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DE102008034996B4 - Vorrichtung zum Warmformen, Presshärten und Schneiden eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl - Google Patents

Vorrichtung zum Warmformen, Presshärten und Schneiden eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl Download PDF

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DE102008034996B4
DE102008034996B4 DE102008034996A DE102008034996A DE102008034996B4 DE 102008034996 B4 DE102008034996 B4 DE 102008034996B4 DE 102008034996 A DE102008034996 A DE 102008034996A DE 102008034996 A DE102008034996 A DE 102008034996A DE 102008034996 B4 DE102008034996 B4 DE 102008034996B4
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thermoforming
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semifinished product
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Christian Dr. Hielscher
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Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
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Abstract

Vorrichtung (1) zum Warmformen und Presshärten eines Halbzeugs (2) aus härtbarer Stahl mit einer Matrize (3) und einem Stempel (9) mit einem formgebenden Teilstück, die gegeneinander bewegbar angeordnet sind, wobei die Vorrichtung (1) eine Schneideinrichtung mit einem Ober- und einem Untermesser (13, 6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (9) zumindest mittelbar am Pressenstößel angebracht und gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagert ist und die Matrize (3) zumindest mittelbar am Pressentisch angebracht ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Warmformen und Presshärten eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl mit einer Matrize und einem Stempel mit einem formgebenden Teilstück, die gegeneinander bewegbar angeordnet sind und einem Niederhalter, wobei die Vorrichtung eine Schneideinrichtung mit einem Ober- und einem Untermesser umfasst sowie ein Verfahren zum Warmformen, Presshärten und Schneiden eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl zu einem Bauteil, wobei das Halbzeug auf über AC3 erwärmt und in eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingelegt wird.
  • Steigende Anforderungen an moderne Strukturen insbesondere im Automobilbau in Hinblick auf das Verhalten bei einem Aufprall und in Hinblick auf einen minimalen Kraftstoffverbrauch erfordern immer mehr den Einsatz von hoch- und ultrahochfesten Stählen. Hierbei wird häufig ein aus der DE 24 52 486 C2 als bekannt vorausgesetztes Warmformen und Presshärten eingesetzt. Die DE 24 52 486 C2 offenbart ein Verfahren zum Pressformen und Härten eines Stahlblechs mit geringer Materialdicke und guter Maßhaltigkeit, bei dem ein Blech aus einem borlegierten Stahl auf eine Temperatur über AC3 erwärmt und danach in weniger als 5 Sekunden in die endgültige Form zwischen zwei indirekt gekühlten Werkzeugen unter wesentlicher Formveränderung gepresst wird und unter Verbleiben in der Presse einer Schnellkühlung so unterzogen wird, dass ein martensitisches und/oder bainitisches Gefüge erzielt wird. Durch diese Maßnahmen erhält man ein Produkt mit hoher Formgenauigkeit, guter Maßhaltigkeit und hohen Festigkeitswerten, das sich hervorragend für Struktur- und Sicherheitsteile im Fahrzeugbau eignet. Dabei können sowohl vorgeformte Bauteile als auch ebene Platinen warmgeformt und pressgehärtet werden. Der Formvorgang kann sich bei vorgeformten Bauteilen auch auf eine Formung von einigen wenigen Prozent der Endgeometrie oder auf ein Kalibrieren beschränken.
  • Nach dem Warmformen und Presshärten haben solche hoch- und ultrahochfesten Stähle Zugefestigkeiten größer 1000 MPa. Die gehärteten Bauteile können nur noch mit besonderen Verfahren geschnitten werden. Ein in der industriellen Serienfertigung gängiges Verfahren ist das Laserschneiden, welches jedoch als zusätzlicher Fertigungsschritt im Anschluss an das Warmformen und Presshärten am gehärteten Bauteil durchgeführt wird und lange Taktzeiten und hohe Investitionskosten mit sich bringt. Dafür ist es toleranzgenau.
