-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils aus einer Stahlblechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum partiellen Nachkühlen eines zuvor pressgehärteten Blechformteils.
-
Beim direkten Presshärten wird eine Platine aus einer härtbaren Stahllegierung durch Erwärmung austenitisiert und anschließend in einem gekühlten Presshärtewerkzeug warmumgeformt und pressgehärtet, wodurch erhebliche Festigkeitssteigerungen erzielt werden. Beim indirekten Presshärten wird aus der Platine, insbesondere durch Kaltumformung, zunächst ein Blechformteil erzeugt, welches dann erwärmt und austenitisiert und anschließend in einem Presshärtewerkzeug pressgehärtet wird.
-
Als Ausgangsblechmaterial können sowohl Stahlblechplatinen mit homogener Blechdicke als auch Stahlblechplatinen mit unterschiedlichen Blechdicken verwendet werden. Die
DE 10 2017 110 864 B3 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlblechbauteile mit unterschiedlichen Blechdicken. Hierfür werden Platinen aus miteinander verschweißten Blechen unterschiedlicher Dicke oder Blechen, die mit unterschiedlichen Dicken gewalzt sind, verwendet. Durch Verschweißen hergestellte Platinen werden als Tailored Welded Blanks (TWB), durch Walzen mit unterschiedlichen Dicken ausgebildete Platinen als Tailored Rolled Blanks (TRB) bezeichnet. Die
DE 10 2018 207 488 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils durch Presshärten einer Basisstruktur mit daran angeordneter, als Patch ausgebildeten Verstärkungsstruktur, wodurch faktisch eine Stahlblechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken gebildet ist.
-
Zum Stand der Technik wird außerdem hingewiesen auf die
DE 10 2007 030 388 A1 , betreffend ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten Blechbauteils sowie ein gehärtetes Blechbauteil, auf die
DE 100 49 660 A1 , betreffend ein Verfahren zum Herstellen lokal verstärkter Blechumformteile, auf die
DE 10 2011 009 890 A1 , betreffend ein Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen und ein Umformwerkzeug, sowie auch auf die
DE 10 2015 213 485 A1 , betreffend ein Pressenwerkzeug mit einer Formschale für die Umformung von Tailored Blanks und ein Verfahren zur Herstellung einer Formschale.
-
Wie in der der nächstliegenden
DE 10 2017 110 864 B3 beschrieben, führen die unterschiedlichen Blechdicken zu unterschiedlichen Aufheizgeschwindigkeiten bzw. -raten, was bei der Erwärmung zur Austenitisierung berücksichtigt werden sollte. Die unterschiedlichen Blechdicken führen allerdings auch beim Presshärten zu unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeiten bzw. -raten, d. h., die dickeren Bereiche werden tendenziell langsamer abgekühlt als die dünneren Bereiche bzw. die dünneren Bereiche erfahren eine stärkere Abkühlung, wie bereits in der
DE 10 2017 110 864 B3 erwähnt. Dies führt in der Regel dazu, dass das Blechformteil bei der Entnahme aus dem Presshärtewerkzeug eine inhomogene Entnahmetemperatur aufweist, woraus sich in der Folge unerwünschte Eigenspannungen und Bauteilverzüge ergeben können, was zu Ausschuss führt oder bei Folgeprozessen (bspw. beim Laserbeschnitt) Probleme verursacht. Insbesondere lange und vergleichweise schmale Blechformteile sind hierfür sehr anfällig.
-
Mit der Erfindung soll eine Möglichkeit aufgezeigt werden, wie dies verhindert werden kann.
