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Die vorliegende Erfindung betrifft ein warm umgeformtes pressgehärtetes Kraftfahrzeugbauteil gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere ist dies ein Stoßfänger, ganz besonders bevorzugt, eine Stoßfängeranordnung.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, front- bzw. endseitig von Kraftfahrzeugen Stoßfängeranordnungen anzuordnen. Solche Stoßfängeranordnungen werden auch Crashmanagementsysteme genannt. Hierbei wird ein Querträger, der sich im Wesentlichen in Kraftfahrzeugquerrichtung erstreckt, und eine gebogene Struktur haben kann, unter Eingliederung von Crashboxen mit der Kraftfahrzeugkarosserie gekoppelt.
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Ist nunmehr ein Aufprall hoher Intensität zu verzeichnen, so muss der Querträger eine besonders hohe Steifigkeit besitzen, wo hingegen die Crashboxen durch Verformung Energie dissipieren und Crashenergie in Umformarbeit umwandeln.
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Es ist daher aus dem Stand der Technik bekannt, die Querträger mittels Warmumformen und Presshärten herzustellen. Hierbei können Zugfestigkeiten von mitunter mehr als 1500 MPa erreicht werden. Mit den hohen Festigkeiten geht auch eine geringere Duktilität einher, so dass es zu einer Rissinitiierung und anschließendem Sprödbruch kommen kann.
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Es ist ferner aus dem Stand der Technik bekannt, warmumgeformte und pressgehärtete Bauteile einer Wärmenachbehandlung zu unterziehen. Hierbei sind zusätzliche Prozessschritte notwendig. Beispielsweise wird eine Wärmenachbehandlung bei 300 bis 400 °C durchgeführt, um die Duktilität zu steigern. Gleichzeitig geht jedoch damit auch eine signifikante Verringerung der Festigkeit einher.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftfahrzeugbauteil sowie dessen Herstellung aufzuzeigen, das gegenüber dem Stand der Technik gesteigerte Festigkeitseigenschaften aufweist, gleichzeitig eine geringere Sprödbruchanfälligkeit hat, wobei das Kraftfahrzeugbauteil produktionstechnisch besonders einfach herstellbar ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeugbauteil gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Kraftfahrzeugbauteil hergestellt durch Warmumformen und Presshärten aus einer härtbaren Stahllegierung mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das Kraftfahrzeugbauteil ist hergestellt durch Warmumformen und Presshärten aus einer härtbaren Stahllegierung. Dabei handelt es sich insbesondere um einen Stoßfängerträger bzw. eine Stoßfängeranordnung, welche mit Crashboxen verbunden ist, die ganz besonders bevorzugt als Schweißzusammenbauteil hergestellt ist. Es können jedoch auch weitere Kraftfahrzeugbauteile, insbesondere Karosseriebauteile und ganz besonders bevorzugt Strukturbauteile erfindungsgemäß hergestellt sein und die damit verbundenen Eigenschaften von hoher Festigkeit bei gleichzeitig guter Duktilität beinhalten. Insbesondere ist dies die Möglichkeit, dass trotz hoher Festigkeiten von über Rm 1600 MPa gleichzeitig eine hohe Rissunempfindlichkeit gegeben ist.
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Hierzu wird eine Platine bereitgestellt aus einer härtbaren Stahllegierung, die erfindungsgemäß neben Rest Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen mindestens folgende Legierungsbestandteile, ausgedrückt in Gewichtsprozent aufweist:
| Kohlenstoff (C): | 0,33 - 0,37, insbesondere 0,33 - 0,35 |
| Niob (NB): | 0,02 - 0,06, bevorzugt 0,03-- 0,05, insb. 0,04 |
| Titan (Ti): | 0,005 - 0,02, insbesondere bevorzugt 0,05 - 0,01. 0,005, - bis max. 0,015, besonders |
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Eine solche Platine wird austenitisiert, dann warm umgeformt und pressgehärtet. Damit wird eine Zugfestigkeit von Rm von mindestens 1700 MPa, bevorzugt größer 1800 MPa und besonders bevorzugt über 1850 MPa erreicht. Die Zugfestigkeit kann auch mehr als 2000 MPa, insbesondere größer 2100 MPa aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist dann nach dem Warmumformen und Presshärten das Bauteil mit einem thermischen Beschichtungsverfahren bei einer Temperatur von 150 bis 450 °C behandelt worden. Hierdurch wird insbesondere sichergestellt, dass die Beschichtung besonders gut an der Oberfläche des Bauteils anhaftet und/oder sich teilweise mit der Oberfläche des Bauteils verbindet, es jedoch gleichzeitig zu keiner signifikanten Gefügebeeinflussung des Bauteils selbst kommt, insbesondere aufgrund der geringen Temperaturen von unter 450 °C. Insbesondere die Wärmebehandlung des thermischen Beschichtungsverfahrens wird besonders bevorzugt in weniger geringer als 30 Minuten durchgeführt.
