CN107109505A - 用于工件热成型或半热成型的方法和制造设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于工件的热成型或半热成型的方法，所述方法包括以下的方法步骤：提供待成型的工件；工件的至少部分的预处理；将工件至少部分地加热至目标温度；以及工件的至少部分的成型和/或淬火，其中，时间上在工件的预处理和加热之间至少部分地在一个清洁步骤中清洁工件。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于工件的热成型或半热成型的方法和一种用于工件的热成型或半热成型的制造设备。
背景技术
通常在热成型和半热成型中使用未涂层或涂层的材料。为了避免在运输过程中的腐蚀可以为卷材形式或板状的半成品部分地、优选完全地设置防腐蚀保护油或润滑剂。额外地，在卷材或板材仓中通常同样几乎不能避免通过灰尘或类似物产生的污染。
通过在达到对于调温过程所期望的温度时所出现的热过程引起，位于半成品上的物质的热分解。由于该热分解使削弱制成的半成品的质量的有害物质保留在半成品上。机械式的清洁(例如借助于喷丸)在此不能总是完全地除去出现的残余物或者可能特别对涂层的半成品产生影响。另外，例如通过高的油涂层造成的高的油残余物可能在半成品的加工期间导致向材料中的增强的氢吸收。这可能由于高的强度而导致材料脆化。在微量涂油的情况下不会出现这种情况，但不能确保充分的防腐蚀保护。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于工件的热成型或半热成型的方法，通过该方法可以相对于现有技术进一步改善通过热成型或半热成型制成的部件的质量。
本发明的目的通过一种用于工件的热成型或半热成型的方法得以实现，该方法包括以下的方法步骤：
提供工件，
工件的至少部分的预处理，
在加热站中将工件至少部分地加热至目标温度和
工件的至少部分的成型和/或淬火，
其中，
时间上在工件的预处理和加热之间至少部分地在一个清洁步骤中清洁工件。
相对于现有技术，时间上在工件的预处理之后并且时间上在用于成型和/或淬火的加热之前清洁工件并且在此特别是除去通过预处理而沉积在工件上的残余物。由此改善了时间上在工件的成型之后制成的部件的质量，因为在加热过程中由残余物形成的有害物质的沉积的可能性降低并由此降低了工件的持续损坏的可能性。此外，可以在清洁步骤中从工件上除去其它的污垢，比如灰尘。
在此优选地设置为，清洁步骤紧接在加热之前实施。另外优选设置为，工件在成型和/或淬火成为制成的部件之后是机动车的结构部件或底盘部件。特别是工件作为板材部分，特别是作为平面的板坯(直接热成型)或作为具有近似于其最终形状的成型部分(间接的热成型)而提供，其中，预处理是板材部件的制造过程的至少一部分。另外优选设置为，在清洁步骤中有针对性地清洁工件的部分区域(该部分区域在加热过程中应加热至目标温度)、优选完全地清洁该工件。但是也能够想到的是，有针对性地清洁工件的这类部分区域，在制成的部件上期望这类部分区域具有改善的表面质量。
本发明的有利的设计方案和扩展方案能够由从属权利要求以及参照附图的描述中得出。
根据本发明的另一个实施方式设置为，工件在清洁步骤中至少部分地以化学的、机械的和/或热的方式处理。在此，所选择的清洁方式优选这样与工件相适应，即，清洁基本上不会对工件的特性产生影响。由此可以以有利的方式确保，清洁步骤不涉及危害稍后制成的部件的质量的措施。
