WO2023006449A1 - Metallblech mit einer deterministischen oberflächenstruktur - Google Patents

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WO2023006449A1
WO2023006449A1 PCT/EP2022/069854 EP2022069854W WO2023006449A1 WO 2023006449 A1 WO2023006449 A1 WO 2023006449A1 EP 2022069854 W EP2022069854 W EP 2022069854W WO 2023006449 A1 WO2023006449 A1 WO 2023006449A1
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WO
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elevation
depression
metal sheet
laser
sub
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/069854
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English (en)
French (fr)
Inventor
Burak William Cetinkaya
Fabian JUNGE
Oliver Vogt
Original Assignee
Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Steel Europe Ag filed Critical Thyssenkrupp Steel Europe Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/22—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling plates, strips, bands or sheets of indefinite length
    • B21B1/227—Surface roughening or texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
    • B21B27/005—Rolls with a roughened or textured surface; Methods for making same
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/355—Texturing

Definitions

  • the invention relates to a metal sheet with a deterministic surface structure, the surface structure being embossed into the metal sheet, the surface structure having at least one elevation and at least one depression, the elevation having a substructure, the depression having a depth starting from the surface of the elevation .
  • Lubricants and oiling have such an inhomogeneous distribution after application on the sheet metal surface, since the oils tend to collect in the sheet metal depressions and there preferably at the edge areas, see for example DE 10 2019 214 136 A1.
  • this oiling is released by leveling the areas near the surface. With low surface pressures, i.e. low pressures, this leveling is less than with higher surface pressures, i.e. higher pressures.
  • oils in the depressions on the surface are only released when there is considerable surface pressure.
  • large component areas such as in a flange to be produced, are subject to rather low surface pressures and exhibit large relative movements between the tool and the workpiece. Under these conditions, there is high local stress on the sheet metal elevations, which is due to the inhomogeneous oil distribution have insufficient lubrication. For this reason, the deep-drawing process tends to have higher coefficients of friction with lower surface pressures;
  • inhomogeneous wetting of the medium can prove to be disruptive in subsequent steps. If, for example, a forming aid is mainly found in the sheet metal recesses, then it is not available for the actual contact area between the tool and sheet metal elevations. The same applies to an adhesion promoter solution that is not applied all over the surface and tends to flow into the recesses of the sheet metal surface. The final adhesion promoter to stabilize the bonding process then only strengthens the adhesion of polymers (paints/adhesives) in the treated areas where the adhesion promoter is present. Since the pre-/post-treatments often involve solutions that form conversion layers on the sheet surface, superfluous, unreacted parts of the solution - located on the actual conversion layer - can represent additional crack-prone imperfections;
  • the temporary dwell time of lubricants/oilings on the surface is of central importance, since with increasing storage time, for example in the case of a wound metal strip (metal coil), oil can be redistributed, for example to the edge areas. Such a redistribution of the oil can have a negative effect on the corrosion and forming behavior. Accordingly, a surface on which process media exhibit improved adhesion would be advantageous.
  • a metal sheet of the generic type with an artificial enlargement of the surface is disclosed in DE 102019 219 651 A1.
  • the targeted increase in surface area is used not only as an optimal adhesion base for a coat of paint, but can also promote the suitability for adhesion by providing a larger interface by providing the adhesive with a corresponding reaction surface.
  • the object of the invention is therefore to specify a sheet metal with a deterministic surface structure on which an improved, in particular homogeneous distribution and adhesion of a process medium can be guaranteed.
  • a defined surface structure on a tempered metal sheet is essential for further processes, especially in the processing industry for the production of sheet metal components in the automotive industry.
  • process media used such as oil and/or lubricants
  • the metal sheet is subjected to a rolling process (skin-passing), in which e.g. a roughness is adjusted using textured temper rolls on the metal sheet.
  • Skin-passing can also be used, for example, to eliminate and/or compensate for strip waves if the sheet metal has been subjected to a thermal treatment (annealing, etc.) in particular beforehand. Skin-passing also causes a reduction in thickness and/or elongation between the incoming and outgoing sheet/strip (degree of skin-passing), so that e.g. the mechanical properties of the sheet metal can also be adjusted in a targeted manner.
  • sheet metal can be produced with a deterministic surface structure, which can ensure improved, in particular homogeneous, distribution and adhesion of a process medium, e.g. also on the sheet metal elevations or in the area of the sheet metal elevations, such that the substructure is designed as a subdepression with a depth starting from the surface of the elevation, with a depth ratio of subdepression to depression between 10% and 70%.
  • the substructure on the elevation or on the elevations of the metal sheet dressed with a deterministic surface structure forms a reservoir in which process media, such as activation solutions, lubricants and pre- and post-treatments can be stored well, so that wetting is essentially comprehensive a medium is possible. So that the substructure its Can have an effect, this is embossed analogously to the depression or depressions in the elevation or elevations in the direction of the sheet metal plane, preferably as a closed structure, so that a flow into the "actual" depression (or depressions) of the surface is prevented can. A depth ratio below 10% has no appreciable influence.
  • the depth ratio of sub-indentation to indentation is in particular at least 15%, preferably at least 20%, preferably at least 25%, particularly preferably at least 30%, more preferably at least 35% in order to be able to adequately fulfill the desired reservoir function.
  • the depth ratio of sub-indentation to indentation can be limited in particular to a maximum of 65%, preferably to a maximum of 60%, preferably to a maximum of 55%, particularly preferably to a maximum of 50%, more preferably to a maximum of 45%.
  • the surface of the elevation of the metal sheet is determined as a kind of zero line. If several elevations are viewed, in particular in section or as a line on the surface of the metal sheet, and the surfaces of the elevations are not necessarily or only partially in a common plane, for example due to the process, an average zero line can then be defined over the surfaces of the elevations considered and thus can be used as a starting point for determining the depths.
  • Deterministic surface structure is to be understood as meaning recurring structures (at least one indentation or indentations and at least one elevation or elevations) which have a defined shape and/or design, cf. EP 2 892 663 Bl.
  • this also includes surfaces with a (guasi- ) stochastic appearance, which are applied using a deterministic texturing process and are therefore composed of deterministic form elements.