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Erfindungsgemäß wird nunmehr das so hergestellte Bauteil mit einem KTL-Beschichtungsverfahren beschichtet. Das KTL-Beschichtungsverfahren wird als thermisches Beschichtungsverfahren bei einer Temperatur zwischen 150 und 250 °C, insbesondere bei 160 bis 220 °C durchgeführt. Hierdurch haben sich folgende überraschenden erfinderischen Erkenntnisse ergeben.
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Durch den Legierungsbestandteil Niob ist eine Kornfeinung zu erreichen. Der Legierungsbestandteil Titan bindet den Stickstoff in der Mikrostruktur ab. Es entsteht Titancarbonitrid. Somit wird ein Bauteil mit hoher Festigkeit, jedoch verminderter Sprödbrüchigkeit durch das Warmumformen und Presshärten bereitgestellt.
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Durch die nachfolgende thermische Behandlung mit dem KTL-Beschichtungsverfahren werden Kohlenstoffatome an den Versetzungen angelagert. Hierdurch werden Versetzungsbewegungen behindert. Dadurch wird die zunächst beim Warmumformen und Presshärten eingestellte Zugfestigkeit Rm verringert, gleichzeitig jedoch die Streckgrenze Rp 0,2 sowie die Bruchdehnung gesteigert. Das Bauteil hat also eine gegenüber dem reinen Warmumform- und Presshärteprozess geringere maximale Festigkeit (Zugfestigkeit), bei jedoch gleichzeitig erhöhter Duktilität bzw. Bruchdehnung und gesteigerter Streckgrenze. Insgesamt ist somit das erfindungsgemäß hergestellte Bauteil weniger sprödbruchanfällig, da eine geringere Neigung zu Rissinitiierung zu verzeichnen ist.
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Dies ist ein überraschender, erfindungswesentlicher Vorteil, da auf aufwendige Nachbehandlungsverfahren, sonstige Beschichtungsverfahren und/oder thermische Wärmenachbehandlungsverfahren verzichtet werden kann. Diese werden üblicherweise bei weit über 300 °C durchgeführt, um eine entsprechende Strukturveränderung in dem Stahlwerkstoff herzustellen.
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Das Kraftfahrzeugbauteil ist insbesondere ein Stoßfängerträger, auch Querträger genannt, und hier insbesondere eine Stoßfängerträgeranordnung mit Crashboxen. Die Crashboxen werden sowie ggf. weitere Anbauteile, beispielsweise eine Schließblech oder ähnliches mit dem Stoßfängerträger verschweißt. Der Stoßfängerträger ist dann das Bauteil mit hoher Festigkeit. Hierbei kann es sich um ein Umformbauteil handeln, welches beispielsweise über seine Längserstreckung gekrümmt ist und im Querschnitt selbst als hutförmiges Profil ausgebildet ist. Die anderen Bauteile können aus herkömmlichen Stahllegierungen oder ebenfalls aus härtbarem Stahl ausgebildet sein. Dadurch, dass eine verbesserte Duktilität am Stoßfängerträger zu verzeichnen ist, kommt es auch nicht in Crashsituationen zu einem Abreißen an den Schweißpunkten. Nachdem insbesondere die Anordnung zusammengeschweißt ist, wird das KTL-Verfahren durchgeführt. Hierbei handelt es sich um eine kathodische Tauchlackierung, die als thermisches Nachbehandlungsverfahren in den oben genannten Temperaturgrenzen durchgeführt wird. Dadurch werden erfindungsgemäß in Verbindung mit der Legierungszusammensetzung des härtbaren Stahls die erfindungswesentlichen Vorteile erreicht.
