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DE102024104924A1 - Process for producing a press-hardened sheet metal part from a hot-rolled and coated steel sheet - Google Patents

Process for producing a press-hardened sheet metal part from a hot-rolled and coated steel sheet

Info

Publication number
DE102024104924A1
DE102024104924A1 DE102024104924.3A DE102024104924A DE102024104924A1 DE 102024104924 A1 DE102024104924 A1 DE 102024104924A1 DE 102024104924 A DE102024104924 A DE 102024104924A DE 102024104924 A1 DE102024104924 A1 DE 102024104924A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
steel sheet
press
sheet
rolled
hot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024104924.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Markus Pfestorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102024104924.3A priority Critical patent/DE102024104924A1/en
Priority to PCT/DE2025/100153 priority patent/WO2025176255A1/en
Publication of DE102024104924A1 publication Critical patent/DE102024104924A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils (T), mit den Schritten:
- Bereitstellen eines warmgewalzten und beschichten Stahlblechs (S);
- Nachwalzen des beschichten Stahlblechs (S), um dessen Rauheit zu verringern;
- Durchführen eines Presshärtevorgangs, bei dem das Stahlblech (S) auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug (60) zum Blechformteil (T) umgeformt und gehärtet wird oder bei dem das Stahlblech (S) vorgeformt, auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug (60) zum Blechformteil (T) fertiggeformt und gehärtet wird. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines warmgewalzten, beschichteten und nachgewalzten Stahlblechs (S) zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils (T).
The invention relates to a method for producing a press-hardened sheet metal part (T), comprising the steps:
- Providing a hot-rolled and coated steel sheet (S);
- Re-rolling of the coated steel sheet (S) to reduce its roughness;
- Carrying out a press-hardening process in which the steel sheet (S) is heated to austenitizing temperature and formed and hardened in a press-hardening tool (60) to form a sheet metal part (T), or in which the steel sheet (S) is preformed, heated to austenitizing temperature, and finish-formed and hardened in a press-hardening tool (60) to form a sheet metal part (T). The invention further relates to the use of a hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet (S) for producing a press-hardened sheet metal part (T).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils aus einem warmgewalzten und beschichteten Stahlblech gemäß dem Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines mit besonderen Eigenschaften ausgebildeten Stahlblechs zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch.The invention relates to a method for producing a press-hardened sheet metal part from a hot-rolled and coated steel sheet according to patent claim 1. The invention further relates to the use of a steel sheet designed with special properties for producing a press-hardened sheet metal part according to the independent patent claim.

Als Presshärten wird ein Vorgang bezeichnet, bei dem ein Stahlblech aus einem presshärtegeeigneten Stahlblechmaterial durch Erwärmung austenitisiert und dann in einem Presshärtewerkzeug bei gleichzeitiger Formgebung abschreckgekühlt wird. Aufgrund martensitischer Härtung stellt sich dabei eine hohe Festigkeit ein. Beim sogenannten direkten Presshärten wird ein ebenes Stahlblech erwärmt und dann in einem Presshärtewerkzeug umgeformt und gleichzeitig abschreckgekühlt. Beim indirekten Presshärten wird das Stahlblech zunächst vor(um)geformt, danach erwärmt und dann in einem Presshärtewerkzeug fertig(um)geformt und gleichzeitig abschreckgekühlt. Das verwendete Stahlblech kann eine Beschichtung aufweisen, womit insbesondere eine metallische Beschichtung gemeint ist, welche als Korrosionsschutzbeschichtung und/oder Zunderschutzbeschichtung fungiert. Zum Stand der Technik wird auf die EP 3 265 365 B1 , insbesondere auch auf die einleitenden Erläuterungen und Zitierungen, hingewiesen.Press hardening is a process in which a steel sheet made from a steel sheet material suitable for press hardening is austenitized by heating and then quench-cooled in a press-hardening tool while simultaneously forming. Due to martensitic hardening, high strength is achieved. In so-called direct press hardening, a flat steel sheet is heated and then formed in a press-hardening tool and simultaneously quench-cooled. In indirect press hardening, the steel sheet is first pre-formed, then heated and then finally formed in a press-hardening tool and simultaneously quench-cooled. The steel sheet used can have a coating, which in particular means a metallic coating that functions as a corrosion protection coating and/or scale protection coating. Regarding the state of the art, reference is made to the EP 3 265 365 B1 , in particular the introductory explanations and citations.

Für das Presshärten kann ein kaltgewalztes Stahlblech (auch als Kaltband bezeichnet) oder ein warmgewalztes Stahlblech (auch als Warmband bezeichnet) verwendet werden. Ein warmgewalztes Stahlblech ist vorteilhaft für eine größere Bleckdicke in Verbindung mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer durch Schmelztauchen aufgebrachten metallischen Beschichtung. Die nächstliegende DE 699 33 751 T3 beschreibt ein warmgewalztes Stahlblechband mit einer Dicke von 0,2 mm bis 20 mm und einer durch Schmelztauchen aufgebrachten metallischen Beschichtung, welches im Weiteren zum Presshärten (Warmpressumformen und Abschreckhärten) verwendet wird.For press hardening, cold-rolled steel sheet (also called cold strip) or hot-rolled steel sheet (also called hot strip) can be used. Hot-rolled steel sheet is advantageous for greater sheet thickness in combination with a coating, especially with a metallic coating applied by hot-dip coating. The closest DE 699 33 751 T3 describes a hot-rolled steel sheet strip with a thickness of 0.2 mm to 20 mm and a metallic coating applied by hot dipping, which is further used for press hardening (hot press forming and quench hardening).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils aus einem warmgewalzten und beschichteten Stahlblech anzugeben.The invention is based on the object of providing an improved method for producing a press-hardened sheet metal part from a hot-rolled and coated steel sheet.

Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf die Verwendung eines im erfindungsgemäßen Sinne vorbehandelten und dadurch mit besonderen Eigenschaften ausgebildeten Stahlblechs zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (dies schließt ausdrücklich auch beispielhaft und optional beschriebene Merkmale ein) sowie der Figur.This object is achieved by the inventive method of patent claim 1. The independent patent claim also extends to the use of a steel sheet pretreated in accordance with the invention and thus developed with special properties for the production of a press-hardened sheet metal part. Advantageous developments and refinements for both subject matters of the invention are evident from the dependent patent claims, the following description of the invention (this expressly includes features described as examples and optionally), and the figure.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils weist folgende Schritte auf:

  • - Bereitstellen eines warmgewalzten und beschichten, insbesondere metallisch beschichteten, Stahlblechs;
  • - Nachwalzen des beschichten Stahlblechs, um dessen Rauheit, womit die Oberflächenrauheit der Blechoberfläche gemeint ist, zu verringern;
  • - Durchführen eines Presshärtevorgangs, bei dem das Stahlblech, womit das nachgewalzte Stahlblech gemeint ist, auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug zum Blechformteil umgeformt und gehärtet, d. h. abschreckgehärtet wird (direktes Presshärten) oder bei dem das Stahlblech vorgeformt, auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug zum Blechformteil fertiggeformt und gehärtet, d.h. abschreckgehärtet wird (indirektes Presshärten).
The method according to the invention for producing a press-hardened sheet metal part comprises the following steps:
  • - Providing a hot-rolled and coated, in particular metallically coated, steel sheet;
  • - Re-rolling of the coated steel sheet to reduce its roughness, which means the surface roughness of the sheet surface;
  • - Carrying out a press hardening process in which the steel sheet, which means the post-rolled steel sheet, is heated to austenitizing temperature and formed into a sheet metal part and hardened, i.e. quench hardened, in a press hardening tool (direct press hardening) or in which the steel sheet is pre-formed, heated to austenitizing temperature and finish-formed into a sheet metal part and hardened, i.e. quench hardened, in a press hardening tool (indirect press hardening).

Das bereitgestellte Stahlblech ist presshärtungsgeeignet (z. B. 22MnB5 oder 20MnB8) und ist durch ein Warmwalzverfahren hergestellt. Ein warmgewalztes Stahlblech ist insbesondere ein Stahlblech, das in einem Warmwalzwerk oder dergleichen bei hohen Walztemperaturen, vorzugsweise von mehreren Hundert Grad Celsius oder sogar oberhalb der Rekristallisationstemperatur, hergestellt wurde, vorzugsweise durch ausschließliches Warmwalzen (d. h. ohne ergänzendes Kaltwalzen bei niedriger Temperatur insbesondere Raumtemperatur). Ein warmgewalztes Stahlblech weist typischerweise eine hohe bzw. starke Rauheit sowie eine größere Blechdickentoleranz auf. Im Gegensatz zu einem kaltgewalzten Stahlblech ist ein warmgewalztes Stahlblech auch mit größeren Blechdicken erhältlich. Ferner ist ein warmgewalztes Stahlblech (Warmband) zumeist kostengünstiger als ein kaltgewalztes Stahlblech (Kaltband).The steel sheet provided is suitable for press hardening (e.g., 22MnB5 or 20MnB8) and is produced by a hot rolling process. A hot-rolled steel sheet is, in particular, a steel sheet produced in a hot rolling mill or the like at high rolling temperatures, preferably several hundred degrees Celsius or even above the recrystallization temperature, preferably by exclusively hot rolling (i.e., without additional cold rolling at low temperatures, especially room temperature). Hot-rolled steel sheet typically exhibits high or severe roughness and a larger sheet thickness tolerance. In contrast to cold-rolled steel sheet, hot-rolled steel sheet is also available in larger sheet thicknesses. Furthermore, hot-rolled steel sheet (hot strip) is usually more cost-effective than cold-rolled steel sheet (cold strip).

Das bereitgestellte warmgewalzte Stahlblech kann eine Blechdicke ≥ 2,4 mm, bevorzugt ≥ 2,6 mm, insbesondere ≥ 2,8 mm, aufweisen. Mit solchen für das Presshärten eher untypischen großen Blechdicken können pressgehärtete Blechformteile hergestellt werden, die sehr stabil bzw. belastbar sind und sich insbesondere für Fahrzeugbauteile mit hohen Bauteilanforderungen (bspw. für Elektroautos) eignen. Bevorzugt weist das bereitgestellte Stahlblech bei gleichwohl vorhandener Blechdickentoleranz (s.o.) eine zumindest annähernd homogene Blechdicke auf.The hot-rolled steel sheet provided can have a sheet thickness of ≥ 2.4 mm, preferably ≥ 2.6 mm, in particular ≥ 2.8 mm. With such large sheet thicknesses, which are rather atypical for press hardening, press-hardened sheet metal parts can be produced that are very stable and resilient and are particularly suitable for vehicle components with high component requirements (e.g., for electric cars). The steel sheet provided preferably has despite the sheet thickness tolerance (see above) being present, the sheet thickness is at least approximately homogeneous.