  • a continuous elevation with a number of recurring depressions is designed as a surface structure.
  • This variant corresponds to a closed surface structure.
  • a continuous depression with several recurring elevations is designed as a surface structure, this is referred to as an open surface structure.
  • a mixture of open and closed surface structures with recurring elements is also possible.
  • Sheet metal is generally to be understood as meaning a flat metal product which can be provided in the form of sheet metal or in the form of a circuit board or in the form of a strip. Further advantageous configurations and developments emerge from the following description. One or more features from the claims, the description and the drawing can be combined with one or more other features from them to further refine the invention. One or more features from the independent claims can also be linked by one or more other features.
  • the substructure is formed in a punctiform or linear manner in the elevation or elevations of the surface structure of the metal sheet.
  • the selective training can be spherical and/or oval
  • (Sub) depression in the elevation or the linear formation as a channel (whether straight or meandering, be designed, the punctiform or linear substructure in particular having a length, width or diameter between 0.1 and 15 ⁇ m, in particular between 0. 3 and 10 gm, preferably between 0.8 and 5 pm.
  • the punctiform configuration has at least one, preferably several (sub)indentations, either next to one another or offset from one another.
  • the linear configuration has at least one, preferably several (sub)indentations, either next to one another, offset from one another and/or one behind the other. There are no limits to the shape of the substructure, so that other geometries are also conceivable.
  • the metal sheet is coated with a metallic coating.
  • the metal sheet is a steel sheet.
  • the sheet metal may be coated with a zinc-based coating applied by hot dip coating.
  • the coating can preferably contain additional elements such as aluminum with a content of up to 5% by weight and/or magnesium with a content of up to 5% by weight in the coating.
  • Sheet steel with a zinc-based coating has very good cathodic protection against corrosion, which has been used in automobile construction for years. If improved protection against corrosion is provided, the coating additionally has magnesium with a content of at least 0.3% by weight, in particular at least 0.6% by weight, preferably at least 0.9% by weight.
  • Aluminum can be present as an alternative or in addition to magnesium with a content of at least 0.3 wt Essentially to prevent diffusion of iron from the steel sheet into the coating during a heat treatment of the coated steel sheet, so that the positive corrosion properties are retained.
  • the thickness of the coating can be between 1 and 15 ⁇ m, in particular between 2 and 12 ⁇ m, preferably between 3 and 10 ⁇ m. Below the minimum limit, adequate cathodic corrosion protection cannot be guaranteed and above the maximum limit, joining problems can occur when connecting the steel sheet according to the invention or a component made from it to another component; in particular, if the thickness of the coating is exceeded, no stable process can be guaranteed for thermal joining or welding can be ensured.
  • melt-exchange coating the steel sheets are first coated with an appropriate coating and then subjected to temper-passing. Skin-passing takes place after the steel sheet has been hot-dip coated.
  • the sheet metal can be coated with a metallic coating, in particular a zinc-based coating, which is applied by electrolytic coating.
  • the thickness of the coating can be between 1 and 10 ⁇ m, in particular between 1.5 and 8 ⁇ m, preferably between 2 and 5 ⁇ m.
  • the steel sheet can first be skin-passed and then electrolytically coated. Depending on the thickness of the coating, the roughness in the flank area can essentially be retained even after electrolytic coating. Alternatively, first an electrolytic coating with subsequent skin-passing is conceivable.
  • the sheet metal is/is coated with a non-metallic coating, for example in a coil coating system, with the sheet metal being skin-coated with a non-metallic coating before or after coating.
  • the metal sheet is coated with a phosphate coating or silane-based coating, the thickness of the phosphate coating or silane-based coating being less than 1000 nm.
  • the sheet metal can be coated with a phosphate coating or with a silane-based coating.
  • the thickness of the phosphate coating or silane-based coating can be set to less than 1000 nm, in particular less than 500 nm, preferably less than 300 nm, preferably less than 100 nm, particularly preferably less than 50 nm.
  • the invention relates to a method for producing a laser-textured skin-pass roll with a deterministic surface texture for skin-passing metal sheet, the surface of the skin-pass roll being processed with a laser in order to produce a surface texture by means of ablation, which has at least one elevation and at least one depression has, wherein the depression comprises at least one subtexture.
  • the individual laser pulses for ablation are directed onto the surface to be textured in such a way that the subtexture is formed as a subelevation in the depression and a height ratio of subelevation to elevation of between 51% and 99% is obtained.
  • the height of the sub-texture or sub-elevation in the indentation or in the indentations of the skin-pass roll is lower than the height of the “usual” elevation or elevations on the skin-pass roll. Accordingly, the height ratio of sub-peak to peak is less than 1, i.e. less than or equal to 99%, and greater than 0.5, i.e. greater than or equal to 51%.
  • the height ratio can in particular be greater than or equal to 55%, preferably greater than or equal to 60%, preferably greater than or equal to 65% and in particular less than or equal to 95%, preferably less than or equal to 90%, preferably less than or equal to 85%.
  • At least one depression can be formed as an open structure on a temper roll. Elevations thus define local and recurring elevations on the surface of the temper roll. Due to the corresponding effect of the skin-passing roll on a surface of a metal sheet, the elevations of the skin-passing roll are embossed in the surface of the metal sheet and form a surface structure with an essentially closed structure (closed volume). The elevations of the temper roll thus produce pocket-like structures on the surface of the metal sheet.
  • the closed volume the so-called empty volume, can be a process medium applied for later processing, in particular by means of a forming process, for example forming oil.
  • a sub-texture is formed as a sub-elevation in one indentation of the skin-pass roller and a height ratio of sub-elevation to elevation between 51% and 99% is set, by acting on the surface of the metal sheet a depth ratio of sub-indentation to indentation of between 10% and 70% can be generated .
  • the indentation or the area within the indentation of the skin-pass roller is determined as a sort of zero line. If several indentations are viewed, in particular in section or as a line on the surface of the temper roll, and the surfaces/areas of the indentations are not necessarily or only partially in a common plane, for example due to the process, then an averaged zero line can be drawn over the observed surfaces/areas of the Depressions are defined and can therefore be used as a starting point for determining the heights.
