WO2013023906A1 - Press hardening tool - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a press-hardening tool with a shaping surface serving for forming a blank.
- Press hardening tools are tools with which metal blanks are formed and hardened. For the purposes of hardening, depending on the configuration of the method, a correspondingly preheated blank is fed to the press-hardening tool, shaped therein and cooled sufficiently rapidly during the shaping to harden it.
- Such press-hardening tools are used, for example, for producing structural components of motor vehicles.
- the blanks are usually sheet steel blanks.
- the forming rates of the blanks to be formed by such a press-hardening tool are sometimes considerable.
- the formed blanks may have narrow radii.
- the steel plates to be subjected to the forming process are coated with a metallic anticorrosive coating, for example galvanized or coated with zinc / nickel or with zinc / aluminum, thus carrying a coating which, together with the steel plate, is subjected to the forming and hardening process.
- a metallic anticorrosive coating for example galvanized or coated with zinc / nickel or with zinc / aluminum
- a press-hardening tool as described above, is described in DE 10 2009 025 821 A1 in connection with a method for producing a metal construction. partly revealed.
- the shaping surface of the tool is microstructured at least in regions by introduced into the mold surface microwells and in these areas the contact surface between the mold surface of the tool with the surface of a blank located between the recesses of the mold surface and against the Wells high-standing area shares is limited.
- This tool has at least partially on a microstructured surface.
- the microstructured regions will be in those mold surface areas against which the portions of the blank typically subjected to zinc coating damage will rest.
- the microstructuring is achieved by introduced into the mold surface microwells.
- the microstructuring is typically carried out in such a way that the surface structure of the blank is not different or at least not visually perceptible from that surface which is achieved with a conventional tool without such a microstructuring.
- the effective contact area of the microstructured mold surface with the blank is reduced relative to the area of the microstructured mold surface area.
- the friction acting on the surface of the blank adjacent thereto is accordingly correspondingly lower. It is believed, that herein are the benefits achieved with the tool benefits justified. It was surprising to find that with such a mold surface, zinc coated steel blanks could also be subjected to a press hardening process in which considerable forming rates and narrow radius workpieces could be produced without the zinc coating exhibiting unacceptable damage.
- the microstructuring of the mold surface or molding surface (s) is typically accomplished by a microforge process, such as by a knocking process.
- a microforge process such as by a knocking process.
- An advantage of such a process is that not only the microwells can be introduced as such in the tool surface, but at the same time set by this process, a work hardening and thus an additional hardening of the treated mold surface area.
- the knocking process can be carried out particularly well with the method described in WO 2007/01 6919 A1, but in contrast to the spherical knocking tool described in this prior art, a pointed knocking tool is used. Through this explicit reference to WO 2007/016919 A1, the knocking method described in the disclosure is made the disclosure content of these statements.
- Such a tapping tool provided with a tip can be embodied as a cone tip, pyramid tip or the like.
- Preferred is an embodiment in which the tapping body and accordingly the micro-recesses created therewith have equilateral peripheral surfaces, thus, for example, are designed square or in the manner of a rhombus.
- the formation of wells with more than four pages is possible.
- the design of recesses with straight side surfaces has the consequence that the remaining between the wells webs as high areas have a constant web width. As a result, the effective contact area between two recesses over the extent thereof and thus the friction between these sections and the blank to be formed is the same.
- the depressions are typically carried out in the manner of a geometric grid, at least largely approaching such a grid. hert.
- the effective contact surface of the microstructured or the surface areas of the mold surface can be adjusted. It goes without saying that even slight reductions in the effective contact surface lead to a reduction in friction and thus to the possibility of reshaping, for example, zinc-coated steel blanks with relatively high forming rates.
- the ridges remaining between the recesses, the top of which is the effective mold surface can not be reduced to an absolute minimum, since then the mold surface would no longer have the necessary tool stability.
