Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING A VEHICLE WHEEL CONSISTING OF SHEET METAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/133928
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for producing a vehicle wheel consisting of sheet metal.

Inventors:
PIERONEK, David (Derner Kippshof 39, Dortmund, 44329, DE)
BANIK, Janko (An der Steinkuhle 15, Altena, 58762, DE)
Application Number:
EP2017/050957
Publication Date:
July 26, 2018
Filing Date:
January 18, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG (Kaiser-Wilhelm-Straße 100, Duisburg, 47166, DE)
thyssenkrupp AG (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
International Classes:
C21D9/34; B21D53/26; B60B3/04; C21D1/25
Foreign References:
US20040041458A12004-03-04
DE102008048389A12010-06-10
JP2001246901A2001-09-11
JPH0538901A1993-02-19
DE10323833A12004-12-30
DE102007019485A12008-11-06
DE102013114245B32015-05-21
DE102014108901B32015-10-01
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (ThyssenKrupp Allee 1, Essen, 45143, DE)
Download PDF:
Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades (3) in Blechbauweise, mit einer Felge (1) zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebundene Radschüssel (2) mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, umfassend folgende Schritte:

a) Kaltformen oder Kaltvorformen einer Felge (1),

b) Kaltformen oder Kaltvorformen einer Radschüssel (2), und

c) Verbinden der Radschüssel (2) mit der Felge (1) zur Bildung eines Fahrzeugrades (3),

dadurch gekennzeichnet, dass

für die Felge (1) und/oder Radschüssel (2) ein härtbarer Stahlwerkstoff mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0, 15 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,22 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,27 Gew.-% bereitgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt c) das Fahrzeugrad (3) in einem Schritt d) zunächst partiell oder vollständig auf eine Temperatur oberhalb der Acl-Temperatur, vorzugsweise oberhalb der Ac3-Temperatur erwärmt wird und anschließend das warme Fahrzeugrad (3) in einem Schritt e) partiell gehärtet wird oder in einem Schritt f) vollständig gehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt f) das vollständig gehärtete Fahrzeugrad (3) in einem Schritt g) partiell angelassen wird oder in einem Schritt h) vollständig angelassen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt e) das partiell gehärtete Fahrzeugrad (3) in einem Schritt i) angelassen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schritt c) die kaltgeformte oder kaltvorgeformte Felge (1) und/oder die kaltgeformte oder kaltvorgeformte Radschüssel (2) in einem Schritt j) zunächst vollständig auf eine Temperatur oberhalb der Acl-Temperatur, vorzugsweise oberhalb der Ac3-Temperatur erwärmt wird und anschließend die warme Felge (1) und/oder die warme Radschüssel (2) in einem Schritt k) partiell gehärtet wird oder in einem Schritt I) vollständig gehärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt I) die vollständig gehärtete Felge (1) und/oder die vollständig gehärtete Radschüssel (2) in einem Schritt m) partiell angelassen wird oder in einem Schritt n) vollständig angelassen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt k) die partiell gehärtete Felge (1) und/oder die partiell gehärtete Radschüssel (2) in einem Schritt o) angelassen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt m), n) oder o) Schritt c) durchgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach Schritt k) oder I) Schritt c) durchgeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Fahrzeugrad (3) in einem Schritt p) partiell angelassen wird oder in einem Schritt q) vollständig angelassen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4, 6, 7 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass das Anlassen bei einer Temperatur von mindestens 200°C, insbesondere von mindestens 300°C, vorzugsweise von mindestens 400°C und unterhalb der Acl- Temperatur, vorzugsweise unter 650°C durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen Beginn des Anlassvorgangs und Wiedererreichen der Raumtemperatur oder dem Anlassvorgang nachgelagert ein Kalibrieren, insbesondere zur Gewährleistung der Maßhaltigkeit durchgeführt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Härten nur in der Randschicht des härtbaren Stahlwerkstoffs durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der bereitgestellte Stahlwerkstoff ein Vergütungsstahl, insbesondere der Güte C22, C35, C45, C55, C60, 42CrMo4, ein manganhaltiger Stahl, insbesondere der Güte 16MnB5, 16MnCr5, 20MnB5, 22MnB5, 30MnB5, 37MnB4, 37MnB5, 40MnB4, ein Einsatzstahl, ein lufthärtender Stahl oder ein mehrschichtiger Stahl-Werkstoffverbund ist.

