EP2239350A2 - Verfahren zur Herstellung wärmebehandelter Blechformteile aus einem Stahlblechmaterial mit einer Korrosionsschutzbeschichtung und derartiges Blechformteil - Google Patents

Verfahren zur Herstellung wärmebehandelter Blechformteile aus einem Stahlblechmaterial mit einer Korrosionsschutzbeschichtung und derartiges Blechformteil Download PDF

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EP2239350A2
EP2239350A2 EP10003492A EP10003492A EP2239350A2 EP 2239350 A2 EP2239350 A2 EP 2239350A2 EP 10003492 A EP10003492 A EP 10003492A EP 10003492 A EP10003492 A EP 10003492A EP 2239350 A2 EP2239350 A2 EP 2239350A2
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EP
European Patent Office
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sheet metal
layer
metal part
protective layer
oxide layer
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EP10003492A
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English (en)
French (fr)
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EP2239350A3 (de
EP2239350B1 (de
Inventor
Bernd Dr. Kupetz
Stefan Reitmeier
Angelika Dr. Spalek
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C2/26—After-treatment
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    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/26—After-treatment
    • C23C2/28—Thermal after-treatment, e.g. treatment in oil bath
    • C23C2/29—Cooling or quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated

Definitions

  • the invention relates to a method for the optimized production of heat-treated sheet metal parts from a steel sheet material, wherein the steel sheet material is provided with a corrosion protection coating, in particular with a metallic corrosion protection coating.
  • the invention further relates to a sheet-metal shaped part made of a steel sheet material with a corrosion protection coating applied on at least one side, in particular with a substantially metallic corrosion protection coating, according to the preamble of the independent claim.
  • a sheet metal part in the sense of the invention is a three-dimensional component made from a flat sheet metal blank (blank) of a sheet steel material by deformation. This is preferably a component for a motor vehicle.
  • a common corrosion protection coating is e.g. formed by a metallic coating.
  • the choice of an effective metallic corrosion protection coating requires the knowledge of the corrosion-chemical relationships.
  • Sheet steel materials with corrosion protection coating are typically not suitable for a heat treatment, since in this case the corrosion protection coating, for example can be damaged by evaporation, oxidation and / or scaling, especially if the heat treatment is carried out in high temperature ranges, for example above 400 ° C and sometimes even above 900 ° C.
  • a novel sheet steel material with a metallic anticorrosive coating or a metallic coating is known in which during heat treatment forms a protective protective layer on the metallic anti-corrosion coating, so that this steel sheet material is suitable for a heat treatment.
  • This protective layer is essentially formed of oxides.
  • the layer thickness of such a protective layer is, for example, 150 nm to 200 nm, and in some cases smaller layer thicknesses of approximately 100 nm were also measured.
  • this protective layer Prior to further processing of a sheet-metal molded part produced and heat-treated from such a steel sheet material, this protective layer must be removed or removed at least in regions according to the current state of the art, in particular in those areas in which a coating and / or joining of the sheet metal part is intended below.
  • the DE 10 2007 022 174 B3 suggests for this purpose a cleaning of the sheet metal part with dry ice particles.
  • Dry ice is carbon dioxide (CO 2 ) in the solid state.
  • CO 2 carbon dioxide
  • the disadvantage of this is the high cost and high costs.
  • the ambient conditions such as in particular humidity and temperature (dew point) come to the condensate on the sheet metal part, which is a corrosion problem.
  • the use of dry ice from an environmental point of view seems increasingly questionable.
  • the Applicant has recognized that the protective layer can be removed in other ways from a manufactured and heat-treated sheet metal part, which is the subject of another invention. However, these measures are associated with effort and costs.
  • the object of the invention is to reduce the overall effort in the production of heat-treated sheet metal parts made of a steel sheet material with a corrosion protection coating, in particular with regard to a subsequent coating and / or joining these sheet metal parts.
  • the method is carried out in such a way that a sufficient layer quality of the protective layer is achieved or achieved with regard to a subsequent coating and / or joining of the sheet metal part, so that the protective layer can remain on the sheet metal shaped part.
  • this can be done by setting the entire process sequence or process run (chronological execution of the individual steps) or individual steps and / or individual substeps in such a way that in the Result sufficient layer quality of the protective layer is achieved.
  • Adjustment is understood to be a manual or automatic selection, modification and / or adaptation of at least one relevant influencing variable.
  • the individual steps and / or sub-steps of a method sequence can be executed immediately following one another or intermittently.
  • An interruption is e.g. then given when the sheet metal part to be produced is stored temporarily after forming or transported to another processing location.
  • the inventive method is used to produce at least one heat-treated sheet metal part and preferably a plurality of heat-treated sheet metal parts, which are produced in particular by a repetitive execution of the procedure.
  • the anticorrosive coating is already formed on at least one side and preferably on both sides already on the provided steel sheet material or the blank cut therefrom. It is preferably provided that it is a substantially metallic corrosion protection coating in the form of a coating, which is formed in particular substantially of aluminum and / or zinc and / or their compounds. Such a metallic corrosion protection coating is applied, for example, by the manufacturer by means of a continuous hot-dip coating. Also in this regard is on the DE 20 2004 021 264 U1 and DE 10 2007 022 174 B3 directed.
  • the thickness of the anticorrosive coating is preferably not more than 400 g / m 2 , more preferably not more than 300 g / m 2 and especially not more than 200 g / m 2 .
  • the corrosion protection coating has a layer thickness of 7 to 14 microns.
  • a board is understood to mean a blank made from a steel sheet material provided.
  • the blank can according to different specifications.
  • the finish cutting of the board is provided before forming, so that subsequently no further cutting operations are required.
  • the steel material of the sheet steel material from which the board is formed is heat-treatable and curable in particular by a heat treatment. It is preferably provided that it is a 22MnB5 steel material or that the steel material is at least based thereon.
  • This heat treatable steel material is particularly suitable for automotive body parts, with the term "22MnB5" being a group name of similar steel materials.
  • a comparable steel material or a steel material group can be used, such. a 19MnB5.
  • the forming of the provided board to a sheet metal part is preferably carried out by deep drawing.
  • a single drawing stage or several drawing stages may be provided.
  • other forming methods are possible, such as e.g. a bending in the die, a folding and the like more.
  • a heat treatment is understood to mean measures for the defined setting of technological material properties and in particular the mechanical material properties of the steel sheet material (more precisely the steel material included herein) at elevated temperatures.
  • Such mechanical material properties are e.g. elastic modulus, strength (tensile strength, shear strength, etc.), hardness, and the like.
  • heat treatment measures for steel materials are known, such. Stress relieving, soft annealing, normalizing, annealing, recrystallization annealing, tempering, annealing, and the like.
  • the execution of the heat treatment on the sheet metal part takes place essentially after the forming.
  • substantially it is meant that carrying out the heat treatment also involves forming, in particular one final forming step such as a Kalibrierpressen, at least partially combined.
  • a protective layer is formed on the anticorrosive coating of the steel sheet material and at least partially formed. This is in particular an oxide layer.
  • This protective layer serves to protect the anticorrosive coating in order to protect it during the heat treatment, e.g. before evaporation, excessive oxidation and / or scaling, and optionally also a mechanical abrasion in the forming tool to protect.
  • This protective layer consists, for example, substantially of oxides (eg, alumina, magnesia, calcia, titania, silica, boron trioxide, manganese oxide and / or the like), including any impurities resulting, for example, from the atmosphere and / or oiling of the board for forming ,
  • oxides eg, alumina, magnesia, calcia, titania, silica, boron trioxide, manganese oxide and / or the like
  • the method ie at least one step or partial step, is carried out such that one sufficient layer quality of the protective layer with respect to this subsequent coating and / or joining of the sheet metal part is achieved or achieved, so that as a result the protective layer may remain on the sheet metal part.
  • a coating is understood to mean the application of a firmly adhering coating material to the sheet metal part. Coating is understood, in particular, as painting of the sheet-metal shaped part, wherein the applied lacquer layer may comprise a plurality of individual layers. Joining is understood to mean the materially bonded connection of the sheet metal part to another component.
  • a cohesive Fügharm is in particular a welded joint, possibly also a solder joint or an adhesive bond. This does not exclude that the sheet metal moldings produced by the process according to the invention, at least in addition also by Fungemente elements, such as. Screws, rivets and the like, can be joined.
  • the protective layer must have a sufficient layer quality.
  • layer quality summarizes various aspects (but at least one aspect), which may be relevant for a subsequent coating and / or joining. Such aspects are not exclusive to the protective layer alone, but may include other aspects such as e.g. Include the steel material of the steel sheet material, any intermediate layers, an adhesive effect and the like.
  • sufficient is meant that the layer quality of the protective layer satisfies at least a minimum requirement, whereby such a minimum requirement may also be a minimum requirement range.
  • the solution according to the invention has many advantages.
  • An advantage is e.g. in the effort and cost savings achieved by eliminating the removal of the protective layer.
  • the elimination of the removal of the protective layer may also have a positive effect on a subsequent manufacturing step, e.g. also simplify the linking of the production steps.
  • Another advantage is e.g. to be seen in that it is possible to dispense with the environmentally hazardous dry ice, which has hitherto been used for removing the protective layer.
  • Another advantage is the fact that the protective layer can have an additional corrosion protection effect for the sheet metal part.
  • the sheet metal parts can be provided with a higher dimensional accuracy or component quality, since the removal of the protective layer can have an adverse effect on the dimensional stability. This list is not exhaustive.
  • the heat treatment is a hardening process in order to bring about a hardening and possibly also an increase in the strength of the steel sheet material.
  • a hardening process comprises at least the substeps of heating and cooling, optionally quenching, the steel sheet material, whereby hardening and / or strength increase occurs according to the known mechanisms.
  • the heat treatment is a press hardening process in which the steel sheet material is converted and cured quasi in a combined step.
  • This can be done, for example, by heating the steel sheet material to a temperature above the austenitizing temperature, usually at 870 ° C. or above 900 ° C., and then shaping it in a cold forming tool.
  • the forming tool deforms the hot steel sheet material, which cools very quickly due to the surface contact with the forming tool, whereby a hardening and / or strength increase occurs.
  • the steel sheet material may first be cold formed and the sheet metal preform already preformed in this manner may finally be subjected to a press hardening process in which it is calibrated for dimensional accuracy, for example.
  • a further heat treatment can be provided below. Such a further heat treatment is for example an annealing.
  • the protective layer and the layer quality which occur during the heat treatment and in particular during hardening or press-hardening can be influenced by adjusting and, in particular, adjusting the method sequence, a single step and / or a partial step of the method according to the invention. This can e.g. take place according to the measures explained in more detail below, which are also the subject of preferred developments.