- FIG. 1 shows a schematic side view of a tool as part of a press-hardening tool
- FIG 3 shows a section through the section of the mold surface along the line A-B of Figure 2.
- a tool 1 is part of an otherwise not shown pressing hardening tool, provided for example for the manufacture of a motor vehicle structural component.
- a blank in the present case a galvanized sheet steel blank is formed and hardened in one operation.
- the tool shown in FIG. 1 has a molding surface 2, which in the illustrated embodiment has a simple geometry.
- With the tool 1 can be on the mold surface 2 with a complementary counter-tool, not shown, made of flat sheet steel blanks as blanks U-shaped carrier.
- a special feature of the tool 1 is the design of its mold surface 2. This is microstructured by means of a micro-forging process, namely, as shown in Figure 2 in a greatly enlarged plan view of the mold surface 2 of the tool 1, by introducing square or Diamond-shaped microwells 3.
- the wells 3 are equally spaced from each other, leaving a respective ridge 4. Die Vertiefept 3 Sind in der Figur 3 resort.
- the depressions 3 are arranged in the manner of a grid to each other.
- the microwells 3 of the illustrated embodiment have a diameter of about 5 ⁇ .
- FIG. 3 shows in a cross section the section of the mold surface 2 with the microwells 3 introduced therein and the webs 4 located between the microwells 3.
- the upper side of the webs 4 represents the high regions and forms the original mold surface 2 before the microwells 3 are formed therein have been introduced.
- the entire mold surface 2 of the tool 1 is microstructured in the manner described. It is understood that it is in principle sufficient to provide only those regions or sections of the mold surface of such a tool with such a microstructure, to which a particular friction between the mold surface 2 and the surface of a blank to be formed by means of the tool 1 to is expected.
- the introduced through the recesses 3 microstructuring has been introduced by means of a knocking process in the original mold surface of the tool 1.
- the method described in WO 2007/01 6919 A1 has been used using a pyramidal knocking tool.
- microwells 3 of the illustrated embodiment are provided in the manner of a grid and therefore in a regular arrangement. It goes without saying that the same advantages can also be achieved with a tool in which the microwells have an irregular distribution on the microstructured surface of the tool.
- the automotive structural components made of galvanized sheet steel blanks can be produced, wherein in the course of the press-hardening process, the zinc coating undergoes no longer tolerable damage, if at all.
- the microdefins gene 3 thus on the one hand to reduce the effective contact area with respect to the original surface of the mold surface and on the other hand as a depot for a lubricant. In this embodiment, it is therefore not absolutely necessary to additionally introduce a lubricant in the press hardening process, should this be desired.
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Abstract
Description
Presshärtwerkzeug Presshärtwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Presshärtwerkzeug mit einer zum Umformen eines Rohlings dienenden formgebenden Oberfläche. Presshärtwerkzeuge sind Werkzeuge mit denen Metallrohlinge umgeformt und gehärtet werden. Für die Zwecke des Härtens wird je nach Ausgestaltung des Verfahrens ein entsprechend vorerwärmter Rohling dem Presshärtwerkzeug zugeführt, darin umgeformt und während der Umformung zu seiner Härtung hinreichend rasch abgekühlt. Eingesetzt werden derartige Presshärtwerkzeuge beispielsweise zum Herstellen von Strukturbauteilen von Kraftfahrzeugen. Bei den Rohlingen handelt es sich üblicherweise um Stahlblechplatinen. The invention relates to a press-hardening tool with a shaping surface serving for forming a blank. Press hardening tools are tools with which metal blanks are formed and hardened. For the purposes of hardening, depending on the configuration of the method, a correspondingly preheated blank is fed to the press-hardening tool, shaped therein and cooled sufficiently rapidly during the shaping to harden it. Such press-hardening tools are used, for example, for producing structural components of motor vehicles. The blanks are usually sheet steel blanks.