15. Verwendung eines nach einem der vorgenannten Ansprüche hergestellten

Fahrzeugrades (3) für Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen,

Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, ob mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhänger oder Trailer.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades in Blechbauweise

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugrades mit einer Felge zur Aufnahme eines Reifens und eine an die Felge Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebundene Radschüssel mit einem Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger, umfassend folgende Schritte:

a) Kaltformen oder Kaltvorformen einer Felge,

b) Kaltformen oder Kaltvorformen einer Radschüssel, und

c) Verbinden der Radschüssel mit der Felge zur Bildung eines Fahrzeugrades.

Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fahrzeugrades.

Technischer Hintergrund

Konventionell hergestellte Fahrzeugräder, beispielsweise Kraftfahrzeugräder, insbesondere in Stahlblechbauweise bestehen aus einer Felge zur Aufnahme eines Reifens und einer an die Felge Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig angebundene Radschüssel mit einem

Anbindungsbereich zur lösbaren Anbindung an einen Radträger. Die Radschüssel wie auch die Felge werden konventionell aus einem mikrolegierten Feinkornbaustahl oder Dualphasen- Stahl, beispielsweise einem DP600 kalt geformt.

Eine Gewichtsreduzierung zu der konventionell hergestellten Fahrzeugrädern kann erreicht werden, wenn zum einen Material mit höherer Festigkeit bzw. Schwingfestigkeit zur sicheren Aufnahme der Betriebslasten verwendet wird, und zum anderen Geometrieanpassungen zur Kompensierung der Steifigkeitsverluste aufgrund geringeren Materialdicken umgesetzt werden. Mit ansteigender Festigkeit der Materialien nimmt aber in der Regel auch die

Umformbarkeit des Materials ab. Somit stößt der Leichtbau mit kaltumformbaren Stählen an technische Grenzen. Abhilfe kann in diesen Fällen die sogenannte„Warmumformung" schaffen, wodurch die Anforderung nach hohen Umformgraden bei gleichzeitig hohen

Festigkeiten der endgeformten Bauteile erfüllt werden kann.

Leichtbaupotential bieten heutzutage Warmumformstähle, wie beispielsweise Mangan-Bor- Stähle, welche mechanische Lasten wie dynamische Wechselbeanspruchungen aufnehmen können. Als Stand der Technik insbesondere zur Herstellung von Radschüsseln aus einem Warmumformstahl, welche zumindest bereichsweise pressgehärtet sein können, wird auf die Druckschriften DE 10 2007 019 485 AI, DE 10 2013 114 245 B3 und DE 10 2014 108 901 B3 verwiesen. In der Druckschrift DE 10 2007 019 485 AI wird die Anbindung der gehärteten Einzelkomponenten (Felge/Radschüssel) unter anderem durch ein Verschweißen oder Löten vorgeschlagen. Das im Fahrzeugradbau etablierte MAG-Schweißen resultiert in einem

Aufschmelzen des Grundwerkstoffs und bewirkt bei Warmumformstählen zusätzliche

Anlasseffekte in der Wärmeeinflusszone unter Ausbildung einer Erweichungszone

(„Härtesack"). Diese Erweichungszone im Umgebungsbereich der Schweißzone zeichnet sich durch eine geringe Festigkeit und Duktilität aus und bildet eine„metallurgische Kerbe", welche sich nachteilig auf die Betriebsfestigkeit der Verbindung respektive des gesamten Bauteils auswirken und zu einem vorzeitigen Versagen führen kann, so dass die

Werkstofffestigkeit nicht global auf das gesamte Fahrzeugrad übertragen werden kann.