  • a deterministic surface texture with at least one elevation or elevations and at least one depression including subtexture on the surface of the temper roll can be produced in a targeted manner by means of a laser texturing process, see EP 2 892 663 Bl.
  • the geometric design (size and depth) of the deterministic surface texture in the form of at least one elevation or elevations and at least one depression including subtexture can be adjusted individually by using a pulsed laser as a result of material removal on the surface of the temper roll.
  • the design of the texture(s) can be positively influenced by targeted control of the energy and the pulse duration of a laser beam acting on the surface of the temper roll.
  • the interaction time between the laser beam and the skin-passing roll surface increases with a higher or longer pulse duration and more material can be removed from the surface of the skin-passing roll.
  • a pulse leaves an essentially circular, in particular concave, crater on the surface of the skin-pass roller, which depicts the surface of the metal sheet after skin-passing.
  • a reduction in the pulse duration has an influence on the formation of the crater, in particular the diameter of the crater can be reduced as a result.
  • By reducing the pulse duration in particular when using short or ultra-short pulse lasers, it is possible to set the geometric texture on the surface of a skin-pass roller in a targeted manner in order to be able to structure/dress a metal sheet surface functionally. This is achieved, for example, when the pulse duration of the laser, with which the surface of the skin-pass roll is textured, is reduced so that the geometric texture on the skin-pass roll can be generated with higher resolution.
  • the laser pulses are directed with a laser pulse radius in the axial direction and/or in the circumferential direction of the skin-pass roll in such a way that a distance between at least two adjacent laser pulses in the axial direction and /or between 1.25 and 3 times the laser pulse radius is selected in the circumferential direction, so that the individual laser pulses produce individual craters and as a result part of the sub-elevation is produced between at least two adjacent craters.
  • the spacing of the laser pulses can in particular be between 1.5 times and 2.75 times, preferably between 1.75 times and 2.5 times the laser pulse radius.
  • the laser pulses are first directed with a laser pulse radius in the axial direction and/or in the circumferential direction of the skin-pass roller in such a way that a distance between at least two adjacent laser pulses in the axial direction and/or in the circumferential direction is selected to be greater than 3 times the laser pulse radius. so that the individual laser pulses produce individual craters and are obtained between at least two adjacent craters by subsequently applying a laser pulse to at least part of the sub-elevation, the intensity of which is lower than that of the laser pulses used to produce the craters.
  • the laser texturing is deliberately performed in such a way that the laser pulses exceed the distance of 3 times the laser pulse radius, so that an additional laser pulse with a lower intensity is directed between two adjacent craters in order to only partially ablate in the area between the adjacent ones to cause craters, so that a sub-texture can be created.
  • Figure 1 is a schematic partial sectional view of an embodiment during skin-passing
  • FIG. 2 a schematic partial sectional view of an embodiment during forming.
  • FIG. 1 shows a schematic partial sectional view of an embodiment during temper-passing.
  • the metal sheet (1) is provided with a deterministic surface structure, the surface structure being embossed into the metal sheet (1), the surface structure having at least one elevation (1.1) and at least one depression (1.2), the elevation (1.1) being a substructure (1.21), the depression (1.2) having a depth (T) starting from the surface of the elevation (1.1).
  • the substructure (1.21) is designed as a sub-depression with a depth (t) starting from the surface of the elevation (1.1), with a depth ratio (t)/(T) of sub-depression (1.21) to depression (1.2) between 10% and 70 % consists.
  • the substructure (1.21) can be punctiform or linear in the elevation (1.1).
  • the skin-passing roller (2) used for skin-passing has been processed with a laser in order to produce a surface texture by means of ablation, which has at least one elevation (2.1) and at least one depression (2.2), the depression (2.2) having at least one sub-texture (2.11 ) includes. Furthermore, the individual laser pulses for ablation are directed onto the surface to be textured in such a way that the subtexture (2.11) is formed as a subelevation in the depression (2.2) and a height ratio (h)/(H) of subelevation (2.11) to elevation ( 2.1) between 51% and 99% can be obtained. It is not shown how the laser processing was carried out in detail.
  • the laser pulses can be directed with a laser pulse radius in the axial direction and/or in the circumferential direction of the skin-pass roller (2) in such a way that a distance between at least two adjacent laser pulses in the axial direction and/or in the circumferential direction is selected to be between 1.25 and 3 times the laser pulse radius , so that the individual laser pulses produce individual craters and part of the sub-elevation is thereby produced between at least two adjacent craters.
  • the laser pulses could first be directed with a laser pulse radius in the axial direction and/or in the circumferential direction of the temper roll (2) in such a way that a distance between at least two adjacent laser pulses in the axial direction and/or in the circumferential direction is selected to be greater than 3 times the laser pulse radius, see above that the individual laser pulses produce individual craters and is obtained between at least two adjacent craters by subsequently applying a laser pulse to at least part of the sub-elevation, the intensity of which is lower compared to the laser pulses for producing the craters.
  • the metal sheet (1) which is preferably a steel sheet, can be coated with a metallic coating.
  • the metal sheet (1) or steel sheet can be coated with a phosphate coating or silane-based coating.
  • FIG. 2 shows a schematic partial sectional view of an embodiment during forming.
  • a forming aid for example a forming oil. It is easy to see that the process medium collects in the substructure (1.21), shown in gray, of the elevation (1.1) and can therefore have a supporting and friction-reducing effect on contact in the forming tool (3).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Metallblech (1) mit einer deterministischen Oberflächenstruktur, wo-bei die Oberflächenstruktur in das Metallblech (1) eingeprägt ist, wobei die Oberflächenstruk-tur mindestens eine Erhebung (1.1) und mindestens eine Vertiefung (1.2) aufweist, wobei die Erhebung (1.1) eine Substruktur (1.21) aufweist, wobei die Vertiefung (1.2) eine Tiefe (T) aus-gehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) aufweist, wobei die Substruktur (1.21) als Subvertiefung mit einer Tiefe (t) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) ausgeführt ist, wobei ein Tiefenverhältnis (t)/(T) von Subvertiefung (1.21) zu Vertiefung (1.2) zwischen 10 % und 70 % besteht.

