DE112018007878T5

DE112018007878T5 - Streckbördelwerkzeug, Streckbördelverfahren unter Verwendung desselben und Bauteil mit Streckflansch

Info

Publication number: DE112018007878T5
Application number: DE112018007878.7T
Authority: DE
Inventors: Ryo Tabata; Masahiro Saito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2021-04-22
Also published as: MX2021001103A; CN112512716B; WO2020026356A1; CN112512716A; US20210268566A1; JPWO2020026356A1; US11772147B2; JP7024875B2

Abstract

Bereitgestellt wird ein Streckbördelverfahren, das das Verfahren zum Streckbördeln durch Pressformen verbessert, um während eines Formgebungsvorgangs in einem Rohling erzeugte Spannung zu verteilen und damit die Bildung von Rissen in der Mitte eines Bogenteils zu verhindern, wobei das Streckbördelverfahren Streckbördeln mit Hilfe eines Streckbördelwerkzeugs durchführt, das versehen ist mit: einem Kopfflächenteil mit einem Vorsprungteil in Draufsicht, Geradwandteilen, einem Hauptschrägwandteil zwischen dem Kopfflächenteil und den Geradwandteilen, das so positioniert ist, dass es einen Winkel mit dem Kopfflächenteil von über 0° und unter 90° und mit den Geradwandteilen von mindestens 10° und unter 90° bildet, und zwei schneidende Kammlinien an den Geradwandteilseiten hat, einem ersten Nebenschrägwandteil, das eine Kammlinie aus den beiden Kammlinien mit dem Hauptschrägwandteil gemein hat und so positioniert ist, dass es Winkel mit dem Kopfflächenteil und einem Geradwandteil von über 0° und unter 90° bildet, und einem zweiten Nebenschrägwandteil, das die andere Kammlinie aus den beiden Kammlinien mit dem Hauptschrägwandteil gemein hat und so positioniert ist, dass es Winkel mit dem Kopfflächenteil und einem Geradwandteil von über 0° und unter 90° bildet.

Description

Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Streckbördeltechnik, die durch Pressformen eines Bauteils zum Gebrauch in Kraftfahrzeugen usw. erhalten wird, und betrifft insbesondere ein Streckbördelwerkzeug, ein Streckbördelverfahren unter Verwendung desselben und ein Bauteil mit einem Streckflansch.
Hintergrund
Seit einigen Jahren wird zur höheren Kraftstoffeinsparung und Kollisionssicherheit von Kraftfahrzeugen zunehmend hochfestes Stahlblech verwendet. Mitunter müssen Bauteile zum Einsatz in Kraftfahrzeugen in komplizierte Formen gebracht werden. Dabei ist ausgezeichnete Umformbarkeit, d. h. Streckbördelfähigkeit, von Bedeutung.
Streckbördeln ist ein Umformverfahren, in dem ein Gegenhalter und Stempel verwendet werden, um einen Rohling einzuspannen, der vorab durch Stanzen oder Schneiden in eine vorbestimmte Form gebracht wurde, das Gesenk an den Abschnitt des Rohlings gepresst wird, der umzuformen ist (beispielsweise das Umfangskantenteil), veranlasst wird, dass sich der Gegenhalter und Stempel, die den Rohling einspannen, relativ bewegen, während dieser Zustand beibehalten wird, und das Teil in Kontakt mit dem Gesenk in Breitenrichtung des Rohlings gebogen und vergrößert wird. Infolge dessen wird ein Streckflansch gebildet, der in Gegenrichtung zu der Richtung herausragt, in der der Stempel in den Rohling gepresst wird.
Die Dicke des gebildeten Streckflanschs ist an Kontaktregionen mit dem Gesenk am kleinsten und wird mit stärkerer Annäherung in den Nichtkontaktregionen an die Kontaktregionen dann dünner. Diese Erscheinung ist eine Folge dessen, dass der Umformgrad beim Streckbördeln in diesen Regionen groß und damit die Verformung groß ist. Aus diesem Grund bilden sich bei Bildung eines umgeformten Abschnitts vor Umformung in einen vorbestimmten Flansch durch Streckbördeln mitunter insbesondere Risse in der Mitte des Bogenteils des Flanschs, der von einer Stelle nahe der Basis des Streckflanschs vertikal ansteigt (Biegeabschnitt).
Vorgeschlagen wurde deshalb eine Technik zum Umformen eines Formteils mit einem Flansch, die Rissbildung des Streckflanschs verhindert, indem die Form des zum Biegen verwendeten Werkzeugs verbessert ist (beispielsweise Patentzitat 1).
Liste der Zitate
Patentliteratur
Patentzitat 1: WO2014/017436
Zusammenfassung
Technisches Problem
Bei der im Patentzitat 1 offenbarten Technik wird während des Formgebungsvorgangs die Zeit verzögert, bis das gekrümmte Teil des Rohlings in Kontakt mit dem Gesenkteil gebracht wird, um die Spannungsansammlung am gekrümmten Teil zu verteilen und dadurch Rissbildung des Streckflanschs zu verhindern. Allerdings sind bei dieser Technik die Freiflächenteile des Gesenks auf einer einzelnen Oberfläche gebildet (siehe Patentzitat 1, 3A und 3B), so dass der im Rohling während des Formgebungsvorgangs gebildete Spannungsbetrag und der Verteilungsbereich der Spannung begrenzt sind.
Die Erfindung kam unter Berücksichtigung dieser Situation zustande, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, ein Streckbördelwerkzeug und ein Streckbördelverfahren unter Verwendung desselben bereitzustellen, die die Technik des Streckbördelns durch Pressformen so verbessern, dass die während des Formgebungsvorgangs im Rohling erzeugte Spannung verteilt und die Bildung von Rissen in der Mitte des Bogenteils des Flanschs verhindert wird. Als weitere Aufgabe soll die Erfindung ferner ein Bauteil mit einem Streckflansch bereitstellen, das durch ein solches Umformverfahren erhalten wird und in der Mitte des Bogenteils des Flanschs frei von Rissbildung ist.
Problemlösung
Im Rahmen der Erfindung wurde ein Verfahren zum Streckbördeln von hochfestem Stahlblech intensiv untersucht, das bewirkt, dass die im Rohling während eines Formgebungsvorgangs erzeugte Spannung verteilt wird, um dadurch Rissbildung bei einem Formgebungsvorgang zu verhindern.
Dabei wurde im Rahmen der Erfindung berücksichtigt, dass in der Vergangenheit beim Streckbördeln, bei dem ein Rohling in Breitenrichtung gebogen wird, sich das das Gesenk kontaktierende Teil des Rohlings am Krümmungsmittelteil des Rohlings konzentrierte und dass hoher lokaler Flächendruck an diesem Teil auftrat, wodurch sich die Spannung konzentrierte und es zu Rissbildung kam. Als Ergebnis der Untersuchungen wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass es anders als in der Vergangenheit durch Bereitstellung von Teilen, die das Gesenk auf dem Rohling an mehreren Stellen beim Streckbördeln kontaktieren (d. h. Teilen mit hohem Flächendruck), um die Spannung bei der Formgebung zu verteilen, möglich ist, die Erzeugung lokaler Spannung am Rohling zu verhindern und Rissbildung beim Umformen zu vermeiden (Feststellung 1).
