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Title:
METHOD AND DEVICE FOR HOT-FORMING STEEL SHEETS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/121786
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for hot-forming steel sheets and in particular methods for press-hardening steel sheets. A plate which is made of a hardenable steel sheet material and which is heated to a temperature above AC3 is placed in a forming and hardening tool and then provided with a desired contour in the forming and hardening tool by driving at least one male die part into at least one female die part. The male die part (2) is driven into the female die part (3) until a positive fit is produced and subsequently separated again, and the formed and hardened sheet metal part is removed. The invention is characterized in that the male die part (2) is driven into the female die part (3) without or substantially without a change in speed until the positive fit is achieved and/or a path of the male die part is traversed and/or a specified pressing force of the male die part on the plate (7) and/or the female die part (3) is achieved and/or a specified pressing force of the male die part (3) is exceeded. The invention also relates to a device for carrying out the method.

Inventors:
KURZ THOMAS (AT)
SCHWINGHAMMER HARALD (AT)
HASLMAYR JOHANNES (AT)
KOLNBERGER SIEGFRIED (AT)
Application Number:
PCT/EP2017/050544
Publication Date:
July 20, 2017
Filing Date:
January 12, 2017
Export Citation:
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Assignee:
VOESTALPINE STAHL GMBH (AT)
VOESTALPINE METAL FORMING GMBH (AT)
International Classes:
B21D22/02; B21D22/20
Foreign References:
EP2583768A12013-04-24
JP2008087001A2008-04-17
DE102008034996B42010-11-18
EP2993241A12016-03-09
Attorney, Agent or Firm:
NAEFE, Jan Robert (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Umformen von Stahlblechen und insbesondere Verfahren zum Presshärten von Stahlblech, wobei eine zumindest teilbereichsweise auf eine Temperatur oberhalb AC3 erhitzte Platine aus einem härtbaren Stahlblechmaterial in ein Umform- und Härtewerkzeug eingelegt wird und anschließend in den Um¬ form- und Härtewerkzeug durch das Einfahren zumindest eines Stempels in zumindest einer Matrize oder umgekehrt oder das Zusammenfahren von Stempel und Matrize mit einer gewünschten Kontur versehen wird, wobei der Stempel in die Matrize bis zum Formschluss eingefahren wird und anschließend wieder auseinan¬ der gefahren wird und das umgeformte und gehärtete Blechbau¬ teil entnommen wird,

dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Stempels (2) und/oder der Matrize (3) beim Erreichen des Formschlusses > 0 m/ s liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, bis zum Erreichen des Formschlusses der Stempel (2) mit maximalen Beschleunigung oder Verzögerung von kleiner m/s2 in die Matrize (3) eingefahren wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erreichen eines vorgegebenen Stempelverfahrweges oder einer vorgegebenen Presskraft des Stempels auf die Plati¬ ne (7) und die Matrize (3) und/oder das Überschreiten einer vorgegebenen Drucks die Matrize und/oder Matrize und die Nie¬ derhalter (4) und/oder die Matrize, die Niederhalter (4) und der Stempel (2) entsprechend der Bewegungsrichtung (10) des Stempels (2) zur Verringerung der Kraft und/oder des Drucks und/oder der Verlängerung des Verfahrweges des Stempels (2) verfahren wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verfahren des gesamten Werkzeugs (1) oder Teile davon und insbesondere der Matrize (3) gesteuert nachgiebige Mittel (9) zwischen der Matrize und einem Werk¬ zeugfundament (8) und/oder am Vortrieb des Stempels (2) vor¬ handen sind.

5. Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, das als ge¬ steuert nachgiebige Mittel (9) Federn und/oder Dämpfer und/oder hydraulische Federn und/oder Gasdruckfedern und/oder elektromechanische Mittel verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuert nachgiebigen Mittel (9) von einem gesperrten in einen entsperrten oder offenen Zustand schaltbar sind, wobei die Sperrmittel hydraulische oder pneumatische Sperrmittel (Ventile) , mechanische Sperrmittel oder elektromechanische Sperrmittel sind.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) zumindest eine Matrize (3), einen in die Matrize einfahrbaren Stempel (2) und ein Werkzeugfundament (8) be¬ sitzt, wobei zwischen der Matrize und dem Werkzeugfundament (8) und/oder im Bereich des Stempelantriebes gesteuert nach¬ giebige Mittel (9) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuert nachgiebigen Mittel (9) mechanische Federn und/oder Gasdruckfedern und/oder hydraulische Federn und/oder

Dämpfer und/oder elektromechanische Mittel sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuert nachgiebigen Mittel über Freigabe und Sperrmit¬ tel verfügen, wobei die Freigabe und Sperrmittel mechanische Sperrmittel, elektrische Sperrmittel hydraulische oder pneuma¬ tische Sperrmittel sind und die Sperrmittel mechanische elektrisch oder elektronisch oder hydraulisch angesteuert sind .

Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Warmformen von Stahlblechen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Warmumformen und insbesondere Presshärten von Stahlblechen.

Zur Erzeugung gehärteter Stahlblechbauteile sind zwei grund ¬ sätzliche Verfahren bekannt. Bei einem ersten Verfahren, dem sogenannten indirekten Verfahren, wird ein Stahlblech aus ei ¬ ner härtbaren Stahlblechlegierung, beispielsweise aus einem 22MnB5 oder verwandten Stahllegierungen, welches unbeschichtet ist oder mit einer metallischen Schutzschicht, wie einer Zink ¬ schicht versehen ist, in einer herkömmlichen Pressenstraße kalt zu dem gewünschten Bauteil umgeformt. Bei dieser Kaltum ¬ formung kann eine nachfolgende Wärmedehnung durch eine ent ¬ sprechende kleinere Dimensionierung des Bauteils berücksich ¬ tigt sein. Anschließend wird dieses Bauteil auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur aufgeheizt. Die Austenitisie ¬ rungstemperatur ist dabei die Temperatur, bei der das Gefüge der Stahllegierung in einer hinreichenden Zeit in vollständig austenitisierten Zustand vorliegt und damit vorzugsweise eine Temperatur oberhalb von Ac 3 .

Das so erhitzte Bauteil wird anschließend in ein Werkzeug ein ¬ gelegt, dessen Werkzeugunterteil und -Oberteil exakt der Form des Bauteils in seinem durch Wärme gedehnten Zustand ent- spricht. Dieses Werkzeug wird geschlossen und durch allseitige schnelle Abfuhr der Wärme mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit gehärtet. Der letztere Schritt wird als Formhärten bezeichnet, da das Bauteil hier in der Form gehärtet wird, jedoch keine nennenswerten Umformschritte erfolgen .

Das zweite bekannte Verfahren, das sogenannte direkte Verfah- ren oder Presshärten, sieht vor, eine Platine aus einem oben genannten härtbaren Stahlblech ebenfalls auf einer Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (AC 3 ) für diese Legie ¬ rung zu erhitzen und anschließend in einem vorzugsweise ein ¬ stufigen Umformprozess sowohl umzuformen als auch zu härten. Hierfür wird die Stahlblechplatine im erhitzen Zustand in ein Werkzeug eingelegt und dann durch das Werkzeugoberteil und - unterteil tiefgezogen. Nach dem Schließen der Werkzeughälften wird auch hier die Wärme des Blechs mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit abgeführt, so dass eine Härtung erfolgt.

Aus der DE 10 2008 034 996 B4 ist eine Vorrichtung zum Warm ¬ formen und Presshärten eines Halbzeugs aus härtbarem Stahl be ¬ kannt, wobei diese Vorrichtung eine Matrize und eine Patrize mit einem formgebenden Teilstück besitzt. Diese beiden Teile sind gegeneinander und ineinander bewegbar, wobei die Vorrich ¬ tung zusätzlich eine Schneideinrichtung mit einem Ober- und Untermesser besitzt, wobei der Stempel zumindest am Pressen ¬ stößel angebracht und gegenüber dem Pressenstößel beweglich gelagert ist und die Matrize mittelbar am Pressentisch ange ¬ bracht ist. Die DE 10 2010 023 001 AI betrifft ein Werkzeug zum Ziehen von Blech, insbesondere zum Verformen mit kleinen Radien. Hierbei soll es sich vorzugsweise um Kfz-Formteile handeln. Das zu verformende Blech soll hierbei in an sich be- kannter Weise zwischen einer Matrize und einer Patrize bzw. einem Stempel entsprechend der Kontur der Matrize und des