Die Beschichtung ist nach dem Warmwalzen aufgebracht. Die Beschichtung ist vorzugsweise beidseitig, d. h. auf beiden Blechseiten aufgebracht. Bei der Beschichtung handelt es sich vorzugsweise um eine metallische Beschichtung, insbesondere aus Zink, einer Zinklegierung (bspw. eine Zink-Eisen-Legierung) oder einer Aluminiumlegierung (bspw. eine Aluminium-Silizium-Legierung). Die metallische Beschichtung ist vorzugsweise durch Schmelztauchen aufgebracht. Beim Schmelztauchbeschichten wird das Stahlblech gereinigt, erwärmt, typischerweise in einem Durchlaufofen, durch ein Schmelzebad geführt und abgeblasen. Dabei erweist sich die hohe Rauheit des zuvor warmgewalzten Stahlblechs (s.o.) als vorteilhaft, weil dadurch auch bei größeren Blechdicken eine schnelle Erwärmung des Stahlblechs ermöglicht wird, wodurch Energie und Kosten eingespart werden. Die metallische Beschichtung, insbesondere wenn es sich um eine Beschichtung aus Zink oder einer Zinklegierung handelt, kann eine Schichtdicke von 7 µm bis 13 µm, insbesondere von 9 µm bis 11 µm, aufweisen.The coating is applied after hot rolling. The coating is preferably applied to both sides, i.e., to both sides of the sheet. The coating is preferably a metallic coating, in particular made of zinc, a zinc alloy (e.g., a zinc-iron alloy), or an aluminum alloy (e.g., an aluminum-silicon alloy). The metallic coating is preferably applied by hot-dip coating. In hot-dip coating, the steel sheet is cleaned, heated, typically in a continuous furnace, passed through a molten bath, and blown off. The high roughness of the previously hot-rolled steel sheet (see above) proves advantageous because it enables rapid heating of the steel sheet even with greater sheet thicknesses, thereby saving energy and costs. The metallic coating, in particular if it is a coating made of zinc or a zinc alloy, can have a layer thickness of 7 µm to 13 µm, in particular of 9 µm to 11 µm.

Das Nachwalzen des beschichten Stahlblechs erfolgt insbesondere im kalten Zustand, vorzugsweise bei Raumtemperatur, und kann insofern auch als Kaltnachwalzen bezeichnet werden. Das Nachwalzen wird durchgeführt, um die Rauheit des beschichteten Stahlblechs zu verringern, also die Oberfläche zu glätten, insbesondere auf beiden Blechseiten. Beim Nachwalzen wird vorzugsweise ein Ra-Wert (Mittenrauwert) ≤ 2,5 µm, bevorzugt ≤ 2,0 µm, insbesondere ≤ 1,5 µm, erreicht, womit der Ra-Wert der beschichteten Blechoberfläche, insbesondere auf beiden Blechseiten, gemeint ist. Beim Nachwalzen kann ferner eine Homogenisierung der Blechdicke bzw. eine Verringerung der Blechdickentoleranz erfolgen und/oder eine bestimmte Oberflächentextur erzeugt werden. Bevorzugt wird das Nachwalzen ohne nennenswerte Reduzierung der Blechdicke (allenfalls nur ≤ 2 %) ausgeführt und unterscheidet sich daher grundlegend von einem variablen Walzen zum Herstellen sogenannter Tailored Rolled Blanks.The temper rolling of the coated steel sheet is carried out in particular in the cold state, preferably at room temperature, and can therefore also be referred to as cold temper rolling. The temper rolling is carried out to reduce the roughness of the coated steel sheet, i.e. to smooth the surface, in particular on both sides of the sheet. During temper rolling, an R a value (average roughness) of ≤ 2.5 µm, preferably ≤ 2.0 µm, in particular ≤ 1.5 µm, is preferably achieved, which means the R a value of the coated sheet surface, in particular on both sides of the sheet. During temper rolling, the sheet thickness can also be homogenized or the sheet thickness tolerance can be reduced and/or a specific surface texture can be created. Preferably, temper rolling is carried out without any significant reduction in the sheet thickness (at most only ≤ 2%) and is therefore fundamentally different from variable rolling for the production of so-called tailored rolled blanks.