Ferner wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass beim Streckbördeln, um einen Rohling in seiner Breitenrichtung zu biegen, eine Verteilung der an den Kontaktteilen erzeugten Spannung über einen breiteren Bereich in der Anfangsstufe Rissbildung bei der Umformung insgesamt effizient verhindern kann, vergleicht man dies mit einer Verteilung der an den Kontaktteilen erzeugten Spannung in einer späteren Stufe (Feststellung 2).
Bei der Erfindung handelt es sich um Technik, die auf diesen Feststellungen 1 und 2 beruht und an einem Rohling beim Bördeln erzeugte Spannung effizient verteilt, um das Auftreten von Rissbildung stark zu verhindern, und ihr Kern liegt in Folgendem:

(1) Streckbördelwerkzeug, das aufweist: ein Kopfflächenteil mit einem Vorsprungteil in Draufsicht, Geradwandteile, ein Hauptschrägwandteil, wobei das Hauptschrägwandteil zwischen dem Kopfflächenteil und den Geradwandteilen positioniert ist, das Hauptschrägwandteil einen Winkel mit dem Kopfflächenteil von über 0° und unter 90° und mit den Geradwandteilen von mindestens 10° und unter 90° bildet und das Hauptschrägwandteil zwei Kammlinien hat, die an den Geradwandteilseiten schneiden, ein erstes Nebenschrägwandteil, wobei das erste Nebenschrägwandteil eine Kammlinie aus den beiden Kammlinien mit dem Hauptschrägwandteil gemein hat und das erste Nebenschrägwandteil Winkel mit dem Kopfflächenteil und einem Geradwandteil von über 0° und unter 90° bildet, und ein zweites Nebenschrägwandteil, wobei das zweite Nebenschrägwandteil die andere Kammlinie aus den beiden Kammlinien mit dem Hauptschrägwandteil gemein hat und das zweite Nebenschrägwandteil Winkel mit dem Kopfflächenteil und einem Geradwandteil von über 0° und unter 90° bildet.
(2) Streckbördelwerkzeug nach Punkt (1), wobei ein Öffnungswinkel der beiden Kammlinien im Hinblick auf eine Seite, die das Hauptschrägwandteil und das Kopfflächenteil gemein haben, 45 bis 90° beträgt.
(3) Streckbördelwerkzeug nach Punkt (1) oder (2), wobei ein Winkel θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf die Geradwandteile 10 bis 45° beträgt.
(4) Streckbördelwerkzeug nach einem der Punkte (1) bis (3), wobei ein Krümmungsradius der beiden Kammlinien höchstens 15 mm beträgt.
(5) Streckbördelwerkzeug nach einem der Punkte (1) bis (4), wobei in Vorderansicht die beiden Kammlinien im Hinblick auf die Nebenschrägwandteile konvex sind.
(6) Streckbördelwerkzeug nach einem der Punkte (1) bis (5), wobei ein Vertikalrichtungsmaß S des Hauptschrägwandteils, ein Schrägwinkel θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf eine Vertikalrichtung, ein Horizontalrichtungs-Vorsprungmaß „h“ des Rohlings vom Stempel und Gegenhalter und ein Horizontalrichtungsmaß „c“ vom Gegenhalter und Stempel die Beziehung $S \leq (h-c) / tan θ$
erfüllen.
(7) Streckbördelwerkzeug nach einem der Punkte (1) bis (6), wobei das erste Nebenschrägwandteil und/oder das zweite Nebenschrägwandteil ferner eine oder mehrere Kammlinien aufweisen.
(8) Streckbördelwerkzeug nach Punkt (7), wobei die Kammlinie, die ferner auf dem ersten Nebenschrägwandteil und/oder dem zweiten Nebenschrägwandteil vorgesehen ist, Schnitte mit der Kammlinie aufweist, die das Hauptschrägwandteil und das erste Nebenschrägwandteil oder das zweite Nebenschrägwandteil gemein haben.
(9) Streckbördelverfahren unter Verwendung eines Streckbördelwerkzeugs nach einem der Punkte (1) bis (8), um ein Bauteil mit einem Streckflanschteil zu bilden, wobei das Streckbördelverfahren aufweist: einen Schritt des Biegens eines Rohlings entlang der mindestens zwei Kammlinien und einen Schritt des Biegens des Rohlings entlang von Kammlinien der Geradwandteile.
(10) Bauteil mit einem Streckflansch, das aufweist: ein Kopfblechteil mit einer Außenumfangskante, die zur Innenseite gebogen ist, um eine Aussparung zu bilden, und ein Streckflanschteil mit einem gekrümmten Teil und einem nicht gekrümmten Teil, die in einem im Hinblick auf das Kopfblechteil gebogenen Zustand verbunden sind, wobei eine Vickers-Härte eines Bereichs mindestens 10 (HV) oder größer als die Vickers-Härte des Kopfblechteils ist, wobei der Bereich in einem Abstand von mindestens 50 % und höchstens 150 % einer Länge in Höhenrichtung des Streckflanschs in Verlaufsrichtung des nicht gekrümmten Teils von einer Grenze des gekrümmten Teils und nicht gekrümmten Teils des Streckflanschs positioniert ist.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Im erfindungsgemäßen Formgebungswerkzeug und im Formgebungsverfahren unter Verwendung desselben ist der Formgebungsablauf in zwei Stufen aufgeteilt, und die im Rohling in der Anfangsstufe des Formgebungsablaufs erzeugte Spannung wird verteilt. In Übereinstimmung mit der erfindungsgemäßen Formgebungstechnik ist es durch Verteilen der Kontaktteile zwischen dem Rohling und dem Gesenk, d. h. der Teile mit hohem Flächendruck, in der Anfangsstufe des Streckbördelns möglich, die Erzeugung lokaler Spannung im Rohling zu verhindern und damit Rissbildung bei der Umformung zu vermeiden.
Figurenliste

1A und 1B sind Ansichten eines Formgebungswerkzeugs (Gesenks) gemäß der Ausführungsform.
2 ist eine schematische Ansicht bei Verwendung eines Formgebungs-Gegenhalters (Gesenks), Stempels und Gegenhalters gemäß 1A und 1B, um einen Rohling Streckbördeln zu unterziehen.
3A und 3B sind Perspektivansichten eines Öffnungswinkels α einer Kammlinie eines Schrägwandteils im Hinblick auf die Horizontalrichtung.
4A und 4B sind Seitenansichten eines Schrägwinkels θ einer Kammlinie eines Schrägwandteils im Hinblick auf die Vertikalrichtung.
5A und 5B sind Querschnittansichten des Kontaktzustands des Rohlings und der Kammlinie mit Blick von oben.
6 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Spannungsbetrag und dem Abstand von der Kontaktposition C des Rohlings (Mittelposition in Krümmungsrichtung des Rohlings) und der Kammlinie, wenn der Krümmungsradius der Kammlinie auf 1 mm und 15 mm eingestellt ist.