  • the sufficient layer quality of the protective layer is achieved by selecting a steel sheet material. This can e.g. by selecting a steel material including its alloying elements and / or the sheet thickness, as well as by selecting the corrosion protection coating and / or their layer thickness. This has an influence on the layer quality of the protective layer obtained.
  • the sufficient layer quality of the protective layer is achieved by selecting a forming process and / or at least one accompanying forming-technical measure.
  • a forming process and / or at least one accompanying forming-technical measure are selected by selecting a forming process and / or at least one accompanying forming-technical measure.
  • a forming process and / or at least one accompanying forming-technical measure are selected by selecting a forming process and / or at least one accompanying forming-technical measure.
  • a forming process and / or at least one accompanying forming-technical measure e.g. between cold working or hot working, where influence on the protective layer formation and the layer quality during the subsequent heat treatment can be taken.
  • Accompanying forming measures are e.g. the application and optionally the removal of a lubricant, which may be e.g. the selection of the lubricant and / or the amount of lubricant can influence the protective layer formation and layer quality during the
  • the sufficient layer quality of the protective layer is achieved by setting at least one process variable of the heat treatment, which is in particular a hardening process.
  • a process variable is any factor that can be used to influence the protective layer formation and the layer quality during the heat treatment. Under “Setting” becomes a manual or automatic Changing and especially adapting these process variables with regard to an optimal protective layer formation and layer quality understood.
  • this process variable is an insertion temperature, the furnace temperature, the furnace atmosphere, the passage time, a removal temperature, a cooling time (possibly also a special atmosphere during cooling), the pressure and / or the tool temperature.
  • the insertion temperature of the sheet metal part and / or the board in the furnace the furnace temperature of the furnace, the particular chemical composition of the furnace atmosphere (eg inert gas atmosphere), the transit time of the sheet metal part and / or the board through the heater, the Withdrawal temperature of the sheet metal part and / or the board from the heating furnace, the free cooling time and / or the guided cooling time after removal of the sheet metal part from the forming tool, the pressing pressure during press hardening, the mold temperature of the forming tool during press hardening, the removal temperature of the sheet metal part after press hardening and / or a free cooling time between two steps of the heat treatment.
  • a cooling medium e.g. also by selecting a cooling medium, e.g.
  • influence on the layer quality of the protective layer can be taken.
  • influence on the layer quality are taken.
  • influence on the layer quality are taken.
  • an intermediate storage of the steel sheet material and / or the sheet metal part between the individual steps of the method according to the invention and / or individual partial steps can influence the layer quality of the Protective layer are taken.
  • relevant aging processes can take place.
  • the heat treatment is followed by at least one further step in order to achieve a sufficient layer quality of the protective layer (with regard to a subsequent coating and / or joining of the sheet metal part).
  • this further step is a chemical treatment, a precoating, a further heat treatment and / or an aging of the sheet metal part.
  • a chemical treatment is e.g. a leaching or etching of the sheet metal part.
  • a precoating can be carried out with one or more different coating materials, which are to be selected according to the subsequent coating and / or joining of the sheet metal part. Such a precoating can in particular also be oiling or back-oiling of the heat-treated sheet metal part. This may well be the case that a pre-coating before coating and / or joining is to be removed again.
  • Another heat treatment is e.g. a tempering of the heat-treated sheet metal part.
  • An outsourcing is understood as an intermediate storage of the sheet metal part before coating and / or joining. Aging processes can occur during the storage period, which can influence the coating quality of the protective layer. Swapping may also be done under altered atmospheric conditions, e.g. in an active or inert atmosphere, which may also affect the coating quality of the protective layer. Such a further step may e.g. also be a cleaning and washing of the sheet metal part in particular, which serves in particular the removal of dirt and oil residues. These measures can also be combined with each other.
  • the layer quality of the protective layer is quantified on the basis of at least one parameter which provides information as to whether the sheet metal part is subsequently coated and / or joined.
  • a quantified parameter should be reliable and can be determined by measurement or determined and / or also be determined by estimation.
  • the layer quality of the protective layer is preferably determined on the basis of several parameters. Such a parameter is preferably determined at the end of the manufacturing process and / or on the finished sheet metal part and before the subsequent coating and / or joining.
  • this parameter is an electrical resistance value, a sound conduction value, a heat conduction value, a layer thickness value of the protective layer, a rough value of the protective layer, a adhesion value of the protective layer, a hardness value of the protective layer, a color value of the protective layer and / or a spectral value.
  • An electrical resistance value, a sound conduction value and a heat conduction value can be determined, for example, by placing measuring sensors, wherein the determined or determined value need not relate exclusively to the protective layer.
  • a layer thickness value of the protective layer can be determined, for example, by contactless means of X-ray or ultrasound measurement.
  • a rough value of the protective layer can be determined tactilely and / or without contact by appropriate measuring devices.
  • An adhesion value of the protective layer may be determined, for example, by means of an adhesive tape peeling test.
  • a hardness value of the protective layer can be determined, for example, by means of a scratch test.
  • a color value of the protective layer can be evidently determined eg by comparison with color charts.
  • a color value can also be determined, for example, by means of incident light measurement.
  • the determined or determined color value can also be influenced by the anti-corrosion coating underneath the protective layer.
  • a spectral value can be determined by spectral analysis, which need not be limited to the protective layer.
  • At least one of the above-mentioned steps of the method according to the invention is carried out and optionally adjusted such that the parameter for the layer quality of the protective layer of the produced or produced sheet metal part is at least within a defined range, wherein it must be ensured at least one defined mechanical material property of the sheet metal part is at least within a defined range.
  • a defined area can be closed or open on one side. By “at least” is meant that instead of a defined area, a single value may be given, which is to be corresponded.
  • the individual steps of the method according to the invention are carried out in a preset manner, in order to obtain a sheet-metal shaped part with a sufficient layer quality of the protective layer.
  • This also includes all sub-steps of a step.
  • the setting is preferably carried out within predetermined limits (process window), for which reference is made to the explanations in the preceding paragraph.
  • the presettings are made once, for example when the sheet steel material is supplied, and remain without intervention and / or regulation.
  • This presetting can be based, for example, on empirical values or on estimates or forecasts and is based, for example, on the steel sheet material provided (eg the thickness of the Steel sheet material, the steel material, the material and the thickness of the anticorrosive coating) and / or its Grundöölung (eg the amount and / or the type of lubricant), as well as other information and / or values, which can be detected manually and / or automatically.
  • the desired or to be obtained layer quality is preferably measured using a parameter that must be at least within a defined range, as explained above.
  • the execution of at least one step (or a substep) during the process sequence of the method according to the invention is adapted to obtain a sheet metal part having a sufficient layer quality of the protective layer.
  • This adjustment can e.g. take place in a direct control loop, for which purpose at least one actual variable is detected during the course of the method, on the basis of which an automatic adaptation of individual steps or even individual partial steps takes place.
  • This adaptation preferably takes place within predetermined limits (process window), for which reference is made to the preceding explanations in this regard.
  • the actual quantity can be any meaningful statement and / or any meaningful value that is suitable for being automatically recorded and evaluated and that has some correlation with the quality of the shift.
  • the desired or to be obtained layer quality is preferably measured using a parameter that must be at least in a defined range, as explained above.
  • the steps of a process sequence are carried out repeatedly to produce a plurality of sheet metal parts, wherein at least randomly the layer quality of the protective layer of a manufactured sheet metal part is determined and optionally based on the execution of at least one step (or substep) of a subsequent procedure is adapted to subsequently obtain a sheet metal part having a sufficient layer quality of the protective layer (good part).
  • the layer quality of the produced sheet metal part is preferably based on a parameter (possibly also several parameters) sized, which must be within a defined range, as explained above.
  • the parameter is preferably determined automatically, whereby a manual determination is possible.
  • the on the Determining the layer quality of the sheet metal part produced based adjustment of a subsequent process flow which is preferably the immediately following process flow, takes place in particular in a control loop, in contrast to the control circuit explained in the preceding paragraph, the actual size is determined by the process flow and thus only can be used to customize a subsequent procedure.
  • a produced sheet-metal part is classified on the basis of the layer quality of its protective layer in order to release it for subsequent coating and / or joining, to supply it to a post-processing or to supply it to another intended use.
  • a separation of a manufactured sheet metal part may also be required.
  • the classification with respect to the layer quality is preferably carried out manually or automatically, e.g. on the basis of at least one parameter, for which reference is made to the above explanations.
  • One possible post-processing is e.g. in it, individual steps and / or sub-steps of the method according to the invention with the sheet metal part concerned, if necessary, manually re-execute.
  • the shaped sheet metal part according to the invention is formed from a steel sheet material having a corrosion protection coating applied at least on one side, wherein a defined protective layer is formed on this corrosion protection coating at least in regions as a result of a heat treatment. According to the invention it is provided that this protective layer remains permanently on the sheet metal part.
  • the anticorrosive coating is formed in particular of a metallic material, for which reference is made to the above explanations.
  • the protective layer is in particular an oxide layer, to which reference is likewise made to the above explanations.
  • the sheet metal part according to the invention is produced in particular by the process according to the invention.
  • this sheet metal part is coated with the protective layer and / or joined.
  • this sheet metal part is joined to at least one other component, in particular sheet metal part, to form a composite part and, for. involved in a bodywork for a motor vehicle.
  • a joining of the sheet metal part is preferably cohesively, as explained above.
  • the sheet metal part may also be provided by means of friction elements, such as e.g. Screws, rivets and the like be joined.
  • this sheet metal part is a body component or a body component for a motor vehicle.
  • a body component is in particular a structural component.
  • a body attachment is e.g. a bumper beam or the like.
  • the shaped sheet metal part according to the invention can be developed analogously according to the features explained above in connection with the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a section through the steel sheet 1 of a sheet metal molding produced according to the inventive method after a heat treatment and in particular after a press hardening process, as in the following in connection with Fig. 2 explained.
  • the steel sheet material 1 comprises a heat-treatable or hardenable steel material (substrate) 10, the manufacturer with a one-sided applied corrosion protection coating 12th is provided. This corrosion protection coating 12 may also be applied to the steel material 10 on two sides. It is particularly preferred that the steel material 10 is a 22MnB5.
  • the anticorrosive coating 12 is particularly preferably formed essentially of zinc or a zinc compound, possibly plus an iron and / or aluminum content and further constituents. Between the anticorrosive coating 12 and the sheet steel material 10, a non-illustrated inhibiting layer 11 or an inhibiting layer mechanism may be formed, as in DE 10 2007 022 174 B3 described.
