CN110892084A - 金属部件热处理的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种金属部件(1)的热处理的方法和装置。该方法至少包括以下步骤：a)在第一炉(2)中加热部件(1)，b)在第一温度调节站(5)中设定部件(1)的至少第一子区域(3)和第二子区域(4)之间的温度差，c)在第二炉(6)中至少加热所述部件(1)的第一子区域(3)或第二子区域(4)，d)在第二温度调节站(7)中对所述部件(1)的至少一个子区域进行热处理，e)在冲压硬化工具(8)中至少部分地成型和/或冷却所述部件(1)。

Description

金属部件热处理的方法和装置
本发明涉及一种用于金属部件热处理的方法和装置。本发明在优选高强度锰-硼钢的可选地预覆涂部件的局部硬化中具有特殊的应用。
为了制造由钢板制成的与安全相关的车身零件，通常需要在形成车身部件的过程中或之后硬化钢板。为此目的，已经建立了一种热处理工艺，称为“冲压硬化”。此处，规则地以片状提供的钢板首先在炉中加热，然后在压机中成型期间冷却，从而硬化。
多年来，，业界已经努力通过冲压硬化主体提供子区域中具有不同的强度的机动车辆部件(例如A柱和B柱、门上的侧面防撞梁、门槛、框架零件、保险杠、地板和车顶横梁、前侧梁和后侧梁)，从而使主体部件可以执行部分不同的功能。例如，车辆的B柱中心区域应具有较高的强度，以在发生侧面碰撞时保护乘员。同时，B柱的上端和下端区域应具有较低的强度，以便能够在侧面撞击时吸收形变能，其次，在B柱的组装过程中可以轻松连接至其他主体部件。
为了形成这种部分硬化的主体部件，硬化的部件必须在子区域中具有不同的材料结构或强度特性。为了在硬化之后设定不同的材料结构或强度特性，例如，待硬化的钢板可以已经设置有不同的、相互连接的金属板部分和/或不同的材料厚度和/或在压机中不同地部分冷却。替代地或另外地，可以在压机中的冷却和成型之前使待硬化的钢板经受部分不同的热处理工艺。
另外，待硬化的部件要定期预涂覆。应当考虑的是，过高的成型速率和/或过高的部件温度会导致涂层中形成裂纹或甚至完全破坏涂层。在这种情况下，含锌涂层特别敏感。
在此基础上，本发明的目的是至少部分解决参考现有技术描述的问题。特别地，将给出一种金属部件的热处理的方法和装置，其允许生产在子区域中具有不同强度的冲压硬化的部件，并且仍然保留例如部件的含锌(预)涂层。另外，优选地，该方法和装置应是相对于能源成本尽可能成本有效的可执行或可操作的，和/或应相对于投资成本尽可能以成本有效的方式实现或生产。此外，该方法和装置尤其应允许尽可能短的循环时间。
这些目的是通过独立权利要求的特征来实现的。在此提出的解决方案的其他有利的实施形式在从属权利要求中给出。应当注意，在从属权利要求中单独列出的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合并且定义本发明的其他实施例。此外，在说明书中详细说明和解释了权利要求书中给出的特征，其中示出了本发明的其他优选实施例。
金属部件的热处理的创造性方法至少具有以下步骤：
a)在第一炉中加热部件，
b)在第一温度调节站中设定部件的至少第一子区域和第二子区域之间的温度差，
c)在第二炉中加热部件的至少第一子区域或第二子区域，
d)在第二温度调节站中对该部件的至少一个子区域进行热处理，
e)在冲压硬化工具中至少部分地成型和/或冷却部件。
方法步骤a)、b)、c)、d)和e)的指示顺序导致该方法的常规过程。可以同时、顺序地和/或至少部分地并行地执行各个或多个方法步骤。该方法优选地通过在此提出的装置来实施。所提出的方法尤其用于制造冲压硬化的部件，该部件预涂覆有含锌的涂层并且在必要时特别是冷(以半成品的方式)预成型。在方法步骤d)中热处理的至少一个子区域可以与第一或第二子区域相同，在步骤b)中设定两者之间温度差。然而，在该方法的上下文中，也可以在方法步骤d)中热处理其他子区域。如果部件不具有均匀的材料厚度和/或至少在子区域中被涂覆，则这尤其优选，因为热处理可以在工艺步骤b)和d)中适应部件的几何形状，并且如果合适的话，可以将现有涂层轻微加热。特别地，也可以形成强度不同的子区域，这些子区域的几何形状与这些子区域中的材料厚度无关。
