VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERZEUGEN GEHÄRTETER STAHLBAUTEILE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlbauteile.

[0002] Gehärtete Stahlbauteile haben insbesondere im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass durch ihre herausragenden mechanischen Eigenschaften eine Möglichkeit besteht, eine besonders stabile Fahrgastzelle zu erstellen, ohne dass Bauteile verwendet werden müssen, die bei normalen Festigkeiten viel massiver und dadurch schwerer ausgebildet werden.

[0003] Zur Erzeugung derartiger gehärteter Stahlbauteile werden Stahlsorten, die durch eine Abschreckhärtung härtbar sind, verwendet. Derartige Stahlsorten sind zum Beispiel borlegierte Mangankohlenstoffstähle, wobei der am weitesten eingesetzte Stahl der 22MnB5 ist. Aber auch andere borlegierte Mangankohlenstoffstähle werden hierfür verwendet.

[0004] Um aus diesen Stahlsorten gehärtete Bauteile zu erzeugen, muss das Stahlmaterial auf die Austenitisierungstemperatur erhitzt werden (>Ac₃) und abgewartet werden, bis der Stahlwerkstoff austenitisiert ist. Je nach gewünschtem Härtegrad können hier Teil- oder Vollaustenitisierungen erzielt werden.

[0005] Wird ein solches Stahlmaterial nach der Austenitisierung mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt, wandelt die austenitische Struktur in eine martensitische, sehr harte Struktur um. Auf diese Weise sind Zugfestigkeiten R_m bis über 1500 MPa erzielbar.

[0006] Zur Erzeugung der Stahlbauteile sind derzeit zwei Verfahrenswege üblich.

[0007] Beim sogenannten Formhärten wird eine Stahlblechplatine aus einem Stahlband ausgeschnitten und anschließend in einem üblichen, beispielsweise fünfstufigen Tiefziehprozess zum fertigen Bauteil tiefgezogen. Dieses fertige Bauteil wird hierbei etwas kleiner dimensioniert, um eine nachfolgende Wärmedehnung beim Austenitisieren zu kompensieren.

[0008] Das so erzeugte Bauteil wird anschließend austenitisiert und dann in ein Formhärtewerkzeug eingelegt, in dem es gepresst, aber nicht oder nur sehr gering umgeformt wird und durch die Pressung die Wärme aus dem Bauteil in das Presswerkzeug fließt, und zwar mit der über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit.

[0009] Der weitere Verfahrensweg ist das sogenannte Presshärten, bei dem eine Platine aus einem Stahlblechband ausgeschnitten wird, anschließend die Platine austenitisiert wird und die heiße Platine in einem einstufigen Schritt umgeformt und gleichzeitig mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt wird.

[0010] In beiden Fällen können mit metallischen Korossionsschutzschichten, z.B. Zink, versehene Platinen verwendet werden. Das Formhärten wird auch als indirekter Prozess bezeichnet und das Presshärten als direkter Prozess. Der Vorteil des indirekten Prozesses ist, dass aufwändigere Werkstücksgeometrien realisierbar sind.

[0011] Der Vorteil des direkten Prozesses ist, dass ein höherer Materialnutzungsgrad allerdings bei geringerer Bauteilkomplexität erreicht werden kann.

[0012] Beim Presshärten ist jedoch von Nachteil, dass es insbesondere bei verzinkten Stahlblechplatinen dazu kommt, dass Mikrorisse in der Oberfläche gebildet werden.

[0013] Hierbei wird zwischen Mikrorissen erster Ordnung und Mikrorissen zweiter Ordnung unterschieden.

[0014] Mikrorisse erster Ordnung werden auf das sogenannte Liquid Metal Embrittlement zurückgeführt. Man vermutet, dass flüssige Zinkphasen während des Umformens, d.h. während Zugspannungen auf das Material aufgebracht werden, mit noch bestehenden Austenitphasen in Wechselwirkung geraten, wodurch Mikrorisse mit Tiefen bis zu einigen 100 µm im Material erzeugt werden.