  • a protective layer 13 has been formed on the anticorrosion coating 12 in a defined manner.
  • This protective layer 13 consists of oxides, such as aluminum oxide, which has formed during the heat treatment essentially of a minor aluminum content in the anti-corrosion coating 12, as for example in the DE 20 2004 021 264 U1 is described.
  • the protective layer 13 also comprises other constituents, in particular impurities.
  • Both the anticorrosion coating 12 and the protective layer 13 have cracks 14 and 15 due to the heat treatment.
  • 13 cavities 16 may be formed between the anti-corrosion coating 12 and the protective layer. This may, inter alia, cause a poor adhesion of the protective layer 13 to the anti-corrosion coating 12, which is why the protective layer 13 according to the prior art, in particular with regard to a subsequent coating and / or joining of the sheet metal part, to remove, but this is associated with various disadvantages , as explained above.
  • the method according to the invention is proposed.
  • Fig. 2 gives an overview of the inventive method according to a preferred embodiment.
  • the overview comprises six process steps I to VI, wherein the first process step I and the last process step VI essentially serve to illustrate, and are not relevant components of the inventive method.
  • the inventive method can also not shown and not further explained below intermediate and sub-steps include.
  • the method begins in step II with the provision of a cut-to-size board 2 made of a heat-treatable sheet steel material 1 with a corrosion protection coating 12 applied at least on one side.
  • the steel sheet material 1 is removed in step I, e.g. provided in the coil or in the stack.
  • the board 2 is subjected to cold forming in step III in a deep drawing process. This cold working can take place in several drawing stages.
  • the final geometry of the sheet metal part 3 to be produced is in this case e.g. formed with a dimensional accuracy of about 95% or greater.
  • this forming of the board 2 to a sheet metal part 3 can also be done differently.
  • step IV The forming is followed in step IV by a press hardening process in which the steel sheet material 1 is hardened and the sheet metal shaped part 3 is quasi calibrated simultaneously to 100% dimensional accuracy.
  • a protective layer 13 is formed on the anticorrosive coating 12 of the sheet steel material 1, as in FIG Fig. 1 shown. The formation of this protective layer 13 is material already predisposed in the delivered steel sheet material 1.
  • the press hardening process in step IV comprises various sub-steps, which are not explained in detail here.
  • a sub-step is, for example, the heating of the sheet metal part 3 in a continuous furnace.
  • steps III and IV can also be summarized, which is represented by a binding clip.
  • the board 2 can first be heated and then formed in a cool forming tool and simultaneously cooled or even quenched, whereby a hardening and possibly also increasing the strength of the steel sheet material 1 (strictly speaking, the steel material 10) occurs.
  • the sheet metal part 3 may also be subjected to another heat treatment.
  • the press hardening process can optionally be followed by a further heat treatment of the sheet metal part 3, such as tempering.
  • the method and in particular at least one of the steps II, III or IV, is carried out in such a way that a sufficient layer quality of the protective layer 13 is achieved with respect to a subsequent coating and / or joining of the sheet metal part 3, so that the protective layer 13 can remain on the sheet metal part 3.
  • the mandatory removal of such a protective layer 13 is provided to coat the sheet metal part 3 and / or add.
  • a protective layer 13 having a sufficient layer quality in this sense is e.g. from, by low cracking, good adhesion to the anticorrosive coating 12, proper thickness and / or density, beneficial surface roughness, composition and the like. (Thus, for example, a "rough" surface of the protective layer 13 may be advantageous for subsequent bonding.) A small thickness of the protective layer 13 may be advantageous, for example, for subsequent painting and / or welding.)
  • This sufficient layer quality of the protective layer 13 is preferably achieved by adjusting and, in particular, adjusting the method sequence, individual steps and / or substeps.
  • a steel sheet material 1 which includes the selection of a steel material 10 and / or the selection of a corrosion protection coating 12, influence on the layer quality of the protective layer 13.
  • step III it is possible to influence the layer quality of the protective layer 13 by selecting a forming process and / or at least one accompanying shaping-technical measure.
  • step IV by adjusting at least one process variable of the press hardening process, or an accompanying measure such as e.g. a previous washing, influence on the layer quality of the protective layer 13 are taken.
  • at least one process variable of the press hardening process, or an accompanying measure such as e.g. a previous washing
  • a further optional step V may be required.
  • This further step V can be, for example, a chemical treatment, a precoating, another Heat treatment and / or aging of the heat-treated sheet metal part 3, as explained above.
  • a post-processing of the relevant sheet metal part 3 is optionally provided or optionally also the supply to another use or a separation.
  • a corresponding assignment may e.g. by classifying the layer quality.
  • the layer quality of the protective layer 13 of a sheet metal molding 3 may be e.g. be quantified by at least one determinable parameter, e.g. Information about whether the sheet metal part 3 is subsequently coated and / or available. Also in this regard, reference is made to the above detailed explanations.
  • the finished and heat treated sheet metal part 3 ' may be coated (e.g., painted) and / or joined (e.g., welded) in step VI without removing the protective layer 13, thereby saving effort, energy and cost.
  • This coating and / or joining of the produced sheet metal part 3 ' is not a relevant part of the method according to the invention. Nevertheless, the method according to the invention serves to enable this subsequent coating and / or joining of the sheet metal shaped part 3.
  • a parameter (or several parameters) representing the layer quality and / or a classification of the layer quality of a produced sheet metal part 3 ' is used in a subsequent coating and / or joining in order to achieve this subsequent production step to be able to optimally design the protective layer that has not been removed. This can optionally be done individually for each sheet metal part or for a group or series of sheet metal parts.
  • the inventive method can be carried out once for the production of a heat-treated sheet metal part 3 or repetitive to produce a plurality of such sheet metal parts 3.
  • the individual steps in particular the steps II to V, are carried out as a preset in order to obtain a sheet-metal shaped part 3 with a sufficient layer quality.
  • the execution of at least one step is adjusted during the process flow to obtain a sheet metal part 3 with a sufficient layer quality. This can be done eg in a control loop.
  • the layer quality of a manufactured sheet metal part 3 ' is determined at least randomly and, if appropriate, based on this, the execution of at least one step of a subsequent process sequence is adapted to subsequently obtain a sheet metal part 3 with a sufficient layer quality (good parts).
  • This can also be done in a control loop, for example.
  • the setting or presetting and in particular adjustment can be made manually or automatically.
  • the rectangular frame represents a manufactured sheet metal part 3, which is produced by the process according to the invention.
  • This sheet metal part 3 is determined inter alia by its mechanical material properties, such as hardness, modulus of elasticity, strength and the like, and by the layer quality of the protective layer 13.
  • the left ellipse A represents a set of adjustment and adaptation possibilities in the process sequence with regard to the mechanical material properties of the sheet metal part 3 to be produced.
  • the right ellipse B represents a set of adjustment possibilities in the process sequence with regard to the layer quality of the protective layer 13 to be achieved Production of a good part, with regard to the mechanical material properties and the layer quality of the protective layer 13, however, only those adjustment and adjustment options can be used that are within the intersection C.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wärmebehandelter Blechformteile aus einem Stahlblechmaterial (1) mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (12), insbesondere einer im Wesentlichen metallischen Korrosionsschutzbeschichtung, umfassend die Schritte: - Bereitstellen einer Platine aus einem wärmebehandelbaren Stahlblechmaterial (1), mit der wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung (12); - Umformen dieser Platine zu einem Blechformteil; - Ausführen einer Wärmebehandlung am Blechformteil, zur Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Stahlblechmaterials (1), wobei sich während der Wärmebehandlung definiert und zumindest bereichsweise eine Schutzschicht (13), insbesondere eine Oxidschicht, auf der Korrosionsschutzbeschichtung (12) ausbildet. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren derart ausgeführt wird, dass eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (13) im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils erzielt wird, so dass die Schutzschicht (13) auf dem Blechformteil verbleiben kann. Die Erfindung betrifft ferner ein Blechformteil aus einem Stahlblechmaterial (1) mit einer wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung (12).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur optimierten Herstellung wärmebehandelter Blechformteile aus einem Stahlblechmaterial, wobei das Stahlblechmaterial mit einer Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung, versehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Blechformteil aus einem Stahlblechmaterial mit einer wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere mit einer im Wesentlichen metallischen Korrosionsschutzbeschichtung, gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs.
  • Ein Blechformteil im Sinne der Erfindung ist ein aus einem ebenen Blechzuschnitt (Platine) von einem Stahlblechmaterial durch Umformung hergestelltes, räumliches Bauteil. Bevorzugt handelt es sich hierbei um ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug.
  • Insbesondere im Kraftfahrzeugbau werden zunehmend wärmebehandelbare Stahlblechmaterialien eingesetzt, deren Werkstoffeigenschaften und insbesondere mechanischen Werkstoffeigenschaften, wie z.B. die Festigkeit und/oder Härte, mittels einer Wärmebehandlung gezielt veränderbar sind.
  • Um eine Korrosion von Stahlblechmaterialien und/oder der hieraus hergestellten Blechformteile zu verhindern, sind aus dem Stand der Technik diverse Korrosionsschutzbeschichtungen bekannt. Eine gängige Korrosionsschutzbeschichtung ist z.B. durch einen metallischen Überzug gebildet. Die Wahl einer wirksamen metallischen Korrosionsschutzbeschichtung setzt die Kenntnis der korrosionschemischen Zusammenhänge voraus.
  • Stahlblechmaterialien mit Korrosionsschutzbeschichtung sind typischerweise nicht für eine Wärmebehandlung geeignet, da hierbei die Korrosionsschutzbeschichtung z.B. durch Abdampfen, Oxidation und/oder Verzunderung beschädigt werden kann, insbesondere dann, wenn die Wärmebehandlung in hohen Temperaturbereichen erfolgt, z.B. oberhalb 400°C und teilweise sogar oberhalb von 900°C.
  • Aus der DE 20 2004 021 264 U1 ist ein neuartiges Stahlblechmaterial mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung bzw. einem metallischen Überzug bekannt, bei dem sich während einer Wärmebehandlung eine schützende Schutzschicht auf der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung ausbildet, so dass dieses Stahlblechmaterial für eine Wärmebehandlung geeignet ist. Diese Schutzschicht ist im Wesentlichen aus Oxiden gebildet. Die Schichtdicke einer solchen Schutzschicht beträgt z.B. 150 nm bis 200 nm, wobei zum Teil auch kleinere Schichtdicken von ca. 100 nm gemessen wurden.
