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Title:
PRESS-HARDENED COMPONENT AND ASSOCIATED PRODUCTION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/018848
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a press-hardened component, in addition to a method for producing press-hardened components, in particular a bodywork component, from a semi-finished product consisting of an untempered steel sheet that can be hot-formed. The invention comprises the following steps: a component blank is formed from the semi-finished product by a cold-forming process, in particular a drawing process; the edge of the component blank is cut to correspond approximately to the edge contour of the component to be produced; the cut component blank is heated and press-hardened in a hot-forming tool and is subsequently coated in a coating step with an anti-corrosion coating.

Inventors:
Brodt, Martin (Am Heinrichsberg 35, Weil der Stadt, 71263, DE)
Wendler, Roland (Elzacher Strasse 26, Böblingen, 71034, DE)
Application Number:
PCT/EP2004/005855
Publication Date:
March 03, 2005
Filing Date:
May 29, 2004
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLERCHRYSLER AG (Epplestrasse 225, Stuttgart, 70567, DE)
Brodt, Martin (Am Heinrichsberg 35, Weil der Stadt, 71263, DE)
Wendler, Roland (Elzacher Strasse 26, Böblingen, 71034, DE)
International Classes:
B21D35/00; C21D1/673; C21D9/00; C23C2/00; C23C2/02; C23C2/26; C23C10/02; C23C28/04; C21D1/18; (IPC1-7): B21D35/00; B21D53/88; C21D1/673
Foreign References:
DE10149221C1
EP1195208A2
Attorney, Agent or Firm:
Närger, Ulrike (DaimlerChrysler AG, Intellectual Property Management IPM-C106, Stuttgart, 70546, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. l.
2. Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen, insbesondere eines Karosseriebauteils, aus einem Halbzeug (2) aus ungehärtetem, warm umformbaren Stahlblech, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden aus dem Halbzeug (2) wird durch ein Kaltumformverfah ren, insbesondere ein Ziehverfahren, ein Bauteil Rohling (10) geformt ; der BauteilRohling (10) wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil (1) näherungsweise entspre chende Randkontur (12') beschnitten ; der beschnittene BauteilRohling (17) wird erwärmt und in einem WarmumformWerkzeug (23) pressgehärtet ; der pressgehärtete BauteilRohling (18) wird in einem Beschichtungsschritt mit einer vor Korrosion schützen den Schicht (34) überzogen.
3. Verfahren zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen, insbesondere eines Karosseriebauteils, aus einem Halbzeug (2) aus ungehärtetem, warm umformbaren Stahlblech, dadurch gekennzeichnet, dass folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden das Halbzeug (2) wird erwärmt und in einem Warmumform Werkzeug (23) pressgehärtet ; der auf diese Weise erzeugte pressgehärtete Bauteil Rohling (10') wird randseitig auf eine dem herzustel lenden Bauteil (1) entsprechende Randkontur (12') be schnitten ; der pressgehärtete, beschnittene BauteilRohling (18') wird in einem Beschichtungsschritt mit einer vor Kor rosion schützenden Schicht (34) überzogen.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (34) mit einem Feuerverzinkungs Verfahren auf den pressgehärteten BauteilRohling (18, 18') aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (34) mit einem thermischen Diffusions Verfahren auf den pressgehärteten BauteilRohling (18, 18') aufgebracht wird.
6. Verfahren nach zumindest einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der pressgehärtete BauteilRohling (18, 18') vor dem Beschichtungsschritt mit einer Trockenreinigung gereinigt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der pressgehärtete BauteilRohling (18, 18') vor dem Beschichtungsschritt mit Partikeln, insbesondere Glaspar tikeln, gestrahlt wird.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete BauteilRohling (18,18') nach dem Beschichtungsschritt von Rückständen des Beschichtungs schritts gereinigt wird.
9. Verfahren nach zumindest einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der beschichtete BauteilRohling (18, 18') nach dem Beschichtungsschritt getempert wird.
10. Pressgehärtetes Bauteil, insbesondere Karosseriebauteil, aus einem Halbzeug (2) aus ungehärtetem, warm umformbaren Stahlblech, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Verfahren nach zumindest einem der vo rangegangenen Ansprüche hergestellt ist.
Description:
PRESSGEHÄRTETES BAUTEIL UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG Die Erfindung betrifft ein pressgehärtetes Bauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils ge- mäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