In Bezug auf den Stand der Technik besteht weiteres Verbesserungspotential von

Fahrzeugrädern insbesondere hinsichtlich der Nutzung konventioneller Fertigungsstraßen mit gleichzeitig hoher Betriebsfestigkeit und Sicherheit der hergestellten Fahrzeugräder, insbesondere bei möglichst geringem Gewicht sowie geringen Fertigungskosten.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Fahrzeugrädern bereitzustellen, welches möglichst einfach in vorhandenen Fertigungsstraßen umgesetzt werden kann und eine hohe Betriebsfestigkeit und Sicherheit der hergestellten (Leichtbau-) Fahrzeugräder gewährleisten kann, sowie eine entsprechende Verwendung der hergestellten (Leichtbau-) Fahrzeugräder anzugeben.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs l.

Erfindungsgemäß ist gemäß einem ersten Aspekt vorgesehen, dass für die Felge und/oder Radschüssel ein härtbarer Stahlwerkstoff mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 0, 15 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,22 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,27 Gew.-% bereitgestellt wird.

Die Erfinder haben festgestellt, dass durch die Bereitstellung von härtbaren Stahlwerkstoffen konventionelle Fertigungsstraßen weiterhin genutzt können und damit verbunden

kostengünstig Einzelkomponenten für die Fahrzeugradherstellung hergestellt werden können, da die härtbaren Stahlwerkstoffe in ihrem Anlieferungszustand respektive kalten

Verarbeitungszustand moderate Festigkeiten aufweisen, die mit den bisher konventionell eingesetzten Stahlwerkstoffen vergleichbar sind und dadurch geeignete Umformeigenschaften besitzen, die insbesondere zum kalten (Vor-) Formen der Radschüssel und/oder der Felge geeignet sind. Das Potential der härtbaren Stahlwerkstoffe ist nach der (kalten) Formgebung noch nicht ausgeschöpft. Der bereitgestellte Stahlwerkstoff kann ein Vergütungsstahl, insbesondere der Güte C22, C35, C45, C55, C60, 42CrMo4, ein manganhaltiger Stahl, insbesondere der Güte 16MnB5, 16MnCr5, 20 MnES5, 22MnB5, 30MnB5, 37MnB4, 37MnB5, 40MnB4, ein Einsatzstahl, ein lufthärtender Stahl oder ein mehrschichtiger Stahl- Werkstoffverbund, beispielsweise mit drei Stahllagen, von denen mindestens eine der Lagen härtbar ist, sein.

Die Radschüssel und die Felge werden in Schritt a) und b) mittels Druckumformen,

Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen,

Tiefziehen oder mittels einer Kombination der genannten Herstellungsverfahren geformt oder vorgeformt.

Die Radschüssel wird in Schritt c) Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig an die Felge

angebunden. Vorzugsweise wird die Radschüssel zumindest teilweise über eine Fügenaht, welche als MIG-, MAG-, Laser-, Schweiß- oder Lötnaht ausgeführt sein kann, an die Felge angebunden. Alternativ kann die Radschüssel auch mittels Kleben und/oder

Widerstandsschweißen an die Felge angebunden werden. Alternativ oder kumulativ ist auch eine kraftschlüssige Anbindung durch einen (zusätzlichen) Presssitz zwischen Radschüssel und Felge denkbar, insbesondere zur Entlastung zusätzlicher Verbindungsmittel. Der Einsatz von formschlüssigen, mechanischen Fügeverfahren, wie zum Beispiel Clinchen, Nieten oder mit Funktionselementen ist ebenfalls möglich. Die Anbindung zwischen Radschüssel und Felge muss nicht zwangsläufig konventionell im sogenannten„Tiefbett" erfolgen.

Radkonstruktionen, wie zum Beispiel sogenannte Semi- oder Full-Face-Scheibenräder oder mit mehrteiliger Ausführung sind ebenfalls denkbar.

