Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils (1) aus einer Platine (3), die in einem Pressenwerkzeug (4) zum Blechprofil (1) warm umgeformt und gehärtet wird. Am Blechprofil (1) werden aus der Ebene der Platine (3) vorstehende Referenzpunkte bzw. Kragen, erzeugt, die zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen dienen. Erfindungsgemäß werden die Kragen beim Umformvorgang aus ungelochten Bereichen der Platine (3) ausgeformt. Hierbei können die Referenzpunkte in Form von randseitigen Verprägungen oder als Durchstellungen bzw. Kragen im Blechprofil erzeugt werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine oder einem Halbzeug gemäß den Maßnahmen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.

[0002] Durch die DE 24 52 486 A1 zählt ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine in einem Presshärtverfahren zum Stand der Technik, bei dem eine aus härtbarem Stahl bestehende Platine auf Härtetemperatur erhitzt, dann in einem Pressenwerkzeug warm umgeformt und anschließend ausgehärtet wird, während das Blechprofil im Pressenwerkzeug verbleibt. Da das Blechprofil bei der im Zuge des Härtungsvorgangs vorgenommenen Kühlung im Pressenwerkzeug eingespannt ist, erhält man ein Produkt mit guter Maßhaltigkeit.

[0003] Im Rahmen der WO 99/07492 ist vorgesehen, das vorbeschriebene Presshärtverfahren zu modifizieren und im Pressenwerkzeug die randseitigen Bereiche von vorgefertigten Löchern abzubiegen, so dass Kragen entstehen.

[0004] Dies geschieht im Pressenwerkzeug vor dem Härten. Die Öffnungen im Blechprofil sollen als Durchführungslöcher für Befestigungsschrauben dienen. Denkbar ist es, solche Löcher auch zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen heranzuziehen.

[0005] Unvorteilhaft ist die Vorfertigung der Löcher in der Ausgangsplatine. Dies ist mit zusätzlichem Fertigungs- und Logistikaufwand verbunden. Auch ist die Maßgenauigkeit des hergestellten Blechprofils in die Abhängigkeit der Vorlochung gestellt. Werden die vorgegebenen Toleranzen verlassen, ist das Blechprofil unbrauchbar. Insbesondere bei Blechprofilen mit komlizierteren Geometrien muss mit größerem Ausschuss im Zuschnitt der Platinen kalkuliert werden.

[0006] Das Warmumformen und Härten im Pressenwerkzeug hat aufgrund der durch die Kombination von Umform- und Vergütungsvorgang in einem Werkzeug rationellen Arbeitsweise generell Vorteile. Es kann jedoch trotz der Einspannung des Blechprofils im Werkzeug aufgrund von Wärmespannungen zu nicht exakt vorherbestimmbarem Verzug am Bauteil kommen. Dieser kann sich nachteilig auf nachgeschaltete Fertigungsoperationen auswirken. Abhilfe können hier Referenzpunkte am Blechprofil schaffen, die zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen herangezogen werden.

[0007] Der Erfindung liegt daher ausgehend von dem im Stand der Technik bekannten Verfahren die Aufgabe zugrunde, dieses rationeller und effizienter zu gestalten und den Fertigungsablauf von Blechprofilen zu verbessern.

[0008] Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung in einem Verfahren nach Patentanspruch 1. Dieses individualisiert sich dadurch, dass Kragen beim Umformvorgang im Pressenwerkzeug aus ungelochten Bereichen der Platine ausgeformt werden. Ein Vorlochen der Platinen entfällt vollkommen. Dieser komplette Arbeitsschritt in der Vorfertigung kann entfallen. Hierdurch werden Werkzeug- und Arbeitskosten eingespart. Da die Kragen unmittelbar im Pressenwerkzeug erzeugt werden, kann der Zuschnitt der Platinen bzw. die Fertigung der Halbzeuge unabhängig von den Kragen erfolgen. Auch dies führt zu einer Rationalisierung des Verfahrens.

[0009] Als Ausgangsprodukt kommt eine Platine aus härtbarem Stahlblech zum Einsatz. Diese kann bereits einen formvorbereitenden Profilschnitt erfahren haben. Auch vorgeformte Blechteile als Halbzeuge können erfindungsgemäß weiter verarbeitet werden.

[0010] Die im Pressenwerkzeug im bzw. am Blechprofil erzeugten Kragen können als Referenzpunkte zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen oder zur Versteifung des Blechprofils bzw. als Montagelöcher dienen.

[0011] Wie bereits erwähnt ist ein Vorlochen nicht erforderlich. Diese Ausführungsform ist wirtschaftlich und logistisch vorteilhaft. Auch ist keine erhöhte Positioniergenauigkeit des Rohlings, also der Platine bzw. des Halbzeugs im Pressenwerkzeug erforderlich. Eine Abstimmung der Positionierung einer Vorlochung zum Formenstempel ist nicht nötig. Weiterhin vorteilhaft ist die Einhaltung einer konstanten Kragenhöhe.