[0015] Der Anmelderin ist es gelungen, durch Kühlen des Materials zwischen der Entnahme aus dem Erhitzungsofen und vor dem Einlegen in das Umformwerkzeug auf Temperaturen, bei denen keine flüssigen Zinkphasen mehr vorhanden sind, dies zu unterbinden. Dies bedeutet, dass die Warmumformung bei Temperaturen unter etwa 750°C stattfindet.

[0016] Die Mikrorisse zweiter Ordnung sind bislang bei der Warmumformung trotz Vorkühlung nicht beherrschbar und entstehen auch bei Warmumformtemperaturen unter 600°C. Die Risstiefen hierbei betragen einige 10 pm.

[0017] Weder Mikrorisse erster Ordnung noch Mikrorisse zweiter Ordnung werden von den Anwendern akzeptiert, da dies eine mögliche Schadensquelle darstellt.

[0018] Mit den bisherigen Methoden kann eine Produktion von Bauteilen ohne Mikrorisse zweiter Ordnung aber nicht gesichert dargestellt werden.

[0019] Aus der DE 10 2011 055 643 A1 ist ein Verfahren und Umformwerkzeug zum Warmumformpresshärten von Werkstücken aus Stahlblech bekannt, und insbesondere aus verzinkten Werkstücken aus Stahlblech. Hierbei soll die zum Warmumformen und Presshärten verwendete Matrize in ihrem durch einen positiven Ziehradius definierten Ziehkantenbereich mit einem Materialstoff flüssig beschichtet sein oder mit einem Einsatzteil versehen sein, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die um mindestens 10 W/(m x K) geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit des dem Ziehkantenbereich benachbarten Abschnitts der Matrize, der beim Warmumformen und Presshärten des Werkstücks mit demselben in Kontakt gelangt. Die dem Werkstück zugewandte Oberfläche des im Ziehkantenbereich aufgetragenen Materials oder des angeordneten Einsatzteiles soll ein sich über die Ziehkante erstreckendes Quermaß besitzen, das im Bereich des 1,6-fachen bis 10-fachen des positiven Ziehradius der Matrize liegt. Hierdurch sollen die Fließeigenschaften von Werkstücken aus Stahlblech während des Warmumformens verbessert werden und damit die Gefahr des Auftretens von Rissen bei der Warmumformung von Werkstücken aus Stahlblech, vorzugsweise verzinkten Stahlplatinen, erheblich reduziert werden. Mit einem solchen Werkzeug können jedoch Mikrorisse zweiter Art nicht vermieden werden.

[0020] Aus der DE 10 2011 052 773 A1 ist ein Werkzeug für ein Presshärtewerkzeug bekannt, wobei die formgebende Oberfläche des Werkzeugs bereichsweise durch in die Formoberfläche zwei eingebrachte Mikrovertiefungen mikrostrukturiert. Durch diese Maßnahme soll die für die Umformung eines Rohlings effektive Kontaktfläche zwischen der Formoberfläche mit einem Rohling auf die zwischen den Vertiefungen befindlichen Flächenanteile vier beschränkt werden. Hierdurch soll die Reibung vermindert werden.

[0021] Aus der DE 10 2004 038 626 B3 ist ein Verfahren zum Herstellen von gehärteten Bauteilen aus Stahlblech bekannt, wobei vor, beim oder nach dem Formen des Formteils ein notwendiger Endbeschnitt des Formteils und gegebenenfalls erforderliche Ausstanzungen bzw. die Erzeugung eines Lochbildes vorgenommen wird und das Formteil anschließend zumindest teilbereichsweise auf eine Temperatur erhitzt wird, welche eine Austenitisierung des Stahlwerkstoffs ermöglicht, und wobei das Bauteil anschließend in ein Formhärtewerkzeug überführt wird und im Formhärtewerkzeug eine Formhärtung durchgeführt wird, bei der durch das zumindest teilbereichsweise Anlegen und Pressen des Bauteils durch die Formhärtewerkzeuge das Bauteil gekühlt und dadurch gehärtet wird, wobei das Bauteil vom Formhärtewerkzeug im Bereich der positiven Radien gestützt wird, teilbereichsweise zumindest und im Bereich der Beschnittkanten vorzugsweise von zwei Klemmen festgehalten wird und in Bereichen, in denen das Bauteil nicht geklemmt wird, das Bauteil zumindest zu einer Formwerkzeughälfte mit einem Spalt beabstandet ist. Diese Maßnahme dient dazu, das Bauteil verzugsfrei klemmen zu können und unterschiedliche Härtegradienten durch unterschiedliche Härtegeschwindigkeiten einzustellen.

