VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES LOKAL GEHäRTETEN PROFILBAUTEILS, LOKAL GEHäRTETES PROFILBAUTEIL UND VERWENDUNG EINES LOKAL GEHäRTETEN PROFILBAUTEILS

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils, das zumindest abschnittsweise eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweist, aus einem Blechhalbzeug. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Profilbauteil mit mindestens einem räumlich begrenzten Bereich, der eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweist, sowie eine Verwendung eines derartigen Profilbauteils.

Profilbauteile, die eine hohe strukturelle Festigkeit aufweisen, werden beispielsweise im Automobilbau zur Herstellung von Strukturteilen, wie zum Beispiel Seitenaufprallträgern, Stoßfängern oder Verstärkungen für die A-, B- oder C-Säulen eines Kraftfahrzeugs verwendet. Da an derartige Profilbauteile sehr hohe Anforderungen im Hinblick auf ihre Festigkeit gestellt werden, werden zu deren Herstellung häufig hoch-, höher- und höchstfeste Stähle verwendet. Zur Profilierung der Profilbauteile können unterschiedliche Umformverfahren eingesetzt werden. Beispielhaft sollen an dieser Stelle Biegeverfahren, insbesondere Walzprofilierverfahren, genannt werden.

Das europäische Patent EP 1 052 295 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Strukturteilen im Automobilbau, die zumindest bereichsweise eine hohe Festigkeit und eine Mindestdehnbarkeit von 5% bis 10% aufweisen. Bei diesem Verfahren wird das Strukturteil durch ein im weichen Zustand erfolgendes Umformen von Platinen, Bandstahl (insbesondere durch Rollprofilieren) oder Rohren

konfiguriert und dann mittels eines der Strukturteilkontur folgenden, zu dem Strukturteil verfahrbaren, bauteilumgreifenden Induktor wenigstens partiell auf die zum Härten erforderliche Austenitisierungstemperatur gebracht und anschließend mit einer dem Induktor in Bewegungsrichtung nachgeführten Kühleinheit abgekühlt. Das aus der vorstehend genannten Druckschrift bekannte Verfahren zeichnet sich in erster Linie dadurch aus, dass das Strukturteil im Wesentlichen senkrecht positioniert wird und der Induktor von oben nach unten entlang des Strukturteils verlagert wird, wobei der Induktor und die Kühleinheit zueinander relativ verstellbar sind und mit einem verlagerbaren Werkzeugsschlitten verbunden werden.

Bei dem in der vorstehend genannten Druckschrift offenbarten Verfahren wird also das Ausgangsmaterial zunächst in einem noch weichen Zustand zu einem Profilbauteil mit definiertem Profilquerschnitt umgeformt. Um die gewünschte Festigkeit zu erlangen, wird das Profilbauteil in einem nachfolgenden Verfahrensschritt gehärtet, indem es auf die Austenitisierungstemperatur erwärmt und anschließend wieder abgekühlt wird. Eine definierte Abkühlung bewirkt dann die gewünschte Härtung des Profilbauteils. Ein Nachteil dieses aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens besteht darin, dass das Ausgangsmaterial stets in einen weichen Zustand gebracht werden muss, bevor es profiliert und gehärtet werden kann. Die DE 101 20 063 A1 und die WO 92/16665 A offenbaren Verfahren zur Herstellung von Profilbauteilen, bei denen das flache Ausgangsmaterial (Blechhalbzeug) zunächst durch Kaltumformen in seine Endkontur gebracht wird . Erst danach erfolgt eine Härtung (durch Erwärmen und anschließendes Abkühlen) zumindest partieller Bereiche des Profilbauteils. Den Erwärmungs- und Abkühlungsschritten wird dann allenfalls noch ein Kalibrierschritt nachgeschaltet, der jedoch nicht mehr der eigentlichen Herstellung

der Profilgeometrie dient. Dadurch werden lediglich allfällige Geometrieabweichungen, die durch den thermischen Prozesseingriff entstanden sind, nachträglich korrigiert. Wenn in der WO 92/16665 A die Rede davon ist, dass nach dem Härten weitere Formgebungsoperationen folgen, dann sind damit keine weiteren Waizprofiiierschritte gemeint, sondern gänzlich alternative Umformoperationen (zum Beispiel stationäre Biege- oder Stanzoperationen).

Aus der DE 101 20 063 A1 ist eine weitere Variante eines Verfahrens zur Herstellung eines Profilbauteils bekannt, bei der sich das Ausgangsmaterial (Blechhalbzeug) während der Formgebung auf erhöhter Temperatur befindet und daher ein höheres Umformvermögen aufweist. Es bleibt jedoch unklar, wie bei diesem Verfahren eine Wärmeabfuhr und damit ein unerwünschtes Aufhärten des Werkstoffes im Kontakt mit den Umformwerkzeugen praktisch vermieden werden kann.

In der DE 103 39 1 19 B3 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils offenbart, das eine partielle oder vollständige Härtung durch Erwärmen und anschließendes Abkühlen vor der eigentlichen Formgebung vorsieht. Dabei werden die gehärteten Bereiche in jedem Fall nach dem Härten umgeformt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung von Profilbauteilen mit definierten Zonen unterschiedlicher, auf die spätere Weiterverarbeitung und/oder Anwendung maßgeschneiderten Werkstoff- und Geometrieeigenschaften ermöglicht. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Profilbauteil mit definierten Zonen mit unterschiedlichen, auf die spätere

Weiterverarbeitung und/oder Anwendung maßgeschneiderten Werkstoff- und Geometrieeigenschaften zur Verfügung zu stellen und eine Verwendung eines derartigen Profilbauteils vorzuschlagen.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Profilbauteils wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Profilbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 25 und hinsichtlich der Verwendung des Profilbauteils durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 31 , des Anspruchs 35 und des Anspruchs 40 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils, das zumindest abschnittsweise eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweist, wird gemäß Anspruch 1 ein Blechhalbzeug in einem mindestens einstufigen Biegeprozess umgeformt und der Biegeprozess sowie nachfolgende Trenn- und Schneidoperationen des Blechhalbzeugs werden mit einer thermischen Behandlung mindestens eines räumlich begrenzten Bereichs des Blechhalbzeugs, die mindestens einen Aufheizschritt und einen sich daran anschließenden Abkühlschritt umfasst, derart kombiniert, dass der mindestens eine räumlich begrenzte Bereich nach der Abkühlung eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweist. Das Blechhalbzeug kann dem vorstehend beschriebenen Prozess beispielsweise in Bandform als Coil zur Verfügung gestellt werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Profilbauteile mit einem offenen, mit einem teilweise offenen oder auch mit einem vollständig geschlossenen Profilquerschnitt hergestellt werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die Profilbauteile über die gesamte Profillänge zumindest abschnittsweise unterschiedliche (sich ändernde)

Profilquerschnitte aufweisen, so dass im Prinzip Profilbauteile mit beliebig komplexen Konfigurationen und Querschnittsformen hergestellt werden können.

Durch eine gezielte Abfuhr der zumindest in einen räumlich begrenzten Bereich des Blechhalbzeugs eingebrachten Wärme kann in vorteilhafter Weise in diesem Bereich eine Festigkeitssteigerung durch eine Phasenumwandlung beim Abkühlen erreicht werden. Dabei sind als Werkstoffe für das Blechhalbzeug solche zu bevorzugen, die bei einer hinreichenden Austenitisierung oberhalb einer Umwandlungstemperatur (Austenitisierungstemperatur) A _r3 , bei der während des Abkühlens die Umwandlung von Austenit zu Ferrit beginnt, in der Lage sind, bei hinreichend schnellen Abkühlgeschwindigkeiten eine martensitische Gefügestruktur zu entwickeln. Eine martensitische Gefügestruktur ist durch höchste Festigkeiten gekennzeichnet. Dieses vorteilhafte Verhalten weisen zum Beispiel Vergütungsstähle vom Typ 22MnB5 auf, aus denen das Blechhalbzeug bestehen kann.

