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, hier der 22MnB5 ist. Aber auch andere borlegierte Mangankohlenstoffstähle werden hierfür verwendet.

[0004] Um die aus diesen Stahlsorten gehärtete Bauteile zu erzeugen, muss das Stahlmaterial auf die Austenitisierungstemperatur (>AC₃) erhitzt werden 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 abgetrennt bsp. ausgeschnitten oder gestanzt 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 abgetrennt bsp. ausgeschnitten oder gestanzt wird, anschließend die Platine austenitisiert wird und die heiße Platine bei einer Temperatur unter 782°C in einem vorzugsweise einstufigen Schritt umgeformt und gleichzeitig mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt wird.

[0010] In beiden Fällen können mit metallischen Korrosionsschutzschichten z.B. mit Zink oder einer Legierung auf Basis von 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 erreicht werden kann. Jedoch ist die erreichbare Bauteilkomplexität vor allem beim einstufigen Umformprozess geringer.

[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 um im Material erzeugt werden.

[0015] Der Anmelderin ist es gelungen, durch aktives oder passives Kühlen des Materials zwischen der Entnahme aus dem Erhitzungsofen und vor dem Start des Warmumformvorgangs auf Temperaturen, bei denen keine flüssigen Zinkphasen mehr vorhanden sind, diese Mikrorisse erster Ordnung 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 hierbei bis zu einigen 10 um.

[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 noch 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 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] Aus der EP 3 072 980 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines partiell gehärteten Formteils bekannt, wobei die Herstellung die folgenden Schritte umfasst: Erwärmen eines Halbzeugs auf eine Härtetemperatur, Warmumformen des erwärmten Halbzeugs in einer kombinierten Warmumform-Schneidevorrichtung zu einem dreidimensionalen Formteil, Beschneiden des Formteils in der kombinierten Warmumform-Schneide-Vorrichtung und partielles Presshärten des Formteils. Mit dem Verfahren und der Vorrichtung lassen sich Formteile in einem Schritt warmumformen, beschneiden und partiell härten. Eine Nachbearbeitung durch einen gesonderten Beschneidevorgang in einem separaten Beschneidewerkzeug kann entfallen. Hierdurch können ungewünschte Veränderungen hinsichtlich Form und Gefüge der Formteile minimiert werden.

[0023] Aufgabe der Erfindung ist es, Mikrorisse zweiter Art in direkt warmumgeformten, also pressgehärteten Bauteilen zu vermeiden.

[0024] Die Aufgabe mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0025] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0026] 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.

[0027] Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] Erfindungsgemäß wird bei den zugbelasteten Bereichen (Dehnungsrandfaser) der auftretende Zinkdampf entweder durch Gasströme (Konvektion) abgeführt bzw. abgeblasen oder ausreichend verdünnt. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann durch Zutritt von Fluiden Zink rasch in eine stabile Verbindung wie Zinkoxid oder ZnJ2 umgewandelt werden. 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. Alle beschriebenen Maßnahmen haben jeweils gezeigt, dass Mikrorisse deutlich reduziert werden.

[0031] Erfindungsgemäß 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.

[0032] Die Vermeidung der Mikrorisse zweiter Ordnung wird hierbei dadurch gewährleistet, dass im Bereich der positiven Radien, d.h. im Bereich der Ziehkanten der Matrize und/oder der Patrize in Ziehrichtung anschließend an die Ziehkante oder andere Kontaktbereiche außerhalb der positiven Radien/Ziehkante eine Freisparung vorhanden ist, welche so dimensioniert ist, dass einerseits das Tiefziehen nicht beeinträchtigt wird oder die Platine bzw. das Werkstück wellig wird und andererseits so dimensioniert ist, dass der Wärmeabfluss, der für die Härtung notwendig ist, ebenfalls nicht maßgeblich beeinträchtigt wird.

[0033] Die Freisparungen sind aber so bemessen, dass sie ein Reservoir für Sauerstoff derart darstellen, dass ausreichend Sauerstoff an die sich ziehende Platine bzw. das Material gelangt, um freiwerdende Zinkphasen oder Zinkeisenphasen zur Oxidation mit Sauerstoff zu versorgen.

[0034] Die Freisparung wirkt als Fluidreservoir insbesondere für Sauerstoff, dieses Reservoir kann aber auch andere Fluide enthalten, wie Wasser oder auch Stickstoff. Falls diese mit einem Edelgas gefüllt sind oder auch insbesondere kontinuierlich damit gespült werden, wirken diese nicht durch Oxidation sondern durch Verdünnung bzw. Abführung des auftretenden Zinkdampfes.

