Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Schienenprofils für ein Verstellsystem, insbesondere für ein Sitzlängsverstellsystem. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein

Schienenprofil.

Bei herkömmlichen Sitzlängsversteilsystemen ist die Festigkeit des

Grundwerkstoffs der Schienenprofile durch die Umformbarkeit bei der Herstellung begrenzt. Im Stand der Technik werden Werkstoffe mit einer Dehngrenze von Rp=o,2 im Bereich von 800N/mm ² bis 1 .000 N/mm ² verwendet. Bedingt durch die hohen Zugfestigkeiten und der geringeren Dehngrenzen kommt es in der Fertigung zu Rückfederungen in den

Biegungen der Schienenprofile. Auch die Herstellbarkeit von jeder Art Verprägung und Umformung im Schienenprofil ist durch die geringe

Bruchdehnung des Werkstoffes mit hoher Festigkeit begrenzt.

Aus der WO 2012/059233 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Profils durch Rollformen bekannt, bei dem die Umformbarkeit durch eine

Wärmeunterstützung verbessert wird.

Aus der DE 10 2010 01 1 368 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Formbauteilen aus einer Platine aus ungehärtetem, warm umformbaren Stahlblech offenbart. Die Platine wird in einem Presswerkzeug zum Formbauteil warm umgeformt und pressgehärtet, wobei partiell Bereiche des Formbauteils nach dem Presshärten wärmebehandelt werden. Die partielle Wärmebehandlung erfolgt entlang eines linienformigen Bereichs am Formbauteil. Nach der Wärmebehandlung wird entlang des linienförmigen Bereichs das Formbauteil umgeformt oder geschnitten.

Durch die DE 197 43 802 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils offenbart, bei dem eine Platine aus einer

Stahllegierung bereitgestellt wird. Die Platine wird pressformtechnisch zu einem Formbauteil geformt. Anschließend werden partielle Bereiche des Formbauteils wärmebehandelt und in einem Presswerkzeug vergütet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein besonders einfaches

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines

Schienenprofils, anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem Verfahren zur

Herstellung eines Bauteils, insbesondere eines Schienenprofils, für ein Verstellsystem, bei welchem ein zu bearbeitendes Bauteil aus einem

Bauteilmaterial oder Werkstoff bereitgestellt wird und das zu bearbeitende Bauteil partiell in mindestens einem Umformbereich mit einer vorgebbaren Aufheizbreite auf eine vorgebbare Umformtemperatur vor einem Umformen derart aufgeheizt wird, dass ein Materialgefüge des zu bearbeitenden Bauteils erhalten bleibt und das partiell aufgeheizte Bauteil in diesem

Umformbereich in mindestens einem Umformvorgang umgeformt wird.

Durch eine derart lokale Aufheizung des Bauteilwerkstoffs nur im

Umformbereich wird die Festigkeit nur in diesem Bereich reduziert und die Dehnbarkeit für einen Umformprozess auch nur in diesem Bereich erhöht.

Eine solche lokale Erwärmung großer Bauteile hat den Vorteil, dass eine Aufwärmzeit und eine Abkühlzeit deutlich reduziert sind. Insbesondere liegen diese im Millisekunden- oder Sekundenbereich von beispielsweise 0,3 s bis 4 s, insbesondere von 0,5 s bis 2,5 s, bevorzugt von 0,5 s bis 2 s. Hierbei kann die Aufheizung der Umformzone oder des Umformbereichs auch über die normale Rekristallisationstemperatur hinaus erfolgen. Bedingt durch den schnellen Wärmeabfluss aus der partiellen Umform- oder Erwärmungszone in das gesamte Werkstück oder Bauteil sowie den Werkzeugkontakt zum kalten Umformwerkzeug erfolgt die Abkühlung des Werkstoffes so schnell, dass der Werkstoff aufgrund der Inkubationszeit der Rekristallisation nicht oder nur in geringerem Umfang rekristallisiert und die kristalline

Werkstoffstruktur sowie die Werkstoffeigenschaften erhalten bleiben oder nur gering umgewandelt wird.