  • Vor der Weiterverarbeitung eines aus einem solchen Stahlblechmaterial hergestellten und wärmebehandelten Blechformteils muss diese Schutzschicht nach heutigem Stand der Technik zumindest bereichsweise entfernt bzw. abgetragen werden, insbesondere in jenen Bereichen, in denen nachfolgend ein Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils beabsichtigt ist.
  • Die DE 10 2007 022 174 B3 schlägt hierzu ein Reinigen des Blechformteils mit Trockeneispartikeln vor. Bei Trockeneis handelt es sich um Kohlendioxid (CO2) im festen Aggregatszustand. Nachteilig hieran sind der hohe Aufwand und die hohen Kosten. Ferner hat sich in der Praxis gezeigt, dass bei der Entfernung der Schutzschicht mittels von Trockeneispartikeln häufig nicht die für nachfolgende Fertigungsschritte erforderliche Qualität erreicht wird. Außerdem kann es in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, wie insbesondere Luftfeuchte und Temperatur (Taupunkt), zur Kondensatabscheidung auf dem Blechformteil kommen, was korrosionsproblematisch ist. Zudem erscheint die Verwendung von Trockeneis unter Umweltgesichtspunkten zunehmend bedenklich.
  • Die Anmelderin hat erkannt, dass die Schutzschicht auch auf andere Art und Weise von einem hergestellten und wärmebehandelten Blechformteil entfernt werden kann, was Gegenstand einer anderen Erfindung ist. Jedoch sind auch diese Maßnahmen mit Aufwand und Kosten verbunden.
  • Die Aufgabe der Erfindung es, den Gesamtaufwand bei der Herstellung wärmebehandelter Blechformteile aus einem Stahlblechmaterial mit einer Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen dieser Blechformteile, zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch das erfindungsgemäße Blechformteil mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs. Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen und/oder Ausführungsmöglichkeiten sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.
  • Zum Verständnis der Erfindung wird ausdrücklich auch auf die eingangs genannten Dokumente DE 20 2004 021 264 U1 und DE 10 2007 022 174 B3 verwiesen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nach dem Anspruch 1 dient der Herstellung wärmebehandelter Blechformteile mit einer Korrosionsschutzbeschichtung. Es umfasst (zumindest) die folgenden Schritte:
    • Bereitstellen einer Platine aus einem wärmebehandelbaren Stahlblechmaterial, mit der wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung;
    • Umformen dieser Platine zu einem Blechformteil;
    • Ausführen einer Wärmebehandlung am Blechformteil, zur Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Stahlblechmaterials, wobei sich während der Wärmebehandlung definiert und zumindest bereichsweise eine Schutzschicht auf der Korrosionsschutzbeschichtung ausbildet.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren derart ausgeführt wird, dass eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils erzielt bzw. erreicht wird, so dass die Schutzschicht auf dem Blechformteil verbleiben kann.
  • Erfindungsgemäß kann dies dadurch erfolgen, dass der gesamte Verfahrensablauf bzw. Verfahrensdurchlauf (chronologische Ausführung der einzelnen Schritte) oder einzelne Schritte und/oder einzelne Teilschritte derart eingestellt werden, dass im Ergebnis eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht erzielt wird. Unter "Einstellen" wird ein manuelles oder automatisches Auswählen, Verändern und/oder Anpassen wenigstens irgendeiner relevanten Einflussgröße verstanden.
  • Die einzelnen Schritte und/oder Teilschritte eines Verfahrensablaufs können unmittelbar aufeinander folgend oder aber mit Unterbrechungen ausgeführt werden. Eine Unterbrechung ist z.B. dann gegeben, wenn das herzustellende Blechformteil nach dem Umformen zwischengelagert oder an einen anderen Bearbeitungsort transportiert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung wenigstens eines wärmebehandelten Blechformteils und bevorzugt einer Vielzahl von wärmebehandelten Blechformteilen, die insbesondere durch eine wiederholende Ausführung des Verfahrensablaufs hergestellt werden.
  • Zur Definition eines Blechformteils und zur Funktion einer Korrosionsschutzbeschichtung wird auf die einleitenden Erläuterungen verwiesen.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Korrosionsschutzbeschichtung zumindest einseitig und bevorzugt beidseitig bereits auf dem bereitgestellten Stahlblechmaterial bzw. der hiervon zugeschnittenen Platine ausgebildet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich um eine im Wesentlichen metallische Korrosionsschutzbeschichtung in Form eines Überzugs handelt, die insbesondere im Wesentlichen aus Aluminium und/oder Zink und/oder deren Verbindungen gebildet ist. Eine solche metallische Korrosionsschutzbeschichtung ist z.B. herstellerseitig mittels einer kontinuierlichen Schmelztauchbeschichtung aufgebracht. Auch diesbezüglich wird auf die DE 20 2004 021 264 U1 und DE 10 2007 022 174 B3 verwiesen. Bevorzugt beträgt die Dicke der Korrosionsschutzbeschichtung nicht mehr als 400 g/m2, besonders bevorzugt nicht mehr als 300 g/m2 und insbesondere nicht mehr 200 g/m2. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Korrosionsschutzbeschichtung eine Schichtdicke von 7 bis 14 µm aufweist.
  • Unter einer Platine wird ein Zuschnitt aus einem bereitgestellten Stahlblechmaterial verstanden. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Zuschnitt nach unterschiedlichen Maßgaben erfolgen. Bevorzugt ist das Fertigschneiden der Platine vor dem Umformen vorgesehen, so dass nachfolgend keine weiteren Schnittoperationen erforderlich sind. Demgegenüber besteht die Möglichkeit, aus dem bereitgestellten Stahlblechmaterial zunächst einen Vorschnitt zu erzeugen und nach dem Umformen und/oder nach dem Wärmebehandeln das Blechformteil abschließend zu beschneiden.
  • Der Stahlwerkstoff des Stahlblechmaterials, aus dem die Platine gebildet wird, ist wärmbehandelbar und insbesondere durch eine Wärmebehandlung härtbar. Bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich um einen 22MnB5-Stahlwerkstoff handelt, oder das der Stahlwerkstoff zumindest hierauf basiert. Dieser wärmebehandelbare Stahlwerkstoff eignet sich insbesondere für Karosseriebauteile für Kraftfahrzeuge, wobei die Bezeichnung "22MnB5" eine Gruppenbezeichnung von ähnlichen Stahlwerkstoffen ist. Alternativ kann auch ein hierzu vergleichbarer Stahlwerkstoff bzw. eine Stahlwerkstoffgruppe eingesetzt werden, wie z.B. ein 19MnB5.
  • Das Umformen der bereitgestellten Platine zu einem Blechformteil erfolgt bevorzugt mittels Tiefziehen. Hierfür können eine einzelne Ziehstufe oder mehrere Ziehstufen vorgesehen sein. Alternativ sind auch andere Umformverfahren möglich, wie z.B. ein Biegen im Gesenk, ein Abkanten und dergleichen mehr.
  • Unter einer Wärmebehandlung werden Maßnahmen zur definierten Einstellung technologischer Werkstoffeigenschaften und insbesondere der mechanischen Werkstoffeigenschaften des Stahlblechmaterials (genau genommen des hierin umfassten Stahlwerkstoffs) bei erhöhten Temperaturen verstanden. Solche mechanischen Werkstoffeigenschaften sind z.B. der Elastizitätsmodul, die Festigkeit (Zugfestigkeit, Scherfestigkeit etc.), die Härte und dergleichen mehr. Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Wärmebehandlungsmaßnahmen für Stahlwerkstoffe bekannt, wie z.B. Spannungsarmglühen, Weichglühen, Normalglühen, Hochglühen, Rekristallisationsglühen, Härten, Anlassen und dergleichen mehr.
  • Das Ausführen der Wärmebehandlung am Blechformteil erfolgt im Wesentlichen nach dem Umformen. Mit "im Wesentlichen" ist gemeint, dass das Ausführen der Wärmebehandlung auch mit dem Umformen, insbesondere mit einem abschließenden Umformschritt wie z.B. einem Kalibrierpressen, zumindest teilweise kombiniert werden kann. Ferner kann es gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, das bereits fertig umgeformte und wärmebehandelte Blechformteil einer weiteren Wärmebehandlung zu unterziehen, um gezielt weitere Werkstoffeigenschaften, insbesondere mechanische Werkstoffeigenschaften, einzustellen.
  • Beim Ausführen der Wärmebehandlung und/oder einer weiteren Wärmebehandlung (wie zuvor erläutert), bildet sich auf der Korrosionsschutzbeschichtung des Stahlblechmaterials definiert und zumindest bereichsweise eine Schutzschicht aus. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Oxidschicht. Diese Schutzschicht dient dem Schutz der Korrosionsschutzbeschichtung, um diese während der Wärmebehandlung z.B. vor einem Abdampfen, einer übermäßigen Oxidation und/oder einer Verzunderung, sowie gegebenenfalls auch einem mechanischen Abrieb im Umformwerkzeug, zu schützen.
  • Unter einer definierten Ausbildung der Schutzschicht ist zu verstehen, dass diese während der Wärmebehandlung und hierbei insbesondere während des Erwärmens nicht zufällig oder als Nebenprodukt entsteht, sondern dass das mit der Korrosionsschutzbeschichtung bereitgestellte Stahlblechmaterial gezielt hierfür ausgebildet ist, wie z.B. in der DE 10 2004 021 U1 oder der DE 10 2007 022 174 B3 beschrieben. Diese Schutzschicht besteht z.B. im Wesentlichen aus Oxiden (z.B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Titanoxid, Siliziumoxid, Bortrioxid, Manganoxid und/oder dergleichen mehr), einschließlich etwaiger Verunreinigungen, die z.B. aus der Atmosphäre und/oder einer Beölung der Platine für das Umformen herrühren.
  • Um das wärmebehandelte Blechformteil, auf dem sich gemäß den vorausgehenden Erläuterungen eine Schutzschicht ausgebildet hat, in einem nachfolgenden Fertigungsschritt beschichten und/oder fügen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren, d.h. zumindest ein Schritt oder Teilschritt, derart ausgeführt wird, dass eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht im Hinblick auf dieses nachfolgende Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils erreicht bzw. erzielt wird, so dass im Ergebnis die Schutzschicht auf dem Blechformteil verbleiben kann.