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Weiterhin ist in der Stahllegierung mindestens eines der nachfolgend aufgelisteten Legierungselemente, ausgedrückt in Gewichtsprozent enthalten:
| Silizium (Si) | 0,15-0,35 |
| Mangan (Mn) | 1,1 -1,5 |
| Phosphor (P) | max. 0,025 |
| Schwefel (S) | max. 0,005 |
| Aluminium (AI) | 0,01 -0,08 |
| Bor (B) | 0,001 - 0,003 |
| Chrom (Cr) | 0,08- 0,35 |
| Cr+Mo | 0,08-0,35. |
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Durch die Legierungszusammensetzung der Stahllegierung ist es zu erreichen, dass eine Zugfestigkeit auch nach dem KTL-Verfahren von über 1700 MPa insbesondere über 1800 MPa bevorzugt über 1900 MPa vorhanden ist. Der Querträger weist somit eine besonders hohe Steifigkeit auf. Einer Verformung, insbesondere einer kritischen Verformung im Crashfall steht somit die hohe Steifigkeit entgegen.
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Die Zugfestigkeit Rm sollte jedoch auf einen realistischen Wert unter 2500 MPa begrenzt sein.
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Die Streckgrenze Rp 0,2 weist weiterhin bevorzugt nach der KTL-Beschichtung einen Wert zwischen 1350 und 1600 MPa, insbesondere 1400 bis 1600 MPa und ganz besonders bevorzugt 1500 bis 1600 MPa, auf.
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Insbesondere ist jedoch ein jeweiliges Delta von mindestens 50 MPa bei Zugfestigkeit und Streckgrenze zu verzeichnen. Dies bedeutet, die Zugfestigkeit nimmt während des KTL-Verfahrens um mindestens 50 MPa ab. Die Streckgrenze hingegen nimmt um mindestens 50 MPa zu. Das jeweilige Delta ist jedoch nicht größer 200 MPa.
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Im Zuge der Erfindung ist es auch möglich, dass insbesondere partiell weiche Bauteilbereiche in dem Kraftfahrzeugbauteil vorhanden sind. Diese würden dann als weiche Bereiche mit einer geringeren Zugfestigkeit ausgebildet sein. Diese partiellen Bauteilbereiche können zum Beispiel durch unterschiedliche Erwärmung während des Austenitisierens erzeugt werden, jedoch auch durch ein unterschiedliches Abkühlen während des Presshärtens. Ebenfalls könnte eine gezielte, partielle thermische Nachbehandlung erzeugt werden. Die weichen Bereiche hätten dann insbesondere eine Zugfestigkeit Rm kleiner 1200 MPa, besonders bevorzugt 1100 MPa, und insbesondere kleiner 1000 MPa, ganz besonders bevorzugt kleiner 900 MPa.
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Weiterhin ist eine geringere Anfälligkeit gegenüber einer Spannungsrisskorrosion zu verzeichnen.
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Insbesondere werden hier die Eigenschaften im Stufenzugversuch ermittelt, nach SEP 1970 Stahleisenprüfblatt.
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Die Probengeometrie wird nach SEP 1970 verwendet. Der Stufenzugversuch werden nach DIN 50969-3 - 2018-06 durchgeführt. Konkret wird der Versuch bei 50 Rmk (Zugfestigkeit bei Kerbe) gestartet und bei stündlicher Erhöhung der Last um 5 % bis zum Versagen der Proben durchgeführt. Als Umgebungsmedium wird 5 % NaCl mit angepunktetem verzinktem Blech verwendet. Dabei wurde ein maximales Lastniveau des erfindungsgemäß hergestellten Kraftfahrzeugbauteils von F / FmK gleich 70 % erreicht.