An Karosseriebauteile im Fahrzeugbau werden hohe Anforderun- gen bezüglich Steifigkeit und Festigkeit gestellt. Gleichzei- tig wird jedoch im Interesse einer Gewichtsminimierung eine Verringerung der Materialdicke angestrebt. Eine Lösung zur Erfüllung der widersprüchlichen Anforderungen bieten hochfes- te und höchstfeste Stahlwerkstoffe, welche die Herstellung von Bauteilen mit sehr hohe Festigkeiten bei gleichzeitiger geringer Materialdicke ermöglichen. Durch eine geeignete Wahl von Prozessparametern während eines bei diesen Werkstoffen üblichen Warmumformens können Festigkeits-und Zähigkeitswer- te eines Bauteils gezielt eingestellt werden.

Zur Herstellung eines solchen Bauteils mit Hilfe der Warmum- formung wird zunächst aus einem Coil eine Platine ausge- schnitten, die anschließend oberhalb der Gefügeumwandlungs- temperatur des Stahlwerkstoffs, oberhalb derer das Werkstoff- gefüge im austenitischen Zustand vorliegt, erwärmt, im er- wärmten Zustand in ein Umformwerkzeug eingelegt und in die gewünschte Bauteilform umgeformt und unter mechanischer Fi- xierung des gewünschten Umformzustands abgekühlt, wobei eine Vergütung bzw. Härtung des Bauteils erfolgt.

Oftmals wird das Bauteil vor der eigentlichen Warmumformung einem Vorformschritt oder einem Beschneidungsschritt unterzo- gen. Dies ist beispielsweise in der DE 101 49 221 Cl be- schrieben. Ein solches Verfahren kann jedoch Probleme hin- sichtlich der Korrosion zur Folge haben, da eine üblicherwei- se aufgebrachte Bandbeschichtung beim Vorformen beschädigt wird. Ein übliches Vorformen und Beschneiden der Bauteile be- sonders bei vorbeschichteten hochfesten Stählen wie Usi- bor 1500 PC, welcher eine AlSi-Beschichtung aufweist, ist nicht möglich, da die Vorbeschichtung zu spröde ist und der Korrosionsschutz dabei verloren ginge.

Aufgabe der Erfindung ist, ein pressgehärtetes Bauteil sowie ein Herstellverfahren für pressgehärtete Bauteile anzugeben, welches einen sicheren Korrosionsschutz ermöglicht und gleichzeitig für eine Serienproduktion geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der An- sprüche 1, 2 und 9 gelöst.

Eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen umfasst die folgenden Verfahrensschritte : aus dem Halbzeug wird durch ein Kaltumformverfahren, insbesondere ein Ziehverfahren, ein Bau- teil-Rohling geformt ; der Bauteil-Rohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil näherungsweise entsprechende Berandungskontur beschnitten ; der beschnittene Bauteil- Rohling wird erwärmt und in einem Warmumform-Werkzeug press- gehärtet ; der pressgehärtete Bauteil-Rohling wird in einem Beschichtungsschritt mit einer vor Korrosion schützenden Schicht überzogen.

Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht einerseits, den Bauteil-Herstellungsprozess so zu gestalten, dass auf die verfahrenstechnisch aufwändige und kostenintensive abschlie- ßende Beschneiden des gehärteten Bauteils verzichtet werden kann. Die Randbereiche werden daher bereits im ungehärteten Zustand des Bauteils abgeschnitten und nicht erst-wie her- kömmlicherweise beim Warmumformen üblich-nach dem Erwär- mungs-und Härteprozess. Indem das Werkstück bereits im wei- chen Zustand beschnitten wird, sind wesentlich geringere Schneidkräfte als zum kalten Schneiden gehärteter Werkstoffe erforderlich, was zu einem verminderten Werkzeugverschleiß und zu einer Reduktion der Instandhaltungskosten der Schneid- werkzeuge führt. Weiterhin wird beim Beschneiden des hochfes- ten Werkstoffs im ungehärteten Zustand die Gefahr einer schnellen Rissbildung aufgrund der hohen Kerbempfindlichkeit dieser Werkstoffe erheblich reduziert.

