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EP4321271B1 - Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils durch warmumformen mit integriertem beschnitt - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils durch warmumformen mit integriertem beschnitt Download PDF

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Publication number
EP4321271B1
EP4321271B1 EP22189765.5A EP22189765A EP4321271B1 EP 4321271 B1 EP4321271 B1 EP 4321271B1 EP 22189765 A EP22189765 A EP 22189765A EP 4321271 B1 EP4321271 B1 EP 4321271B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
forming
tool
blank
motor vehicle
cutting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22189765.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4321271A1 (de
Inventor
Oliver Lütkemeyer
Josef Köster
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benteler Automobiltechnik GmbH
Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Benteler Automobiltechnik GmbH filed Critical Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority to EP22189765.5A priority Critical patent/EP4321271B1/de
Priority to CN202310981894.6A priority patent/CN117583478A/zh
Priority to US18/232,081 priority patent/US20240123486A1/en
Publication of EP4321271A1 publication Critical patent/EP4321271A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4321271B1 publication Critical patent/EP4321271B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
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    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/62—Quenching devices
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2261/00—Machining or cutting being involved

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a motor vehicle component by hot forming and hot cutting according to the features in claim 1
  • Hot forming processes for sheet metal blanks are well known from the state of the art. Hot forming and press hardening are particularly well known. For this, a sheet metal blank made of a hardenable steel alloy is heated to a temperature above the Ac1 or Ac3 point. The blank heated in this way is then placed in a forming tool and formed while warm. The forming tool is then closed in a direct hot forming process and cooled quickly so that the formed blank is hardened. Tensile strengths of more than 1400 MPa are easily possible using the state of the art. The special feature is that the hardened material structure can then only be mechanically reworked with greater effort. This greater effort includes, for example, edge trimming.
  • Edge trimming is usually carried out after the forming process in order to achieve a particularly high level of precision in the component.
  • the component precision is therefore particularly accurate with regard to the outer contour.
  • the problem is that the already hardened board can only be hardened with great construction effort and high abrasive wear of the tool.
  • Laser cutting also leads to high costs in the Manufacturing or production of the component. Cold cutting of hardened components is not recommended due to the risk of (micro)cracks.
  • edge trimming may be exacerbated as a further special feature when the blanks have different wall thicknesses, particularly in the case of Tailor Welded Blanks (TWB), blanks that are welded together from different wall thicknesses or steel alloys.
  • TWB Tailor Welded Blanks
  • Weld seam protrusions, weld seam collapse (inward notch) beyond the blank edge contour or even a blank offset between the two connected blanks are problematic and usually require re-trimming after the TWB has been welded together.
  • the object of the present invention is to show a possibility of producing a component by hot forming in a particularly cost-efficient manner and at the same time with increased precision.
  • the method according to the invention is used to manufacture a motor vehicle component.
  • the motor vehicle components can be, for example, a motor vehicle B-pillar, a motor vehicle pillar in general, a tunnel, a bumper or bumper support or similar.
  • flangeless reinforcement components that are at least partially U-shaped in cross section can also be manufactured in this way, as they are often used as insert components or patches to reinforce the above-mentioned components inside or outside and to form a local double sheet layer. These are manufactured by hot forming and hot cutting, and optional press hardening in a combined tool. Everything is carried out in one press stroke.
  • the method is characterized in that the inserted blank is already cut before the start of forming or in the first period of forming and the trimming is completed during this period.
  • the edge trimming is completed at least 20 mm, preferably more than 30 mm, in particular more than 50 mm, very particularly preferably more than 80 mm and in particular more than 100 mm before reaching the bottom dead center of the hot forming tool.
  • the method provides that the blank is placed in the hot forming tool at a temperature greater than 500° C, in particular greater than 550° C.
  • the blank can also be placed in the hot forming tool at a temperature greater than AC1 or greater than AC3.
  • the Ac1 temperature is more than 700° C, the Ac3 temperature more than 900° C.
  • a punch is arranged on the upper tool that leads the upper tool.
  • the blank inserted into the hot forming tool is placed on a lower mold jaw.
  • the punch is then lowered onto the blank and clamps the blank in position between the punch and the lower mold jaw.
  • the hot cutting process is then carried out. This can be done before the actual forming process begins.
  • the hot cutting process is carried out in particular as at least partial, in particular completely circumferential edge trimming of the blank.