Die Wärmeabfuhr aus dem mindestens einen vorerwärmten Bereich kann zumindest teilweise durch einen unmittelbaren Kontakt des Blechhalbzeugs mit dem Biegewerkzeug erfolgen, welches bei Bedarf auch gekühlt betrieben werden kann. Zusätzlich ist der Einsatz flüssigkeits- oder gasbasierter Kühleinrichtungen möglich , um das Blechhalbzeug medienbasiert zu kühlen.

Der besondere Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass Profilbauteile mit gezielt angepassten Härteeigenschaften hergestellt werden können. So ist es zum Beispiel möglich, ein Profilbauteil herzustellen, das abschnittsweise gehärtete und abschnittsweise nicht gehärtete Bereiche aufweist. Die gehärteten Bereiche können teilgehärtet, vollständig gehärtet oder auch

abschnittsweise teilgehärtet und abschnittsweise vollständig gehärtet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass das Blechhalbzeug stationär gebogen wird. Beispielsweise kann das stationäre Biegen des Blechhalbzeugs durch Gesenkbiegen erfolgen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das Biegen des Blechhalbzeugs in einer Walzprofiliervorrichtung durch Walzprofilieren mit einer Anzahl aufeinander folgender Walzschritte erfolgt. Das Blechhalbzeug wird dabei in der Walzprofiliervorrichtung kontinuierlich in einer Mehrzahl aufeinander folgender Profilwalzstiche gebogen und so in die gewünschte Profilform gebracht. Durch Walzprofilieren können insbesondere auch vergleichsweise komplexe Profilformen und Profilquerschnitte erzeugt werden. Eine überlagerung thermischer und mechanischer Mechanismen lässt sich bei der Profilherstellung in einem kontinuierlichen Walzprofilierprozess in besonders vorteilhafter Weise erreichen. Durch die schrittweise Kombination von lokaler Wärmegenerierung, Formgebung einschließlich der gegebenenfalls notwendigen Schneid- und Trennoperationen und Abkühlung können exakt in ihrer Anordnung und mikrostrukurellen Gestaltung bestimmte Zonen erhöhter Festigkeit eingestellt werden.

Eine lokale räumliche Erwärmung des Blechhalbzeugs kann vorteilhaft durch eine induktive Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes oder durch einen konduktiven Stromdurchfluss mittels des elektrischen Widerstands (oder durch eine Kombination dieser beiden Verfahren) - also durch Dissipation elektrischer Energie - erreicht werden. Es besteht in weiteren vorteilhaften Ausführungsformen auch die Möglichkeit, dass die Wärme durch einen oder mehrere

Laserlichtquellen, durch eine Infrarotstrahlungsquelle oder mittels eines Gasbrenners in definierte Bereiche des Blechhalbzeugs eingebracht wird. Laserlichtquellen haben den Vorteil, dass das von ihnen erzeugte Laserlicht zum Beispiel mit einfachen Mitteln auch auf einen vergleichsweise kleinen räumlich begrenzten Bereich des Blechhalbzeugs fokussiert werden kann, um in diesem Bereich eine lokale Erwärmung auf die gewünschte Temperatur zu bewirken. Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung nicht ausschließlich mittels eigens hierfür in den Verfahrensablauf integrierter Erwärmungseinrichtungen auf induktiver oder auch konduktiver Basis (zum Beispiel durch Induktoren oder konduktive Kontaktelemente), sondern mittels elektrischer Widerstandserwärmung beim ohnehin zwecks übertragung der Formgebungskraft stattfindenden Kontakt mit den formgebenden Werkzeugen (Walzrollen).

Die Abkühlung erfolgt vorteilhaft nicht ausschließlich über eine direkte Wärmeabfuhr durch eine Beaufschlagung mit fluiden Kühlmitteln (vorzugsweise Wasser) und/oder gasförmigen Kühlmitteln (vorzugsweise Druckluft), sondern auch durch Wärmeleitung über den Kontakt des Blechhalbzeugs mit den formgebenden Umformwerkzeugen (zum Beispiel mit Walzrollen einer Walzprofiliervorrichtung). Die Walzrollen können zu diesem Zweck mit einer Innenkühlung ausgestattet sein, bei der der Wärmeabtransport über ein Kühlmedium durch entsprechende in das Innere des Werkzeugs eingebrachte Kühlkanäle in einem Umlaufsystem erfolgt. Damit wird die Wärmeabfuhr im Sinne einer gezielten Gefügeeinstellung in besonders vorteilhafter Weise wesentlich exakter kontrollierbar als es mit einer reinen Medienkühlung überhaupt denkbar ist.

Die Abkühlung des Blechhalbzeugs kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform durch Wärmeleitung über den Kontakt

mit den formgebenden Werkzeugen (Walzrollen) in Kombination mit einer direkten Kühlung des Blechhalbzeugs - beispielsweise mittels eines (gegebenenfalls unterkühlten) Gases oder mit partikularisiertem Eis (vorzugsweise Trockeneis) - erfolgen. Dabei wird das Gas beziehungsweise Trockeneis mit einem hohen Druck in den Auslauf des Walzgerüstes beidseitig auf die Blechhalbzeugoberfläche (Walzgutoberfläche) gestrahlt. Dabei kann durch das Einstrahlen in den Walzspalt in besonders vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Kühlung der Walzrollen erfolgen. Durch das partikularisierte Eis werden vorteilhaft zusätzliche Oberflächenverschmutzungen und/oder Oxidationsrückstände, Zunder oder dergleichen von der Oberfläche des Walzguts (Blechhalbzeugs) und/oder den Oberflächen der Walzen entfernt. Damit wird die Kontrollierbarkeit der Wärmeabfuhr im Sinne einer gezielten Gefügeeinstellung nochmals wesentlich verbessert. Dies ist durch eine eine reine Abschreckkühlung mittels fluider oder gasförmiger Kühlmedien, wie sie im Stand der Technik eingesetzt wird, so überhaupt nicht erreichbar.

Es kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass die Erwärmung mindestens eines Bereichs des Blechhalbzeugs vor dem Biegen erfolgt. Diese Ausführungsform ist insbesondere beim stationären Biegen des Blechhalbzeugs bevorzugt.

Die Herstellung eines Profilbauteils unter gleichzeitiger Wärmeeinwirkung kann die Verarbeitungseigenschaften während der Formgebung in besonders vorteilhafter Weise verbessern, da der Formänderungswiderstand unmittelbar vor der jeweils lokal über die Biegewerkzeuge bewirkten Formänderung beziehungsweise der über spezielle Schneidwerkzeuge bewirkten Werkstofftrennung gezielt herabgesetzt werden kann. Ein zumindest bereichsweise vorerwärmtes Blechhalbzeug weist in diesen Bereichen vorteilhaft

einen verminderten Widerstand gegen die angestrebte Formänderung während des Biegeprozesses auf.

Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform werden mehrere zu erwärmende Bereiche des Blechhalbzeugs nacheinander vorerwärmt, wobei auf jeden Erwärmungsschritt ein Biege- und Abkühlschritt folgt.