Gemäß einer ersten Ausführung wird nach Schritt c) das Fahrzeugrad in einem Schritt d) zunächst partiell oder vollständig auf eine Temperatur oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 -Temperatur erwärmt. Dabei entspricht die A cl -Temperatur der Temperatur in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Stahlwerkstoffes, bei welcher sich das Gefüge in Austenit umwandelt respektive die A c3 -Temperatur der Temperatur, bei der die Umwandlung vollständig in Austenit abgeschlossen ist. Nach dem Erwärmen respektive Durchwärmen wird anschließend das warme Fahrzeugrad in einem Schritt e) partiell gehärtet oder in einem Schritt f) vollständig gehärtet. Auch ein Formen während des Härtens ist möglich. Zum partiellen oder vollständigen Härten wird eine Abkühlrate benötigt, welche ausreichend hoch ist, um das Gefüge, welches zunächst im Wesentlichen im austenitischen Zustand vorliegt, in ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge umzuwandeln, so dass sich partiell oder vollständig gehärtete Bereiche ausbilden können. Je nach Zusammensetzung des härtbaren Stahlwerkstoffes sind entsprechende Kenngrößen aus sogenannten ZTU- Diagrammen entnehmbar.

Das partiell gehärtete Fahrzeugrad nach Schritt e) wird in einem Schritt i) angelassen, wobei durch die Wärmebehandlung eine Gefügestruktur im partiell gehärteten Bereich mit vorzugsweise einer Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10 (Härteprüfung nach Vickers), vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird, wodurch eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades gewährleistet werden kann.

Die Erfinder haben durch umfangreiche Betriebsfestigkeitsuntersuchungen festgestellt, dass der Festigkeitsbereich von 800 - 1200 MPa und/oder der Härtebereich von 250 - 370 HVIO für Fahrzeugräder besonders geeignet sind, da in diesem Bereich ein guter Kompromiss zwischen zyklischer Biegewechselfestigkeit und Kerbempfindlichkeit eingestellt werden kann, der sich äußerst positiv auf die Bauteilperformance auswirkt.

Das vollständig gehärtete Fahrzeugrad nach Schritt f) wird in einem Schritt g) partiell angelassen oder in einem Schritt h) vollständig angelassen. Je nach Ausführung des Fahrzeugrades kann die Gefügestruktur des vollständig gehärteten Fahrzeugrades partiell oder vollständig wärmebehandelt werden, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit im angelassenen Bereich zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HVIO, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HVIO, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HVIO angestrebt wird, um eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades gewährleisten zu können.

Gemäß einer alternativen Ausführung wird vor dem Schritt c) die kaltgeformte oder

kaltvorgeformte Felge und/oder die kaltgeformte oder kaltvorgeformte Radschüssel in einem Schritt j) zunächst partiell oder vollständig auf eine Temperatur oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 -Temperatur erwärmt. Nach dem Erwärmen respektive

Durchwärmen wird anschließend die warme Felge und/oder warme Radschüssel in einem Schritt k) partiell gehärtet oder in einem Schritt I) vollständig gehärtet. Im gehärteten Bereich liegt eine im Wesentlichen martensitische Gefügestruktur vor. Auch ein zusätzliches Formen während des Härtens ist möglich.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der ersten alternativen Ausführung wird die vollständig gehärtete Felge und/oder die vollständig gehärtete Radschüssel nach Schritt I) in einem Schritt m) partiell angelassen oder in einem Schritt n) vollständig angelassen. Je nach

Ausführung des herzustellenden Fahrzeugrades kann die Gefügestruktur der vollständig gehärteten Felge und/oder Radschüssel partiell oder vollständig wärmebehandelt werden, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit im angelassenen Bereich zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der ersten alternativen Ausführung wird die partiell gehärtete Felge und/oder die partiell gehärtete Radschüssel nach Schritt k) in einem Schritt o) angelassen, wobei durch die Wärmebehandlung eine Gefügestruktur im partiell gehärteten Bereich mit vorzugsweise einer Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird.

Nach dem Anlassen nach Schritt m), n) oder o) wird die Radschüssel mit der Felge zur Bildung eines Fahrzeugrades verbunden, Schritt c) wird durchgeführt.

