EP2883967A1

EP2883967A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Nachbehandlung eines gehärteten metallischen Formteils mittels elektrischer Widerstandserwärmung

Info

Publication number: EP2883967A1
Application number: EP14196951.9A
Authority: EP
Inventors: Hubertus Steffens; Christoph Hahn; Benedikt Göddecke
Original assignee: Muhr und Bender KG
Current assignee: Muhr und Bender KG
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2034-12-09
Also published as: US20150159234A1; EP2883967B1; CN104694714B; DE102013225409A1; CN104694714A; US10260118B2; ES2629205T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils aus einem metallischen Material, mittels einer Vorrichtung zur elektrischen Widerstandserwärmung, die zumindest ein erstes Paar von Formkontaktstücken 4, 5 und zumindest ein zweites Paar von Formkontaktstücken 44, 45 aufweist; durch Inkontaktbringen eines zu erwärmenden ersten Teilbereichs 6 des Bauteils 3 mit den Formkontaktstücken 4, 5 des ersten Paares derart, dass der zu erwärmende erste Teilbereich 6 zwischen den Formkontaktstücken 4, 5 des ersten Paares angeordnet ist; Inkontaktbringen eines zweiten Teilbereichs 46 des Bauteils 3 mit den Formkontaktstücken 44, 45 des zweiten Paares derart, dass der zweite Teilbereich 46 zwischen den Formkontaktstücken des zweiten Paares angeordnet ist; Erwärmen des ersten Teilbereichs 6 des Bauteils 3 auf eine erste Temperatur T1 dadurch, dass elektrischer Strom mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken 4, 5 durch das Bauteil 3 geleitet wird; Temperieren des zweiten Teilbereichs 46 des Bauteils 3 mittels des zweiten Paares von Formkontaktstücken 44, 45 auf eine zweite Temperatur T2, die unabhängig von der ersten Temperatur T1 eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Nachbehandlung eines gehärteten metallischen Formteils. Derartige gehärtete metallische Formteile können beispielsweise aus Blechplatinen hergestellt werden, welche anschließend warmumgeformt, beziehungsweise pressgehärtet werden.
Aus der DE 197 43 802 A1 sind Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils bekannt, das Bereiche mit gegenüber dem übrigen Bauteil höherer Duktilität aufweist. Nach einer ersten Verfahrensführung ist vorgesehen, dass zunächst partielle Bereiche der Platine in einer Zeit von weniger als 30 Sekunden auf eine Temperatur zwischen 600 °C und 900 °C gebracht werden, worauf die wärmebehandelte Platine in einem Pressenwerkzeug zum Formbauteil umgeformt, und das Formbauteil im Pressenwerkzeug vergütet wird. Nach einer alternativen Verfahrensführung ist vorgesehen, dass die Platine zunächst homogen auf eine Temperatur zwischen 900 °C und 950 °C erwärmt wird und anschließend in einem Pressenwerkzeug zum Formbauteil umgeformt, und dann das Formbauteil noch im Pressenwerkzeug vergütet wird. Anschließend werden partielle Bereiche des Formbauteils in einer Zeit von weniger als 30 Sekunden auf eine Temperatur zwischen 600°C und 900 °C gebracht. Die partielle Wärmebehandlung kann bei beiden Verfahren durch induktive Erwärmung erfolgen.
Aus der DE 10 2012 110 649 B3 ist eine Warmformlinie sowie ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Kraftfahrzeugbauteils bekannt. Die Warmformlinie weist eine Erwärmungsvorrichtung und eine Temperierstation mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug zum Kühlen oder Heizen auf. An dem Oberwerkzeug und/oder dem Unterwerkzeug sind austauschbare Temperierplatten zur konduktiven Temperierung angeordnet. Mit den Temperierplatten können erste Bereiche und zweite Bereiche des Bauteils mit voneinander unterschiedlichen Temperaturen temperiert werden. Dabei haben die ersten Bereiche des Bauteils einen unmittelbaren Kontakt mit den Temperierplatten bei geschlossener Temperierstation, während in den zweiten Bereichen zwischen der Bauteiloberfläche und der Temperierplatte ein Abstand ausgebildet ist.
Aus der DE 10 2010 004 823 B4 ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils für Kraftfahrzeugkomponenten bekannt, das Zonen mit höherer Duktilität aufweist. Hierfür wird eine Platine aus einer Stahllegierung auf eine Temperatur zwischen 900 °C und 950 °C erwärmt, dann in einem Pressenwerkzeug zum Formbauteil umgeformt und vergütet. Nach dem Vergüten wird das Formbauteil partiell weichgeglüht, wobei der Aufheizvorgang beim Weichglühen innerhalb einer Zeitspanne von weniger als 30 Sekunden konduktiv durchgeführt wird.
Aus der DE 10 2011 078 075 A1 ist ein Verfahren zum Bilden eines Erzeugnisses mit folgenden Schritten bekannt: Durchführen eines Warmbehandlungs- und Presshärtungsvorganges zur Bildung eines Erzeugnisses mit einer gleichmäßigen ersten Zugfestigkeit; Durchführen einer Warmbehandlungsnachbearbeitung durch selektives Erwärmen eines ersten Bereichs oberhalb einer definierten Temperatur zwischen 400 °C und 700 °C, während gleichzeitig ein zweiter Bereich unter der definierten Temperatur gehalten wird; und anschließend Abkühlen des ersten Bereichs derart, dass dieser eine Zugfestigkeit erhält, die geringer ist als die erste Zugfestigkeit des pressgehärteten Erzeugnisses. Zur Warmbehandlungsnachbearbeitung des ersten Bereichs wird Konduktionserwärmen vorgeschlagen.
Aus der DE 197 23 655 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stahlblechprodukts durch Heizen eines zugeschnittenen Stahlblechs, Warmverformen des Stahlblechs in einem Werkzeugpaar und Härten des gebildeten Produkts durch schnelles Abkühlen von der austenitischen Temperatur in dem Werkzeugpaar bekannt. Beim Härten des Produkts verbleiben Teilbereiche dadurch ungehärtet, dass in diesen Teilbereichen eine schnelle Abkühlung vermieden wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Nachbehandlung eines metallischen Formteils vorzuschlagen, mit dem am Formteil Bereiche mit unterschiedlichen Materialeigenschaften wie Duktilität oder Festigkeit auf einfache Weise erzeugt werden können. Die Aufgabe besteht ferner darin, eine entsprechende Vorrichtung vorzuschlagen, welche eine partielle Einstellung unterschiedlicher Materialeigenschaften an einem metallischen Formteil mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