Das Nachwalzen wird bevorzugt mit einem Walzenpaar (Oberwalze und Unterwalze) oder gegebenenfalls auch mit mehreren Walzenpaaren ausgeführt. Die beim Nachwalzen erreichte Rauheit ist abhängig von der Beschaffenheit, insbesondere Oberflächenbeschaffenheit, der Walzen (Arbeitswalzen). Die betreffenden Walzen können mit einer bestimmten Oberflächenstruktur (bspw. EDT, LBT, SBT und EBT) ausgebildet sein, um beim Nachwalzen einen gewünschten Rauheitswert und/oder eine bestimmte Oberflächentextur zu erhalten. Bevorzugt sind die beiden Walzen eines Walzenpaars (für das Nachwalzen) im Wesentlichen identisch, insbesondere mit identischer Oberflächenstruktur, ausgebildet. Die Walzen eines Walzenpaars (für das Nachwalzen) können auch unterschiedlich, insbesondere mit unterschiedlicher Oberflächenstruktur, ausgebildet sein, sodass sich an den gegenüberliegenden Blechseiten unterschiedliche Rauheitswerte und/oder Oberflächentexturen ergeben. Re-rolling is preferably carried out with a pair of rolls (top roll and bottom roll) or, if necessary, with several pairs of rolls. The roughness achieved during re-rolling depends on the condition, in particular the surface condition, of the rolls (work rolls). The rolls in question can be designed with a specific surface structure (e.g. EDT, LBT, SBT and EBT) in order to achieve a desired roughness value and/or a specific surface texture during re-rolling. Preferably, the two rolls of a roll pair (for re-rolling) are essentially identical, in particular with an identical surface structure. The rolls of a roll pair (for re-rolling) can also be designed differently, in particular with different surface structures, so that different roughness values and/or surface textures result on the opposite sides of the sheet.

Für das Presshärten wird das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech, gegebenenfalls nach einem Vor(um)formen, auf eine Austenitisierungstemperatur (≥ Ac1- oder ≥ Ac3-Temperatur) erwärmt, insbesondere in einem Ofen oder dergleichen. Das Erwärmen kann auch nur bereichsweise oder mit bereichsweise unterschiedlichen Temperaturen erfolgen. Das erwärmte Stahlblech wird in einem Presshärtewerkzeug umgeformt bzw. fertig(um)geformt und gehärtet, wobei gleichwirkend auch mehrere nacheinander angeordnete Presshärtewerkzeuge vorgesehen sein können. Vor dem Einlegen in das Presshärtewerkzeug kann optional noch ein Vorkühlen bzw. Zwischenkühlen vorgesehen sein, das auch nur bereichsweise oder mit bereichsweise unterschiedlichen Temperaturen erfolgen kann. Zudem können weitere Schritte, bspw. ein Beschneiden und/oder Lochen, vorgesehen sein. Ein Beschneiden und/oder Lochen kann insbesondere nach dem Vorformen erfolgen.For press hardening, the hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet, optionally after pre-forming (or re-forming), is heated to an austenitizing temperature (≥ Ac1 or ≥ Ac3 temperature), particularly in a furnace or similar facility. Heating can also be carried out in specific areas or at different temperatures in specific areas. The heated steel sheet is formed or finish-formed and hardened in a press-hardening tool, whereby several press-hardening tools arranged one after the other can be provided with the same effect. Before insertion into the press-hardening tool, pre-cooling or intermediate cooling can optionally be provided, which can also be carried out in specific areas or at different temperatures in specific areas. Further steps, such as trimming and/or piercing, can also be provided. Trimming and/or piercing can particularly be carried out after pre-forming.

Beim erfindungsgemäß vorgesehenen Nachwalzen wird die Mikrooberfläche des beschichteten Stahlblechs eingeebnet und dadurch geglättet, wodurch in der Folge auch die Rauheit reduziert wird. Das Stahlblech ist somit im Vergleich zu einem herkömmlich warmgewalzten und beschichteten Stahlblech wesentlich glatter. Die Glättung kann nur die Beschichtung oder die Beschichtung und das eigentliche Stahlblech bzw. -substrat umfassen. In jedem Fall führt die Glättung bzw. die Verringerung der Rauheit dazu, dass sich beim Erwärmen des Stahlblechs auf Austenitisierungstemperatur an dessen Oberfläche deutlich weniger Oxid bzw. Zunder bildet, sodass das Presshärtewerkzeug geschont sowie ein gegebenenfalls dem Presshärten nachfolgender Reinigungs-, Schweiß- und/oder Lackierprozess vereinfacht werden. Das erfindungsgemäß vorgesehene Nachwalzen geschieht mit dem Ziel, beim späteren Austenitisieren des Stahlblechs bzw. beim Erwärmen des Stahlblechs auf Austenitisierungstemperatur (im Zuge des Presshärtens) die Oxid- bzw. Zunderbildung zu verringern.During the temper rolling process provided by the invention, the micro-surface of the coated steel sheet is leveled and thereby smoothed, which subsequently also reduces the roughness. The steel sheet is thus significantly smoother than a conventionally hot-rolled and coated steel sheet. The smoothing can involve only the coating or the coating and the actual steel sheet or substrate. In any case, the smoothing or reduction of the roughness leads to significantly less oxide or scale forming on the surface of the steel sheet when it is heated to austenitizing temperature, thus protecting the press hardening tool and simplifying any cleaning, welding, and/or painting processes that may follow press hardening. The temper rolling process provided by the invention is carried out with the aim of reducing the formation of oxide or scale during the subsequent austenitizing of the steel sheet or when the steel sheet is heated to austenitizing temperature (during press hardening).

