CN114222827A - 中间加热站 - Google Patents

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CN114222827A CN202080057075.7A CN202080057075A CN114222827A CN 114222827 A CN114222827 A CN 114222827A CN 202080057075 A CN202080057075 A CN 202080057075A CN 114222827 A CN114222827 A CN 114222827A
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Abstract

本文披露了一种用于加热金属板坯料(50)的加热站(1)和包括这种加热站(1)的系统。特别地，加热站包括：下加热元件或上加热元件(11)，当处于加热位置时，这些下加热元件或上加热元件布置在加热室(10)中在金属板坯料(50)的下方，并且这些下加热元件或上加热元件被配置为朝向金属板坯料(50)提供辐射加热；以及下罩(14)，该下罩布置为阻挡辐射加热到达金属板坯料(50)的至少第一部分，其中，下罩(14)包括多个支撑突起(14d)，当处于加热位置时，该多个支撑突起从下罩(14)的主表面(14a)朝向金属板坯料(50)突出，这些支撑突起(14d)被配置为在加热金属板坯料(50)期间支撑该金属板坯料。

Description

中间加热站
技术领域
本披露内容涉及一种用于生产局部压制硬化零件的装备和方法，尤其涉及一种用于控制金属坯料板的加热的装备和方法。
背景技术
通常，压制硬化零件显示出均匀的强度分布。特别是对于碰撞性能要求高的安全相关零件，这种均匀的强度分布可能会引起问题。例如，如果B柱的下部比中间和上部相对更柔韧，则B柱可能在碰撞期间吸收更多的能量，中间和上部通常被设计成高抗拉强度以防止侵入乘客舱。
诸如特制轧制坯料、特制焊接坯料、特制回火和特制加热等技术被用于在压制硬化零件内形成软/硬区。然而，这些技术只可能大面积地特制材料特性。此外，特制轧制坯料和特制焊接坯料的技术存在一些问题：昂贵的工具作业(需要良好的接触压力)、过程控制(由于严格的过程窗口)。在工具中特制回火也存在一些问题：零件报废后零件变形、高工具磨损、高工具成本。利用现有技术的特制加热也存在一些问题：大的过渡区、再现性、过程成本、仅用于大面积的零件(例如，B柱的1/3)。
因此，需要一种缓解至少一些上述问题的改进的解决方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种减轻了现有解决方案的上述缺点的改进的解决方案。此外，目的是提供一种用于加热金属板坯料的加热站，该加热站允许对所述金属板坯料进行更受控和精确的加热。此外，目的是提供一种用于加热金属板坯料的方法，该方法允许对所述金属板坯料进行更受控和精确的加热。
本发明由所附独立权利要求限定，在所附从属权利要求中、以下描述中以及附图中阐述了实施例。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于加热金属板坯料的加热站。加热站可以包括加热室。加热站可以包括下加热元件或上加热元件，当处于加热位置时，这些下加热元件或上加热元件布置在加热室中、在金属板坯料的下方或上方。加热元件可以被配置为朝向金属板坯料提供辐射加热。加热站可以包括下罩，当处于加热位置时，该下罩布置在加热室中、在金属板坯料的下方。下罩可以在形状和尺寸上适配成阻挡辐射加热到达金属板坯料的至少第一部分。下罩可以在形状和尺寸上适配成允许辐射加热到达金属板坯料的至少第二部分并且对其进行加热。下罩可以包括多个支撑突起，当处于加热位置时，该多个支撑突起从下罩的主表面朝向金属板坯料突出。下罩的支撑突起可以被配置为在加热金属板坯料的期间支撑金属板坯料。
通过这种加热站，软区和硬区可以在所生产的压制硬化部件内非常局部地、或大面积地形成。这种加热站还使得能够生产具有新碰撞路径设计的结构车身部件。
在形状和尺寸上适配可以是指下罩具有至少一个开口或凹部。这也可以是指下罩具有平面延伸部，该平面延伸部不能阻挡一些加热辐射到达金属板坯料的至少一部分。