Eine Lösung besteht in einem Verfahren zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils aus einem metallischen Material, mittels einer Vorrichtung zur elektrischen Widerstandserwärmung, die zumindest ein erstes Paar von Formkontaktstücken und ein zweites Paar von Formkontaktstücken aufweist, mit den Schritten: Inkontaktbringen eines zu erwärmenden ersten Teilbereichs des Bauteils mit den Formkontaktstücken des ersten Paares derart, dass der zu erwärmende erste Teilbereich zwischen den Formkontaktstücken des ersten Paares angeordnet ist; Inkontaktbringen eines zweiten Teilbereichs des Bauteils mit den Formkontaktstücken des zweiten Paares derart, dass der zweite Teilbereich zwischen den Formkontaktstücken des zweiten Paares angeordnet ist; Erwärmen des ersten Teilbereichs des Bauteils auf eine erste Temperatur (T1) dadurch, dass elektrischer Strom mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken durch das Bauteil geleitet wird; Temperieren des zweiten Teilbereichs des Bauteils mittels des zweiten Paares von Formkontaktstücken auf eine zweite Temperatur (T2), wobei die zweite Temperatur (T2) unabhängig von der ersten Temperatur (T1) eingestellt wird beziehungsweise einstellbar ist.
Ein Vorteil besteht darin, dass das gehärtete Bauteil in Teilbereichen gezielt entfestigt werden kann, um hier eine höhere Duktilität zu erreichen, wodurch beispielsweise nachfolgende Bearbeitungsprozesse vereinfacht werden können. Durch die Verwendung mehrerer Paare von Formkontaktstücken kann die Duktilität des Bauteils in unterschiedlichen Teilbereichen gezielt auf die individuellen Anforderungen eingestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, den ersten Teilbereich durch Erwärmen auf eine höhere erste Temperatur zu entfestigen, während ein benachbarter zweiter Teilbereich gleichzeitig auf eine zweite Temperatur gekühlt wird und damit eine höhere Härte beibehält. Es ist aber auch möglich durch entsprechende Einstellung der ersten und zweiten Temperaturen in beiden Teilbereichen eine Entfestigung gegenüber dem gehärteten Zustand zu erreichen, jedoch in unterschiedlich starkem Ausmaß. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung können das erste Paar von Formkontaktstücken und das zweite Paar von Formkontaktstücken hinsichtlich zumindest eines den Grad der Erwärmung beeinflussenden Parameters individuell angesteuert werden. Beispielsweise kann beim ersten Paar der elektrische Strom gesteuert werden, während beim zweiten Paar die Temperatur eines Kühlmediums gesteuert werden kann.
Als gehärtetes metallisches Bauteil wird vorliegend jedes metallische Bauteil verstanden, das im Rahmen eines Umformprozesses umgeformt und gleichzeitig oder anschließend zumindest in Teilbereichen, vorzugsweise vollständig gehärtet worden ist. Dabei kann das Bauteil Teilbereiche mit unterschiedlichen Blechdicken aufweisen, die beispielsweise durch flexibles Walzen von Bandmaterial oder durch Verbinden mehrerer Bauteile unterschiedlicher Blechdicke hergestellt sein können. Im Wege des flexiblen Walzens hergestellte Platinen mit unterschiedlichen Blechdicken werden auch als Tailor Rolled Blanks bezeichnet. Platinen, die aus mehreren Teilplatinen mit unterschiedlicher Blechdicke zusammengesetzt und verschweißt sind, werden auch Tailor Welded Blanks genannt. Prinzipiell kann das Bauteil auch aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sein; entscheidend ist, dass es mindestens einen metallischen Teilbereich aufweist, der zu einer insbesondere dreidimensionalen Form umgeformt ist. Das Bauteil kann insofern auch als Formteil bezeichnet werden.
Vorzugsweise sind das erste Paar von Formkontaktstücken und das zweite Paar von Formkontaktstücken unmittelbar benachbart zueinander angeordnet, beziehungsweise werden unmittelbar benachbart zueinander mit dem Bauteil in Kontakt gebracht. Hiermit wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass Übergangsbereiche zwischen dem entfestigten ersten Teilbereich und dem hieran angrenzenden zweiten Teilbereich mit gegebenenfalls anderen Werkstoffeigenschaften klein sind. Das Bauteil wird sicher zwischen den Kontaktstücken gehalten und es lassen sich definierte Teilbereiche gezielt wärmebehandeln. Ein entfestigter Teilbereich kann durch Kühlung eines hierzu unmittelbar benachbarten Teilbereichs auf eine definierte Fläche begrenzt werden. Dabei haben die zur Kühlung verwendeten Formkontaktstücke eine thermisch isolierende Wirkung, so dass die Bauteileigenschaften nur im ersten Teilbereich verändert werden. Je nach Ausgestaltung beziehungsweise Funktion können die Formkontaktstücke auch als Formelektroden oder als Formbacken bezeichnet werden.
Das zumindest eine erste Paar von Formkontaktstücken ist zum Nachbehandeln des Bauteils mittels konduktiver Erwärmung gestaltet. Dabei ist mit zumindest einem ersten Paar gemeint, dass auch mehrere erste Paare von Formkontaktstücken zum konduktiven Erwärmen von Teilbereichen des Bauteils vorgesehen sein können. Bei der konduktiven Erwärmung bildet das metallische Bauteil einen Teil des elektrischen Stromkreises. Dabei wird ein mit den Formkontaktstücken in Kontakt stehende Bereich des Bauteils von elektrischem Strom durchflossen. Aufgrund des elektrischen Widerstands erfolgt im von elektrischer Energie durchflossenen Bereich eine Erwärmung des Bauteils, weswegen dieses Verfahren auch als Widerstandserwärmung bezeichnet wird.
Nach einer bevorzugten Verfahrensführung wird der erste Teilbereich auf eine erste Temperatur erwärmt, die mindestens 200°C, vorzugsweise mindestens 500°C, insbesondere mindestens 700 °C, und/oder maximal 900 °C beträgt. Je höher die Temperatur zum Erwärmen des ersten Teilbereichs gewählt wird, desto kürzer kann Haltedauer sein, mit der das Bauteil erwärmt werden muss, um die gewünschte Entfestigung zu erreichen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird der erste Teilbereich über eine Zeitdauer von mindestens 30 Sekunden erwärmt. Hiermit kann in vorteilhafter Weise die Entstehung von Härteverzügen vermindert beziehungsweise gänzlich vermieden werden. Hinsichtlich der Verhältnisse zwischen Temperaturen zur jeweiligen Dauer der Erwärmung zum Entfestigen der ersten Teilbereiche werden folgend bevorzugte Ausführungen angegeben: bei bis zu 700°C mindestens 5 Minuten Haltedauer; bei bis zu 750°C mindestens 2,5 Minuten Haltedauer; bei bis zu 800°C mindestens 1,25 Minuten Haltedauer; und bei über 850°C mindestens 30 Sekunden Haltedauer.
