DE102011009891A1 - Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Blechplatine in ein Umformwerkzeug eingelegt. Die Blechplatine besitzt Bereiche unterschiedlicher Dicken und es wird gewünscht eine im Wesentlichen plane außenseitige Oberfläche zu erzeugen. Hierzu wird erfindungsgemäß der dünnere Bereich der Blechplatine abgebogen, sodass eine außenseitige im Wesentlichen plane Oberfläche entsteht. An der Biegekante selbst verbleibt erfindungsgemäß auf der Außenseite eine Sicke. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nur geringe Umformkräfte benötigt und es findet im Dickenübergangsbereich keine gravierende Kornverschiebung statt, sodass hier keine Schwächung des Materials auftritt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen mit den Merkmalen im Patenanspruch 1. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 10.
• Metallbauteile finden häufig in der Automobilindustrie Verwendung. Durch maßgeschneiderte Variation des Wanddickenprofils ist es möglich, Belastungen besser auf das Bauteil zu verteilen und ein optimiertes Crashverhalten herbeizuführen. Als Ausgangsmaterial für derartige Bauteile sind Platinen, die beispielsweise mit zusätzlichen Patches verstärkt werden oder aber aus mehreren miteinander verschweißten Einzelbauteilen bestehen bekannt.
• Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt durch einen entsprechend angepassten Walzprozess Platinen mit variabler Blechdicke zu produzieren.
• Beispielsweise wird der Abstand von zwei Walzen während eines Walzprozesses derart kontrolliert verfahren, sodass eine definierte Dickenänderung des Metalls erreicht wird. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 22 45 650 A1 bekannt.
• Bei Platinen, die mit zuvor beschriebenen Walzprozessen hergestellt werden, verläuft die Dickenänderung symmetrisch zu einer Mittelebene des Metallbandes bzw. der Metallplatine. Der Abstand der Mittelebene ist somit zur Oberseite und Unterseite immer bei dem betrachteten Flächenbereich gleich. Die Dickenvariation kommt dann durch eine Variierung des Abstandes zustande, wobei der Abstand von der Mittelebene zur Oberseite und zur Unterseite immer gleichsam variiert. Bei einer Blechplatine mit 2 unterschiedlichen Blechdicken entsteht somit ein Dickensprung zwischen den beiden Bereichen unterschiedlicher Blechdicke.
• Für die Weiterverarbeitung derartig hergestellter Blechplatinen mit verschiedenen Dickenbereichen ist der Dickensprung insbesondere bei Koppelungsprozessen beispielsweise thermischem Fügen oder Kleben nur suboptimal. Entweder müssen die zu koppelnden Bauteile eine Oberflächengeometrie aufweisen, die der des Dickensprunges an einer Seite entspricht, oder aber es muss durch vermehrte Hinzugabe von Schweißzusatzwerkstoffen oder Klebstoffen der Dickensprung ausgeglichen werden. Dies führt jedoch zu einer nur suboptimalen Koppelung in diesen Bereichen. Bei einer Klebung leidet die Festigkeit der Klebeverbindung durch überschüssigen Klebstoff bzw. zu dick aufgetragenen Klebstoff, im Falle einer Schweißung ist durch Hinzugabe von den Dickensprung ausgleichenden Schweißzusatzwerkstoff ein erhöhter Wärmeeintrag und somit eine Festigkeitsänderung in diesem Bereich zu verzeichnen.
• Gerade unter Berücksichtigung der Ausbildung gezielt deformierbarer bzw. steifer Bereiche in Kraftfahrzeugstrukturbauteilen, beispielsweise in Kraftfahrzeugsäulen oder aber Fahrzeugtüren oder ähnlichem, ist es hier jedoch von besonderer Bedeutung eine hohe Produktionsgenauigkeit bei gleichzeitiger Möglichkeit von gezielt einstellbaren Produkteigenschaften herzustellen.
• Ein hierzu bekannter Lösungsansatz ist etwa aus der DE 100 41 280 A1 bekannt. Hierbei wird der Dickenübergang durch einen komplexen Walzprozess derart erzeugt, dass nur eine Seite der herzustellenden Blechplatine mit Bereichen von einander unterschiedlichen Blechdicken erzeugt wird. Ein komplexes und aufwändiges Steuerungs- und Regelungsverfahren steuert dabei den Abstand der Walzenpaare, die Walzgeschwindigkeit und auch die Temperaturen mit denen die Blechplatinen durch den Walzvorgang bearbeitet werden.