In einer Ausführungsform kann die Umformzeit gegenüber der Aufwärmzeit kleiner sein oder umgekehrt. So kann beispielweise in Abhängigkeit vom verwendeten Bauteilmaterial die Aufwärmzeit ca. 1 s und die

Umformzeit 0,5 s betragen.

Bedingt durch den im Verhältnis zum übrigen großen Bauteil sehr kleinen Umformbereich wird zum Aufheizen deutlich weniger Energie benötigt, da die Umformtemperatur sehr schnell erreicht wird, wobei das Beenden des Aufheizens zu einem schnellen Abkühlen im Millisekunden- oder

Sekundenbereich führt, da die Wärme in den übrigen nicht aufgeheizten großen Bereich des Bauteils übertragen wird. Auf eine aufwendige

zusätzliche Kühlung, insbesondere eine Öl- oder Wasserkühlung kann somit verzichtet werden.

Durch eine derart kurze und schnelle Aufheiz-/Aufwärmzeit bleibt das

Materialgefüge, insbesondere Schiebungen längs kristalliner Gleitebenen des Bauteilmaterials, selbst bei relativ hohen Aufheiztemperaturen von größer 500°C bis hin zu 1 .000 C weitgehend erhalten, ohne dass der Stoff-/ Materialzusammenhang zerstört wird. Ein solches Verfahren ist materialsparend. Zudem kann durch die reduzierte Festigkeit des Bauteilmaterials oder Werkstoffs im Umformbereich die Umformkraft und eine Rückfederung reduziert werden. Daraus resultierend können kleinere Umformwerkzeuge, wie Umformpressen verwendet werden. Zudem sinkt der Werkzeugverschleiß. Durch die reduzierte Rückfederung sinken wiederum Toleranzen, insbesondere Bauteiltoleranzen,

Fertigungstoleranzen, und die Qualität des fertigen Bauteils ist erhöht.

Die Erfindung sieht vor, dass das zu bearbeitende Bauteil partiell nur in mindestens einem Umformbereich auf die Umformtemperatur derart aufgeheizt wird, dass ein Materialgefüge des zu bearbeitenden Bauteils erhalten bleibt. Dazu wird das zu bearbeitende Bauteil derart partiell nur im Umformbereich auf eine Umformtemperatur aufgeheizt, die unterhalb der Rekristallisationstemperatur des Bauteilmaterials oder Werkstoffs liegt.

Alternativ oder zusätzlich kann das zu bearbeitende Bauteil derart partiell nur in mindestens einem Umformbereich auf eine Umformtemperatur aufgeheizt werden, die oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Bauteilmaterials oder Werkstoffs liegt. Beispielsweise wird das zu bearbeitende Bauteil derart partiell in dem mindestens einen Umformbereich im Verhältnis zu dem übrigen Bauteilbereich und somit lokal auf eine Umformtemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur des Werkstoffs und derart zeitabhängig aufgeheizt, dass die Inkubationszeit der Rekristallisation des Werkstoffs zumindest unterschritten bleibt. Dabei wird aufgrund des geringeren aufzuheizenden Bauteilbereiches im Vergleich zum größeren nicht aufgeheizten Bauteilbereich die Wärme so schnell über den größeren nicht aufgeheizten Bauteilbereich und einen Kontakt zum kalten Umform Werkzeug abgeführt, dass keine oder nur eine geringe Strukturumwandlung des Werkstoffs und somit keine bzw. nur eine geringere Rekristallisation erfolgt. Mit anderen Worten: Bei einem partiellen Aufheizen des Werkstoffs oberhalb der Rekristallisationstemperatur und/oder der Inkubationszeit der