Description

Metallblech mit einer deterministischen Oberflächenstruktur
Die Erfindung betrifft ein Metallblech mit einer deterministischen Oberflächenstruktur, wobei die Oberflächenstruktur in das Metallblech eingeprägt ist, wobei die Oberflächenstruktur mindestens eine Erhebung und mindestens eine Vertiefung aufweist, wobei die Erhebung eine Substruktur aufweist, wobei die Vertiefung eine Tiefe ausgehend von der Oberfläche der Erhebung aufweist.
Bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Blechoberflächen werden an verschiedenen Prozessstufen unterschiedliche Prozessmedien eingesetzt, mit denen das Blech benetzt wird. Die zu benetzende Oberflächentopografie bleibt gleich, jedoch weisen die aufzubringenden Medien unterschiedliche Eigenschaften auf und sollen auf der Blechoberfläche verschiedene Zwecke erfüllen. Fluide Prozessmedien neigen in der Regel dazu, sich in den Blechvertiefungen zu sammeln bzw. durch das Abstreifen von den Blecherhebungen in die Blechvertiefungen verschoben zu werden. Grund hierfür ist zum einen die Tatsache, dass Flüssigkeiten bevorzugt in die Senken eines dressierten Blechs fließen. Zum anderen liegen in den mechanisch beanspruchten Bereichen des Blechs (Dressiertälern) häufig Unebenheiten durch Zerrüttung der Oberfläche, an denen Prozessmedien aufgrund von Kapillarkräften haften. Eine derartig inhomogene Verteilung der Prozessmedien auf der Oberfläche erweist sich an Folgestellen des Prozesses als nachteilig:
• Schmierstoffe und Beölungen weisen nach Applikation auf der Blechoberfläche eine derart inhomogene Verteilung auf, da sich die Öle bevorzugt in den Blechvertiefungen und dort bevorzugt an den Randbereichen sammeln, vgl. beispielsweise DE 10 2019 214 136 Al. Während des Umformprozesses, beispielsweise durch Tiefziehen, erfolgt die Freisetzung dieser Beölung durch eine Einebnung der oberflächennahen Bereiche. Bei geringen Flächenpressungen, also geringen Drücken, ist diese Einebnung geringer als bei höheren Flächenpressungen, also höheren Drücken. Dieses hat zur Folge, dass in den Vertiefungen der Oberfläche befindliche Öle erst bei erheblichen Flächenpressungen freigesetzt werden. Bei Tiefziehprozessen jedoch unterliegen große Bauteilbereiche, wie zum Beispiel in einem zu erzeugenden Flansch, eher niedrigen Flächenpressungen und weisen große Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstück auf. Unter diesen Bedingungen kommt es lokal zu einer hohen Beanspruchung an den Blecherhebungen, die aufgrund der inhomogenen Ölverteilung eine Mangelschmierung aufweisen. Deswegen liegen beim Tiefziehprozess tendenziell höhere Reibbeiwerte bei niedrigen Flächenpressungen vor;
• Im Rahmen der Vorbehandlung bzw. Nachbehandlung von Blechoberflächen mit funktionalen Prozessmedien (Umformhilfen, Haftvermittler, Korrosionsschutzmittel etc.) kann sich eine inhomogene Benetzung des Mediums in Folgeschritten als störend erweisen. Wenn beispielsweise eine Umformhilfe vorwiegend in den Blechvertiefungen vorzufinden ist, dann steht sie der eigentlichen Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Blecherhebungen nicht zur Verfügung. Gleiches gilt für eine Haftvermittler-Lösung, die nicht flächendeckend auf die Oberfläche appliziert wird und bevorzugt in die Vertiefungen der Blechoberfläche fließt. Der letztliche Haftvermittler zur Stabilisierung des Klebprozesses verstärkt dann lediglich die Haftung von Polymeren (Lacken/Klebstoffen) in den dressierten Bereichen, wo der Haftvermittler vorliegt. Da es sich bei den Vor-/Nachbehandlungen häufig um Lösungen handelt, die auf der Blechoberfläche Konversionsschichten bilden, können überflüssige, nicht abreagierte Teile der Lösung - auf der eigentlichen Konversionsschicht liegend - zusätzliche rissanfälligere Störstellen darstellen;
• Auch im Zuge des Phosphatierungsprozesses ist eine flächendeckende homogene Benetzung mit der Aktivierungslösung gewünscht, damit flächendeckend eine homogene Phosphatschicht ausgebildet werden kann. Naturgemäß sammeln sich Aktivierungskeime jedoch bevorzugt in den Blechvertiefungen, sodass im weiteren Verlauf des Phosphatierungsprozesses in den Blechvertiefungen feinere Kristallstrukturen (höhere Konzentration von Aktivierungskeimen) entstehen als auf den Blecherhebungen (niedrigere Konzentration von Aktivierungskeimen).
Des Weiteren ist die temporäre Verweildauer von Schmierstoffen/Beölungen auf der Oberfläche von zentraler Bedeutung, da mit zunehmender Lagerdauer beispielsweise bei einem aufgewickelten Metallband (Metallcoil) eine Ölumverteilung, beispielsweise hin zu den Randbereichen, stattfinden kann. Eine derartige Umverteilung des Öls kann sich negativ auf das Korrosions- und Umformverhalten auswirken. Demnach wäre eine Oberfläche vorteilhaft, auf denen Prozessmedien eine verbesserte Haftung aufweisen.
Ein gattungsgemäßes Metallblech mit einer künstlichen Vergrößerung der Oberfläche, ist in der DE 102019 219 651 Al offenbart. Die gezielt eingestellte Oberflächenvergrößerung dient nicht nur als optimaler Haftgrund für einen Lacküberzug, sondern kann dadurch auch die Klebeignung durch eine größere bereitgestellte Grenzfläche begünstigen, indem dem Klebstoff eine entsprechende Reaktionsfläche angeboten werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Metallblech mit einer deterministischen Oberflächenstruktur anzugeben, auf denen eine verbesserte, insbesondere homogene Verteilung sowie Haftung eines Prozessmediums gewährleistet werden kann.