• Weiterhin ist aus der DE 100 41 281 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem eine Blechplatine mit unterschiedlichen Blechdicken formtechnisch derart bearbeitet wird, dass an einer Außenseite der Blechplatine eine durchgehende Planfläche erzeugt wird. Dieses Verfahren erfordert hohe Umformkräfte und bildet im Bereich des Dickenübergangs eine starke Kornverschiebung und Gefügeumwandlung aus. Diese Umwandlung wirkt sich negativ auf die herzustellenden Festigkeitswerte eines solchen Bauteils aus. Das Verfahren ist weiterhin von einer hohen Produktionsgenauigkeit der walztechnisch hergestellten Blechplatine abhängig, da die Werkzeuge eine exakte Positionierung des Dickenüberganges erfordern. Erfolgt diese exakte Positionierung nicht, ist das aus der DE 100 41 281 A1 bekannte Verfahren fehleranfällig und führt zu einem erhöhten Werkzeugverschleiß.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ausgehend vom Stand der Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit denen es möglich ist, Blechplatinen mit Bereichen unterschiedlicher Blechdicke formtechnisch derart zu bearbeiten, dass sie im Dickenübergangsbereich eine im Wesentlichen Ebene Außenfläche aufweisen, bei gleichzeitigen guten Festigkeitseigenschaften des umgeformten Blechwerkstoffes.
• Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
• Der gegenständliche Teil der Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Blechumformverfahrens gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 10 gelöst.
• Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
• – Bereitstellen einer gewalzten Blechplatine mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Materialdicke, einem Dickbereich und einem Dünnbereich, wobei ein Dickenprofil im Wesentlichen symmetrisch zu einer Mittelebene der Platine verläuft,
• – Einlegen der Blechplatine in ein Umformwerkzeug
• – Umformen der Blechplatine zu einem Blechbauteil, wobei das Blechbauteil im Bereich des Dickenüberganges auf einer Seite durch Abbiegen des Dünnbereiches eine im Wesentlichen plane Oberfläche erhält und wobei der Dünnbereich derart abgebogen wird, dass an der Oberfläche eine Sicke entlang des Dickenüberganges verläuft.
• Beim dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilig, dass durch das Abbiegen des Dünnbereiches nur geringe Umformkräfte benötigt werden. Der Dünnbereich der Blechplatinen hat eine geringere Widerstandskraft bedingt durch die geringe Materialstärke. Hieraus begründet findet nur ein geringer Werkzeugverschleiß gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren statt. Bei den gewalzten Blechplatinen handelt es sich vorzugsweise um Halbzeuge aus flexibel gewalztem Metallband, die bereits in einzelne Platinen geschnitten worden sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der gewalzten Blechplatine handelt es sich bei den Blechplatinen um Platinen aus ungewalztem Metallband, die erst nach dem Vereinzeln einem flexiblen Walzprozess zugeführt worden sind. Die gewalzten Blechplatinen besitzen zwei Bereiche unterschiedlicher Dicke, einen Dickbereich und einen Dünnbereich. Der Dickbereich weist folglich in Relation zu der Materialstärke des Dünnbereiches eine größere Materialstärke auf. Zwischen den beiden unterschiedlichen Blechdicken erfolgt der Übergang in Form eines Dickenüberganges. Aufgrund des walztechnischen Bearbeitens erfolgt ein sich verjüngender bzw. trichterförmiger Übergang von dem Dickbereich in den Dünnbereich. Der Übergangsbereich entspricht dabei im Querschnitt einer Breite, die ungefähr dem 0,5 bis 5-fachen der Blechdicke des Dünnbereichs entspricht.
• Der erfindungsgemäße Umformvorgang eignet sich insbesondere zum Herstellen eines flächigen Blechbauteils bzw. einer Blechbauteilplatine, die eine Oberflächenseite aufweist, die weitestgehend plan ist. Im Übergangsbereich bzw. an dem Übergangsbereich angrenzend entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine entlang dem Übergangsbereich verlaufende Sicke. Bezogen auf die Oberflächenbereiche nimmt die Sicke bzw. die Oberfläche der Sicke nur eine vernachlässigbare Größenordnung ein. Die bevorzugte Blechbauteilplatine kann somit durch Koppelung mit anderen flächigen Blechbauteilen besonders produktionssicher weiterverarbeitet werden.
• Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich dreidimensional geformte Bauteile zu erzeugen, beispielsweise eine B-Säule für ein Kraftfahrzeug. Der Sickenverlauf an einer Außenfläche ist dabei auch dreidimensional der Kontur des erzeugten Blechbauteils verlaufend angepasst. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich mit diesem Herstellungsverfahren die Außenhaut eines Kraftfahrzeuges beispielsweise ein Türaußenblech herzustellen. Die Außenfläche bzw. Oberflächenseite weist durch das erfindungsgemäße Verfahren eine weitestgehende Plane, beispielsweise lackierfähige Oberfläche auf. Der Sickenverlauf kann dann durch Anordnung einer Zierleiste oder ähnlichem überdeckt werden. Die erfindungsgemäß hergestellten Blechbauteile lassen sich besonders gut weiterverarbeiten und haben aufgrund der geringen Umformgerade und im Dünnbereich sehr gute Festigkeitseigenschaften. Die Verfahrenskosten bzw. die Werkzeugkosten sind gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren günstiger.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante wird das erfindungsgemäße Verfahren als Warmumformverfahren durchgeführt. Hierzu wird die Blechplatine vor dem Einlegen in das Umformwerkzeug insbesondere erwärmt. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich eine Blechplatine, die eine Restwärme aus dem Walzprozess aufweist in das Umformwerkzeug einzulegen und warm umzuformen. Auch ist es im Rahmen der Erfindung vorstellbar, dass die Blechplatine in dem Umformwerkzeug selber erwärmt wird. Als Erwärmungsverfahren können beispielsweise Infraroterwärmung, Induktionserwärmung oder aber auch eine Durchlaufofen- oder aber Luftschichterwärmung durchgeführt werden. Je nach zu verarbeitenden Werkstoff wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren als Warmumformverfahren eine Erwärmungstemperatur ausgewählt, um den Werkstoff mit bezogen auf die Werkstoffgefügestruktur im Umform- bzw. Abbiegebereich möglichst schonend umgeformt. Eine geschädigte metallurgische Struktur wird durch den Wärmumformprozess weitestgehend vermieden. Weiterhin lässt dich das Blechbauteil im Erwärmungszustand leichter umbiegen, sodass wiederum geringere Werkzeugkräfte und ein geringerer Werkzeugverschleiß einhergehen.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das umgeformte Blechbauteil in dem Umformwerkzeug durch Abschrecken pressgehärtet. Hierbei erfolgt besonders bevorzugt ein Aufwärmen des Blechbauteiles auf über AC₃-Temperatur. Insbesondere kommen hier härtbare Stahlblechwerkstoffe zum Einsatz. Es ist jedoch auch möglich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren härtbare Leichtmetalle umzuformen. Durch Kühlkanäle oder andere Abkühlmöglichkeiten wird das in der Umformung befindliche oder aber bereits umgeformte Blechbauteil in dem Umformwerkzeug abgeschreckt. Durch das rasche Abkühlen erfolgt eine Gefügeumwandlung mit einer besonders harten Struktur, sodass beispielsweise gezielt crashrelevante Bereiche gehärtet werden können.
• Im Rahmen der Erfindung ist es hier insbesondere von Vorteil, dass beispielsweise das herzustellende Blechbauteil nur partiell warmumgeformt und anschließend abgeschreckt wird. Auch ist es möglich, das pressgehärtete Bauteil durch partielles Wärmenachbehandeln gezielt wiederum in seiner Bauteilsteigigkeit und seinen Bauteileigenschaften der gewünschten Verwendung anzupassen.
• Bevorzugt wird die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Sicke an der Oberfläche von dem Ende des Dickbereiches in den Dünnbereich hineinragend ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass bei dem hergestellten Blechbauteil eine Querschnittsgeometrie derart aufgebaut ist, dass sich die Sicke von dem Ende des Dickbereiches über den Übergangsbereich und je nach Anwendungsfall und Produktionstoleranz in den Dünnbereich hineinragend hin erstreckt. Die Oberfläche der Außenseite ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass ein planer Flächenabschnitt des Dickbereiches an die Sicke angrenzt. Von der anderen Seite der Sicke her grenzt sich ein planer Abschnitt des Dünnbereiches an. Die planen Flächenabschnitte von Dickbereich und Dünnbereich ergeben eine im Wesentlichen plane Fläche, die von der Sicke unterbrochen ist. Aufgrund der Größenverhältnisse der planen Flächenabschnitte zu der Sicke fällt die Sicke kaum ins Gewicht, sodass im Wesentlichen von einer planen Fläche gesprochen wird.