-
Dies gelingt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf eine Nachkühlvorrichtung zum partiellen Nachkühlen wenigstens eines pressgehärteten Blechformteils mit unterschiedlichen Blechdicken. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie auch aus den Figuren der Zeichnung.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines pressgehärteten Blechformteils aus einer Stahlblechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken umfasst zumindest die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen einer Stahlblechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken bzw. einer unterschiedlichen Blechdicken aufweisenden Stahlblechplatine, welche aus wenigstens einer härtbaren Stahllegierung gebildet ist und mehrere Bereiche (Platinenbereiche) mit unterschiedlichen Bleckdicken aufweist, wobei wenigstens ein dünnerer Bereich und wenigstens ein dickerer Bereich vorgesehen ist;
- - Erwärmen und Austenitisieren der Stahlblechplatine und anschließendes Warmumformen und Presshärten in einem Presshärtewerkzeug (direktes Presshärten) oder Umformen, insbesondere Kaltumformen, der Stahlblechplatine, Erwärmen und Austenitisieren und anschließendes Presshärten in einem Presshärtewerkzeug (indirektes Presshärten);
- - Entnehmen des pressgehärteten Blechformteils aus dem Presshärtewerkzeug und Einlegen (des pressgehärteten Blechformteils) in eine Nachkühlvorrichtung zum partiellen Nachkühlen des Blechformteils, in der gezielt wenigstens ein dickerer Bereich des Blechformteils nachgekühlt wird, wobei es sich bei dieser Nachkühlvorrichtung insbesondere um eine Nachkühlvorrichtung gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch handelt.
-
Das hergestellte pressgehärtete Blechformteil weist wenigstens einen dünneren Bereich auf (d. h. einen Blechformteilbereich mit einer relativ dünnen Blechdicke) und wenigstens einen dickeren Bereich (d. h. einen Blechformteilbereich mit einer relativ dicken Blechdicke), entsprechend den Bereichen (Platinenbereichen) der Stahlblechplatine, und ist dadurch gewichts- und belastungsoptimiert. Die nachfolgenden Erläuterungen gehen teilweise in nicht einschränkender Weise davon aus, dass mehrere dünnere und mehrere dickere Bereiche vorgesehen sind. Bevorzugt ist eine vollständige Presshärtung des Blechformteils vorgesehen, wobei auch eine nur teilweise bzw. partielle Presshärtung vorgesehen sein kann. Bei dem herzustellenden Blechformteil handelt es sich insbesondere um ein Karosseriestrukturbauteil oder Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug. Insbesondere handelt es sich um ein langes und vergleichsweise schmales Fahrzeugbauteil, wie bspw. eine Seitenschwellerverstärkung, eine Säulenverstärkung, eine Dachseitenrahmenverstärkung, einen Dachspriegel usw.
-
Bevorzugt werden die o. g. Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens automatisiert ausgeführt, insbesondere in entsprechenden Stationen einer Fertigungsstraße bzw. -anlage, wobei die Nachkühlvorrichtung bezüglich einer Durchlaufrichtung bzw. Transferfolge insbesondere nach bzw. hinter dem Presshärtewerkzeug angeordnet ist. Die Verkettung der Stationen kann mithilfe von Robotern und/oder Feedersystemen erfolgen.
-
Beim erfindungsgemäßen Nachkühlen des Blechformteils werden die dickeren Bereiche (zumindest wenigstens ein dickerer Bereich) des Blechformteils, die sich aus entsprechenden dickeren Bereichen der Stahlblechplatine ergeben, gezielt gekühlt, worunter insbesondere eine durch zielgerichtete Maßnahmen herbeigeführte bzw. erzwungene Kühlung (aktive Kühlung) der betreffenden Bereiche verstanden wird. Hingegen werden die dünneren Bereiche (zumindest wenigstens ein dünnerer Bereich) des Blechformteils, die sich aus entsprechenden dünneren Bereichen der Stahlblechplatine ergeben, bei diesem Nachkühlen nicht zielgerichtet bzw. aktiv gekühlt. Das erfindungsgemäße Nachkühlen kann auch als partielles Nachkühlen bezeichnet werden. Dieses partielle Nachkühlen erfolgt also insbesondere mit dem Ziel, primär die dickeren Bereiche (zumindest wenigstens einen dickeren Bereich) des Blechformteils abzukühlen und dabei insbesondere an die Temperatur der dünneren Bereiche anzugleichen, um eine im Wesentlichen homogene Blechformteiltemperatur zu erreichen, sodass im Weiteren unerwünschte Eigenspannungen und Bauteilverzüge vermieden werden. Durch das partielle Nachkühlen wird ferner aber auch eine kurze Taktzeit für das Presshärten ermöglicht, da das Blechformteil (ohne eine vollständige Abkühlung bspw. auf Raumtemperatur abzuwarten) quasi früher aus dem Presshärtewerkzeug entnommen werden kann.