Erst nach dem Härteprozess wird eine vor Korrosion schützende Schicht aufgebracht, so dass das Bauteil vollständig, also auch an den Kanten, beschichtet ist.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- fahrens zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt : das Halbzeug wird erwärmt und in einem Warmumform-Werkzeug pressgehärtet ; der auf diese Weise erzeugte Bauteil-Rohling wird randseitig auf eine dem herzustellenden Bauteil entsprechende Beran- dungskontur beschnitten ; der pressgehärtete, beschnittene Bauteil-Rohling wird in einem Beschichtungsschritt mit einer vor Korrosion schützenden Schicht überzogen.

In dieser Ausführungsform erfolgt das Beschneiden des gehär- teten Bauteils vorzugsweise mit Hilfe eines Laser-oder des Wasserstrahl-Schneideverfahrens, durch die ein hochwertiger Beschnitt der Bauteilkanten erreicht werden kann. Das nach- folgende Aufbringen einer Korrosionsschutzschicht stellt si- cher, dass das Bauteil auch im Bereich der beschnittenen Rän- der gegen Korrosion geschützt ist.

Wird die Schicht mit einem Feuerverzinkungs-Verfahren auf den pressgehärteten Bauteil-Rohling aufgebracht, kann eine vor Korrosion schützende Schicht aus Zink in einem geeignet in einen Fertigungsprozess integrierbaren Beschichtungsverfahren aufgebracht werden.

Wird die Schicht mit einem thermischen Diffusions-Verfahren auf den pressgehärteten Bauteil-Rohling aufgebracht, kann ein gut steuerbares Verfahren eingesetzt werden, mit dem vorzugs- weise eine Schicht aus Zink oder einer Zinklegierung aufge- bracht werden kann, das auch für komplexe Bauteil-Geometrien und zur Kantenschichtung geeignet ist. Die Schichtdicke kann gezielt zwischen einigen Mm und über 100 Mm eingestellt wer- den. Eine thermische Belastung des Bauteils ist gering. Bau- teile können unabhängig von ihrer Größe, den Abmessungen, Konfiguration, Komplexität und Gewicht beschichtet werden.

Eine Reinigung des pressgehärteten Bauteil-Rohlings vor dem Beschichtungsschritt mit einer Trockenreinigung verbessert die Haftung der Schicht. Eine durch die Warmumformung erzeug- te Verzunderung an der Oberfläche wird beseitigt. Eine chemi- sche Vorreinigung kann entfallen.

Günstig ist, den pressgehärteten Bauteil-Rohling vor dem Be- schichtungsschritt mit Partikeln, insbesondere Glaspartikeln, zu strahlen, um die Oberfläche möglichst rückstandsfrei zu reinigen.

Wird der Bauteil-Rohling nach dem Beschichtungsschritt von Rückständen gereinigt, z. B. mit Ultraschall, und passiviert, wird eine Oberfläche gebildet, die einen guten Haftgrund für Beschichtungen, insbesondere Grundierungen oder Lacke, er- gibt.

Vorteilhaft wird der Bauteil-Rohling nach dem Beschichtungs- schritt getempert. Besonders vorteilhaft ist, wenn der Bau- teil-Rohling mit einer zinkhaltigen Schicht beschichtet ist, da an der Oberfläche ein Oxid gebildet wird, welches als Haftgrund geeignet ist.

Ein erfindungsgemäßes pressgehärtetes Bauteil, insbesondere ein Karosseriebauteil, aus einem Halbzeug aus ungehärtetem warm umformbaren Stahlblech, ist nach zumindest einer der Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt.