  • an externally rotating cutting tool is provided on the actual hot forming tool.
  • the edge trimming can also be carried out completely in such a way that a partial circumferential blank is cut first, in particular before the blank is heated. During the hot cutting in the local forming tool, the remaining edge trimming then takes place, so that in total a completely circumferential edge trimming is carried out. In particular, no Subsequent edge trimming is no longer necessary. In particular, lasering or hard cutting is no longer required.
  • the cutting tool can be arranged completely relative to the upper tool and the lower tool. However, the cutting tool can also be integrated into the upper tool and/or the lower tool, thus into an upper mold jaw and/or a lower mold jaw.
  • the edge trimming is carried out at an initial time or in the first phase of the forming process.
  • the edge trimming is carried out when the blank itself is still completely in a flat, horizontal state or with a low degree of forming. This is particularly the case during a period of less than 50%, in particular less than 30%, in particular less than 20%, of the forming progress.
  • this period can also be related to the total press stroke of the upper tool and lower tool relative to each other.
  • the cutting process has started and is completed at least 20%, preferably more than 30%, in particular more than 50% of the press stroke before the bottom dead center is reached, i.e. the forming tool is completely closed.
  • 50% this means that the edge trimming is completed when the upper tool is lowered onto the lower tool, based on the total press stroke, that this has progressed a maximum of 50% and in particular before the press stroke reaches the bottom dead center of the forming tool.
  • the hot forming process is then carried out or completed and optional press hardening takes place, especially if a hardenable steel alloy is used.
  • the edge trimming cuts through the board completely in its wall thickness.
  • the edge trimming is carried out in particular at a temperature of 550° to 700° C. It has been found according to the invention that at this temperature, depending on the steel alloy used, an optimum is achieved between the cutting ability of the steel and abrasive wear on the cutting tools, in particular also in the material structure that develops at the cutting edge.
  • the trimmed blank to be formed is drawn into the interior of the resulting mold cavity. Any bent legs of the resulting motor vehicle component or formed component can then run vertically oriented, so that vertically oriented trimming may not be possible.
  • hot forming tool and hot cutting tool are also used for the forming and cutting tool.
  • FIGS 1a , 1b and 1c show a forming and cutting tool 1 according to the invention.
  • the forming and cutting tool 1 has an upper tool 2 and a lower tool 3.
  • a leading punch 4 is arranged, which clamps a blank 6 placed on a lower forming jaw 5 of the lower tool 3.
  • the leading punch 4 has been lowered beforehand.
  • the blank 6 is thus fixed in position and can no longer be moved, in particular in the horizontal direction H.
  • the upper mold jaw 5 is subjected to an edge trim 10.
  • the edge trim 10 corresponds to the later outer peripheral component edge 11, shown in Figure 1c .
  • the forming process itself has not yet begun. However, the edge trimming 10 has been completed.
  • the sheet holder 8 is lowered relative to the lower forming jaw 5.
  • the forming process then takes place in a resulting mold cavity 12.
  • the forming process is shown as completed and results in a cross-section of a flangeless motor vehicle component 13 that is U-shaped at least in length sections.
  • the motor vehicle component 13 is made from the blank 6 to be formed.
  • the blank 6 has been drawn into an interior of the forming tool or into an interior of the mold cavity 12.
  • Cooling channels 19 can be seen, which can be provided for cooling all tool parts in contact with the formed blank for carrying out the press hardening.
  • the cooling channels 19 are in the other Figures 1b - 3c not shown, but always provided on the tool.
  • Figures 2a to 2c show a variation of Figures 1a to c.
  • the edge trimming 10 is carried out completely before the start of the forming process.
  • Figure 1c no motor vehicle component 13 with a U-shaped cross-section is produced here, but according to Figure 2c a motor vehicle component 13 with a hat-shaped cross section.
  • Flanges 14 projecting outwards protrude in the horizontal direction H.
  • the lower sheet holder 8 in particular is made wider and also serves to form a mold cavity 12 when the upper tool 2 is completely lowered to the bottom dead center.
  • Figures 3a to 3d show the manufacture of a motor vehicle component 13 as a hat-shaped component analogous to Figure 2c .
  • the edge trimming 10 is only carried out at a later point in time, i.e. at a point in time when at least 20 mm of travel in the press stroke direction 15 must still be covered before the bottom dead center of the forming tool is reached.
  • the inserted blank 6 is fixed in position on the lower mold jaw by the leading punch 4.