-
Die dickeren Bereiche des Blechformteils (zumindest wenigstens ein dickerer Bereich) können beim Entnehmen aus dem Presshärtewerkzeug noch eine Temperatur oberhalb, insbesondere deutlich oberhalb, der Martensitfinishtemperatur (Mf-Temperatur) aufweisen, sodass in diesen dickeren Bereichen die martensitische Umwandlung noch nicht abgeschlossen ist (insbesondere im Gegensatz zu den dünneren Bereichen, in denen die martensitische Umwandlung abgeschlossen oder zumindest im Wesentlichen abgeschlossen sein kann) und dort erst dann beim partiellen Nachkühlen (in der Nachkühlvorrichtung) eine abschließende martensitische Umwandlung stattfinden kann. Beim Entnehmen des Blechformteils aus dem Presshärtewerkzeug können die dünneren Bereiche bspw. eine Temperatur von 50°C bis 150°C aufweisen, wohingegen die dickeren Bereiche bspw. eine Temperatur von 250°C bis 350°C aufweisen können.
-
Bevorzugt wird nur der (wenigstens eine) dickere Bereich des Blechformteils zum Nachkühlen zwischen zwei (zur Nachkühlvorrichtung gehörende) Kühlbacken eingeklemmt, wobei diese Kühlbacken insbesondere an die lokale Blechformteilkontur angepasst bzw. formangepasst sind, sodass sich zwischen dem dickeren Bereich des Blechformteils und den Kühlbacken quasi ein Formschluss ergibt. Das gezielte bzw. erzwungene (aktive) Nachkühlen des dickeren Bereichs bzw. der dickeren Bereiche erfolgt somit durch einen herbeigeführten Wärmeübergang bzw. Wärmeleitung in die Kühlbacken (beidseitige Kühlung), die hierzu mit durchströmbaren Kühlkanälen bzw. Kühlbohrungen ausgebildet sein können. Durch den Formschluss und die Klemmkraft wird einerseits der Wärmeübergang vom warmen, dickeren Blechformteilbereich in die Kühlbacken sowie in das die Kühlkanäle durchströmende Kühlmedium sichergestellt und andererseits Bauteilverzüge verhindert, wobei die Kühlbacken jedoch keine Umformfunktion haben. Optional ist vorgesehen, dass beim Nachkühlen nicht nur der (wenigstens eine) dickere Bereich des Blechformteils zwischen Kühlbacken eingeklemmt wird, sondern dass das Blechformteil zusätzlich auch in wenigstens einem Randbereich, insbesondere in einem umlaufenden Randbereich, bei dem es sich auch um einen dünneren Bereich handeln kann, zwischen (formangepassten) Kühlbacken eingeklemmt wird, was insbesondere die Ausbildung eines optimalen Fügeflanschs bzw. optimaler Fügeflansche begünstigt.
-
Beim Erwärmen und Austenitisieren wird bevorzugt eine homogene Temperatur(verteilung) und insbesondere auch eine im Wesentlichen homogene Austenitisierung erreicht. Damit ist z. B. gemeint, dass die dicken und dünnen Bereiche der Stahlblechplatine (beim direkten Presshärten) bzw. des vorgeformten Blechformteils (beim indirekten Presshärten) nach dem Erwärmen und Austenitisieren im Wesentlichen gleiche Temperaturen und insbesondere auch ein im Wesentlichen vollständiges austenitisches Gefüge aufweisen, bevor die Presshärtung erfolgt. Das Erwärmen und Austenitisieren kann bspw. induktiv und/oder in einem Ofen, insbesondere in einem Durchlaufofen (z. B. Rollenherdofen), erfolgen. Zum Angleichen der Aufheizraten können die dünneren Bereiche im Ofen mit geeigneten Mitteln zumindest teilweise abgeschirmt werden, wie z. B. in der
DE 10 2017 110 864 B3 beschrieben.