  • Ein weiteres nach dem Warmformen und Presshärten stattfindendes Fertigungsverfahren ist das sogenannte Hartschneiden, wie es beispielsweise Gegenstand der DE 10 2005 045 454 B4 ist. Hartschneiden wird mit speziellen Pressen am gehärteten Bauteil durchgeführt. Die DE 10 2005 045 454 B4 schlägt eine Presse und ein Verfahren zum Hartschneiden eines Werkstücks vor, bei welchem die Presse möglichst nah an der Schnittzone im Werkzeug über Distanzelemente verfügt. Die Distanzelemente bilden im Moment des Bruchs des Werkstücks einen festen Anschlag, der die Pressenbewegung in Schneidrichtung zum Stillstand bringt. Dadurch ist es möglich, zwischen dem Obermesser und dem Untermesser einen Nullspalt einzustellen. Im Ergebnis werden Verschleiß, Geräuschentwicklung und Schnittschlag minimiert und ein besonders feines Schnittbild mit wenig Gratbildung erzielt. Dennoch verlängert das Hartschneiden die Fertigungskette und benötigt zusätzliche aufwändige Werkzeuge, die wartungsintensiv sind.
  • Vortelhaft wäre es daher, ein Bauteil nach dem Warmformen und Presshärten überhaupt nicht mehr zu beschneiden. Die DE 102 54 695 B3 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils, bei dem aus einem Halbzeug aus einem ungehärteten warmformbaren Stahlblech durch ein Kaltumformverfahren, beispielsweise ein Tiefziehen, ein Bauteilrohling geformt wird. Anschließend wird der Bauteilrohling randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Randkontur geschnitten. Der so beschnittene Bauteilrohling wird nachfolgend erwärmt und in einem Warmformwerkzeug pressgehärtet. Durch das Erwärmen, Warmformen und Presshärten tritt jedoch immer noch eine Veränderung des Bauteils gegenüber dem unerwärmten Zustand ein. Ein nachfolgendes Beschneiden kann daher nur dann entfallen, wenn die Toleranzvorgabe für das Bauteil so weit ist, dass diese Veränderung noch zulässigerweise innerhalb der Toleranzen liegt. Häufig sind die zulässigen Toleranzvorgaben jedoch enger.
  • Gleiches gilt für das sogenannte direkte Warmformen, bei dem in einem einzigen Umformschritt aus einer erwärmten Platine ein fertiges Bauteil geformt und pressgehärtet wird. Dabei wird der Blechzuschnitt zunächst in einem Prototypenwerkzeug soweit optimiert, bis nach dem Formen und Presshärten kein Beschnitt mehr notwendig ist. Das direkte Warmformen erfordert jedoch einfache Geometrien und weite Toleranzvorgaben. Bei komplexeren Bauteilen mit engen Toleranzen ist ein Beschnitt unverzichtbar.
  • Sinnvoll wäre es daher, wenn ein notwendiger Beschnitt zu einem Zeitpunkt vorgenommen wird, an dem keine Formänderung am Bauteil mehr auftritt und die Härtung noch nicht vollständig stattgefunden hat. Dieser Zeitpunkt liegt während der eigentlichen Warmformung, sobald die Kontur ausgeformt ist und vor der Haltezeit. Eine gattungsgemäße Warmformvorrichtung mit Schneidwerkzeugen und ein entsprechendes Verfahren sind aus der DE 10 2006 026 805 A1 bekannt. Die DE 10 2006 026 805 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Warmformen und Presshärten eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl mit einer Matrize mit einer Frontfläche und einem Stempel mit einem formgebenden auskragenden Teilstück, die gegeneinander bewegbar angeordnet sind und einem Niederhalter, wobei die Vorrichtung eine während des und/oder nach dem Umformvorgang aktivierbare Schneideinrichtung mit einem Ober- und einem Untermesser umfasst. In vorteilhafter Weise erfolgt der Beschnitt bereits in der Umformvorrichtung, also dann, wenn das Bauteil noch warm ist. Die Festigkeit des Bauteils ist damit noch nicht so hoch, da es noch nicht vollständig abgekühlt und damit noch nicht vollständig gehärtet ist. Außerdem sind so keine separaten Werkzeuge oder Vorrichtungen erforderlich, sondern nur eine einzige Vorrichtung zum Warmumformen, die zugleich auch zumindest eine Schneideinrichtung umfasst. Ferner kann der Niederhalter gegenüber dem Stempel und/oder der Matrize beweglich gelagert sein. Der Niederhalter kann außerdem mit dem Stempel verbunden, insbesondere federnd verbunden sein. Zum Abtransport von Abfallstücken weist der Niederhalter vorteilhaft zumindest eine schräg verlaufende Außenfläche auf, wobei die vom Bauteil abgetrennten Abfallstücke seitlich aus der Vorrichtung heraus abgeführt werden. Der Schritt des Beschneidens des Bauteils beginnt vorteilhaft vor dessen Endformgebung und erfolgt dabei besonders bevorzugt mit einer