所提出的方法允许以特别有利的方式在工业批量生产中生产出子区域中具有不同强度的冲压硬化的部件，并且仍然可以保留该部件的含锌(预)涂层。特别地，通过在第一温度调节站中设定部件至少第一子区域与第二子区域之间的温度差,使得不同的强度成为可能。特别地，涂层的保护是通过以下事实实现的，即，在第二温度调节站中，例如在部件的冲压硬化之前，部件的至少一个子区域(再次)被热处理，例如冷却。
金属部件优选是金属板、钢板或至少部分预成型的半成品。金属部件优选地由(可硬化的)钢形成或来自(可硬化的)钢，例如由硼(锰)钢，例如以22MnB5命名的钢。更优选地，金属部件至少在大多数情况下具有(金属)涂层或预涂覆。金属涂层可以是例如(大部分)含锌涂层或(大部分)铝和/或含硅涂层，特别是所谓的铝-硅(Al/Si)涂层。
根据有利的实施方式，提出了预涂覆有(大部分)含锌涂层的部件。该部件优选至少在其上侧和/或下侧上镀锌。这里优选的是厚度为10微米[μm]的涂层，并且更优选地，大于20微米的涂层。
在步骤a)中，(整个)部件在第一炉中被加热。优选地，在第一炉中单一地、均匀地和/或平均地加热部件。进一步优选地，通过辐射热例如利用至少一个电操作的加热元件(不与部件物理和/或电接触)，例如加热回路和/或加热丝、和/或至少一根(经气体加热的)辐射管，在第一炉中(排他地)加热部件。优选地，在步骤a)中，通过辐射热和/或对流将部件加热至少500K[开尔文]，优选地至少700K或甚至至少800K。优选地，在步骤a)中加热的部件被加热而不接触，特别是不与电操作加热元件导热和/或电接触。
优选地，在步骤a)中，将部件加热至低于AC3温度或甚至低于AC1温度的温度。AC1温度是在加热金属部件(特别是钢部件)时，开始从铁素体到奥氏体的显微组织转变的温度。AC3温度是在加热金属部件(特别是钢部件)时，从铁素体向奥氏体的显微组织转变结束或(完全)完成的温度。或者，可以在步骤a)中将部件加热到高于AC3温度的温度。
优选地，在步骤a)之后并且在步骤b)之前将部件移动到第一温度调节站。为此，可以提供例如至少包括辊道台和/或处理装置的运输装置，特别是(工业)机器人。特别优选地，将部件从第一炉移动至温度调节站。特别地，该部件从第一炉到温度调节站的行进至少为0.5m[米]的距离。在这种情况下，可以引导部件与周围空气接触或在保护性气体中。
在步骤b)中，在第一温度调节站中设定部件的至少第一子区域和第二子区域之间的温度差。可以提供部件的多个第一子区域和多个第二子区域。优选地，在步骤b)中通过冷却部件的第一子区域和/或加热部件的第二子区域来进行温度差的设定。在步骤b)中，优选地在温度调节站中对部件的第一子区域进行部分、主动、传导和/或对流冷却。在步骤b)之后，部件具有部分不同的(部件)温度，其中在部件的第一子区域的第一温度和第二子区域的第二温度之间设定温度差。另外，在步骤b)中，可以设定部件的子区域之间的几个(不同的)温度差。例如，可以对部件中的三个或更多个子区域设置彼此不同温度。
优选地，在步骤b)中进行温度差的设定，使得部件的第一子区域的(第一)温度小于相同部件的第二子区域的(第二)温度。此外，在步骤b)中，在部件的第一子区域和第二子区域之间的温度差优先考虑设定为至少50K，优选地至少100K或甚至至少150K。第一子区域通常是成品部件中更具延展性的子区域，或者是接受较低强度的子区域(与第二子区域相比)。第二子区域通常是与成品部件相比更硬的子区域，或者接受较高强度的子区域(与第一子区域相比)。
如果在步骤b)中提供了对第一子区域(主动)冷却，则这优选是对流的，特别优选借助于至少一个排出流体的喷嘴。为此，喷嘴可以布置在第一温度调节站中并且对准第一子区域。流体可以是例如气体或至少一种气体与至少一种其他流体(优选地气体或液体)的混合物。优选地，该流体是空气、氮气、水或其至少两种的混合物。优选地，冷却通过具有多个喷嘴的喷嘴阵列进行，每个喷嘴排出流体，其中特别优选地，喷嘴阵列的形状和/或多个喷嘴的布置适于部件第一子区域的(要实现的)几何形状。
优选地，步骤b)中的第一子区域冷却至低于AC1温度的温度。特别优选地，在步骤b)中将第一子区域(主动地)冷却到低于AC1温度的温度。优选地，在步骤b)中将第一子区域冷却至低于550℃[摄氏度](823.15K)，更优选低于500℃(773.15K)或甚至低于450℃(723.15K)的温度。