Gemäß einer zweiten alternativen Ausführung wird nach dem Härten nach Schritt k) (partiell gehärtete Felge und/oder partiell gehärtete Radschüssel) oder nach Schritt I) (vollständig gehärtete Felge und/oder die vollständig gehärtete Radschüssel) die Radschüssel mit der Felge zur Bildung eines Fahrzeugrades verbunden, Schritt c) wird durchgeführt. Das Fahrzeugrad wird in einem Schritt p) partiell angelassen oder in einem Schritt q) vollständig angelassen, wobei je nach Ausführung des Fahrzeugrades vorzugsweise eine Zugfestigkeit im angelassenen Bereich zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird, um eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades gewährleisten zu können. Zudem können Schwachstellen, wie beispielsweise die Wärmeeinflusszone bei stoffschlüssigen Fügeverbindungen mit Wärmeeintrag (Schweißen, Löten) oder kritische Belastungsbereiche mit hoher Kerbwirkung, wie beispielsweise der Anbindungsbereich an einen Radträger, insbesondere der Bereich der Radverschraubung und der Bereich, indem Belüftungsöffnungen/-Iöcher vorgesehen sind, vermindert werden.

Gemäß einer Ausgestaltung wird das Anlassen bei einer Temperatur von mindestens 200°C, insbesondere von mindestens 300°C, vorzugsweise von mindestens 400°C und unterhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise unter 650°C durchgeführt. Die Dauer des Anlassens ist abhängig von der Zusammensetzung und der Materialdicke des entsprechenden Stahlwerkstoffes sowie von der einzustellenden Festigkeit des gehärteten Bereichs. Durch das Anlassen kann im überwiegend martensitischen Gefüge, welches spröde sein kann, eine hohe Zähigkeit bei ausreichender Festigkeit und Duktilität eingestellt werden, wodurch sich ein für die zyklische Belastung von Fahrzeugrädern optimaler Gefügezustand ergibt. Des Weiteren kann durch das Anlassen und damit einhergehenden Entspannung des Gefüges die Gefahr von wasserstoffinduzierter Rissbildung gesenkt werden. Die wärmebehandelte Gefügestruktur entspricht einem im Wesentlichen angelassenen Martensit.

Zur Sicherstellung einer hohen Maßhaltigkeit bei gleichzeitig hoher Betriebsfestigkeit und Sicherheit wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung zwischen dem Beginn des Anlassvorgangs und dem Wiedererreichen der Raumtemperatur ein Kalibrieren durchgeführt. Das Kalibrieren kann auch nach dem Anlassvorgang erfolgen. Über geeignete Mittel wird während dieses Fertigungsschrittes zur Einhaltung der entsprechenden Formtreue die Bauteilgeometrie des Fahrzeugrades und/oder der Felge und/oder der Radschüssel kalibriert. Das Kalibrieren kann eine geringfügige Formgebung umfassen, um ggf. Korrekturen zur Einstellung der Sollgeometrie zu bewirken.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird das Härten nur in der Randschicht des härtbaren Stahlwerkstoffs durchgeführt. Ein Durchhärten, insbesondere über die gesamte Materialdicke, ist beispielsweise bei Blechdicken > 10 mm, die für die Herstellung von Nutzfahrzeugräder verwendet werden, vorzugsweise für die Radschüssel von LKW-Räder sehr energieaufwendig. Da bei überwiegend biegewechselbeanspruchten Bauteilen eine hohe Härte insbesondere im oberflächennahen Bereich zum Tragen kommt, ist eine Randschichthärtung aus fertigungstechnischer Sicht ökonomischer. Vorzugsweise wird bei größeren Blechdicken, beispielsweise > 6 mm, insbesondere > 8 mm, besonders bevorzugt > 10 mm im

Wesentlichen nur eine Randschichthärtung durchgeführt.

Durch eine Randschichthärtung bleibt das Kernmaterial unverändert (zäh) und bewirkt, dass zusätzliche Druckspannungen an der Oberfläche eingebracht werden, die sich positiv auf die Dauerfestigkeit des Fahrzeugrades auswirken können.

Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fahrzeugrades für Personenkraftwagen, Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen, Sonderfahrzeugen, Bussen, Omnibussen, ob mit Verbrennungsmotor und/oder elektrischem Antrieb, Anhänger oder Trailer. Je nach Fahrzeugtyp ist das Fahrzeugrad mit seiner Radschüssel und Felge mit entsprechenden Materialdicken, welche entlang des jeweiligen Querschnitts auch variieren können, belastungs- und/oder gewichtsoptimiert ausgelegt. Die Radschüssel ist nicht nur auf eine einteilige Ausführung beschränkt, vielmehr kann sie als Tailored Product ausgeführt und/oder aus einer mehrteiligen Ausführung zusammengesetzt sein.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 ein Ablauf des Verfahrens nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Ablauf des Verfahrens nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 3 die wesentlichen Komponenten eines Fahrzeugrades in perspektivischer Ansicht.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Fig. 1 ist eine Abfolge von Verfahrensschritten nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Für die herzustellende Felge (1) und/oder die herzustellende

Radschüssel (2) werden härtbare Stahlwerkstoffe mit einem Kohlenstoffgehalt von

mindestens 0, 15 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,22 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,27 Gew.-% bereitgestellt. Die Felge (1) und die Radschüssel (2) werden in Schritt a) und b) mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen,

Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen, Tiefziehen oder mittels einer Kombination der genannten Herstellungsverfahren kalt geformt oder vorgeformt, insbesondere auch mehrstufig auf beispielsweise Transfer- oder Folgeverbundpressen. Die Radschüssel (2) wird in Schritt c) Stoff-, kraft- und/oder formschlüssig an die Felge (1) zur Bildung eines

Fahrzeugrades (3) angebunden. Vorzugsweise wird die Radschüssel (2) zumindest teilweise über eine Fügenaht, welche als MIG-, MAG-, Laser-, Schweiß- oder Lötnaht ausgeführt sein kann, an die Felge angebunden. Das Fahrzeugrad (3) wird nach seinem Zusammenbau in einem Schritt d) zunächst partiell oder vollständig auf eine Temperatur oberhalb der A cl - Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 -Temperatur erwärmt.

Gemäß einer ersten Alternative kann das warme Fahrzeugrad (3) nach dem Erwärmen respektive Durchwärmen in einem Schritt e), dem Pfeil I folgend, partiell gehärtet werden. Das partiell gehärtete Fahrzeugrad (3) wird nach Schritt e) in einem Schritt i) angelassen, wobei durch die Wärmebehandlung eine Gefügestruktur im partiell gehärteten Bereich mit vorzugsweise einer Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird, wodurch eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades (3) gewährleistet werden kann.

Gemäß einer zweiten Alternative kann das warme Fahrzeugrad (3) nach dem Erwärmen respektive Durchwärmen in einem Schritt f), dem Pfeil II folgend, vollständig gehärtet werden. Das vollständig gehärtete Fahrzeugrad (3) kann nach Schritt f) in einem Schritt g), dem Pfeil III folgend, partiell angelassen oder in einem Schritt h), dem Pfeil IV folgend, vollständig angelassen werden. Je nach Ausführung des Fahrzeugrades (3) kann die Gefügestruktur des vollständig gehärteten Fahrzeugrades partiell oder vollständig wärmebehandelt werden, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit im angelassenen Bereich zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 340 HV10 angestrebt wird.

In Fig. 2 ist eine Abfolge von Verfahrensschritten nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Für die herzustellende Felge (1) und/oder die herzustellende

Radschüssel (2) werden härtbare Stahlwerkstoffe mit einem Kohlenstoffgehalt von

mindestens 0, 15 Gew.-%, insbesondere von mindestens 0,22 Gew.-%, vorzugsweise von mindestens 0,27 Gew.-% bereitgestellt. Die Felge (1) und die Radschüssel (2) werden in Schritt a) und b) mittels Druckumformen, Zugumformen, Zugdruckumformen, Biegeumformen, Schubumformen, Drückwalzen, Tiefziehen oder mittels einer Kombination der genannten Herstellungsverfahren kalt geformt oder vorgeformt, insbesondere auch mehrstufig auf beispielsweise Transfer- oder Folgeverbundpressen. Im Gegensatz zu der Ausführungsform in Fig. 1 wird die kaltgeformte oder kaltvorgeformte Felge (1) und/oder die kaltgeformte oder kaltvorgeformte Radschüssel (2) in einem Schritt j) zunächst partiell oder vollständig auf eine Temperatur oberhalb der A cl -Temperatur, vorzugsweise oberhalb der A c3 - Temperatur erwärmt. Der Schritt j) kann je nach Bedarf entweder nur an der kaltgeformten oder kaltvorgeformten Felge (1) oder nur an der kaltgeformten oder kaltvorgeformten