[0022] Aufgabe der Erfindung ist es, Mikrorisse zweiter Art in direkt warmumgeformten, also pressgehärteten Bauteilen zu vermeiden.

[0023] Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0024] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0025] Es ist darüber hinaus eine Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der Stahlblechplatinen im Presshärteverfahren warmumgeformt und gehärtet werden können und bei dem Mikrorisse vermieden werden.

[0026] Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0027] Die Erfinder haben erkannt, dass Mikrorisse zweiter Art entstehen, wenn in zugbelasteten Bereichen der auftretende Zinkdampf in hinreichender Konzentration zum Stahl gelangt, sogenanntes Vapour Metal Embrittlement (VME). Zinkdampf entsteht durch Aufreißen der Zinkeisenschicht bei der Dehnung während des Umformvorgangs. Hinreichende Konzentration tritt insbesondere in jenen Bereichen auf in welchen direkter Kontakt des Blechs mit dem Werkzeug vorherrscht oder ein sehr geringer Abstand des Blechs zum Werkzeug vorliegt. Ein sehr geringer Abstand im Sinne der Erfindung ist weniger als 0,5 mm.

[0028] Erfindungsgemäß sollen Mikrorisse zweiter Ordnung vermieden werden, wobei ein möglichst großes Arbeitsfenster hinsichtlich Material und Temperatur erhalten bleibt und die Umsetzung kostengünstig ist. Bei mindestens gleicher Durchlaufzeit soll keine Taktzeiterhöhung bzw. Durchsatzreduktion bei der Bauteilherstellung resultieren.

[0029] Erfindungsgemäß wird bei den zugbelasteten Bereichen (Dehnungsrandfaser) der auftretende Zinkdampf bzw. freies Zink durch Zutritt von Sauerstoffhaltigen Fluiden rasch in eine stabile Verbindung wie Zinkoxid oder ZnO2 umgewandelt. Des Weiteren kann der Schutz des Stahls gegen Mikrorisse zweiter Ordnung auch durch Erzeugung einer Schutzschicht wie zB Oxidschicht, mittels Zuführen eines Fluids erreicht werden. Die beschriebenen Maßnahmen haben gezeigt, dass Mikrorisse deutlich reduziert werden.

[0030] Besonders bevorzugt sind gasförmige sauerstoffhaltige Fluide wie beispielsweise Luft oder Sauerstoff da diese das Werkzeug nicht über Gebühr verunreinigen können bzw. auch eine allfällige unerwünschte massive Kühlwirkung wie durch bsp. Wasser durch Temperierung des Fluids leichter reguliert werden kann.

[0031] Erfindungsgemäß werden im Werkzeug vorzugsweise im Bereich der positiven Radien oder benachbart zu den positiven Radien Einsätze eingesetzt, die einen Sauerstoffzutritt dann zulassen, wenn die Blechplatine verformt wird, also wenn das Platinenmaterial fließt. Weiters können Einsätze auch an Engstellen bzw. Kontaktbereichen der Blechplatine mit dem Werkzeug vorgesehen sein, wobei diese Kontaktbereiche als jene Bereiche definiert sind, in welchem das Blech maximal 0,5 mm Abstand zum Werkzeug aufweist.