特别地，作为对第一子区域的(主动)冷却的替代或补充，在该部件的第一子区域和第二子区域之间的温度差的设定(也)可以通过以下方式进行：第一子区域至少部分地被绝热、分隔、定界和/或密封。优选地，第一子区域(在这种情况下)，特别是通过至少一个覆盖体、覆盖物、防护和/或分隔壁，与第二子区域和/或与热源(例如(电)加热元件)至少部分地热隔离、定界和/或密封。
优选地，在步骤b)中，在第一温度调节站中和/或同时或至少部分平行于部件的第一子区域(主动)冷却或被动冷却或使其冷却或隔离，发生热能引入部件的第二子区域。优选地，在步骤b)期间，部件的第二子区域在第一温度调节站中(排他地)经受热辐射，该热辐射例如通过至少一个电操作或电加热的加热元件(特别是布置在第一温度调节站中，不与部件接触)产生和/或发出，例如通过加热特别是布置在第一温度调节站中的回路和/或通过电热丝和/或至少一个(气体加热的)辐射管。
将热能引入到部件的第二子区域中可以以这种方式发生，即在步骤b)期间和/或在第一温度调节站中存在该部件期间，至少减小了第二部分区域的温度的温度降低和/或第二子区域的冷却速度。如果在步骤a)中将部件的温度加热到高于AC3温度，则该工艺过程特别有利。替代地，可以在第一温度调节站中发生将热能引入到部件的第二子区域中，使得部件的第二子区域被(明显地)加热，特别地，至少加热约50K，和/或加热到高于AC1温度的温度，特别地，加热到AC1温度和AC3温度之间的温度。如果在步骤a)中将部件加热到低于AC3温度或甚至低于AC1温度的温度，则该工艺过程特别有利。
优选地，在步骤b)之后并且在步骤c)之前将部件移动到第二炉中。特别优选地，该部件(在这种情况下)从第一温度调节站移动到第二炉中。为此，可以提供例如至少包括辊道台和/或处理装置的运输装置，特别是(工业)机器人。部件优选地从第一温度调节站到第二炉行进至少0.5m的距离。在这种情况下，可以引导部件与周围空气接触或在保护性气体中。优选地，部件在从第一温度调节站取出之后立即将部件直接移动到第二炉中。
在步骤c)中，在第二炉中至少加热部件的第一子区域或第二子区域。优选地，在步骤c)中，在第二炉中加热部件的至少第一子区域，优选加热至少50K，特别优选加热至少100K，或甚至至少加热150K。
特别优选地，通过辐射热例如利用至少一个电操作的加热元件(不与部件接触)，例如加热回路和/或电热丝和/或至少一根(经气体加热的)辐射管，在第二炉中(排他地)加热部件的至少第一子区域。进一步优选地，特别是同时或至少部分平行于第一子区域的加热，在第二炉中将部件的第二子区域加热至少50K，更优选至少70K，或甚至至少100K，特别是(排他地)借助辐射热。特别优选地，将部件的第二子区域在第二炉中加热至高于AC1温度或甚至高于AC3温度的温度。备选地，在第二炉中存在该部件期间，至少同时减小第二子区域的温度的温度降低和/或第二子区域的冷却速度，特别是同时或至少部分地平行于第一子区域的加热。
换句话说，在步骤c)中，特别是通过辐射热将热能输入到整个部件中。例如，为此目的，第二炉具有可通过辐射热(排他地)加热的炉内部，在该内部可调节或调节优选的(几乎)均匀的内部温度。将热能引入到部件的第一子区域中优选在第二炉中进行，使得第一子区域的温度升高至少50K，优选至少100K，特别优选至少150K，或甚至至少200K。
将热能引入到部件的第二子区域中可以优选地以在第二炉中存在该部件期间，至少减小第二子区域的温度的温度降低和/或第二子区域的冷却速度的这种方式发生在第二炉中。如果在步骤a)中将部件加热到高于AC3温度的温度，则该工艺过程特别有利。替代地，可以进行将热能引入到第二炉中的部件的第二子区域中，使得部件的第二子区域至少(明显地)升温，特别地至少50K，优选至少70K或甚至至少100K；和/或加热到高于AC1温度或甚至高于AC3温度的温度。如果在步骤a)中将部件加热到低于AC3温度或甚至低于AC1温度的温度，则该工艺过程特别有利。
优选地，在步骤c)之后并且在步骤d)之前将部件移动到第二温度调节站中。特别优选地，该部件(在这种情况下)从第二炉移动到第二温度调节站。为此，可以提供例如至少包括辊道台和/或处理装置的运输装置，特别是(工业)机器人。部件优选地从第二炉到第二温度调节站行进至少0.5m的距离。在这种情况下，可以引导部件与周围空气接触或在保护性气体中。优选地，在将部件从第二炉中取出后立即将部件直接移动到第二温度调节站中。