Das zumindest eine zweite Paar von Formkontaktstücken dient zum Temperieren eines zugehörigen zweiten Teilbereichs des Bauteils auf eine andere bzw. zweite Temperatur als die des ersten Teilbereichs, wobei das Temperieren des zweiten Teilbereichs auf die zweite Temperatur ein Erwärmen oder ein Kühlen sein kann.
Nach einer ersten Möglichkeit ist der Schritt des Temperierens des zweiten Teilbereichs des Bauteils ein Erwärmen, welches durch Leiten von elektrischem Strom von einem der Formkontaktstücke durch das Bauteil hindurch zum anderen der Formkontaktstücke erfolgt. Dabei kann der Stromfluss für das zweite Paar individuell, das heißt unabhängig vom ersten Paar gesteuert werden. Beispielsweise kann im zweiten Teilbereich eine geringere oder höhere elektrische Energie in das Bauteil eingetragen werden, so dass den geometrischen Besonderheiten wie einer kleinere oder größere Blechdicke des zweiten Teilbereichs berücksichtigt werden kann.
Für den Schritt des Erwärmens gilt vorzugsweise zumindest eines von Folgendem: der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich des Bauteils werden dadurch erwärmt, dass elektrischer Strom zeitlich versetzt durch das erste Paar von Formkontaktstücken einerseits und durch das zweite Paar von Formkontaktstücken andererseits geleitet wird; und/oder elektrischer Strom wird mit zumindest teilweiser zeitlicher Überschneidung vom ersten Paar von Formkontaktstücken und vom zweiten Paar von Formkontaktstücken durch das Bauteil geleitet; und/oder der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich des Bauteils werden dadurch erwärmt, dass elektrischer Strom mit unterschiedlichen Stromstärken durch das erste Paar von Formkontaktstücken einerseits und durch das zweite Paar von Formkontaktstücken andererseits geleitet wird. Die als Formelektroden gestalteten Formkontaktstücke des ersten, zweiten und gegebenenfalls eines weiteren Paares können auch als Segmente jeweils einer einzelnen Elektrode gestaltet sein, wobei die einzelnen Segmente individuell ansteuerbar sind.
Nach einer zweiten Möglichkeit ist der Schritt des Temperierens des zweiten Teilbereichs des Bauteils ein Kühlen, was durch Kühlen der Formkontaktstücke des zweiten Paares erfolgt. Hierfür können die Formkontaktstücke des zweiten Paares beispielsweise als Kühlkörper gestaltet sein, die durch geeignete Mittel wie einen integrierten Kühlkreislauf gekühlt werden. Durch Inkontaktbringen der Kühlkörper mit dem zweiten Teilbereich des Bauteils wird dieser gekühlt, so dass hier keine oder nur eine geringe Entfestigung erfolgt.
Für das Anordnen der ersten und zweiten Paare von Formkontaktstücken am Bauteil sind grundsätzlich verschiedene Alternativen denkbar. Das gehärtete Bauteil ist vorzugsweise ein Formteil aus Stahlblech, dessen Dicke nur ein Bruchteil der Erstreckung in Längs- oder Querrichtung des Bauteils beträgt, beziehungsweise dessen Länge und Breite jeweils ein Vielfaches der Dicke beträgt. Als Stahlwerkstoff kann beispielsweise 22MnB5 verwendet werden, wobei jeder andere härtbare Stahlwerkstoff ebenso denkbar ist.
Nach einer ersten Möglichkeit wird das Bauteil so zwischen den Formkontaktstücken angeordnet, dass die Formkontaktstücke eines Paares in Dickenrichtung des Bauteils einander gegenüberliegen. Dies kann für das erste Paar und/oder das zweite Paar von Formkontaktstücken gelten. Ein erstes Formkontaktstück eines Paares wird mit einer Unterseite des Bauteils in Kontakt gebracht, während das zweite Formkontaktstück mit der Oberseite des Bauteils in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise wird das Bauteil zwischen den Formkontaktstücken gehalten beziehungsweise eingeklemmt. Dies hat den besonderen Vorteil, dass ein ungewünschter Verzug des Bauteils beim Nachbehandeln vermieden wird. Die Funktionsflächen der Formkontaktstücke, welche beim Erwärmen mit dem Bauteil in Kontakt sind, sind hinsichtlich ihrer Geometrie vorzugsweise an die Form des Bauteils angepasst. Die Formkontaktstücke des ersten Paares, welche zum konduktiven Erwärmen verwendet werden, übernehmen somit zwei Funktionen, nämlich zum einen das Einleiten von elektrischem Strom in das Bauteil und zum anderen ein Fixieren des Bauteils zwischen den Kontaktflächen. Die Formkontaktstücke des zweiten Paares können, je nach Ausgestaltung, ein oder zwei Funktionen wahrnehmen, je nachdem, ob sie nur zum Kühlen dienen, oder auch zum konduktiven Erwärmen.
Für das Inkontaktbringen der Formkontaktstücke der ersten und/oder zweiten Paare gilt bei der Anordnung in Dickenrichtung vorzugsweise zumindest eines von Folgendem: ein oberes Formkontaktstück des ersten Paares und ein oberes Kontaktstück des zweiten Paares werden gleichzeitig mit dem Bauteil in Kontakt gebracht; und/oder ein unteres Formkontaktstück des ersten Paares und ein unteres Kontaktstück des zweiten Paares werden gleichzeitig mit dem Bauteil in Kontakt gebracht.
Nach einer zweiten Möglichkeit wird das Bauteil so zwischen den Formkontaktstücken angeordnet, dass die Formkontaktstücke eines Paares in einer Querrichtung des Bauteils einander gegenüberliegen. Dies kann wiederum für das erste Paar und/oder das zweite Paar von Formkontaktstücken gelten. Bei Bauteilen aus flexibel gewalztem Bandmaterial ist es dabei besonders vorteilhaft, wenn beide Formelektroden eines Paares, das heißt die positiv gepolte Elektrode und die negativ gepolte Elektrode, in einem Dickenbereich mit einheitlicher Dicke in Querrichtung angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine einheitliche Erwärmung dieses Teilbereichs erreicht. Ein erstes Formkontaktstück des Paares wird mit einem ersten Randabschnitt des Bauteils in Kontakt gebracht, während das zweite Formkontaktstück mit einem entgegengesetzten zweiten Randabschnitt des Bauteils in Kontakt gebracht wird. Durch Einleiten von elektrischem Strom wird der sich in Querrichtung zwischen den beiden Randabschnitten erstreckende erste Teilbereich erwärmt. Die Formkontaktstücke können bei dieser zweiten Möglichkeit als Greifbacken beziehungsweise Greifzangen gestaltet sein, welche an dem jeweiligen Randabschnitt angeklemmt werden.