Stempels verformt werden. Der Stempel soll hierbei im Bereich einer aufgrund des geringen Radius kritischen Verformung einen über Druckmittel gefederten Einsatz umfassen, der über einen Anschlag gegen den Stempel vorgespannt sein soll. Als Problem hierbei wird zugrunde gelegt, dass beim Ziehen im Radienbe ¬ reich das Blech stets dünner wird und durch Spannungsunter ¬ schiede das Blech über den Stempel fließt. Der ursprünglich ausgedünnte Bereich hinterlässt hierbei eine Markierung, die auch nach dem Lackieren beispielsweise eines Karosserieteils sichtbar ist. Solche Markierungen werden Laufkanten genannt, die auf der Blechoberfläche erkennbar sind. Dementsprechend soll der Stempel im Bereich einer aufgrund des geringen Radius kritischen Verformung einen über Druckmittel gefederten Ein ¬ satz umfassen, der vorzugsweise mittels eines Anschlags gegen den Stempel vorgespannt ist. Hierdurch wird die Bildung der Laufkanten vermieden. Aus der DE102005041741A1 ist ein Verfahren zum Herstellen ei ¬ nes pressgehärteten Bauteils bekannt, wobei hierbei ein Halb ¬ zeug aus einem ungehärteten warmumformbaren Stahlblech erwärmt und in ein Warmumformwerkzeug pressgehärtet wird, wobei zur Erhöhung der bahnpresshärten erreichbaren Ziehtiefen die Um- formgeschwindigkeit , mit welcher das Halbzeug im Warmumform ¬ werkzeug umgeformt wird so hoch ist, dass der Umwandlungspro- zess von einem austenitischen in ein martensitischen oder bai- nitisches Gefüge erst nach Beendigung des Umformvorgangs abge ¬ schlossen ist.

Aus der DE 103 18 056 B4 ist ein Verfahren und eine Presse zum Warmformen bekannt, wobei bei dem Verfahren ein Formbauteil aus Metall so durchgeführt wird, dass ein Halbzeug auf Umform ¬ temperatur erhitzt wird und in einer Presse mit einem Gesenk, einem Stempel und einem Niederhalter geformt wird, wobei das Halbzeug durch einen oberen und einen unteren Niederhalter, die sowohl gegenüber dem Gesenk als auch gegenüber dem Stempel verfahrbar sind, frei vorgeformt und dann in derselben Presse durch Zufahren des Gesenks und des Stempels endgeformt und gleichzeitig gehärtet wird. Hierbei wird ausgeführt, dass das kalte Vorformen bei Halbzeug aus Stahl dann Probleme bereitet, wenn dieser Stahl mit einer Aluminiumbeschichtung versehen wurde. Es ist allgemein bekannt, dass das kalte Vorformen von aluminiumbeschichteten Stahlblechen zu Rissen in den besonders stark umgeformten Bereichen führt. Dementsprechend soll dies durch das Warmvorformen vermieden werden.