在步骤d)中，在第二温度调节站中对部件的至少一个子区域进行热处理。取决于部件的构造和待实现的强度特性，第二部分区域可以(部分地)与第一第一子区域或第一第二子区域相同。然而，步骤d)中的至少一个子区域也可以不同于在步骤b)中已经设定了温度差的第一或第二子区域。在步骤d)中，优选地在第二温度调节站中对部件的至少第一子区域或第二子区域进行热处理。特别优选地，在步骤d)中对部件的(至少)部分区域(尤其是第二部分区域)进行(主动)冷却。替代地或附加地，可以在步骤d)中对部件的第一子区域进行加热。优选地，在步骤d)中，(主动地)冷却部件的第一子区域和第二子区域。在步骤d)中，优选在第二温度调节站中对部件的至少第二部分区域进行部分、主动、传导和/或对流冷却。
如果在步骤d)中对部件的至少一个子区域进行(主动)冷却，这优选地对流地进行，特别优选地，借助于至少一个排出流体的喷嘴来进行。为此，喷嘴可以布置在第二温度调节站中并且朝向部件的各个子区域对准。流体可以是例如气体或至少一种气体与至少一种其他流体(优选地气体或液体)的混合物。优选地，该流体是空气、氮气、水或其至少两种的混合物。优选地，冷却通过具有多个喷嘴的喷嘴场进行，每个喷嘴排出流体，其中特别优选地，喷嘴场的形状和/或多个喷嘴的布置适于部件的各个子区域的几何形状。
优选地，步骤d)中的第二子区域冷却至低于AC1温度的温度。特别优选地，在步骤d)中将第二子区域(主动地)冷却到低于AC1温度的温度。优选地，在步骤d)中将第二子区域冷却至500℃至600℃范围内的温度，优选地在520℃至560℃范围内的温度。该温度范围是特别有利的，以便尽可能避免在所提供的部件的任何给定涂层的(随后的)冲压硬化步骤e)中形成裂纹。
特别地，除了主动冷却第二子区域之外，在步骤d)中，在第二温度调节站中进行部件的第一子区域的被动冷却或冷却(letting cool)。但是，如果在步骤d)中，特别是通过至少一个流体排出喷嘴的各种情况下，在第二温度调节站中同时或至少部分平行地对同一部件的第一子区域和第二子区域进行主动冷却，这将特别优选。优选在步骤d)中将第一子区域和第二子区域冷却(在这种情况下)至500℃至600℃范围内的温度，优选地520℃至560℃范围内的温度。
优选地，在步骤d)中和/或同时或至少部分地平行于部件的第二子区域的(主动)冷却将热能引入到第二温度调节站中的部件的第一子区域中。优选地，在步骤d)期间，部件的第一子区域在第二温度调节站中(排他地)经受热辐射，该热辐射例如通过至少一个电操作或电加热的加热元件(特别是布置在第二温度调节站中，不与部件接触)产生和/或发出，例如，通过特别是布置在第二温度调节站中的加热回路和/或电热丝和/或至少一个(气体加热的)辐射管。可以以在步骤d)期间和/或在第二温度调节站中存在该部件期间，至少减小了第一子区域的温度的温度降低和/或第一子区域的冷却速度的方式将热能引入部件的第一子区域中。当第一子区域的材料厚度小于第二子区域的材料厚度时，这尤其是有利的。
根据一种有利的实施方式提出，所述部件具有至少两个具有彼此不同的材料厚度的子区域。在此，第一子区域的材料厚度可以小于部件的第二子区域的材料厚度。替代地，第二子区域的材料厚度可以小于部件的第一子区域的材料厚度。不同的材料厚度可以例如通过提供作为所谓的“定制轧制的坯件”(TRB)、“定制焊接的坯件”(TWB)或“修补的金属板(patched metal sheet)”的部件来实现。例如，通过用轧制工艺将坯件轧制成不同的厚度来生产“定制轧制的坯件”。例如，事实上，通过将具有不同厚度和/或不同材料特性的各个部分组装以例如热接合形成板来制造“定制焊接的坯件”。在本文中，“修补的金属板”是指其上放置有其他板的板。
如果提供了至少两个具有彼此不同的材料厚度的子区域，则进一步有利的是，在步骤d)中，具有彼此不同的材料厚度的至少两个子区域进行不同的热处理。优选地，具有比另一子区域小的材料厚度的子区域比另一(厚)子区域冷却更少(没那么强烈)。在这种情况下，可以在材料厚度相对较低的子区域中设定较低的冷却速度。