Gemäß einer alternativen, ebenfalls vorteilhaften Variante des Herstellungsverfahrens wird das Blechhalbzeug zunächst in mehreren Biegeschritten in die gewünschte geometrische Form des Profilbauteils gebogen und anschließend mindestens abschnittsweise erwärmt. Bei dieser Variante können die für die spätere Weiterverarbeitung und/oder Anwendung des Profilbauteils gewünschten Festigkeitseigenschaften in besonders vorteilhafter Weise eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Erwärmung des Profilbauteils somit erst nach abgeschlossener Formgebung und vorzugsweise auch nach der Durchführung eines gegebenenfalls nötigen Bauteilbeschnitts. Die Wärmeabfuhr aus den vorerwärmten Bereichen des Blechhalbzeugs kann in diesem Fall über entsprechende Kühlmedien, die dem eigentlichen Umformprozess nachgeschaltet sind, erfolgen.

Bei der Abkühlung kann es unter Umständen zu einem unerwünschten Bauteilverzug kommen. Im Falle ausgeprägter Temperaturgradienten kann es darüber hinaus auf Grund lokal unterschiedlicher Volumenausdehnungen im Werkstück zu einem Bauteilversagen durch Rissbildung kommen. Beide Effekte können in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform durch die überlagerung mechanischer Spannungen in einem Kalibrierwerkzeug und durch eine entsprechende Wärmeabfuhr über Wärmeleitung unterdrückt werden. Es kann dabei zweckmäßig sein, einen eventuell notwendigen

Profilbauteilbeschnitt bei dieser Variante des Verfahrens bereits vor der thermisch induzierten Härtung durchzuführen.

Mit Hilfe des im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgestellten Verfahrens können die Härteeigenschaften eines Profilbauteils, das durch ein- oder mehrstufiges Biegen eines Blechhalbzeugs hergestellt wird, gezielt an unterschiedliche spätere Verwendungen des Profilbauteils angepasst werden.

Es hat sich gezeigt, dass nahezu jede Variante der Einbringung festigkeitsgesteigerter Bereiche in das Profilbauteil durch gezielten lokalen Wärmeeintrag während des Profilierens zu einer Verbesserung des Funktionsverhaltens des Profilbauteils führt. Darüber hinaus kann auf der Grundlage dieses verbesserten Funktionsverhaltens in besonders vorteilhafter Weise eine Gewichtsreduzierung durch eine im Vergleich zu einem thermisch nicht beeinflussten Bauteil verringerte Blechdicke ohne Einbußen im Anwendungsverhalten erreicht werden.

Ein Vorteil des hier vorgestellten Verfahrens besteht darin, dass die Umformung zuvor thermisch behandelter, gehärteter Bereiche des Blechhalbzeugs aufgrund ihrer geringen Umformbarkeit, des daraus resultierenden Versagensrisikos und darüber hinaus auch aufgrund der zu erwartenden hohen Umformkräfte vermieden wird. Mit anderen Worten werden also nur solche Bereiche des flachen Ausgangsmaterials einer partiellen thermischen Behandlung durch Erwärmen und Abkühlen unterzogen, die während des nachfolgenden Walzprofilierens keiner direkten Umformung unterliegen.

Vorliegend dient die partielle Erwärmung des Blechhalbzeugs nicht alleine der Initiierung einer Wärmebehandlung mit dem Ziel der Einstellung eines definierten Gefügezustandes, sondern auch dazu,

das Umformvermögen des Grundwerkstoffes, aus dem das Blechhalbzeug besteht, in dem Maße zu erhöhen, dass mit den in jedem einzelnen Umformschritt verfügbaren Prozesskräften eine defektfreie Umformung im gewünschten Umfang erreicht wird . Dabei basiert diese Erhöhung einerseits auf der höheren Verarbeitungstemperatur an sich, andererseits auf gleichzeitig ablaufenden thermisch induzierten Entfestigungsvorgängen. Dies kann und sollte nicht nur vor dem Einlauf des Ausgangsmaterials in die Folge von Walzprofilierschritten geschehen, sondern vorzugsweise auch zwischen den einzelnen Ausformungsschritten während des Walzprofilierens.

Bei dem hier vorgestellten Verfahren besteht die Möglichkeit, dass die Wärmebehandlung des Blechhalbzeugs nicht vor dem Beginn der eigentlichen Profilherstellung durch Walzprofilieren beziehungsweise nach erfolgter Profilausformung stattfindet, sondern vielmehr gezielt in mehreren Zwischenschritten erfolgt. Dabei erfolgt die Positionierung dieser Wärmebehandlungszwischenschritte nach klaren methodischen Grundsätzen:

- Positionierung der lokalen Wärmebehandlung nach der Notwendigkeit einer gleichzeitigen Erhöhung des lokalen Umform Vermögens,

- Positionierung der lokalen Wärmebehandlung immer dann , wenn die in den vorhergehenden Kaltumformschritten erfolgte Kaltverfestigung zu einem für die weitere Umformung nicht hinreichenden Restumformvermögen geführt hat, das durch eine thermisch induzierte Entfestigung im für die nachfolgende Umformung notwendigen Umfang wieder erhöht werden kann,

- Positionierung der lokalen Wärmebehandlung immer dann, wenn die betreffenden Geometriebereiche des Blechhalbzeugs keiner nennenswerten Umformung in der weiteren Prozessfolge ausgesetzt sind.

Gemäß Anspruch 25 zeichnet sich ein erfindungsgemäßes Profilbauteil mit mindestens einem räumlich begrenzten Bereich, der eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweist, dadurch aus, dass es durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24 hergestellt ist. Das Profilbauteil kann in vorteilhaften Ausführungsformen mindestens einen teilgehärteten Bereich und/oder mindestens einen durchgehärteten Bereich und/oder mindestens einen Bereich, der abschnittsweise durchgehärtet und abschnittsweise teilgehärtet ist, aufweisen. Es besteht zudem die Möglichkeit, dass das Profilbauteil über seine Profillänge zumindest abschnittsweise unterschiedliche Profilquerschnitte aufweist. Des Weiteren kann das Profilbauteil in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform über seine Profillänge zumindest abschnittsweise unterschiedliche (sich ändernde) Festigkeitseigenschaften aufweisen.

Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung gemäß Anspruch 31 wird mindestens ein Profilbauteil nach einem der Ansprüche 25 bis 30 zur Herstellung eines Bauteils, das zur Führung und Energieaufnahme von beweglichen Komponenten und Vorrichtungen eines Fahrzeugs geeignet ist, verwendet. Gerade bei derartigen Bauteilen ist die Verwendung der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten, zumindest partiell gehärteten Profilbauteile besonders vorteilhaft.

Beispielsweise kann aus einem derartigen Profilbauteil eine Führungsschiene für einen Sicherheitsgurt mit einem erhöhten Deformationswiderstand hergestellt werden, so dass in besonders

vorteilhafter Weise ein Herauslösen einer im Wesentlichen schlittenförmigen Gurtbefestigung aus der Führungsschiene wirksam verhindert werden kann.

Das Profilbauteil kann in einer vorteilhaften Ausführungsform auch dazu verwendet werden, eine Führungsschiene für einen Sicherheitsgurt mit einem erhöhten Widerstand gegen kontaktgebundenen Verschleiß beim Verstellen der schlittenförmigen Gurtbestigung hergestellt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Verwendungsbeispiel der Profilbauteil bildet die Herstellung von Sitzbefestigungsschienen mit einem erhöhten Deformationswiderstand, so dass ein Herauslösen des Fahrzeugsitzes aus seiner fahrzeugseitigen Befestigung vorteilhaft verhindert werden kann.