Ein solches Bauteil ist besonders geeignet mit einer entspre- chenden Serienfertigung in großen Stückzahlen herstellbar und verbindet eine vorteilhafte Gewichtsminderung des Bauteils mit einem ausgezeichneten Korrosionsschutz.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in einer Zeich- nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Dabei zeigen : Fig. 1 einen Verfahrensablauf zur Herstellung eines pressge- härteten Bauteils mit la : Zuschneiden der Platine (Schritt I) ; 1b : Kaltumformung (Schritt II) ; lc : Be- schneiden der Ränder (Schritt III) ; 1d : Warmumformung (Schritt IV) ; le : Reinigung (Schritt V) ; lf : Be- schichtung (Schritt VI) ; Fig. 2 perspektivische Ansichten ausgewählter Zwischenstufen bei der Herstellung eines Bauteils mit 2a : ein Halb- zeug ; 2b : ein daraus geformter Bauteil-Rohling ; 2c : ein beschnittener Bauteil-Rohling ; 2d : ein beschich- teter Bauteil-Rohling ; Fig. 3 einen alternativen Verfahrensablauf zur Herstellung eines pressgehärteten Bauteils mit la : Zuschneiden der Platine (Schritt I) ; lb : Warmumformung (Schritt II') ; lc : Beschneiden der Ränder (Schritt III') ; ld : Reinigung (Schritt IV) ; le : Beschichtung (Schritt V).

Die Figuren la bis lf zeigen schematisch ein erfindungsgemä- ßes Verfahren zur Herstellung eines räumlich geformten, pressgehärteten Bauteils 1 aus einem Halbzeug 2. Im vorlie- genden Ausführungsbeispiel wird als Halbzeug 2 eine Platine 3 verwendet, welche aus einem abgewickelten Coil 5 ausgeschnit- ten wird. Alternativ kann als Halbzeug 2 auch ein Verbund- blech zum Einsatz kommen, wie es z. B. in der DE 100 49 660 AI beschrieben ist und das aus einem Basisblech und mindestens einem Verstärkungsblech besteht. Weiterhin kann als Halbzeug 2 auch ein Taylored Blank verwendet werden, welches aus meh- reren zusammen geschweißten Blechen unterschiedlicher Materi- alstärke und/oder unterschiedlicher Materialbeschaffenheit besteht. Alternativ kann das Halbzeug 2 ein durch ein belie- biges Umformverfahren hergestelltes dreidimensional geformtes Blechteil sein, welches mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ver- fahrens eine weitere Umformung sowie eine Festigkeits- und/oder Steifigkeitserhöhung erfahren soll.

Das Halbzeug 2 besteht aus einem ungehärtetem, warm umformba- ren Stahlblech. Ein besonders bevorzugter Werkstoff ist ein wasserhärtender Vergütungsstahl, wie er z. B. von der deut- schen Firma Benteler AG mit dem Handelsnamen BTR 165 vertrie- ben wird. Dieser Stahl weist die nachfolgend genannten Legie- rungsbestandteile auf, wobei die zusätzlich zu dem Basisme- tall Eisen hinzuzufügenden Legierungsbestandteile in Ge- wichtsprozent zu verstehen sind : Kohlenstoff 0,23-0, 27% Silizium 0,15-0, 50% Mangan 1,10-1, 40% Chrom 0,10-0, 35% Molybdän 0,00-0, 35% Titan 0,03-0, 05% Aluminium 0,02-0, 06% Phosphor max. 0,025% Schwefel max. 0,01% andere insgesamt 0,0020-0, 0035%.

In einem ersten Prozessschritt I wird die Platine 3 (Fig. la) aus einem abgewickelten und gerade gerichteten Abschnitt ei- nes Coils 5 aus einem warm umformbaren Blech ausgeschnitten.