  • the forming process has Figure 3b already started.
  • the cutting tools or the opposing cutting edges 9 then carry out the cutting operation according to Figure 3c
  • the forming process has progressed to approximately 20%, or the forming tool has been lowered in the press stroke direction 15 by approximately 20% of the distance to be covered by the press stroke.
  • the edge trimming 10 is already completely finished at this point, so that according to Figure 3d , upon further lowering of the upper mold jaw and forming in conjunction with the lower sheet metal holder 8, the motor vehicle component 13 is then produced in the mold cavity 12 with flanges 14 projecting outwards in the horizontal direction H.
  • Figure 4 shows two prefabricated circuit board cuts.
  • a Tailor Welded Blank There are two blank areas 6a and 6b with different wall thickness. The blank areas 6a and 6b have an offset 16 to each other. Due to the circumferential edge trim 10, this offset 16 can be neglected, since a not in Figure 4a a closer set peripheral edge is re-cut again in the course of the method according to the invention and no final edge trimming 10 or the like would have to be carried out.
  • a blank 6 is also shown as a tailor welded blank.
  • a weld seam 17 connecting the two blank areas 6a and 6b has a lateral protruding weld seam projection 18. In the case of the circumferential edge trim 10, this weld seam projection 18 is also cut off.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils durch Warmumformen und Warmschneiden gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1
  • Aus dem Stand der Technik sind Warmumformverfahren von Blechplatinen hinreichend bekannt. Insbesondere ist das Warmumformen und Presshärten bekannt. Hierzu wird eine Blechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung auf eine Temperatur über den Ac1- oder Ac3-Punkt erwärmt. Die so erwärmte Platine wird dann in ein Umformwerkzeug eingelegt und im warmen Zustand umgeformt. Im Anschluss wird das Umformwerkzeug bei einem direkten Warmformprozess zugehalten und rasch abgekühlt, so dass die umgeformte Platine gehärtet wird. Hierbei sind Zugfestigkeiten größer 1400 MPa nach dem Stand der Technik problemlos möglich. Die Besonderheit besteht darin, dass das gehärtete Werkstoffgefüge dann nur mit größerem Aufwand mechanisch nachbearbeitet werden kann. Zu diesem größeren Aufwand gehört beispielsweise ein Randbeschnitt. Der Randbeschnitt wird zur Erreichung einer besonders hohen Präzision des Bauteils meist nach dem Umformverfahren durchgeführt. Die Bauteilpräzision ist dadurch hinsichtlich der äußeren Kontur besonders genau. Problematisch ist jedoch, dass die bereits gehärtete Platine nur mit großem konstruktivem Aufwand und hohem abrasiven Verschleiß des Werkzeuges werden kann. Auch ein Laserschneiden führt zu einem hohen Kostenaufwand in der Fertigung bzw. Herstellung des Bauteils. Ein Kaltbeschnitt an gehärteten Bauteilen ist hinsichtlich (Mikro- )Rissgefahr nicht zu empfehlen.
  • Die Problematik des Randbeschnitts wird unter Umständen als eine weitere Besonderheit darin verstärkt, wenn die Platinen unterschiedliche Wandstärken haben, insbesondere beispielsweise bei Tailor Welded Blanks (TWB), Platinen, die aus unterschiedlichen Wandstärken oder Stahllegierungen zusammengeschweißt sind. Schweißnahtüberstände, Schweißnahteinfall (Kerbe nach innen) über die Plantinenrandkontur hinaus oder auch ein Platinenversatz zwischen den beiden miteinander verbundenen Platinen sind problematisch und bedürfen meist eines Nachbeschnittes nach dem Zusammenschweißen der TWB.
  • Aus der DE 10 2018 215 545 B4 oder der DE 10 2020 201407 A1 ist ein kombiniertes Warmumform- und Schneidewerkzeug bekannt. Hierbei wird bei Ende des Umformvorganges bzw. nach abgeschlossenem Umformvorgang ein endkonformer Randbeschnitt durchgeführt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, besonders kosteneffizient und gleichzeitig mit gesteigerter Präzision ein Bauteil durch Warmumformen herzustellen.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils durch Warmumformen und Warmschneiden mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils. Die Kraftfahrzeugbauteile können beispielsweise eine Kraftfahrzeug-B-Säule, generell eine Kraftfahrzeugsäule, ein Tunnel, ein Bumper bzw. Stoßfängerträger oder ähnliches sein. Insbesondere sind so auch im Querschnitt wenigstens teilweise U-förmige, flanschlose Verstärkungsbauteile herstellbar, wie sie häufig als Einlegebauteile bzw. Patches zur Anwendung kommen, um o.g. Bauteile innen oder außen zu verstärken und eine lokale Doppelblechlage ausbilden. Diese werden durch Warmumformen und Warmschneiden, und optionales Presshärten in einem kombinierten Werkzeug hergestellt. Alles wird in einem Pressenhub durchgeführt.