优选地，在步骤d)中，将具有彼此不同的材料厚度的子区域分别被置于500℃至600℃范围内的温度，优选地520℃至560℃范围内的温度，特别地冷却(主动或被动)。特别地，除了对具有相对较大的材料厚度的子区域主动冷却之外，在步骤d)中还可以在第二温度调节站中对具有较低材料厚度的子区域进行被动冷却或冷却。但是，如果在步骤d)中，特别是通过至少一个流体排出喷嘴的各种情况下，在第二个温度调节站中，同时或至少部分平行地对具有彼此不同的材料厚度的至少两个子区域进行主动冷却，这将特别优选。
优选地，在步骤d)中，在第二温度调节站中和/或同时或至少部分地平行于(主动)冷却具有较大材料厚度的子区域，将热能引入到具有相对较低的材料厚度。优选地，在步骤d)期间，具有相对较小的材料厚度的子区域在第二温度调节站中(排他地)经受热辐射，该热辐射例如通过至少一个电操作或电加热的加热元件(特别是布置在第二温度调节站中，不与部件接触)产生和/或发出，例如，通过特别是布置在第二温度调节站中的加热回路和/或加热丝和/或至少一个(气体加热的)辐射管。以在步骤d)期间和/或在第二温度调节站中存在该部件期间，至少减小了具有相对较低的材料厚度的子区域的温度的温度降低和/或具有相对较低的材料厚度的子区域的冷却速度的方式将热能引入到具有相对较低的材料厚度的子区域中。
根据一个有利的实施方式，提出了在步骤d)中局部不同的部件温度彼此匹配。冲压硬化开始时部件中较低的温度差可有助于减小冲压硬化期间的部件变形。优选地，在步骤d)中，在将部件进给至冲压硬化工具之前，将整个部件冷却到500℃至600℃的范围内的温度，优选地在520℃至560℃的范围内的温度。
根据另一有利的实施方式提出，在步骤d)中，在将部件供应到冲压硬化工具之前，将部件的第一子区域和第二子区域冷却至基本相同的部件温度。在本文中，“基本上相同”特别是指最大温度差为100K，优选至多40K。优选地，在步骤d)中，在将部件进给至冲压硬化工具之前，将第一子区域和第二子区域冷却到500℃至600℃的范围内的温度，优选地在520℃至560℃的范围内的温度。
优选地，在步骤d)之后并且在步骤e)之前，将部件从第二温度调节站移动到冲压硬化工具中。优选地，借助于运输装置来进行从第二温度调节站到冲压硬化工具中的运动，该运输装置例如至少包括辊道和/或处理装置，特别是(工业)机器人。特别优选地，该部件从第二温度调节站到冲压硬化工具的距离至少为0.5m。在这种情况下，可以引导部件与周围空气接触或在保护气体中。优选地，在从第二温度调节站中取出后立即将部件直接移动到冲压硬化工具中。
在步骤e)中，在冲压硬化工具中至少部分地成型和/或冷却部件。优选地，在冲压硬化工具中同时或至少部分地平行于冲压硬化工具中，成型和冷却部件。当部件被预成型时，在冲压硬化工具中经常发生相对较小的变形或最终成型。
在替代的优选方法中，在步骤a)中将部件均匀加热至高于AC3温度的温度，而在步骤b)中，至少一个第一子区域被显着冷却，优选地达到高于马氏体开始温度的冷却停止温度，而至少一个第二子区域仅被适度冷却。优选地，可以加热至少一个第二子区域，以防止或延迟该第二子区域的冷却。在步骤c)中重新加热之后，在步骤d)中进行目标热处理，其中特别地，通过选择相应的子区域和相应的热处理(特别地冷却)，特别是考虑到不同的材料厚度，可以实现工艺控制，其中步骤d)的终止尽可能存在均匀的部件温度，从而即使在具有不均匀材料厚度的涂覆部部件中，也可以在步骤e)中进行冲压硬化而不会引起在相应的涂层中开裂。其余的，请参考上面的陈述。
根据另一方面，提出了一种金属部件的热处理的装置，该装置至少包括：
-可加热的第一炉，
-第一温度调节站，其被提供并且适于在所述部件的至少第一子区域和第二子区域之间设定温度差，
-可加热的第二炉，
-第二温度调节站，其被提供并且适于至少热处理所述部件的子区域，
-冲压硬化工具。
所述装置的提到的部件按以下顺序规则地布置：第一炉、第一温度调节站、第二炉、第二温度调节站、冲压硬化工具，优选地以直线一个接一个布置。有利地，装置的各个部件分别彼此分开和/或彼此隔开一定距离地布置。
优选地，至少第一炉或第二炉可以通过辐射热和/或对流加热。此外，优选的是，第二炉被提供并且适于将部件的至少第一子区域加热至少50K，优选地至少100K，更优选地至少150K或者甚至至少200K。