-
Bevorzugt sind die Taktzeiten für das Presshärten und Nachkühlen aufeinander abgestimmt. Damit ist insbesondere gemeint, dass die Taktzeit für das Nachkühlen gleich lang oder kürzer ist als die Taktzeit für das Warmumformen und Presshärten (beim direkten Presshärten) bzw. für das Presshärten (beim indirekten Presshärten). Das erfindungsgemäße Nachkühlen kann somit taktzeitneutral erfolgen, sodass es weder zu einem Teilerückstau vor der Nachkühlvorrichtung noch zu einer Taktzeiterhöhung des Gesamtprozesses kommt. Durch eine geeignete Abstimmung kann ferner auch eine kurze Taktzeit für das Presshärten erreicht werden, wie bereits oben erläutert. Bevorzugt sind auch die Öffnungs- und Schließbewegungen des Presshärtewerkzeugs und der Nachkühlvorrichtung gekoppelt bzw. aufeinander abgestimmt, um eine einfache Übergabe bzw. einen einfachen Transfer der Blechformteile vom Presshärtewerkzeug zur Nachkühlvorrichtung zu ermöglichen.
-
Wenigstens ein nachzukühlender dickerer Bereich des Blechformteils kann wenigstens einen steilen Abschnitt umfassen, womit insbesondere gemeint ist, dass der betreffende dickere Bereich in einem steilen Abschnitt des Blechformteils liegt oder sich über wenigstens einen steilen Abschnitt des Blechformteils zumindest teilweise hinwegerstreckt. Unter einem steilen Abschnitt wird ein sich steil zur Arbeitsrichtung (des Presshärtewerkzeugs) erstreckender Abschnitt des Blechformteils verstanden, der sich (im Presshärtewerkzeug) in einem Winkel von größer 0° bis 60°, bevorzugt von größer 0° bis 40° und insbesondere von ca. 5° bis ca. 15° zur Arbeitsrichtung bzw. Pressenwirkrichtung erstreckt (vgl.
EP 2 583 768 B1 ). In solchen steilen Abschnitten kann im Presshärtewerkzeug häufig nur ein vergleichsweise geringer Kontaktdruck erreicht werden, was zusätzlich zu der lokal erhöhten Blechdicke die Abkühlung erschwert. Durch das erfindungsgemäße Nachkühlen (in einer entsprechend ausgebildeten Nachkühlvorrichtung) kann dennoch auch in solchen steilen (und dickeren) Abschnitten eine sehr gute Härtung erzielt werden.
-
Bevorzugt ist die Stahlblechplatine aus einer Trägerplatine (Grundblech) und wenigstens einem darauf aufgeschweißten Blechstück (Patch) gebildet, ähnlich wie in der
DE 10 2018 207 488 A1 beschrieben (dort als Basisstruktur und Verstärkungsstruktur bezeichnet). Ein Bereich mit einem aufgeschweißten Blechstück (das Blechstück kann punktuell oder umlaufend mit der Trägerplatine verschweißt sein) bildet dann einen dickeren Bereich, wohingegen der andere Bereich bzw. die anderen (restlichen) Bereiche ohne aufgeschweißtes Blechstück einen dünneren Bereich bzw. dünnere Bereiche bilden. Die Trägerplatine kann bspw. eine Blechdicke von 1,0 mm bis 1,6 mm aufweisen und das aufgeschweißte Blechstück kann bspw. eine Blechdicke von 0,8 mm bis 1,4 mm aufweisen, sodass der dickere Bereich der Stahlblechplatine eine Dicke (Gesamtblechdicke) von 1,8 mm bis 3,0 mm aufweisen würde. Bevorzugt sind sowohl die Trägerplatine (Grundblech) als auch das aufgeschweißte Blechstück aus einer härtbaren Stahllegierung gebildet und sind insbesondere aus der selben Stahllegierung (z. B. 22MnB5) gebildet. Bei der Stahlblechplatine kann es sich aber auch um eine Tailored Welded Blank (TWB) oder Tailored Rolled Blank (TRB) handeln (vgl.