  • Erfindungsgemäß zeichnet sich das Verfahren somit dadurch aus, dass die eingelegte Platine bereits vor Umformbeginn bzw. in der ersten Zeit des Umformens durchgeführt und der Beschnitt in diesem Zeitraum abgeschlossen ist.
  • Der Randbeschnitt ist abgeschlossen, mindestens 20 mm bevorzugt mehr als 30 mm, insbesondere mehr als 50 mm, ganz besonders bevorzugt mehr als 80 mm und insbesondere mehr als 100 mm vor Erreichen des unteren Totpunktes des Warm umformwerkzeuges.
  • Es findet ausschließlich eine vertikale Schneidbewegung am Randbeschnitt statt. Das Schneidwerkzeug selber ist ausschließlich durch den Pressenhub selbst angetrieben. Es gibt keine weiteren Aktivantriebe ausschließlich für das Schneidwerkzeug. Es gibt auch keine Keilquerschieber. Ein Beschnitt in Horizontalrichtung findet nicht statt. Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen ist es möglich, im Querschnitt C-förmige bzw. hutförmige Bauteile mit hohen Toleranzanforderungen zu fertigen. Ferner können gerade auch Bauteile hergestellt werden aus Tailor Welded Blanks bzw. Platinen mit unterschiedlichen Bereichen mit verschiedener Wandstärke. Es muss hier insbesondere kein Nachbeschnitt als Toleranzbeschnitt durchgeführt werden. Es entfallen ebenfalls Einlegetoleranzen gegenüber einem separaten Voreinlegen in das Warmumformwerkzeug sowie einem vorher erfolgendem reinen Platinenbeschnitt.
  • Weiterhin ist es möglich, das im Querschnitt U-förmige oder C-förmige Umformbauteile hergestellt werden können, mithin flanschlose Bauteile, welche aufgrund der vertikalen Orientierung der U-förmigen bzw. C-förmigen Schenkel nach Abschluss des Umformvorganges nicht oder nur mit hohem Aufwand in einer Presse beschneidbar wären.
  • Insbesondere sieht das Verfahren vor, dass die Platine in das Warmumformwerkzeug eingelegt wird bei einer Temperatur größer 500° C, insbesondere größer 550° C. Bevorzugt kann die Platine auch bei einer Temperatur größer AC1- oder größer AC3-Temperatur in das Warmumformwerkzeug eingelegt werden. Die Ac1 Temperatur beträgt je nach verwendeter Stahllegierung mehr als 700° C, die Ac3 Temperatur mehr als 900° C.
  • Damit die Platine insbesondere lagefixiert ist, ist an dem Oberwerkzeug ein, dem Oberwerkzeug vorauseilender Stempel angeordnet. Die in das Warmumformwerkzeug eingelegte Platine ist insbesondere auf einer unteren Formbacke abgelegt. Der Stempel wird dann auf die Platine abgesenkt und klemmt die Platine zwischen Stempel und unterer Formbacke lagefixiert ein. Sodann wird der Warmschneidevorgang durchgeführt. Dies kann vor Beginn des eigentlichen Umformvorganges erfolgen.
  • Der Warmschneidevorgang wird insbesondere als zumindest teilweiser, insbesondere vollständig umlaufender Randbeschnitt der Platine durchgeführt. Hierzu ist ein außen umlaufendes Schneidwerkzeug an dem eigentlichen Warmumformwerkzeug vorgesehen. Der Randbeschnitt kann auch vollständig derart erfolgen, dass zunächst ein teilweise umlaufender Platinenzuschnitt erfolgt, dies insbesondere vor dem Erwärmen der Platine. Während des Warmschneidens in dem hiesigen Umformwerkzeug erfolgt dann der restliche Randbeschnitt, so dass in Summe ein vollständig umlaufender Randbeschnitt durchgeführt ist. Insbesondere ist kein nachträglicher Randbeschnitt mehr nötig. Insbesondere wird auch kein Lasern bzw. Hartschneiden erforderlich.