Die Umformraten der durch ein solches Presshärtwerkzeug umzuformen- den Platinen sind mitunter beträchtlich. Zudem können die umgeformten Rohlinge enge Radien aufweisen. Zum Zwecke eines Korrosionsschutzes sind die dem Umformprozess zu unterwerfenden Stahlplatinen mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung beschichtet, beispielsweise verzinkt oder mit Zink/Nickel oder mit Zink/Aluminium beschichtet, tragen mithin eine Beschichtung, die zusammen mit der Stahlplatine dem Umform- und Härtprozess unterworfen ist. Bei einem Einsatz derartiger korrosionsgeschützter Platinen hat sich allerdings gezeigt, dass diese nur mit einem beschränkten Umformgrad umgeformt werden können, ohne dass die Zinkbeschichtung Schaden nimmt. Insbesondere entstehen in einem derartig beschichteten Stahlblech Mikrorisse in der metallischen Korrosionsschutzbeschichtung die durch die gesamte Korrosionsschutzschicht gehen und auch bis ins Grundmaterial hineinreichen kann. Dadurch kann unter bestimmten Bedingungen die Funktion des Bauteils beeinträchtig werden. Der Einsatz von verzinkten Platinen als Rohlinge ist gegenüber einer Korrosionsschutzbeschichtung des pressgehärteten Halbzeuges bevorzugt. The forming rates of the blanks to be formed by such a press-hardening tool are sometimes considerable. In addition, the formed blanks may have narrow radii. For the purpose of corrosion protection, the steel plates to be subjected to the forming process are coated with a metallic anticorrosive coating, for example galvanized or coated with zinc / nickel or with zinc / aluminum, thus carrying a coating which, together with the steel plate, is subjected to the forming and hardening process. When using such corrosion-protected circuit boards, however, has shown that they can be formed only with a limited degree of deformation without the zinc coating is damaged. In particular, in such a coated steel sheet microcracks occur in the metallic corrosion protection coating which can pass through the entire corrosion protection layer and also extend into the base material. As a result, the function of the component can be impaired under certain conditions. The use of galvanized blanks as blanks is preferred over a corrosion protection coating of the press-hardened semifinished product.
Ein Presshärtwerkzeug, wie vorbeschrieben, ist in DE 10 2009 025 821 A1 im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Herstellung eines Metallbau- teils offenbart. A press-hardening tool, as described above, is described in DE 10 2009 025 821 A1 in connection with a method for producing a metal construction. partly revealed.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Werkzeug derge- stalt weiterzubilden, dass mit diesem auch Zink beschichtete Stahlplatinen als Rohlinge mit höheren Umformraten und mit relativ engen Radien umgeformt bzw. pressgehärtet werden können. Hauptsächlich entstehen die Mikrorisse in denjenigen Bereichen, wo sich beim Umformen Zug- und Druckspannungen überlagern. On the basis of this prior art discussed, it is therefore the object of the invention to further develop an initially mentioned tool in such a way that steel plates coated with zinc can also be formed or press-hardened as blanks with relatively high forming rates and with relatively narrow radii. The micro-cracks mainly occur in those areas where tensile and compressive stresses overlap during forming.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die formgebende Oberfläche des Werkzeuges zumindest bereichsweise durch in die Formoberfläche eingebrachte Mikrovertiefungen mikrostrukturiert ist und in diesen Bereichen die Kontaktfläche zwischen der Formoberfläche des Werkzeuges mit der Oberfläche eines Rohlings auf die zwischen den Vertiefungen der Formoberfläche befindlichen und gegenüber den Vertiefungen hoch stehende Flächenanteile beschränkt ist. This object is achieved according to the invention in that the shaping surface of the tool is microstructured at least in regions by introduced into the mold surface microwells and in these areas the contact surface between the mold surface of the tool with the surface of a blank located between the recesses of the mold surface and against the Wells high-standing area shares is limited.