Aus dem Profilbauteil können beispielsweise auch Sitzbefestigungsschienen mit einem erhöhten Widerstand gegen kontaktgebundenen Verschleiß beim Verstellen der Sitzposition hergestellt werden.

Ein weiteres vorteilhaftes Beispiel einer Verwendung des Profilbauteils besteht in der Herstellung einer Seitenwandführungsschiene für eine Seitenwandschiebetür eines Kraftfahrzeugs, wobei die Seitenwandführungsschiene einen erhöhten Widerstand gegen einen kontaktgebundenem Verschleiß beim öffnen und Schließen der Tür aufweist.

Des Weiteren kann aus dem Profilbauteil eine

Seitenwandführungsschiene für eine Schiebetür hergestellt werden, die einen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erhöhten Deformationswiderstand aufweist, um damit ein

Strukturversagen und das Herauslösen der Seitenwandschiebetür bei einem Unfall zu verhindern.

Bei einer erfindungsgemäßen Verwendung gemäß Anspruch 35 wird mindestens ein Profilbauteil gemäß einem der Ansprüche 25 bis 30, zur Herstellung eines Strukturbauteils verwendet, das einen erhöhten Widerstand gegen I ntrusion aufweist und zur Aufnahme sowie zum Abbau von einwirkender Energie über eine Werkstoffbeziehungsweise Bauteildeformation geeignet ist. Auch bei derartigen Bauteilen ist die Verwendung der nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellten, zumindest partiell gehärteten Profilbauteile besonders vorteilhaft, das sich die Festigkeitseigenschaften de Profilbauteile graduell einstellen lassen.

Beispielsweise kann aus dem Profilbauteil ein Teil eines Modulquerträgers für ein Cockpit eines Kraftfahrzeugs mit einem erhöhten Deformationswiderstand hergestellt werden, so dass ein Strukturversagen im Falle eines Unfalls durch die Krafteinwirkung auf die Lenksäule wirksam vermieden werden kann.

Ein weiteres Verwendungsbeispiel eines Profilbauteils liefert die Herstellung eines Teils eines Modulquerträgers für ein Cockpit mit einem erhöhten Deformationswiderstand, um ein Strukturversagen bei einem Unfall durch die Krafteinwirkung eines Airbagmoduls in besonders vorteilhafter Weise zu verhindern.

Der Modulquerträger kann insbesondere ein Instrumententafelträger sein.

Eine weitere vorteilhafte Verwendung des Profilbauteils besteht in der Herstellung eines Modulquerträgers (insbesondere eines Instrumententafelträgers) mit einem optimierten

Eigenfrequenzverhalten, um unerwünschte Schwingungen zu vermeiden und damit die Akustik im Innenraum des Fahrzeugs zu verbessern.

Aus einem Profilbauteil kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beispielsweise auch ein Träger (Längs- oder Querträger) mit einem erhöhten Deformationswiderstand hergestellt werden, um ein Strukturversagen im Bereich der A-, B- und C-Säule des Kraftfahrzeugs im Falle eines Front- beziehungsweise Seitenaufpralls zu verhindern.

Ferner kann das Profilbauteil zum Beispiel auch zur Herstellung eines Stoßfängerträgers mit einem erhöhten Deformationswiderstand verwendet werden, um vorteilhaft ein Strukturversagen im Bereich der Crashboxen des Kraftfahrzeugs zu verhindern.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Verwendung kann aus dem Profilbauteil ein Seitenaufprallträger mit einem erhöhten Deformationswiderstand hergestellt werden. Derartige Seitenaufprallträger werden in die Karosserie integriert, um die Karosseriesteifigkeit zu erhöhen und dadurch insbesondere bei einem Seitenaufprall den Schutz und die Stabilität der Fahrgastzelle zu verbessern. Durch die Verwendung eines bereichsweise gehärteten Profilbauteils kann in vorteilhafter Weise ein Strukturversagen im Anbindungsbereich zur Türstruktur und damit im hauptsächlich crashbelasteten Bereich verhindert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1 schematisch die thermischen und mechanischen

Prozessabläufe bei der Herstellung eines Profilbauteils aus einem Blechhalbzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 schematisch die thermischen und mechanischen

Prozessabläufe bei der Herstellung eines Profilbauteils aus einem Blechhalbzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 schematisch die thermischen und mechanischen

Prozessabläufe bei der Herstellung eines Profilbauteils aus einem Blechhalbzeug gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Profilbauteils, das mittels des hier vorgestellten Verfahrens hergestellt worden ist und mehrere Zonen mit definiert erhöhter Festigkeit aufweist;

Fig. 4b eine perspektivische Darstellung des Profilbauteils gemäß Fig. 4a;

Fig. 5a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Profilbauteils, das mittels des hier vorgestellten Verfahrens hergestellt worden ist und mehrere Zonen mit definiert erhöhter Festigkeit aufweist;

Fig. 5b eine perspektivische Darstellung des Profilbauteils gemäß Fig. 5a;

Fig. 6 ein Härteprofil über die Abwicklung der Bauteilkontur des Profilbauteils gemäß Fig. 4a und 4b;

Fig. 7 ein Härteprofil über die Abwicklung der Bauteilkontur des Profilbauteils gemäß Fig. 5a und 5b;

Fig. 8 die Kraft-Weg-Verläufe der in Fig. 4a, 4b und 5a, 5b dargestellten Profilbauteile bei einer Zugbeanspruchung;

Fig. 9 die Kraft-Weg-Verläufe der in Fig. 4a, 4b und 5a, 5b dargestellten Profilbauteile bei einem Dreipunkt- Biegeversuch;

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer Führungsschiene für eine Tür, einen Sitz oder dergleichen eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 1 1 eine Darstellung des Profilquerschnitts der Führungsschiene gemäß Fig. 10;

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines Grundprofils eines Instrumententafelträgers mit einem geschlossenen Profilquerschnitt;

Fig. 13 eine Darstellung des Profilquerschnitts eines Profilbauteils des Instrumententafelträgers gemäß Fig. 12;

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Trägerbauteils eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 15a eine schematische Darstellung eines ersten Aufheizmusters zum Aufheizen des Blechhalbzeugs;

Fig. 15b eine schematische Darstellung eines zweiten

Aufheizmusters zum Aufheizen des Blechhalbzeugs;

Fig. 15b eine schematische Darstellung eines dritten Aufheizmusters zum Aufheizen des Blechhalbzeugs.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 sollen nachfolgend drei verschiedene vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines Verfahrens zur Herstellung eines Profilbauteils 1 aus einem vorzugsweise bandartigen Blechhalbzeug 2 näher erläutert werden. In Fig. 1 bis 3 sind zu diesem Zweck die thermomechanischen Prozessabläufe bei einer kombinierten Erwärmung und Formgebung des Blechhalbzeugs 2 zur Herstellung des Profilbauteils 1 in einem gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugten Walzprofilierverfahren, das in einer Walzprofiliervorrichtung durchgeführt wird, schematisch dargestellt.

Die drei hier gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich insbesondere durch verschiedene Prozessabläufe bei der zumindest bereichsweisen Erwärmung des Blechhalbzeugs 2 vor, während beziehungsweise nach dem Umformen. Dargestellt ist jeweils der zeitabhängige Verlauf der Temperatur, die in definierten (räumlich begrenzten) Bereichen A, B, C, D des Blechhalbzeugs 2 vor, während und nach den einzelnen Umformschritten herrscht. Um

neben dem Temperaturverlauf auch die geometrische Formgebung des Blechhalbzeugs 2 zur Erzeugung eines gewünschten Profilquerschnitts zu veranschaulichen, ist im oberen Bereich der Figuren jeweils die Formung des Blechhalbzeugs 2 beim entsprechenden Walzschritt in der Walzprofiliervorrichtung dargestellt.