Der warm umformbare Werkstoff befindet sich zu diesem Zeit- punkt in einem ungehärteten Zustand, so dass Platine 3 prob- lemlos mit Hilfe konventioneller mechanischer Schneidmittel 4, z. B. einer Hubschere, ausgeschnitten werden kann. Im Groß- serieneinsatz erfolgt das Zuschneiden der Platine 3 vorteil- hafterweise mit Hilfe einer Platinenpresse 6, welche eine au- tomatisierte Zuführung des Coils 5 und ein automatisches Aus- stanzen und Abführen der ausgeschnittenen Platine 3 gewähr- leistet. Die auf diese Weise ausgeschnittene Platine 3 ist in Fig. 2a in einer schematischen perspektivischen Ansicht darge- stellt.

Die ausgeschnittenen Platinen 3 werden auf einem Stapel 7 ab- gelegt und in gestapelter Form einer Kaltumformstation 8 zu- geführt (Fig. nib). Hier wird in einem zweiten Prozessschritt II aus der Platine 3 mit Hilfe des Kaltumform-Werkzeugs 8, beispielsweise einem zweistufigen Tiefziehwerkzeug 9, ein Bauteil-Rohling 10 geformt. Um eine qualitativ hochwertige Ausformung der Bauteilgeometrie gewährleisten zu können, weist die Platine 3 Randbereiche 11 auf, die über eine Außen- kontur 12 des zu formenden Bauteils 1 hinausragen. Im Rahmen dieses Kaltumformprozesses (Prozessschritt II) wird der Bau- teil-Rohling 10 endkonturnah ausgeformt. Unter"endkonturnah" soll dabei verstanden werden, dass diejenigen Teile der Geo- metrie des fertigen Bauteils 1, welche mit einem makroskopi- schen Materialfluss einhergehen, nach Abschluss des Kaltum- formprozesses vollständig in den Bauteil-Rohling 10 einge- formt sind. Nach Abschluss des Kaltumformprozesses sind somit zur Herstellung der dreidimensionalen Form des Bauteils 1 nur noch geringe Formanpassungen notwendig, welche einen minima- len (lokalen) Materialfluss erfordern ; der Bauteil-Rohling 10 ist in Fig. 2b dargestellt.

Je nach Komplexität des Bauteils 1 kann die endkonturnahe Formgebung in einem einzigen Tiefziehschritt erfolgen, oder sie kann mehrstufig erfolgen (Fig. lb). Anschließend an den Kaltumformprozess wird der Bauteil-Rohling 10 in eine Schneidvorrichtung 15 eingelegt und dort beschnitten (Pro- zessschritt III, Fig. lc). Der Werkstoff befindet sich zu diesem Zeitpunkt immer noch im ungehärteten Zustand, daher kann das Beschneiden mit Hilfe konventioneller mechanischer Schneidmittel 14, wie etwa Schneidmesser, Abkant-und/oder Stanzwerkzeugen, erfolgen.

Für das Beschneiden kann, wie in Fig. lc gezeigt, eine sepa- rate Schneidvorrichtung 15 vorgesehen sein. Alternativ können die Schneidmittel 14 in die letzte Stufe 9'des Tiefziehwerk- zeugs 9 integriert sein, so dass in der letzten Tiefziehstufe 9'zusätzlich zu der Fertigformung des Blechteil-Rohlings 10 auch das randseitige Beschneiden erfolgt.

Durch den Kaltumformprozess und das Beschneiden (Prozess- schritte II und III) wird aus der Platine 3 ein endkonturnah beschnittener Bauteil-Rohling 17 hergestellt der sowohl in Bezug auf seine dreidimensionale Form als auch in Bezug auf seine Randkontur 12'nur wenig von der gewünschten Form des Bauteils 1 abweicht. Die abgeschnittenen Randbereiche 11 wer- den in der Schneidvorrichtung 15 abgeführt ; der Bauteil- Rohling 17 (Fig. 2c) wird mit Hilfe eines Manipulators 19 aus der Schneidvorrichtung 15 entnommen und dem nächsten Prozess- schritt IV zugeführt.

In einer besonders vorteilhaften Alternative sind die Pro- zessschritte II und III in einer einzigen Bearbeitungsstation integriert, in der das Umformen und Schneiden vollautomatisch vorgenommen wird. Die Entnahme des Bauteil-Rohlings 17 kann automatisiert erfolgen oder es kann eine manuelle Entnahme und Abstapelung der Bauteil-Rohlinge 17 erfolgen.