Vor der Nachbehandlung kann zumindest einer der folgenden Schritte vorgesehen werden: flexibles Walzen von Bandmaterial; Herausarbeiten einer Platine aus flexibel gewalztem Bandmaterial, wobei die Platine eine variable Dicke über der Länge aufweist; Warmumformen einer Platine zum Bauteil; vollständiges Härten des Bauteils; Reinigen des Bauteils; und/oder Entzundern des Bauteils. Es versteht sich, dass weitere Verfahrensschritte denkbar sind, vorhergehende, nachfolgende oder auch weitere Zwischenschritte.
Die Lösung der oben genannten Aufgabe besteht weiter in einer Vorrichtung zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils aus einem metallischen Material, umfassend: zumindest ein erstes Paar von Formkontaktstücken, die als Formelektroden zum Durchleiten von elektrischem Strom durch einen ersten Teilbereich des Bauteils gestaltet sind, wobei die Kontaktflächen der Formkontaktstücke des ersten Paares an Außenflächen des ersten Teilbereichs angepasst sind, wobei der erste Teilbereich des Bauteils beim Durchleiten von elektrischem Strom auf eine erste Temperatur erwärmbar ist; zumindest ein zweites Paar von Formkontaktstücken zum Temperieren eines zweiten Teilbereichs des Bauteils, wobei die Kontaktflächen der Formkontaktstücke des zweiten Paares an Außenflächen des zweiten Teilbereichs angepasst sind; wobei Mittel vorgesehen sind, mit denen das zweite Paar von Formkontaktstücken auf eine zweite Temperatur einstellbar ist, die sich von der ersten Temperatur unterscheidet.
Durch diese Vorrichtung ergeben sich dieselben Vorteile, wie sie im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben worden sind, so dass hier abkürzend auf obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei versteht es sich, dass alle genannten Ausgestaltungen des Verfahrens auf die Vorrichtung übertragbar sind, und umgekehrt. Nach einer möglichen Weiterbildung ist der zweite Teilbereich des Bauteils benachbart zum ersten Teilbereich angeordnet und entsprechend ist das zweite Paar von Formkontaktstücken benachbart zum ersten Paar von Formkontaktstücken angeordnet. Es versteht sich, dass die Vorrichtung zusätzlich zum ersten und zweiten Paar von Formkontaktstücken auch weitere Paare von Formkontaktstücken aufweisen kann, um andere Teilbereiche des Bauteils gezielt zu entfestigen beziehungsweise dort eine höhere Duktilität zu erzeugen. Die Vorrichtung bietet damit eine hohe Flexibilität, um unterschiedliche Zonen des Bauteils nach Bedarf auf definierte Materialeigenschaften einzustellen. Dies gilt insbesondere für solche Zonen, die später noch fertigungstechnisch weiterbehandelt werden, beispielsweise zum Anbinden an andere Bauteile geschweißt oder gebohrt werden.
Wie oben gesagt, sind die Formkontaktstücke des zweiten Paares nach einer ersten Möglichkeit als Formelektroden zum Durchleiten von elektrischem Strom durch den zweiten Teilbereich des Bauteils gestaltet. In diesem Fall ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit vorgesehen, mit der die Durchleitung von elektrischem Strom durch die Formelektroden des ersten Paares einerseits und durch die Formelektroden des zweiten Paares andererseits hinsichtlich zumindest eines die Erwärmung des Bauteils beeinflussenden Parameters individuell steuerbar ist.
Nach einer zweiten Möglichkeit sind die Formkontaktstücke des zweiten Paares als Kühlkontaktstücke gestaltet, mit denen der zweite Teilbereich auf die Temperatur unterhalb der Temperatur einstellbar ist. Hierfür können die Kühlkontaktstücke integrierte Kühlkreiskäufe aufweisen, durch die ein Kühlmedium wie Wasser oder Dampf durchströmt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind Mittel vorgesehen, mit denen zumindest die Formkontaktstücke des ersten Paares aufeinander zu bewegbar sind, um mit einer oberen und einer unteren Außenfläche des Bauteils in Kontakt zu kommen. Diese Mittel können in Form eines Vorschubs oder Antriebs gestaltet sein, mit denen die Formkontaktstücke jeweils eines Paares relativ zueinander bewegbar sind. Dies schließt als Möglichkeiten mit ein, dass ein Kontaktstück ortsfest angeordnet ist und ein anderes relativ hierzu bewegt wird, oder, dass beide Kontaktstücke gleichzeitig aufeinander zu bewegt werden.
Alternativ oder in Ergänzung können ferner Mittel vorgesehen sein, mit denen mehrere benachbarte Formkontaktstücke gemeinsam bewegbar sind, um mit einer Außenfläche des Bauteils in Kontakt zu kommen. Beispielsweise können Kontaktstücke eines ersten Paares und eines zweiten Paares unmittelbar benachbart zueinander angeordnet und in einem gemeinsamen Werkzeug aufgenommen sein. Durch Bewegen des Werkzeugs werden auch die darin aufgenommenen Kontaktstücke gemeinsam bewegt, was den Vorteil hat, dass diese gleichzeitig mit dem Bauteil in Kontakt kommen und hier ihre temperierende beziehungsweise formhaltende Funktion entfalten.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass untere Formkontaktstücke in einem unteren Werkzeugteil vorgesehen sind, auf die das Bauteil aufgesetzt wird. In einem gegenüber dem unteren Werkzeugteil bewegbaren oberen Werkzeugteil können entsprechend obere Formkontaktstücke angeordnet sein, die mit den unteren Kontaktstücken zusammenwirken. Durch Zufahren des oberen Werkzeugteils auf das untere wird das Bauteil zwischen den unteren und oberen Formkontaktstücken eingeklemmt, so dass es beim Erwärmen seine Form beibehält.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform hat das erste Formkontaktstück des ersten Paares eine Formfläche, die an eine erste Oberfläche des Bauteils angepasst ist und das gegenüberliegende zweite Formkontaktstück hat eine zweite Formfläche, die an die entgegengesetzte zweite Oberfläche des Bauteils angepasst ist. Dies gilt selbstverständlich gleichermaßen auch für die Formkontaktstücke des zweiten und gegebenenfalls jedes weiteren Paares. Durch die genannte Ausgestaltung wird auch bei beliebiger Bauteilgeometrie ein sicheres Fixieren des Bauteils zwischen den Kontaktstücken erreicht. Insbesondere bei variabler Blechdicke über der Länge oder Breite des Bauteils lassen sich die Formkontaktstücke entsprechend anpassen, so dass ein gleichmäßiges Erwärmen beziehungsweise Abkühlen der jeweiligen Teilbereiche gewährleistet ist.
Die als Formelektroden gestalteten Formkontaktstücke des ersten und/oder zweiten Paares haben vorzugsweise jeweils eine Kontaktfläche, die kleiner ist als 400 mm². Hiermit wird eine gute Stromeinleitung in das Bauteil und eine gute Anpassung an die Bauteilgeometrie erreicht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:

Figur 1: ein umgeformten und gehärteten Bauteil zur Nachbearbeitung von Teilbereichen in Draufsicht;
Figur 2: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform zur Nachbehandlung des Bauteils aus Figur 1, im Querschnitt;
Figur 3: ein umgeformten und gehärteten Bauteil zur Nachbearbeitung von Teilbereichen in Draufsicht;
Figur 4: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform zur Nachbehandlung des Bauteils aus Figur 3, schematisch in perspektivischer Darstellung;
Figur 5: ein umgeformtes und gehärtetes Bauteil zur Nachbearbeitung von Teilbereichen in Draufsicht;
Figur 6: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform zur Nachbehandlung des Bauteils aus Figur 5, im Querschnitt;
Figur 7: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Nachbearbeiten von Teilbereichen eines umgeformten und gehärteten Bauteils in einer weiteren Ausführungsform in Draufsicht;
Figur 8: die Vorrichtung aus Figur 7 im Querschnitt durch ein erstes Paar von Formkontaktstücken;
Figur 9: die Vorrichtung aus Figur 7 im Querschnitt durch ein zweites Paar von Formkontaktstücken; und
Figur 10: das Bauteil aus Figur 7 mit nachbehandelten Teilbereichen in Draufsicht.

Die Figuren 1 und 2, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils 3, das aus einem metallischen Material hergestellt ist, in einer ersten Ausführungsform.
Die Vorrichtung 2 umfasst ein erstes Paar von Formkontaktstücken 4, 5, die als Formelektroden zum Durchleiten von elektrischem Strom durch einen ersten Teilbereich 6 des Bauteils 3 gestaltet sind. Die Kontaktflächen 7, 8 der Formkontaktstücke 4, 5, welche auch als Funktionsflächen bezeichnet werden können, sind an Außenflächen 9, 10 des ersten Teilbereichs 6 angepasst. Hiermit ist gemeint, dass die Geometrie der Kontaktflächen 7, 8 gegengleich zur Geometrie des ersten Teilbereichs 6 gestaltet ist, wobei insbesondere auch unterschiedliche Blechdicken des Bauteils durch entsprechende Gestaltung der Formkontaktstücke berücksichtigt werden können. Die Formelektroden 4, 5 werden in flächigen Kontakt mit dem Bauteil 3 gebracht, welches zwischen einer oberen und einer unteren Formelektrode 4, 5 eingespannt ist. Durch schließen des elektrischen Stromkreises zwischen den beiden Formelektroden 4, 5 wird elektrischer Strom durch den ersten Teilbereich 6 durchgeleitet, so dass dieser Teilbereich 6 aufgrund des elektrischen Widerstands auf eine erste Temperatur T1 erwärmt wird. Der erste Teilbereich 6 ist in Figur 1 schraffiert dargestellt. Die Formkontaktstücke 4, 5 haben in Draufsicht eine entsprechend der Kontur des ersten Bereichs gestaltete Kontaktfläche.
Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform ist, dass das Bauteil 3 in seiner Dickenrichtung zwischen den beiden Formkontaktstücken 4, 5 angeordnet ist. Ein unteres Formkontaktstück 5 wird mit der Unterseite des Bauteils 3 in Kontakt gebracht, während ein oberes Formkontaktstück 4 mit der Oberseite des Bauteils in Kontakt gebracht wird. Somit ist das Bauteil 3 zwischen den Formkontaktstücken 4, 5 gehalten beziehungsweise eingeklemmt. Ein ungewünschter Verzug aufgrund der Erwärmung des Bauteils kann somit vermieden werden. Die Kontaktflächen 7, 8 der Formkontaktstücke 4, 5 des ersten Paares ist für eine gute Stromeinleitung vorzugsweise kleiner ist als 400 mm², wobei prinzipiell auch größere Flächen denkbar sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform fließt der elektrische Strom im Wesentlichen senkrecht zur Kontaktfläche 7, 8, das heißt im Wesentlichen in Dickenrichtung des Bauteils 3. Hierdurch ergibt sich eine schnelle Erwärmung.
Vorzugsweise wird der erste Teilbereich 6 auf eine erste Temperatur T1 erwärmt, die mindestens 500°C, vorzugsweise mindestens 700 °C, beträgt. Eine Höchstgrenze für die erste Temperatur T1 kann insbesondere bei 900 °C liegen. Je höher die Temperatur T1 zum Erwärmen des ersten Teilbereichs 6 gewählt wird, desto kürzer kann die Einwirkdauer gewählt werden, mit der das Bauteil erwärmt werden muss, um die gewünschte Entfestigung zu erreichen. Vorzugsweise wird der erste Teilbereich 6 über eine Zeitdauer von mindestens 30 Sekunden erwärmt, damit die Entstehung von ungewünschten Härteverzügen reduziert wird. Hinsichtlich der Verhältnisse zwischen Temperaturen zur jeweiligen Dauer der Erwärmung zum Entfestigen der ersten Teilbereiche werden folgend bevorzugte Ausführungsformen angegeben, ohne darauf beschränkt zu sein: bei bis zu 700°C mindestens 5 Minuten Haltedauer; bei bis zu 750 °C mindestens 2,5 Minuten Haltedauer; bei bis zu 800 °C mindestens 1,25 Minuten Haltedauer; und bei über 850 °C mindestens 30 Sekunden Haltedauer.
Die Vorrichtung 2 umfasst ferner ein zweites Paar von Formkontaktstücken 44, 45 zum Temperieren eines zweiten Teilbereichs 46 des Bauteils 3 auf eine zweite Temperatur T2. Auch beim zweiten Paar sind die Kontaktflächen 17, 18 der Formkontaktstücke 44, 45 an die Außenflächen 19, 20 des zweiten Teilbereichs 46 entsprechend angepasst. Die Formkontaktstücke 44, 45 des zweiten Paares sind vorliegend als Kühlkontaktstücke gestaltet, mit denen der zweite Teilbereich 46 auf die Temperatur T2 unterhalb der Temperatur T1 einstellbar ist. Hierfür weisen die Kühlkontaktstücke 44, 45 Temperatureinstellmittel auf, insbesondere mit integrierten Kühlkreiskäufen 22, 23 (gestrichelt dargestellt), durch die ein Kühlmedium wie Wasser oder Dampf durchgeleitet werden kann. Durch die Ausgestaltung als Kühlkontaktstücke 44, 45 wird erreicht, dass die mittels der Formelektroden 4, 5 in das Bauteil 3 eingeleitete Wärme räumlich auf den ersten Teilbereich 6 begrenzt bleibt und nur hier zu einer Entfestigung führt, während der zweite Teilbereich 46 aufgrund der Kühlung seine Ausgangsfestigkeit beibehält. Zur Kühlung werden die Formkontaktstücke 44, 45 des zweiten Paares vorzugsweise auf eine Temperatur T2 von unter 300 °C, besonders bevorzugt von unter 200 °C oder sogar weniger als 100°C eingestellt.
Die Formkontaktstücke des ersten Paares (4, 5) beziehungsweise des zweiten Paares (44, 45) sind aus einem hochfesten temperaturbeständigen Werkstoff hergestellt. In Form und Größe werden sie, wie oben erläutert auf die zu erwärmende beziehungsweise zu kühlende Teilbereiche des Bauteils ausgelegt. Durch die aneinander angrenzenden ersten Formkontaktstücke 4, 5 zum Erwärmen und zweiten Formkontaktstücke 44, 45 zum Kühlen wird zwischen dem entfestigten ersten Teilbereich und dem unbehandelten zweiten Teilbereich in vorteilhafter Weise ein kurzer Übergangsbereich realisiert. Die mit elektrischem Strom beaufschlagten Formkontaktstücke 4, 5 können zur Erhöhung der Standzeiten gekühlt werden.
Die Vorrichtung kann zweiteilig aufgebaut sein, und ein unteres Werkzeugteil umfassen, in dem jeweils ein erstes Formkontaktstück 5, 45 des ersten und zweiten Paares angeordnet sind, sowie ein oberes Werkzeugteil, in dem jeweils das entsprechende zweite Formkontaktstück 4, 44 des ersten und zweiten Paares angeordnet sind.
Durch Bewegen des oberen Werkzeugteils in Richtung zum unteren Werkzeugteil, oder umgekehrt, wird das Bauteil 3 zwischen den unteren und oberen Formkontaktstücken 5, 45; 4, 44 eingeklemmt. Zum Bewegen des Werkzeugteils kann eine geeignete Mechanik vorgesehen sein.
Die Figuren 3 und 4, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform. Diese entspricht hinsichtlich ihrer Ausgestaltung und Funktionsweise in weiten Teilen derjenigen gemäß den Figuren 1 und 2, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den Figuren 1 und 2.
Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 liegt darin, dass vier Paare von Formkontaktstücken vorgesehen sind, wobei es sich versteht, dass auch eine hiervon abweichende Anzahl von zwei, drei, fünf oder mehr Paaren verwendet werden kann. Die Formkontaktstücke jedes Paares 4, 5; 14, 15; 24, 25; 34, 35 sind als Formelektroden gestaltet, mit denen elektrischer Strom durch das Bauteil 3 durchgeleitet werden kann. Dabei wird ein erster Teilbereich 6 durch das erste Paar 4, 5, ein zweiter Teilbereich 16 durch das zweite Paar 14, 15, ein dritter Teilbereich 26 durch das dritte Paar 24, 25 und ein vierter Teilbereich 36 durch das vierte Paar 34, 35 erwärmt.
Die Paare von Formkontaktstücken lassen sich hinsichtlich eines oder mehrerer den Grad der Erwärmung beeinflussenden Parameters individuell ansteuern, beispielsweise hinsichtlich der Stromstärke oder der Bestromungsdauer. Auf diese Weise können die verschiedenen Teilbereiche 6, 16, 26, 36 individuell erwärmt werden. Dabei ist es insbesondere auch möglich, gegebenenfalls vorhandene Blechdickenunterschiede der Teilbereiche zu berücksichtigen, damit insgesamt eine gezielte Erwärmung und damit auch eine definierte Entfestigung erreicht wird.