Dieses Werkzeug weist zumindest bereichsweise eine mikrostrukturierte Oberfläche auf. Wenn nicht die gesamte Formoberfläche des Werkzeuges eines derartige Mikrostrukturierung aufweist, befinden sich die mikrostrukturierten Bereiche jedenfalls in denjenigen Formoberflächenbereichen, an denen die typischerweise einer Beschädigung der Zinkbeschichtung unterworfenen Bereiche des Rohlings anliegen. Die Mikrostrukturierung wird durch in die Formoberfläche eingebrachte Mikrovertiefungen erreicht. Die Mikrostrukturierung ist typischerweise dergestalt ausgeführt, dass sich hierdurch die Oberflächenstruktur des Rohlings nicht oder zumindest nicht visuell wahrnehmbar von derjenigen Oberfläche unterscheidet, die mit einem herkömmlichen Werkzeug ohne eine derartige Mikrostrukturierung erzielt wird. Durch diese Maßnahme ist bei diesem Werkzeug die effektive Kontaktfläche zwischen der Formoberfläche und einem Rohling auf die gegenüber den Vertiefungen hoch stehenden Bereiche beschränkt. Mithin ist die effektive Kontaktfläche der mikrostrukturierten Formoberfläche mit dem Rohling gegenüber der Fläche des mikrostrukturierten Formober- flächenbereiches reduziert. In Folge der reduzierten Kontaktfläche ist dementsprechend auch die auf die Oberfläche des daran anliegenden Rohlings wirkende Reibung entsprechend geringer. Es wird angenommen, dass hierin die mit dem Werkzeug erzielbaren Vorteile begründet sind. Es war überraschend festzustellen, dass mit einer derartigen Formoberfläche auch zinkbeschichtete Stahlplatinen einen Presshärtvorgang unterworfen werden können, bei dem beträchtliche Umformraten und Werkstücke mit engen Radien hergestellt werden konnten, ohne dass die Zinkbeschich- tung nicht mehr zulässige Beschädigungen aufgewiesen hat. This tool has at least partially on a microstructured surface. In any case, if the entire mold surface of the tool does not have such a microstructure, the microstructured regions will be in those mold surface areas against which the portions of the blank typically subjected to zinc coating damage will rest. The microstructuring is achieved by introduced into the mold surface microwells. The microstructuring is typically carried out in such a way that the surface structure of the blank is not different or at least not visually perceptible from that surface which is achieved with a conventional tool without such a microstructuring. By this measure, the effective contact surface between the mold surface and a blank is limited to the high relative to the wells areas in this tool. Thus, the effective contact area of the microstructured mold surface with the blank is reduced relative to the area of the microstructured mold surface area. As a result of the reduced contact area, the friction acting on the surface of the blank adjacent thereto is accordingly correspondingly lower. It is believed, that herein are the benefits achieved with the tool benefits justified. It was surprising to find that with such a mold surface, zinc coated steel blanks could also be subjected to a press hardening process in which considerable forming rates and narrow radius workpieces could be produced without the zinc coating exhibiting unacceptable damage.
Die Mikrostrukturierung der Formoberfläche bzw. des oder der Formoberflächenbereiche wird typischerweise durch ein Mikroschmiedeverfahren, etwa im Wege eines Klopfprozesses erstellt. Von Vorteil bei einem solchen Prozess ist, dass nicht nur die Mikrovertiefungen als solche in die Werkzeugoberfläche eingebracht werden können, sondern sich zugleich durch diesen Prozess eine Kaltverfestigung und damit eine zusätzliche Härtung des diesbezüglich behandelten Formoberflächebereiches einstel- len. Der Klopfprozess lässt sich besonders gut mit dem in WO 2007/01 6919 A1 beschriebenen Verfahren durchführen, wobei jedoch im Unterschied zu dem in diesem Stand der Technik beschriebenen kugelförmigen Klopfwerkzeuges ein spitzes Klopfwerkzeug eingesetzt wird. Durch diese explizite Bezugnahme auf WO 2007/016919 A1 wird das dar- in beschriebene Klopfverfahren zum Offenbarungsgehalt dieser Ausführungen gemacht. The microstructuring of the mold surface or molding surface (s) is typically accomplished by a microforge process, such as by a knocking process. An advantage of such a process is that not only the microwells can be introduced as such in the tool surface, but at the same time set by this process, a work hardening and thus an additional hardening of the treated mold surface area. The knocking process can be carried out particularly well with the method described in WO 2007/01 6919 A1, but in contrast to the spherical knocking tool described in this prior art, a pointed knocking tool is used. Through this explicit reference to WO 2007/016919 A1, the knocking method described in the disclosure is made the disclosure content of these statements.