Aus der DE 11 2009 001 109 T5 ist eine Ziehkissenvorrichtung bekannt, die dazu dient, in einer Pressmaschine auf einen Stempel eine Presskraft zu generieren, wobei das Kissen eine Kraft von dem Stempel aufnehmen soll und einen Abstützab ¬ schnitt besitzt, der die Kissenunterlage abstützt. Zudem soll ein Stoßdämpfer vorhanden sein, der dazu geeignet ist, einen Stoß zwischen der Kissenunterlage und dem Abstützabschnitt zu lindern, wobei ein Dämpfungsabschnitt vorhanden ist, der eine Reaktionskraft entsprechend einer relativen Geschwindigkeit der Kissenunterlage in Bezug auf den Abstützabschnitt gene ¬ riert und ein elastischer Abschnitt, der dafür geeignet ist, die Reaktionskraft entsprechend einer relativen Verschiebung der Kissenunterlage auf den Stützabschnitt zu generieren. Hierdurch soll insgesamt eine ansonsten unausweichliche Wel ¬ lenform der Presskraft in der Anstiegszeit vermieden werden und in eine andere Form gebracht werden, bis die Geschwindig- keitsdifferenz einen Zielwert erreicht. Insgesamt wird hierbei offensichtlich eine hydraulische Steuerung angestrebt, wobei eine Veränderung der Geschwindigkeitsdifferenz beim Zufahren der Presse auch die Reaktionskraft durch den Dämpfungsab ¬ schnitt verändert soll. Dementsprechend soll eine angemessene Einstellung des sich verändernden Zielwertes der Geschwindig ¬ keitsdifferenz es möglich machen, die Wellenform der Press ¬ kraft in der Anstiegszeit anzupassen und zu formen, bis die Geschwindigkeitsdifferenz den Zielwert erreicht. Aus der DE 36 13 202 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen kera ¬ mischer Formlinge bekannt, wobei diese Formlinge aus einer ke ¬ ramischen pulverförmigen Masse hergestellt werden. Hierbei sollen auftretende Beschädigungserscheinungen an den Formlin- gen beim Abheben der Formhälften voneinander verhindert wer ¬ den, wozu zwischen mindestens einem Teil der Stelleinrichtung und einem die Dichtfläche bildenden Teil der zugehörigen Form ¬ hälfte eine Federung vorgesehen ist, welche bei der Schließbe ¬ wegung der Stelleinrichtung unter Spannung gesetzt wird und sich bei der Öffnungsbewegung der Stelleinrichtung entspannt.

Aus dem DEG 85 14 337.5 ist eine Einrichtung zur Herstellung von keramischen Formlingen bekannt, bei denen ebenfalls eine wesentliche Verringerung der Beschädigungserscheinung beim Ab- heben eines Schließkopfs erzielt werden soll.

Aus der DE 10 2014 112 244 AI ist ein Verfahren bekannt, bei dem Blechbauteile durch Presshärten erzeugt werden, wobei je ¬ doch, in der eine Umformwerkzeugstufe während der Schließbewe- gung von einem oberen Umkehrpunkt zu einem unteren Umkehrpunkt der Presse durch wenigstens ein elastisches Stellglied relativ zur Presse bewegt wird, so dass die Warmumformung beendet wird und das Zuhalten beginnt bevor die Presse den unteren Umkehr ¬ punkt erreicht oder das Zuhalten der Umformwerkzeugstufe durch ein elastischen Stellglied erst während der Aufwärtsbewegung der Presse beendet wird, nachdem der untere Umkehrpunkt der Presse vollständig durchfahren wurde.

Bei allen bekannten Verfahrensweisen, bei denen Stahlbleche erhitzt und im direkten Verfahren umgeformt werden, wird ins ¬ besondere bei Anwesenheit von metallischen Beschichtungen beo ¬ bachtet, dass es zu einer Rissbildung kommt. Die Rissbildung wurde bislang auf das sogenannte Liquid Metal Embrittlement zurückgeführt und angenommen, dass der Kontakt eines flüssigen Überzugsmetalls mit austenitischen Phasen des Stahls hier eine schädigende Wirkung hat und insbesondere bei der Umformung Risse erzeugt, die bis tief in das Stahlsubstrat hineinrei ¬ chen .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Umformung und Abkühlung beim Presshärten sicherer ge ¬ lingt .

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es ist darüber hinaus eine Aufgabe, eine Vorrichtung zum Presshärten von Stahlblechen, insbesondere beschichteten Stahlblechen zu schaffen, mit der es gelingt, das Umformen si ¬ cherer und insbesondere rissfrei durchzuführen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung betrifft gemäß Anspruch 1 ein Verfahren zum Um ¬ formen von Stahlblechen und insbesondere Verfahren zum Press ¬ härten von Stahlblech, wobei eine zumindest teilbereichsweise auf eine Temperatur oberhalb Ac 3 erhitzte Platine aus einem härtbaren Stahlblechmaterial in ein Umform- und Härtewerkzeug eingelegt wird und anschließend in den Umform- und Härtewerk ¬ zeug durch das Einfahren zumindest eines Stempels in zumindest einer Matrize oder umgekehrt oder das Zusammenfahren von Stem ¬ pel und Matrize mit einer gewünschten Kontur versehen wird, wobei der Stempel in die Matrize bis zum Formschluss eingefah- ren wird und anschließend wieder auseinander gefahren wird und das umgeformte und gehärtete Blechbauteil entnommen wird, wo ¬ bei die Geschwindigkeit des Stempels (2) und/oder der Matrize (3) beim Erreichen des Formschlusses > 0 m/ s liegt.

Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass offensichtlich die Umform ¬ geschwindigkeit einen ganz entscheidenden Einfluss auf die Rissbildung hat. Genauer gesagt, hat nicht nur die anfängliche Umformgeschwindigkeit, sondern die Umformgeschwindigkeit wäh ¬ rend des gesamten Umformprozesses offensichtlich einen Ein ¬ fluss, wobei offensichtlich deutlich bessere Ergebnisse beim Umformen erzielt werden, wenn sich die Umformgeschwindigkeit während des Umformens möglichst wenig ändert.

Besonders auszeichnen kann sich das Verfahren bei einfachen Geometrien, beispielsweise einem Hutprofil, insb. Geometrien mit einfach gekrümmten Radien.

Bei bestehenden bekannten Verfahren wird ein Pressenstempel bzw. eine Patrize in eine Form, also eine Matrize, eingefah ¬ ren. Das umzuformende Stahlblech wird an den Rändern durch so ¬ genannte Niederhalter an der Form gehalten, so dass beim Zu ¬ sammenfahren der Formen ein echtes Tiefziehen, d.h. ein Flie ¬ ßen des Materials in die Form stattfindet.

Bei bestehenden Verfahren muss die Tiefziehgeschwindigkeit zwangsläufig zum Ende des Umformschrittes, d.h. kurz bevor die Matrize und Patrize im vollständig geschlossenen Zustand sind, bis auf Null verringert werden, da ansonsten die Form zerstört werden würde. Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, dass aber genau diese Verlangsamung der Pressengeschwindigkeit of ¬ fensichtlich bei der Rissbildung einen maßgeblichen Einfluss hat . Erfindungsgemäß sollen Risse im Bereich von > 200 pm insbeson ¬ dere > 100 pm besonders bevorzugt > 30 pm, weiter bevorzugt > 10 pm gesichert vermieden werden.

Weiters kann sich die Erfindung dadurch auszeichnen, dass die Anzahl der sogenannten Mikrorisse im Bereich zwischen 10 pm und 30 pm ebenso verhindert oder zumindest die Anzahl stark vermindert werden.

Erfindungsgemäß wird daher die Umformgeschwindigkeit gleich gehalten bzw. die Pressenzufahrgeschwindigkeit nicht geändert, so dass die Patrize und Matrize mit möglichst unveränderter Geschwindigkeit auf Anschlag (Formschluss ) gefahren werden. Die Beschleunigung (also jegliche Geschwindigkeitsänderung) während des Umformprozess sollte kleiner als TT m/s 2 , bevorzugt kleiner als 1 m/s 2 , besonders bevorzugt kleiner als 1/7T m/s 2 sein .

Erfindungsgemäß wird die Form bzw. das Formwerkzeug vor Zer- Störung dadurch geschützt, dass die Matrize und/oder die Pat ¬ rize derart gelagert sind, dass die unverminderte Zufahrge- schwindigkeit durch geeignete Mittel und insbesondere durch steuerbar nachgiebige Mittel das passive oder aktive Bewegen der Matrize und/oder Patrize quasi abgefangen wird.

Hierzu können sowohl die Matrize als auch die Patrize mit nachgiebigen Mitteln, insbesondere steuerbar nachgiebigen Mit ¬ teln, „federnd" gelagert sein. Federnd gelagert im Sinne der Erfindung bedeutet, dass mecha ¬ nische oder hydraulische Federelemente oder Feder- Dämpferelemente oder Dämpferelemente eingesetzt werden. Diese Elemente können hierbei passiv reagieren oder aktiv an ¬ gesteuert sein.

Bei einer passiven Anordnung sind die Feder- bzw. Dämpferkräf ¬ te so ausgelegt, dass nach dem vollständigen Zusammenfahren der Formenhälften eine Feder- bzw. Dämpferkraft überwunden wird, die dann zu einer Auslenkung der Feder und/oder des Dämpfers führt .