Rekristallisation kann es im Umformbereich zu einer geringen Änderung des Materialgefüges, insbesondere kristalliner Gleitebenen kommen, wodurch die Festigkeit des Bauteils in diesem Bereich dauerhaft reduziert ist. Dies kann insbesondere in Umformbereichen mit komplexen Umformgeometrien benutzt werden, um die Umformbarkeit zu verbessern. Darüber hinaus kann bei speziellen Bauteilmaterialien, insbesondere Stahlwerkstoffen, die

Aufheizung der Umformbereiche zum gleichzeitigen Vergüten des Werkstoffs verwendet werden. Als Bauteilmaterial wird insbesondere ein Stahl oder eine Stahllegierung mit geringen Dehngrenzen (A80) im Bereich von 1 % bis 10 % und einer Dehngrenze RP=O,2 bis zu 2.000 N/mm ² oder sobald verfügbar auch darüber verwendet.

Das Bauteil ist insbesondere ein Blechteil, bevorzugt ein Stahlblech mit einer Dicke von 0,5 mm bis 2,5 mm, bevorzugt von 1 mm bis 2 mm. Das Bauteil wird im Umformbereich mindestens einem Umformschritt, insbesondere mehreren Umformschritten unterzogen. Dabei wird das Bauteil im

Umformbereich gepresst, gebogen, gewalzt oder druckumgeformt werden.

Hierzu kann das Werkzeug zum Umformen entsprechend geformt

ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Werkzeug eine Rolle oder ein entsprechend gekrümmtes Werkzeug sein.

Eine mögliche Ausführungsform sieht vor, dass das Bauteil mehrere

Umformbereiche umfasst, welche gleichzeitig mit einer vorgebbaren

Aufheizbreite und/oder Aufheizgeometrie, insbesondere Abmessungen, und/oder einer vorgebbaren Umformtemperatur aufgeheizt und umgeformt werden. In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere Umformbereiche des Bauteils auf unterschiedliche Umformtemperaturen aufgeheizt. Hierdurch weist das umgeformte Bauteil entsprechend spezifische Eigenschaften in unterschiedlichen Bereichen auf. Beispielsweise kann hierdurch ein

Schienenprofil im Bereich einer Anbindung eine andere Festigkeit aufweisen als im restlichen Schienenbereich.

Darüber hinaus ist vorgesehen, dass zumindest der eine Umformbereich ein- oder beidseitig aufgeheizt wird. Darüber hinaus können unterschiedliche Aufheizgeometrien, beispielsweise 1 -linienförmige oder 2-linienförmige Umformbereiche, vorgesehen sein, die ein- oder beidseitig aufheizt werden.

Der zumindest eine oder die mehreren Umformbereiche wird bzw. werden auf eine Umformtemperatur im Bereich von 450°C bis 1 .000°C, insbesondere im Bereich von 500°C bis 850°C, bevorzugt von 550°C bis 750°C aufgeheizt. Der Temperaturbereich ist dabei insbesondere abhängig vom

Bauteilmatehal/-werkstoff sowie von der Verformbarkeit des

Bauteilmatehals/-werkstoffs und kann variieren.

In einer möglichen Ausführungsform wird der zumindest eine Umformbereich durch Induktion, Kontaktwärmeübertragung, direkte oder indirekte

Widerstandsheizung, Wärmestrahlung, insbesondere durch Infrarotstrahlung, Laserstrahlung und/oder Mikrowellenstrahlung, aufgeheizt. Dabei kann bzw. können der oder die Umformbereiche im Werkzeug oder mittels mehrerer Werkzeuge gleichzeitig oder nacheinander aufgeheizt und umgeformt werden.

Mittels des Verfahrens ist insbesondere als Bauteil ein Schienenprofil mit Krümmungen, Abwinkelungen und/oder Abkantungen herstellbar. Dabei können die Krümmungen einen geringen oder großen Winkel aufweisen. Ein solches Schienenprofil wird insbesondere bei einem Verstellsystem für einen Sitz, wie ein Längsverstellsystem, eingesetzt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Einbringen von Profilen in ein Bauteil und somit ein profiliertes Bauteil, wie ein Schienenprofil aus einem hochfesten Werkstoff mit geringer

Dehnung, bevorzugt aus Stahl oder Aluminium oder einer Metalllegierung, in einem Umformprozess mit lokaler Aufheizung durch einfaches Pressen ermöglicht ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines

Bauteils,

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein partiell umgeformtes und gefertigtes Bauteil,

Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel für ein in einem Verstellsystem eingesetztes gefertigtes Bauteil und

Fig. 4 schematisch in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel für ein

umzuformendes Bauteil vor dem Umformprozess.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen

Bezugszeichen versehen.