[0032] Hierzu muss das entsprechende Material selbstverständlich im Bereich der positiven Radien gestützt werden, denn dies sind die Kanten, die die Verformung bewirken und den Materialfluss einleiten.

[0033] Benachbart zu diesen Kanten und von diesen so beabstandet, dass die Einsätze nicht beschädigt werden, besitzen die Einsätze Mittel, die einen Sauerstoffzutritt ermöglichen. Diese Mittel sind Sintermetalleinsätze oder poröse Keramikeinsätze, in denen nach dem Auseinanderfahren und Aushärten des Werkstücks und vor dem Einlegen einer neuen Platine so viel Sauerstoff gespeichert wird, dass dieser an freiwerdendes Zink oder freiwerdendes Zinkphasen abgegeben werden kann.

[0034] Darüber hinaus können die Einsätze über freigestellte Flächen verfügen, so dass das Material, nachdem es an der Kante vorbeigeflossen ist, zum Einsatz beabstandet ist.

[0035] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist dieser Freistellungsbereich geschlitzt ausgebildet, so dass eine Mindeststützung des Materials möglich ist, jedoch der Sauerstoffzutritt gewährleistet wird.

[0036] In all diesen Fällen können zudem Fluidanschlussleitungen vorhanden sein, die in die Freistellungen oder in die Bereiche münden, die mit Sintermetall oder poröser Keramik aufgefüllt sind, so dass ausreichend Sauerstoff zugeführt wird. Dies kann im einfachsten Fall Luft oder auch zum Beispiel Wasserdampf sein.

[0037] Materialien, die von sich aus ein hohes Sauerstoffdiffusionsvermögen haben, beispielsweise bestimmte Keramiken, können auch massiv ausgebildet sein und werden entweder während die Presse offen ist oder von der Rückseite her mit Fluiden, die Sauerstoff enthalten, beaufschlagt und speichern diesen solange, bis dieser an freiwerdende Zinkeisenphasen oder freiwerdendes Zink abgegeben werden kann.

[0038] Diese Einsätze können sowohl an der Matrize als auch an der Patrize ausgebildet sein.

[0039] Eine Beladung mit Sauerstoff kann auch durch Fluten des Formhohlraums, beispielsweise mit Wasserdampf oder den bereits genannten Medien, durchgeführt werden.

[0040] Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1 beispielhaft einen Werkzeugeinsatz in massiver Ausgestaltung;

Figur 2 einen Werkzeugeinsatz mit Freistellung;

Figur 3 einen weiteren Werkzeugeinsatz mit Freistellung;

Figur 4 einen geschlitzten Werkzeugeinsatz in einer seitlichen Schnittansicht;

Figur 5 den geschlitzten Werkzeugeinsatz in einer formflächenseitigen Ansicht.

[0041] Ein erfindungsgemäßer Einsatz 1 ist beispielsweise aus einer Keramik und insbesondere einer Oxidkeramik ausgebildet. Der keramische Einsatz verläuft entlang von Ziehkanten 2 und ist im Werkzeug anstelle der metallischen Ziehkante 2 eingesetzt, wobei er eine Rückseite 3 und eine Unterseite 4 besitzt, mit denen er in einer Aussparung in dem metallischen Werkzeug formschlüssig eingesetzt ist. Zudem besitzt der keramische Einsatz 1 eine Oberseite 6 und eine Formvorderseite 5, wobei die Formvorderseite 5 und die Oberseite 6 vorzugsweise mit den entsprechenden Flächen des Werkzeugs fluchten.

[0042] Dieser keramische Einsatz kann massiv oder dicht und hart oder porös hart ausgebildet sein.

[0043] Im Bereich der Flächen 3 oder 4 kann aus dem metallischen Formwerkzeug dem entsprechend, insofern die Keramik sauerstoffleitend ausgebildet ist oder porös ausgebildet ist, ein Gasanschluss (nicht gezeigt) vorhanden sein, der durch den Einsatz 1 hindurch Sauerstoff in ausreichender Konzentration an den Bereich der Flächen 5 und der Ziehkante 2 bringt.