进一步优选地，至少第一炉或第二炉是连续炉或室炉。优选地，第一炉是连续炉，特别是辊底式炉。第二炉特别优选是连续炉，特别是辊底式炉、或室炉，特别是具有至少两个或至少三个彼此叠置的室的多层炉。
第二炉规则地布置在第一温度调节站的下游。优选地，第二炉包括加热的炉内部，特别是(排他地)借助于辐射热，其中优选可设定或设定(几乎)均匀的内部温度。特别地，当第二炉被设计为多层室炉时，对应于室的数量，可以存在多个这样的炉内部空间。
(排他地)辐射热源优选地布置在第一炉和/或第二炉中。特别优选地，在第一炉的炉内部和/或在第二炉的炉内部布置至少一个电操作的加热元件(不与部件接触)，例如至少一个电操作的加热回路和/或至少一个电加热丝。替代地或附加地，在第一炉的炉内部和/或第二炉的炉内部可以布置至少一个特别是气体加热的辐射管。优选地，在第一炉的炉内部和/或第二炉的炉内部布置有多个辐射管气体燃烧器或辐射管，至少有一个气体燃烧器在其每一个中燃烧。在这种情况下，如果气体燃烧器在其中燃烧的辐射管的内部与炉内部在大气上隔开，从而没有燃烧气体或排气进入炉内部而因此影响炉气体，这将特别有利。这种布置也称为“间接气体加热”。
优选地，第一温度调节站布置在第一炉的下游。在第一温度调节站中，可以布置或保持至少一个喷嘴，该喷嘴被提供和布置用于排出流体。优选地，至少提供和布置一个喷嘴用于排出用于冷却部件的第一子区域的流体。因此，部件的第一子区域和第二子区域之间的温度差是可特别有利地调节。特别优选地，至少一个喷嘴被对准成使得其可以朝着部件的第一子区域排出流体。更优选地，在第一温度调节站中，喷嘴阵列布置有多个喷嘴，其中，每个喷嘴被提供并布置用于排出流体。特别优选的是，喷嘴阵列的形状和/或多个喷嘴的布置适合于部件的第一子区域的几何形状(待实现)。
优选地，在第一温度调节站中布置至少一个加热装置。优选地，提供加热装置并将其配置为将热能引入部件的第二子区域中。特别优选地，将加热装置布置和/或对准在第一温度调节站中，使得可以同时或至少部分地平行于部件的第一子区域的冷却，借助于至少一个喷嘴来将热能引入到部件的第二子区域中。优选地，加热装置包括(排他地)至少一个辐射热源。特别优选地，至少一个辐射热源形成有至少一个电操作的加热元件(不与部件(机械和/或电)接触)，例如至少一个电操作的加热回路和/或至少一个电操作的电热丝。替代地或附加地，可以设置至少一个气体加热的辐射管作为辐射热源。
优选地，第二温度调节站布置在第二炉的下游。在第二温度调节站中，可以布置或保持至少一个喷嘴，该喷嘴被提供和布置用于排出流体。优选地提供和设置至少一个喷嘴用于排出流体，该流体用于冷却至少一个子区域，尤其是部件的第二子区域和/或至少部件的具有相对较大的材料厚度的一个子区域。特别优选地，至少一个喷嘴被对准成使得它可以至少朝着子区域，特别是朝着该部件的第二子区域和/或至少朝着部件的具有相对较大的材料厚度的子区域排出流体。更优选地，在第二温度调节站中，喷嘴阵列布置有多个喷嘴，其中，每个喷嘴均被提供并布置用于排出流体。特别优选地，喷嘴阵列的形状和/或多个喷嘴的布置适合于子区域的几何形状，特别是部件的第二子区域和/或部件的具有相对较大的材料厚度的子区域的几何形状。
优选地，在第二温度调节站中布置至少一个加热装置。优选地，加热装置被提供和配置成将热能引入到部件的第一子区域和/或引入到部件的具有相对较低的材料厚度的子区域。特别优选地，加热装置被布置和/或对准在第二温度调节站中，使得同时地或至少部分平行于冷却子区域(特别是部件的第二子区域和/或部件的具有相对较大的材料厚度的子区域)，可以借助于至少一个喷嘴将热能引入到部件的第一子区域和/或部件的具有相对较低的材料厚度的子区域。优选地，加热装置包括(排他地)至少一个辐射热源。特别优选地，至少一个辐射热源形成有至少一个电操作的加热元件(不与部件(机械和/或电)接触)，例如至少一个电操作的加热回路和/或至少一个电操作的电热丝。替代地或附加地，可以设置至少一个气体加热的辐射管作为辐射热源。
根据有利的实施方式，提出了第二温度调节站被提供并设置成在部件的不同子区域中设定不同的冷却速率。为此，在第二温度调节站中可以布置至少两个喷嘴，它们以彼此不同的空气质量流量运行。替代地或附加地，至少一个加热装置可以有助于设定不同的冷却速率。