  • Das Schneidwerkzeug kann vollständig relativ zu Oberwerkzeug und Unterwerkzeug angeordnet sein. Das Schneidwerkzeug kann jedoch auch in das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug, mithin in eine obere Formbacke und/oder in eine untere Formbacke integriert sein.
  • Alternativ zu einem vollständigen Randbeschnitt vor Beginn des Umformens ist es auch möglich, dass der Randbeschnitt in einer ersten Zeit bzw. ersten Phase des Umformvorganges durchgeführt wird. Insbesondere ist der Randbeschnitt durchgeführt, wenn sich die Platine selbst noch vollständig in einem ebenen horizontalen Zustand oder geringen Umformgrad befindet. Dies ist insbesondere während eines Zeitraumes von weniger als 50 %, insbesondere weniger als 30 %, insbesondere weniger als 20 %, des Umformfortschrittes.
  • Alternativ oder ergänzend kann dieser Zeitraum auch bezogen werden auf den insgesamt erfolgten Pressenhub von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug zueinander. Insbesondere ist der Schneidvorgang begonnen und abgeschlossen, mindestens 20 %, bevorzugt mehr als 30 %, insbesondere mehr als 50 % des Pressenhubes vor Erreichen des unteren Totpunktes, mithin vollständig geschlossenem Umformwerkzeug. Dies bedeutet, für den Fall von 50 %, dass der Randbeschnitt abgeschlossen ist, wenn sich das Oberwerkzeug auf das Unterwerkzeug absenkt, bezogen auf den gesamten Pressenhub, dass dieser maximal 50 % fortgeschritten ist und insbesondere bevor der Pressenhub den unteren Totpunkt des Umformwerkzeuges erreicht.
  • Im Anschluss an den Randbeschnitt wird dann der Warmumformvorgang durchgeführt bzw. abgeschlossen und es findet ein optionales Presshärten statt, insbesondere, wenn eine härtbare Stahllegierung verwendet wird.
  • Der Randbeschnitt durchtrennt die Platine insbesondere vollständig in ihrer Wandstärke.
  • Der Randbeschnitt wird insbesondere bei einer Temperatur von 550° bis 700° C durchgeführt. Es hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass bei dieser Temperatur, je nach verwendeter Stahllegierung, ein Optimum aus Schneidfähigkeit des Stahls und abrasivem Verschleiß an den Schneidwerkzeugen ergibt, insbesondere auch in dem sich einstellenden Werkstoffgefüge an der Schneidkante.
  • Ist der Randbeschnitt durchgeführt, so wird insbesondere die umzuformende, beschnittene Platine in das Innere des sich ergebenden Formhohlraumes eingezogen. Die eventuell abgebogenen Schenkel des sich ergebenden Kraftfahrzeugbauteils bzw. Umformbauteils können dann vertikal orientiert verlaufen, so dass ggf. kein vertikal orientierter Beschnitt durchführbar wäre.
  • Dies wird durch einen vorauseilenden Randbeschnitt im horizontalen Zustand der Platine erfindungsgemäß gelöst.
  • Im Zuge dieses Schutzrechts wird für das Umform- und Schneidewerkzeug auch der Begriff Warmumformwerkzeug und Warmschneidewerkzeug verwendet.
  • Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften, Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten sind in schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:
    • Figur 1a bis 1c
    ein erfindungsgemäßes Umform- und Schneidewerkzeug
    Figur 2a bis 2c
    Abwandlungen zu Figuren 1a bis 1c
    Figur 3a bis 3d
    die Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils 13 als hutförmiges Bauteil
    Figur 4a + 4b
    zwei vorgefertigte Platinenbereiche
  • In den Figuren werden für gleiche und ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Aufzählung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
  • Figuren 1a, 1b und 1c zeigen ein erfindungsgemäßes Umform- und Schneidewerkzeug 1. Das Umform- und Schneidewerkzeug 1 weist dazu ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3 auf. Im Oberwerkzeug 2 selbst ist ein vorauseilender Stempel 4 angeordnet, der eine auf einer unteren Formbacke 5 des Unterwerkzeugs 3 abgelegte Platine 6 auf dieser einklemmt. Der vorauseilende Stempel 4 ist zuvor abgesenkt worden. Die Platine 6 ist somit lagefixiert und kann insbesondere in Horizontalrichtung H nicht mehr verschoben werden. An einer oberen Formbacke 7, welche Bestandteil des Oberwerkzeuges 2 ist, sowie einen unteren Blechhalter 8, welcher Bestandteil des Unterwerkzeuges 3 ist, sind nunmehr korrespondierend gegenüberliegende Schneidkanten 9 angeordnet.