In Fig. 1 bis 3 bezeichnen ferner:

1 . A _r3 die Umwandlungstemperatur, bei der - während der Abkühlung - die Umwandlung von Austenit zu Ferrit beginnt. Bei Bor-Mangan-legierten Vergütungsstählen, wie zum Beispiel 22MnB5, liegt die Umwandlungstemperatur A _r 3 typischerweise bei 85O ⁰ C ± 100 ⁰ C;

2. A _r1 die Umwandlungstemperatur, bei der - während der Abkühlung - die Umwandlung von Austenit zu Ferrit beendet ist. Bei Bor-Mangan-legierten Vergütungsstählen, wie zum Beispiel 22MnB5, liegt die Umwandlungstemperatur A _M typischerweise bei 650 ⁰ C ± 100°C;

3. M _s die Umwandlungstemperatur, bei der - während einer raschen Abkühlung - die Umwandlung von Austenit zu Martensit schlagartig erfolgt. Bei Bor-Mangan-legierten Vergütungsstählen, wie zum Beispiel 22MnB5, liegt diese Umwandlungstemperatur typischerweise bei ca. 400 ⁰ C

± 100 °C.

4. α: Ferrit (bei schneller Abkühlung auf eine Temperatur unterhalb von M _s bildet sich eine Gefügevariante aus, die als Martensit bezeichnet wird und sich durch ein gehärtetes Gefüge mit hoher Festigkeit auszeichnet);

5. α+γ: Ferrit und Austenit liegen gleichzeitig vor. Je weiter die Temperatur unter die Umwandlungstemperatur A _r3 absinkt desto größer ist der Anteil an Ferrit und desto geringer ist der Anteil an Austenit.

6. Y: Austenit

Das Biegen des Blechhalbzeugs 2, welches aus einem härtbaren Stahl - beispielsweise aus 22MnB5 - bestehen kann und gegebenenfalls auch zumindest teilweise beschichtet sein kann, zur Formung eines Profilbauteils 1 mit definierten geometrischen Eigenschaften erfolgt bei den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Verfahrensvarianten in einem Walzprofilierprozess mit einer Anzahl n aufeinander folgender Walzschritte, in denen jeweils ein Walzstich ausgeführt wird. Obwohl in Fig. 1 bis 3 nur Profilbauteile 1 mit einem offenen Profilquerschnitt dargestellt sind , soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass mit dem hier vorgestellten Verfahren verschieden geformte Profilbauteile 1 unterschiedlicher Komplexität mit einem offenen, mit einem teilweise offenen oder auch mit einem vollständig geschlossenen Profilquerschnitt hergestellt werden können. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, dass die Profilbauteile 1 über ihre gesamte Profillänge zumindest abschnittsweise unterschiedliche (also sich ändernde) Profilquerschnitte aufweisen, so dass im Prinzip Profilbauteile 1 mit einer beliebig komplexen Profilform und mit einem beliebig komplexen Profilquerschnitt hergestellt werden können.

Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Profilbauteils 1 erfolgt eine Erwärmung des Blechhalbzeugs 2 in

definierten, räumlich begrenzten Bereichen A, C und D bereits unmittelbar vor dem ersten, mit 1 . bezeichneten Walzstich in der Walzprofiliervorrichtung. Wie in Fig. 1 zu erkennen, wird das Blechhalbzeug 2 vor dem ersten Walzstich in einem mittleren Bereich A und zwei weiter außen liegenden Bereichen C und D lokal auf eine Temperatur T erwärmt, die größer als die Umwandlungstemperatur A _r 3 ist, bei der - während der Abkühlung - die Umwandlung von Austenit zu Ferrit beginnt. Die übrigen Bereiche B des Blechhalbzeugs 2 werden demgegenüber bei der Profilierung nicht erwärmt und damit auch nicht gezielt thermisch beeinflusst.

Vorzugsweise wird das Blechhalbzeug 2 in den definierten Bereichen A, C und D durch eine induktive Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes oder durch einen konduktiven Stromdurchfluss mittels des elektrischen Widerstands oder alternativ durch eine Kombination dieser beiden Verfahren - mithin also durch Dissipation elektrischer Energie - lokal kontrolliert auf die Temperatur T > A _r3 erwärmt. Alternativ können auch andere Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zur Wärmeeinbringung in die lokal begrenzten Bereiche A, C und D des Blechhalbzeugs 2 eingesetzt werden. Beispielsweise kann der kontrollierte Wärmeeintrag durch eine Beaufschlagung des Blechhalbzeugs 2 mit Laserlicht, das von mindestens einer Laserlichtquelle erzeugt wird, oder mit Infrarotstrahlung, das von mindestens einer Infrarotstrahlungsquelle erzeugt wird, oder durch die Verwendung eines Gasbrenners erfolgen.

Wie in Fig. 1 zu erkennen, wird das Blechhalbzeug 2 in einem ersten Walzstich bei sinkender Temperatur umgeformt, nachdem die maximale Temperatur in den Bereichen A, C und D erreicht worden ist. Der erste Walzstich erfolgt bei einer Temperatur, die noch über der Umwandlungstemperatur A _r3 liegt. Die für eine Einstellung einer gewünschten Gefügestruktur in den lokal vorerwärmten Bereichen A,

C und D des Blechhalbzeugs 2 aus diesem während des Abkühlens notwendige Wärmeabfuhr kann im ersten Walzstich des Walzprofilierprozesses zum Beispiel durch Wärmeleitung im Kontakt mit den Walzen der Walzprofiliervorrichtung erfolgen. Die Walzen der Walzprofiliervorrichtung können gegebenenfalls auch gekühlt betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeabfuhr aus den vorerwärmten Bereichen A, C und D des Blechhalbzeugs 2 auch durch eine medienbasierte Abkühlung, bei der das Blechhalbzeug mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel beaufschlagt wird, erfolgen.

Ferner ist zu erkennen, dass die sich an den ersten Walzstich anschließenden Walzstiche 2... n, die zur weiteren Formung des Blechhalbzeugs 2 zur Erzeugung der Endgeometrie des Profilbauteils 1 erforderlich sind, in diesem Ausführungsbeispiel bei Temperaturen erfolgen, die stets unterhalb der Umwandlungstemperatur A _M liegen, bei der während der Abkühlung die Umwandlung von Austenit zu Ferrit beendet ist. Der letzte (n-te) Walzstich, der zur Konfigurierung des Profilbauteils 1 erforderlich ist, erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel bei einer Temperatur, die kleiner als die Umwandlungstemperatur M _s ist, bei der während einer raschen Abkühlung schlagartig die Umwandlung von Austenit zu Martensit erfolgt. Alternativ kann der letzte Walzstich jedoch auch bei einer Temperatur erfolgen, die größer als die Umwandlungstemperatur M ₃ ist.

An den n-ten Walzstich, der die eigentliche Formung des Profilbauteils 1 beendet, schließt sich in diesem Ausführungsbeispiel darüber hinaus noch ein so genannter Kalibrierstich an, der mittels eines geeigneten Kalibrierwerkzeugs durchgeführt wird . Die durch die Entstehung thermisch induzierter Eigenspannungen unter Umständen eintretende Veränderung der Geometrie des Profilbauteils 1 kann

vorteilhaft in einem abschließenden Walzstich, dem Kalibrierstich, unmittelbar nach der gleichzeitig erfolgenden Wärmeabfuhr aus dem Werkstück kompensiert werden. In einem sich an den Kalibrierstich anschließenden Verfahrensschritt wird das Profilbauteil 1 mittels einer Trenn- und Schneidvorrichtung auf die gewünschte Länge gebracht.