In dem folgenden Prozessschritt IV (Fig. ld) wird der be- schnittene Bauteil-Rohling 17 einer Warmumformung in einem Warmumformbereich 26 unterzogen, im Rahmen derer er auf eine endgültige Form des Bauteils 1 ausgeformt und gehärtet wird.

Der beschnittene Bauteil-Rohling 17 wird von einem Manipula- tor 20 in einen Durchlaufofen 21 eingelegt, wo er auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb der Gefügeumwandlungs- temperatur in den austenitischen Zustand liegt ; je nach Stahlsorte entspricht dies einer Erhitzung auf eine Tempera- tur zwischen 700°C und 1100°C. Für einen bevorzugten Werk- stoff BTR 165 ist ein günstiger Bereich zwischen 900°C und 1000°C. Die Atmosphäre des Durchlaufofens wird zweckmäßiger- weise durch Zugabe eines Schutzgases inertisiert, um ein Ver- zundern der unbeschichteten Schnittstellen der Randkontur 12' der beschnittenen Bauteil-Rohlinge 17 oder, bei Verwendung unbeschichteter Platinen 3, an der gesamten Rohlingsoberflä- che zu verhindern. Ein geeignetes Schutzgas ist z. B. Kohlen- dioxid oder Stickstoff.

Der erhitzte beschnittene Bauteil-Rohling 17 wird dann mit Hilfe eines Manipulators 22 in ein Warmumform-Werkzeug 23 eingelegt, in dem die dreidimensionale Gestalt und die Rand- kontur 12'des beschnittenen Bauteil-Rohlings 17 auf ihr ge- wünschtes Maß gebracht werden. Da der beschnittene Bauteil- Rohling 17 bereits endkonturnahe Maße aufweist, ist während der Warmumformung nur noch eine geringe Formanpassung notwen- dig. Im Warmumform-Werkzeug 23 wird der beschnittene Bauteil- Rohling 17 fertig geformt und schnell abgekühlt, wodurch ein feinkörniges martensitisches oder bainitisches Werkstoffgefü- ge eingestellt wird. Dieser Schritt entspricht einer Härtung des Bauteil-Rohlings 18 und ermöglicht eine gezielte Einstel- lung der Werkstofffestigkeit. Einzelheiten eines solchen Här- tungsprozesses sind z. B. in der DE 100 49 660 AI beschrieben.

Es kann sowohl der ganze Bauteil-Rohling 17 gehärtet werden, als auch lediglich lokal an ausgewählten Stellen des Bauteil- Rohlings 17 eine Härtung vorgenommen werden. Ist der ge- wünschte Härtungsgrad des Bauteil-Rohlings 18 erreicht, wird der gehärtete Bauteil-Rohling 18 mit einem Manipulator aus dem Warmumform-Werkzeug 23 genommen und gegebenenfalls bis zur weiteren Verarbeitung gestapelt. Wegen dem dem Warmum- form-Prozess vorgelagerten endkonturnahen Beschneiden des Bauteil-Rohlings 10 sowie der Formanpassung der Randkontur 12'im Warmumform-Werkzeug 23 weist das Bauteil 18 nach Ab- schluss des Warmumform-Prozesses bereits die gewünschte Au- ßenkontur 24 des fertigen Bauteils 1 auf, so dass nach der Warmumformung kein zeitaufwändiges Beschneiden des Bauteil- randes notwendig ist.

Um eine schnelle Abschreckung des Bauteil-Rohlings 18 im Zuge der Warmumformung zu erreichen, kann der Bauteil-Rohling 18 in einem gekühlten Warmumform-Werkzeug 23 abgeschreckt wer- den. Die Warmumformung des Bauteil-Rohlings 18 geht üblicher- weise bei der Verwendung unbeschichteter Platinen 3 mit einer Verzunderung der Oberfläche einher, so dass die Oberfläche anschließend gereinigt werden muss.