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Weiterhin besonders bevorzugt weist das Kraftfahrzeugbauteil eine randentkohlte Schicht auf. Die randentkohlte Schicht weist eine Schichtdicke von ca. 5 bis 70 µm, bevorzugt 10 bis 40 µm auf. Insbesondere ist der Kohlenstoffgehalt in der randentkohlten Schicht 20 % geringer als der Kohlenstoffgehalt in der Lage des erfindungsgemäßen durch Warmumformen und presshärteten hergestellten Kraftfahrzeugbauteils.
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Das Kraftfahrzeugbauteil wird mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren bevorzugt hergestellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils sieht vor, dass ein Warmumform- und Presshärteprozess verwendet wird. Hierzu wird eine Platine aus einer härtbaren kohlenstoffhaltigen Stahllegierung, zumindest bereichsweise, insbesondere vollständig auf über AC3-Temperatur erwärmt. Der Kohlenstoffgehalt beträgt größer 0,33 Gewichts%. Der Kohlenstoffgehalt sollte jedoch nicht mehr als 0,37 Gewichts% betragen. Die zu erwärmende Platine wird in einer Heizeinrichtung erwärmt. Die erwärmte Platine wird aus der Heizeinrichtung entnommen und in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug überführt. In dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug werden ein Warmumform-Vorgang sowie ein Presshärteprozess durchgeführt. Die Heizeinrichtung kann ein Durchlaufofen, Etagenofen, Chargenofen sein. Insbesondere ist auch der beschriebene Erwärmungsvorgang nicht nur auf Strahlungserwärmung in einer Ofenatmosphäre beschränkt. Es kann auch eine induktive Erwärmung bzw. auch eine Kontakterwärmung durchgeführt werden. Diese werden dann ebenfalls unter Schutzgasatmosphäre bzw. geregelter Atmosphäre durchgeführt. Auch ist es möglich, dass die Heizeinrichtung aus zwei Teilen besteht, beispielsweise eine Durchlaufofen und einem Etagenofen oder alternativ einer Kontakterwärmungsstation und einem Etagenofen. Nachfolgend wird die Erwärmungsmethode zur Herstellung der randentkohlten Schicht exemplarisch an einem Durchlaufofen beschrieben.
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Hierbei wird eine höchstfeste Stahllegierung verwendet, mit der es möglich ist, ein Kraftfahrzeugbauteil nach Abschluss des Presshärteprozesses bereitzustellen, dass eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 1700 MPa aufweist.
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Damit dieses Kraftfahrzeugbauteil, auch Bauteil genannt, mit höchstfesten Eigenschaften gleichsam ein hohes Maß an Duktilität aufweist, insbesondere einen Biegewinkel größer 50°, bevorzugt größer 60°, wird während des Erwärmens im Durchlaufofen eine Randentkohlung durchgeführt. Der Biegewinkel wird zunächst gemessen im Plättchen-Biegeversuch nach VDA238-100 und anschließend Multiplikation mit Quadratwurzel der Blechdicke. Dadurch wird ein normierter Biegewinkel definiert.
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Es ist vorgesehen, dass eine Ofenatmosphäre innerhalb des Durchlaufofens eingestellt wird durch die Zuführung von Umgebungsluft sowie technisch reinem Stickstoff. In dem Durchlaufofen wird der Sauerstoffgehalt in Volumen-Prozent in der Ofenatmosphäre gemessen. Es wird dabei erfindungsgemäß ein Sauerstoffgehalt von 0,5-15 Vol.-%, bevorzugt zwischen 0,5 und 10 Vol.-%, insbesondere zwischen 0,5 und 5 Vol.-% und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 3 Vol.-% in der Ofenatmosphäre eingeregelt. Der Sauerstoffgehalt wird eingeregelt durch die Regelung des Stickstoffvolumenstromes in den Durchlaufofen.