Im Übrigen kann aus der vor oder nach dem Nachwalzen gemessenen Rauheit der Oberfläche des Stahlblechs eine die Unebenheit bzw. das Rauheitsprofil mit einschließende „wahre“ bzw. „tatsächliche“ Oberfläche bestimmt werden, die dann quasi als Kennwert zur Charakterisierung der Oxidbildungsneigung herangezogen sowie zur Einstellung von Prozessparametern und/oder zur Beschreibung des Prozesses verwendet werden kann.Furthermore, from the roughness of the surface of the steel sheet measured before or after the final rolling, a “true” or “actual” surface including the unevenness or roughness profile can be determined, which can then be used as a parameter to characterise the oxide film. tendency and can be used to adjust process parameters and/or to describe the process.

Mit der Erfindung wird gewissermaßen dem Umstand Rechnung getragen, dass die originär hohe Rauheit eines warmgewalzten Stahlblechs für das Beschichten, insbesondere für das Schmelztauchbeschichten, vorteilhaft ist aber für das Presshärten ungünstig ist. Ferner kann auch die originär größere Blechdickentoleranz eines warmgewalzten Stahlblechs für das Presshärten ungünstig sein. Das erfindungsgemäß vorgesehene Nachwalzen ermöglicht die Verwendung eines warmgewalzten, vorzugsweise ausschließlich warmgewalzten, und beschichten, vorzugsweise metallisch beschichten, Stahlblechs für das Presshärten, insbesondere in Hinblick auf größere Blechdicken, wodurch sich u. a. Kostenvorteile ergeben. Die Erfindung eignet sich insbesondere auch für die Serienfertigung pressgehärteter Blechformteile.The invention takes into account, to a certain extent, the fact that the inherently high roughness of a hot-rolled steel sheet is advantageous for coating, particularly for hot-dip coating, but disadvantageous for press hardening. Furthermore, the inherently larger sheet thickness tolerance of a hot-rolled steel sheet can also be disadvantageous for press hardening. The temper rolling provided according to the invention enables the use of a hot-rolled, preferably exclusively hot-rolled, and coated, preferably metallically coated, steel sheet for press hardening, particularly with regard to greater sheet thicknesses, which results in, among other things, cost advantages. The invention is also particularly suitable for the series production of press-hardened sheet metal parts.

Das warmgewalzte und beschichtete Stahlblech kann als Blechband (Stahlblechband) oder in Form von Blechtafeln (Stahlblechtafeln) bereitgestellt werden. Das Blechband oder die Blechtafeln können dann nachgewalzt werden, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das Nachwalzen über die gesamte Bandlänge und -breite bzw. über die gesamte Tafellänge und -breite erfolgt. Das Nachwalzen des Blechbands oder der Blechtafeln kann bereits beim Hersteller des Stahlblechs, bei einem eigens damit beauftragten Auftragshersteller bzw. Lohnfertiger oder erst beim Verarbeiter des Stahlblechs (bei dem auch der Presshärtevorgang durchgeführt wird) erfolgen. Bevorzugt werden nach dem Nachwalzen aus dem Blechband oder den Blechtafeln Platinen, insbesondere sogenannte Formplatinen, geschnitten (dies wird auch Platinenschnitt bezeichnet) und damit der Presshärtevorgang durchgeführt. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Platinenschnitt schon vor dem Nachwalzen erfolgt bzw. dass das Nachwalzen erst nach dem Platinenschnitt erfolgt, wobei die Platinen dann vorzugsweise über ihre gesamte Länge und Breite nachgewalzt werden.The hot-rolled and coated steel sheet can be provided as sheet metal strip (steel sheet strip) or in the form of sheet metal panels (steel sheet panels). The sheet metal strip or sheets can then be temper-rolled, with particular provision for temper-rolling to take place over the entire strip length and width or over the entire sheet length and width. The temper-rolling of the sheet metal strip or sheets can take place at the steel sheet manufacturer's site, at a specially commissioned contract manufacturer or job shop, or only at the steel sheet processor's site (where the press-hardening process is also carried out). Preferably, after temper-rolling, blanks, in particular so-called shaped blanks, are cut from the sheet metal strip or sheets (this is also referred to as blank cutting), and the press-hardening process is thus carried out. It can also be provided for the blank cutting to take place before temper-rolling or for the temper-rolling to take place after temper-rolling, with the blanks then preferably being temper-rolled over their entire length and width.