[0044] Im Bereich der Fläche 5 benachbart zur Ziehkante 2 ist eine Freisparung 7 vorgenommen (Figur 2). Die Freisparung 7 hat beispielsweise eine Tiefe von 5 bis 10 mm, während der gesamte Einsatz beispielsweise eine Höhe zwischen den Flächen 4 und 6 von 35 bis 50 mm und eine Breite zwischen den Flächen 3 und 5 von 15 bis 30 mm besitzt.

[0045] Die Ziehkante 2 ist dabei so ausgebildet, dass die Dicke der Ziehkante vor der Freisparung 7 in etwa ihrem Radius entspricht.

[0046] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist anstelle einer Freisparung 7 benachbart zur Ziehkante 2 (Figur 3) lediglich eine parallel zur Fläche 6 verlaufende Nut 8 vorhanden, die beispielsweise eine Tiefe von 5 bis 8 mm besitzt, wobei die Höhe der Nut 8 zwischen der Ziehkante 2 und der Fläche 5 8 bis 12 mm beträgt.

[0047] Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass bereits eine solche Nut 8 bei dieser Dimensionierung so viel Sauerstoff nach dem Ausformen eines Bauteils und dem Einlegen einer neuen Platine als Gas bevorratet, dass die ausreichende Sauerstoffversorgung bei der Umformung gewährleistet ist.

[0048] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figuren 4, 5) ist die Fläche 5 mit Schlitzen 9 ausgebildet, die von einer Fläche 4 in Richtung zur Ziehkante 2 verlaufen, jedoch die Ziehkante 2 nach wie vor eine Dicke besitzt, die ihrem Radius entspricht.

[0049] Die Schlitzbreite beträgt hierbei 4 bis 8 mm bei einem Schlitzabstand von 7 bis 11 mm, so dass eine Stegbreite von 2 bis 5 mm realisiert wird, bei einer Schlitztiefe von 5 bis 9 mm. Auch hierbei hat sich gezeigt, dass die Stegbreite keinen negativen Einfluss auf die Sauerstoffversorgung besitzt.

[0050] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) sind die Freisparungen 7 bzw. die Nut 8 oder die Schlitze 9 mit einem porösen keramischen Material oder einem porösen Sintermetallmaterial aufgefüllt, wobei an der Rückseite 3 des Einsatzes Zufuhröffnungen für Sauerstoff enthaltende Fluide vorhanden sein können und/oder die Sintermetall- oder Keramikeinsätze zwischen den Umformvorgängen so mit Sauerstoff beladen werden, beispielsweise durch Fluten des Formenhohlraumes mit Wasserdampf, oder die Keramik und/oder das Sintermetall eine so hohe Sauerstoffaffinität besitzt, dass während der Umformvorgänge Sauerstoff aufgenommen wird, der während des Ziehvorganges an freiwerdende Zinkeisen oder Zinkphasen abgegeben wird.

[0051] Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass durch relativ einfache Maßnahmen die Entstehung von Mikrorissen zweiter Ordnung wirkungsvoll unterbunden werden kann, wobei auch bestehende Umformwerkzeuge durch Ausfräsen der positiven Radienbereiche bzw. Ziehkanten das Einsetzen entsprechend geformter Einsätze nachgerüstet werden können.

[0052] Neben dem 22MnB5 finden auch - vor allem beim direkten Presshärteprozess - der 20MnB8, 22MnB8 und andere Mangan-Bor-Stähle Anwendung.

[0053] Für die Erfindung sind somit Stähle dieser Legierungszusammensetzung geeignet (alle Angaben in Masse-%):

C	Si	Mn	P	S	Al	Cr	Ti	B	N
[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]
0,20	0,18	2,01	0,0062	0,001	0,054	0,03	0,032	0,0030	0,0041

[0054] Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, wobei als Umwandlungsverzögerer in derartigen Stählen insbesondere die Legierungselemente Bor, Mangan, Kohlenstoff und optional Chrom und Molybdän verwendet werden.