• Die Sicke verläuft somit maßgeblich im Übergangsbereich und zumindest teilweise im Dünnbereich. Erfindungsgemäß werden somit nur geringe Umformkräfte zur Umformung bzw. zum Abbiegen des Dünnbereiches benötigt. Hoher Werkzeugverschleiß und hohe Umformkräfte, die bei einer Umformung des Übergangsbereiches bzw. des Dickenbereiches selber benötigt würden, werden somit erfindungsgemäß vermieden.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird der Dünnbereich um eine Biegekante in dem Umformwerkzeug abgebogen, wobei die Biegekante zumindest abschnittsweise die entstehende Sicke formt. Unter einer Biegekante ist im Rahmen der Erfindung eine Erhebung, bzw. eine Kontur an einem Umformwerkzeug zu verstehen, um die der Dünnbereich abgebogen wird. Es ist im Rahmen der Erfindung hier auch vorstellbar, dass das Umformwerkzeug im Bereich der Biegekante und einem dazu korrespondierenden Bereich des den Dünnbereich abbiegenden Werkzeuges den Dünnbereich vollständig umschließt. Der Übergangsbereich weist jedoch weiterhin im Rahmen der Erfindung zumindestens einen Luftspalt auf, um Produktionstoleranzen auszugleichen. Nach Entnahme des umgeformten Blechbauteils aus dem Umformwerkzeug ist im Bereich des Luftspaltes und der Biegekante an der Oberfläche der Außenseite eine im Wesentlichen plane bzw. glatte Oberfläche mit entlang des Übergangsbereiches verlaufender Sicke ausgebildet.
• Besonders bevorzugt werden Materialdicken zwischen 0,5 und 4 mm mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verarbeitet. Im Rahmen der Erfindung werden insbesondere Materialdicken von 0,8 bis 3,5 mm und besonders bevorzugt von 1,2 bis 2,2 mm verarbeitet. Der Abwalzgrad der gewalzten Blechplatinen, die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt werden beträgt maximal 50% der Materialdicke der Blechplatinen selber.
• Die an dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren umgeformten Blechbauteile entstehende Sicke, die entlang des Übergangsbereiches von Dickbereich zu Dünnbereich verläuft, weist im Querschnitt eine Breite auf, die mindestens dem 0,75-fachen der Blechdicke des Dünnbereiches entspricht. Je enger der Biegeradius im Übergang zu dem Dickbereich und Dünnbereich gewählt wird, desto kraftaufwändiger ist das Biegen und desto eher ist eine Schwächung des Bauteils in diesem Bereich zu erwarten. Die Breite der Sicke, die der Blechdicke des Dünnbereiches entspricht ermöglicht es somit, eine besonders weite Biegung durchzuführen, die sogar beim Kaltumformen durchgeführt werden kann. Die Härte des Dünnbereiches bildet hier ein Optimum zwischen leichter Umformbarkeit und herzustellender Festigkeit des umgeformten Blechbauteils.
• Besonders bevorzugt wird das hergestellte Blechbauteil in einem weiteren Verfahrenschritt durch stoffschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Fügen mit einem anderen Bauteil weiter verarbeitet. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein thermisches Fügen, beispielsweise Schweißen oder ähnlichem handeln.
• Im Rahmen der Erfindung ist unter einem kraftschlüssigem oder aber stoffschlüssigem Kopplungsverfahren auch eine Klebung zu verstehen. Das mit dem herstellenden Blechbauteil weiterhin gekoppelte Bauteil kann beispielsweise ebenfalls ein Blechbauteil oder aber auch ein Kunststoff oder aber ein Faserverbundwerkstoffbauteil sein. Hierbei können beispielsweise durch gezielte Wahl der Klebstoffsorten besonders hochfeste Verbindungen aufgrund der im Wesentlichen planen bzw. glatten außenseitigen Oberfläche in dem erfindungsgemäß hergestellten Blechbauteil erzeugt werden.
• Der gegenständliche Anteil der Aufgabe wird weiterhin mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Blechumformverfahrens für eine Blechplatine mit unterschiedlichen Dickenbereichen gemäß den vorangegangenen Ausführungen, mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug gelöst. Kennzeichnend hierbei ist, dass ein Werkzeug im Dünnbereich einen Formvorsprung, insbesondere eine Biegekante zum Abbiegen des Dünnbereichs aufweist, wobei der Vorsprung derart positioniert ist, dass zwischen dem Ende des Dickbereiches und dem Vorsprung ein Freiraum ausgebildet ist.