7A und 7B sind Perspektivansichten von Vorsprungzuständen der Kammlinien.
8A und 8B sind Seitenansichten der Positionsbeziehung zwischen dem Rohling und den Formgebungswerkzeugen (Gesenken), dem Gegenhalter und Stempel zu Beginn des Streckbördelns.
9 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform, die ferner mit zwei Kammlinien in Regionen versehen ist, die von der Kammlinie des ersten Nebenschrägwandteils und der Kammlinie des zweiten Nebenschrägwandteils umgeben sind.
10A und 10B sind schematische Ansichten der Messergebnisse der maximalen Hauptspannung in Bauteilen mit Streckflanschen, wenn DP-Stahl der Klasse 590 MPa verwendet wird.
11 ist ein Diagramm, das ein herkömmliches Teil und ein Teil der Ausführungsform gemäß 10A und 10B betrifft und die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und Position in Längsrichtung des Flanschs auf der Grundlage der Krümmungsmitte zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Streckbördelwerkzeug und Streckbördelverfahren
Grundaspekt
Nachstehend wird ein Grundaspekt des Streckbördelwerkzeugs und Streckbördelverfahrens gemäß der Ausführungsform erläutert.
1A und 1B sind Ansichten eines Streckbördelwerkzeugs (Gesenks) gemäß der Ausführungsform, wobei 1A eine Perspektivansicht von oben in Vorwärtsrichtung und 1B eine Perspektivansicht aus einer Schrägrichtung ist.
Das Streckbördelwerkzeug (nachstehend einfach „Formgebungswerkzeug“ genannt) 1 gemäß 1A und 1B hat ein Vorsprungteil des Mittelteils in Längsrichtung, das in einer Vertikalrichtung zur Längsrichtung gekrümmt vorsteht. Dieses Teil bildet ein Formgebungsteil (Hauptschrägwandteil 11, erstes Nebenschrägwandteil 12a, zweites Nebenschrägwandteil 13a, Geradwandteil 12b und Geradwandteil 13b), das ein Kontaktteil mit einem Rohling aufweist, der eine Verengung am Mittelteil hat. Ferner schließen an den beiden Seiten in Längsrichtung des Formgebungsteils Nichtformgebungsteile 14 und 15 vom Formgebungsteil an, die nicht den Rohling kontaktieren.
Das Hauptschrägwandteil 11 und Formgebungsteil sind oben in Vertikalrichtung in 1A und 1B positioniert und sind versehen mit dem Hauptschrägwandteil 11, das mit dem Kopfflächenteil 10 verbunden ist, dem ersten Nebenschrägwandteil 12a, dem zweiten Nebenschrägwandteil 13a sowie dem Geradwandteil 12b und dem Geradwandteil 13b, die mit dem ersten Nebenschrägwandteil 12a bzw. dem zweiten Nebenschrägwandteil 13a unter ihnen in Vertikalrichtung verbunden sind. Das Kopfflächenteil 10 und das Hauptschrägwandteil 11, erste Nebenschrägwandteil 12a und zweite Nebenschrägwandteil 13a sind aneinander angrenzend positioniert, was Winkel von jeweils über 0° und unter 90°, vorzugsweise über 0° und höchstens 80° bildet. Das erste Nebenschrägwandteil 12a und Geradwandteil 12b und das zweite Nebenschrägwandteil 13a und Geradwandteil 13b sind aneinander angrenzend positioniert, was Winkel von jeweils über 0° und unter 90° bildet. Das Hauptschrägwandteil 11 und die Geradwandteile sind aneinander angrenzend positioniert, was Winkel von mindestens 10° und unter 90° bildet. Die Geradwandteile haben Oberflächen parallel zur Relativbewegungsrichtung des Gesenks und des Stempels. Hierbei bezeichnet der durch eine Oberfläche und eine andere gebildete Winkel den Winkel der spitzwinkligen Seite, der durch die Oberflächen gebildet ist, die sich von diesen Oberflächen erstrecken.
Zu beachten ist, dass der Zweckmäßigkeit halber das Kopfflächenteil 10 als eines erläutert ist, das horizontal zur obersten Oberfläche des Streckbördelwerkzeugs ist, was aber nicht die Orientierung des Formgebungswerkzeugs beim eigentlichen Streckbördeln einschränkt. Beim Streckbördeln können sich das Gesenk und der Stempel relativ bewegen. Beispielsweise ist natürlich auch eine Anordnung möglich, in der das Kopfflächenteil 10 zur untersten Oberfläche wird.
Die Unterscheidung der Schrägwandteile und Geradwandteile gilt auch an den Nichtformgebungsteilen 14 und 15.
Das Hauptschrägwandteil 11 erstreckt sich vom Kopfflächenteil 10 an einer Position entfernt von der Krümmungsmitte in Umfangsrichtung und ist mit zwei schneidenden Kammlinien 16 und 17 an den Seiten der Geradwandteile 12b und 13b versehen.
Hierbei ist die Kammlinie 16 eine Linie an der Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des ersten Nebenschrägwandteils 12a, die Teile mit dem kleinsten Krümmungsradius an der Grenze verbindet, und ist eine Spitze-zu-Spitze verbindende Linie. Ähnlich ist die Kammlinie 17 eine Linie an der Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des zweiten Nebenschrägwandteils 13a, die Teile mit dem kleinsten Krümmungsradius der Grenze verbindet, und ist eine Spitze-zu-Spitze verbindende Linie.
Die Geradwandteile 12b und 13b sind mit einer gemeinsamen Kammlinie 18 an ihrer Grenze versehen. Die Kammlinie 18 ist eine Linie an der Grenze des Geradwandteils 12b und des Geradwandteils 13b, von der mindestens ein Teil eine gekrümmte Oberfläche bildet, wobei sie Teile mit den kleinsten Krümmungsradien verbindet und eine Spitze-zu-Spitze verbindende Linie ist. Die Kammlinien der Geradwandteile 12b und 13b können mit weiteren unterschiedlichen Kammlinien zusätzlich zur gemeinsamen Kammlinie 18 versehen sein.
Im Formgebungswerkzeug gemäß der Ausführungsform laufen die Kammlinie 16 und Kammlinie 17 an der Seite des Geradwandteils zu einer zusammen. Das heißt, gemäß 1A und 1B sind die angrenzenden beiden Kammlinien 16 und 17, Teile 20 und 21 der Grenzlinien zwischen dem Hauptschrägwandteil 11 und den Geradwandteilen 12b und 13b sowie die Kammlinie 18 in dieser Reihenfolge verbunden ausgebildet.
Das Formgebungswerkzeug gemäß der Ausführungsform ist so geformt, dass es die drei Schrägwände eines Hauptschrägwandteils 11, das von den Kammlinien 16 und 17 umgeben ist, eines ersten Nebenschrägwandteils 12a, das die Kammlinie 16 mit dem Hauptschrägwandteil 11 gemein hat, und eines zweiten Nebenschrägwandteils 13a hat, das die Kammlinie 17 mit dem Hauptschrägwandteil 11 gemein hat. Indem dem Gesenk 1 eine solche Form verliehen ist, wird es möglich, die am Rohling während eines Bördelvorgangs erzeugte Spannung über einen breiten Bereich effizient verteilen zu lassen und Rissbildung stark zu verhindern.