Dabei zeigt die Figur 1 schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils 1 , insbesondere eines Schienenprofils, für ein Verstellsystem. Als Bauteil 1 wird insbesondere ein so genanntes Profilhalbzeug, insbesondere eine profilierte Halbschiene eines

Verstellsystems für einen Sitz hergestellt. Als Bauteilmatehal oder Werkstoff für das Bauteil 1 wird insbesondere Aluminium oder Stahl oder eine

Metalllegierung verwendet.

Dabei wird in einem ersten Schritt S1 als ein Werkstoff P beispielsweise eine ebene Metallplatte oder eine Materialbahn aus dem Bauteilmaterial oder - Werkstoff für das herzustellende Bauteil 1 bereit gestellt und partiell in einem Umformbereich B (= Umformbereich) mit einer vorgebbaren Aufheizbreite b aufgeheizt.

Der Umformbereich B weist insbesondere eine Linienform auf, wobei eine Aufheizbreite b vorgebbar ist. Die Aufheizbreite b wird beispielsweise in Abhängigkeit vom zu erzielenden Krümmungs- oder Biegungsgrad im

Umformbereich B und/oder vom Bauteilmaterial vorgegeben und kann variieren und beträgt beispielsweise für einen linienförmigen

Umformbereich B 7 mm. Die Aufheizbreite b kann insbesondere bei einem linienförmigen Umformbereich B in einem Bereich von 3 mm bis 10 mm, insbesondere 5 mm bis 7 mm liegen.

Anschließend wird in einem zweiten Schritt S2 der partiell aufgeheizte Werkstoff P einem ersten Umform Werkzeug 2, insbesondere eine Presse, zugeführt und dort partiell umgeformt. Alternativ kann die partielle Aufheizung des Umformbereichs B auch im Umform Werkzeug 2 selbst erfolgen.

Optional kann der bereits teilumgeformte Werkstoff P in einem dritten Schritt S3 einem weiteren Umform Werkzeug 2' zugeführt werden und weiter umgeformt, insbesondere gepresst, gebogen, druckumgeformt werden.

Durch ein Erwärmen des Werkstoffes P, beispielsweise einer Metallplatte oder -bahn, wird deren Festigkeit kurzzeitig oder zeitweise reduziert und die Dehnung erhöht. Um die Grundfestigkeit des Werkstoffes P und das

Materialgefüge beim Umformen zu erhalten, wird dieser bis unterhalb der Rekristallisationstemperatur oder Rekristallisationsgrenze des Werkstoffes P oder des Bauteilmaterials aufgeheizt.

Bevorzug wird der Werkstoff P partiell im umzuformenden, insbesondere im zu biegenden oder zu pressenden, Bereich aufgeheizt. Je nach Art der Umformanlage kann das partielle Auf- oder Vorheizen des Werkstoffs P kurz vor oder in einer der Umformstufen erfolgen und somit nur im Schritt S1 oder nur im Schritt S2 oder S3 oder auch vor und in einer Umformstufe und somit sowohl im Schritt S1 als auch im Schritt S2, S3 erfolgen.

Das Aufheizen des Werkstoffs P im Schritt S1 und/oder S2/S3 kann beispielsweise durch Laserbestrahlung, Induktion oder

Kontaktwärmeübertrag erfolgen. Dabei kann bei einem partiellen Aufheizen des Werkstoffs P, zum Beispiel der Metallplatte, der Umformbereich B, ein sogenannter Biegebereich, mit unterschiedlichen Aufheizgeometrien (1 Linie, 2 Linien mit Abstand, etc.) von einer oder beiden Seiten des Werkstoffs P erwärmt werden.