Die beim Nachwalzen erreichte Rauheit ist abhängig von der Beschaffenheit der dafür verwendeten Walzen (s.o.). Ferner kann die beim Nachwalzen erreichte Rauheit auch über die Walzenanpresskraft bzw. den Walzdruck und/oder über eine auf das Stahlblech wirkende Zugkraft beeinflusst werden. Mit Letzterem ist insbesondere gemeint, dass bezüglich der für das Nachwalzen verwendeten Walzen einlaufseitig eine entgegen der Einlaufrichtung wirkende Zugkraft und/oder auslaufseitig eine in Auslaufrichtung wirkende Zugkraft auf das Stahlblech aufgebracht wird. Dadurch wirkt beim Nachwalzen im Stahlblech auch eine Zugspannung und ein mehrachsiger Spannungszustand entsteht, der die Einglättung begünstigt. (Bei einem Blechband, das von einem Coil bzw. einer Haspel abgezogen wird, kann ein sogenannter Band- bzw. Haspelzug eingestellt werden, wodurch einlaufseitig eine Zugkraft bzw. Zugspannung auf das Blechband aufgebracht werden kann. Mittels eines Zugwalzenpaars kann auslaufseitig eine Zugkraft bzw. Zugspannung auf das Blechband aufgebracht werden.) Durch eine höhere Walzenanpresskraft und/oder eine höhere Zugkraft kann eine stärkere Glättung bzw. eine niedrigere Rauheit erreicht werden. Die beim Nachwalzen erreichte Rauheit kann also durch Verändern der Walzenanpresskraft und/oder durch Verändern der Zugkraft angepasst bzw. eingestellt werden, insbesondere derart, dass ein bestimmter Ra-Wert bzw. Ra-Höchstwert (bspw. Ra ≤ 2,5 µm, ≤ 2,0 µm oder ≤ 1,5 µm) erreicht wird. Die Walzenanpresskraft und/oder die Zugkraft kann in der Pause zwischen zwei Walzdurchläufen oder auch während eines Walzdurchlaufs verändert werden. Dies kann insbesondere auch in einem Regelkreis erfolgen.The roughness achieved during temper rolling depends on the nature of the rolls used (see above). Furthermore, the roughness achieved during temper rolling can also be influenced by the roll contact pressure or rolling pressure and/or by a tensile force acting on the steel sheet. The latter refers in particular to the rolls used for temper rolling applying a tensile force acting opposite to the inlet direction on the inlet side and/or a tensile force acting in the outlet direction on the outlet side. This also creates tensile stress in the steel sheet during temper rolling, creating a multi-axial stress state that promotes smoothing. (In the case of a sheet metal strip that is drawn off a coil or a reel, a so-called strip or reel tension can be set, whereby a tensile force or tensile stress can be applied to the sheet metal strip on the inlet side. A pair of draw rollers can be used to apply a tensile force or tensile stress to the sheet metal strip on the outlet side.) A higher roll contact pressure and/or a higher tensile force can achieve greater smoothing or a lower roughness. The roughness achieved during re-rolling can therefore be adjusted or set by changing the roll contact pressure and/or by changing the tensile force, in particular in such a way that a certain R a value or maximum R a value (e.g. R a ≤ 2.5 µm, ≤ 2.0 µm or ≤ 1.5 µm) is achieved. The roller contact force and/or the tensile force can be adjusted during the pause between two rolling passes or during a rolling pass. This can also be done in a control loop.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf die Verwendung eines warmgewalzten, beschichteten, insbesondere metallisch und/oder beidseitig beschichteten, und (nach dem Beschichten) nachgewalzten Stahlblechs zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils, indem das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug zum Blechformteil umgeformt und gehärtet wird oder indem das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech vorgeformt, auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug zum Blechformteil fertiggeformt und gehärtet wird.The invention also extends to the use of a hot-rolled, coated, in particular metallically and/or double-sidedly coated, and (after coating) temper-rolled steel sheet for producing a press-hardened sheet metal part by heating the hot-rolled, coated and temper-rolled steel sheet to austenitizing temperature and forming and hardening it in a press-hardening tool to form a sheet metal part or by pre-forming the hot-rolled, coated and temper-rolled steel sheet, heating it to austenitizing temperature and finish-forming and hardening it in a press-hardening tool to form a sheet metal part.

Hierfür kann das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech als Blechband oder in Form von Blechtafeln bereitgestellt werden. Wie bereits erläutert, kann das Nachwalzen des warmgewalzten und beschichten Stahlblechs beim Hersteller des Stahlblechs, bei einem eigens damit beauftragten Auftragshersteller bzw. Lohnfertiger oder erst beim Verarbeiter des Stahlblechs (bei dem auch der Presshärtevorgang durchgeführt wird) erfolgen. Das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech kann einen Ra-Wert ≤ 2,5 µm, bevorzugt ≤ 2,0 µm, insbesondere ≤ 1,5 µm, aufweisen. Das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech ist insbesondere durch Schmelztauchen beschichtet. Die Beschichtung des warmgewalzten, beschichteten und nachgewalzten Stahlblechs kann eine Schichtdicke von 7 µm bis 13 µm, bevorzugt von 9 µm bis 11 µm, aufweisen. Das warmgewalzte, beschichtete und nachgewalzte Stahlblech kann eine Blechdicke ≥ 2,4 mm, bevorzugt ≥ 2,6 mm, insbesondere ≥ 2,8 mm, aufweisen. Diese Werte beziehen sich auf den Zustand vor dem Austenitisieren und Presshärten. Im Weiteren gelten analog sämtliche vorausgehenden und nachfolgenden Erläuterungen.For this purpose, the hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet can be provided as a sheet strip or in the form of sheet metal panels. As already explained, the temper-rolling of the hot-rolled and coated steel sheet can be carried out by the steel sheet manufacturer, by a specially commissioned contract manufacturer or contract manufacturer, or only by the steel sheet processor (where the press-hardening process is also carried out). The hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet can have an R a value of ≤ 2.5 µm, preferably ≤ 2.0 µm, in particular ≤ 1.5 µm. The hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet is coated, in particular, by hot-dip coating. The coating of the hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet may have a layer thickness of 7 µm to 13 µm, preferably 9 µm to 11 µm. The hot-rolled, coated, and temper-rolled steel sheet may have a sheet thickness of ≥ 2.4 mm, preferably ≥ 2.6 mm, in particular ≥ 2.8 mm. These values refer to the state before Austenitizing and press hardening. All previous and subsequent explanations apply analogously.