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Es hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass es damit möglich ist, an der zu erwärmenden Platine eine Randentkohlung durchzuführen, dergestalt, dass die Kohlenstoffatome in einer jeweiligen Randschicht der zu erwärmenden Platine sich mit dem Sauerstoff verbinden. Durch die jeweils randentkohlte Schicht hat das später durch Warmumformen und Presshärten hergestellte Bauteil eine höhere Duktilität, insb. Biegeduktilität bzw. Randduktilität. Die Ofenverweilzeit bzw. Erwärmungszeit zur Randentkohlung beträgt 2 bis 6 Minuten, insbesondere 3 bis 5 Minuten, wobei die Ofenatmosphäre bzw. Schutzgasatmosphäre während des Erwärmens bedingt durch Stickstoffzufuhr und Sauerstoffgehalt, so eingestellt wird, dass eine vollständige Auskohlung bzw. vollständige Entkohlung in der randentkohlten Schicht unterbunden wird.
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Die Zufuhr von Umgebungsluft kann durch Zuleitung der Luft von außen in den Innenraum des Ofens erfolgen. Bevorzugt jedoch stammt die Luft bzw. der Sauerstoff im Innenraum des Ofens aus der unmittelbaren Umgebung des Durchlaufofens.
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Es hat sich dabei erfindungsgemäß vorteilig herausgestellt, dass wenn jeweils beidseitig an dem Bauteil eine randentkohlte Schicht mit einer Schichtdicke von 10-70 µm über oder zwischen 10 und 50 µm und bevorzugt von 20 bis 40 µm eingestellt wird, so dass ein Kraftfahrzeugbauteil mit einer Zugfestigkeit Rm größer 1800 MPa und einem Biegewinkel größer 50° insbesondere größer 60° hergestellt werden kann.
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Es ist ferner möglich, auf bereits vorhandenen Produktionsanlagen das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, indem bei einem bereits vorhandenen Durchlaufofen eine Stickstoffzufuhr sowie ein Regelungsverfahren zum Einregeln des Sauerstoffgehaltes in der Ofenatmosphäre nachgerüstet werden.
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Ein Durchlaufofen wird üblicherweise mit Gasbrennern in Strahlrohren betrieben. Der Verbrennungsprozess selbst findet separat von der Einstellung des Sauerstoffgehaltes der Ofenatmosphäre statt. Alternativ sind Strahlrohre widerstandbeheizt ausführbar.
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Es hat sich weiterhin als vorteilig erwiesen, wenn der Stickstoff auf die Raumrichtung bezogen oberhalb der zu erwärmenden Platinen in den Durchlaufofen eingeleitet wird. Hierdurch wird ein Konvektionsverhalten des Stickstoffs innerhalb des Durchlaufofens erzeugt, so dass es keiner weiteren Durchmischung der Ofeninnenatmosphäre bedarf.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können bevorzugt tailored blanks verarbeitet werden. Insbesondere sind die tailored blanks abgewalzte Platinen. Es können jedoch auch tailored formed blanks oder tailored welded blanks oder gepatchte Platinen verarbeitet werden. Gleichsam können selbstverständlich auch Platinen mit konstanter Wandstärke verarbeitet werden.
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Weiterhin ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls möglich, an dem hergestellten Bauteil eine zusätzliche Beschichtung vorzunehmen. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine nachträglich aufgebrachte Antikorrosionsbeschichtung, beispielsweise kathodische Tauchlackierung oder Zinkdiffusionsbeschichtung.
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Es hat sich weithin als vorteilig erwiesen, wenn die Platine in einer Zeit von 120 sec bis 400 sec, insbesondere 160 sec bis 300 sec, besonders bevorzugt von 160 bis 250 sec den Ofen durchläuft.
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Ferner ist vorgesehen, dass in dem Ofen selbst eine Temperatur zwischen 910 und 980°C, insbesondere von 930-960°C vorherrscht.
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Alternativ oder ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Temperatur in dem Ofen mindestens 5%, bevorzugt 10 % insbesondere 15% bevorzugt 20 % oberhalb der AC3-Temperatur der verwendeten Stahllegierung beträgt. Die Ofeninnentemperatur sollte jedoch nicht um 40%, insbesondere bevorzugt nicht um 30% die AC3-Temperatur des verwendeten Stahlwerkstoffes überschreiten.