Die Bereitstellung einer definierten Oberflächenstruktur auf einem dressierten Metallblech ist wesentlich für weitere Prozesse insbesondere in der weiterverarbeitenden Industrie zum Herstellen von Blechbauteilen in der Automobilbranche. Im Zuge der Bauteilherstellung, insbesondere in Umformprozessen ist es vorteilhaft, wenn verwendete Prozessmedien, wie zum Beispiel Öl und/oder Schmierstoffe, homogen und in notwendiger Auflage an umformprozessrelevanten Stellen vorhanden sind. Um eine möglichst vorteilhafte Oberflächenrauheit auf Metallblechen für eine spätere Verarbeitung einstellen zu können, wird das Metallblech einem Walzvorgang (Dressieren) unterzogen, in welchem u. a. eine Rauheit unter Verwendung von texturierten Dressierwalzen am Metallblech eingestellt wird. Über das Dressieren können beispielsweise auch Bandwellen beseitigt und/oder kompensiert werden, wenn das Metallblech insbesondere vorher einer thermischen Behandlung (Glühen etc.) unterzogen worden ist. Das Dressieren bewirkt auch eine Dickenabnahme und/oder Längung zwischen einlaufendem und auslaufendem Blech/Band (Dressiergrad), so dass darüber u. a. auch die mechanischen Eigenschaften des Metallblechs gezielt eingestellt werden können.
Die Erfinder haben festgestellt, dass Metallbleche mit einer deterministischen Oberflächenstruktur hergestellt werden können, welche eine verbesserte, insbesondere homogene Verteilung sowie Haftung eines Prozessmediums gewährleisten können, u. a. auch auf den Blecherhöhungen bzw. im Bereich der Blecherhöhungen, derart, dass die Substruktur als Subvertiefung mit einer Tiefe ausgehend von der Oberfläche der Erhebung ausgeführt ist, wobei ein Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung zwischen 10 % und 70 % besteht.
Die Substruktur auf der Erhebung bzw. auf den Erhebungen des mit einer deterministischen Oberflächenstruktur dressierten Metallblechs bildet guasi ein Reservoir, in welchem Prozessmedien, wie zum Beispiel Aktivierungslösungen, Schmierstoffe und Vor- bzw. Nachbehandlungen gut gespeichert werden können, sodass eine im Wesentlichen flächendeckende Benetzung mit einem Medium möglich ist. Damit die Substruktur ihre Wirkung entfalten kann, ist diese analog zu der oder den Vertiefungen in der Erhebung bzw. in den Erhebungen in Richtung der Blechebene eingeprägt, vorzugsweise als geschlossene Struktur, so dass ein Abfließen in die „eigentliche“ Vertiefung (bzw. Vertiefungen) der Oberfläche unterbunden werden kann. Ein Tiefenverhältnis unter 10 % hat keinen nennenswerten Einfluss. Das Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung beträgt insbesondere mindestens 15 %, vorzugsweise mindestens 20 %, bevorzugt mindestens 25 %, besonders bevorzugt mindestens 30 % weiter bevorzugt mindestens 35 %, um die gewünschte Reservoirfunktion ausreichend erfüllen zu können. Das Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung kann insbesondere auf maximal 65 %, vorzugsweise auf maximal 60 %, bevorzugt auf maximal 55 %, besonders bevorzugt auf maximal 50 %, weiter bevorzugt auf maximal 45 % begrenzt sein.
Um die Tiefen der Vertiefung und Subvertiefung bestimmen zu können, wird die Oberfläche der Erhebung des Metallblechs guasi als Nulllinie bestimmt. Werden mehrere Erhebungen, insbesondere im Schnitt oder als Linie auf der Oberfläche des Metallblechs betrachtet, und liegen die Oberflächen der Erhebungen beispielsweise verfahrensbedingt nicht unbedingt oder nur zum Teil in einer gemeinsamen Ebene, kann dann eine gemittelte Nulllinie über die betrachteten Oberflächen der Erhebungen definiert und somit als Ausgangswert für die Bestimmung der Tiefen herangezogen werden.
Unter deterministischer Oberflächenstruktur sind wiederkehrende Strukturen (mindestens eine Vertiefung respektive Vertiefungen und mindestens eine Erhebung respektive Erhebungen) zu verstehen, welche eine definierte Form und/oder Ausgestaltung aufweisen, vgl. EP 2 892 663 Bl. Insbesondere gehören hierzu zudem Oberflächen mit einer (guasi-) stochastischen Anmutung, die jedoch mittels eines deterministischen Texturierungsverfahrens aufgebracht werden und sich somit aus deterministischen Formelementen zusammensetzen. Insbesondere ist eine durchgehende Erhebung mit mehreren, wiederkehrenden Vertiefungen als Oberflächenstruktur ausgeführt. Diese Variante entspricht einer geschlossenen Oberflächenstruktur. Ist hingegen beispielsweise eine durchgehende Vertiefung mit mehreren, wiederkehrenden Erhebungen als Oberflächenstruktur ausgeführt, wird von einer offenen Oberflächenstruktur gesprochen. Des Weiteren ist auch eine Mischung aus offener und geschlossener Oberflächenstruktur mit wiederkehrenden Elementen möglich.