Bei einer aktiven Ansteuerung wird das Zusammenfahren der For ¬ menhälften entweder mit einer Krafterfassung oder einer Weger ¬ fassung oder einer kombinierten Kraft /Wegerfassung verfolgt und die Auslenkbewegung der Feder und/oder Dämpfer durch deren Freigabe in mechanischer Form oder beispielsweise durch ange ¬ steuerte Ventile freigegeben, bevor eine definierte Überlast an den Formenhälften auftritt.

Im einfachsten Fall kann eine mechanische Freigabevorrichtung vorhanden sein, bei der bei vollständigem Schluss der Werk ¬ zeughälften beispielsweise eine oder mehrere Klinken aus einem Eingriff herausbewegt werden und so eine Weiterbewegung der gesamten Form entlang eines Verfahrweges ermöglicht.

Anstelle dieser mechanischen Lösung kann ein entsprechender Sensor vorgesehen sein, der eine mechanische Freigabe ermög ¬ licht .

Dieser Sensor kann selbstverständlich auch dafür verwendet werden, ein hydraulisches Ventil oder dergleichen freizugeben.

Darüber hinaus kann auch, insbesondere zum Zwecke der Quali- tätssicherung eine kontinuierliche Kraft oder Weg oder Kraft /Wegmessung erfolgen, so dass beim Erreichen bestimmter Kräfte eine Freigabe der Feder- bzw. Dämpfungsbewegung er ¬ folgt .

Bei einer kontinuierlichen Aufnahme des Weges oder der Kraft kann auch eine dosierte Freigabe der Federn bzw. Dämpfer der ¬ art erfolgen, dass ein hydraulischer Regelkreis nur teilweise geöffnet wird und somit die auftretenden Kräfte nur teilweise abgefangen werden.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu ¬ tert. Es zeigen dabei:

Fig.l ein Umformwerkzeug mit eingelegter Platine im Aus ¬ gangszustand nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 das Werkzeug nach Figur 1 in vollständig geschlossenem und vollständig umgeformten Zustand der Platine;

Fig. 3 das Werkzeug nach der Erfindung mit gefedertem Aufbau mit eingelegter Platine im Ausgangszustand;

Fig. 4 das Werkzeug nach der Erfindung mit vollständig umge ¬ formten Zustand in vollständig geschlossenem Werkzeug ¬ zustand nicht eingefedert;

Fig. 5 das Werkzeug nach der Erfindung in vollständig ge ¬ schlossenem Zustand mit vollständig umgeformter Plati ¬ ne und in den Federendanschlägen;

Fig. 6 ein Pressengeschwindigkeitszeitdiagramm zeigend eine herkömmlichen Verlauf und den Verlauf bei der erfin ¬ dungsgemäßen Ausgestaltung. Ein herkömmliches Umformwerkzeug und insbesondere Warmumform ¬ werkzeug nach dem Stand der Technik 100 besitzt einen Stempel 101 und eine Matrize 102 sowie Blechhalter 103 bzw. Niederhal ¬ ter 103. Die Matrize besitzt eine Kontur 104, die der Kontur eines zu formenden Bauteils entspricht, wobei der Stempel 101 eine Kontur 105 besitzt, die formschlüssig in die Matrize ein ¬ passbar ist und dementsprechend auch der Kontur eines zu er ¬ zeugenden Bauteils entspricht. Die Blechhalter 103 sind übli ¬ cherweise um die Kontur 104 der Matrize herum angeordnet und dienen dazu, eine Platine 106 in den Randbereichen auf das Werkzeug bzw. die Matrize zu pressen, so dass, wenn der Stem ¬ pel 101 in die Matrize 102 eingefahren wird, das Blechmaterial entsprechen gezogen wird, d.h. in die Matrize einfließt (Fig. 2) .