[0035] Erfindungsgemäß werden die Freisparungen werkzeugseitig vorteilhaft während der Umformung kontinuierlich mit Sauerstoff enthaltenden Fluiden gespeist, zum Beispiel durch geeignete Zutrittsöffnungen, wobei sich vorteilhaft ein Strömungskissen ausbilden kann. Zudem kann der Werkzeughohlraum nach dem Ausformen eines Werkstücks und vor dem Einlegen einer weiteren Platine mit einem insbesondere sauerstoffhaltigen Fluid gespült werden, welches dann in den Freisparungen vorhanden ist. Beispiele für ein sauerstoffhaltiges Fluid ist Luft als auch Wasser d.h. diese können flüssig als auch gasförmig zugeführt werden.

[0036] Es hat sich gezeigt, dass diese Freisparungen, auch wenn sie nur eine vergleichsweise geringfügige Ausdehnung haben, die Bildung von Mikrorissen zweiter Ordnung wirkungsvoll durch Oxidation der Zinkphasen oder Zinkeisenphasen unterbinden.

[0037] Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

Figur 1 den Werkzeugbereich, benachbart zu einer Ziehkante mit einer erfindungsgemäßen Freistellung;

Figur 2 den Ziehkantenbereich eines Werkzeuges mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Freistellung;

Figur 3 den Ziehkantenbereich eines Werkzeuges mit einer erfindungsgemäßen Schlitzanordnung in einer teilgeschnittenen Seitenansicht;

Figur 4 die Anordnung nach Figur 3 in einer Draufsicht.

[0038] Der Ziehkantenbereich 1 bzw. Bereich eines positiven Radius 1 ist an einem Formwerkzeug angeordnet und besitzt zwei werkstückseitige Flächen 3, 4, welche sich im Bereich einer Ziehkante oder eines positiven Radius 2 treffen.

[0039] In einer, der Ziehkante 2 in Ziehrichtung nachfolgenden Fläche 4 ist eine erfindungsgemäße Freisparung 5 angeordnet. Die Freisparung 5 ist dabei so dimensioniert, dass die verbleibende Dicke der Ziehkante 2 zwischen der Fläche 3 und der Freisparung 5 in etwa ihrem Radius entspricht, um eine ausreichende Stützwirkung für das zu ziehende Material zu bieten.

[0040] Selbstverständlich können weitere Freisparungen vorgesehen sein, welche an Kontaktbereichen des Bleches mit dem Werkzeug angebracht sind, wobei sich diese Kontaktbereiche über einen maximalen Abstand des Bleches zum Werkzeug von ca. 0,5 mm definieren.

[0041] Die Freisparung 5 besitzt zwischen der Ziehkante 2 und der Fläche 4 eine Höhe, die in etwa 25 bis 35 mm beträgt, bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm.

[0042] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Figur 2) ist anstelle einer großflächigeren Freisparung 5 benachbart zur Ziehkante 2, und diese in bereits beschriebener Stärke belassend, in die Fläche 4 eine Nut 6 eingebracht. Die Nut 6 besitzt dabei eine Höhe zwischen der Fläche 4 und der Ziehkante 2, die in etwa 8 bis 12 mm beträgt, bei einer Tiefe von 5 bis 9 mm.

[0043] Bei einer weiteren Ausführungsform ist anstelle einer durchgehenden Freisparung 5 im Bereich der Wandung 4 benachbart zur Ziehkante 2 eine Mehrzahl von in Ziehrichtung verlaufenden Nuten 7 vorhanden, wobei die Nuten 7 bzw. Schlitze 7 beispielsweise eine Schlitzbreite von 4 bis 8 mm und einen Schlitzabstand von 7 bis 11 mm besitzen, so dass die verbleibenden Stege eine Breite von 1 bis 5 mm besitzen. Die Nuten 7 bzw. Schlitze 7 besitzen hier ebenfalls eine Tiefe von 5 bis 9 mm.

[0044] Es hat sich überraschend herausgestellt, dass bei den vorgenannten Geometrien die relativ geringe Fluidmenge innerhalb der Freisparungen 5, 6, 7 gegebenenfalls auch trotz der Stege 4 ausreicht, um die Bildung von Mikrorissen zweiter Art wirkungsvoll durch die zur Verfügungstellung von Sauerstoff zu unterbinden.

[0045] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform (nicht gezeigt) können die Freisparungen 5, die Nut 6, die Schlitze 7 rückseitig, d.h. vom Werkzeug her, mittels Zuführungen und entsprechend gebohrter Leitungen mit einem sauerstoffhaltigen Fluid versorgt werden, um gegebenenfalls den Sauerstoffpartialdruck im Bereich der Freisparungen 5, Nuten 6 und Schlitze 7 noch zu erhöhen.

[0046] Um bei kontinuierlichen Prozessen den Sauerstoffgehalt innerhalb dieser Freisparungen 5, Nuten 6 und Schlitze 7 auf einem hohen Niveau zu halten, kann auch der Formhohlraum mit einem sauerstoffhaltigen Fluid so gespült werden, dass jederzeit genug Sauerstoffreservoir in den Freistellungen 5, Nuten 6 und Schlitzen 7 gegeben ist.