加热室可以是固持隔热和加热元件的框架结构。此外，加热室可以包括可打开的第一舱口，金属板坯料可以通过该第一舱口插入加热室并且从加热室中移除。此外，加热室可以包括可打开的第二舱口。第一舱口可以是布置在加热室的前侧的前舱口。第二舱口可以是布置在加热室的后侧的后舱口。下罩可以通过后舱口可移除或可插入。下罩可以通过前舱口可移除或可插入。
加热站的加热元件可以是电动的，或者用燃料(比如燃气或油)点火。加热元件可以被配置为提供加热辐射。加热辐射可以是红外辐射。
下罩可以具有基本上平面的几何形状。罩可以具有至少一个开口或凹部。在关于罩的上下文中，开口或凹部指的是延伸穿过罩的孔口或类似物，该罩在横向方向上是敞开的或封闭的。例如，开口可以是完全由罩的结构界定的孔。例如，凹部可以是也从罩的边缘延伸的间隙。任何一个罩可以设置有至少一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个开口或凹部。开口或凹部可以被设计为对经受加热的金属板坯料提供期望的加热模式。
在一个实施例中，支撑突起可以从下罩的主表面突出0.1mm至50mm。在另一实施例中，支撑突起可以从下罩的主表面突出1mm至30mm、优选1mm至20mm。
进一步，在加热站中，来自加热元件的辐射加热可以在加热室内的表面上发生反射；即辐射加热可以朝向金属板坯料反射。因此，在加热站仅包括上加热元件的情况下，应当理解的是，下罩阻挡来自上加热元件的朝向金属板坯料反射的辐射加热。
根据一个实施例，加热站可以包括反射表面，该反射表面被布置和/或配置成朝向金属板坯料反射辐射加热。由此，可以有助于将辐射加热朝向金属坯料板反射。下罩可以在形状和尺寸上适配成阻挡从反射表面反射的辐射加热到达金属板坯料的至少第一部分。反射表面优选地具有高反射率，比如镜表面或光滑表面。反射表面可以由一种或多种材料制成，该一种或多种材料例如为Au、Ag或Cu及其合金，即Au-Ag合金、Au-Cu合金、Ag-Cu合金。这种材料在本发明的一些实施例中可以有利地用于提供反射表面，这是由于这些材料的相对高的反射率以及它们在大约960℃至1080℃范围内的相对高的熔点，从而使得保护表面能够承受加热室中的大范围的工作温度。反射表面可以是设置在元件上的涂层，该元件被配置为布置在加热室中、布置在罩的下方，或者反射表面可以是设置在加热室的底部区域上的涂层。
根据一个实施例，加热站可以同时包括下加热元件和上加热元件，当处于加热位置时，这些下加热元件布置在金属板坯料的下方，这些上加热元件布置在金属板坯料的上方，并且加热站可以进一步包括上罩，该上罩布置在加热室中、在上加热元件与金属板坯料之间，该上罩在形状和尺寸上适配成当处于加热位置时阻挡辐射加热到达金属板坯料的至少第三部分、而允许辐射加热到达金属板坯料的至少第四部分并且对其进行加热。
上罩可以布置成控制到达金属板坯料的上侧的辐射。在形状和尺寸上适配可以是指上罩具有至少一个开口或凹部。这也可以是指上罩具有平面延伸部，该平面延伸部不能阻挡一些加热辐射到达金属板坯料的至少一部分。
上罩可以具有基本上平面的几何形状。上罩可以具有至少一个开口或凹部。在关于罩的上下文中，开口或凹部指的是延伸穿过罩的孔口或类似物，该罩在横向方向上是敞开的或封闭的。例如，开口可以是完全由罩的结构界定的孔。例如，凹部可以是也从罩的边缘延伸的间隙。任何一个罩可以设置有至少一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个开口或凹部。开口或凹部可以被设计为对经受加热的金属板坯料提供期望的加热模式。关于开口或凹部的布局，上罩和下罩可以类似地设计，使得金属板坯料的至少一个第一部分和至少一个第三部分彼此对齐。
根据一个实施例，下罩可以被配置为可操作性地从第一位置朝向第二位置移动。第一位置可以是下罩处于更靠近加热室的底部的位置时的位置。第一位置可以是下罩处于金属板坯料可以容易地插入加热室的位置时的位置。金属板坯料可以由下罩接纳并且被其支撑。下罩可以在支撑金属板坯料时可操作性地向上移动。第二位置可以对应于加热位置，即支撑在下罩上的金属板坯料处于加热位置时的位置。通过使下罩可操作性地移动，金属板坯料可以被放置在可能有利于精确加热的加热位置。此外，可以手动地或自动地控制下罩的移动。因此，金属板坯料的加热可以是更加自主的。加热站可以包括提升设备，该提升设备被配置为在第一位置与第二位置之间移动下罩。提升设备可以由气动或电动致动器、优选伺服电机驱动的线性单元提供动力。致动器可以放置在加热室的外部。(多个)致动器可以被配置为经由支撑结构控制下罩。支撑结构可以延伸穿过加热室的地板部段或侧面部段。在加热站包括上罩的实施例中，下罩的到第二位置的移动可以是在朝向上罩的方向上。