Das Streckbördeln mit Hilfe des zuvor gezeigten Formgebungswerkzeugs wird wie folgt durchgeführt:

2 ist eine schematische Ansicht eines Beispiels für das Streckbördeln eines Rohlings 36 mit Hilfe von Formgebungswerkzeugen (Gesenken 1) gemäß 1A und 1B sowie eines Stempels 32 und Gegenhalters 34. Im dargestellten Beispiel dienen der Stempel 32 und Gegenhalter 34 dazu, den Rohling 36 einzuspannen. In diesem Zustand sind die beiden Enden des Rohlings 36 jeweils auf den Kopfflächen der Gesenke 1 und 1 platziert. Als Nächstes werden der Stempel und der Gegenhalter 34 nach unten in Vertikalrichtung zum Streckbördeln gezogen.

Bei einem solchen Streckbördeln ändert sich infolge der Kammlinieneinheit, an der die Kammlinien 16 und 17 zur gemeinsamen Kammlinie 18 der Geradwandteile 12b und 13b über die Kammlinie 20, die die Grenze zwischen dem Hauptschrägwandteil 11 und dem Geradwandteil 12b bildet, und die Kammlinie 21 zusammenlaufen, die die Grenze zwischen dem Hauptschrägwandteil 11 und dem Geradwandteil 13b bildet, der Kontaktzustand der Formgebungswerkzeuge und des Rohlings im Zeitverlauf.
Zunächst kontaktieren in einer Anfangsstufe des Streckbördelns die Kammlinien 16 und 17 den Rohling, die das Hauptschrägwandteil 11 umgeben und an Positionen entfernt von der Mitte des gekrümmten Teils in Draufsicht auf das Formgebungswerkzeug in Umfangsrichtung vorgesehen sind. Insbesondere kontaktieren die spezifischen Teile des Rohlings nacheinander die Kammlinien 16 und 17. Infolge dessen wird der Rohling zur Außenseite der Ebene entlang des Hauptschrägwandteils 11 gekrümmt und wird durch Zug lokal verformt, indem er den hohen Flächendruck an den sich nacheinander ändernden spezifischen Teilen aufnimmt.
Als Nächstes kontaktieren in der mittleren Stufe des Streckbördelns die Kammlinie 20, die die Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des Geradwandteils 12b bildet, und die Kammlinie 21, die die Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des Geradwandteils 13b bildet, den Rohling. Insbesondere kontaktieren spezifische Teile des Rohlings nacheinander die Kammlinien 20 und 21. Infolge dessen wird der Rohling zur Außenseite der Ebene entlang der Kammlinien 20 und 21 gekrümmt und wird durch Zug lokal verformt, indem er den hohen Flächendruck an den sich nacheinander ändernden spezifischen Teilen aufnimmt.
Abschließend kontaktiert in der späteren Stufe des Streckbördelns die Kammlinie 18 den Rohling, die durch die Geradwandteile 12b und 13b gebildet und in der Mitte des gekrümmten Teils des Formgebungswerkzeugs mit Blick in Draufsicht vorgesehen ist. Insbesondere kontaktieren spezifische Teile des Rohlings nacheinander die Kammlinien, die von den obersten Teilen zu den untersten Teilen der Geradwandteile 12b und 13b in Vertikalrichtung gebildet sind. Dadurch wird der Rohling zur Außenseite der Ebene entlang der Geradwandteile 12b und 13b gekrümmt und wird durch Zug lokal verformt, indem er den hohen Flächendruck an den sich nacheinander ändernden spezifischen Teilen aufnimmt.
Beim Streckbördeln mit Hilfe des vorstehenden Formgebungswerkzeugs (Gesenks 1) ist es in der Anfangsstufe des Streckbördelns durch Bereitstellung zweier Kontaktteile zwischen dem Rohling und dem Formgebungswerkzeug (Kammlinien 16 und 17) möglich, Zugverformung in Krümmungsrichtung des Rohlings (Umfangsrichtung) über einen breiten Bereich zu bewirken und die Spannung stark zu verteilen.
Nach einem solchen Verformungsverhalten lässt der Rohling dann nacheinander das Kontaktteil mit der Kammlinie 18 der Geradwandteile 12b und 13b über einen Teil der Grenzlinie zwischen dem Hauptschrägwandteil 11 und dem Geradwandteil 12b (Kammlinie 20) und einen Teil der Grenzlinie zwischen den Hauptschrägwandteil 11 und dem Geradwandteil 13b (Kammlinie 21) bewegen. Da wie zuvor erläutert dadurch veranlasst wird, dass sich die Spannung in der Anfangsstufe der Formgebung ausreichend verteilt, ist es auch bei gleichem Verformungsverhalten wie in der Vergangenheit in der späteren Stufe der Formgebung möglich, die Spannungskonzentration an spezifischen Teilen stark zu reduzieren. Daher ist es gemäß der Streckbördeltechnik der Ausführungsform möglich, ein Bauteil mit einem Streckflansch bereitzustellen, das frei von Rissen in der Mitte des Bogenteils des Rohlings ist.
Zusatzaspekte
Als Nächstes werden Zusatzaspekte 1 bis 4 erläutert, die im Hinblick auf den Grundaspekt des Streckbördelverfahrens und Formgebungswerkzeugs gemäß der Ausführungsform selektiv umgeformt werden können.
Zusatzaspekt 1
Im Grundaspekt betragen die Öffnungswinkel der Kammlinie 16 und Kammlinie 17 im Hinblick auf die Seite, die dem Hauptschrägwandteil und dem Kopfflächenteil gemein ist, vorzugsweise mindestens 45° und höchstens 90° (Zusatzaspekt 1). 3A und 3B sind Perspektivansichten des Öffnungswinkels α der Kammlinie 16 im Hinblick auf die Horizontalrichtung, wobei 3A den Fall zeigt, in dem der Öffnungswinkel α 90° beträgt, und 3B den Fall zeigt, in dem der Öffnungswinkel α 45° beträgt.
Um die Öffnungswinkel α zu reduzieren, ist es möglich, den Abstand zwischen den Kammlinien 16 und 17 ausreichend zu gewährleisten und für einen breiten Kontaktbereich zwischen dem Rohling und den Kammlinien in Umfangsrichtung zu sorgen. Betragen die Öffnungswinkel α mindestens 45°, ist es möglich, die Form des Hauptschrägwandteils 11 und ferner des ersten Nebenschrägwandteils 12a und des zweiten Nebenschrägwandteils 13a in einem Bereich festzulegen, der den Schrägwinkel des Hauptschrägwandteils 11 im Hinblick auf die Vertikalrichtung (später erläuterter Schrägwinkel θ: siehe 4A und 4B) nicht übermäßig vergrößert.