根据本发明的另一个实施方式设置为，在清洁步骤中在一个清洁池中至少部分地清洁工件。在这样化学地处理工件的过程中，有害物质以有利的方式结合到清洁池的液体中。在此能够考虑的是，通过使液体引入或再次排出清洁池，例如在液体循环中泵入清洁池并且再次泵出清洁池，更换在清洁池中的液体。通过有害物质在液体上的结合以有利的方式避免了有害物质通过空气扩散并且例如沉积在设备部件上。另外能够想到的是，将潮湿的工件在时间上在加热之前例如通过热气流而干燥。
根据本发明的另一个实施方式设置为，在清洁步骤中洗刷工件。对于在清洁步骤中机械式的处理能够想到的是，工件与刷子接触并且工件在纵向上移动，其中，刷子基本上沿着工件的横向延伸。由此清洁步骤可以以有利的方式集成到工件向加热站的运输中，而不会通过清洁步骤导致热成型或半热成型过程中明显地延迟。还能够想到的是，刷子或由刷子组成的系统设置在通向加热站的入口并由此直接在加热之前用于工件的清洁。替代性地还能够考虑的是，以手动的方式清洁工件。在通过刷子手动的清洁过程中可以以有利的方式除去视力可见的残余物而不会产生较大的额外的花费。
根据本发明的另一个实施方式设置为，工件在清洁步骤中由燃烧器加热至清洁温度。优选由一个或多个燃烧器，优选在两侧，特别是全面地并且均匀地加热工件。在此能够想到的是，燃烧器在加热过程中延着工件的横向或纵向、优选振荡地移动。通过已经在工件的清洁过程中完成的加热而对在加热站中达到目标温度需要相对较小的热能。在此优选具有其燃烧器的清洁站与加热站在空间上分离，从而避免了在加热到清洁温度的过程中出现的废气中的有害物质在加热至目标温度的过程中沉积到设备部件上。但是还能够想到的是，通过负责加热的燃烧器将工件首先加热到清洁温度并随后加热到目标温度，其中，目标温度大于清洁温度，则可在加热站中实施清洁步骤。在此优选地设置为，在工件加热到清洁温度的过程中工件的周围空气例如借助于排气装置而抽走，从而排出有害物质。
根据本发明的另一个实施方式设置为，在清洁步骤中运输或移动工件。清洁步骤由此可以以有利的方式这样集成到工件的热成型或半热成型中，即，通过清洁步骤使潜在的延迟保持尽可能短。如果清洁步骤涉及热处理，能够想到的是，工件通过燃烧带沿着输送方向贴靠燃烧器地向前输送，其中，在向前输送的过程中燃烧器加热工件。特别是工件通过一个输送装置沿着输送方向移动并在此依次地经过清洁站、加热站并到达成型和/或淬火工具。
根据本发明的另一个实施方式设置为，在时间上在清洁步骤和加热之间将工件由清洁站运输到加热站。在热清洁的情况下优选设置为，运输路径应覆盖尽可能短的时间，从而避免工件再次冷却。特别是能够考虑，输送装置包括加热部件，其促使工件基本上保持其清洁温度。优选工件在此这样输送，即，该工件不会重新受污染或弄脏。特别是工件通过输送装置沿着输送方向移动并且在此依次地经过清洁站、加热站并到达成型和/或淬火工具。
根据本发明的另一个实施方式设置为，在用于成型和/或淬火的加热过程中，工件通过另外的燃烧器加热至目标温度。优选选择在600℃至900℃之间的温度作为目标温度。如果优选使用锰硼钢，优选设置为，目标温度达到AC3以上，从而使组织结果完全地转变为奥氏体。如果目标温度在AC3以下并且在AC1以上，调节出由奥氏体和铁素体组成的混合组织结构。例如设置为，将工件加热到清洁温度(在使用燃烧器地情况下)的速度大于将工件加热到目标温度(特别是在使用烘箱的条件下)的速度.