  • Durch weiteres Absenken, dargestellt in Figur 1b, der oberen Formbacke 5 wird ein Randbeschnitt 10 durchgeführt. Der Randbeschnitt 10 entspricht dabei der späteren außen umlaufenden Bauteilkante 11, dargestellt in Figur 1c.
  • Zum Zeitpunkt von Figur 1b hat der Umformvorgang selbst noch nicht begonnen. Der Randbeschnitt 10 ist jedoch vollständig durchgeführt. Durch weiteres Absenken der oberen Formbacke 7 wird der Blechhalter 8 relativ zur unteren Formbacke 5 abgesenkt. Gemäß Figur 1c findet dann der Umformvorgang in einem sich ergebenden Formhohlraum 12 statt. Der Umformvorgang ist dargestellt abgeschlossen und resultiert in einem Querschnitt wenigstens längenabschnittsweise U-förmigen, flanschlosen Kraftfahrzeugbauteil 13. Das Kraftfahrzeugbauteil 13 ist hergestellt aus der umzuformenden Platine 6. Die Platine 6 ist dazu in einen Innenraum des Umformwerkzeugs bzw. in einen Innenraum des Formhohlraums 12 eingezogen worden.
  • In Figur 1a sind Kühlkanäle 19 erkennbar, die zur Kühlung aller mit der umgeformten Platine in Kontakt stehenden Werkzeugteile zur Durchführung des Presshärten vorgesehen sein können. Die Kühlkanäle 19 sind in den anderen Figuren 1b - 3c nicht gezeigt, am Werkzeug aber stets vorgesehen.
  • Figuren 2a bis 2c zeigen eine Abwandlung zu Figuren 1a bis c. Auch hier erfolgt der Randbeschnitt 10 vollständig vor dem Umformbeginn. Im Unterschied zu Figur 1c wird hier jedoch kein im Querschnitt U-förmiges Kraftfahrzeugbauteil 13 hergestellt, sondern gemäß Figur 2c ein im Querschnitt hutförmiges Kraftfahrzeugbauteil 13. Nach außen abstehende Flansche 14 stehen in Horizontalrichtung H ab. Hierzu ist insbesondere der untere Blechhalter 8 breiter ausgebildet und dient auch zur Bildung eines Formhohlraumes 12 bei vollständig im unteren Totpunkt abgesenkten Oberwerkzeug 2.
  • Figuren 3a bis 3d zeigen die Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils 13 als hutförmiges Bauteil analog zu Figur 2c. Hier wird jedoch der Randbeschnitt 10 erst zu einem späteren Zeitpunkt durchgeführt, mithin ca. zu einem Zeitpunkt, in dem noch mindestens 20 mm vor Erreichen des unteren Totpunktes des Umformwerkzeuges an Weg in Pressenhubrichtung 15 zurückgelegt werden müssen. So wird auch hier gemäß Figur 3b die eingelegte Platine 6 durch den vorauseilenden Stempel 4 lagefixiert auf der unteren Formbacke. Der Umformvorgang hat jedoch gemäß Figur 3b bereits begonnen. Die Schneidwerkzeuge bzw. die sich gegenüberliegenden Schneidkanten 9 führen dann die Schneidoperation gemäß Figur 3c durch. Hier ist der Umformvorgang beispielsweise bis zu ca. 20 % fortgeschritten bzw. ist das Umformwerkzeug in Pressenhubrichtung 15 um ca. 20 % des zurückzulegenden Weges des Pressenhubes abgesenkt. Der Randbeschnitt 10 ist zu diesem Zeitpunkt bereits jedoch vollständig abgeschlossen, so dass gemäß Figur 3d, bei weiterem Absenken von oberer Formbacke sowie Umformung in Verbindung mit dem unteren Blechhalter 8 dann das Kraftfahrzeugbauteil 13 mit in Horizontalrichtung H nach außen abstehenden Flanschen 14 in dem Formhohlraum 12 hergestellt ist.