Das herzustellende pressgehärtete Blechformteil ist vorzugsweise ein Fahrzeugbauteil, insbesondere für eine Elektroauto (BEV). Ein solches Fahrzeugbauteil kann ein Karosserielängsträger oder Karosseriequerträger sein. Ein solches Fahrzeugbauteil kann auch ein Batterietragelement oder Batterieschutzelement für eine Traktionsbatterie sein, welches bspw. als Bodenlängsträger oder Bodenquerträger ausgebildet ist. An diese Fahrzeugbauteile werden aufgrund eines relativ hohen Fahrzeuggewichts auch besonders hohe Festigkeitsanforderungen gestellt, insbesondere in Hinblick auf einen Crashfall.The press-hardened sheet metal part to be produced is preferably a vehicle component, in particular for an electric vehicle (BEV). Such a vehicle component can be a body longitudinal member or body cross member. Such a vehicle component can also be a battery support element or battery protection element for a traction battery, which is designed, for example, as a floor longitudinal member or floor cross member. Due to the relatively high vehicle weight, these vehicle components are subject to particularly high strength requirements, particularly with regard to crashes.

Die Erfindung wird nachfolgend in nicht einschränkender Weise mit Bezug auf eine Figur näher erläutert. Die beschriebenen und/oder in der Figur gezeigten Merkmale können, auch unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein und die Erfindung entsprechend weiterbilden.

  • 1 veranschaulicht in einer schematischen Abfolgedarstellung ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils.
The invention is explained in more detail below in a non-limiting manner with reference to a figure. The features described and/or shown in the figure may, even independently of specific combinations of features, be general features of the invention and may further develop the invention accordingly.
  • 1 illustrates in a schematic sequence representation a method according to the invention for producing a press-hardened sheet metal part.

Bei dem in 1 veranschaulichten Verfahren wird ein warmgewalztes und beschichtetes Stahlblech S in Form eines Blechbands B, auch als Warmband bezeichnet, bereitgestellt. Das Blechband B wird von einem Coil abgewickelt bzw. mittels eines Abzugswalzenpaars 10 abgezogen (hierbei kann ein sogenannter Band- bzw. Haspelzug eingestellt werden) und mit einem eigens dafür vorgesehenen Walzenpaar 20 nachgewalzt, um die Rauheit des Stahlblechs S zu verringern. Bezüglich der Durchlaufrichtung D des Blechbands B befindet sich nach dem Walzenpaar 20, quasi stromabwärts des Walzenpaars 20, ein optionales bzw. optional mit dem Blechband B in Kontakt bringbares Zugwalzenpaar 30, mit dem eine die erreichbare Rauheit beeinflussende Zugkraft bzw. Zugspannung auf das Blechband B aufbringbar ist, wie oben beschrieben. Das nachgewalzte Blechband B bzw. Stahlblech S kann wieder auf ein Coil aufgewickelt oder direkt weiterverarbeitet werden.In the 1 In the process illustrated, a hot-rolled and coated steel sheet S is provided in the form of a sheet metal strip B, also referred to as hot strip. The sheet metal strip B is unwound from a coil or drawn off by means of a pair of draw-off rolls 10 (a so-called strip or reel tension can be set here) and re-rolled with a specially provided pair of rolls 20 in order to reduce the roughness of the steel sheet S. With regard to the direction of travel D of the sheet metal strip B, after the pair of rolls 20, virtually downstream of the pair of rolls 20, there is an optional pair of draw-rolls 30 which can be brought into contact with the sheet metal strip B and with which a tensile force or tensile stress influencing the achievable roughness can be applied to the sheet metal strip B, as described above. The re-rolled sheet metal strip B or steel sheet S can be wound back onto a coil or directly processed further.

Aus dem warmgewalzten, beschichteten und nachgewalzten Blechband B bzw. Stahlblech S werden Platinen P geschnitten. Zum Durchführen eines Presshärtevorgangs wird das Stahlblech S bzw. eine Platine P in einem Ofen 50 auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und dann in einem Presshärtewerkzeug 60 umgeformt und gehärtet, wobei ein pressgehärtetes Blechformteil T erzeugt wird (direktes Presshärten). Alternativ wird das Stahlblech S bzw. eine Platine P zunächst in einem oder mehreren Vorformwerkzeugen 40 zu einem Vorformteil vorgeformt, typischerweise kalt vorgeformt, danach in einem Ofen 50 auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und dann in einem Presshärtewerkzeug 60 fertiggeformt und gehärtet, wobei ein pressgehärtetes Blechformteil T erzeugt wird (indirektes Presshärten).Blanks P are cut from the hot-rolled, coated, and temper-rolled sheet metal strip B or steel sheet S. To perform a press-hardening process, the steel sheet S or a blank P is heated to austenitizing temperature in a furnace 50 and then formed and hardened in a press-hardening tool 60, producing a press-hardened sheet metal part T (direct press hardening). Alternatively, the steel sheet S or a blank P is first preformed into a preformed part in one or more preforming tools 40, typically preformed cold, then heated to austenitizing temperature in a furnace 50, and then finish-formed and hardened in a press-hardening tool 60, producing a press-hardened sheet metal part T (indirect press hardening).