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Im Rahmen der Erfindung kann somit das Verfahren bevorzugt mit der zuvor beschriebenen Stahllegierung durchgeführt werden. Das Verfahren kann jedoch auch mit anderen kohlenstoffhaltigen Stahllegierungen, die insbesondere einen Kohlenstoffgehalt größer 0,3 Gewichtsprozent aufweisen, durchgeführt werden. Das nachfolgend beschriebene Kraftfahrzeugbauteil kann ebenfalls aus vorbenannter Stahllegierung hergestellt sein. Der Kohlenstoffgehalt sollte jedoch 0,4 Gewichtsprozent nicht überschreiten.
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Ferner besitzt das Kraftfahrzeugbauteil eine hohe Duktilität. Die Duktilität zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass ein Biegewinkel größer 50°, insbesondere größer 60° an dem Kraftfahrzeugbauteil vorhanden ist.
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Üblicherweise weist das Kraftfahrzeugbauteil eine Dicke zwischen 0,7 mm und 3,5 mm auf. An jeder Oberfläche des Kraftfahrzeugbauteils ist die Beschichtung des KTL Verfahrens aufgebracht sowie bevorzugt darunter eine randentkohlte Schicht ausgebildet, wobei die randentkohlte Schicht eine Schichtdicke von 5 bis 70 µm bevorzugt von 10 bis 40 µm aufweist.
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Eine Schichtgrenze von randentkohlter zu nicht randentkohlter Schicht zeichnet sich dadurch aus, dass in der randentkohlten Schicht der Anteil Kohlenstoff max. 20% entspricht in Relation zu einer Kernschicht, also einer mittleren Lage, des hergestellten Kraftfahrzeugbauteils. Dies bedeutet von der Oberfläche kommend endet die randentkohlte Schicht an der Stelle, an der der Kohlenstoffgehalt in Richtung zum Inneren des Kraftfahrzeugbauteils 50% des Kohlenstoffgehaltes einer mittleren Lage des Kraftfahrzeugbauteils übersteigt. Diese Angaben gelten ebenfalls für das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren.
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Die vorgenannte Erfindung ist weiterhin beschrieben durch die nachfolgenden Erläuterungen und dargestellt durch die schematischen Figuren, welche dem einfachen Verständnis der Erfindung dienen sollen.
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Es zeigen:
- 1 einen schematischen Verfahrensablauf zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils,
- 2a und b ein erfindungsgemäß hergestelltes Kraftfahrzeugbauteil in Form einer Querträgeranordnung in perspektivischer Vorder- und Rückansicht,
- 3 eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugbauteil.
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In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Warmformlinie zur Herstellung eines durch Warmumformung und Presshärten hergestellten Kraftfahrzeugbauteils.
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Zunächst wird eine Platine 3 in einen Durchlaufofen 4 eingelegt. Dem Durchlaufofen 4 wird zur Einregelung der Ofenatmosphäre innerhalb des Durchlaufofens 4 Umgebungsluft U zugeführt. Ferner wird dem Durchlaufofen 4 technisch reiner Stickstoff N2 zugeführt. Die Menge des zugeführten technischen reinen Stickstoffs N2 wird insbesondere in Abhängigkeit des gemessenen Volumenprozent-Anteils Sauerstoff innerhalb der Ofenatmosphäre eingeregelt.
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Hierzu können beispielsweise mehrere Messstellen innerhalb des Durchlaufofens 4 vorhanden sein, die den Volumenprozentanteil Sauerstoff messen. Aus den Messstellen kann dann ein Mittelwert gebildet werden. Die so erwärmte Platine 5 weist an jeder Oberfläche 6, 7 eine bereits randentkohlte Schicht auf. Die erwärmte Platine 5 wird dann überführt in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug 8 und hier warmumgeformt und pressgehärtet. Das hergestellte Kraftfahrzeugbauteil 2 wird aus dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug 8 entnommen und nicht näher dargestellt dem KTL Beschichtungsverfahren zugeführt.