根据本发明的另一个实施方式设置为，工件涂覆有保护材料和/或特别是至少部分地涂覆有防腐蚀保护油，从而在运输过程中避免腐蚀。
根据本发明的另一个实施方式设置为，燃烧器和/或另外的燃烧器通过燃气和含氧气体运行。优选燃烧器和/或另外的燃烧器的加热功率通过由燃气和含氧气体组成的混合比调整。特别是通过氧含量确定燃烧器和/或另外的燃烧器的燃烧火焰中的最大温度。在此例如设置为，为另外的燃烧器输送技术氧气混合物，其中，氧含量优选大于70％或者特别优选大于90％。另外设置为，为了以期望的加热工件的速度达到目标温度，相应地调整燃烧器和工件之间的间距、氧含量和/或沿输送方向输送的工件的输送速度。
根据本发明的另一个实施方式设置为，工件设置用于在成型和/或淬火工具中成型和/或淬火。优选该成型和/或淬火工具至少部分地冷却并且由此以有利的方式例如用于工件的部分淬火。
根据本发明的另一个实施方式设置为，将板坯作为工件。该工件例如为基本上由锰硼钢、特别是22MnB5制成的工件或者是具有更高碳含量的板坯。
本发明的另一个主题为一种用于工件的热成型和半热成型的制造设备，特别是用于实施按照本发明的方法，其中，该制造设备包括用于清洁工件的清洁站和用于加热已清洁的工件的加热站。
相对于现有技术，按照本发明的制造设备具有这样的优点，即，借助清洁站可以促使尽可能地除去工件的预处理的残余物并由此以有利的方式减少潜在的有害物质的量，这些有害物质可能影响稍后制成的部件的质量。
根据本发明的另一个实施方式设置为，该制造设备包括输送装置。通过该输送装置可以以有利的方式使工件经过清洁站和加热站而运输到成型/淬火工具。在此能够想到的是，该输送装置包括输送滚轮。
根据本发明的另一个实施方式设置为，清洁站与加热站在结构上分离。由此可以以有利的方式确保，通过将工件加热到清洁温度而释放的有害物质通过空气扩散并随后沉积在加热站的设备部件上。
附图说明
本发明的其它的细节、特征和优点可以由附图以及由以下借助附图对优选实施方式的描述中得出。附图在此仅示出了本发明的示例性的实施方式，这些实施方式并不限制发明构思。
图1a至1d示出了根据本发明的一个示例性的实施方式的、用于工件的热成型或半热成型的方法。
具体实施方式
在不同的附图中，相同的部分始终设置有相同的附图标记并因此通常也分别仅说明和提及一次。
图1a至1d示出了根据本发明的一个示例性的实施方式的、用于工件1的热成型或半热成型的方法。在此例如涉及用于机动车的结构部件或底盘部件，其中，工件1作为半成品，特别是以定制的轧坯地形式或者如图1所示地作为板坯而提供。在此，该工件1例如由一种材料组成，该材料至少部分地由锰硼钢、特别是22MnB5制成。通过热成型或半热成型优选设置为，该工件1以其最后的或最终的形状转变作为部件。为了不影响稍后制成的部件的特性和/或形状，工件1进行预处理。一个针对这类预处理的例子为，工件1涂覆有防腐蚀保护油或润滑剂，从而在工件的运输过程中避免腐蚀。针对预处理的另一个例子为，在工件1上涂抹切削油，从而使热成型或半热成型的准备阶段中可能的板坯切割简化。通过预处理以及通过其它情况使得例如防腐蚀保护油、润滑剂和/或切削油的残余物保留在工件1上。在为了热成型和半热成型而要求对工件1的加热过程中，这些残余物作为有害物质可能导致在制成的部件上的例如以材料脆化形式的损坏和影响。为了避免这类影响而设置为，优选紧接在工件1在加热站20中的加热之前，在一个清洁步骤中清洁预处理过的工件1。优选清洁步骤在工件1的加热之前60秒、优选20秒并特别优选5秒开始。
作为清洁步骤的例子，图1a至1d中的实施方式在图1b中示出了在清洁站10中的热处理。在该实施方式中，清洁站10包括燃烧带或滚齿4，其设置在由燃烧带或滚齿4运输的工件1的下方。另外，该清洁站10还具有一个燃烧器2，其设置在可输送的工件1的上方和/或下方。在此，另外还设置为，该燃烧器2将工件1加热到清洁温度。为此，该燃烧器2特别是借助由燃气和含氧气体组成的混合物而工作。另外，在燃烧器2的使用过程中，为了将工件1加热到清洁温度而配出燃烧火焰3，该燃烧火焰例如直接接触在清洁站10中的工件1或者相对于工件保持一定的间距。特别是燃烧带或滚齿4在一个位置上具有一个空隙6，由此可以使燃烧火焰3不受阻碍地加热工件1。另外还设置为，工件1在两侧通过各个燃烧器2加热，从而尽可能地将残余物从工件1的表面全部地除去。在此能够想到的是，燃烧器2沿着垂直于燃烧带或滚齿4的输送方向延伸的方向、优选振荡地运动，从而通过该运动实现沿着工件1的横向延伸的加热。特别是能够想到，通过确定由燃烧带或滚齿4输送工件1的输送速度、确定燃烧器2与工件1的间距和/或通过确定混入燃气的含氧气体的氧含量来调整或实现清洁温度。另外优选设置为，在清洁站10中的燃烧器2的燃烧火焰3均匀地(即，均匀地沿着表面)加热工件1。另外能够想到的是，清洁站10包括排气系统，从而通过该排气系统排散在热处理过程中产生的废气。由此可以避免废气中包含的有害物质在清洁站10的设备部件上沉积。为了进一步避免废气中包含的有害物质在例如设置在加热站20中的设备部件上沉积，在示出的实施方式中，清洁站10与加热站20在结构上分离，如图1c所示。