Beschnittzugabe gegenüber der endgültigen Formgebung des Bauteils. Die endgültige Formgebung erfolgt dann erst in einem letzten Hub von 1 mm, was zur Folge hat, dass das Material des Halbzeugs im Bereich der Schnittkante noch etwas einrückt, also nach innen gezogen wird. Neben dem Beschneiden der umlaufenden Kante des Halbzeugs bzw. des nahezu fertig geformten Bauteils können auch Lochungen bzw. Stanzungen innerhalb der Fläche des Halbzeugs bzw. Bauteils beim Schnittvorgang gefertigt werden. Alternativ kann der Stempel in Richtung zu der Matrize bewegt werden. Problematisch an der in der DE 10 2006 026 805 A1 gezeigten Vorrichtung ist die Tatsache, dass der Beschnitt kurz vor dem Ende des Umformvorgangs durchgeführt wird. Toleranzen sind dann nur bei einfachen Schnittkanten sicher zu stellen. Bei komplexen Bauteilen wie beispielsweise einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug werden die einzuhaltenden Toleranzen problematisch, da das Einrücken des Materials nach dem Schnitt nicht linear verläuft.
  • Die DE 10 2006 015 666 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils aus einem Halbzeug aus einem härtbaren warmumformbaren Stahlblech, wobei aus dem Halbzeug mittels Warmumformung das Formbauteil hergestellt wird und wobei das Halbzeug oder das Formbauteil beschnitten werden, und zwar erfolgt das Beschneiden im selben Prozessschritt wie das Warmumformen. Zudem zeigt die Druckschrift ein Kombinationswerkzeug zur Herstellung eines metallischen Formbauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils, durch kombiniertes Warmumformen, Härten und Beschneiden, ausgehend von einem erhitzten Halbzeug aus einem härtbaren warmumformbaren Stahlblech. Das Kombinationswerkzeug umfasst ein an einem Pressenstößel befestigtes Oberwerkzeug, eine über Kraftelemente auf einem Pressentisch gelagerte Matrize und mindestens ein auf einem Schneidstempel fixiertes Schneidwerkzeug. Der Schneidstempel ist am Rand oder in einer Aussparung der Matrize angeordnet. Ein dem Schneidstempel benachbarter Bereich der Funktionsfläche der Matrize ist im geöffneten Zustand des Kombinatiosnwerkzeugs um einen Versatz gegenüber dem Schneidstempel versetzt. Der Versatz zwischen Schneidstempel und Matrize ist in einer solchen Weise eingestellt, dass ein dem Schneidstempel gegenüberliegender Bereich des warmumgeformten Bauteils sich in einem ungehärteten oder unvollständig gehärteten Zustand befindet, wenn dieser Bereich des Bauteils mit dem Schneidstempel in Kontakt kommt. Dabei ist die Matrize gegenüber dem Pressentisch beweglich gelagert. Dieser Aufbau erschwert die Schrottentsorgung.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine gattungsgemäße Warmformvorrichtung mit Schneidwerkzeugen und ein entsprechendes Verfahren zu verbessern.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 7. Demnach ist bei einer Vorrichtung zum Warmformen und Presshärten eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl mit einer Matrize und einem Stempel mit einem formgebenden Teilstück, die gegeneinander bewegbar angeordnet sind, wobei die Vorrichtung eine Schneideinrichtung mit einem Ober- und einem Untermesser umfasst, der Stempel zumindest mittelbar am Pressenstößel angebracht und gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagert. Die Matrize ist zumindest mittelbar am Pressentisch angebracht. Bevorzugt ist für das Formen komplizierter Geometrien ein Niederhalter vorgesehen. In vorteilhafter Weise ist zudem an einem Unterwerkzeug ein beweglich gelagertes Distanzelement angebracht, auf dem zunächst der Niederhalter und danach das Oberwerkzeug aufsetzen können. Diese Anordnung garantiert, dass erst dann geschnitten wird, wenn der Umformvorgang beendet ist. Der Niederhalter ist gegebenenfalls dem Stempel zugeordnet. Unter dem Obermesser ist eine Freimachung vorgesehen. Diese Maßnahme führt zu einer einfacheren Schrottentsorgung, indem seitlich neben der Matrize ein abgeschnitte nes Reststück allein aufgrund der Schwerkraft frei fallen kann. Für das Einbringen von Löchern in das Halbzeug sind bevorzugt im Stempel und/oder der Matrize und/oder dem Niederhalter unabhängig von der Pressenbewegung verfahrbare Lochstempel angebracht, die nach dem Lochen sofort separat zurückgezogen werden können. Dadurch wird verhindert, dass der Lochstempel in dem während des Härtens schrumpfenden Bauteil festklemmt. Die Presse öffnet sich erst mit Ablauf der Haltezeit.