Ein erfindungsgemäßes Werkzeug 1 (Fig. 3, 4, 5) besitzt eben ¬ falls einen Stempel 2 bzw. eine Patrize 2 und eine Matrize 3. Die Matrize 3 besitzt eine Kontur 5, die der Kontur eines her ¬ zustellenden Bauteils bzw. der ausgeformten Kontur eines her- zustellenden Bauteils entspricht, wobei der Stempel 2 eine Kontur 6 besitzt, die der Kontur 5 im Wesentlichen entspricht und insbesondere zwischen der Kontur 5 und 6 einen Formschluss ergibt gegebenenfalls einen Formschluss mit einer dazwischen ¬ liegenden Platine 7, die entsprechend umgeformt ist.

Zudem sind Blechhalter bzw. Niederhalter 4 vorhanden, welche auf Randbereiche einer Platine 7 einwirken und diese an der Matrize 3 halten, so dass beim Schließen der Form durch das Einfahren des Stempels 2 in die Kontur 5 der Matrize 3 dazu führt, dass das Material der Platine 7 entsprechend in die Kontur 5 einfließt.

Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist die Matrize zudem an einem Grundgestell 8 bzw. Fundament angeordnet bzw. auf dem Grundgestell 8 aufgeständert , wobei zwischen dem Grundgestell 8 und der Matrize 3 nachgiebige Mittel 9 vorhanden sind.

Die insbesondere gesteuert nachgiebigen Mittel 9 sind bei- spielsweise mechanische Federn, wobei diese mechanischen Fe ¬ dern über vorzugsweise mechanische oder elektrische Freigabe ¬ elemente (nicht gezeigt) verfügen, welche beim Erreichen eines vorgegebenen Sollzustandes die Federn freigeben und einer Aus ¬ lenkung der Federn gegen die Federkraft ermöglichen.

Die gesteuert nachgiebigen Elemente können aber auch Dämpfer sein, z.B. Öl und/oder Gasdruckdämpfer, die beim Erreichen ei ¬ nes Sollzustandes ausgelenkt werden. Auch derartige Dämpfer ob Gasdruck oder Öldruckdämpfer oder hydraulische oder fluidische Dämpfer können über mechanische oder elektrisch angesteuerte Sperrmittel verfügen, die beim Erreichen des Sollzustandes ge ¬ öffnet werden.

Darüber hinaus können diese Dämpfer auch über Ventile verfü- gen, die beim Erreichen eines Sollzustandes (eines Solldruck- zustandes) ganz oder teilweise geöffnet werden und so eine Auslenkung ermöglichen.

Selbstverständlich kann sich bei den gesteuert nachgiebigen Elementen auch um Gasdruckfedern oder pneumatische Federn han ¬ deln, wobei ebenfalls bei diesen mechanische oder fluidische Freigabemittel (Ventile) vorhanden sein können.

Die gesteuert nachgiebigen Elemente können aber auch elektri- sehe nachgiebige Elemente, z.B. Magnete oder Wirbelstrombrem ¬ sen sein.

Selbstverständlich können die gesteuert nachgiebigen Elemente auch Mischungen der genannten Elemente sein. Wesentlich ist, dass diese Elemente beim Erreichen eines vor ¬ gegebenen Sollwertes eine Bewegung der Matrize entsprechend der Einfahrbewegung des Stempels ermöglichen.

Um ein Werkstück zu erzeugen, wird eine Platine 7 in das ge ¬ öffnete Werkzeug eingelegt (Fig. 3) . Anschließend werden die Niederhalter auf die Matrize zugefahren, damit die Platine 7 zwischen den Niederhaltern 4 und der Matrize 3 eingeklemmt. Nachdem die Platine 7 in dieser Weise gehalten ist, insbeson ¬ dere eine auf Austenitisierungstemperatur erhitzte Platine, wird der Stempel 2 mit seiner Kontur 6 in die Kontur 5 der Matrize 3 eingefahren bis die Platine 7 vollständig umgeformt ist (Fig. 4) . Bei einer auf Austenitisierungstemperatur er- hitzten Platine 7, insbesondere einer über AC 3 erhitzten Plati ¬ ne, erfolgt spätestens mit dem vollständigen Anliegen der Pat- rize und der Matrize an der Platine und damit der vollständi ¬ gen Umformung auch die Abschreckhärtung in dem die Wärme aus der Platine 7 sowohl in die Matrize als auch in die Patrize bzw. den Stempel abgeleitet wird.