  • Unter einem Beschichten wird das Aufbringen eines fest haftenden Beschichtungswerkstoffs auf das Blechformteil verstanden. Unter Beschichten wird insbesondere ein Lackieren des Blechformteils verstanden, wobei die aufgebrachte Lackschicht mehrere Einzelschichten umfassen kann. Unter Fügen wird das bevorzugt stoffschlüssige Verbinden des Blechformteils mit einem anderen Bauteil verstanden. Eine stoffschlüssige Fügverbindung ist insbesondere eine Schweißverbindung, gegebenenfalls auch eine Lötverbindung oder eine Klebeverbindung. Dies schließt nicht aus, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Blechformteile zumindest ergänzend auch durch Fügelemente, wie z.B. Schrauben, Nieten und dergleichen, gefügt sein können.
  • Während im Stand der Technik unabdingbar das Entfernen der Schutzschicht gefordert wird, um das hergestellte und wärmebehandelte Blechformteil beschichten und/oder fügen zu können, liegt eine wesentliche Idee der Erfindung darin, auf ein Entfernen bzw. Abtragen der Schutzschicht zu verzichten und stattdessen diese dauerhaft auf dem Blechformteil zu belassen. Hierfür muss die Schutzschicht jedoch eine ausreichende Schichtqualität aufweisen. Die Bezeichnung "Schichtqualität" fasst verschiedenste Aspekte zusammen (wenigstens jedoch ein Aspekt), welche für ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen von Relevanz sein können. Solche Aspekte beziehen sich nicht ausschließlich nur auf die Schutzschicht, sondern können auch weitere Gesichtspunkte, wie z.B. den Stahlwerkstoff des Stahlblechmaterials, etwaige Zwischenschichten, eine Haftwirkung und dergleichen mit einbeziehen. Mit "ausreichend" ist gemeint, dass die Schichtqualität der Schutzschicht wenigstens einer Mindestanforderung genügt, wobei eine solche Mindestanforderung auch ein Mindestanforderungsbereich sein kann.
  • Hierbei kann durchaus der Fall eintreten, dass hinsichtlich der nachfolgenden Fertigungsschritte an die auf dem Blechformteil verbleibende Schutzschicht und/oder deren Schutzschichtqualität unterschiedliche Anforderungen bestehen. Bspw. könnte die Forderung bestehen, dass die Schutzschicht verhältnismäßig dünn sein muss, um ein Verschweißen und/oder Lackieren des Blechformteils zu ermöglichen. Anderseits könnte die Forderung bestehen, dass die Schutzschicht verhältnismäßig dick sein muss, um z. B. eine daraus resultierende Korrosionsschutzwirkung zu verbessern. In solchen Fällen muss ggf. ein Kompromiss gefunden werden.
  • Die erfindungsgemäße Lösung hat viele Vorteile. Ein Vorteil liegt z.B. in der Aufwands- und Kostenersparnis, die durch den Entfall des Entfernens der Schutzschicht erreicht wird. Der Entfall des Entfernens der Schutzschicht kann sich ferner positiv auf einen nachfolgenden Fertigungsschritt auswirken und z.B. auch die Verkettung der Fertigungsschritte vereinfachen. Ein weiterer Vorteil ist z.B. darin zu sehen, dass auf das umweltbedenkliche Trockeneis, welches bisher zum Entfernen der Schutzschicht verwendet wird, verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Schutzschicht eine zusätzliche Korrosionsschutzwirkung für das Blechformteil haben kann. Ferner können die Blechformteile mit einer höheren Maßhaltigkeit bzw. Bauteilqualität bereit gestellt werden, da das Entfernen der Schutzschicht nachteiligen Einfluss auf die Maßhaltigkeit haben kann. Diese Aufzählung ist nicht abschließend.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Wärmebehandlung ein Härtevorgang ist, um eine Härtung und gegebenenfalls auch eine Erhöhung der Festigkeit des Stahlblechmaterials herbeizuführen. Ein Härtevorgang umfasst zumindest die Teilschritte Erwärmen und Abkühlen, gegebenenfalls Abschrecken, des Stahlblechmaterials, wodurch nach den bekannten Mechanismen eine Härtung und/oder Festigkeitserhöhung eintritt.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wärmebehandlung ein Presshärtevorgang ist, bei dem das Stahlblechmaterial quasi in einem zusammengefassten Schritt umgeformt und gehärtet wird. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, dass das Stahlblechmaterial auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur, üblicherweise bei 870° C oder oberhalb von 900° C, erwärmt und anschließend in einem kühlen Umformwerkzeug umgeformt wird. Das Umformwerkzeug verformt hierbei das heiße Stahlblechmaterial, welches aufgrund des Oberflächenkontakts zum Umformwerkzeug sehr schnell abkühlt, wodurch eine Härtung und/oder Festigkeitserhöhung eintritt. Alternativ kann das Stahlblechmaterial zunächst im kalten Zustand umgeformt und das auf diese Weise bereits vorgeformte Blechformteil abschließend einem Presshärtevorgang unterzogen werden, bei dem es z.B. auf Maßhaltigkeit kalibriert wird. Wie bereits oben erläutert kann nachfolgend eine weitere Wärmebehandlung vorgesehen sein. Eine solche weitere Wärmebehandlung ist z.B. ein Anlassen.
  • Die sich während der Wärmebehandlung und insbesondere beim Härten bzw. Presshärten einstellende Schutzschicht und die Schichtqualität kann durch Einstellen und insbesondere Anpassen des Verfahrensablaufs, eines einzelnen Schritts und/oder Teilschritts des erfindungsgemäßen Verfahrens beeinflusst werden. Dies kann z.B. gemäß der nachfolgend näher erläuterten Maßnahmen erfolgen, die gleichfalls Gegenstand bevorzugter Weiterbildungen sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen) durch Auswahl eines Stahlblechmaterials erzielt wird. Dies kann z.B. durch die Auswahl eines Stahlwerkstoffs einschließlich dessen Legierungselemente und/oder der Blechdicke, sowie durch die Auswahl der Korrosionsschutzbeschichtung und/oder deren Schichtdicke erfolgen. Dies hat Einfluss auf die erhaltene Schichtqualität der Schutzschicht.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen) durch Auswahl eines Umformverfahrens und/oder wenigstens einer begleitenden umformtechnischen Maßnahme erzielt wird. So kann z.B. zwischen einer Kaltumformung oder Warmumformung ausgewählt werden, worüber Einfluss auf die Schutzschichtausbildung und die Schichtqualität während der nachfolgenden Wärmebehandlung genommen werden kann. Begleitende umformtechnische Maßnahmen sind z.B. das Auftragen und gegebenenfalls Entfernen eines Schmierstoffs, worüber z.B. durch die Auswahl des Schmierstoffs und/oder der Schmierstoffmenge Einfluss auf die Schutzschichtausbildung und Schichtqualität während der nachfolgenden Wärmebehandlung genommen werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen) durch Einstellen wenigstens einer Prozessvariablen der Wärmebehandlung, die insbesondere ein Härtevorgang ist, erzielt wird. Eine Prozessvariable ist jegliche Einflussgröße, über die Einfluss auf die Schutzschichtausbildung und die Schichtqualität während der Wärmebehandlung genommen werden kann. Unter "Einstellen" wird ein manuelles oder automatisches Verändern und insbesondere Anpassen dieser Prozessvariablen im Hinblick auf eine optimale Schutzschichtausbildung und Schichtqualität verstanden.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass diese Prozessvariable eine Einlegetemperatur, die Ofentemperatur, die Ofenatmosphäre, die Durchlaufzeit, eine Entnahmetemperatur, eine Abkühlzeit (ggf. auch eine spezielle Atmosphäre beim Abkühlen), der Pressdruck und/oder die Werkzeugtemperatur ist. Hierunter ist im Einzelnen zu verstehen: die Einlegetemperatur des Blechformteils und/oder der Platine in den Heizofen, die Ofentemperatur des Heizofens, die insbesondere chemische Zusammensetzung der Ofenatmosphäre (z.B. Schutzgasatmosphäre), die Durchlaufzeit des Blechformteils und/oder der Platine durch den Heizofen, die Entnahmetemperatur des Blechformteils und/oder der Platine aus dem Heizofen, die freie Abkühlzeit und/oder die geführte Abkühlzeit nach der Entnahme des Blechformteils aus dem Umformwerkzeug, der Pressdruck beim Presshärten, die Werkzeugtemperatur des Umformwerkzeugs beim Presshärten, die Entnahmetemperatur des Blechformteils nach dem Presshärten und/oder eine freie Abkühlzeit zwischen zwei Teilschritten der Wärmebehandlung. Dies ist selbstverständlich keine abschließende Aufzählung. So kann z.B. auch durch Auswahl eines Kühlmediums, wie z.B. eines Gases oder Öls, und dessen Temperatur Einfluss auf die Schutzschichtausbildung und die Schichtqualität genommen werden.
  • Des weiteren kann z.B. durch ein Reinigen und insbesondere Waschen des Blechförmteils vor dem Wärmebehandeln, was insbesondere dem Entfernen von Schmutz- und Ölrückständen z.B. aus dem Umformprozess dient, Einfluss auf die Schichtqualität der Schutzschicht genommen werden. Gegebenenfalls kann an dieser Stelle auch durch eine gegenteilige Maßnahme, d.h. dem Auftragen eines bestimmten Schmierstoffs oder dergleichen, Einfluss auf die Schichtqualität genommen werden. Ebenfalls kann zuerst gereinigt und dann eine Beschichtung, insbesondere Beölung, auf das Blechformteil aufgebracht werden.