Zu beachten ist, dass es durch Erhöhen der Öffnungswinkel α, um so den Abstand zwischen den Kammlinien 16 und 17 zu verkleinern und den Kontaktbereich des Rohlings und der Kammlinie zu verschmälern, möglich ist, das Flanschteil ohne Auftreten übermäßiger Spannungskonzentration nahe der Mitte des gekrümmten Teils des Rohlings zu bilden. Betragen die Öffnungswinkel α höchstens 90°, tritt diese Wirkung stark zutage.
Bei Einstellung der Öffnungswinkel α auf mindestens 45° und höchstens 80° ist es möglich, ein Flanschteil ohne Bewirken übermäßig starker Spannungskonzentration nahe der Mitte des gekrümmten Teils des Rohlings zu bilden, während bei ihrer Einstellung auf mindestens 45° und höchstens 70° es möglich ist, ein Flanschteil ohne Bewirken übermäßig starker Spannungskonzentration nahe der Mitte des gekrümmten Teils des Rohlings zu bilden. Zu beachten ist, dass die Öffnungswinkel der Kammlinien 16 und 17 im Hinblick auf die Horizontalrichtung keine gleichen Werte haben müssen. Sie können durch die Form des zu bildenden Flanschs geeignet eingestellt werden.
Zusatzaspekt 2
Im Grundaspekt und im Aspekt dieses Grundaspekts in Kombination mit dem Zusatzaspekt 1 beträgt der Schrägwinkel (durch das Geradwandteil gebildete Winkel) des Hauptschrägwandteils 11 im Hinblick auf die Kammlinie 18, die die Geradwandteile 12b und 13b gemein haben, vorzugsweise mindestens 10° und höchstens 45° (Zusatzaspekt 2). 4A und 4B sind Seitenansichten des Schrägwinkels (durch das Geradwandteil gebildeten Winkels) θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf die Vertikalrichtung, wobei 4A den Fall zeigt, in dem der Schrägwinkel θ 10° beträgt, während 4B den Fall zeigt, in dem der Schrägwinkel 0 45° beträgt.
Durch Einstellen des Schrägwinkels θ des Hauptschrägwandteils 11 im Hinblick auf die Vertikalrichtung auf höchstens 45° wird die Schräge des Hauptschrägwandteils steil, und es wird möglich, einen großen Biegeverformungsbetrag bei Kontaktende des Rohlings mit der Kammlinie zu gewährleisten. Dadurch ist es möglich, den Biegeverformungsbetrag infolge von Kontakt der an den Geradwandteilen 12b und 13b vorgesehenen Kammlinie 18 mit dem Rohling relativ zu reduzieren. Beim Formgebungsvorgang durch die Geradwandteile 12b und 13b wird infolge des Kontakts mit der Kammlinie 18, die der Verengungsmitte des Rohlings entspricht, Spannung besonders stark am Rohling erzeugt, aber gemäß der Ausführungsform ist es möglich, den Biegeverformungsbetrag infolge von Kontakt der Kammlinie 18 niedrig zu halten und Rissbildung effizienter zu verhindern.
Andererseits wird durch Einstellen des Schrägwinkels θ des Hauptschrägwandteils 11 mit der gemeinsamen Kammlinie 18 der Geradwandteile 12b und 13b auf mindestens 10° die Schräge des Hauptschrägwandteils 11 sanft, und die Öffnungswinkel α der Kammlinie 16 und Kammlinie 17 mit der Horizontalrichtung können ausreichend gewährleistet werden.
Grund dafür ist, dass bei Einstellung des Schrägwinkels θ auf unter 10° und dann Einstellung der Öffnungswinkel α auf höchstens 90°, um die Kammlinien 16 und 17 ausreichend entfernt von der Krümmungsmitte des Rohlings in Umfangsrichtung zu positionieren, die Schrägwinkel θ des ersten Nebenschrägwandteils 12a und zweiten Nebenschrägwandteils 13a im Hinblick auf die Vertikalrichtung negative Winkel werden. Sind die Schrägwinkel θ negative Winkel, kann nicht mehr bewirkt werden, dass der Rohling die gemeinsame Kammlinie 18 der Geradwandteile 12b und 13b vom ersten Nebenschrägwandteil 12a und vom zweiten Nebenschrägwandteil 13a stufenweise kontaktiert, um Biegeverformung auszuüben, weshalb die Schrägwinkel θ auf positive Winkel eingestellt sein müssen.
Bei Einstellung des Schrägwinkels θ auf mindestens 15° und höchstens 40° ist es möglich, den Biegeverformungsbetrag bei Kontaktende des Rohlings mit der Kammlinie zu vergrößern, während der Biegeverformungsbetrag infolge von Kontakt mit der Kammlinie 18 niedrig gehalten und Rissbildung effizient verhindert wird, während es bei seiner Einstellung auf mindestens 15° und höchstens 35° möglich ist, den Biegeverformungsbetrag bei Kontaktende des Rohlings mit der Kammlinie extrem stark zu vergrößern, während der Biegeverformungsbetrag infolge von Kontakt mit der Kammlinie 18 niedrig gehalten und Rissbildung effizient verhindert wird.
Zusatzaspekt 3
Im Grundaspekt und im Aspekt dieses Grundaspekts in Kombination mit den Zusatzaspekten 1 und/oder 2 betragen die Krümmungsradien an den Kontaktpunkten der Kammlinien 16 und 17 des Schrägwandteils mit dem Kopfflächenteil 10 vorzugsweise mindestens 1 mm und höchstens 15 mm (Zusatzaspekt 3). 5A und 5B sind Querschnittansichten (Draufsichten) der Kontaktzustände des Rohlings und der Kammlinie 16, in denen 5A den Zustand zeigt, in dem der Krümmungsradius der Kammlinie 16 1 mm beträgt, und 5B den Fall zeigt, in dem der Krümmungsradius der Kammlinie 16 15 mm beträgt. 6 ist ein Diagramm der Beziehung zwischen dem Spannungsbetrag ε in Umfangsrichtung und dem Abstand P von der Kontaktposition C des Rohlings und der Kammlinie 16 (Mittelposition in Krümmungsrichtung des Rohlings) bei Einstellung der Krümmungsradien der Kammlinien 16 und 17 auf 1 mm (R1) und 15 mm (R15). Zu beachten ist, dass der Spannungsbetrag in 6 der Spannungsbetrag im Fall der Ausübung der gleichen Lastbeträge auf den Stempel und Gegenhalter ist.
Hierbei bezeichnet „Krümmungsradius der Kammlinie“ gemäß 5A und 5B den Krümmungsradius am Schnitt des Hauptschrägwandteils und des Nebenschrägwandteils, der zu einer Geraden in der Querschnittansicht wird und nicht die Krümmung der Kammlinie selbst ist.