-
DE 10 2017 110 864 B3 ). Die Erfindung ist besonders für solche Stahlblechplatinen (Patchplatinen, TWB und TRB) relevant, da diese vergleichsweise hohe Herstellungskosten aufweisen und mit der Erfindung Ausschuss vermieden werden kann. Die Stahlblechplatine kann außerdem eine Beschichtung, z. B. eine Aluminium- oder Zinkbeschichtung, aufweisen.
-
Eine erfindungsgemäße Nachkühlvorrichtung zum partiellen Nachkühlen wenigstens eines pressgehärteten Blechformteils mit unterschiedlichen Blechdicken bzw. eines unterschiedlichen Blechdicken aufweisenden pressgehärteten Blechformteils umfasst zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Untergestell (oder dergleichen) und ein Obergestell (oder dergleichen);
- - einen Hubmechanismus oder einen Schwenkmechanismus, mit dem das Obergestell relativ zum Untergestell und/oder das Untergestell relativ zum Obergestell bewegbar ist, sodass das Blechformteil einlegbar bzw. entnehmbar ist sowie gegebenenfalls Klemmkräfte aufbringbar sind;
- - wenigstens eine im Untergestell angeordnete untere Kühlbacke und wenigstens eine im Obergestell angeordnete obere Kühlbacke, wobei diese Kühlbacken so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein dickerer Bereich des pressgehärteten Blechformteils formschlüssig zwischen diesen Kühlbacken einklemmbar ist bzw. eingeklemmt werden kann und (durch beidseitige Kühlung) gezielt nachkühlbar ist bzw. nachgekühlt werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Nachkühlvorrichtung kann sowohl für neu aufgebaute Fertigungsstraßen bzw. Fertigungslinien (zum Presshärten) als auch für bereits bestehende Fertigungsstraßen verwendet werden, vor allem auch bei knappen Platzverhältnissen, ohne dass hierzu an einer bestehenden Fertigungsstraße größere Umbauten bzw. Anpassungen erforderlich sind.
-
Bevorzugt sind die Kühlbacken so ausgebildet und angeordnet, dass nur bzw. primär der (wenigstens eine) nachzukühlende dickere Bereich des Blechformteils zwischen diesen Kühlbacken einklemmbar ist. Die Kühlbacken können bspw. aus Stahl gefertigt sein. Da die Kühlbacken aber keine Umform- bzw. Presshärtefunktion haben, können diese auch aus anderen Materialien, die besonders leicht sind und/oder eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie bspw. Aluminium oder Kupfer, gefertigt sein. Damit können in der Nachkühlvorrichtung sehr hohe Abkühlraten erreicht werden, was insbesondere im Hinblick auf eine gegebenenfalls in der Nachkühlvorrichtung noch stattfindende martensitische Umwandlung (in den dickeren Bereichen) sehr vorteilhaft ist. Bevorzugt sind die Kühlbacken auswechselbar, um ein Umrüsten der Nachkühlvorrichtung bzw. eine Anpassung der Nachkühlvorrichtung an unterschiedliche Blechformteile zu ermöglichen, sodass die Nachkühlvorrichtung bspw. für ein größeres Bauteilspektrum verwendbar ist. Insbesondere sind die Kühlbacken leicht auswechselbar, bspw. durch Befestigung mithilfe von Schnellspannern oder dergleichen, um kurze Rüstzeiten zu ermöglichen.