[0055] Für die Erfindung sind auch Stähle der allgemeinen Legierungszusammensetzung geeignet (alle Angaben in Masse-%):

Kohlenstoff (C)	0,08-0,6
Mangan (Mn)	0,8-3,0
Aluminium (Al)	0,01-0,07
Silizium (Si)	0,01-0,8
Chrom (Cr)	0,02-0,6
Titan (Ti)	0,01-0,08
Stickstoff (N)	< 0,02
Bor (B)	0,002-0,02
Phosphor (P)	< 0,01
Schwefel (S)	< 0,01
Molybdän (Mo)	< 1

[0056] Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

[0057] Insbesondere als geeignet erwiesen haben sich Stahlanordnungen wie folgt (alle Angaben in Masse-%):

Kohlenstoff (C)	0,08-0,35
Mangan (Mn)	1,00-3,00
Aluminium (Al)	0,03-0,06
Silizium (Si)	0,01-0,20
Chrom (Cr)	0,02-0,3
Titan (Ti)	0,03-0,04
Stickstoff (N)	< 0,007
Bor (B)	0,002-0,006
Phosphor (P)	< 0,01
Schwefel (S)	< 0,01
Molybdän (Mo)	< 1

[0058] Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Presshärten von verzinkten Stahlblechbauteilen, wobei einem Stahlblechband aus einer härtbaren Stahllegierung eine Platine ausgeschnitten wird und die Platine anschließend austenitisiert wird, indem sie auf eine Temperatur größer AC₃ erhitzt wird und anschließend in ein Umformwerkzeug eingelegt wird und in dem Umformwerkzeug umgeformt und beim Umformen mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit abgekühlt wird, und dass zur Vermeidung von Mikrorissen zweiter Art der umzuformenden Blechplatine während des Umform- und Härtevorganges

- an und/oder benachbart zu positiven Radien und/oder Ziehkanten und/oder

- an Kontaktbereichen Sauerstoff zugeführt wird, wobei dass der Sauerstoffzutritt durch im Formwerkzeug benachbart zu den oder im Bereich der Ziehkanten und/oder positiven Radien Einsätze (1) aus Sauerstoff speichernden Materialien vorgesehen werden, welche so dimensioniert sind, dass das Tiefziehen nicht beeinträchtigt wird und die Einsätze (1) ein Reservoir für Sauerstoff bildet, wobei die Einsätze (1) aus Sintermetallen, porösen Keramiken oder dichten Keramiken verwendet werden, wobei in den keramischen Einsätzen eine Freisparung (7) angeordnet ist, die so dimensioniert ist, dass die verbleibende Dicke der Ziehkante (2) zwischen einer die Ziehkante (2) begrenzenden Fläche und der Freisparung (5) in etwa ihrem Radius entspricht.

2. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsätze (1) von der Formwerkzeugseite her mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Fluiden gespeist werden oder die Einsätze (1) oder der Formenhohlraum zwischen zwei Umformvorgängen mit Sauerstoff oder einem Sauerstoff enthaltendem Fluid geflutet werden.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Presshärten oder Warmumformen und Härten von Stahlblechplatinen mit zwei Formwerkzeughälften, wobei die zwei Formwerkzeughälften mit einer Platine tiefziehend zusammenwirken und aufeinander zufahrbar und auseinanderfahrbar ausgebildet sind, wobei entsprechend einer gewünschten Umformkontur zumindest ein positiver Radius oder ein Ziehkantenbereich mit einer Ziehkante (2) vorhanden ist, der keramische Einsatz anstelle einer metallischen Ziehkante (2) eingestellt ist, wobei er formschlüssig in der jeweiligen Formwerkzeughälfte eingesetzt ist, wobei in dem keramischen Einsatz eine Freisparung (7) angeordnet ist, die so dimensioniert ist, dass die verbleibende Dicke der Ziehkante (2) zwischen einer die Ziehkante (2) begrenzenden Fläche und der Freisparung (5) in etwa ihrem Radius entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparung (5) zwischen der Ziehkante (2) und einer Formwerkzeugfläche (4) eine Höhe besitzt, die etwa 25 bis 35 mm bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm beträgt oder als Nut (8) ausgebildet ist, welche eine Höhe zwischen der Fläche (4) und der Ziehkante (2) besitzt, die in etwa 8 bis 12 mm beträgt bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm oder im Bereich der Wandung (4) benachbart zur Ziehkante (2) eine Mehrzahl von in Ziehrichtung verlaufenden Schlitzen (9) als Freisparungen vorhanden sind, wobei die Schlitze (9) eine Schlitzbreite von 4 bis 8 mm und ein Schlitzabstand von 7 bis 11 mm besitzen, so dass die verbleibenden Stege eine Breite von 1 bis 5 mm besitzen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparungen (7), die Nuten (8) oder die Schlitz (9) rückseitig, d.h. vom Werkzeug her, mittels Zuführungen und entsprechend gebohrter Leitungen mit einem sauerstoffhaltigen Fluid versorgbar sind.

Claims

1. A method for press-hardening galvanized sheet steel components, wherein a blank is cut out of a sheet steel strip made of a hardenable steel alloy and the blank is then austenitized by heating it to a temperature greater than Ac₃ and then placing it in a forming tool and forming it in the forming tool and cooling it during forming at a speed above the critical hardening speed, and that, in order to avoid microcracks of the second type on the sheet metal blank to be formed during the forming and hardening process, oxygen is supplied

- at and/or adjacent to positive radii and/or drawing edges and/or

- at contact areas,

the oxygen being admitted by inserts (1) of oxygen-storing materials which are provided in the forming tool adjacent to or in the region of the drawing edges and/or positive radii, which inserts are dimensioned in such a way that deep-drawing is not impaired, and the inserts (1) form a reservoir for oxygen, wherein the inserts (1) are made of sintered metals, porous ceramics or dense ceramics, wherein a recess (7) is arranged in the ceramic inserts, which is dimensioned such that the remaining thickness of the drawing edge (2) between a surface bounding the drawing edge (2) and the recess (5) approximately corresponds to its radius.

2. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the inserts (1) are fed with oxygen or oxygen-containing fluids from the forming tool side, or the inserts (1) or the mold cavity are/is flooded with oxygen or an oxygen-containing fluid between two forming operations.

3. A device for carrying out the method according to any of the preceding claims for press-hardening or hot-forming and hardening steel sheet blanks with two forming tool halves, wherein the two forming tool halves cooperate with a blank in a deep-drawing manner and are designed so as to be able to be moved towards each other and away from each other, wherein, corresponding to a desired forming contour, at least one positive radius or one drawing edge region comprising a drawing edge (2) is present, the ceramic insert is set in place of a metallic drawing edge (2), wherein it is inserted in a form-fitting manner in the respective mold half, wherein a recess (7) is arranged in the ceramic insert, which recess is dimensioned such that the remaining thickness of the drawing edge (2) between a surface bounding the drawing edge (2) and the recess (5) corresponds approximately to its radius.

4. The device according to claim 3, characterized in that the recess (5) between the drawing edge (2) and a forming tool surface (4) has a height which is about 25 to 35 mm at a depth of 5 to 9 mm or is formed as a groove (8) which has a height between the surface (4) and the drawing edge (2) which is approximately 8 to 12 mm at a depth of 5 to 9 mm, or in the region of the wall (4) adjacent to the drawing edge (2) a plurality of slots (9) extending in the drawing direction are present as recesses, the slots (9) having a slot width of 4 to 8 mm and a slot spacing of 7 to 11 mm, so that the remaining webs have a width of 1 to 5 mm.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized in that the recesses (7), the grooves (8) or the slots (9) can be supplied with an oxygen-containing fluid at the rear, i.e. from the side of the tool, by means of feeding systems and correspondingly drilled lines.