  • Entsprechend sieht ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Warmformen, Presshärten und Schneiden des Halbzeugs aus härtbarem Stahl zu einem Bauteil vor, dass das Halbzeug auf über AC3 erwärmt und in eine erfindungsgemäße Vorrichtung eingelegt wird. Sodann wird das Schneiden des Halbzeugs erst ausgeführt, wenn das Warmformen des Halbzeugs mittels des Stempels beendet und das Presshärten noch nicht abgeschlossen ist. Insbesondere wird bei einer komplizierten Geometrie zunächst der Niederhalter auf dem Distanzelement aufgesetzt, um während des Warmformens einen Spalt für ein Einlaufen des Halbzeugs in das Werkzeug sicherzustellen. Dann wird mit Beendigung des Umformvorgangs durch den Stempel das gesamte Oberwerkzeug auf dem Distanzelement aufgesetzt. Anschließend verfährt das Distanzelement einen vorgegebenen Weg, damit der Niederhalter auf einem Flansch des Halbzeugs aufsetzt, den Spalt schließt und den Flansch des Halbzeugs in die Endgeometrie formt. Zuletzt verfährt der Pressenstößel über den gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagerten Stempel, den Niederhalter und das Distanzelement einen Restweg, um die Messer in Wirkstellung zu bringen und das Bauteil zu beschneiden. Bevorzugt wird nach dem Warmformen des Halbzeugs mittels des Stempels ein im Stempel und/oder der Matrize und/oder einem Niederhalter unabhängig von der Pressenbewegung verfahrbarer Lochstempel in Wirkstellung gebracht, der das Halbzeug locht und sofort wieder zurückgefahren wird. Dabei kann ein anfallender Butzen über einen Kanal entsorgt werden.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Figuren genauer beschrieben. 1 bis 6 zeigen das Verlaufsbild einer sich schließenden erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
  • In 1 ist die Warmformvorrichtung 1 noch geöffnet. Das auf über AC3 erwärmte Halbzeug 2, in diesem Fall eine flache Platine, ist soeben auf die formgebende Matrize 3 aufgelegt worden. Hinter der Matrize 3 befindet sich ein Distanzelement 4, welches über Federn 5 beweglich gelagert ist. Auf beiden Seiten der Matrize 3 sind im formgebenden Bereich Untermesser 6 angebracht. Untermesser 6, Matrize 3, Distanzelement 4 und Federn 5 sind Teil des Unterwerkzeugs 7, welches an einem nicht weiter dargestellten Pressentisch angebracht ist. Das Oberwerkzeug 8 setzt sich zusammen aus einem Stempel 9, welcher über Federn 10 beweglich gelagert ist, und seitlichen Niederhaltern 11, welche über Federn 12 beweglich gelagert sind. Rechts und links der Niederhalter 11 befinden sich die Obermesser 13. Das Oberwerkzeug 8 ist an einem nicht weiter dargestellten Pressenstößel angebracht. Im Stempel 9 sitzt ein unabhängig von der Pressenbewegung verfahrbarer Lochstempel 90. Dem Lochstempel 90 gegenüberliegend ist in der Matrize 3 ein Kanal 91 vorgesehen, durch den ein beim Lochen anfallender Butzen entsorgt werden kann. Hier nicht dargestellt, aber auch möglich wäre die Variante, dass der Lochstempel im Oberwerkzeug 8 sitzt und lediglich über einen Kanal durch den beweglich gelagerten Stempel 9 hindurchgeführt wird oder die Variante, dass der