Die hier beschriebene Verfahrensvariante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es infolge der Wärmebeeinflussung in den definierten Bereichen A, C und D des Blechhalbzeugs 2 zu einer signifikanten Festigkeitssteigerung durch eine so genannte Umwandlungshärtung gekommen ist. Die lokal definierten Bereiche A, C und D weisen dann einen drastisch erhöhten Widerstand gegen eine weitere Formänderung in einem nachfolgenden Walzschritt auf. Dies bedeutet folglich, dass vorzugsweise nur diejenigen Bereiche des Blechhalbzeugs 2 eine solche Wärmebehandlung erfahren sollten, die in der weiteren Prozessfolge keiner merklichen Formänderung mehr unterliegen. Eine Umformung zuvor gehärteter Bereiche A, C und D des Blechhalbzeugs 2 erfolgt aufgrund ihrer geringen Umformbarkeit, des daraus resultierenden Versagensrisikos und darüber hinaus auch aufgrund der zu erwartenden hohen Umformkräfte somit nicht.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nachfolgend ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Profilbauteils 1 aus einem Blechhalbzeug 2 näher erläutert. Bei dieser Variante des Verfahrens erfolgt eine Erwärmung des Blechhalbzeugs 2 in den definierten Bereichen A, C und D nacheinander während des Walzprofilierens jeweils zwischen den einzelnen Walzschritten. Wie in Fig. 2 zu erkennen, wird vor dem ersten Walzstich ein erster (mittlerer) Bereich A des Blechhalbzeugs 2 lokal auf eine Temperatur T erwärmt, die größer als die Umwandlungstemperatur A _r3 (Austenitisierungstemperatur) ist.

Demgegenüber unterliegen die übrigen Bereiche des Blechhalbzeugs 2 zunächst keiner gezielten thermischen Beeinflussung.

Im Anschluss an die definierte Vorerwärmung des ersten Bereichs A wird der erste Walzstich in der Walzprofiliervorrichtung durchgeführt. Anschließend wird der Bereich A des Blechhalbzeugs 2 wieder auf eine Temperatur abgekühlt, die kleiner als die

Umwandlungstemperatur M ₅ ist. Die Abkühlung kann wiederum durch Wärmeleitung bei einem Kontakt des Blechhalbzeugs 2 mit den gegebenenfalls gekühlt betriebenen Walzen der Walzvorrichtung und/oder medienbasiert durch eine Beaufschlagung des Blechhalbzeugs 2, insbesondere des lokal vorerwärmten Bereichs, mit einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel erfolgen.

In einem nächsten Erwärmungsschritt wird ein zweiter (randnaher) Bereich C des Blechhalbzeugs 2 lokal auf eine Temperatur T erwärmt, die größer als die Umwandlungstemperatur A _r 3 ist. Die übrigen Bereiche, insbesondere die Bereiche A und B des Blechhalbzeugs 2 werden in diesem Verfahrensschritt demgegenüber nicht gezielt erwärmt. Anschließend wird ein zweiter Walzstich durchgeführt, um das Blechhalbzeug 2 weiter zu profilieren. Wie in Fig. 2 zu erkennen, wird der vorerwärmte Bereich C des Blechhalbzeugs 2 im Anschluss an den Walzstich wieder auf eine Temperatur, die kleiner als die Umwandlungstemperatur M ₅ ist, abgekühlt.

In entsprechender Weise wird in einem weiteren Erwärmungsschritt, dem gegebenenfalls auch weitere Walzstiche vorausgegangen sein können, bei denen keine lokale Erwärmung des Blechhalbzeugs 2 erfolgt ist, ein weiterer (randnaher) Bereich D lokal auf eine Temperatur T erwärmt, die wiederum größer als die Umwandlungstemperatur A _r3 ist. Die übrigen Bereiche, insbesondere die Bereiche A, B und C des Blechhalbzeugs 2 werden demgegenüber

nicht gezielt lokal erwärmt. Anschließend wird ein weiterer Walzstich durchgeführt, um das Blechhalbzeug 2 weiter zu profilieren. Wie in Fig. 2 zu erkennen, wird der Bereich C des Blechhalbzeugs 2 nach diesem Walzstich wieder auf eine Temperatur, welche kleiner als die Umwandlungstemperatur M ₅ ist, abgekühlt. An diesen Walzstich können sich gegebenenfalls weitere Walzstiche anschließen, die mit oder ohne Vorerwärmung lokal definierter Bereiche des Blechhalbzeugs 2 durchgeführt werden können. Das gezielte Erwärmen der Bereiche A, C und D des Blechhalbzeugs 2 kann auch in diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe der oben beschriebenen Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen erfolgen.

An einen letzten Walzstich, der die Profilierung des Blechhalbzeugs 2 zu einem Profilbauteil 1 beendet, kann sich auch in diesem Ausführungsbeispiel ein Kalibrierstich in einer Kalibriervorrichtung anschließen, bevor das Profilbauteil 1 danach mittels einer Trenn- und Schneidvorrichtung auf seine gewünschte Länge zugeschnitten wird.

Die Wärmebehandlung des Blechhalbzeugs 2 findet hier also nicht vor dem Beginn der eigentlichen Profilherstellung durch Walzprofilieren beziehungsweise nach erfolgter Profilausformung statt, sondern erfolgt vielmehr gezielt in mehreren Zwischenschritten. Dabei erfolgt die Positionierung dieser Wärmebehandlungszwischenschritten nach klaren methodischen Grundsätzen:

- Positionierung der lokalen Wärmebehandlung nach der Notwendigkeit einer gleichzeitigen Erhöhung des lokalen Umform Vermögens,

- Positionierung der lokalen Wärmebehandlung immer dann, wenn die in den vorhergehenden Kaltumformschritten erfolgte

Kaltverfestigung zu einem für die weitere Umformung nicht hinreichenden Restumformvermögen geführt hat, das durch eine thermisch induzierte Entfestigung im für die nachfolgende Umformung notwendigen Umfang wieder erhöht werden kann,

- Positionierung der lokalen Wärmebehandlung immer dann, wenn die betreffenden Geometriebereiche des Blechhalbzeugs 2 keiner nennenswerten Umformung in der weiteren Prozessfolge ausgesetzt sind.

Die in Fig. 2 gezeigte Verfahrensvariante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es einerseits gilt, den Widerstand gegen eine im unmittelbar nachfolgenden Walzschritt gewollte änderung der geometrischen Form des Blechhalbzeugs 2 gezielt zu verringern, und wenn es andererseits wünschenswert ist, diese Bereiche nach der in den vorhergehenden Walzstichen bereits erfolgten lokalen geometrischen Ausformung in ihrer Gefügestruktur gezielt einzustellen. Sofern mit der gezielten änderung der Gefügestruktur auch eine Festigkeitssteigerung unter gleichzeitiger Heraufsetzung des Formänderungswiderstands einhergeht, ist es auch in diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft, dass vorzugsweise nur diejenigen Bereiche des Blechhalbzeugs 2 eine gezielte Wärmebehandlung erfahren, die in der weiteren Prozessabfolge keiner weiteren (merklichen) Formänderung mehr unterliegen. Mit anderen Worten werden nur diejenigen Bereiche des flachen Blechhalbzeugs 2 einer partiellen thermischen Behandlung durch Erwärmen und Abkühlen unterzogen, die während der nachfolgenden Walzprofilierschritte keiner direkten Umformung unterliegen.