Da kein Laserschneiden des gehärteten Bauteil-Rohlings 18 er- folgen muss, sind die Taktzeiten im Fertigungsverfahren vor- teilhaft kurz. Im erfindungsgemäßen Verfahrensablauf ist nun- mehr das Abkühlen des Bauteil-Rohlings 18 ein Engpass. Um diesen zu entschärfen, können lufthärtende oder wasserhärten- de Werkstoffe für die Bauteile 1 eingesetzt werden. Der Bau- teil-Rohling 18 braucht nur soweit abzukühlen, bis eine aus- reichende Warmfestigkeit, Steifigkeit und damit verbundene Maßhaltigkeit des Bauteil-Rohlings 18 erreicht ist. Dann kann der Bauteil-Rohling 18 aus dem Werkzeug 23 entnommen werden, so dass der weitere Wärmebehandlungsvorgang an der Luft oder in Wasser außerhalb des Werkzeugs 23 erfolgt, das dann nach einigen Sekunden sehr schnell wieder zur Aufnahme weiterer Bauteil-Rohlinge 17 zur Verfügung steht.

In weiteren Prozessschritten V und VI (Fig. le, Fig. lf) wird der pressgehärtete Bauteil-Rohling 18 zunächst einer Trocken- reinigung in einer Trockenreinigungsanlage 25 unterzogen und dann in einem Beschichtungsverfahren mit einer eine Korrosion des Bauteils 1 verhindernden Schicht 34 überzogen. Dazu wer- den eine Mehrzahl pressgehärteter Bauteil-Rohlinge 18, vor- zugsweise parallel hängend oder hintereinander liegend in die Trockenreinigungsanlage 25 eingebracht und z. B. mit Kugel- strahleinheiten gestrahlt. Die Oberfläche der Bauteil- Rohlingen 18 ist anschließend im wesentlichen oxidfrei. An- schließend werden Trommeln 31 mit den gereinigten und press- gehärteten Bauteil-Rohlingen 18 sowie einem zinkhaltigen Pul- ver, vorzugsweise eine Zinklegierung oder eine zinkhaltige Mischung, beschickt, geschlossen und in eine Beschichtungsan- lage 30 eingebracht. Dort werden die Bauteil-Rohlinge 18 langsam mit etwa 5-10 K/min unter langsamer Rotation der Trommeln 31 auf etwa 300°C erwärmt. In diesem thermischen Diffusionsverfahren verteilt sich das Zink bzw. die Zinkle- gierung im wesentlichen homogen über die gesamte Oberfläche der Bauteil-Rohlinge 18 und verbindet sich mit der Oberflä- che.

In Abhängigkeit der Zusammensetzung des Pulvers, der Zeit und der Temperatur stellt sich auf den Bauteil-Rohlingen 18 eine gleichmäßige Schichtdicke ein, die beliebig zwischen einigen Mm und über 100 ym, bevorzugt zwischen 5 Um und 120 ym, ein- gestellt werden kann. Die Schicht 34 ist schweißbar und er- gibt eine Zugfestigkeit, die für ein Bauteil 1 aus BTR 165 mehr als 1300 MPa betragen kann. Bei dem thermischen Diffusi- onsverfahren fallen praktisch keine Rückstände oder Emissio- nen in die Umwelt an.

Das Beschichtungsverfahren wird mit einem Passivierungsvor- gang in einer angrenzenden Passivierungsstation 35 abge- schlossen, bei dem die Trommeln 31 aus der Beschichtungsanla- ge 30 ausgeschleust, in einer Kühlstation 36 gekühlt, in ei- ner Reinigungsstation 37 mit Ultraschall von Rückständen des Beschichtungspulvers befreit und in einer Temperstation 38 bei einer Temperatur von etwa 200°C für etwa 1 h getempert werden, wobei die Schicht 34 passiviert wird. Gegebenenfalls können auch geeignete Passivierungszusätze zugegeben werden.