[0012] Bevorzugt kommt eine Platine bzw. ein Halbzeug aus einem Stahl zum Einsatz, der in Gewichtsprozenten ausgedrückt besteht aus Kohlenstoff (C) 0,19 bis 0,25, Silizium (Si) 0,15 bis 0,50, Mangan (Mn) 1,10 bis 1,40, Titan (Ti) 0,020 bis 0,050, Bor (B) 0,002 bis 0,005, Aluminium (AI) 0,02 bis 0,06 sowie Phosphat (P) in einem Anteil bis max. 0,025, Schwefel (S) max. 0,015, Chrom (Cr) max. 0,35 und Molybdän (Mo) max. 0,35, wobei der Rest Eisen (Fe) ist einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.

[0013] Die Platine bzw. das Halbzeug aus Stahlblech wird auf Härtungstemperatur, das heißt auf eine über Ac₃ liegende Temperatur erhitzt, wo sich der Stahl in austenitischem Zustand befindet. In der Regel liegt diese Temperatur zwischen 775 °C und 1000 °C. Anschließend erfolgt der Umformvorgang im Pressenwerkzeug, worauf durch Kühlung das Härten einsetzt. Hierbei stellt sich ein feinkörniges martensitisches oder bainitisches Werkstoffgefüge ein. Das Blechprofil befindet sich während des Härtungsvorgangs eingespannt im Pressenwerkzeug. Die hierbei vorgenommene Kühlung kann direkt oder indirekt durchgeführt werden. Bei der direkten Kühlung wird das Blechprofil unmittelbar in Kontakt mit einem Kühlmittel gebracht. Bei der indirekten Kühlung wird das Pressenwerkzeug bzw. Teile hiervon gekühlt.

[0014] Gemäß den Maßnahmen von Patentanspruch 2 werden die Kragen in Form von randseitigen Verprägungen am Blechprofil erzeugt. Hierbei wird ein Kragen am Bauteilrand während des Pressenvorgangs vor dem Härten spanlos hergestellt. Die Kragen dienen als Referenzpunkte zur Lageorientierung des Blechprofils in nachfolgenden Fertigungsoperationen. Anhand der Referenzpunkte wird das Blechprofil aufgenommen bzw. ausgerichtet. Dies ist von besonderem Vorteil, weil es infolge des Warmumformvorgangs am umgeformten Blechprofil zu nicht exakt vorbestimmbarem Verzug kommen kann. Über die Referenzpunkte kann jedoch eine Lageorientierung sichergestellt werden, an der sich die nachfolgenden Fertigungsoperationen ausrichten. Hierdurch wird eine gleichbleibende Qualität und Reproduzierbarkeit auch bei einer Fertigung in hohen Stückzahlen sichergestellt. Die Kragen können auch zur Versteifung des Blechprofils beitragen.

[0015] Für die Praxis vorteilhaft ist auch eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 3. Danach werden die Kragen als Durchstellungen im Blechprofil erzeugt. Das Lochen und Durchstellen erfolgt quasi in einem Arbeitsgang bzw. in unmittelbar aufeinander folgenden Operationen im Pressenwerkzeug.

[0016] Zur Herstellung einer Durchstellung kann zunächst eine topfartige Ausformung am Blechprofil ausgebildet werden, deren Boden anschließend herausgetrennt wird, wie dies Anspruch 4 vorsieht.

[0017] Möglich ist auch, dass zur Herstellung einer Durchstellung im Pressenwerkzeug eine Öffnung im Blechprofil erzeugt wird mit gleichzeitiger kragenartiger Umstellung der randseitigen Bereich der Öffnung (Anspruch 5).

[0018] Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1

einen Ausschnitt aus einem Blechprofil mit einem Kragen in Form einer randseitigen Verprägung;

Figur 2

im Schema ein erstes Pressenwerkzeug und die Vorgehensweise zur Herstellung einer Durchstellung an einem Blechprofil;

Figur 3

einen Ausschnitt aus einem Blechprofil in perspektivischer Ansicht mit der Darstellung einer Durchstellung und

Figur 4

wiederum technisch vereinfacht ein zweites Pressenwerkzeug und die Vorgehensweise zur Herstellung einer Durchstellung an einem Blechprofil.

[0019] Figur 1 zeigt ein Blechprofil 1 bzw. einen Ausschnitt daraus mit einem randseitigen Kragen in Form einer in Bildebene nach oben ausgestellten Verprägung 2. Das Blechprofil 1 wird aus einer anfangs ebenen Platine 3 aus Stahlblech hergestellt. Die Platine 3 ist in der Figur 1 durch die gestrichelte Linie angedeutet. Bei der Herstellung des Blechprofils 1 wird die Platine 3 in einem Pressenwerkzeug warm umgeformt, und zwar bei einer Härtungstemperatur zwischen 700°C und 1100°C. Noch im Pressenwerkzeug eingespannt ist das Blechprofil 1 dann durch schnelle Abkühlung gehärtet worden. Im Zuge des Umformvorgangs ist die Verprägung 2 am Blechprofil 1 erzeugt worden. Eine solche Verprägung 2 am Rand des Blechprofils 1 dient als Referenzpunkt zur Lageorientierung des Blechprofils 1 in nachfolgenden Fertigungsoperationen. Man erkennt, dass die Verprägung 2 aus der Ebene des Blechprofils 1 bzw. der ursprünglichen Platine 3 vorsteht.