  • Des weiteren kann auch über ein Zwischenlagern des Stahlblechmaterials und/oder des Blechformteils zwischen den einzelnen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einzelnen Teilschritten Einfluss auf die Schichtqualität der Schutzschicht genommen werden. Während eines Zwischenlagerns können z.B. relevante Alterungsprozesse ablaufen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Wärmebehandlung wenigstens ein weiterer Schritt folgt, um eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils) zu erzielen.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass dieser weitere Schritt ein chemisches Behandeln, ein Vorbeschichten, eine weitere Wärmebehandlung und/oder ein Auslagern des Blechformteils ist. Ein chemisches Behandeln ist z.B. ein Laugen oder Ätzen des Blechformteils. Ein Vorbeschichten kann mit einem oder mehreren unterschiedlichsten Beschichtungsmaterialien erfolgen, das bzw. die im Hinblick auf das nachfolgende Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils entsprechend auszuwählen sind. Ein solches Vorbeschichten kann insbesondere auch ein Beölen bzw. Rückbeölen des wärmebehandelten Blechformteils sein. Hierbei kann durchaus der Fall eintreten, dass eine Vorbeschichtung vor dem Beschichten und/oder Fügen wieder zu entfernen ist. Eine weitere Wärmbehandlung ist z.B. ein Anlassen des wärmebehandelten Blechformteils. Unter einem Auslagern wird ein Zwischenlagern des Blechformteils vor dem Beschichten und/oder Fügen verstanden. Während der Lagerzeit können Alterungsprozesse ablaufen, was Einfluss auf die Schichtqualität der Schutzschicht haben kann. Ein Auslagern kann zudem unter veränderten Atmosphärenbedingungen erfolgen, z.B. in einer aktiven oder inerten Atmosphäre, was ebenfalls die Schichtqualität der Schutzschicht beeinflussen kann. Ein solcher weiterer Schritt kann z.B. auch ein Reinigen und insbesondere Waschen des Blechformteils sein, was insbesondere dem Entfernen von Schmutz- und Ölrückständen dient. Diese Maßnahmen sind auch miteinander kombinierbar.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schichtqualität der Schutzschicht anhand wenigstens eines Parameters quantifiziert wird, der Aufschluss darüber gibt, ob das Blechformteil nachfolgend beschicht- und/oder fügbar ist. Hierbei kann der Fall gegeben sein, dass unterschiedliche Parameter für das Beschichten und das Fügen zu bestimmen sind. Ein solcher quantifizierter Parameter soll zuverlässig sein und kann messtechnisch bestimmt bzw. ermittelt und/oder auch durch Abschätzung bestimmt werden. Bevorzugt wird die Schichtqualität der Schutzschicht anhand mehrerer Parameter bestimmt. Ein solcher Parameter wird bevorzugt zum Ende des Herstellungsverfahrens und/oder am fertig hergestellten Blechformteil und vor dem nachfolgenden Beschichten und/oder Fügen bestimmt. Alternativ und/oder ergänzend besteht die Möglichkeit, einen solchen Parameter während des Verfahrensablaufs für das herzustellende Blechformteil zu prognostizieren und basierend hierauf in den Verfahrensablauf einzugreifen, z.B. nach einem der oben erläuterten Maßnahmen, um ein Blechformteil mit einer ausreichenden Schichtqualität der Schutzschicht zu erhalten. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass dieser Parameter ein elektrischer Widerstandswert, ein Schallleitungswert, ein Wärmeleitungswert, ein Schichtdickenwert der Schutzschicht, ein Rauwert der Schutzschicht, ein Haftwert der Schutzschicht, ein Härtewert der Schutzschicht, ein Farbwert der Schutzschicht und/oder ein Spektralwert ist. Dies ist keine abschließende Aufzählung. Jeder dieser Werte lässt sich manuell oder automatisch bestimmen. Nachfolgend werden Möglichkeiten zur Bestimmung dieser Werte aufgezeigt.
  • Ein elektrischer Widerstandswert, ein Schallleitungswert und ein Wärmeleitungswert können z.B. durch Aufsetzen von Messsensoren bestimmt werden, wobei sich der bestimmte bzw. ermittelte Wert nicht ausschließlich auf die Schutzschicht beziehen muss. Ein Schichtdickenwert der Schutzschicht kann z.B. berührungslos mittels einer Röntgen- oder Ultraschallmessung bestimmt werden. Ein Rauwert der Schutzschicht kann taktil und/oder berührungslos durch entsprechende Messvorrichtungen bestimmt werden. Ein Haftwert der Schutzschicht kann z.B. mittels eines Klebestreifen-Abziehtests bestimmt werden. Ein Härtewert der Schutzschicht kann z.B. mittels eines Ritztests bestimmt werden. Ein Farbwert der Schutzschicht kann augenscheinlich z.B. durch den Vergleich mit Farbtafeln bestimmt werden. Ein Farbwert kann z.B. auch mittels einer Auflichtmessung bestimmt werden. Der bestimmte bzw. ermittelte Farbwert kann auch von der Korrosionsschutzbeschichtung unterhalb der Schutzschicht mit beeinflusst sein. Ein Spektralwert kann durch eine Spektralanalyse bestimmt werden, die nicht auf die Schutzschicht beschränkt sein muss.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens einer der vorangehend genannten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens derart ausgeführt und gegebenenfalls angepasst wird, dass sich der Parameter für die Schichtqualität der Schutzschicht des hergestellten oder herzustellenden Blechformteils zumindest innerhalb eines definierten Bereichs (Range) befindet, wobei sicherzustellen ist, dass sich auch wenigstens eine definierte mechanische Werkstoffeigenschaft des Blechformteils zumindest innerhalb eines definierten Bereichs befindet. Ein definierter Bereich kann geschlossen oder einseitig offen sein. Mit "zumindest" ist gemeint, dass anstelle eines definierten Bereichs auch ein Einzelwert vorgegeben sein kann, dem zu entsprechen ist.
  • Hierunter ist zu verstehen, dass das Einstellen und insbesondere Anpassen einzelner Schritte und/oder Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens, z.B. mittels der zuvor erläuterten Maßnahmen, nicht zu Ungunsten der erhaltenen mechanischen Werkstoffeigenschaften des hergestellten oder herzustellenden Blechformteils erfolgen darf. Hiermit sind insbesondere die mittels der Wärmebehandlung definiert einzustellenden mechanischen Werkstoffeigenschaften, wie z.B. die Härte und/oder die Festigkeit, gemeint. Dies basiert auf der Idee, dass sich für den gesamten Verfahrensablauf, einzelne Schritte und/oder einzelne Teilschritte ein oder mehrere Prozessfenster definieren lassen, innerhalb derer nur Einstellungen und insbesondere Anpassungen vorgenommen werden können, um jeweils hinsichtlich der mechanischen Werkstoffeigenschaften und der Schichtqualität der Schutzschicht ein Gutteil zu erhalten.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens voreingestellt ausgeführt werden, um ein Blechformteil mit einer ausreichenden Schichtqualität der Schutzschicht zu erhalten. Dies schließt auch sämtliche Teilschritte eines Schritts mit ein. Das Einstellen erfolgt bevorzugt innerhalb vorgegebener Grenzen (Prozessfenster), wozu auf die Erläuterungen im vorhergehenden Absatz verwiesen wird. Die Voreinstellungen werden z.B. beim Bereistellen des Stahlblechmaterials einmalig vorgenommen und bleiben ohne Eingriff und/oder Regelung bestehen. Dieses Voreinstellen kann z.B. auf Erfahrungswerten oder auf Abschätzungen bzw. Prognosen basieren und stützt sich z.B. auf das bereitgestellte Stahlblechmaterial (z.B. die Dicke des Stahlblechmaterials, den Stahlwerkstoff, das Material und die Dicke der Korrosionsschutzbeschichtung) und/oder dessen Grundbeölung (z.B. die Menge und/oder die Schmierstoffart), sowie auf sonstige Angaben und/oder Werte, was manuell und/oder automatisch erfasst werden kann. Die gewünschte bzw. zu erhaltende Schichtqualität wird bevorzugt anhand eines Parameters bemessen, der zumindest in einem definierten Bereich liegen muss, wie obenstehend erläutert.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Ausführung wenigstens eines Schritts (oder eines Teilschritts) während des Verfahrensablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens angepasst wird, um ein Blechformteil mit einer ausreichenden Schichtqualität der Schutzschicht zu erhalten. Dieses Einstellen kann z.B. in einem direkten Regelkreis erfolgen, wozu während des Verfahrensablaufs wenigstens eine Istgröße erfasst wird, aufgrund derer ein automatisches Anpassen einzelner Schritte oder auch einzelner Teilschritte erfolgt. Dieses Anpassen erfolgt bevorzugt innerhalb vorgegebener Grenzen (Prozessfenster), wozu auf die diesbezüglichen vorausgehenden Erläuterungen verwiesen wird. Als Istgröße kommt jede aussagekräftige Angabe und/oder jeder aussagekräftige Wert in Betracht, die bzw. der geeignet ist, automatisch erfasst und ausgewertet zu werden und die bzw. der in irgendeiner Korrelation zur Schichtqualität steht. Die gewünschte bzw. zu erhaltende Schichtqualität wird bevorzugt anhand eines Parameters bemessen, der zumindest in einem definierten Bereich liegen muss, wie zuvor erläutert.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Schritte eines Verfahrensablaufs wiederholend ausgeführt werden, um mehrere Blechformteile herzustellen, wobei zumindest stichprobenartig die Schichtqualität der Schutzschicht eines hergestellten Blechformteils bestimmt wird und gegebenenfalls basierend hierauf die Ausführung wenigstens eines Schritts (oder Teilschritts) eines nachfolgenden Verfahrensablaufs angepasst wird, um nachfolgend ein Blechformteil mit einer ausreichenden Schichtqualität der Schutzschicht (Gutteil) zu erhalten. Die Schichtqualität des hergestellten Blechformteils wird bevorzugt anhand eines Parameters (ggf. auch mehrerer Parameter) bemessen, der in einem definierten Bereich liegen muss, wie zuvor erläutert. Der Parameter wird bevorzugt automatisch bestimmt, wobei auch eine manuelle Bestimmung möglich ist. Die auf der Bestimmung der Schichtqualität des hergestellten Blechformteils basierende Anpassung eines nachfolgenden Verfahrensablaufs, wobei es sich bevorzugt um den unmittelbar nachfolgenden Verfahrensablauf handelt, erfolgt insbesondere in einem Regelkreis, wobei im Gegensatz zu dem im vorhergehenden Absatz erläuterten Regelkreis die Istgröße nach dem Verfahrensablauf bestimmt wird und somit nur noch zum Anpassen eines nachfolgenden Verfahrensablaufs genutzt werden kann.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein hergestelltes Blechformteil anhand der Schichtqualität seiner Schutzschicht klassifiziert wird, um dieses für ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen freizugeben, einer Nachbearbeitung zuzuführen oder einem anderweitigen Verwendungszweck zuzuführen. Je nach Klassifizierung ist unter Umständen auch eine Aussonderung eines hergestellten Blechformteils erforderlich. Die Klassifizierung bezüglich der Schichtqualität erfolgt bevorzugt manuell oder automatisch, z.B. anhand wenigstens eines Parameters, wozu auf die diesbezüglichen vorangehenden Erläuterungen verwiesen wird. Eine mögliche Nachbearbeitung besteht z.B. darin, einzelne Schritte und/oder Teilschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem betreffenden Blechformteil, gegebenenfalls manuell, erneut auszuführen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine computerbasierte und/oder SPS-basierte Verfahrenssteuerung erfolgt.
  • Das erfindungsgemäße Blechformteil ist aus einem Stahlblechmaterial mit einer wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung gebildet, wobei auf dieser Korrosionsschutzbeschichtung infolge einer Wärmebehandlung zumindest bereichsweise eine definierte Schutzschicht ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass diese Schutzschicht dauerhaft auf dem Blechformteil verbleibt.