-
Das Untergestell kann als bzw. mit einer Ablage für das Blechformteil ausgebildet sein. Ferner kann das Untergestell mit Stützelementen, die das Blechformteil abseits der Kühlbacken punktuell oder flächig abstützen, Fixierelementen, gegebenenfalls auch Spannelementen, die das Blechformteil am Untergestell fixieren bzw. festspannen und insbesondere einem Verzug entgegenwirken, und/oder Einweiser- bzw. Ausrichtelementen (bspw. Aufnahmestiften), die das Blechformteil relativ zum Untergestell ausrichten bzw. zentrieren, ausgebildet sein. Die Ausrichtung bzw. Zentrierung kann auch über die Kühlbacken erfolgen, indem sich das Blechformteil beim Einlegen in die Nachkühlvorrichtung und/oder beim Schließen der Nachkühlvorrichtung relativ zur Kontur wenigstens einer Kühlbacke ausrichtet. Fixierelemente, Spannelemente und dergleichen können auch am Obergestell vorgesehen sein.
-
Die Nachkühlvorrichtung kann ferner wenigstens einen Antrieb, wie insbesondere einen pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antrieb, zur Betätigung des Hub- oder Schwenkmechanismus umfassen. Bevorzugt ist der Antrieb auch zur Erzeugung einer Klemmkraft zwischen den Kühlbacken vorgesehen. Alternativ kann die Klemmkraft auch durch das Eigengewicht des Obergestells, welches hierzu insbesondere auch mit Zusatzgewichten versehen sein kann, erzeugt werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine Stahlblechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken.
- 2 zeigt ein Presshärtewerkzeug zum Presshärten eines aus der Stahlblechplatine der 1 geformten Blechformteils.
- 3 zeigt eine Nachkühlvorrichtung zum partiellen Nachkühlen eines im Presshärtewerkzeug der 2 pressgehärteten Blechformteils.
-
Die in 1 gezeigte Stahlblechplatine 10 weist eine Trägerplatine 11 und ein darauf aufgeschweißtes oder in sonstiger geeigneter Weise befestigtes Blechstück 12 auf. Der Bereich mit dem aufgeschweißten Blechstück 12 bildet einen dickeren Bereich (Platinenbereich) 15. Aus der Stahlblechplatine 10 wird ein pressgehärtetes Blechformteil 20 mit einem dickeren Bereich 25 (Blechformteilbereich) hergestellt, wobei der dickere Bereich 25 dem dickeren Platinenbereich 15 entspricht und einen verstärkten Blechformteilbereich bildet. 2 veranschaulicht das Presshärten des Blechformteils 20 in einem gekühlten Presshärtewerkzeug 100, wobei der dickere Bereich 25 einen sich steil zur Arbeitsrichtung S des Presshärtewerkzeugs 100 erstreckenden Abschnitt umfasst.
-
Beim Presshärten wird der dickere Bereich 25 langsamer abgekühlt als der restliche dünnere Bereich des Blechformteils 20. Ferner wird in dem steilen Abschnitt gegebenenfalls ein geringerer Kontaktdruck erreicht. Das Blechformteil 20 weist daher bei der Entnahme aus dem Presshärtewerkzeug 100 eine inhomogene Entnahmetemperatur auf, derart, dass der dickere Bereich 25 deutlich wärmer ist als der restliche dünnere Bereich. Die Erfindung sieht nun vor, dass das pressgehärtete Blechformteil 20 nach der Entnahme aus dem Presshärtewerkzeug 100 (insbesondere möglichst rasch) in eine Nachkühlvorrichtung 200 zum partiellen Nachkühlen eingelegt wird, wie in 3 gezeigt, in der dann gezielt der dickere Bereich 25 des Blechformteils 20 nachgekühlt wird. (Das Blechformteil 20 kann auch mehrere dickere Bereiche 25 aufweisen, die auf diese Weise nachgekühlt werden.) Dem Presshärten im Presshärtewerkzeug 100 schließt sich also ein nachgeschaltetes partielles Nachkühlen in der Nachkühlvorrichtung 200 an.