Ist gemäß 5A der Krümmungsradius der Kammlinie 16 klein (R1), so ist die Kontaktfläche des Rohlings 36 und der Kammlinie 16 relativ klein, während gemäß 5B bei einem großen Krümmungsradius der Kammlinie 16 (R15) die Kontaktfläche des Rohlings 36 und der Kammlinie 16 relativ groß ist. Ist daher gemäß 6 der Krümmungsradius groß (R15), ist es verglichen mit dem Fall des kleinen Krümmungsradius (R1) möglich, eine große maximale Hauptspannung in Umfangsrichtung über einen breiten Bereich zu verleihen. Folglich beträgt der Krümmungsradius der Kammlinie 16 vorzugsweise mindestens 1 mm.
Sind dagegen die Krümmungsradien der Kammlinien 16 und 17 übermäßig groß eingestellt, ist es unmöglich, einen lokal auf den Rohling 36 wirkenden Flächendruck ausreichend zu erhalten, und unmöglich, die Spannung des Rohlings 36 zur Umfangsrichtung ausreichend verteilen zu lassen. Aus diesem Grund sind die Krümmungsradien der Kammlinien 16 und 17 vorzugsweise auf höchstens 15 mm eingestellt.
Die vorstehende Wirkung zeigt sich noch stärker, wenn die Krümmungsradien der Kammlinien höchstens 13 mm betragen, und zeigt sich äußerst stark, wenn sie höchstens 5 mm betragen. Zu beachten ist, dass bei übermäßiger Verringerung der Krümmungsradien der Kammlinien das Streckbördeln wahrscheinlich schwierig wird, so dass der Krümmungsradius der ersten Kammlinie mindestens etwa 1 mm betragen muss.
Zusatzaspekt 4
Im Grundaspekt und im Aspekt dieses Grundaspekts in Kombination mit mindestens einem der Zusatzaspekte 1 bis 3 stehen vorzugsweise in Vorderansicht die das Hauptschrägwandteil 11 umgebenden Kammlinien 16 und 17 von den Nebenschrägwandteilen vor (Zusatzaspekt 4). 7 und 8 sind Perspektivansichten von Vorsprungzuständen der Kammlinien. 7A zeigt den Fall, in dem die Kammlinien im Hinblick auf das Hauptschrägwandteil vorstehen (im Hinblick auf die Nebenschrägwandteile vertieft sind), während 7B den Fall zeigt, in dem die Kammlinien im Hinblick auf die Nebenschrägwandteile vorstehen.
Im Fall gemäß 7A (Fall, in dem die Kammlinien 16 und 17 vom Hauptschrägwandteil vorstehen) kommt es zu schneller Änderung der Verlaufsrichtungen des Verbindungsteils zwischen der Kammlinie 16 und der Kammlinie 20, die die Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des Geradwandteils 12b bilden, und des Verbindungsteils zwischen der Kammlinie 17 und der Kammlinie 21, die die Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des Geradwandteils 13b bilden. Auch wenn ferner keine Kammlinien 20 und 21 vorhanden sind, d. h., wenn die Kammlinien 16 und 17 direkt mit der Kammlinie 18 verbunden sind, ohne über die Kammlinien 20 und 21 zu laufen, ändern sich die Verlaufsrichtungen der Verbindungsteile schnell.
Im Gegensatz dazu kommt es im Fall gemäß 7B (Fall, in dem die Kammlinien 16 und 17 von den Nebenschrägwandteilen vorstehen) zu sanfter Änderung der Verlaufsrichtungen des Verbindungsteils zwischen der Kammlinie 16 und der Kammlinie 20, die die Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des Geradwandteils 12b bilden, und des Verbindungsteils zwischen der Kammlinie 17 und der Kammlinie 21, die die Grenze des Hauptschrägwandteils 11 und des Geradwandteils 13b bilden. Auch wenn ferner keine Kammlinien 20 und 21 vorhanden sind, d. h., wenn die Kammlinien 16 und 17 direkt mit der Kammlinie 18 verbunden sind, ohne über die Kammlinien 20 und 21 zu laufen, ändern sich die Verlaufsrichtungen der Verbindungsteile sanft.
Aus diesem Grund verbleibt im Fall gemäß 7B (Fall, in dem die Kammlinien 16 und 17 im Hinblick auf die Nebenschrägwandteile vorstehen) verglichen mit dem Fall gemäß 7A (Fall, in dem die Kammlinien 16 und 17 nach oben vorstehen) keine Spannung konzentriert in den Verbindungsteilen, wodurch es wiederum möglich ist, eine ausgezeichnete Spannungsverteilungswirkung zu erhalten. Daher ist es im Fall von 7B (Fall, in dem die Kammlinien 16 und 17 nach unten vorstehen) möglich, die Erzeugung lokaler Spannung am Rohling zu verhindern und dadurch Rissbildung beim Umformen stärker zu verhindern.
Zusatzaspekt 5
Im Grundaspekt (Streckbördelverfahren) und im Aspekt dieses Grundaspekts in Kombination mit mindestens einem der Zusatzaspekte 1 bis 4 erfüllen in Seitenansicht vorzugsweise das Vertikalrichtungsmaß S des Hauptschrägwandteils, der Schrägwinkel θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf die Vertikalrichtung, das Horizontalrichtungs-Vorsprungmaß „h“ des Rohlings vom Stempel und Gegenhalter und das Horizontalrichtungsmaß „c“ vom Stempel und Gegenhalter vorzugsweise die Beziehung: $S \leq (h - c) / tan θ$
8A und 8B sind Seitenansichten der Positionsbeziehung zwischen dem Rohling 36 und dem Formgebungswerkzeug (Gesenk 1) sowie dem Stempel 32 und Gegenhalter 34 zu Beginn des Streckbördelns. 8A und 8B betreffen das Vertikalrichtungsmaß S des Hauptschrägwandteils 11, den Schrägwinkel θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf die Vertikalrichtung, das Horizontalrichtungs-Vorsprungmaß „h“ des Rohlings 36 vom Stempel 32 und Gegenhalter 34 und das Horizontalrichtungsmaß „c“ vom Stempel 32 und Gegenhalter 34 zum Geradwandteil, wobei 8A den Fall zeigt, der S > (h - c)/tan0 erfüllt, und 8B den Fall zeigt, der S ≤ (h - c)/tanθ erfüllt.
Ist die vorstehende Formel (1) nicht erfüllt, d. h., stößt das Endteil des Rohlings 36 in Horizontalrichtung am Hauptschrägwandteil 11 ab Beginn des Streckbördelns an ( 8A), wird die Beschädigung am Endteil relativ groß sein. Ist dagegen Formel (1) erfüllt, d. h., stößt das Endteil des Rohlings 36 in Horizontalrichtung nicht am Hauptschrägwandteil 11 ab Beginn des Streckbördelns an (8B), wird die Beschädigung am Endteil relativ klein sein.
Aus diesem Grund hat das Beispiel gemäß 8B einen kleineren Abnahmebetrag des Verformungsvermögens des Endteils des Rohlings in Horizontalrichtung verglichen mit dem Beispiel gemäß 8A. Würden daher Streckbördelvorgänge aus Zuständen gemäß diesen beiden Darstellungen durchgeführt, würde sich das Beispiel gemäß 8B verformen, ohne dass es zu übermäßiger Beschädigung insbesondere nahe dem Endteil in Horizontalrichtung des Rohlings 36 kommt, so dass es möglich ist, Rissbildung beim Formgebungsvorgang noch stärker zu verhindern.
