörtern oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Umformen einer Komponente, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Werkstückrohlings aus einem umformbaren Material, wobei der Werkstückrohling mindestens einen Abschnitt mit einer Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm umfasst, die konfiguriert ist, um eine effiziente Strahlung von Wärmeenergie davon zu erleichtern, wenn der Werkstückrohling erwärmt wird; Austenitisieren des Werkstückrohlings über Erwärmen der Werkstückrohling bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer, um eine Austenit-Mikrostruktur in dem mindestens einen Abschnitt zu erzielen und einer Oxidation des Werkstückrohlings zuvorzukommen; Transferieren des austenitisierten Werkstückrohlings in eine Umformpresse; Umformen der Komponente über die Umformpresse des austenitisierte Werkstückrohlings; Abschrecken der aus dem austenitisierten Werkstückrohling gebildeten Komponente; und Kühlen der aus dem austenitisierten Werkstückrohling gebildeten Komponente.
  2. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei das umformbare Material ein presshärtbarer Stahl (PHS) mit einer Materialchemie ist, die konfiguriert ist, um eine wirksame Oxidationsbeständigkeit während des Austenitisierens zu erleichtern und die nach Gewicht ein Gehalt von Kohlenstoff (C) bei 0,05-0,45%, ein Gehalt von Mangan (Mn) bei 0-4,5%, ein Gehalt von Chrom (Cr) bei 0,5-6% und ein Gehalt von Silizium (Si) bei 0,5-2,5% umfasst.
  3. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei der Werkstückrohling durch die Abwesenheit einer Anti-Oxidationsbeschichtung gekennzeichnet ist.
  4. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Abschnitt eine Dicke in einem Bereich von 1,0-2,0 mm aufweist und die vorbestimmte Zeitdauer in einem Bereich von 2-8 Minuten ist und wobei der mindestens eine Abschnitt eine Dicke in einem Bereich von 2,0-3,5 mm aufweist und die vorbestimmte Zeitdauer in einem Bereich von 4-12 Minuten ist.
  5. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Temperatur in einem Bereich von 880-950 °C ist.
  6. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine Abschnitt des Werkstückrohlings durch eine von einer Umwelt-gebeizte Oberfläche, einer sandgestrahlten Oberfläche und einer kugelgestrahlten Oberfläche gekennzeichnet ist.
  7. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei: der Werkstückrohling eines von einem zusammengeschweißten Blechzuschnitt und einem maßgeschneiderten gewalzten Rohling ist und den mindestens einen Abschnitt mit der Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm und einen weiteren Abschnitt mit einer Oberflächenrauigkeit kleiner als 1 µm umfasst; und der Abschnitt mit der Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm eine Dicke aufweist, die vergleichsweise größer als der Abschnitt mit der Oberflächenrauigkeit kleiner als 1 µm ist, um dadurch eine homogene Erwärmung des Werkstückrohlings während des Austenitisierens zu erleichtern.
  8. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die Oberflächenrauigkeit des mindestens einen Abschnitts des Werkstückrohlings in einem Bereich von 1-2 µm oder 2-3 µm ist.
  9. Verfahren zum Umformen der Komponente gemäß Anspruch 1, wobei die aus dem austenitisierten Werkstückrohling gebildete Komponente eine Mikrostruktur aufweist, die Martensit + Austenit bei größer als 95% nach Volumen und Ferrit bei weniger als 5% nach Volumen umfasst.
  10. Verfahren zum Warmumformen einer Komponente aus einem Werkstückrohling aus presshartbarem Stahl (PHS), wobei das Verfahren umfasst: Erzeugen auf dem PHS-Werkstückrohling mindestens eines Abschnitts mit einer Oberflächenrauigkeit größer als 1 µm, wobei die Oberflächenrauigkeit von mindestens einem Abschnitt konfiguriert ist, um eine effiziente Strahlung von Wärmeenergie davon zu erleichtern, wenn der Werkstückrohling erwärmt wird; Austenitisieren des PHS-Werkstückrohlings über das Erwärmen des PHS-Werkstückrohlings bei einer vorbestimmten Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer, um eine Austenit-Mikrostruktur in dem mindestens einen Abschnitt zu erreichen und einer Oxidation des Werkstückrohlings zuvorzukommen; Transferieren des austenitisierten PHS-Werkstückrohling in eine Umformpresse; Umformen der Komponente über die Umformpresse des austenitisierten PHS-Werkstückrohlings; Abschrecken der aus dem austenitisierten PHS-Werkstückrohling gebildeten Komponente; und Kühlen der Komponente aus dem austenitisierten PHS-Werkstückrohling gebildeten Komponente.
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