-
3 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform für eine Nachkühlvorrichtung 200 zum partiellen Nachkühlen eines pressgehärteten Blechformteils 20 mit unterschiedlichen Blechdicken. (Die Nachkühlvorrichtung 200 kann auch zum gleichzeitigen Nachkühlen mehrerer pressgehärteter Blechformteile ausgebildet sein.) Die Nachkühlvorrichtung 200 weist ein Untergestell 210 mit einer Ablage für das Blechformteil 20 und ein Obergestell 220 auf, sowie einen Hubmechanismus 230 mit doppelwirkenden Pneumatik- oder Hydraulikzylindern 240, welche als Antrieb zur Betätigung des Hubmechanismus vorgesehen sind, sodass das Obergestell 220 relativ zum Untergestell 210 bewegbar ist (wie mit den Doppelpfeilen B veranschaulicht). Ferner können nicht gezeigte Führungselemente vorhanden sein. Alternativ kann auch das Untergestell 210 relativ zum Obergestell 220 bewegt werden oder das Untergestell 210 und das Obergestell 220 können mittels Schwenkmechanismus gekoppelt sein. Da die Gestelle 210, 220 nicht dafür vorgesehen sind, irgendwelche Umformkräfte aufzubringen, können diese relativ einfach aufgebaut sein, bspw. als Schweißgestelle aus Halbzeugen.
-
Die Nachkühlvorrichtung 200 weist ferner eine im Untergestell 210 angeordnete untere Kühlbacke 260 und eine im Obergestell 220 angeordnete obere Kühlbacke 270 auf, die ein Kühlbackenpaar bilden. (Die Nachkühlvorrichtung 200 kann auch mehrere Kühlbackenpaare aufweisen.) Die Kühlbacken 260, 270 sind mit Kühlkanälen bzw. Kühlbohrungen ausgestattet und entsprechend der Blechformteilgeometrie im dickeren Bereich 25 mit korrespondierenden Konturen ausgebildet (quasi formangepasst), sodass im Wesentlichen nur der nachzukühlende dickere Bereich 25 des Blechformteils 20 flächig und formschlüssig zwischen den Kühlbacken 260, 270 eingeklemmt und gezielt aktiv nachgekühlt werden kann. (Das Nachkühlen erfordert, so wie auch das Presshärten, eine bestimmte Haltezeit bzw. Zuhaltezeit.) Die Klemmkraft und eine sich daraus ergebende Druckkraft zwischen den Kühlbacken 260, 270 kann mithilfe der Zylinder 240 erzeugt werden. Das Kühlbackenpaar 260, 270 hat nur eine Kühl- und Stützfunktion, jedoch keine Umformfunktion. Der restliche dünnere Bereich des Blechformteils 20, der nicht zwischen den Kühlbacken 260, 270 eingeklemmt ist, kann nicht erzwungen bzw. frei an der Luft abkühlen. Abseits der Kühlbacken 260, 270 erfolgt eine punktuelle oder gegebenenfalls auch flächige Abstützung sowie Fixierung des Blechformteils 20 durch Stützelemente 280 und Fixierelemente 290.
-
Eine Nachkühlvorrichtung zum partiellen Nachkühlen kann auch für den Einbau in eine Presse ausgebildet sein. Da nur Betätigungs- und Klemmkräfte aufzubringen sind, ist eine C-Gestell-Presse ausreichend, die zudem eine gute Zugänglichkeit bietet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Stahlblechplatine
- 11
- Trägerplatine
- 12
- Blechstück
- 15
- dickerer Bereich (Platine)
- 20
- Blechformteil
- 25
- dickerer Bereich (Blechformteil)
- 100
- Presshärtewerkzeug
- 200
- Nachkühlvorrichtung
- 210
- Untergestell
- 220
- Obergestell
- 230
- Hubmechanismus
- 240
- Zylinder (Antrieb)
- 260
- untere Kühlbacke
- 270
- obere Kühlbacke
- 280
- Stützelement
- 290
- Fixierelement
- B
- Bewegbarkeit
- S
- Arbeitsrichtung