Zusatzaspekt 6
Im Grundaspekt und im Aspekt dieses Grundaspekts in Kombination mit mindestens einem der Zusatzaspekte 1 bis 5 kann die Kammlinie des ersten Nebenschrägwandteils und des zweiten Nebenschrägwandteils mit weiteren Kammlinien in ihren Regionen zusätzlich zu den Kammlinien 16 und 17 versehen sein. Die Kammlinien brauchen nicht an symmetrischen Positionen an der Kammlinie des ersten Nebenschrägwandteils und des zweiten Nebenschrägwandteils zu liegen. Unterschiedliche Anzahlen von Kammlinien können an den jeweiligen Schrägwandteilen vorhanden sein.
9 zeigt ein Beispiel für den Fall, in dem die Region des ersten Nebenschrägwandteils 12b und die Region des zweiten Nebenschrägwandteils 13b mit Kammlinien 22 bzw. 23 versehen sind. Im Beispiel gemäß 9 ist die Gesamtzahl von Kammlinien, darunter die Kammlinien 16 und 17, auf vier erhöht, um so eine Form mit fünf Schrägwänden zu erhalten.
Ferner schneiden sich im Beispiel gemäß 9 die Kammlinie 22 und die Kammlinie 23 mit den Kammlinien 16 bzw. 17. Bei einer solchen Konfiguration werden durch Bereitstellung mehrerer Kontaktteile des Rohlings und Formgebungswerkzeugs zu Beginn des Formgebungsvorgangs (Kammlinien 16, 17, 22 und 23) mehrere Punkte zu Ausgangspunkten des Streckbördelns, Zugverformung in Krümmungsrichtung des Rohlings (Umfangsrichtung) wird über einen breiten Bereich bewirkt, die Zwischenräume von Positionen, an denen hoher Flächendruck ausgeübt wird, werden breiter, und die Spannung lässt sich stärker verteilen.
Ferner gibt es keine festgesetzte Obergrenze für die Anzahl bereitgestellter Kammlinien, aber sind zu viele Kammlinien vorhanden, wird das Gesenk größer, und es kommt zu Kostensteigerung, weshalb die Gesamtzahl der zusätzlich bereitgestellten Kammlinien vorzugsweise 1 bis 4 beträgt.
Bauteil mit Streckflansch
10A und 10B sind schematische Ansichten der Messergebnisse der maximalen Hauptspannung nahe dem Krümmungsmittelteil des Bauteils mit einem Streckflansch, wenn ein Stahl mit der Zugfestigkeitsklasse 590 MPa verwendet wird, wobei 10A ein herkömmliches Bauteil mit einem Streckflansch zeigt (herkömmliches Teil) und 10B ein Bauteil mit einem Streckflansch gemäß der Ausführungsform zeigt (Teil der Ausführungsform).
Hierbei sind die durchgezogenen Linien in den beiden Darstellungen jeweils Linien, die die Punkte verbinden, an denen die gleichen maximalen Hauptspannungswerte gemessen wurden. Zu beachten ist, dass das herkömmliche Teil gemäß 10A ein Bauteil mit einem Streckflansch ist, der durch das im Patentzitat 1 offenbarte Verfahren erhalten wird, das den im Patentzitat 1 offenbarten Werkzeugsatz zum Einsatz beim Streckbördeln verwendet. Dagegen ist das Teil der Ausführungsform gemäß 10B ein Bauteil mit einem Streckflansch, der durch das Formgebungsverfahren gemäß der Ausführungsform mit Hilfe der Gesenke 1 gemäß 1A und 1B sowie des Stempels 32 und Gegenhalters 34 gemäß 2 erhalten wird.
Die Bauteile mit Streckflanschen gemäß 10A und 10B haben beide gemein, dass sie mit einem Kopfblechteil, das eine nach innen gekrümmte Außenumfangskante hat, um eine Aussparung zu bilden, und einem Streckflanschteil versehen sind, das mit dem Kopfblechteil in gebogenem Zustand verbunden ist.
Gemäß 10A und 10B bestätigt sich, dass ein großer Spannungsbetrag in der Mitte des gekrümmten Teils des Streckflanschs erzeugt wird, jeweils im herkömmlichen Teil und im Teil der Ausführungsform. Allerdings wurde festgestellt, dass im herkömmlichen Teil gemäß 10A die maximale Hauptspannung 0,47 betrug, während die maximale Hauptspannung des Teils der Ausführungsform gemäß 10 0,32 betrug. Aus diesem Grund lässt sich für das Teil der Ausführungsform sagen, dass die maximale Hauptspannung relativ niedrig gehalten wurde.
Als Nächstes wurde am herkömmlichen Teil und am Teil der Ausführungsform gemäß 10A und 10B die Vickers-Härte insbesondere des gekrümmten Mittelteils des Streckflanschteils gemessen. 11 ist ein Diagramm, das das herkömmliche Teil und das Teil der Ausführungsform gemäß 10A und 10B betrifft und die Beziehung zwischen der Vickers-Härte und der Position in Längsrichtung des Flanschs auf der Grundlage der Krümmungsmitte zeigt. Zu beachten ist, dass die Position in Vertikalrichtung an der Messposition der Vickers-Härte auf eine Position von 1 mm darunter in Richtung vom obersten Teil in Vertikalrichtung des Streckflanschs eingestellt war.
Wie 11 klar zeigt, stellt man fest, dass im herkömmlichen Teil die Vickers-Härte mit größerer Entfernung von der Mitte des gekrümmten Teils schnell schwankt. Dagegen wird deutlich, dass im Teil der Ausführungsform eine solche schnelle Schwankung der Vickers-Härte nicht zu beobachten ist. Auch in einer Region außerhalb des gekrümmten Teils gibt es eine Region, in der die Vickers-Härte immer noch relativ hoch ist.
Hierbei beträgt die Vickers-Härte des Kopfblechs (nicht geformten Teils) bei Verwendung eines Stahlblechs der Zugfestigkeitsklasse 590 MPa bekanntlich etwa
200 HV, während die Vickers-Härte der Mitte des gekrümmten Teils gemäß 11 etwa 550 HV bis 600 HV beträgt. Entfernt von der Mitte des gekrümmten Teils in Umfangsrichtung nimmt ferner die Vickers-Härte ab, aber eine Region, in der eine Vickers-Härte mindestens 10 HV größer als die Vickers-Härte des Kopfblechteils ist, kann als Region bezeichnet werden, in der die maximale Hauptspannung der Mitte des gekrümmten Teils ausreichend verteilt wurde.
Gemäß 11 ist die Region, in der eine solche maximale Hauptspannung ausreichend verteilt ist, auf den Bereich von etwa 15 mm von der Krümmungsmitte im herkömmlichen Teil beschränkt, erstreckt sich aber bis zu einem Bereich von mindestens etwa 30 mm von der Krümmungsmitte im teil der Ausführungsform.