[0047] Neben dem 22MnB5 finden auch - vor allem beim direkten Presshärteprozess - der 20MnB8, 22MnB8 und andere Mangan-Bor-Stähle Anwendung.

[0048] Für die Erfindung sind somit Stähle dieser Legierungszusammensetzung geeignet (alle Angaben in Masse-%):

C	Si	Mn	P	S	Al	Cr	Ti	B	N
[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]	[%]
0,2	0,1	2,0	0,006	0,00	0,05	0,0	0,03	0,003	0,004
0	8	1	2	1	4	3	2	0	1

[0049] Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen, wobei als Umwandlungsverzögerer in derartigen Stählen insbesondere die Legierungselemente Bor, Mangan, Kohlenstoff und optional Chrom und Molybdän verwendet werden.

[0050] 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

[0051] Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

[0052] 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

[0053] Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Presshärten von Stahlblechbauteilen, wobei einem Stahlblechband aus einer härtbaren Stahllegierung eine Platine abgetrennt 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, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Mikrorissen zweiter Art an der umzuformenden Blechplatinen während des Umform- und Härtevorganges

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

- an anderen Kontaktbereichen außerhalb der positiven Radien und/oder Ziehkante
ein sauerstoffhaltiges Fluidreservoir vorhanden ist wobei Freisparungen von der Formwerkzeugseite her mit Fluiden oder Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Fluiden gespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffzutritt durch im Formwerkzeug benachbart zu den Ziehkanten und/oder positiven Radien vorgesehene Freisparungen erfolgt, welche so dimensioniert sind, dass das Tiefziehen nicht beeinträchtigt wird und die Freisparung ein Reservoir für sauerstoffhaltige Fluide, bildet oder durch diese Freisparung sauerstoffhaltige Fluide, zugeführt werden kann.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zutritt von sauerstoffhaltigem Fluid durch in den Freisparungen vorhandene Luft gewährleistet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Freisparungen abgesaugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sauerstoffhaltig Fluid kontinuierlich zugeführt wird.

6. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zwei Formwerkzeughälften, wobei die zwei Formwerkzeughälften eine Platine tiefziehend zusammenwirken und aufeinander zufahrbar und auseinanderfahrbar ausgebildet sind, wobei entsprechend einer gewünschten Umformkontur zumindest ein positiver Radius (1) oder ein Ziehkantenbereich (1) mit einer Ziehkante (2) vorhanden ist, wobei

- in einer der Ziehkante (2) bzw. dem positiven Radius (1) in Ziehrichtung nachfolgenden Fläche (4) und/oder

- an anderen Kontaktbereichen außerhalb der positiven Radien (1) und/oder Ziehkante (2)
eine Freisparung (5) angeordnet ist wobei die Freisparungen (5), die Nuten (6) oder die Schlitz (7) rückseitig, d.h. vom Werkzeug her, mittels Zuführungen und entsprechend gebohrter Leitungen mit einem sauerstoffhaltigen Fluid versorgbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisparung (5) 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.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, 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 (6) 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 den in Ziehrichtung verlaufenden Nuten (7) als Freisparungen vorhanden sind, wobei die Nuten (7) bzw. Schlitze (7) 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.

Claims

1. Method for die quenching sheet steel components, wherein a plate is separated from a sheet steel strip made of a quenchable steel alloy and the plate is subsequently austenitised in that it is heated to a temperature greater than Ac₃ and is subsequently inserted into a shaping die and reshaped in the shaping die, and cooled during reshaping at a speed above the critical quenching speed, characterised in that an oxygen-containing fluid reservoir is present for avoiding micro-cracks of a second type on the sheet plates to be reshaped during the reshaping and quenching process

- adjacent to positive radii and/or drawing blades and/or

- in other contact areas outside of the positive radii and/or the drawing blade,

wherein free gaps are supplied from the moulding tool side with fluids or oxygen or oxygen-containing fluids.

2. Method according to claim 1, characterised in that oxygen entry takes place through free gaps provided in the moulding tool adjacent to the drawing blades and/or positive radii, which are sized in such a way that deep-drawing is not affected and the free gap forms a reservoir for oxygen-containing fluids, or that oxygen-containing fluids can be supplied through this free gap.

3. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the entry of oxygen-containing fluid is guaranteed by air present in the free gaps.