Unter Metallblech ist allgemein ein Metallflachprodukt zu verstehen, welches in Blechform bzw. in Platinenform oder in Bandform bereitgestellt werden kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch der Zeichnung können mit einem oder mehreren anderen Merkmalen daraus zu weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere andere Merkmale verknüpft werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallblechs ist die Substruktur punktuell oder auch linienförmig in der Erhebung bzw. in den Erhebungen der Oberflächenstruktur des Metallblechs ausgebildet. Die punktuelle Ausbildung kann kugelig und/oder oval als
(Sub-) Vertiefung in der Erhebung ausgeführt sein oder die linienförmige Ausbildung als Kanal, entweder gerade oder geschlängelt, ausgeführt sein, wobei die punktuelle oder linienförmige Substruktur insbesondere eine Länge, Breite oder Durchmesser zwischen 0,1 und 15 pm, insbesondere zwischen 0,3 und 10 gm, vorzugsweise zwischen 0,8 und 5 pm, aufweist. Die punktuelle Ausgestaltung weist mindestens eine, vorzugsweise mehrere (Sub-) Vertiefungen, entweder nebeneinander oder versetzt zueinander, auf. Die linienförmige Ausgestaltung weist mindestens eine, vorzugsweise mehrere (Sub-) Vertiefungen, entweder nebeneinander, versetzt zueinander und/oder hintereinander, auf. Der Form der Substruktur sind keine Grenzen gesetzt, so dass auch andere Geometrien denkbar sind.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallblechs ist das Metallblech mit einem metallischen Überzug beschichtet. Insbesondere ist das Metallblech ein Stahlblech. Das Metallblech kann mit einem zinkbasierten Überzug beschichtet sein, welcher durch Schmelztauchbeschichten aufgebracht ist. Vorzugsweise kann der Überzug neben Zink und unvermeidbaren Verunreinigungen zusätzliche Elemente wie Aluminium mit einem Gehalt von bis zu 5 Gew.-% und/oder Magnesium mit einem Gehalt von bis zu 5 Gew.-% in dem Überzug enthalten. Stahlbleche mit zinkbasiertem Überzug weisen einen sehr guten kathodischen Korrosionsschutz auf, welche seit Jahren im Automobilbau eingesetzt werden. Ist ein verbesserter Korrosionsschutz vorgesehen, weist der Überzug zusätzlich Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,3 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,6 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,9 Gew.-% auf. Aluminium kann alternativ oder zusätzlich zu Magnesium mit einem Gehalt von mindestens 0,3 Gew.-% vorhanden sein, um insbesondere eine Anbindung des Überzugs an das Stahlblech zu verbessern und insbesondere eine Diffusion von Eisen aus dem Stahlblech in den Überzug bei einer Wärmebehandlung des beschichteten Stahlblechs im Wesentlichen zu verhindern, damit die positiven Korrosionseigenschaften weiterhin erhalten bleiben. Dabei kann eine Dicke des Überzugs zwischen 1 und 15 pm, insbesondere zwischen 2 und 12 pm, vorzugsweise zwischen 3 und 10 pm betragen. Unterhalb der Mindestgrenze kann kein ausreichender kathodischer Korrosionsschutz gewährleistet werden und oberhalb der Höchstgrenze können Fügeprobleme beim Verbinden des erfindungsgemäßen Stahlblechs respektive eines daraus gefertigten Bauteils mit einem anderen Bauteil auftreten, insbesondere kann bei Überschreiten der Dicke des Überzugs angegebene Höchstgrenze kein stabiler Prozess beim thermischen Fügen bzw. Schweißen sichergestellt werden. Beim Schmelztauschbeschichten werden zunächst die Stahlbleche mit einem entsprechenden Überzug beschichtet und anschließend dem Dressieren zugeführt. Das Dressieren erfolgt nach dem Schmelztauchbeschichten des Stahlblechs.
Alternativ kann das Metallblech mit einem metallischen Überzug, insbesondere einem zinkbasierten Überzug beschichtet sein, welcher durch elektrolytisches Beschichten aufgebracht ist. Dabei kann eine Dicke des Überzugs zwischen 1 und 10 pm, insbesondere zwischen 1,5 und 8 pm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 pm betragen. Im Vergleich zum Schmelztauchbeschichten kann das Stahlblech zunächst dressiert und anschließend elektrolytisch beschichtet werden. Je nach Dicke des Überzugs kann die Rauheit im Flankenbereich im Wesentlichen auch nach dem elektrolytischen Beschichten beibehalten werden. Alternativ ist auch zunächst ein elektrolytisches Beschichten mit anschließendem Dressieren denkbar.
Denkbar ist auch, dass kein Überzug, beispielsweise kein metallischer Überzug vorgesehen ist. Denkbar ist es auch, dass das Metallblech mit einem nichtmetallischen Überzug beispielsweise in einer Bandbeschichtungsanlage beschichtet wird/ist, wobei das Metallblech vor oder nach der Beschichtung mit einem nichtmetallischen Überzug dressiert wird.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Metallblechs ist das Metallblech mit einem Phosphatüberzug oder silanbasierten Überzug beschichtet, wobei insbesondere die Dicke des Phosphatüberzugs oder silanbasierten Überzugs kleiner 1000 nm ist. Um dennoch die Vorteile eines (Phosphat-)Überzugs, insbesondere hinsichtlich der Benetzungsverhaltens und/oder als Haftgrund für Lacküberzüge und/oder Klebsysteme beizubehalten und bestehende Prozessrouten, die auf phosphatierte Metallbleche ausgelegt worden sind, weiterhin bedienen zu können, kann das Metallblech mit einem Phosphatüberzug beschichtet sein oder mit einem silanbasierten Überzug. Die Dicke des Phosphatüberzugs oder silanbasierten Überzugs kann auf kleiner 1000 nm, insbesondere kleiner 500 nm, vorzugsweise kleiner 300 nm, bevorzugt kleiner 100 nm, besonders bevorzugt kleiner 50 nm eingestellt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer lasertexturierten Dressierwalze mit einer deterministischen Oberflächentextur zum Dressieren von Metallblech, wobei die Oberfläche der Dressierwalze mit einem Laser bearbeitet wird, um eine Oberflächentextur mittels Ablation zu erzeugen, welche mindestens eine Erhebung und mindestens eine Vertiefung aufweist, wobei die Vertiefung mindestens eine Subtextur umfasst.
Erfindungsgemäß werden die einzelnen Laserpulse zur Ablation derart auf die zu texturierende Oberfläche gerichtet, dass in der Vertiefung die Subtextur als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis von Suberhebung zu Erhebung zwischen 51 % und 99 % erhalten werden.
Die Höhe der Subtextur respektive Suberhebung in der Vertiefung respektive in den Vertiefungen der Dressierwalze ist geringer als die Höhe der „üblichen“ Erhebung respektive Erhebungen auf der Dressierwalze. Dementsprechend ist das Höhenverhältnis von Suberhebung zu Erhebung kleiner als 1, somit kleiner gleich 99 %, und größer als 0,5, somit größer gleich 51 %. Das Höhenverhältnis kann insbesondere größer gleich 55 %, vorzugsweise größer gleich 60 %, bevorzugt größer gleich 65 % und insbesondere kleiner gleich 95 %, vorzugsweise kleiner gleich 90 %, bevorzugt kleiner gleich 85 % sein.