  • Figur 4 zeigt nochmals zwei vorgefertigte Platinenzuschnitte. Im Falle von Figur 4a eine Tailor Welded Blank. Es gibt zwei Platinenbereiche 6a und 6b mit unterschiedlicher Wandstärke. Die Platinenbereiche 6a und 6b haben einen Versatz 16 zueinander. Durch den umlaufenden Randbeschnitt 10 kann dieser Versatz 16 vernachlässigt werden, da ein nicht in Figur 4a näher eingestellter umlaufender Rand nochmals im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens nachgeschnitten wird und kein endgültiger Randbeschnitt 10 oder ähnliches durchgeführt werden müsste.
  • Im Falle von Figur 4b ist ebenfalls eine Platine 6 als Tailor Welded Blank gezeigt. Eine die beiden Platinenbereiche 6a und 6b verbindende Schweißnaht 17 weist einen seitliche überstehenden Schweißnahtüberstand 18 auf. Im Falle des umlaufenden Randbeschnitts 10 wird auch dieser Schweißnahtüberstand 18 abgeschnitten.
    • Bezugszeichen:
    • 1 -
    Umform- und Schneidwerkzeug
    2 -
    Oberwerkzeug
    3 -
    Unterwerkzeug
    4 -
    Stempel
    5 -
    untere Formbacke
    6 -
    Platine
    7 -
    obere Formback
    8 -
    Blechhalter
    9 -
    Schneidkante
    10 -
    Randbeschnitt
    11 -
    Bauteilkante
    12 -
    Formhohlraum
    13 -
    Kraftfahrzeugbauteil
    14 -
    Flansch
    15 -
    Pressenhubrichtung
    16 -
    Versatz
    17 -
    Schweißnaht
    18 -
    Schweißnahtüberstand
    19
    Kühlkanal
    6a -
    Platinenbereich
    6b -
    Platinenbereich
    H -
    Horizontalrichtung

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils (13) durch Warmumformen und Warmschneiden und Presshärten:
    • Bereitstellen einer Platine (6) aus einer härtbaren Stahlblechlegierung,
    • Vollständiges Erwärmen auf eine Temperatur größer Ac1, insbesondere größer Ac3,
    • Einlegen in ein kombiniertes Umform- und Schneidewerkzeug (1), wobei das Umform- und Schneidwerkzeug (1) ein Unterwerkzeug (3) und ein Oberwerkzeug (2) umfasst, wobei der untere Totpunkt bei vollständigem Absenken des Oberwerkzeugs (2) oder bei vollständig geschlossenem Umformwerkzeug erreicht wird,
    • Fixieren der eingelegten Platine (6) in dem Umform- und Schneidewerkzeug (1) durch einen im Innenbereich des Werkzeuges angeordneten Stempel (4),
    • Durchführen eines zumindest teilweise umlaufenden Randbeschnitts (10) vor Umformbeginn oder Durchführen des Randbeschnitts (10) mindestens 20 mm vor Erreichen des unteren Totpunktes, wobei das Schneidwerkzeug ausschließlich durch einen Pressenhub des Umform- und Schneidwerkzeugs (1) angetrieben ist,
    • Warmumformen in dem Pressenhub mit dem Randbeschnitt (10) und Presshärten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbeschnitt (10) vollständig umlaufend ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbeschnitt (10) die Platine (6) vollständig in ihrer Wandstärke durchtrennt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeugbauteil (13) im Querschnitt U-förmig oder hutförmig ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbeschnitt (10) bei 550° bis 750°C durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umzuformende Platine (6) nach erfolgtem Beschnitt durch den weiteren Umformvorgang in das Innere des Umformwerkzeuges eingezogen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tailor Welded Blank umgeformt wird, wobei die Platine (6) mindestens zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen Wandstärken und/oder verschiedener Stahllegierungen aufweist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbeschnitt (10) 30 mm und besonders bevorzugt mehr als 100 mm vor Erreichen des unteren Totpunktes durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (4) die Platine (6) zum Fixieren auf eine untere Formbacke (5) des Werkzeuges drückt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel, die Formbacke sowie alle weiteren Werkzeugteile, die mit der zum Kraftfahrzeugbauteil (13) umgeformten Platine (6) in Kontakt stehenden Werkzeugteile zum Presshärten aktiv gekühlt sind.
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