• Im Rahmen der Erfindung ist unter dem Vorsprung, insbesondere der Biegekante, eine derartige Ausbildung auf mindestens einem der beiden Werkzeuge, Ober- oder Unterwerkzeug, zu verstehen, gegen die der Endbereich des Dickbereiches unter Freilassen eines Luftspaltes zur Anlage kommt.
• In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsvariante ist der Formvorsprung derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen eine Höhe aufweist, die der Blechdicke des Dickbereiches minus der Blechdicke des Dünnbereiches entspricht. Hierdurch wird sichergestellt, dass der Dünnbereich an der Oberfläche im Wesentlichen derart abgebogen wird, dass die außenliegende Oberfläche von Dickbereich und Dünnbereich eine ebene bzw. plane Oberfläche mit Sicke ausbilden. Produktionstoleranzen innerhalb des Dickbereiches oder aber des Dünnenbereiches werden durch das erfindungsgemäße Umformwerkzeug durch das Abbiegen des Dünnbereichs ausgeglichen. Die hergestellten Blechbauteile weisen in ihrer Formhaltigkeit besonders geringe Produktionstoleranzen auf. In einer Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung derart ausgebildet sein, dass der zum Umformen entstehende Matrizenspalt zwischen Ober- und Unterwerkzeug den Abstand der größtmöglichen Produktionstoleranz aufweist. Ein verkantendes Werkzeug bzw. ein nicht vollständiges Schließen aufgrund von nach oben abweichenden Dickenbereichen wird somit vermieden. Bei Produktionstoleranzen, die nur im Mikromillimeter Bereich liegen ist die hierdurch hervorgerufene Produktionsungenauigkeit an den hergestellten Blechbauteilen vernachlässigbar.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante ist an dem Werkzeug, an dem die Sicke ausgebildet ist zusätzlich eine Biegekante ausgebildet. Die Höhe der Biegekante entspricht dabei der Höhe des Dickbereiches minus der Höhe des Dünnbereiches dividiert durch zwei. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Mittelebene der Blechplatine im Übergangsbereich nicht verformt wird. Die Biegekante selbst kommt im Dünnbereich zur Anlage und der Dünnbereich wird von dem Endbereich des Dickbereiches hin erstreckend über die Biegekante hin abgebogen. Eine Kornverschiebung aufgrund einer Umformung des Übergangsbereichs von Dickbereich zu Dünnbereich wird somit vermieden und eine Entfestigung des Bauteils entfällt. Der Formvorsprung selbst ist im Bereich der Biegekante bevorzugt an den geometrischen Verlauf angepasst, sodass auch die Höhe des Formvorsprunges selbst an der korrespondieren Geometrie zur Biegekante eine Höhe aufweist, die der Höhe des Dickbereiches minus der Höhe des Dünnbereiches dividiert durch zwei entspricht. Der weitere Verlauf des Formvorsprunges entspricht dann wiederum den vorangegangenen Ausführungen.
• Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
• 1 eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit umgeformtem Blechbauteil,
• 2 eine analoge Ausführung zu der 1 mit einer zusätzlichen Biegekante,
• 3 eine analoge Ausführung zu der 2 mit zusätzlicher weiterer Bauteilformung im Dünnbereich und
• 4 eine weitere Ausführungsvariante zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit umgeformtem Blechbauteil.
• In der Figurendarstellung wird für gleiche oder ähnliche Bauteile dasselbe Bezugszeichen vergeben, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
• 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Umformverfahrens. Die Vorrichtung 1 weist dazu ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3 auf, mit deren Hilfe ein Umformverfahren durchführbar ist. Zwischen dem Oberwerkzeug 2 und dem Unterwerkzeug 3 bleibt ein Formhohlraum 4 frei, in dem eine gewalzte Blechplatine zu einem Blechbauteil 5 umgeformt wird. Das Blechbauteil 5 ist aufgeteilt in einen Dickbereich 6 und einen Dünnbereich 7. Der Dickbereich 6 geht in einem Dickenübergang 8 trichterförmig in den Dünnbereich 7 über.