Ein solches, mit einer Spitze versehenes Klopfwerkzeug kann als Kegelspitze, Pyramidenspitze oder dergleichen ausgeführt sein. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei der der Klopfkörper und dementsprechend die damit erstellten Mikrovertiefungen gleichseitige Umrissflächen aufweisen, mithin beispielsweise quadratisch oder nach Art einer Raute ausgeführt sind. Ebenfalls ist die Ausbildung von Vertiefungen mit mehr als vier Seiten möglich. Die Konzeption von Vertiefungen mit geraden Seitenflächen hat zur Folge, dass die zwischen den Vertiefungen verbleibenden Stege als Hochbereiche eine gleich bleibende Stegbreite aufweisen. Dem zur Folge ist die effektive Kontaktfläche zwischen zwei Vertiefungen über deren Erstreckung und damit die Reibung zwischen diesen Abschnitten und dem umzuformenden Rohling gleich. Such a tapping tool provided with a tip can be embodied as a cone tip, pyramid tip or the like. Preferred is an embodiment in which the tapping body and accordingly the micro-recesses created therewith have equilateral peripheral surfaces, thus, for example, are designed square or in the manner of a rhombus. Also, the formation of wells with more than four pages is possible. The design of recesses with straight side surfaces has the consequence that the remaining between the wells webs as high areas have a constant web width. As a result, the effective contact area between two recesses over the extent thereof and thus the friction between these sections and the blank to be formed is the same.
Die Vertiefungen wird man typischerweise nach Art eines geometrischen Rasters ausführen, zumindest weitgehend an ein solches Raster angenä- hert. Je nach Auslegung des Rasters und damit der Größe der Vertiefungen im Durchmesser sowie dem Abstand der Vertiefungen voneinander kann die effektive Kontaktfläche des oder der mikrostrukturierten Formoberflächenbereiche eingestellt werden. Dabei versteht es sich, dass be- reits geringe Reduzierungen in der effektiven Kontaktfläche zu einer Reibungsverringerung und damit zu der Möglichkeit führen, beispielsweise zinkbeschichtete Stahlplatinen mit größeren Umformraten umzuformen. Auf der anderen Seite wird verständlich, dass die zwischen den Vertiefungen verbleibenden Stege, deren Oberseite die effektive Formoberfläche darstellt, nicht auf ein absolutes Minimum reduziert werden können, da dann die Formoberfläche nicht mehr die notwendige Werkzeugstabilität aufweisen würde. Es hat sich gezeigt, dass mit einer Reduzierung der effektiven Kontaktfläche des oder der mikrostrukturierten Formoberflächenbereiche auf 70 % Halbzeuge mit den gewünschten Umformraten und den gewünschten, auch engen Radien hergestellt werden können, ohne dass die Zinkbeschichtung den Korrosionsschutz beeinträchtigende Veränderungen erfährt. Als besonders zweckmäßig wird eine Kontaktfläche angesehen, die 60 % bis 65 % des mikrostrukturierten Formoberflächenbereiches entspricht. Für den Fall, dass der Umformprozess mit einer Schmier- mittelunterstützung durchgeführt wird, brauchen die mikrostrukturierten Formoberflächenbereiche nur eine effektive Kontaktfläche von 80 % bis 85 % des mikrostrukturierten Formoberflächenbereiches aufweisen. The depressions are typically carried out in the manner of a geometric grid, at least largely approaching such