Fig. 3 zeigt ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Profilbauteils 1 aus einem Blechhalbzeug 2. Im Gegensatz zu den beiden oben beschriebenen

Ausführungsbeispielen erfolgt bei dieser Variante des Verfahrens die Erwärmung in den lokal definierten Bereichen A, C und D des Blechhalbzeugs 2 erst nach Abschluss der Erzeugung der Endgeometrie des Profilbauteils 1 in einer vorhergehenden Folge von n Walzstichen in der Walzprofiliervorrichtung. Die Profilierung des Biechhaibzeugs 2 erfoigt somit bei einer Umgebungstemperatur, die wesentlich niedriger als die Umwandlungstemperatur M ₅ ist. Es wird deutlich, dass die definierten Bereiche A (zentral) sowie C und D (randnah) des Blechhalbzeugs 2 nach dem Umformen gleichzeitig auf eine Temperatur T erwärmt werden, die größer als die Umwandlungstemperatur A _r 3 ist.

Die nach der endgültigen Formgebung des Blechhalbzeugs 2 zu einem Profilbauteil 1 erfolgende lokale Erwärmung der Bereiche A, C und D dient in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich dem Zweck einer thermisch induzierten Festigkeitssteigerung des Profilbauteils 1 durch eine Umwandlungshärtung. Die hierbei durch die Entstehung thermisch induzierter Eigenspannungen unter Umständen eintretende Veränderung der Geometrie des Profilbauteils 1 kann vorteilhaft in einem abschließenden Walzstich, dem so genannten Kalibrierstich, unmittelbar nach der hier gleichzeitig erfolgenden Wärmeabfuhr kompensiert werden. Die lokal gezielt erwärmten Bereiche A, C, und D werden also wieder abgekühlt, so dass in dem Kalibrierwerkzeug der Kalibirierstich bei einer Temperatur durchgeführt werden kann, die etwas höher als Umwandlungstemperatur M ₈ ist.

Die gezielte lokale Erwärmung und nachfolgende Abkühlung der räumlich begrenzten Bereiche A, C und D des Blechhalbzeugs 2 kann in der Weise erfolgen, wie bereits oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 näher ausgeführt.

Vorzugsweise erfolgt bei den hier beschriebenen Verfahrensvarianten die gezielte lokale Erwärmung des Blechhalbzeugs 2 nicht ausschließlich mittels eigens hierfür in den Verfahrensablauf integrierter Erwärmungseinrichtungen auf induktiver oder auch konduktiver Basis (zum Beispiel durch Induktoren oder konduktive Kontaktelemente), sondern mittels elektrischer Widerstandserwärmung beim ohnehin zwecks übertragung der Formgebungskraft stattfindenden Kontakt mit den formgebenden Werkzeugen (Walzrollen).

Die Abkühlung des Blechhalbzeugs 2 erfolgt bei allen hier vorgestellten Verfahrensvarianten vorteilhaft nicht ausschließlich über eine direkte Wärmeabfuhr durch Beaufschlagung mit fluiden Kühlmitteln (vorzugsweise Wasser) und/oder gasförmigen Kühlmitteln (vorzugsweise Druckluft), sondern auch durch Wärmeleitung über den Kontakt des Blechhalbzeugs 2 mit den formgebenden Umformwerkzeugen (hier: Walzrollen). Die Walzrollen können zu diesem Zweck mit einer Innenkühlung ausgestattet sein, bei der der Wärmeabtransport über ein Kühlmedium über entsprechend im Inneren des Werkzeuges eingebrachte Kühlkanäle in einem Umlaufsystem erfolgt. Damit wird die Wärmeabfuhr im Sinne einer gezielten Gefügeeinstellung in besonders vorteilhafter Weise wesentlich exakter kontrollierbar, als es mit einer reinen Medienkühlung überhaupt denkbar ist. Die Abkühlung des Blechhalbzeugs 2 kann beispielsweise durch Wärmeleitung über den Kontakt mit den formgebenden Werkzeugen (Walzrollen) in Kombination mit einer direkten Kühlung des Blechhalbzeugs 2 - beispielsweise mittels eines gegebenenfalls unterkühlten Gases oder mit partikularisiertem Eis (vorzugsweise Trockeneis) - erfolgen. Dabei wird das Gas beziehungsweise Trockeneis mit einem hohen Druck in den Auslauf des Walzgerüstes beidseitig auf die Blechhalbzeugoberfläche (Walzgutoberfläche) gestrahlt. Dabei kann

durch das Einstrahlen in den Walzspalt in besonders vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Kühlung der Walzrollen erfolgen. Durch das partikularisierte Eis werden vorteilhaft zusätzliche Oberflächenverschmutzungen und/oder Oxidationsrückstände, Zunder oder dergleichen von der Oberfläche des Walzguts und/oder den Oberflächen der Walzen entfernt. Damit wird die Kontrollierbarkeit der Wärmeabfuhr im Sinne einer gezielten Gefügeeinstellung nochmals wesentlich verbessert. Dies ist durch eine eine reine Abschreckkühlung mittels fluider oder gasförmiger Kühlmedien , wie sie im Stand der Technik eingesetzt wird, so überhaupt nicht erreichbar.

In Fig. 4a und 4b ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Profilbauteils 1 dargestellt, das mit Hilfe eines der hier vorgestellten Verfahren hergestellt werden kann. Das Profilbauteil 1 hat einen offenen Profilquerschnitt und weist drei Bereiche 10, 1 1 , 12 auf, die gegenüber den übrigen Bereichen eine durch lokale Erwärmung und anschließende Abkühlung induzierte, strukturell erhöhte Festigkeit aufweisen. Ein erster Bereich 10 mit einer strukturell erhöhten Festigkeit ist in der Profilsohle des Profilbauteils 1 ausgebildet. Die beiden übrigen Bereiche 1 1 , 12 mit strukturell erhöhter Festigkeit sind an den einwärts gerichteten Enden der Profilflanken ausgebildet. Ein derartiges Profilbauteil 1 mit drei definierten, räumlich begrenzten Bereichen 10, 1 1 , 12, die eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweisen, kann zum Beispiel zur Herstellung einer Führungsschiene für einen Sicherheitsgurt mit einem erhöhten Deformationswiderstand verwendet werden, so dass ein Herauslösen einer im Wesentlichen schlittenförmigen Gurtbefestigung aus der Führungsschiene wirksam verhindert werden kann.

Das Profilbauteil 1 kann ferner dazu verwendet werden, eine Führungsschiene für einen Sicherheitsgurt mit einem erhöhten

Widerstand gegen kontaktgebundenen Verschleiß beim Verstellen der schlittenförmigen Gurtbefestigung herzustellen.