Revendications

1. Procédé de trempe sous presse de composants en tôle d'acier galvanisés, sachant qu'un flan est découpé dans une bande de tôle d'acier composée d'un alliage d'acier trempable et le flan est ensuite austénitisé en ce qu'il est chauffé à une température supérieure à Ac₃ et ensuite inséré dans un outil de mise en forme et mis en forme dans l'outil de mise en forme et refroidi lors de la mise en forme à une vitesse supérieure à la vitesse de trempe critique, et, pour éviter les microfissures de deuxième type du flan de tôle à mettre en forme pendant l'opération de mise en forme et de trempe, de l'oxygène est amené

- au niveau et/ou à proximité de rayons positifs et/ou d'angles d'emboutissage et/ou

- au niveau de zones de contact,

sachant que l'apport d'oxygène est réalisé via des inserts (1) en matériaux stockant de l'oxygène qui sont prévus dans l'outil de formage à proximité ou au niveau des angles d'emboutissage et/ou rayons positifs et qui sont dimensionnés de telle sorte que l'emboutissage ne soit pas entravé et les inserts (1) forment un réservoir à oxygène, sachant que les inserts (1) sont composés de métaux frittés, de céramiques poreuses ou de céramiques denses, sachant que dans les inserts en céramique est ménagé un dégagement (7) qui est dimensionné de telle sorte que l'épaisseur restante de l'angle d'emboutissage (2) entre une face délimitant l'angle d'emboutissage (2) et le dégagement (5) corresponde approximativement à son rayon.

2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les inserts (1) sont alimentés depuis le côté outil de formage en oxygène ou en fluides contenant de l'oxygène ou les inserts (1) ou l'espace de formage sont balayés avec de l'oxygène ou un fluide contenant de l'oxygène entre deux opérations de mise en forme.

3. Dispositif pour l'exécution du procédé selon l'une des revendications précédentes pour la trempe sous presse ou la mise en forme à chaud et la trempe de flans de tôle d'acier avec l'aide de deux moitiés d'outil de formage, sachant que les deux moitiés d'outil de formage interagissent de manière emboutissante avec un flan et sont constituées de manière à pouvoir translater l'une vers l'autre et s'écarter l'une de l'autre, sachant qu'au moins un rayon positif ou une zone d'angle d'emboutissage comportant une angle d'emboutissage (2) est présent conformément à un contour de mise en forme souhaité, l'insert céramique est ajusté à la place d'un angle d'emboutissage (2) métallique, sachant qu'il est inséré par complémentarité de forme dans la moitié d'outil de formage respective, sachant que dans l'insert céramique est ménagé un dégagement (7) qui est dimensionné de telle sorte que l'épaisseur restante de l'angle d'emboutissage (2) entre une face délimitant l'angle d'emboutissage (2) et le dégagement (5) corresponde approximativement à son rayon.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dégagement (5) présente entre l'angle d'emboutissage (2) et une moitié d'outil de formage (4) une hauteur qui est d'environ 25 à 35 mm pour une profondeur de 5 à 9 mm ou est constitué comme rainure (8), laquelle présente une hauteur entre la face (4) et l'angle d'emboutissage (2) qui est approximativement de 8 à 12 mm pour une profondeur de 5 à 9 mm ou, au niveau de la paroi (4) à proximité de l'angle d'emboutissage (2), une pluralité de fentes (9) s'étendant en direction de l'emboutissage sont présentes comme dégagements, sachant que les fentes (9) présentent une largeur de fente de 4 à 8 mm et un espacement de fente de 7 à 11 mm de sorte que les âmes restantes présentent une largeur de 1 a 5 mm.

5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les dégagements (7), les rainures (8) ou les fentes (9) sont alimentables côté arrière, c.-à-d. depuis l'outil, en un fluide contenant de l'oxygène moyennant des amenées et des conduites percées de manière appropriée.

Zeichnung