Das erste Paar von Formelektroden 4, 5 kann auf eine erste Temperatur T1 erwärmt werden, während das zweite Paar von Formelektroden 14, 15 auf eine hiervon abweichende zweite Temperatur T2 erwärmt werden kann. Auch das dritte und vierte Paar von Formelektroden 24, 25; 34, 35 lassen sich hinsichtlich der gewünschten Temperatur individuell ansteuern, und können auf eine der Temperaturen T1 oder T2, oder hiervon abweichende Temperaturen eingestellt werden.
Im Übrigen gilt für jedes der vier Paare der vorliegenden Ausführungsform gemäß den Figuren 3 und 4 gleichermaßen das im Zusammenhang mit der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 und 2 für das erste Paar Gesagte. Insofern wird diesbezüglich auf die obige Beschreibung Bezug genommen.
Die Figuren 5 und 6, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer dritten Ausführungsform. Diese entspricht hinsichtlich ihrer Ausgestaltung und Funktionsweise einer Kombination der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 mit derjenigen gemäß den Figuren 3 und 4, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den Figuren 1 bis 4.
Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß den Figuren 5 und 6 ist, dass diese vier Paare von Formkontaktstücken 4, 5; 14, 15; 24, 25; 34, 35 aufweist, die als Formelektroden gestaltet sind und zum Erwärmen beziehungsweise Entfestigen der Teilbereiche 6, 16, 26, 36 gestaltet sind. Es gilt das im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 Gesagte gleichermaßen. Zusätzlich ist ein Paar von Formkontaktstücken 44, 45 vorgesehen, welche als Kühlkontaktstücke gestaltet sind, und zwar entsprechend den Kühlkontaktstücken 44, 45 gemäß den Figuren 1 und 2. Insofern gilt hinsichtlich der Kühlkontaktstücke das im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 Gesagte gleichermaßen. Es wird diesbezüglich auf obige Beschreibung Bezug genommen.
Ein Vorteil der vorliegenden Ausführungsform liegt darin, dass zwischen den erwärmten beziehungsweise entfestigten Teilbereichen 6, 16, 26, 36 und dem gekühlten Teilbereich 46 nur ein kleiner Übergangsbereich gebildet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass die Formelektroden 4, 5; 14, 15; 24, 25; 35, 36 einerseits und die Kühlkontaktstücke 44, 45 andererseits räumlich aneinander angrenzen.
Die Figuren 7 bis 10, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform. Diese entspricht in ihrer Ausgestaltung und Funktionsweise in weiten Teilen derjenigen gemäß den Figuren 1 und 2, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche beziehungsweise einander entsprechende Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den Figuren 1 und 2.
Eine Besonderheit der vorliegenden Ausführungsform ist, dass das die Formkontaktstücke 4, 5 des ersten Paares in einer Querrichtung des Bauteils 3 einander gegenüberliegend angeordnet sind, und zwar nur in Randbereichen des Bauteils 3. Ein zwischen den negativen Formelektroden 4, 4' und den positiven Formelektroden 5, 5' fließender Strom erwärmt das Bauteil 3 über dessen Breite zwischen den negativen und positiven Formelektroden. Es ergibt sich insgesamt der in Figur 10 gezeigte entfestigte erste Teilbereich 6, welcher schraffiert dargestellt ist.
Seitlich benachbart zu den Formkontaktstücken 4, 4', 5, 5' des ersten Paares, werden zweite Paare von Formkontaktstücken 44, 45; 54, 55 angeordnet, von denen eines (44, 45) im Querschnitt in Figur 9 gezeigt ist. Die Formkontaktstücke der zweiten Paare sind jeweils als Kühlkontaktstücke gestaltet. Die Kühlkontaktstücke 44, 45; 54, 55 sind schematisch in Figur 7 gezeigt. Die Kühlzonen 46, 56, welche von den Kühlkontaktstücken 44, 45; 54, 55 erzeugt werden, sind schematisch in Figur 10 dargestellt. Zwischen den Kühlzonen 46, 56 liegt die sich in Querrichtung des Bauteils 3 erstreckende Weichzone 6, die auch als entfestigter Teilbereich bezeichnet wird.
In Figur 9 ist erkennbar, dass die zweiten Paare jeweils ein unteres Formkontaktstück 45 und ein oberes Formkontaktstück 44 aufweisen, die hinsichtlich ihrer Form jeweils an die Geometrie des Bauteils 3 angepasst sind. Die zweiten Paare von Formkontaktstücken 44, 45; 54, 55 entsprechen hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, so das diesbezüglich abkürzend auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Die zweiten Paare wird bei der Nachbearbeitung unmittelbar benachbart zum ersten Paar angeordnet, so dass sich die in Figur 10 gezeigten Kühlzonen 46, 56 mit dazwischenliegender Weichzone 6 des Bauteils 3 ergeben. Zwischen den Kühlzonen 46, 56 und der Weichzone 6 sind lediglich kleine Übergangsbereiche gebildet.
Das Bauteil 3, welches der untere Teil einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug ist, kann eine einheitliche Blechdicke über der Länge und Breite haben, oder es kann eine variable Blechdicke über der Länge und/oder Breite haben. Diese kann beispielsweise durch flexibles Walzen des als Ausgangsmaterial verwendeten Bandmaterials erreicht werden. Für eine gleichmäßige Erwärmung beziehungsweise gleichmäßige Entfestigung ist es günstig, wenn das erste Paar von Formkontaktstücken 4, 4', 5, 5' in einem Bereich einheitlicher Blechdicke angeordnet werden. Vorliegend wäre dies der Teilbereich 6.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils aus einem metallischen Material kann folgende Schritte umfassen.
In einem ersten Verfahrensschritt wird ein zu erwärmender erster Teilbereich des gehärteten Bauteils mit den Formkontaktstücken des ersten Paares in Kontakt gebracht. Zeitgleich oder zeitversetzt hierzu werden die Formkontaktstücke eines zweiten Paares mit einem zweiten Teilbereich des Bauteils in Kontakt gebracht. Anschließend wird der erste Teilbereich des Bauteils auf eine erste Temperatur T1 dadurch erwärmt, dass elektrischer Strom mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken durch das Bauteil geleitet wird. Vorzugsweise wird der erste Teilbereich auf eine erste Temperatur von mindestens 500°C, insbesondere mindestens 700°C erwärmt, bei einer bevorzugten Erwärmungsdauer von mindestens 30 Sekunden.
Beim Erwärmen des ersten Teilbereichs wird ein zweiter Teilbereich, der insbesondere benachbart zum ersten Teilbereich liegt, mittels einem oder mehrerer zweiter Paare von Formkontaktstücken auf eine zweite Temperatur T2 temperiert, das heißt erwärmt oder gekühlt. Dabei erfolgt das Temperieren des zweiten Teilbereichs des Bauteils hinsichtlich zumindest eines den Grad der Erwärmung beeinflussenden Parameters unabhängig vom Erwärmen des ersten Teilbereichs. Bei einer Ausführungsform, bei der das zweite Paar von Formkontaktstücken als Formelektroden zur Widerstandserwärmung gestaltet sind, kann das Temperieren (Erwärmen) durch Wahl einer anderen Bestromungsdauer oder anderer Stromstärke als beim ersten Paar erfolgen. Bei einer Ausführungsform, bei die Formkontaktstücke des zweiten Paares als Kühlelemente gestaltet sind, kann das Temperieren (Kühlen) durch Steuerung des Durchflusses oder der Temperatur des Kühlmediums erfolgen.
Das beschriebene Verfahren kann mit einer der Vorrichtungen zur elektrischen Widerstandserwärmung gemäß einer der Figuren 1 bis 10 durchgeführt werden, die zumindest ein erstes Paar von Formkontaktstücken 4, 5 und ein zweites Paar von Formkontaktstücken 44, 45 aufweist.
Dem oben beschriebenen Verfahren zum Nachbearbeiten des gehärteten Bauteils zur Erzeugung entfestigter Teilbereiche beziehungsweise Weichzonen können beispielsweise folgende Verfahrensschritte vorausgehen: Flexibles Walzen von Bandmaterial; Herausarbeiten einer Platine aus dem flexibel gewalztem Bandmaterial, wobei die Platine eine variable Dicke über der Länge aufweist; Warmumformen einer Platine zum Bauteil; vollständiges Härten des Bauteils; Reinigen des Bauteils; und/oder Entzundern des Bauteils.
Ein Vorteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beziehungsweise Verfahrens besteht darin, dass das zuvor gehärtete Bauteil 3 in Teilbereichen 6, 16, 26, 36 gezielt entfestigt werden kann, um hier eine höhere Duktilität zu erreichen. Durch die Verwendung mehrerer Paare von Formkontaktstücken kann die Duktilität des Bauteils in unterschiedlichen Teilbereichen auf die individuellen Anforderungen angepasst werden, oder es können die Formkontaktstücke selbst an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Geometrie des Bauteils angepasst werden.