  • Die Korrosionsschutzbeschichtung ist insbesondere aus einem metallischen Material gebildet, wozu auf die diesbezüglichen obenstehenden Erläuterungen verwiesen wird. Die Schutzschicht ist insbesondere eine Oxidschicht, wozu ebenfalls auf die diesbezüglichen obenstehenden Erläuterungen verwiesen wird. Das erfindungsgemäße Blechformteil ist insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass dieses Blechformteil mit der Schutzschicht beschichtet und/oder gefügt ist. Insbesondere ist dieses Blechformteil mit wenigstens einem anderen Bauteil, insbesondere Blechformteil, zu einem Teileverbund gefügt und z.B. in einer Karosserie für ein Kraftfahrzeug eingebunden. Ein Fügen des Blechformteils erfolgt bevorzugt stoffschlüssig, wie obenstehend erläutert. Alternativ und/oder ergänzend kann das Blechformteil auch durch Fügelemente wie z.B. Schrauben, Nieten und dergleichen gefügt sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass dieses Blechformteil ein Karosseriebauteil oder ein Karosserieanbauteil für ein Kraftfahrzeug ist. Ein Karosseriebauteil ist insbesondere ein Strukturbauteil. Ein Karosserieanbauteil ist z.B. ein Stoßfängerträger oder dergleichen.
  • Das erfindungsgemäße Blechformteil lässt sich sinngemäß nach den oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Merkmalen weiterbilden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch das Stahlblechmaterial eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten und wärmebehandelten Blechformteils;
    Fig. 2
    das erfindungsgemäße Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsmöglichkeit, in einer schematischen Übersicht; und
    Fig. 3
    die anschauliche Darstellung eines Prozessfensters zur Herstellung von Gutteilen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
  • Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Stahlblechmaterial 1 eines entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Blechformteils nach einer Wärmebehandlung und insbesondere nach einem Presshärtevorgang, wie nachfolgend im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläutert. Das Stahlblechmaterial 1 umfasst einen wärmebehandelbaren bzw. härtbaren Stahlwerkstoff (Substrat) 10, der herstellerseitig mit einer einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung 12 versehen ist. Diese Korrosionsschutzbeschichtung 12 kann auch zweiseitig auf den Stahlwerkstoff 10 aufgebracht sein. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Stahlwerkstoff 10 ein 22MnB5 ist. Besonders bevorzugt ist die Korrosionsschutzbeschichtung 12 im Wesentlichen aus Zink oder einer Zinkverbindung gebildet, eventuell zuzüglich eines Eisen- und/oder Aluminiumanteils und weiterer Bestandteile. Zwischen der Korrosionsschutzbeschichtung 12 und dem Stahlblechwerkstoff 10 kann eine nicht näher dargestellte Hemmschicht 11 oder ein Hemmschichtmechanismus ausgebildet sein, wie in der DE 10 2007 022 174 B3 beschrieben.
  • Während der Wärmebehandlung hat sich auf der Korrosionsschutzbeschichtung 12 definiert eine Schutzschicht 13 ausgebildet. Diese Schutzschicht 13 besteht aus Oxiden, wie z.B. aus Aluminiumoxid, welches sich während der Wärmebehandlung im Wesentlichen aus einem geringfügigen Aluminiumanteil in der Korrosionsschutzbeschichtung 12 gebildet hat, wie dies z.B. in der DE 20 2004 021 264 U1 beschrieben ist. Daneben umfasst die Schutzschicht 13 auch weitere Bestandteile, wie insbesondere Verunreinigungen.
  • Sowohl die Korrosionsschutzbeschichtung 12 als auch die Schutzschicht 13 weisen aufgrund der Wärmebehandlung Risse 14 und 15 auf. Zudem können zwischen der Korrosionsschutzbeschichtung 12 und der Schutzschicht 13 Hohlräume 16 ausgebildet sein. Dies kann neben anderem eine schlechte Haftung der Schutzschicht 13 an der Korrosionsschutzbeschichtung 12 bedingen, weshalb die Schutzschicht 13 gemäß dem Stand der Technik, insbesondere im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils, zu entfernen ist, was jedoch mit diversen Nachteilen einhergeht, wie eingangs erläutert. Zur Abhilfe wird das erfindungsgemäße Verfahren vorgeschlagen.
  • Fig. 2 gibt eine Übersicht über das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer bevorzugten Ausführungsmöglichkeit. Die Übersicht umfasst sechs Verfahrenschritte I bis VI, wobei der erste Verfahrenschritt I und der letzte Verfahrenschritt VI im Wesentlichen der Erläuterung dienen, und nicht maßgebliche Bestandteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zudem nicht dargestellte und im Folgenden nicht näher erläuterte Zwischen- und Teilschritte umfassen.
  • Das Verfahren beginnt im Schritt II mit dem Bereitstellen einer zugeschnittenen Platine 2 aus einem wärmebehandelbaren Stahlblechmaterial 1, mit einer wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung 12. Das Stahlblechmaterial 1 wird im Schritt I z.B. im Coil oder im Stapel bereitgestellt.
  • Zur Ausbildung eines Blechformteils 3 wird die Platine 2 im Schritt III in einem Tiefziehvorgang einer Kaltumformung unterzogen. Diese Kaltumformung kann in mehreren Ziehstufen erfolgen. Die Endgeometrie des herzustellenden Blechformteils 3 wird hierbei z.B. mit einer Maßhaltigkeit von ca. 95 % oder größer ausgebildet. Alternativ kann dieses Umformen der Platine 2 zu einem Blechformteil 3 auch anders erfolgen.
  • Dem Umformen schließt sich im Schritt IV ein Presshärtevorgang an, bei dem das Stahlblechmaterial 1 gehärtet und das Blechformteil 3 quasi gleichzeitig auf 100 % Maßhaltigkeit kalibriert wird. Hierbei bildet sich auf der Korrosionsschutzbeschichtung 12 des Stahlblechmaterials 1 definiert eine Schutzschicht 13 aus, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Ausbildung dieser Schutzschicht 13 ist werkstoffseitig bereits im angelieferten Stahlblechmaterial 1 veranlagt.
  • Der Presshärtevorgang im Schritt IV umfasst diverse Teilschritte, die hier im Einzelnen nicht näher erläutert sind. Ein solcher Teilschritt ist z.B. das Erwärmen des Blechformteils 3 in einem Durchlaufofen. Alternativ können die Schritte III und IV auch zusammengefasst werden, was durch eine Bindeklammer dargestellt ist. So kann z.B. die Platine 2 zunächst erwärmt und anschließend in einem kühlen Umformwerkzeug umgeformt und gleichzeitig abgekühlt oder sogar abgeschreckt werden, wodurch eine Härtung und gegebenenfalls auch Festigkeitserhöhung des Stahlblechmaterials 1 (genau genommen des Stahlwerkstoffs 10) eintritt. Anstelle eines Presshärtevorgangs kann das Blechformteil 3 auch einer anderen Wärmebehandlung unterzogen werden. Ferner kann dem Presshärtevorgang optional eine weitere Wärmebehandlung des Blechformteils 3 folgen, wie z.B. ein Anlassen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren, und insbesondere wenigstens einer der Schritte II, III oder IV, derart ausgeführt wird, dass eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht 13 im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils 3 erreicht bzw. erzielt wird, so dass die Schutzschicht 13 auf dem Blechformteil 3 verbleiben kann. Dies ist vor dem Hintergrund zu sehen, dass gemäß dem Stand der Technik die zwingende Entfernung einer solchen Schutzschicht 13 vorgesehen ist, um das Blechformteil 3 beschichten und/oder fügen zu können.
  • Eine Schutzschicht 13 mit einer ausreichenden Schichtqualität in diesem Sinne zeichnet sich z.B. aus, durch eine geringe Rissigkeit, eine gute Haftung an der Korrosionsschutzbeschichtung 12, eine zweckmäßige Dicke und/oder Dichte, eine förderliche Oberflächenrauheit, eine geeignete Zusammensetzung und dergleichen mehr. (So kann eine "raue" Oberfläche der Schutzschicht 13 z. B. für ein nachfolgendes Verkleben vorteilhaft sein. Eine geringe Dicke der Schutzschicht 13 kann z. B. für ein nachfolgendes Lackieren und/Verschweißen vorteilhaft sein.)
  • Bevorzugt wird diese ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht 13 durch Einstellen und insbesondere Anpassen des Verfahrensablaufs, einzelner Schritte und/oder Teilschritte erzielt. So kann z.B. in den Schritten I und/oder II durch die Auswahl eines Stahlblechmaterials 1, was die Auswahl eines Stahlwerkstoffs 10 und/oder die Auswahl einer Korrosionsschutzbeschichtung 12 mit einschließt, Einfluss auf die Schichtqualität der Schutzschicht 13 genommen werden. Im Schritt III kann durch Auswahl eines Umformverfahrens und/oder wenigstens einer begleitenden umformtechnischen Maßnahme Einfluss auf die Schichtqualität der Schutzschicht 13 genommen werden. Im Schritt IV kann durch Einstellen wenigstens einer Prozessvariablen des Presshärtevorgangs, oder einer begleitenden Maßnahme wie z.B. ein vorheriges Waschen, Einfluss auf die Schichtqualität der Schutzschicht 13 genommen werden. Diesbezüglich wird im Einzelnen auf die obenstehenden, detaillierten Erläuterungen verwiesen.
  • Um eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht 13 zu erhalten, ist gegebenenfalls ein weiterer, optionaler Schritt V erforderlich. Dieser weitere Schritt V kann z.B. ein chemisches Behandeln, ein Vorbeschichten, eine weitere Wärmebehandlung und/oder ein Auslagern des wärmebehandelten Blechformteils 3 sein, wie obenstehend erläutert.
  • Falls ein fertig hergestelltes Blechformteil 3 keine ausreichende Schichtqualität aufweist, ist optional eine Nachbearbeitung des betreffenden Blechformteils 3 vorgesehen oder gegebenenfalls auch die Zuführung zu einem anderen Verwendungszweck oder auch eine Aussonderung. Eine entsprechende Zuordnung kann z.B. durch Klassifizierung der Schichtqualität erfolgen. Die Schichtqualität der Schutzschicht 13 eines Blechformteils 3 kann z.B. anhand wenigstens eines bestimmbaren Parameters quantifiziert werden, der z.B. Aufschluss darüber gibt, ob das Blechformteil 3 nachfolgend beschicht- und/oder fügbar ist. Auch diesbezüglich wird auf die obenstehenden detaillierten Erläuterungen verwiesen.