• Hier dargestellt ist an dem Oberwerkzeug 2 zusätzlich ein Formvorsprung 9 ausgebildet, der das Blechbauteil 5 im Dünnbereich 7 während des Formvorganges abbiegt. Bei dem umgeformten Blechbauteil 5 bildet sich zwischen dem Dünnbereich 7 und dem Dickbereich 6 abschnittsweise eine im Wesentlichen plane außenseitige Oberfläche 10 aus. Der Übergang von Dickbereich 6 zu Dünnbereich 7 ist im Bereich der Oberfläche 10 durch eine Sicke 11 geprägt. Die Sicke 11 erstreckt sich dabei vom Ende 12 des Dickbereiches 6 über den Dickenübergang 8 bis in den Dünnbereich 7 hinein und weist dadurch eine Breite B auf.
• Auf der der Sicke 11 gegenüberliegenden Seite ist ein Hohlraum 13 ausgebildet. Der Hohlraum 13 wird zwischen dem Ende des Dickbereiches 6, dem Dickenübergang 8, einem Teilabschnitt des Dünnbereiches 7 und dem Oberwerkzeug 2 sowie dem Formvorsprung 9 gebildet. Der Hohlraum 13 dient dabei zum einen zur Abstandspositionierung des umgebogenen Abschnittes des Dünnbereiches 7, zum anderen zum Ausgleich von etwaig auftretenden Produktionstoleranzen. Die Höhe^H des Formvorsprungs 9 entspricht dabei der Höhe H_DI des Dickenbereiches 6 minus der Höhe H_DU des Dünnbereiches 7.
• 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Blechumformverfahrens. Die Vorrichtung 1 in 2 hat einen weitestgehend analogen Aufbau zu der Vorrichtung aus 1, wobei bei der Vorrichtung 1 in gemäß der Ausführungsform in 2 zusätzlich im Bereich der Sicke 11 eine Biegekante 14 angeordnet ist, die die Sicke 11 zumindest abschnittsweise ausformt. Der Formvorsprung 9 ist in der Ausführungsform gemäß 2 in zwei Teile eingeteilt, ein Formvorsprung 15 im Bereich der Biegekante 14 und ein Formvorsprung 9 im Dünnbereich 7. Die Höhe H_K der Biegekante 14 entspricht dabei besonders vorteilig im Rahmen der Erfindung der Höhe H_D des Dickbereiches 6 minus der Höhe H_DU des Dünnbereiches 7 dividiert durch zwei. Hierdurch wird insbesondere sichergestellt, dass erfindungsgemäß die Mittelebene M der ursprünglichen Blechplatine im Dickbereich 6, Dickenübergang 8 und im Dünnbereich 7 der Sicke 11 nicht verschoben wird. Hierdurch ergibt sich im Bereich der Sicke 11 keine zusätzliche Schwächung des Materials aufgrund von Kornverschiebungen.
• 3 zeigt eine analoge Ausführungsvariante zu 2, mit der zusätzlichen Option, das Bauteil im weiteren Dünnbereichsverlauf 16 mit unterschiedlichen Formgebungsmöglichkeiten zu versehen. Hierbei ist vorgesehen, das Bauteil mit weiteren Nuten und Einkerbungen bzw. Formgebungsmaßnahmen zu prägen.
• 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 eines erfindungsgemäßen Umformverfahrens. Die Vorrichtung 1 weist dazu ein Oberwerkzeug 2 und ein Unterwerkzeug 3 auf, mit dessen Hilfe ein Umformverfahren durchführbar ist. Die eingelegte Blechplatine wird zu einem Blechbauteil 5 umgeformt, wobei die Blechplatine einen Übergangsbereich 17 von Dickbereich 6 zu Dünnbereich 7 aufweist. Das Blechbauteil selbst ist im Übergangsbereich 17 und/oder im Dünnbereich 7 derart abgebogen, dass die Oberfläche 10 im Wesentlichen plan unter Einbeziehung der gebildeten Sicke 11 verläuft.
• Das Unterwerkzeug 3 weist weiterhin eine Biegekante 14 auf, die im Bereich der Sicke 11 verläuft. Die Biegekante 14 hat zunächst in einem vorderen Bereich 18 einen Verlauf, der dem Verlauf der Blechplatine im Übergangsbereich 17 gleicht. In einem hinteren Bereich 19 der Biegekante 14 weist diese einen abgeflachten Verlauf zur Umformung der im Wesentlichen planen Oberfläche 10 auf. Hierdurch wird eine gezielte Biegung ermöglicht. Weiterhin weist das Oberwerkzeug 2 gemäß 4 einen Formvorsprung 15 auf, der ebenfalls in einem vorderen Bereich 18 der Kontur des Übergangsbereichs 17 angepasst ist. In einem hinteren Bereich 19 ist auch der Formvorsprung 9 abfallend ausgebildet, so dass hier die Formgebung der im Wesentlichen planen Oberfläche 10 unter Einbeziehung der durch den Formvorgang gebildeten Sicke 11 auf der Seite des Dünnbereichs ausgebildet wird.
• Durch einen Hohlraum 13 wird auf der Seite des Oberwerkzeugs 2 und des Unterwerkzeugs 3 somit ein optimaler Ausgleich für die Produktionstoleranzen der Blechplatine geschaffen.
• Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Oberwerkzeug