Fig. 5a und 5b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Profilbauteils 1 , das mit Hilfe eines der hier vorgestellten Verfahren hergestellt wurde und das ebenfalls zur Herstellung einer Führungsschiene für einen Sicherheitsgurt mit den vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 4a und 4b beschriebenen Eigenschaften verwendet werden kann. Das Profilbauteil 1 hat einen offenen Profilquerschnitt und weist drei Bereiche 10, 1 1 , 12 auf, die gegenüber den übrigen Bereichen eine durch lokale Erwärmung und anschließende kontrollierte Abkühlung induzierte strukturell erhöhte Festigkeit aufweisen. Ein erster Bereich 10 mit einer strukturell erhöhten Festigkeit ist wiederum in der Profilsohle des Profilbauteils 1 ausgebildet. Die beiden übrigen Bereiche 1 1 , 12 mit strukturell erhöhter Festigkeit sind etwa in der Mitte der im Wesentlichen senkrecht zur Profilsohle orientierten Profilflanken ausgebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 sollen nachfolgend die resultierenden Festigkeitsprofile der in Fig. 4a bis 5b gezeigten Profilbauteile 1 , die aus dem Werkstoff 22MnB5 bestehen, näher erläutert werden. Aufgetragen ist jeweils die gemäß DIN EN ISO 6507-1 gemessene Härte (Vickershärte HV1 ) über dem Abstand von der Außenkante der Konturabwicklung a. Die maximale lokale Aufheiztemperatur bei der Herstellung der Profilbauteile 1 betrug 900° C.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Festigkeit in den während der Herstellung lokal erwärmten und gehärteten Bereichen 10, 1 1 , 12 signifikant höher ist als in den übrigen, nicht wärmebehandelten Bereichen des Profilbauteils 1 . Während in den nicht gehärteten Bereichen HV1 -Werte in einer Größenordnung von etwa 200 bis 300

gemessen werden konnten, lagen diese Werte in den gehärteten Bereichen bei mehr als 500 und konnten abschnittsweise einen Wert von knapp 600 erreichen.

In Fig. 8 sind die Ergebnisse statischer Zugbeanspruchungsversuche, die an drei verschiedenen Profilbauteilen 1 , 1 ' durchgeführt wurden graphisch zusammengefasst. Bei diesen Versuchen wurde eine anwendungsnahe Belastungsrichtung der Profilbauteile 1 , 1 ' gewählt. Dargestellt sind die Kraft-Weg-Verläufe bei einer Zugbeanspruchung. Mit I sind die Ergebnisse für das in Fig . 4a und 4b gezeigte Profilbauteil 1 und mit I l sind die Ergebnisse für das in Fig. 5a und 5b gezeigte Profilbauteil 1 gezeigt. Mit IM ist zusätzlich der Kraft-Weg- Verlauf eines voll gehärteten Profilbauteils 1 ' bezeichnet. Ein Vergleich der Messergebnisse zeigt, dass die beiden nur bereichsweise gehärteten Profilbauteile 1 , die mit einem der hier beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind, eine geringere Zugfestigkeit sowie eine höhere Bruchdehnung aufweisen als das vollständig ausgehärtete Profilbauteil 1 '.

In Fig. 9 sind schließlich die Ergebnisse eines Dreipunkt- Biegeversuches, der an den mittels einem der hier vorgestellten Verfahren hergestellten Profilbauteile 1 , 1 ' durchgeführt wurde, dargestellt. Bei der standardisierten Prüfung der Profilbauteile 1 , 1 ' im Dreipunkt-Biegeversuch zeigt sich ebenfalls eine deutliche Steigerung der Belastbarkeit, die sich im vorliegenden Beanspruchungsfall für das vollständig gehärtete Profilbauteil 1 ' als am günstigsten erweist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 10 bis 14 sollen nachfolgend einige Beispiele für die Verwendung der mittels der oben näher erläuterten Verfahren hergestellten Profilbauteile 1 , 1 ', die zumindest bereichsweise eine strukturell erhöhte Festigkeit aufweisen, näher erläutert werden.

In Fig. 10 und 1 1 ist eine Führungsschiene 30 dargestellt, die sich zum Beispiel für eine Tür, einen Sitz oder einen Gurt eines Kraftfahrzeugs eignet. Die Führungsschiene 30 wurde durch die Verwendung eines bereichsweise gehärteten Profilbauteils 1 hergestellt. Wie insbesondere in Fig. 1 1 zu erkennen, weist das Profilbauteil 1 , aus dem die Führungsschiene 30 hergestellt worden ist, in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten und einen zweiten teilgehärteten Bereich 10, 10', die einander gegenüberliegend angeordnet sind, sowie einen vollständig gehärteten Bereich 1 1 auf. Die zumindest teilweise gehärteten Bereiche 10, 10', 1 1 verbessern insbesondere den Deformationswiderstand gegen das Herauslösen einer im Wesentlichen schlittenförmigen Gurtbefestigung aus der Führungsschiene 30 und liefern ferner einen erhöhten Widerstand gegenüber einem kontaktgebundenen Verschleiß beim Verstellen der Gurtbefestigung. Es soll an dieser Stelle angemerkt werden, dass die Positionen der zumindest teilweise gehärteten Bereiche 10, 10', 1 1 des Profilbauteils 1 nur beispielhaft sind und bei der Herstellung des Profilbauteils 1 mit Hilfe eines der hier vorgestellten Verfahren gezielt an die spätere Verwendung der Führungsschiene 30 angepasst werden können.

Ein weiteres Verwendungsbeispiel für die hier vorgestellten Profilbauteile 1 , 1 ' ist in Fig. 12 und 13 gezeigt. Dabei handelt es sich um ein Grundprofil 31 eines Instrumententafelträgers, das in diesem Beispiel aus zwei geschlossenen und miteinander verbundenen Profilbauteilen 1 , 1 ' mit unterschiedlichen Profilquerschnitten hergestellt ist.

Das erste Profilbauteil 1 weist etwa in seiner Mitte einen abgeflacht ausgebildeten Bereich 10 auf, der teilgehärtet ist und für eine Anbindung der Lenksäule des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Das

zweite Profilbauteil 1 ' weist in diesem Ausführungsbeispiel einen durchgehärteten Bereich 1 1 auf, der für den Airbagbereich vorgesehen ist. Das Grundprofil des Instrumententafelträgers 31 kann in weiteren vorteilhaften Ausführungsformen auch durch Verwendung eines einzelnen Profilbauteils 1 , 1 ' oder durch Verwendung von mehr als zwei Profilbauteüen 1 , i ' hergestellt werden. Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Profilbauteile 1 , 1 ' besteht in der Herstellung eines Modulquerträgers - insbesondere eines (Teils eines) Instrumententafelträgers - mit einem optimierten Eigenfrequenzverhalten, um unerwünschte Schwingungen zu vermeiden und damit die Akustik im Innenraum des Fahrzeugs zu verbessern

Fig. 14 zeigt schließlich einen als offenes Strukturprofil ausgebildeten Längsträger 32 eines Kraftfahrzeugs. Der Längsträger 32 wurde aus einem Profilbauteil 1 hergestellt, das einen ersten teilgehärteten Bereich 10, einen zweiten durchgehärteten Bereich 1 1 sowie einen dritten Bereich 12 aufweist, der abschnittsweise durchgehärtet und abschnittsweise teilgehärtet ist. Der Längsträger 32 weist ferner drei Montageabschnitte 320, 321 , 322 auf, die Teil des Profilbauteils 1 sein können (aber nicht zwingend sein müssen), zur Anbindung des Längsträgers 32 an die A-Säule, B-Säule beziehungsweise C-Säule eines Fahrzeugs. Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel der erste Montageabschnitt 320 für die A-Säule, der zweite Montageabschnitt 321 für die B-Säule und der dritte Montageabschnitt für die C-Säule vorgesehen.

In Fig. 15a bis 15c sind schließlich drei verschiedene Muster 40, 41 , 42 einer Aufheizzone dargestellt, in der das Blechhalbzeug 2 zumindest abschnittsweise aufgeheizt werden kann. Prinzipiell sind verschiedenartige, frei wählbare Verläufe und Formen der Aufheizzonenmuster denkbar.