Bezugszeichenliste

2: Vorrichtung
3: Bauteil
4: Formkontaktstück
5: Formkontaktstück
6: erster Teilbereich
7: Kontaktfläche
8: Kontaktfläche
9: Oberfläche
10: Oberfläche

14: Formkontaktstück
15: Formkontaktstück
16: zweiter Teilbereich
17: Kontaktfläche
18: Kontaktfläche
19: Oberfläche
20: Oberfläche
22: Kühlkanal
23: Kühlkanal

34: Formkontaktstück
35: Formkontaktstück
36: Teilbereich

44: Formkontaktstück
45: Formkontaktstück
46: Teilbereich

54: Formkontaktstück
55: Formkontaktstück
56: Teilbereich

Claims

Verfahren zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils aus einem metallischen Material, mittels einer Vorrichtung zur elektrischen Widerstandserwärmung, die zumindest ein erstes Paar von Formkontaktstücken (4, 5) und zumindest ein zweites Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:
Inkontaktbringen eines zu erwärmenden ersten Teilbereichs (6) des Bauteils (3) mit den Formkontaktstücken (4, 5) des ersten Paares derart, dass der zu erwärmende erste Teilbereich (6) zwischen den Formkontaktstücken (4, 5) des ersten Paares angeordnet ist,