Auf einer Dressierwalze kann mindestens eine Vertiefung als eine offene Struktur ausgebildet sein. Erhebungen definieren somit lokale und immer wiederkehrende Erhebungen auf der Oberfläche der Dressierwalze. Durch entsprechende Einwirkung der Dressierwalze auf eine Oberfläche eines Metallblechs prägen sich die Erhebungen der Dressierwalze in die Oberfläche des Metallblechs ein und bilden eine Oberflächenstruktur mit einer im Wesentlichen geschlossenen Struktur (geschlossenes Volumen) aus. Die Erhebungen der Dressierwalze erzeugen somit taschenähnliche Strukturen auf der Oberfläche des Metallblechs aus. Das geschlossene Volumen, das sogenannte Leervolumen, kann ein für die spätere Verarbeitung insbesondere mittels Umformverfahren appliziertes Prozessmedium, beispielsweise Umformöl, aufnehmen. Zudem ist in der einen Vertiefung der Dressierwalze eine Subtextur als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis von Suberhebung zu Erhebung zwischen 51 % und 99 % eingestellt, durch Einwirken auf die Oberfläche des Metallblechs ein Tiefenverhältnis von Subvertiefung zu Vertiefung zwischen 10 % und 70 % erzeugt werden kann.
Um die Höhen der Erhebung und Suberhebung bestimmen zu können, wird die Vertiefung respektive der Bereich innerhalb der Vertiefung der Dressierwalze guasi als Nulllinie bestimmt. Werden mehrere Vertiefungen, insbesondere im Schnitt oder als Linie auf der Oberfläche der Dressierwalze betrachtet, und liegen die Flächen/Bereiche der Vertiefungen beispielsweise verfahrensbedingt nicht unbedingt oder nur zum Teil in einer gemeinsamen Ebene, kann dann eine gemittelte Nulllinie über die betrachteten Flächen/Bereiche der Vertiefungen definiert und somit als Ausgangswert für die Bestimmung der Höhen herangezogen werden.
Die Erzeugung einer deterministischen Oberflächentextur mit mindestens einer Erhebung, respektive Erhebungen und mindestens einer Vertiefung inklusive Subtextur auf der Oberfläche der Dressierwalze, kann gezielt mittels eines Laser-Texturierverfahrens erfolgen, vgl. EP 2 892 663 Bl.
Die geometrische Ausgestaltung (Größe und Tiefe) der deterministischen Oberflächentextur in Form von mindestens einer Erhebung respektive Erhebungen und mindestens einer Vertiefung inklusive Subtextur kann individuell durch die Verwendung eines Pulslasers infolge eines Materialabtrags auf der Oberfläche der Dressierwalze eingestellt werden. Insbesondere kann durch gezielte Ansteuerung der Energie und der Pulsdauer eines auf die Oberfläche der Dressierwalze einwirkenden Laserstrahls positiv Einfluss auf die Gestaltung der Textur(en) genommen werden. Mit hoher bzw. höherer Pulsdauer steigt die Wechselwirkungszeit von Laserstrahl und Dressierwalzenoberfläche und es kann mehr Material auf der Oberfläche der Dressierwalze abgetragen werden. Ein Puls hinterlässt auf der Dressierwalzenoberfläche einen im Wesentlichen kreisrunden, insbesondere konkaven Krater, der nach dem Dressieren die Oberfläche des Metallblechs abbildet. Eine Reduktion der Pulsdauer hat Einfluss auf die Ausbildung des Kraters, insbesondere kann dadurch der Durchmesser des Kraters verringert werden. Durch die Reduktion der Pulsdauer, insbesondere bei der Verwendung von Kurz- bzw. Ultrakurzpulslasern, ist es möglich, die geometrische Textur auf der Oberfläche einer Dressierwalze derart gezielt einzustellen, um damit eine Metallblechoberfläche funktionsgerecht strukturieren/dressieren zu können. Dies wird beispielsweise erreicht, wenn die Pulsdauer des Lasers, mit dem die Oberfläche der Dressierwalze texturiert wird, verringert wird und so die geometrische Textur auf der Dressierwalze mit höherer Auflösung erzeugt werden kann.
Um die Subtextur in der Vertiefung respektive in den Vertiefungen der Dressierwalze erzeugen zu können, werden gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze derart gerichtet, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung zwischen 1,25- und 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und dadurch ein Teil der Suberhebung zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erzeugt wird. Würden die Laserpulse den Abstand von 3-mal dem Laserpulsradius überschreiten, würde in der Vertiefung keine Subtextur als Suberhebung, sondern eine vollwertige Erhebung, welche von der Höhe den anderen erzeugten Erhebungen entspräche, erzeugt werden. Würden die Laserpulse den Abstand von 1,25-mal dem Laserpulsradius unterschreiten, käme es zwar zur Erzeugung einer Subtextur, welche jedoch keinen Einfluss aufgrund der geringen Höhe in der Vertiefung im Dressierprozess haben dürfte. Der Abstand der Laserpulse kann insbesondere zwischen 1,5-mal und 2,75-mal, vorzugsweise zwischen 1,75-mal und 2,5-mal dem Laserpulsradius betragen.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze derart gerichtet, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung größer als 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erhalten wird, indem anschließend zumindest ein Teil der Suberhebung mit einem Laserpuls beaufschlagt wird, dessen Intensität geringer ist im Vergleich zu den Laserpulsen zur Erzeugung der Krater. Im Vergleich zu der vorherigen Ausgestaltung wird das Lasertexturieren bewusst derart durchgeführt, dass die Laserpulse den Abstand von 3-mal dem Laserpulsradius überschreiten, sodass ein zusätzlicher Laserpuls mit einer geringeren Intensität zwischen zwei benachbarten Kratern gerichtet wird, um nur eine Teilablation im Bereich zwischen den benachbarten Kratern zu bewirken, so dass eine Subtextur erzeugt werden kann. Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail näher erläutert. Die Zeichnung und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausgestaltung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für mögliche weitere Entwicklungen und Verbesserungen der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, welche nicht dargestellt sind. Gleiche Teile sind stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Zeichnung zeigt in
Figur 1) eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Dressierens und
Figur 2) eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Umformens.