Lochstempel im oder durch den Niederhalter 11 geführt wird. In 1 hat das Oberwerkzeug 8 noch keinen Kontakt mit dem Halbzeug 2. Die Art und Weise wie die beweglich gelagerten Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 verfahren werden können, ist nicht ausschlaggebend. Stempel 9 kann beispielsweise über mechanische Federn, Hydraulikzylinder oder Stickstofffedern beweglich gelagert sein. Gleiches gilt für Distanzelement 4 und Niederhalter 11. Der separate Lochstempel 90 ist erfindungsgemäß sowohl vor als auch zurück verfahrbar. Im Gegensatz zum gattungsgemäßen Stand der Technik wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 das Halbzeug 2 auf die Matrize 3 und nicht auf den Niederhalter aufgelegt. Erfindungsgemäß befinden sich Stempel 9 und Niederhalter 11 am Oberwerkzeug 8, wobei Matrize 3 und Niederhalter 11 im Bereich der Schnittkante fluchtend übereinander stehen. Dadurch lasst sich ein stabiler Aufbau der Messer 6, 13 und ein stabiler Aufbau der Niederhalter 11 erzielen. Auch wenn warm geschnitten wird, wirken erhebliche Kräfte beim Schneiden. Das Obermesser 13 ist fest mit dem Oberwerkzeug 8 verschraubt und das Untermesser 6 ist fest mit der Matrize 3 verbunden. Das Obermesser 13 kann in einfacher Weise an dem Untermesser 6 vorbeigleiten. Dadurch wird die Schrottentsorgung erleichtert. Näheres dazu wird noch bei 6 erläutert. Der erfindungsgemäße Aufbau erhöht bei abge nutzten oder zerstörten Messern 6, 13 die Gefahr, dass in die am Unterwerkzeug 7 angebrachte Matrize 3 unbeabsichtigt Schrott hineinfällt oder sich in der Matrize 3 Schmutz ansammelt. Die Vorteile der einfacheren Schrottentsorgung überwiegen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 jedoch diesen möglichen Nachteil.
  • In 2 haben die Niederhalter 11 auf dem Distanzelement 4, das hier in Form eines Balkens dargestellt ist, aufgesetzt. Der Stempel 9 berührt die Platine 2. Die Federn 5 des Balkens 4 und die Federn 10 am Stempel 9 stehen unter einer solchen Vorspannung, dass zu diesem Verfahrenszeitpunkt weder der Stempel 9 noch der Balken 4 separat bewegt werden können. Einzig die Niederhalter 11 sind über ihre Federn 12 verfahrbar, sodass die Federn 12 durch die sich kontinuierlich schließende Pressenbewegung zusammengedrückt werden können. Die Niederhalter 11 sind so auf Distanz gehalten, dass in dem geringfügig geöffneten Spalt 110 zwischen Niederhalter 11 und Matrize 3 die Platine 2 kontrolliert in das Werkzeug 7, 8 einlaufen kann. Auch die Untermesser 6 sind ein Teil der formgebenden Matrize 3.
  • In 3 ist der Umformvorgang vorangeschritten. Das Oberwerkzeug 8 ist von dem nicht näher dargestellten Pressenstößel in Richtung Unterwerkzeug 7 verfahren worden. Der Stempel 9 hat das Halbzeug 2 bereits teilweise in die Matrize 3 gezwungen. Durch den fest eingestellten Spalt 110 läuft das Halbzeug 2 im Randbereich in die Matrize 3 nach. Der Umformvorgang ist jedoch noch nicht abgeschlossen. Das Distanzelement 4 ist nach wie vor fixiert, ebenso wie der Stempel 9 gegenüber dem Pressenstößel. Lediglich die Federn 12 der Niederhalter 11 sind weiter zusammengedrückt worden.