Inkontaktbringen eines zweiten Teilbereichs (16, 26, 36, 46, 56) des Bauteils (3) mit den Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) des zweiten Paares derart, dass der zweite Teilbereich (16, 46, 56) zwischen den Formkontaktstücken des zweiten Paares angeordnet ist,

Erwärmen des ersten Teilbereichs (6) des Bauteils (3) auf eine erste Temperatur (T1) dadurch, dass elektrischer Strom mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken (4, 5) durch das Bauteil (3) geleitet wird;

Temperieren des zweiten Teilbereichs (16, 26, 36, 46, 56) des Bauteils (3) mittels des zweiten Paares von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) auf eine zweite Temperatur (T2), wobei die zweite Temperatur (T2) unabhängig von der ersten Temperatur (T1) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass für das Erwärmen des ersten Teilbereichs (6) des Bauteils (3) zumindest eines von Folgendem gilt:
der erste Teilbereich (6) wird auf eine erste Temperatur (T1) von mindestens 500 °C erwärmt;

der erste Teilbereich (6) wird auf eine erste Temperatur (T1) von maximal 900 °C erwärmt;

der erste Teilbereich (6) wird über eine Zeitdauer von mindestens 30 Sekunden erwärmt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass für das Inkontaktbringen zumindest eines von Folgendem gilt:
dass ein oberes Formkontaktstück (4) des ersten Paares und ein oberes Kontaktstück (14, 24, 34, 44, 54) des zweiten Paares gleichzeitig mit dem Bauteil (3) in Kontakt gebracht werden,

dass ein unteres Formkontaktstück (5) des ersten Paares und ein unteres Kontaktstück (15, 25, 35, 45, 55) des zweiten Paares gleichzeitig mit dem Bauteil (3) in Kontakt gebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Paar von Formkontaktstücken (4, 5) und das zweite Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) hinsichtlich zumindest eines den Grad der Erwärmung beeinflussenden Parameters individuell gesteuert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Temperierens des zweiten Teilbereichs (16, 26, 36) des Bauteils (3) ein Erwärmen ist, welches durch Leiten von elektrischem Strom von einem der zweiten Formkontaktstücke (14, 15; 24, 25; 34, 35) durch das Bauteil (3) hindurch zum anderen der zweiten Formkontaktstücke (15, 14; 25, 24; 35, 34) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass für den Schritt des Erwärmens des ersten Teilbereichs (6) und des zweiten Teilbereichs (16, 26, 36) zumindest eines von Folgendem gilt:
elektrischer Strom wird mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken (4, 5) einerseits und mittels das zweite Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35) andererseits zeitlich versetzt durch das Bauteil (3) geleitet;

elektrischer Strom wird mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken (4, 5) und mittels des zweiten Paares von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35) mit zumindest teilweiser zeitlicher Überschneidung durch das Bauteil (3) geleitet;

elektrischer Strom wird mittels des ersten Paares von Formkontaktstücken (4, 5) einerseits und mittels des zweiten Paares von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35) andererseits mit unterschiedlichen Stromstärken durch das Bauteil (3) geleitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schritt des Temperierens des zweiten Teilbereichs (46, 56) des Bauteils (3) auf die zweite Temperatur (T2) ein Kühlen ist, welches durch Kühlen der Formkontaktstücke (44, 45; 54, 55) des zweiten Paares erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Paar von Formkontaktstücken (4, 5) und das zweite Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, beziehungsweise unmittelbar benachbart zueinander mit dem Bauteil (3) in Kontakt gebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor der Nachbehandlung zumindest einer der folgenden Schritte vorgesehen ist:
flexibles Walzen von Bandmaterial;

Herausarbeiten einer Platine aus flexibel gewalztem Bandmaterial, wobei die Platine eine variable Dicke über der Länge aufweist;

Warmumformen einer Platine zum Bauteil (3);

vollständiges Härten des Bauteils (3),

Reinigen des Bauteils (3),

Entzundern des Bauteils (3).
Vorrichtung zur Nachbehandlung eines umgeformten und gehärteten Bauteils aus einem metallischen Material, umfassend
zumindest ein erstes Paar von Formkontaktstücken (4, 5), die als Formelektroden zum Durchleiten von elektrischem Strom durch einen ersten Teilbereich (6) des Bauteils (3) gestaltet sind, wobei die Kontaktflächen (7, 8) der Formkontaktstücke (4, 5) des ersten Paares an Außenflächen (9, 10) des ersten Teilbereichs (6) angepasst sind, wobei der erste Teilbereich (6) des Bauteils (3) beim Durchleiten von elektrischem Strom auf eine erste Temperatur (T1) erwärmbar ist,
zumindest ein zweites Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) zum Temperieren eines zweiten Teilbereichs (16, 26, 36, 46, 56) des Bauteils (3), wobei die Kontaktflächen der Formkontaktstücke des zweiten Paares an Außenflächen des zweiten Teilbereichs (16, 26, 36, 46, 56) angepasst sind, wobei Mittel vorgesehen sind, mit denen das zweite Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) auf eine zweite Temperatur (T2) einstellbar ist, die sich von der ersten Temperatur (T1) unterscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Formkontaktstücke (14, 15; 24, 25; 34, 35) des zweiten Paares als Formelektroden zum Durchleiten von elektrischem Strom durch den zweiten Teilbereich (16, 26, 36) des Bauteils (3) gestaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine elektronische Steuereinheit vorgesehen ist, mit der die Durchleitung von elektrischem Strom durch die Formelektroden (4, 5) des ersten Paares einerseits und durch die Formelektroden (14, 15; 24, 25; 34, 35) des zweiten Paares andererseits zumindest hinsichtlich eines die Erwärmung des Bauteils (3) beeinflussenden Parameters individuell steuerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Formkontaktstücke (44, 45; 54, 55) des zweiten Paares als Kühlkontaktstücke gestaltet sind, mit denen der zweite Teilbereich (46, 56) auf die Temperatur (T2) unterhalb der Temperatur (T1) einstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel vorgesehen sind, mit denen zumindest die Formkontaktstücke (4, 5) des ersten Paares aufeinander zu bewegbar sind, um mit einer oberen und einer unteren Außenfläche (19, 20) des Bauteils (3) in Kontakt zu kommen und/oder
dass Mittel vorgesehen sind, mit denen zumindest die Formkontaktstücke (4, 5) des ersten Paares gemeinsam bewegbar sind, um mit einer Außenfläche (19, 20) des Bauteils (3) in Kontakt zu kommen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Teilbereich (16, 26, 36, 46, 56) des Bauteils (3) benachbart zum ersten Teilbereich (6) angeordnet ist und
dass das zweite Paar von Formkontaktstücken (14, 15; 24, 25; 34, 35; 44, 45; 54, 55) benachbart zum ersten Paar von Formkontaktstücken (4, 5) angeordnet ist.