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2a und 2b zeigen ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugbauteil 2 in Form einer Stoßfängeranordnung 13 bzw. Querträger. Das Kraftfahrzeugbauteil 2 ist dabei als Querträger ausgebildet ausgebildet. Dieser kann beispielsweise als Querträger bzw. Stoßfänger 14 ausgebildet sein. Dieser ist erfindungsgemäß mit einer Zugfestigkeit über 1700 MPa ausgestattet. An den Querträger 14 sind Crashboxen 15 angegliedert. Die Crashboxen 15 sind aus einem deformierbaren Stahlwerkstoff oder metallischen Werkstoff ausgebildet. Insbesondere sind die Crashboxen mit dem Querträger 14 verschweißt. Im Anschluss wird die gesamte Stoßfängeranordnung 13 dann mit dem thermischen Beschichtungsverfahren behandelt. Der Querträger kann als einschaliges Bauteil, bspw. im Querschnitt hutförmig ausgebildet sein. Auch kann der Querträger mit einem Schließblech gekoppelt sein. Weiche Bereiche können in den Anbindungsstellen der Crashboxen vorhanden sein und/oder an den Flanschen eines Hutprofils.
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Es können jedoch weitere Kraftfahrzeugbauteile 2, insbesondere Kraftfahrzeugstrukturbauteile mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sein. Diese weiteren Kraftfahrzeugbauteile 2 sind beispielsweise Längsträger, Querträger, Holme, Dachträger, Schweller o. ä. Bauteile einer Kraftfahrzeug Karosserie oder Rahmenstrukturteile eines Antriebsbatteriekastens.
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3 zeigt eine Querschnittsansicht gemäß der Schnittlinie III-III aus 2 durch das hergestellte Kraftfahrzeugbauteil 2. Das Kraftfahrzeugbauteil 2 weist eine Wandstärke W auf. Diese beträgt bevorzugt 0,7 - 3,5 mm. Von einer jeden Oberfläche 6,7 des Kraftfahrzeugbauteils 2 erstreckt sich zu einer mittleren Lage 9oder auch Kernschicht oder Kernlage bezeichnet, eine randentkohlte Schicht 10,11.
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Die randentkohlte Schicht 10,11 weist eine Schichtdicke 12 auf. Die Schichtdicke 12 beträgt besonders bevorzugt 20-40 µm. Eine Schichtgrenze 18 von randentkohlter Schicht 10,11 zu nicht randentkohltem Material zeichnet sich dadurch aus, dass der Kohlenstoffgehalt in der randentkohlten Schicht 20% des Kohlenstoffgehaltes der mittelen Lage 9 aufweist. Überschreitet somit der Kohlenstoffgehalt ausgehend von der jeweiligen Oberfläche 6,7 des hergestellten Kraftfahrzeugbauteils 20% ist im Rahmen der Erfindung nicht mehr von einer randentkohlten Schicht zu sprechen. Zusätzlich zu der Wandstärke w des metallischen Bauteils kommt dann jeweils noch die auf der Oberfläche des metallischen Bauteils angeordnete KTL Beschichtung 16. Diese weist eine Schichtdicke 17 auf. Diese Schichtdicke 17 beträgt bevorzugt 15 bis 70 µm, insbesondere 15 bis 30 µm oder 30 bis 60 µm.
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Bezugszeichenliste
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- 1 -
- Warmumformlinie
- 2 -
- Kraftfahrzeugbauteil
- 3 -
- Platine
- 4 -
- Durchlaufofen
- 5 -
- erwärmte Platine
- 6 -
- Oberfläche zu 5, 2
- 7 -
- Oberfläche zu 5, 2
- 8 -
- Warmumform- und Presshärtewerkzeug
- 9 -
- Mittlere Lage
- 10 -
- randentkohlte Schicht
- 11 -
- randentkohlte Schicht
- 12 -
- Schichtdicke zu 10, 11
- 13 -
- Stoßfängeranordnung
- 14 -
- Querträger
- 15 -
- Crashboxen
- 16 -
- KTL Beschichtung
- 17-
- Schichtdicke
- 18 -
- Schichtgrenze
- U -
- Umgebungsluft
- N2 -
- Stickstoff
- W -
- Wandstärke