a grid. hert. Depending on the design of the grid and thus the size of the recesses in the diameter and the distance of the recesses from each other, the effective contact surface of the microstructured or the surface areas of the mold surface can be adjusted. It goes without saying that even slight reductions in the effective contact surface lead to a reduction in friction and thus to the possibility of reshaping, for example, zinc-coated steel blanks with relatively high forming rates. On the other hand, it will be understood that the ridges remaining between the recesses, the top of which is the effective mold surface, can not be reduced to an absolute minimum, since then the mold surface would no longer have the necessary tool stability. It has been found that with a reduction of the effective contact area of the microstructured molding surface area (s) to 70%, semifinished products can be produced at the desired forming rates and desired, even narrow radii without the zinc coating undergoing corrosion inhibiting changes. A contact surface which corresponds to 60% to 65% of the microstructured molding surface area is considered particularly expedient. In the case where the forming process is performed with a lubricant assist, the microstructured mold surface areas need only have an effective contact area of 80% to 85% of the microstructured mold surface area.
Weitere Vorteile der Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren Es zeigen: Further advantages of the embodiment of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 : Eine schematisierte Seitenansicht eines Werkzeuges als Teil eines Presshärtwerkzeuges, 1 shows a schematic side view of a tool as part of a press-hardening tool,
Fig.2: eine stark vergrößerte Draufsicht auf einen Ausschnitt aus der 2 shows a greatly enlarged plan view of a section of the
Formoberfläche des Werkzeuges der Figur 1 und Mold surface of the tool of Figure 1 and
Fig. 3: einen Schnitt durch den Ausschnitt der Formoberfläche entlang der Linie A-B der Figur 2. 3 shows a section through the section of the mold surface along the line A-B of Figure 2.
Ein Werkzeug 1 ist Teil eines im Übrigen nicht näher dargestellten Press- härtwerkzeuges, vorgesehen etwa zum Herstellen eines Kraftfahrzeugstrukturbauteils. Mit dem Presshärtwerkzeug wird ein Rohling, im vorliegenden Fall ein verzinkter Stahlblechrohling in einem Arbeitsgang umgeformt und gehärtet. Dass in Figur 1 gezeigte Werkzeug verfügt über eine Formoberfläche 2, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine einfache Geometrie aufweist. Mit dem Werkzeug 1 lassen sich an der Formoberfläche 2 mit einem nicht dargestellten komplementären Gegenwerkzeug aus ebenen Stahlblechplatinen als Rohlungen U-förmige Träger herstellen. A tool 1 is part of an otherwise not shown pressing hardening tool, provided for example for the manufacture of a motor vehicle structural component. With the press hardening tool, a blank, in the present case a galvanized sheet steel blank is formed and hardened in one operation. The tool shown in FIG. 1 has a molding surface 2, which in the illustrated embodiment has a simple geometry. With the tool 1 can be on the mold surface 2 with a complementary counter-tool, not shown, made of flat sheet steel blanks as blanks U-shaped carrier.