  • Hiernach kann das fertig hergestellte und wärmebehandelte Blechformteil 3' im Schritt VI beschichtet (z.B. lackiert) und/oder gefügt (z.B. verschweißt) werden, ohne dass hierfür die Schutzschicht 13 zu entfernen ist, was Aufwand, Energie und Kosten einspart. Dieses Beschichten und/oder Fügen des hergestellten Blechformteils 3' ist nicht maßgeblicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gleichwohl dient das erfindungsgemäße Verfahren dazu, dieses nachfolgende Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils 3 zu ermöglichen. Ferner kann im Rahmen der Erfindung durchaus vorgesehen sein, dass ein die Schichtqualität repräsentierender Parameter (oder mehrere Parameter) und/oder eine vorgenommene Klassifizierung der Schichtqualität eines hergestellten Blechformteils 3' bei einem nachfolgenden Beschichten und/oder Fügen herangezogen wird, um diesen nachfolgenden Fertigungsschritt trotz der nicht entfernten Schutzschicht optimal gestalten zu können. Dies kann ggf. individuell für jedes Blechformteil oder für eine Gruppe bzw. Serie von Blechformteilen erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann einmalig zur Herstellung eines wärmebehandelten Blechformteils 3 oder wiederholend zur Herstellung einer Vielzahl solcher Blechformteile 3 ausgeführt werden. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Schritte, insbesondere die Schritte II bis V, voreingestellt ausgeführt werden, um ein Blechformteil 3 mit einer ausreichenden Schichtqualität zu erhalten. Ferner besteht die Möglichkeit, dass die Ausführung wenigstens eines Schritts während des Verfahrensablaufs angepasst wird, um ein Blechformteil 3 mit einer ausreichenden Schichtqualität zu erhalten. Dies kann z.B. in einem Regelkreis erfolgen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Schichtqualität eines hergestellten Blechformteils 3' zumindest stichprobenartig bestimmt wird und gegebenenfalls basierend hierauf die Ausführung wenigstens eines Schritts eines nachfolgenden Verfahrensablaufs angepasst wird, um nachfolgend ein Blechformteil 3 mit einer ausreichenden Schichtqualität (Gutteile) zu erhalten. Auch dies kann z.B. in einem Regelkreis erfolgen. Das Einstellen bzw. Voreinstellen und insbesondere Anpassen kann jeweils manuell oder automatisch vorgenommen werden. Hinsichtlich bevorzugter Maßnahmen zum Anpassen des Verfahrensablaufs, einzelner Schritte und/oder Teilschritte wird auf die vorausgehenden Erläuterungen verwiesen.
  • Gegebenenfalls kann zu berücksichtigen sein, dass das Einstellen und insbesondere Anpassen des Verfahrensablaufs, einzelner Schritte und/oder Teilschritte, um eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht 13 zu erreichen, innerhalb eines oder mehrerer Prozessfenster erfolgen muss, so dass sich wenigstens auch eine definierte mechanische Werkstoffeigenschaft des Blechformteils 3 innerhalb eines definierten Bereichs befindet. Dies ist schematisch in der Fig. 3 dargestellt. Der rechteckige Rahmen repräsentiert ein herzustellendes Blechformteil 3, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird. Dieses Blechformteil 3 ist unter anderem durch seine mechanischen Werkstoffeigenschaften, wie z.B. Härte, Elastizitätsmodul, Festigkeit und dergleichen, und durch die Schichtqualität der Schutzschicht 13 bestimmt. Die linke Ellipse A repräsentiert eine Menge an Einstellungs- und Anpassungsmöglichkeiten im Verfahrensablauf hinsichtlich der zu erzielenden mechanischen Werkstoffeigenschaften des herzustellenden Blechformteils 3. Die rechte Ellipse B repräsentiert eine Menge an Einstellungs- und Anpassungsmöglichkeiten im Verfahrensablauf hinsichtlich der zu erzielenden Schichtqualität der Schutzschicht 13. Für die Herstellung eines Gutteils, hinsichtlich der mechanischen Werkstoffeigenschaften und der Schichtqualität der Schutzschicht 13, können jedoch nur solche Einstellungs- und Anpassungsmöglichkeiten genutzt werden, die sich innerhalb der Schnittmenge C befinden.
    • Bezugszeichenliste Verfahren zur Herstellung wärmebehandelter Blechformteile aus einem Stahlblechmaterial mit einer Korrosionsschutzbeschichtung und derartiges Blechformteil
    • 1
    Stahlblechmaterial (mit Korrosionsschutzbeschichtung)
    10
    Stahlwerkstoff (Substrat)
    11
    Hemmschicht
    12
    Korrosionsschutzbeschichtung
    13
    Schutzschicht
    14
    Riss
    15
    Riss
    16
    Hohlraum
    2
    Platine (Zuschnitt)
    3, 3'
    Blechformteil
    A
    Einstellungs- und Anpassungsmöglichkeiten (Werkstoffeigenschaften)
    B
    Einstellungs- und Anpassungsmöglichkeiten (Schichtqualität)
    C
    Schnittmenge
    I
    erster Schritt - Bereitstellen Stahlblechmaterial
    II
    zweiter Schritt - Zuschneiden Platine / Bereitstellen Platine
    III
    dritter Schritt - Umformen
    IV
    vierter Schritt- Presshärten
    V
    fünfter Schritt - optionaler Schritt
    VI
    sechster Schritt - Beschichten und/oder Fügen

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung wärmebehandelter Blechformteile (3) mit einer Korrosionsschutzbeschichtung (12), insbesondere einer im Wesentlichen metallischen Korrosionsschutzbeschichtung, umfassend die Schritte:
    - Bereitstellen einer Platine (2) aus einem wärmebehandelbaren Stahlblechmaterial (1), mit der wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung (12);
    - Umformen dieser Platine (2) zu einem Blechformteil (3);
    - Ausführen einer Wärmebehandlung am Blechformteil (3), zur Veränderung der Werkstoffeigenschaften des Stahlblechmaterials (1), wobei sich während der Wärmebehandlung definiert und zumindest bereichsweise eine Schutzschicht (13), insbesondere eine Oxidschicht, auf der Korrosionsschutzbeschichtung (12) ausbildet;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verfahren derart ausgeführt wird, dass eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (13) im Hinblick auf ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen des Blechformteils (3) erzielt wird, so dass die Schutzschicht (13) auf dem Blechformteil (3) verbleiben kann.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Wärmebehandlung ein Härtevorgang und insbesondere ein Presshärtevorgang ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (13) durch Auswahl eines Stahlblechmaterials (1) erzielt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (13) durch Auswahl eines Umformverfahrens und/oder wenigstens einer begleitenden umformtechnischen Maßnahme erzielt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (13) durch Einstellen wenigstens einer Prozessvariablen der Wärmebehandlung erzielt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese Prozessvariable eine Einlegetemperatur, die Ofentemperatur, die Ofenatmosphäre, die Durchlaufzeit, eine Entnahmetemperatur, eine Abkühlzeit, der Pressdruck und/oder die Werkzeugtemperatur ist.
  7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Wärmebehandlung wenigstens ein weiterer Schritt folgt, um eine ausreichende Schichtqualität der Schutzschicht (13) zu erzielen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der weitere Schritt ein chemisches Behandeln, ein Vorbeschichten, insbesondere Beölen, eine weitere Wärmebehandlung und/oder ein Auslagern des Blechformteils (3) ist.
  9. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schichtqualität der Schutzschicht (13) anhand wenigstens eines Parameters quantifiziert wird, der Aufschluss darüber gibt, ob das Blechformteil (3) nachfolgend beschicht- und/oder fügbar ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Parameter ein elektrischer Widerstandswert, ein Schallleitungswert, ein Wärmeleitungswert, ein Schichtdickenwert der Schutzschicht (13), ein Rauwert der Schutzschicht (13), ein Haftwert der Schutzschicht (13), ein Härtewert der Schutzschicht (13), ein Farbwert der Schutzschicht (13) und/oder ein Spektralwert ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens einer der vorangehend genannten Schritte derart ausgeführt und gegebenenfalls angepasst wird, dass sich der Parameter des hergestellten oder herzustellenden Blechformteils (3) zumindest innerhalb eines definierten Bereichs befindet, wobei sicherzustellen ist, dass sich auch wenigstens eine definierte mechanische Werkstoffeigenschaft des Blechformteils (3) zumindest innerhalb eines definierten Bereichs befindet.
  12. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die einzelnen Schritte voreingestellt ausgeführt werden, um ein Blechformteil (3) mit einer ausreichenden Schichtqualität der Schutzschicht (13) zu erhalten.
  13. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ausführung wenigstens eines Schritts während des Verfahrensablaufs angepasst wird, um ein Blechformteil (3) mit einer ausreichenden Schichtqualität der Schutzschicht (13) zu erhalten.
  14. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schritte eines Verfahrensablaufs wiederholend ausgeführt werden, um mehrere Blechformteile (3) herzustellen, wobei zumindest stichprobenartig die Schichtqualität der Schutzschicht (13) eines hergestellten Blechformteils (3) bestimmt wird und gegebenenfalls basierend hierauf die Ausführung wenigstens eines Schritts eines nachfolgenden Verfahrensablaufs angepasst wird, um nachfolgend ein Blechformteil (3) mit einer ausreichenden Schichtqualität zu erhalten.
  15. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein hergestelltes Blechformteil (3) anhand der Schichtqualität seiner Schutzschicht (13) klassifiziert wird, um dieses für ein nachfolgendes Beschichten und/oder Fügen freizugeben, einer Nachbearbeitung zuzuführen oder einem anderweitigen Verwendungszweck zuzuführen.
  16. Blechformteil (3) aus einem Stahlblechmaterial (1) mit einer wenigstens einseitig aufgebrachten Korrosionsschutzbeschichtung (12), insbesondere mit einer im Wesentlichen metallischen Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei auf dieser Korrosionsschutzbeschichtung (12) infolge einer Wärmebehandlung zumindest bereichsweise eine definierte Schutzschicht (13), insbesondere eine Oxidschicht, ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese Schutzschicht (13) dauerhaft auf dem Blechformteil (3) verbleibt.
  17. Blechformteil (3) nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dieses mit der Schutzschicht (13) beschichtet und/oder gefügt ist.
  18. Blechformteil (3) nach Anspruch 16 oder 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dieses ein Karosseriebauteil oder ein Karosserieanbauteil für ein Kraftfahrzeug ist.
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