优选地，冲压硬化工具布置在第二温度调节站的下游。特别地，将冲压硬化工具提供并布置成同时或至少部分平行于对部件进行重塑形，并且(至少部分地)对其进行冷却，特别是对其进行淬火。为此目的，冲压硬化工具可以具有至少两个壳(例如以冲头和冲模的形式)，它们可以彼此相对移动和/或至少部分地被冷却。
该装置优选地用于执行在此提出的方法。根据有利的实施方式，提出了提供并设置该装置以执行这里提出的方法。
结合该方法讨论的细节、特征和有利的实施方式也可以相应地出现在本文介绍的装置的情况，反之亦然。在这方面，为了更细致地表征特征而完全参考此处的陈述。
根据另一方面，提出了一种在此提出的装置的用途，该装置用于用含锌的涂层对预涂覆的金属部件进行热处理。
因此，结合方法和/或装置讨论的细节、特征和有利实施方式也可以通过此处提出的用途而出现，反之亦然。在这方面，为了更细致地表征特征而完全参考彼处的陈述。
将参考附图更详细地解释本发明和技术环境。应该注意的是，本发明不应受到所示实施例的限制。特别地，除非另有明确说明，否则还可以提取附图中解释的事实的部分方面，并将它们与其他部件和/或来自其他附图和/或本说明书的发现相结合。这些图示意性地显示：
图1：根据本发明的金属部件热处理的装置的示意图。
图2：可以通过根据本发明的装置和/或根据本发明的方法获得的温度-时间曲线；和
图3：具有不同材料截面厚度的子区域的部件示例。
图1示意性地示出了根据本发明的金属部件1的热处理的装置9的示意图。装置9具有第一炉2、第一温度调节站5、第二炉6、第二温度调节站7和冲压硬化工具8。装置9在此代表冲压硬化的热成型线。第一温度调节站5(直接)布置在第一炉2的下游，使得待通过装置9处理的部件1在离开第一炉2之后可以直接被带入到第一温度调节站5。此外，第二炉6布置在第一温度调节站5的下游，第二温度调节站7布置在第二炉6的下游，并且冲压硬化工具8(直接)布置在第二温度调节站7的下游。提供并设置第一温度调节站5以设定部件1的至少第一子区域3和第二子区域4之间的温度差。
图2示意性地示出了可以通过根据本发明的装置9和/或根据本发明的方法获得的温度-时间曲线。在此，绘出了随时间t的金属部件的温度T或部件1的第一子区域3(虚线)和第二子区域4(实线)的温度T。举例来说，金属部件1预涂覆有含锌的涂层，因此在进入第一炉2之前已经包含了锌。
根据图2所示的温度-时间曲线，首先将金属部件加热到时刻t1以达到低于AC1温度的均匀温度。例如，部件的第一子区域3在此具有比部件的第二子区域4更大的材料厚度(也如图3所示)，从而第二子区域4中的温度(实线)的上升速度快于第一局部区域3(虚线)。该加热在第一炉中进行。在时刻t1和t2之间，金属部件从第一炉转移到第一温度调节站。在此，部件温度可能会由于例如热量散失到环境而略微降低。
在时刻t2和t3之间，部件的第一子区域3在第一温度调节站中被(主动)冷却。这在图2中根据时刻t2和t3之间较低的虚线温度-时间曲线示明。并行地，在第一温度调节站中(轻微)加热部件的第二子区域4，使其超过AC1温度。这在图2中根据时刻t2和t3之间的较高的连续温度-时间曲线示明。因此，在第一温度调节站中，在部件的第一子区域3和第二子区域4之间设定温度差10。
在时刻t3和t4之间，将部件从第一温度调节站转移到与第一炉不同的第二炉中。在此，在第一温度调节站中设定的部分不同的温度会由于例如热量散失到环境而略微降低。
从时刻t4到时刻t5,，在第二炉中加热部件，以使部件的第一子区域3的温度至少升高150K。另外，在第二炉中进行加热，从而同时使该部件的第二子区域4的温度达到高于AC3温度的温度，例如在870℃至910℃的范围内。
在时刻t5和t6之间，将部件从第二个炉转移到不同于第一个温度调节站的第二个温度调节站。在此，在第二炉中设定的部分不同的温度可能例如由于热量散失到环境而稍微降低。
从时刻t6到时刻t7，在第二温度调节站中对该部件的第一子区域3和第二子区域4以这种方式(有区别地)进行热处理、在此以示例方式(以预冷却的方式)进行不同程度的冷却，使得在将部件供应到冲压硬化工具之前，部件1的第一子区域3和第二子区域4被冷却到基本相同的部件温度θ。在此，部件温度θ例如在520℃至560℃的范围内。该温度范围是特别有利的，以便在随后的冲压硬化步骤中尽可能避免部件的含锌涂层破裂。另外，通过将子区域3、4转化到相同的部件温度可以有利地实现在冲压硬化期间至少减小了部件变形。