Dann können die fertigen korrosionsgeschützten Bauteile 1 aus der Trommel 31 entnommen werden.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die zinkhaltige Schicht 34 mit einem Feuerverzinkungs-Verfahren auf den pressgehärteten Bauteil-Rohling 18 aufgebracht werden, bei dem die Bauteil-Rohlinge 18 in ein Bad mit einer zinkhaltigen Flüssigkeit getaucht werden.

Figuren 3a bis 3e zeigen schematisch einen alternativen Ver- fahrensablauf zur Herstellung eines räumlich geformten, pressgehärteten Bauteils 1 aus einem Halbzeug 2, insbesondere aus einer Platine 3. In einem ersten Prozessschritt (Fig. 3a) wird die Platine 3 in der Platinenpresse 6 aus einem abgewi- ckelten und gerade gerichteten Abschnitt eines Blechcoils 5 zugeschnitten und auf einem Stapel 7 abgelegt. Anschließend wird die Platine 3 einem Warmumformschritt unterzogen (Fig.

3b). Hierzu wird die Platine 3 von einem Manipulator 20'in einen Durchlaufofen 21'eingelegt, in dem die Platine 3 auf eine Temperatur erwärmt wird, die oberhalb der Übergangstem- peratur in den austenitischen Gefügezustand liegt. Anschlie- ßend wird die erhitzte Platine 3 in ein Warmumformwerkzeug 23'eingelegt, in dem aus der Platine 3 ein Bauteil-Rohling 10'der gewünschten dreidimensionalen Form ausgeformt wird ; dabei wird der Bauteil-Rohling 10'so schnell abgekühlt, dass er eine (bauteilweite oder lokale) Härtung erfährt. Der Durchlaufofen 21'und das Warmumformwerkzeug 23'befinden sich vorteilhafterweise in einer Schutzgasatmosphäre 26', um eine Verzunderung der Platinen 3 zu unterbinden.

Anschließend wird der gehärtete Bauteil-Rohling 10'an eine Schneidvorrichtung 15'übergeben (Fig. 3c), in der der Bau- teil-Rohling 10'randseitig beschnitten wird, um einen Roh- ling 18'mit Randkontur 12 zu erzeugen. Das Beschneiden er- folgt vorzugsweise mit einem Laser 14'. Die abgeschnittenen Randbereiche 11'werden entsorgt. In den weiteren Prozess- schritten der Figuren 3d und 3e wird der pressgehärtete und beschnittene Rohling 18'-analog zu den Prozessstufen V und VI der Figuren le und lf-einer Trockenreinigung unterzogen und in einer Beschichtungsanlage 30 beschichtet.

Das pressgehärtete, beschichtete Bauteil 1 ist insbesondere als Karosseriebauteil im Fahrzeugbau geeignet, welches in großen Stückzahlen hergestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine vorteilhafte Prozessführung mit kurzen Taktzeiten, alle Prozessschritte haben Industrialisie- rungspotential. Im Gegensatz zu mit einem Korrosionsschutz vorbeschichteten Werkstoffen, wie etwa Usibor 1500 PC, ist ein Einsatz einer konventionellen Vor-Umformung möglich.

Durch das nachträgliche Aufbringen eines Korrosionsschutzes wird ein konventionelles Umformen und Beschneiden auch bei hochfesten Werkstoffen möglich, so dass das bei großen Stück- zahlen aufwändige Laserschneiden kostengünstige ersetzt wer- den kann. Blechbauteile können durch diese Fertigungsmethode bereits in der Entwicklung durch konventionelle Umform- Simulation auf ihre Herstellung abgesichert werden. Hinzu kommt der Korrosionsschutz, insbesondere bei Zinkschichten mit dem Vorteil der Kantenbeschichtung. In einem Fahrzeug wiederum, das aus solchen Bauteilen gefügt ist, wird der Kraftstoffverbrauch durch die Verminderung des Gewichts der Bauteile gesenkt, da diese wesentlich dünner sein können als konventionelle Blechteile, während gleichzeitig die passive Sicherheit erhöht wird, da die Bauteile eine sehr hohe Fes- tigkeit aufweisen.




 
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