[0020] In der Figur 2 ist ein Pressenwerkzeug 4 dargestellt mit einer unteren Matrize 5, einem oberen Stempel 6 und einem Niederhalter 7, der das Bauteil (Platine) im Pressenwerkzeug 4 fixiert. Der Stempel 6 wird bem Umformvorgang von seiner oberen Ausgangslage abgesenkt. Beim Niedergang des Stempels 6 wird zunächst eine topfartige Ausformung an der Platine bzw. des hieraus warmgeformten Blechprofils 8 erzeugt. Bei Erreichen der Schneidkante 9 an der Matrize 5 wird durch den Stempel 6 die Blechronde am Boden 10 der Ausformung herausgetrennt. Die so erstellte Durchstellung 11 im Blechprofil 8 dient erfindungsgemäß als Referenzpunkt zur Ausrichtung und Lageorientierung des Blechprofils 8 zur Versteifung des Blechprofils oder als Montageloch zur Durchführung einer Schraube oder ähnlichem. Wie zuvor beschrieben wird auch das Blechprofil 8 im Pressenwerkzeug 4 eingespannt gehärtet.

[0021] Bei dem in der Figur 4 dargestellten Pressenwerkzeug 12 wird eine Platine 13 in einer unteren Matrize 14 durch einen Niederhalter 15 gehalten. Die linke Bildhälfte zeigt die Ausgangslage der Platine 13 im Pressenwerkzeug 12 vor dem Umformvorgang. Hierbei ist die Platine 13 durch den oberen Niederhalter 15 und einem unteren Stempel 16 eingespannt. Der untere Stempel 16 befindet sich mittig im Freiformraum 17 der Matrize 14. Im Niederhalter 15 ist ein Schneidwerkzeug in Form einer Loch- und Durchstellhülse 18 geführt verlagerbar angeordnet. Dieses trennt beim mit dem Hub des Pressenwerkzeugs 12 konform gehenden Schneidvorgang in der Abwärtsbewegung eine Öffnung 19 in die Platine 13 bzw. das hieraus erzeugte Blechprofil 20. Gleichzeitig werden mit der Abwärtsbewegung des Schneidwerkzeugs 18 die randseitigen Bereiche 21 der Öffnung 19 kragenartig umgestellt und so eine Durchstellung 22 im Blechprofil 20 erzeugt.

[0022] Der in Figur 3 dargestellte Ausschnitt aus einem Blechprofil 8 bzw. 20 zeigt eine Durchstellung 12, 22, so wie sie in einer Vorgehensweise gemäß den Figuren 2 bzw. 4 beschrieben, erzeugt worden ist. In der Regel dienen zwei solcher Durchstellungen 12, 22 als Referenzpunkte in einem Blechprofil 8, 20 zur Lageorientierung desselben in nachfolgenden Fertigungsoperationen. Die Referenzpunkte werden zur Aufnahme und Orientierung eines Blechprofils 8, 20 bei Schneidoperationen, beispielsweise Laserschneiden, Fügeoperationen etc. herangezogen. Auch zur koordinatenmäßigen Erfassung und Justierung des Blechprofils 8, 20 in numerisch gesteuerten Anlagen können die Referenzpunkte genutzt werden.

[0023] Grundsätzlich können die Durchstellungen 12 bzw. 22 aber auch zur Versteifung oder als Montageöffnungen im Blechprofil 8, 22 dienen.

Bezugszeichenaufstellung

[0024] 

1 -

Blechprofil

2 -

Verprägung

3 -

Platine

4 -

Pressenwerkzeug

5 -

Matrize

6 -

Stempel

7 -

Niederhalter

8 -

Blechprofil

9 -

Schneidkante

10 -

Boden

11 -

Durchstellung

12 -

Pressenwerkzeug

13 -

Platine

14 -

Matrize

15 -

Niederhalter

16 -

unterer Stempel

17 -

Freiformraum

18 -

Schneidwerkzeug

19 -

Öffnung

20 -

Blechprofil

21 -

randseitiger Bereich v. 19

22 -

Durchstellung

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines gehärteten Blechprofils aus einer Platine oder einem Halbzeug, die in einem Pressenwerkzeug zum Blechprofil warm umgeformt und gehärtet wird, wobei am Blechprofil aus der Ebene der Platine vorstehende Kragen vorgesehen werden, dadurch gekennzeichnet,dass beim Umformvorgang die Kragen aus ungelochten Bereichen der Platine ausgeformt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen in Form von randseitigen Verprägungen (2) am Blechprofil (1) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kragen als Durchstellungen (12, 22) im Blechprofil (8, 20) erzeugt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Durchstellung (12) zunächst eine topfartige Ausformung gebildet und danach der Boden (10) der Ausformung herausgetrennt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung einer Durchstellung (22) eine Öffnung (19) im Blechprofil (20) mit kragenartiger Umstellung ihrer randseitigen Bereiche (21) erzeugt wird.

Zeichnung