3

Unterwerkzeug

4

Formhohlraum

5

Blechbauteil

6

Dickbereich

7

Dünnbereich

8

Dickenübergang

9

Formvorsprung

10

Oberfläche

11

Sicke

12

Ende zu 6

13

Hohlraum

14

Biegekante

15

Formvorsprung Biegekante

16

Dünnbereichverlauf

17

Übergangsbereich

18

vorderer Bereich

19

hinterer Bereich

B

Breite

M

Mittelebene

H

Höhe

H_Di

Höhe zu 6

H_Du

Höhe zu 7

H_K

Höhe zu 14

N

Nuten

E

Einkerbung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 2245650 A1 [0004]
• DE 10041280 A1 [0008]
• DE 10041281 A1 [0009, 0009]

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen von Blechbauteilen (5), gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen einer gewalzten Blechplatine mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Materialdicke, einem Dickbereich (6) und einem Dünnbereich (7), wobei ein Dickenprofil im Wesentlichen symmetrisch zu einer Mittelebene (M) der Platine verläuft, – Einlegen der Blechplatine in ein Umformwerkzeug, – Umformen der Blechplatine zu einem Blechbauteil (5), wobei das Blechbauteil im Bereich des Dickenüberganges (8) auf einer Seite durch Abbiegen des Dünnbereiches (7) eine im Wesentlichen plane Oberfläche (10) erhält und wobei der Dünnbereich (7) derart abgebogen wird, dass an der Oberfläche (10) eine Sicke (11) entlang des Dickenüberganges (8) verläuft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als Warmumformverfahren durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das umgeformte Blechbauteil (5) in dem Umformwerkzeug durch Abschrecken pressgehärtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (11) von dem Ende des Dickbereiches (6) in den Dünnbereich (7) hineinragend ausgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dünnbereich (7) um eine Biegekante (14) in dem Umformwerkzeug abgebogen wird, wobei die Biegekante (14) zumindest abschnittsweise die entstehende Sicke (11) formt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Materialdicken zwischen 0,5 mm und 4 mm verarbeitet werden, insbesondere 0,8 mm bis 3,5 mm und besonders bevorzugt 1,2 mm bis 2,2 mm.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abwalzgrad der gewalzten Blechplatinen von maximal 50% der Materialdicke hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (11) mit einer Breite im Querschnitt von mindestens dem 0,75fachen der Dünnbereich (7) Blechdicke hergestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hergestellte Blechbauteil (5) durch stoffschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Fügen mit einem anderen Bauteil weiterverarbeitet wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung eines Blechumformverfahrens für eine Blechplatine mit unterschiedlichen Dickenbereichen (6) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem Oberwerkzeug (2) und einem Unterwerkzeug (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeug im Dünnbereich (7) einen Formvorsprung (9) zum Abbiegen des Dünnbereiches (7) aufweist, wobei der Formvorsprung (9) derart positioniert ist, dass zwischen dem Ende des Dickbereiches (6) und dem Formvorsprung (9) immer ein Freiraum ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formvorsprung (9) im Wesentlichen eine Höhe (H) aufweist, die der Höhe (H_DI) des Dickbereiches (6) minus der Höhe (H_DU) des Dünnbereiches (7) entspricht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug, an dem die im Wesentlichen plane Oberfläche (10) des Blechbauteils (5) herstellbar ist, eine Biegkante (14) aufweist.

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