4. Method according to any one of the preceding claims, characterised in that the free gaps are aspirated.

5. Method according to claim 1, characterised in that the oxygen-containing fluid is supplied continuously.

6. Device for carrying out the method according to any one of the preceding claims, with two moulding tool halves, wherein the two moulding tool halves cooperate to deep-draw a plate and are designed to be moved towards and away from each other, wherein at least one positive radius (1) or one drawing blade area (1) with a drawing blade (2) is present according to a desired reshaping contour, wherein a free gap (5) is arranged

- on a surface (4) following the drawing blade (2) or the positive radius (1) in drawing direction and/or

- in other contact areas outside of the positive radii (1) and/or the drawing blade (2),

wherein the free gaps (5), the grooves (6) or the slots (7) can be supplied with an oxygen-containing fluid by means of supplies and correspondingly drilled lines at the back, i.e. from the direction of the tool.

7. Device according to claim 6, characterised in that the free gap (5) is sized in such a way that the remaining thickness of the drawing blade (2) approximately equals its radius between a surface delimiting the drawing bade (2) and the free gap (5).

8. Device according to claim 6 or 7, characterised in that the free gap (5) has a height between the drawing edge (2) and a moulding tool surface (4) that is approximately 25 to 35 mm at a depth of 5 to 9 mm, or is designed as a groove (6), which has a height between the surface (4) and the drawing blade (2) that is approximately 8 to 12 mm at a depth of 5 to 9 mm, or that a multitude of grooves (7) in the area of the wall (4) adjacent to the drawing edge (2) are free gaps extending in drawing direction, wherein the grooves (7) or the slots (7) have a slot width of 4 to 8 mm and a slot distance of 7 to 11 mm, so that the remaining bridges have a width of 1 to 5 mm.

Revendications

1. Procédé pour produire des composants en tôle d'acier trempés sous presse, une platine étant détachée d'un feuillard d'acier en alliage d'acier durcissable et la platine étant ensuite austénitisée en la chauffant à une température supérieure à Ac₃ puis en la déposant dans un outil de façonnage et en la façonnant dans l'outil de façonnage et en la refroidissant lors du façonnage à une vitesse supérieure à la vitesse de trempe critique, caractérisé en ce que, pour éviter des microfissures de second type sur les platines en tôle à façonner pendant l'opération de trempe et de façonnage, un réservoir à liquide contenant de l'oxygène est présent

- adjacent aux rayons positifs et/ou aux bords d'emboutissage et/ou

- à d'autres zones de contact en dehors des rayons positifs et/ou des bords d'emboutissage, des évidements côté outil de formage étant alimentés en liquides ou oxygène ou en liquides contenant de l'oxygène.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée en oxygène s'effectue par des évidements prévus dans l'outil de formage adjacent aux bords d'emboutissage et/ou aux rayons positifs, évidements étant dimensionnés de telles manière que l'emboutissage n'est pas entravé et l'évidement forme un réservoir pour du liquide contenant de l'oxygène ou du liquide contenant de l'oxygène peut être alimenté par cet évidement.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée de liquide contenant de l'oxygène est assurée par l'air contenu dans les évidements.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aspiration se fait par les évidements.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide contenant de l'oxygène est alimenté en permanence.

6. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, avec deux moitiés d'outil de formage, les deux moitiés d'outil de formage formant une platine à interaction par emboutissage et pouvant être commandées l'une vers l'autre et s'éloigner l'une de l'autre, au moins un rayon positif (1) ou une zone de bord d'emboutissage (1) étant prévu avec un bord d'emboutissage (2) selon un contour de façonnage souhaité, un évidement (5) étant prévu

- dans une surface (4) suivant le bord d'emboutissage (2) ou le rayon positif (1) dans le sens d'emboutissage et/ou

- à d'autres zones de contact en dehors des rayons positifs (1) et/ou des bords d'emboutissage (2), les évidements (5), les rainures (6) ou les fentes (7) pouvant être alimentés en liquide contenant de l'oxygène à l'arrière, c.-à-d. à partir de l'outil, au moyen d'amenées et des conduites percées en conséquence.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'évidement (5) est dimensionné de telle manière que l'épaisseur restante du bord d'emboutissage (2) entre une surface délimitant le bord d'emboutissage (2) et l'évidement (5) correspond approximativement à son rayon.

8. Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que l'évidement (5) entre le bord d'emboutissage (2) et une surface d'outil de formage (4) présente une hauteur d'environ 25 à 35 mm avec une profondeur de 5 à 9 mm ou est formé comme une rainure (6) qui présente une hauteur d'environ 8 à 12 mm avec une profondeur de 5 à 9 mm entre la surface (4) et le bord d'emboutissage (2) ou en ce qu'une multitude de rainures (7) s'étendant dans le sens d'emboutissage sont présentes comme des évidements dans la zone de la paroi (4) adjacente au bord d'emboutissage (2), les rainures (7) ou fentes (7) présentant une largeur de fente de 4 à 8 mm et un écart entre les fentes de 7 à 11 mm, de telle sorte que les nervures restantes présentent une largeur de 1 à 5 mm.

Zeichnung