Dies ermöglicht den Einsatz von Werkstoffen P, insbesondere Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl oder Stahllegierungen, mit sehr geringen Dehngrenzen auch unterhalb von A80=2% und einer Dehngrenze von Rp=o,2 bis zu 2.000 N/mm ² oder sobald verfügbar auch darüber.

Alternativ kann durch eine Aufheizung oberhalb der Rekristallisationsgrenze der Werkstoff P gezielt dauerhaft in der Festigkeit reduziert werden. Dies kann in speziellen Umformbereichen B genutzt werden, um die

Umformbarkeit weiter zu steigern. Bei speziellen Stahlwerkstoffen kann die Aufheizung auch zum gleichzeitigen Vergüten des Werkstoffes P verwendet werden, wobei der Werkstoff P aufgeheizt, umgeformt und optional in einem vierten Schritt S4 gekühlt, beispielsweise Luft gekühlt, oder in einem Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder Öl, gekühlt wird, und bei der Abkühlung vergütet wird.

Die reduzierte Festigkeit des Werkstoffes P reduziert die Umformkräfte und die Rückfederung. Durch die reduzierten Umformkräfte kann mit kleineren Pressen gearbeitet werden, so dass Kosten eingespart werden und der Werkzeugverschleiß sinkt. Durch die reduzierte Rückfederung sinken zudem die Toleranzen, wobei die Qualität des herzustellenden Bauteils 1 steigt.

Figur 2 zeigt den bearbeiteten Werkstoff P teilumgeformt beispielsweise nach einer ersten Umformung im Umformbereich B. Zum weiteren Einbringen von Profilabschnitten wird der bearbeitete Werkstoff P in weiteren

Umformschritten umgeformt und profiliert bis das zu fertigende Bauteil 1 hergestellt ist.

Zusammenfassend wird das Bauteil 1 zumindest teilweise partiell in vorgebbaren Umformbereichen B mit einer vorgebbaren Aufheizbreite b aufgeheizt und umgeformt, indem der zu bearbeitende Werkstoff P des Bauteils 1 bedingt durch den schnellen Prozesszyklus auch oberhalb seiner Rekristallisationsgrenze, ohne bzw. mit geringer Gefügeveränderung, aufgeheizt wird und anschließend in mindestens einem Pressvorgang zumindest partiell oder vollständig profiliert wird.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein aus mehreren umgeformten Bauteilen 1 hergestelltes Schienensystem mit einer Oberschiene 1 .1 und einer Unterschiene 1 .2 und beispielhaft einer eingezeichneten Biegelinie L für eine der durchgeführten Umformgänge zur Erzielung des jeweiligen Schienenprofils der Ober- und Unterschienen 1 .1 , 1 .2. Figur 4 zeigt in Draufsicht ein Ausführungsbeispiel für einen Werkstoff P eines umzuformenden Bauteils 1 vor dem Umformprozess, wobei der Werkstoff P mehrere linienförmige Umformbereiche B1 bis Bn aufweist, welche vor dem Umformvorgang in einer vorgebbaren Aufheizbreite b1 bis bn aufgeheizt werden, wie oben beschrieben. Dabei kann die

Aufheizbreite b1 bis bn variieren. Insbesondere kann die lokale oder partielle Aufheizbreite b1 bis bn derart gewählt werden, dass mindestens ein

Umformbereich B1 bis Bn oder mehrere Umformbereiche B1 und B2 oder B3 und Bn gleichzeitig aufgeheizt werden.

Bezugszeichenliste

1 Bauteil

1 .1 Oberschiene

1 .2 Unterschiene

2, 2' Umformwerkzeug

B, B1 ... Bn Umformbereich b, b1 ...bn Aufheizbreite

L Biegelinie

P Werkstoff

S1 bis S4 Schritte