  • In 4 ist der Umformvorgang durch den Stempel 9 beendet. Aus der Platine 2 ist ein hutförmiges oder napfartiges Profil gezogen worden. Jetzt hat das gesamte Oberwerkzeug 8 auf dem Distanzelement 4 aufgesetzt. Lediglich der zwischen Niederhalter 11 und Matrize 3 befindliche Flansch 20 ist aufgrund des Spalts 110 zwischen Niederhalter 11 und Matrize 3 noch nicht endgeformt. Der Flansch 20 ist Teil der fertigen Endgeometrie des Halbzeugs 2 und liegt außerhalb des Beschnitts. Um aus diesem Flansch 20 eventuelle Falten zu entfernen und zur Endformgebung und zum Härten des Flansches 20 müssen die Federn 5 des Distanzelementes 4 nun einfedern. Mit Beendigung des Umformvorgangs durch den Stempel 9 kann der Lochstempel 90 in Wirkstellung gebracht werden und das geformte, aber noch nicht vollständig gehärtete Halbzeug 2 lochen.
  • In 5 haben die Federn 5 des Distanzelementes 4 eingefedert, sitzen aber noch nicht auf Anschlag. Der Spalt 110 zwischen Niederhalter 11 und Matrize 3 ist verschwunden. Das Oberwerkzeug 8 ist um die Spaltbreite in Richtung Unterwerkzeug 7 verfahren worden. Dadurch sitzt der Niederhalter 11 nun direkt auf dem endgeformten Bauteil 2 auf und hat den Flansch 20 geglättet. Alle Formvorgänge sind abgeschlossen, ein Verzug des endgeformten Bauteils 2 in den geschlossenen Werkzeugen 7 und 8 ist nicht mehr möglich. Das Bauteil 2 muss aber noch weiter härten, bevor es der Presse nach Ende der Haltezeit entnommen werden kann. Noch ist das abzuschneidende Stück 21 am Bauteil 2 daher nicht vollständig gehärtet, so dass ein Beschnitt zum jetzigen Zeitpunkt günstig ist. Die Obermesser 13 sind jedoch mit den Untermessern 6 noch nicht in Wirkstellung. Damit die Presse trotz der bereits geschlossenen Werkzeuge 7 und 8 einen weiteren Weg zurücklegen kann, müssen zu diesem Zeitpunkt die Federn 10 des Stempels 9 einfedern und die Federn 5 des Distanzelementes 4 weiter zusammengedrückt werden. Unabhängig davon ist der Lochstempel 90 in Richtung Kanal 91 verfahren und hat das Halbzeug gelocht. Der dabei angefallene Butzen 92 kann durch den Kanal 91 entsorgt werden. Der Lochungszeitpunkt könnte auch noch etwas später liegen, die Lochung sollte jedoch vor Abschluss der Härtung vorgenommen werden.
  • In 6 hat der Pressenstößel seinen letzten Weg in Richtung Pressentisch vollzogen. Die Obermesser 13 sind an den Untermessern 6 seitlich vorbeigeglitten und haben dabei die noch warmen Reststücke 21 von dem endgeformten Bauteil 2 abgetrennt. Die Federn 12 der Niederhalter 11 sitzen jetzt auf Anschlag, ebenso wie die Federn 10 des Stempels 9 und die Federn 5 des Distanzelementes 4. Das Oberwerkzeug 8 sitzt nun vollständig auf dem Unterwerkzeug 7 auf. Die abgetrennten Reststücke 21 werden dem Schrott zugeführt. Die Reststücke 21 können durch den erfindungsgemäßen Aufbau einfach entsorgt werden, indem unter das Obermesser 13 ein nicht näher dargestellter Schrottcontainer aufgestellt wird, in den das Reststück 21 aufgrund der Schwerkraft automatisch fällt. Der Lochstempel 90 ist bereits wieder aus dem Bauteil 2 zurückgezogen worden, damit der Lochstempel 90 durch die Schrumpfung während des Härteprozesses nicht im Bauteil 2 eingeklemmt wird.
  • Im Anschluss an die 6 kann die Vorrichtung 1 wieder geöffnet und das fertige Bauteil 2 entnommen werden.
  • Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Warmform- und Härtewerkzeugs 1 mit mehreren beweglichen Teilen ist in sich bereits komplex, da Warmformwerkzeuge zum Härten indirekt gekühlt werden und so mit vielen Kühlbohrungen versehen sind, in denen Kühlflüssigkeit geführt wird. Je mehr separat bewegliche Teile ein Warmformwerkzeug aufweist, umso aufwändiger ist die Führung der Kühlkanäle. Gegenüber einer nach dem Härten beispielsweise mittels einer mechanischen Presse beschnittenen Kante weist die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschnittene Kante aber eine glatte und saubere Oberfläche auf, was die Gefahr von Wasserstoffversprödung minimiert.
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Halbzeug
    3
    Matrize
    4
    Distanzelement
    5
    Feder
    6
    Untermesser
    7
    Unterwerkzeug
    8
    Oberwerkzeug
    9
    Stempel
    10
    Feder
    11
    Niederhalter
    12
    Feder
    13
    Obermesser
    20
    Flansch
    21
    Reststück
    90
    Lochstempel
    91
    Kanal
    92
    Butzen

Claims (10)

  1. Vorrichtung (1) zum Warmformen und Presshärten eines Halbzeugs (2) aus härtbarer Stahl mit einer Matrize (3) und einem Stempel (9) mit einem formgebenden Teilstück, die gegeneinander bewegbar angeordnet sind, wobei die Vorrichtung (1) eine Schneideinrichtung mit einem Ober- und einem Untermesser (13, 6) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (9) zumindest mittelbar am Pressenstößel angebracht und gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagert ist und die Matrize (3) zumindest mittelbar am Pressentisch angebracht ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Lagerung des Stempels (9) nach dem Abschluss des Warmformens und vor dem Abschluss des Presshärtens einen verfahrbaren Restweg für die Bewegung des Pressenstößels zum Schneiden bietet.
  3. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stempel (9) ein Niederhalter (11) zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Unterwerkzeug (7) ein beweglich gelagertes Distanzelement (4) vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Obermesser (13) eine Freimachung im Unterwerkzeug (7) ist, so dass ein abgeschnittenes Reststück (21) allein aufgrund der Schwerkraft frei fallen kann.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorrichtung (1) unabhängig von der Pressenbewegung verfahrbare Lochstempel (90) angebracht sind.
  7. Verfahren zum Warmformen, Presshärten und Schneiden eines Halbzeugs (2) aus härtbarem Stahl zu einem Bauteil, wobei das Halbzeug (2) auf über AC3 erwärmt und in eine Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche eingelegt wird und wobei das Schneiden des Halbzeugs (2) erst ausgeführt wird, wenn das Warmformen des Halbzeugs (2) mittels des Stempels (9) beendet und das Presshärten noch nicht abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beendigung des Umformvorgangs durch den Stempel (9) der Pressenstößel über den gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagerten Stempel (9) einen Restweg verfährt, um die Messer (6, 13) in Wirkstellung zu bringen und das Bauteil zu beschneiden.
  8. Verfahren zum Warmformen, Presshärten und Schneiden nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst der Niederhalter (11) auf dem Distanzelement (4) aufgesetzt wird, um während des Warmformens einen Spalt (110) für ein Einlaufen des Halbzeugs (2) in das Werkzeug (7, 8) sicherzustellen, dass mit Beendigung des Umformvorgangs durch den Stempel (9) das gesamte Oberwerkzeug (8) auf dem Distanzelement (4) aufsetzt, dass dann das Distanzelement (4) einen vorgegebenen Weg verfährt, damit der Niederhalter (11) auf einem Flansch (20) des Halbzeugs (2) aufsetzt, den Spalt (110) schließt und den Flansch (20) des Halbzeugs (2) in die Endgeometrie formt und dass der Pressenstößel über den gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagerten Stempel (9), den Niederhalter (11) und das Distanzelement (4) einen Rest weg verfährt, um die Messer (6, 13) in Wirkstellung zu bringen und das Bauteil zu beschneiden.
  9. Verfahren zum Warmformen, Presshärten und Schneiden nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Warmformen des Halbzeugs (2) mittels des Stempels (9) ein unabhängig von der Pressenbewegung verfahrbarer Lochstempel (90) in Wirkstellung gebracht wird, der das Halbzeug (2) locht und sofort wieder zurückgefahren wird.
  10. Verfahren zum Warmformen, Presshärten und Schneiden nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein anfallender Butzen (92) über einen Kanal (91) entsorgt wird.
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