在图1c中示出了以炉5形式的加热站20，其中，为了加热而将工件1设置在优选封闭的炉5的内部。特别是设置为，目标温度大于清洁温度。另外还设置为，在加热站20中工件1通过另外的燃烧器或者借助射线而加热，其中，另外的燃烧器优选通过由燃气和含氧气体组成的混合物运行。特别是在加热站20中的另外的燃烧器通过技术氧气(其氧含量优选大于75％、特别优选大于90％)运行。在加热站中20中的加热例如可以用于调整稍后制成的部件的材料特性。例如，至少在第一区域中有针对性地将工件1加热到AC3以下的温度，特别是AC1以下的温度，从而避免完全的奥氏体化；和/或至少在第二区域中加热至AC3以上的温度，从而促进奥氏体化。也能够考虑，时间上在清洁步骤之后并且时间上在加热之前为工件1预涂层，从而通过该预涂层引起工件1的表面上的合金层形成。另外设置为，清洁站10与加热站20经输送装置4连接。特别是清洁后的工件1由输送装置4运送到炉5中。
在清洁后的工件1的加热之后设置为，将工件1放入一个优选冷却的成型和/或淬火工具30中并在此成型和/或淬火，如图1d所示。该成型和/或淬火工具30特别是包括工具模，其与待制的部件相一致。另外能够想到的是，输送装置将工件1沿着输送方向在制造设备中经过清洁站10和加热站20而运送到成型和/或淬火工具30中。
附图标记列表
1 工件
2 燃烧器
3 燃烧火焰
4 输送装置，燃烧带，滚齿
5 炉
6 空隙
10 清洁站
20 加热站
30 成型和/或淬火工具
Claims (15)
1.一种用于工件(1)的热成型或半热成型的方法，所述方法包括以下的方法步骤：
提供所述工件(1)，
所述工件(1)的至少部分的预处理，
在加热站(20)中将所述工件(1)至少部分地加热至目标温度和
所述工件(1)的至少部分的成型和/或淬火，
其特征在于，
时间上在所述工件(1)的预处理和加热之间至少部分地在一个清洁步骤中清洁所述工件(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工件(1)在所述清洁步骤中至少部分地以化学的、机械的和/或热的方式处理。
3.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，在所述清洁步骤中在一个清洁池中至少部分地清洁所述工件(1)。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，在所述清洁步骤中洗刷所述工件(1)。
5.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，在所述清洁步骤中由燃烧器(2)将所述工件(1)加热至清洁温度。
6.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，在所述清洁步骤期间运输所述工件(1)。
7.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，时间上在所述清洁步骤和加热之间将所述工件(1)从清洁站(10)运输到加热站(20)。
8.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述工件(1)通过另外的燃烧器加热至所述目标温度。
9.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述工件(1)涂覆有保护材料和/或涂覆有防腐蚀保护油。
10.根据权利要求5至9中任意一项所述的方法，其中，所述燃烧器(2)和/或所述另外的燃烧器通过燃气和含氧气体运行。
11.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述工件(1)设置用于在成型和/或淬火工具(30)中成型和/或淬火。
12.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，使用板坯作为所述工件(1)。
13.一种用于工件(1)的热成型或半热成型的制造设备，特别是用于实施根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其中，所述制造设备包括用于清洁工件的清洁站(10)和用于加热已清洁的工件的加热站(20)。
14.根据权利要求13所述的制造设备，其中，所述制造设备包括输送装置(4)。
15.根据权利要求13或14所述的制造设备，其中，所述清洁站(10)与所述加热站(20)在结构上分离。
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