在时刻t7和t8之间，部件从第二个温度调节站转移到冲压硬化工具中。在这种情况下，在第二温度调节站中设定的部件温度可能会稍微降低。
从t8到工艺结束，(整个)部件的淬火都在冲压硬化工具中进行。在这种情况下，可以在具有相对较高的强度和相对较低的延展性的部件的第二子区域4中建立至少部分或甚至大部分为马氏体的显微组织。在部件的第一子区域3中基本上没有或只有相对较小的结构发生转变，因为部件的第一子区域3在工艺的任何时候都没有超过AC3温度，从而在部件的第一子区域3中，保留了大部分为铁素体的显微组织，其具有相对较低的强度和相对较高的延展性。
图3示例性地示出了在截面中具有第一子区域3和第二子区域4的部件1。在这种情况下，第一子区域3的材料厚度11大于第二子区域4的材料厚度11。
提供的一种热处理金属部件的方法和装置，其至少部分地解决了参考现有技术提到的问题。特别地，该方法和装置允许在工业批量生产中在子区域中生产具有不同强度的冲压硬化的部件，并且仍然可以保留该部件的含锌(预)涂层。另外，该方法和装置在能量成本方面尽可能是成本有效的可执行或可操作的，和/或在投资成本方面是尽可能是成本有效实现或生产的。此外，该方法和装置尤其允许尽可能短的循环时间。
参考符号清单
1 部件
2 第一炉
3 第一子区域
4 第二子区域
5 第一温度调节站
6 第二炉
7 第二温度调节站
8 冲压硬化工具
9 装置
10 温度差
11 材料厚度

Claims (10)

1.一种至少通过以下步骤对金属部件(1)进行热处理的方法，其特征在于：
a)在第一炉(2)中加热部件(1)，
b)在第一温度调节站(5)中设定部件(1)的至少第一子区域(3)和第二子区域(4)之间的温度差，
c)在第二炉(6)中至少加热所述部件(1)的第一子区域(3)或第二子区域(4)，
d)在第二温度调节站(7)中对所述部件(1)的至少一个子区域进行热处理，
e)在冲压硬化工具(8)中至少部分地成型和/或冷却所述部件(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件预涂覆有含锌涂层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述部件(1)包括具有彼此不同的材料厚度的至少两个子区域。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，对具有不同材料厚度的至少两个子区域(3、4)进行彼此不同的热处理。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，局部不同的部件温度彼此匹配。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，在将所述部件(1)供应给冲压硬化工具(8)之前，将所述部件(1)的第一子区域(3)和第二子区域(4)冷却至基本相同的部件温度。
7.一种金属部件(1)热处理的装置(9)，其特征在于，至少包括：
-可加热的第一炉(2)，
-第一温度调节站(5)，其被提供并设置成在所述部件(1)的第一子区域(3)和第二子区域(4)之间设定温度差(10)，
-可加热的第二炉(6)，
-第二温度调节站(7)，其被提供和设置成对部件(1)的至少一个子区域进行热处理，
-冲压硬化工具(8)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二温度调节站(7)被提供并且适于在所述部件(1)的彼此不同的子区域中设定不同的冷却速率。
9.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述装置被提供并且适于执行根据权利要求1至6所述的方法。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的装置的用途，其特征在于，所述装置用于热处理预涂覆有含锌涂层的金属部件(1)。
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