In Figur 1 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Dressierens gezeigt. Das Metallblech (1) wird mit einer deterministischen Oberflächenstruktur versehen, wobei die Oberflächenstruktur in das Metallblech (1) eingeprägt ist, wobei die Oberflächenstruktur mindestens eine Erhebung (1.1) und mindestens eine Vertiefung (1.2) aufweist, wobei die Erhebung (1.1) eine Substruktur (1.21) aufweist, wobei die Vertiefung (1.2) eine Tiefe (T) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) aufweist. Die Substruktur (1.21) ist als Subvertiefung mit einer Tiefe (t) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) ausgeführt, wobei ein Tiefenverhältnis (t)/(T) von Subvertiefung (1.21) zu Vertiefung (1.2) zwischen 10 % und 70 % besteht. Die Substruktur (1.21) kann punktuell oder linienförmig in der Erhebung (1.1) ausgebildet sein.
Die zum Dressieren verwendete Dressierwalze (2) ist mit einem Laser bearbeitet worden, um eine Oberflächentextur mittels Ablation zu erzeugen, welche mindestens eine Erhebung (2.1) und mindestens eine Vertiefung (2.2) aufweist, wobei die Vertiefung (2.2) mindestens eine Subtextur (2.11) umfasst. Des Weiteren sind die einzelnen Laserpulse zur Ablation derart auf die zu texturierende Oberfläche gerichtet worden, dass in der Vertiefung (2.2) die Subtextur (2.11) als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis (h)/(H) von Suberhebung (2.11) zu Erhebung (2.1) zwischen 51 % und 99 % erhalten werden. Nicht gezeigt ist, wie die Laserbearbeitung im Detail durchgeführt worden ist. So können die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze (2) derart gerichtet werden, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung zwischen 1,25- und 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und dadurch ein Teil der Suberhebung zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erzeugt wird. Alternativ könnten auch zunächst die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze (2) derart gerichtet werden, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung größer als 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erhalten wird, indem anschließend zumindest ein Teil der Suberhebung mit einem Laserpuls beaufschlagt wird, dessen Intensität geringer ist im Vergleich zu den Laserpulsen zur Erzeugung der Krater.
Das Metallblech (1), welches vorzugsweise ein Stahlblech ist, kann mit einem metallischen Überzug beschichtet sein. Zusätzlich kann das Metallblech (1) respektive Stahlblech mit einem Phosphatüberzug oder silanbasierten Überzug beschichtet sein.
In Figur 2 ist eine schematische Teilschnittansicht einer Ausführungsform während des Umformens gezeigt. Vor dem Umformen ist oder wird die Oberfläche des Metallblechs (1) mit einer Umformhilfe (Prozessmedium) benetzt, beispielsweise einem Umformöl. Gut zu erkennen ist dabei, dass sich das Prozessmedium in der Substruktur (1,21), grau dargestellt, der Erhebung (1.1) sammelt und somit unterstützend und reibungsmindernd beim Kontakt im Umformwerkzeugs (3) wirken kann.
Die einzelnen Merkmale sind, soweit technisch möglich, alle miteinander kombinierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Metallblech (1) mit einer deterministischen Oberflächenstruktur, wobei die Oberflä chenstruktur in das Metallblech (1) eingeprägt ist, wobei die Oberflächenstruktur min destens eine Erhebung (1.1) und mindestens eine Vertiefung (1.2) aufweist, wobei die Erhebung (1.1) eine Substruktur (1.21) aufweist, wobei die Vertiefung (1.2) eine Tiefe (T) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Substruktur (1.21) als Subvertiefung mit einer Tiefe (t) ausgehend von der Oberfläche der Erhebung (1.1) ausgeführt ist, wobei ein Tiefenverhältnis (t)/(T) von Subvertiefung (1.21) zu Vertiefung (1.2) zwischen 10 % und 70 % besteht.
2. Metallblech nach Anspruch 1, wobei ein Tiefenverhältnis (t)/(T) von Subvertiefung (1.21) zu Vertiefung (1.2) von mindestens 15 % besteht.
3. Metallblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Substruktur (1.21) punktuell oder linienförmig in der Erhebung (1.1) ausgebildet ist.
4. Metallblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallblech (1) mit einem metallischen Überzug beschichtet ist.
5. Metallblech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Metallblech (1) mit einem Phosphatüberzug oder silanbasierten Überzug beschichtet ist, wobei insbeson dere die Dicke des Überzugs kleiner 1000 nm ist.
6. Verfahren zum Herstellen einer lasertexturierten Dressierwalze (2) mit einer determinis tischen Oberflächentextur zum Dressieren von Metallblech (1), wobei die Oberfläche der Dressierwalze mit einem Laser bearbeitet wird, um eine Oberflächentextur mittels Ablation zu erzeugen, welche mindestens eine Erhebung (2.1) und mindestens eine Vertiefung (2.2) aufweist, wobei die Vertiefung (2.2) mindestens eine Subtextur (2.11) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Laserpulse zur Ablation derart auf die zu texturierende Oberfläche gerichtet werden, dass in der Vertiefung (2.2) die Subtextur (2.11) als Suberhebung ausgebildet und ein Höhenverhältnis (h)/(H) von Suberhebung (2.11) zu Erhebung (2.1) zwischen 51 % und 99 % erhalten werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axial richtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze (2) derart gerichtet werden, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung zwischen 1,25- und 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und dadurch ein Teil der Suberhebung zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei zunächst die Laserpulse mit einem Laserpulsradius in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung der Dressierwalze derart gerichtet wer den, dass ein Abstand mindestens zweier benachbarter Laserpulse in Axialrichtung und/oder in Umfangrichtung größer als 3-mal dem Laserpulsradius gewählt wird, so dass die einzelnen Laserpulse einzelne Krater erzeugen und zwischen mindestens zwei benachbarten Kratern erhalten wird, indem anschließend zumindest ein Teil der Suber hebung mit einem Laserpuls beaufschlagt wird, dessen Intensität geringer ist im Ver gleich zu den Laserpulsen zur Erzeugung der Krater.
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