Weitere Merkmale und alternative Ausführungsmöglichkeiten des Verfahrens sind oben beschrieben.Further features and alternative implementations of the process are described above.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS

1010
AbzugswalzenpaarTake-off roller pair
2020
Walzenpaar (für das Nachwalzen)Pair of rollers (for re-rolling)
3030
ZugwalzenpaarPair of pull rollers
4040
VorformwerkzeugPreforming tool
5050
OfenOven
6060
PresshärtewerkzeugPress hardening tool
BB
BlechbandSheet metal strip
DD
DurchlaufrichtungDirection of flow
PP
Platine(n)Circuit board(s)
SS
Stahlblechsheet steel
TT
BlechformteilSheet metal part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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  • DE 699 33 751 T3 [0003]DE 699 33 751 T3 [0003]

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils (T), mit den Schritten: - Bereitstellen eines warmgewalzten und beschichten Stahlblechs (S); - Nachwalzen des beschichten Stahlblechs (S), um dessen Rauheit zu verringern; - Durchführen eines Presshärtevorgangs, bei dem das Stahlblech (S) auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug (60) zum Blechformteil (T) umgeformt und gehärtet wird oder bei dem das Stahlblech (S) vorgeformt, auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug (60) zum Blechformteil (T) fertiggeformt und gehärtet wird.A method for producing a press-hardened sheet metal part (T), comprising the steps of: - providing a hot-rolled and coated steel sheet (S); - re-rolling the coated steel sheet (S) to reduce its roughness; - performing a press-hardening process in which the steel sheet (S) is heated to austenitizing temperature and formed and hardened in a press-hardening tool (60) to form the sheet metal part (T), or in which the steel sheet (S) is pre-formed, heated to austenitizing temperature, and finish-formed and hardened in a press-hardening tool (60) to form the sheet metal part (T). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Nachwalzen ein Ra-Wert ≤ 2,5 µm, bevorzugt ≤ 2,0 µm, insbesondere ≤ 1,5 µm, erreicht wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that during the subsequent rolling an R a value ≤ 2.5 µm, preferably ≤ 2.0 µm, in particular ≤ 1.5 µm, is achieved. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bereitgestellte Stahlblech (S) eine Blechdicke ≥ 2,4 mm, bevorzugt ≥ 2,6 mm, insbesondere ≥ 2,8 mm, aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the provided steel sheet (S) has a sheet thickness ≥ 2.4 mm, preferably ≥ 2.6 mm, in particular ≥ 2.8 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Nachwalzen ein Walzenpaar (20) verwendet wird und dass die beim Nachwalzen erreichte Rauheit durch Verändern der Walzenanpresskraft und/oder durch Verändern einer auf das Stahlblech (S) wirkenden Zugkraft eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a pair of rollers (20) is used for the re-rolling and that the roughness achieved during the re-rolling is adjusted by changing the roller contact pressure and/or by changing a tensile force acting on the steel sheet (S). Verwendung eines warmgewalzten, beschichteten und nachgewalzten Stahlblechs (S) zur Herstellung eines pressgehärteten Blechformteils (T), indem das Stahlblech (S) auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug (60) zum Blechformteil (T) umgeformt und gehärtet wird oder indem das Stahlblech (S) vorgeformt, auf Austenitisierungstemperatur erwärmt und in einem Presshärtewerkzeug (60) zum Blechformteil (T) fertiggeformt und gehärtet wird.Use of a hot-rolled, coated and temper-rolled steel sheet (S) for producing a press-hardened sheet metal part (T) by heating the steel sheet (S) to austenitizing temperature and forming and hardening it in a press-hardening tool (60) to form the sheet metal part (T) or by preforming the steel sheet (S), heating it to austenitizing temperature and finish-forming and hardening it in a press-hardening tool (60) to form the sheet metal part (T). Verwendung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (S) einen Ra-Wert ≤ 2,5 µm, bevorzugt ≤ 2,0 µm, insbesondere ≤ 1,5 µm, aufweist.Use according to Claim 5 , characterized in that the steel sheet (S) has an R a value ≤ 2.5 µm, preferably ≤ 2.0 µm, in particular ≤ 1.5 µm. Verwendung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (S) durch Schmelztauchen beschichtet ist.Use according to Claim 5 or 6 , characterized in that the steel sheet (S) is coated by hot dipping. Verwendung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Schichtdicke von 7 µm bis 13 µm, bevorzugt von 9 µm bis 11 µm, aufweist.Use according to any of the preceding Claims 5 until 7 , characterized in that the coating has a layer thickness of 7 µm to 13 µm, preferably of 9 µm to 11 µm. Verwendung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblech (S) eine Blechdicke ≥ 2,4 mm, bevorzugt ≥ 2,6 mm, insbesondere ≥ 2,8 mm, aufweist.Use according to any of the preceding Claims 5 until 8 , characterized in that the steel sheet (S) has a sheet thickness ≥ 2.4 mm, preferably ≥ 2.6 mm, in particular ≥ 2.8 mm. Verwendung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das herzustellende pressgehärtete Blechformteil (T) ein Fahrzeugbauteil ist, insbesondere ein Batterietrag- oder -schutzelement für eine Traktionsbatterie.Use according to any of the preceding Claims 5 until 9 , characterized in that the press-hardened sheet metal part (T) to be produced is a vehicle component, in particular a battery support or protection element for a traction battery.
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