Radschüssel (2) oder an beiden Bauteilen (1, 2) durchgeführt werden, daher strichliniert dargestellt. Beispielsweise wird nur die Radschüssel (2) aus einem härtbaren Stahlwerkstoff, beispielsweise der Güte C45 oder 42CrMo4 erwärmt, wohingegen die Felge (1) aus einem konventionellen Stahlwerkstoff bestehen kann und nicht erwärmt wird. Nach dem Erwärmen respektive Durchwärmen wird anschließend die warme Felge (1) und/oder die warme

Radschüssel (2) in einem Schritt k) partiell gehärtet oder in einem Schritt I) vollständig gehärtet.

Dem Pfeil V folgend wird die partiell gehärtete Felge (1) und/oder die partiell gehärtete Radschüssel (2) nach Schritt k) in einem Schritt o) angelassen, wobei durch die

Wärmebehandlung eine Gefügestruktur im partiell gehärteten Bereich mit vorzugsweise einer Zugfestigkeit zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird. Anschließend werden die Felge (1) und die Radschüssel (2) zur Bildung eines Fahrzeugrades (3) miteinander verbunden, Schritt c) wird durchgeführt.

Dem Pfeil VI folgend wird die vollständig gehärtete Felge (1) und/oder die vollständig gehärtete Radschüssel (2) nach Schritt I) in einem Schritt m) partiell angelassen oder in einem Schritt n) vollständig angelassen. Je nach Ausführung des herzustellenden Fahrzeugrades (3) kann die Gefügestruktur der vollständig gehärteten Felge (1) und/oder Radschüssel (2) partiell oder vollständig wärmebehandelt werden, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit im angelassenen Bereich zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HV10, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HVIO angestrebt wird. Anschließend werden die Felge (1) und die Radschüssel (2) zur Bildung eines Fahrzeugrades (3) miteinander verbunden, Schritt c).

Dem Pfeil VII folgend werden nach dem Härten nach Schritt k) (die partiell gehärtete Felge (1) und/oder die partiell gehärtete Radschüssel (2)) oder nach Schritt I) (die vollständig gehärtete Felge (1) und/oder die vollständig gehärtete Radschüssel (2)) die Felge (1) und die

Radschüssel (2) zur Bildung eines Fahrzeugrades (3) miteinander verbunden, Schritt c). Das Fahrzeugrad (3) wird in einem Schritt p), dem Pfeil VIII folgend, partiell angelassen oder in einem Schritt q), dem Pfeil IX folgend, vollständig angelassen, wobei je nach Ausführung des Fahrzeugrades vorzugsweise eine Zugfestigkeit im angelassenen Bereich zwischen 800 und 1200 MPa und/oder eine Härte zwischen 250 und 370 HV10, vorzugsweise zwischen 850 und 1100 MPa und/oder eine Härte zwischen 265 und 340 HVIO, besonders bevorzugt zwischen 900 und 1050 MPa und/oder eine Härte zwischen 280 und 330 HV10 angestrebt wird, um eine optimale Betriebsfestigkeit und Sicherheit des gesamten Fahrzeugrades gewährleisten zu können.

Wenn das Fahrzeugrad nicht vollständig gehärtet und angelassen werden soll, besteht vorzugsweise nur die Radschüssel aus einem härtbaren Stahlwerkstoff, beispielsweise aus den Güten C22, C35, C45, C55, C60, 42CrMo4, 16MnB5, 16MnCr5, 20MnB5, 22MnB5, 30MnB5, 37MnB4, 37MnB5, 40MnB4 oder einem mehrschichtigen Stahl-Werkstoffverbund und für die Felge werden konventionelle Stahlwerkstoffe, wie beispielsweise S355, S420MC, S460MC verwendet.

In Fig. 3 sind in perspektivischer Ansicht eine Felge (1), eine Radschüssel (2) und ein

Fahrzeugrad (3), welches aus einer Felge (1) und einer an die Felge (1) Stoff-, kraft- und/oder formschlüssige angebundene Radschüssel (2) zusammengesetzt bzw. gebildet ist, gezeigt.