Infolge dessen lässt sich für das Teil der Ausführungsform verglichen mit dem herkömmlichen Teil sagen, dass die maximale Hauptspannung über einen äußerst breiten Bereich an der Außenseite in Umfangsrichtung von der Krümmungsmitte des Flanschs verteilt ist. Daher kann die Streckbördeltechnik gemäß der Ausführungsform als Technik bezeichnet werden, die das Auftreten von Rissbildung beim Umformen verglichen mit der bekannten Technik auffallend verhindern kann.
Ferner wurden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert, aber diese Ausführungsformen dienen zur Veranschaulichung. Die Erfindung ist nicht so zu interpretieren, als sei sie durch diese Ausführungsformen beschränkt. Dem Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu dem die Erfindung gehört, wäre es leicht möglich, auf verschiedene Abwandlungen und Korrekturen im Schutzumfang des technischen Gedankens der Erfindung zu schließen.
Beispielsweise brauchen das Hauptschrägwandteil, erste Nebenschrägwandteil und zweite Nebenschrägwandteil links und rechts nicht symmetrisch geformt zu sein. Zudem wurde in den vorstehenden Ausführungsformen das Verwendungsbeispiel von Stahlblech für die Rohlinge erläutert, aber natürlich ist die Erfindung nicht auf Stahlblech beschränkt. Bei der Erfindung handelt es sich um Technik, die sich auf das Pressformen bezieht, weshalb klar ist, dass die Erfindung auch auf andere pressformbare Bleche angewendet werden kann, zum Beispiel Aluminiumbleche oder Titanbleche.
Bezugszeichenliste

1: Streckbördelwerkzeug (Gesenk)
10: Kopfflächenteil
11: Hauptschrägwandteil
12a: erstes Nebenschrägwandteil
12b: Geradwandteil
13a: zweites Nebenschrägwandteil
13b: Geradwandteil
14: Nichtformgebungsteil
15: Nichtformgebungsteil
16: Kammlinie
17: Kammlinie
18: Kammlinie
20: Teil der Grenzlinie zwischen Hauptschrägwandteil und Geradwandteil (Kammlinie)
21: Teil der Grenzlinie zwischen Hauptschrägwandteil und Geradwandteil (Kammlinie)
22: Kammlinie
23: Kammlinie
32: Stempel
34: Gegenhalter
36: Rohling
C: Kontaktposition von Rohling und Kammlinie (Mittelposition in Krümmungsrichtung des Rohlings)
c: Horizontalrichtungsmaß vom Stempel und Gegenhalter zum Geradwandteil
h: Horizontalrichtungs-Vorsprungmaß des Rohlings vom Stempel und Gegenhalter
P: Abstand von Mittelposition in Krümmungsrichtung des Rohlings
S: Vertikalrichtungsmaß des Schrägwandteils
α: Öffnungswinkel der ersten Kammlinie im Hinblick auf Horizontalrichtung
ε: Spannungsbetrag
θ: Schrägwinkel des Schrägwandteils im Hinblick auf Vertikalrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014017436 [0006]

Claims

Streckbördelwerkzeug, das aufweist: ein Kopfflächenteil mit einem Vorsprungteil in Draufsicht, Geradwandteile, ein Hauptschrägwandteil, wobei das Hauptschrägwandteil zwischen dem Kopfflächenteil und den Geradwandteilen positioniert ist, das Hauptschrägwandteil einen Winkel mit dem Kopfflächenteil von über 0° und unter 90° und mit den Geradwandteilen von mindestens 10° und unter 90° bildet und das Hauptschrägwandteil zwei Kammlinien hat, die an den Geradwandteilseiten schneiden, ein erstes Nebenschrägwandteil, wobei das erste Nebenschrägwandteil eine Kammlinie aus den beiden Kammlinien mit dem Hauptschrägwandteil gemein hat und das erste Nebenschrägwandteil Winkel mit dem Kopfflächenteil und einem Geradwandteil von über 0° und unter 90° bildet, und ein zweites Nebenschrägwandteil, wobei das zweite Nebenschrägwandteil die andere Kammlinie aus den beiden Kammlinien mit dem Hauptschrägwandteil gemein hat und das zweite Nebenschrägwandteil Winkel mit dem Kopfflächenteil und einem Geradwandteil von über 0° und unter 90° bildet.
Streckbördelwerkzeug nach Anspruch 1, wobei ein Öffnungswinkel der beiden Kammlinien im Hinblick auf eine Seite, die das Hauptschrägwandteil und das Kopfflächenteil gemein haben, 45 bis 90° beträgt.
Streckbördelwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Winkel θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf die Geradwandteile 10 bis 45° beträgt.
Streckbördelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Krümmungsradius der beiden Kammlinien höchstens 15 mm beträgt.
Streckbördelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Vorderansicht die beiden Kammlinien im Hinblick auf die Nebenschrägwandteile konvex sind.
Streckbördelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Vertikalrichtungsmaß S des Hauptschrägwandteils, ein Schrägwinkel θ des Hauptschrägwandteils im Hinblick auf eine Vertikalrichtung, ein Horizontalrichtungs-Vorsprungmaß „h“ des Rohlings vom Stempel und Gegenhalter und ein Horizontalrichtungsmaß „c“ vom Gegenhalter und Stempel die Beziehung $S \leq (h - c) / tan θ$
erfüllen.
Streckbördelwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Nebenschrägwandteil und/oder das zweite Nebenschrägwandteil ferner eine oder mehrere Kammlinien aufweisen.
Streckbördelwerkzeug nach Anspruch 7, wobei die Kammlinie, die ferner auf dem ersten Nebenschrägwandteil und/oder dem zweiten Nebenschrägwandteil vorgesehen ist, Schnitte mit der Kammlinie aufweist, die das Hauptschrägwandteil und das erste Nebenschrägwandteil oder das zweite Nebenschrägwandteil gemein haben.
Streckbördelverfahren unter Verwendung eines Streckbördelwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 8, um ein Bauteil mit einem Streckflanschteil zu bilden, wobei das Streckbördelverfahren aufweist: einen Schritt des Biegens eines Rohlings entlang der mindestens zwei Kammlinien und einen Schritt des Biegens des Rohlings entlang von Kammlinien der Geradwandteile.
Bauteil mit einem Streckflansch, das aufweist: ein Kopfblechteil mit einer Außenumfangskante, die zur Innenseite gebogen ist, um eine Aussparung zu bilden, und ein Streckflanschteil mit einem gekrümmten Teil und einem nicht gekrümmten Teil, die in einem im Hinblick auf das Kopfblechteil gebogenen Zustand verbunden sind, wobei eine Vickers-Härte eines Bereichs mindestens 10 (HV) oder größer als die Vickers-Härte des Kopfblechteils ist, wobei der Bereich in einem Abstand von mindestens 50 % und höchstens 150 % einer Länge in einer Höhenrichtung des Streckflanschs in Verlaufsrichtung des nicht gekrümmten Teils von einer Grenze des gekrümmten Teils und nicht gekrümmten Teils des Streckflanschs positioniert ist.