Von Besonderheit bei dem Werkzeug 1 ist die Konzeption seiner Formoberfläche 2. Diese ist im Wege eines Mikroschmiedeverfahrens mikrostrukturiert, und zwar, wie aus Figur 2 in einer stark vergrößerten Draufsicht auf die Formoberfläche 2 des Werkzeuges 1 ersichtlich, durch Ein- bringen von quadratischen bzw. rautenförmigen Mikrovertiefungen 3. Die Vertiefungen 3 sind voneinander unter Belassung jeweils eines Steges 4 gleichmäßig beabstandet. Die Vertiefungen 3 sind nach Art eines Rasters zueinander angeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Vertiefungen 3 mit einer Ecke in die erwartete Bewegungsrichtung eines an der Formoberfläche 2 umzuformenden Rohlings. Die Mikrovertiefungen 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels weisen einen Durchmesser von etwa 5 μηπ auf. A special feature of the tool 1 is the design of its mold surface 2. This is microstructured by means of a micro-forging process, namely, as shown in Figure 2 in a greatly enlarged plan view of the mold surface 2 of the tool 1, by introducing square or Diamond-shaped microwells 3. The wells 3 are equally spaced from each other, leaving a respective ridge 4. Die Vertiefungen 3 sind in der Figur 3 dargestellt. The depressions 3 are arranged in the manner of a grid to each other. In the illustrated embodiment, the recesses 3 with a corner in the expected direction of movement of a deformable on the mold surface 2 blank. The microwells 3 of the illustrated embodiment have a diameter of about 5 μηπ.
Figur 3 zeigt in einem Querschnitt den Ausschnitt der Formoberfläche 2 mit den darin eingebrachten Mikrovertiefungen 3 und die zwischen den Mikrovertiefungen 3 befindlichen Stege 4. Die Oberseite der Stege 4 stellt die Hochbereiche dar und bildet die ursprüngliche Formoberfläche 2 ab, bevor in diese die Mikrovertiefungen 3 eingebracht worden sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die gesamte Formoberfläche 2 des Werkzeuges 1 in der beschriebenen Art und Weise mikrostrukturiert. Es versteht sich, dass es prinzipiell ausreichend ist, nur diejenigen Bereiche bzw. Abschnitte der Formoberfläche eines solchen Werkzeuges mit einer solchen Mikrostrukturierung zu versehen, an denen eine beson- dere Reibung zwischen der Formoberfläche 2 und der Oberfläche eines mittels des Werkzeuges 1 umzuformenden Rohlings zu erwarten ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die durch die Vertiefungen 3 eingebrachte Mikrostrukturierung im Wege eines Klopfverfahrens in die ursprüngliche Formoberfläche des Werkzeuges 1 eingebracht worden. Verwendet worden ist hierzu das aus WO 2007/01 6919 A1 beschriebene Verfahren unter Verwendung eines pyramidenförmigen Klopfwerkzeuges. FIG. 3 shows in a cross section the section of the mold surface 2 with the microwells 3 introduced therein and the webs 4 located between the microwells 3. The upper side of the webs 4 represents the high regions and forms the original mold surface 2 before the microwells 3 are formed therein have been introduced. In the illustrated embodiment, the entire mold surface 2 of the tool 1 is microstructured in the manner described. It is understood that it is in principle sufficient to provide only those regions or sections of the mold surface of such a tool with such a microstructure, to which a particular friction between the mold surface 2 and the surface of a blank to be formed by means of the tool 1 to is expected. In the illustrated embodiment, the introduced through the recesses 3 microstructuring has been introduced by means of a knocking process in the original mold surface of the tool 1. For this purpose, the method described in WO 2007/01 6919 A1 has been used using a pyramidal knocking tool.
Bei einer Verwendung des Werkzeuges 1 liegt der Rohling nur an den durch die Stege 4 gebildeten Hochbereichen der Formoberfläche 2 an. Infolge der Dimensionierung der Vertiefungen 3 wird im Zuge des Press- und Umformvorganges der Rohling 3 nicht in die Vertiefungen 3 eingedrückt. Vielmehr verbleibt die Oberfläche des mit dem Werkzeug 1 presszuhärtenden Rohlings - insbesondere einer verzinkten Stahlblechplatine - zumindest visuell unverändert. Aus der Draufsicht auf einen auf einen stark vergrößerten Ausschnitt der Formoberfläche 2 in Figur 2 wird deut- lieh, dass infolge der Mikrovertiefungen 3 die durch die Oberseite der Stege 4 effektive Kontaktfläche, die die Formoberfläche 2 bereitstellt und an der ein Rohling zu seiner Umformung anliegt bzw. angelegt wird, gegenüber der eigentlichen Fläche der Formoberfläche 2 nicht unerheblich reduziert ist. When using the tool 1 of the blank is applied only to the formed by the webs 4 high areas of the mold surface 2. As a result of the dimensioning of the recesses 3, the blank 3 is not pressed into the recesses 3 in the course of the pressing and forming process. On the contrary, the surface of the blank to be press-hardened with the tool 1 - in particular a galvanized sheet steel plate - remains at least visually unchanged. From the top view of a on a greatly enlarged section of the mold surface 2 in Figure 2 is clearly lent that due to the microwells 3 effective through the top of the webs 4 contact surface, which provides the mold surface 2 and on which a blank is applied to its transformation or is applied, compared to the actual surface of the mold surface 2 is not significantly reduced.