In diesem Zustand sind die insbesondere gesteuert nachgiebigen Elemente noch in ihrer Ausgangsposition. Nach dem vollständigen Einfahren des Stempels 2 in die Matrize 3 und dadurch auch das Erreichen eines Druckes des Stempels 2 auf die Platine 7 und über die Platine 7 auf die Matrize 3 kann nach Erreichen eines vorgegebenen Sollwertes eine Freiga ¬ be der gesteuert nachgiebigen Elemente erfolgen.

Die Freigabe kann im einfachsten Fall dadurch erfolgen, dass eine bestimmte Federkonstante vorhanden ist, die erst dann überschritten wird, wenn der Stempel 2 einen bestimmten Druck gegenüber der Matrize 3 überschreitet (ungesteuert) . Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß möglich, über entspre ¬ chende Druckaufnehmer den Druck zwischen dem Stempel 2 und der Matrize 3 aufzunehmen und bei Überschreiten eines Druck- Istwertes, der einem Drucksollwert entspricht, die nachgiebi ¬ gen Elemente 9 gesteuert freizuschalten und somit eine Auslen ¬ kung entlang der Bewegungsrichtung 10 des Stempels 2 (Fig. 4) vorzunehmen . Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird anstelle des Drucks der Weg des Stempels in die Matrize aufgenommen, wobei die Wegaufnehmer bzw. Sensoren die steuerbar nachgiebi ¬ gen Elemente 9 dann freischalten, wenn ein bestimmter Weg überschritten wurde, der einem vollständigen Schließen oder vollständigen Einformen der Platine 7 in die Matrize 3 ent ¬ spricht .

Darüber hinaus ist es selbstverständlich möglich, die Wegmes ¬ sung und die Druckmessung bzw. Kraftmessung miteinander als kombinierte Kraft-Weg-Messung zu koppeln.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorteilhaft, Überlastauslö ¬ ser einzusetzen, die in jedem Fall beim Überschreiten eines gewissen Drucks, einer vorgegebenen Kraft oder eines vorgege- benen Weges, die steuerbar nachgiebigen Element 9 freizuschal ¬ ten .

Erfindungsgemäß muss die Steuerung auf jeden Fall in einer Weise erfolgen, wie sie im Diagramm (Fig. 5) dargestellt ist. Der herkömmliche Verlauf der Pressengeschwindigkeit ist hier ¬ bei in der linken Diagrammhälfte ersichtlich, was bedeutet, dass nach dem Start der Umformung, d.h. nach dem Berühren des Stempels und der Platine, die Geschwindigkeit des Stempels ab ¬ nimmt bis das Ende der Umformung erreicht ist. Würde die Ge- schwindigkeit hierbei nicht abnehmen, würde das Werkzeug und auch das Werkstück unweigerlich beschädigt bzw. zerstört.

Nach der Erfindung ist eine solche Zerstörung des Bauteils o- der der Presse nicht möglich. Vielmehr ist es möglich, die Pressengeschwindigkeit während des gesamten Umform- und Härte ¬ vorgangs gleich zu halten und erst nach dem Ende der Umformung (rechter Teil des Diagramms in Fig. 5) die Pressengeschwindig ¬ keit abzusenken.

Vorteilhafterweise beträgt die Pressengeschwindigkeit beim Formschluss mehr als 10 mm/ s .

Erfindungsgemäß werden somit zu hohe Pressendrücker aufgrund einer zu hohen Stempelgeschwindigkeit dadurch abgefedert, dass das gesamte Werkzeug entsprechend der Bewegungsrichtung 10 des Stempels ausgelenkt werden kann.

Hierbei ist erfindungsgemäß die Anordnung der steuerbar nach- giebigen Elemente 9 im Bereich der Matrize vorgenommen worden.

Es spricht aber nichts dagegen, steuerbar nachgiebige Elemente 9 auch zwischen dem Stempel 2 und dem Stempelantrieb (nicht gezeigt) anzuordnen, so dass nach dem Erreichen eines vorgege- benen Drucks auch im Bereich des Stempelantriebs eine entspre ¬ chende Lastschaltung oder Überlastschaltung vorhanden ist.