Die Mikrovertiefungen 3 des dargestellten Ausführungsbeispiels sind nach Art eines Rasters und daher in einer regelmäßigen Anordnung vorgesehen. Es versteht sich, dass dieselben Vorteile auch mit einem Werkzeug erreicht werden können, bei dem die Mikrovertiefungen eine unregelmäßi- ge Verteilung auf der mikrostrukturierten Oberfläche des Werkzeuges aufweisen. The microwells 3 of the illustrated embodiment are provided in the manner of a grid and therefore in a regular arrangement. It goes without saying that the same advantages can also be achieved with a tool in which the microwells have an irregular distribution on the microstructured surface of the tool.
Mit dem Werkzeug 1 als Teil eines Presshärtwerkzeuges können aufgrund der Mikrostrukturierung seiner Formoberfläche 2 die damit zu erstellenden Kraftfahrzeugstrukturbauteile aus verzinkten Stahlblechplatinen hergestellt werden, wobei im Zuge des Presshärtverfahrens die Zinkbeschichtung - wenn überhaupt - keine nicht mehr tolerable Beschädigung erfährt. With the tool 1 as part of a press-hardening tool, due to the microstructuring of its mold surface 2, the automotive structural components made of galvanized sheet steel blanks can be produced, wherein in the course of the press-hardening process, the zinc coating undergoes no longer tolerable damage, if at all.
In einer in den Figuren nicht dargestellten Ausgestaltung ist vorgesehen, in die Mikrovertiefungen ein Schmiermittel einzubringen, durch welches die Reibung zwischen Formoberfläche und umzuformenden Rohling weiter reduziert wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel dienen die Mikrovertiefun- gen 3 somit zum einen zum Reduzieren der effektiven Kontaktfläche gegenüber der ursprünglichen Fläche der Formoberfläche und zum anderen als Depot für ein Schmiermittel. Bei dieser Ausgestaltung ist es daher nicht unbedingt notwendig, zusätzlich ein Schmiermittel in den Presshärtvor- gang einzubringen, sollte dieses gewünscht sein. In an embodiment, not shown in the figures, it is provided to introduce a lubricant into the microwells, by means of which the friction between the mold surface and the blank to be formed is further reduced. In this embodiment, the microdefins gene 3 thus on the one hand to reduce the effective contact area with respect to the original surface of the mold surface and on the other hand as a depot for a lubricant. In this embodiment, it is therefore not absolutely necessary to additionally introduce a lubricant in the press hardening process, should this be desired.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Für einen Fachmann ergeben sich aus dem Offenbarungsgehalt dieser Beschreibung weitere Möglichkeiten die Erfindung im Umfange der gel- tenden Ansprüche verwirklichen zu können, ohne dass dieses detailliert im Einzelnen näher dargelegt werden müsste. The invention has been described with reference to an embodiment. For a person skilled in the art, the disclosure content of this description gives rise to further possibilities for realizing the invention to the extent of the applicable claims without this having to be described in detail in detail.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
Werkzeug Tool
Formoberfläche mold surface
Vertiefung deepening
Steg web
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