根据一个实施例，下罩可以包括至少一个开口或凹部，辐射加热可以通过该至少一个开口或凹部到达金属板坯料的所述至少第二部分并且对其进行加热。可替代地，下罩可以设置成没有任何开口或凹部，其中下罩被限制在平面延伸部中，使得该下罩不能阻挡一些加热辐射到达金属板坯料的至少一部分并且对其进行加热。
根据一个进一步的实施例，上罩可以包括至少一个开口或凹部，加热辐射可以通过该至少一个开口或凹部到达金属板坯料的至少第四部分并且对其进行加热。可替代地，上罩可以设置成没有任何开口或凹部，其中上罩被限制在平面延伸部中，使得该上罩不能阻挡一些加热辐射到达金属板坯料的至少一部分并且对其进行加热。
上罩和下罩中的一个可以包括至少一个开口或凹部，而上罩和下罩中的另一个可以设置成没有相应的至少一个开口或凹部。由此，金属板坯料的一部分可以仅从一个方向(从上方或从下方)暴露于辐射加热。
加热室可以包括调整装置，该调整装置用于在平行于水平面的方向上将上罩和/或下罩彼此独立地在加热室中调整位置。由此，上罩和/或下罩可以相对于彼此调整位置，以便使上罩和下罩的任何开口或凹部对准，或者将上罩和下罩定位成使得能够仅从一个方向按区进行针对性辐射加热。
根据一个实施例，上罩可以在一个位置是固定的，而下罩可以是朝向承载处于加热位置的金属板坯料的上罩可移动的。可选地，上罩也可以被配置为相对于加热站的加热室可操作性地移动。然后，上罩可以在第一位置与第二位置之间是可移动的。上罩可以在第一位置处于锁定位置，通过锁定装置锁定就位。上罩可以在第二位置由放置在第一位置的下罩支撑。在另一示例性实施例中，上罩可以被配置为朝向下罩是可移动的，而下罩朝向上罩移动，同时支撑金属板坯料。上罩的主表面可以是上罩的底表面，即面向金属板坯料的表面。此外，上罩的运动可以由提升设备控制，该提升设备类似于被配置为控制下罩的运动的提升设备。上罩和下罩的运动可以由安全提升设备控制。提升设备可以由气动或电动致动器、优选伺服电机驱动的线性单元提供动力。
根据一个实施例，加热站可以包括支撑销，这些支撑销延伸穿过下罩中的所述至少一个开口或凹部。支撑销可以被配置为支撑插入加热站中的金属板坯料。通过具有支撑销，金属板坯料可以被支撑销接纳，其方式为使得下罩可以更容易地接纳金属板坯料。在一个实施例中，除了延伸穿过下罩的该至少一个开口或凹部之外，一个或多个支撑销可以被配置为延伸穿过下罩中的支撑销孔口。因此，如果下罩中的该至少一个开口或凹部不足以在金属板坯料插入加热室时支撑金属板坯料，支撑销可以位于附加位置处并且延伸穿过下罩中的专用支撑销孔口。这种支撑销孔口可以严格地配置为仅足够宽以使支撑销延伸穿其而过。这可以改善金属板坯料在插入加热室时的稳定性。加热站可以包括一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个支撑销。(多个)支撑销可以布置为在金属板坯料插入加热室时为金属板坯料提供稳定性。此外，加热室可以包括支撑搁架，该支撑搁架被配置为在金属板坯料插入加热室时为金属板坯料提供稳定性。支撑搁架可以布置在加热室的内侧。支撑搁架可以具有与支撑销的端头处于相同竖直水平高度处的上表面。支撑搁架可以在金属板坯料插入加热室时提供进一步的稳定性，使得该金属板坯料可以更容易地被下罩接纳。
根据又一实施例，加热站可以被配置为接纳金属板坯料，使得当下罩处于第一位置时，金属板坯料由所述支撑销支撑。下罩可以被配置为当下罩移动到第二位置时通过下罩的支撑突起支撑金属板坯料。通过该实施例，所接纳的金属板坯料可以更精确地准备好由下罩支撑。
根据又一实施例，上罩和下罩可以由钢或铝制成。上罩和下罩可以由不锈钢制成。通过该实施例，可以有助于这些罩的加热控制，从而也有助于金属板坯料在其加热期间的加热控制。
根据又一实施例，上罩可以包括定距突起，当处于加热位置时，这些定距突起从上罩的主表面朝向金属板坯料突出。通过该实施例，当处于加热位置时，空气可以在上罩与金属板坯料之间通风。上罩上的定距突起可以被配置为当处于加热位置时与金属板坯料接触。定距突起可以从上罩的主表面以等于下罩的支撑突起的程度突出。
根据又一实施例，上罩和下罩可以是从加热站可更换的。通过该实施例，相对于每个相应罩的至少一个开口或凹部的布局，上罩和下罩可以被替换为具有不同尺寸、形式、材料和/或布局的不同组。因此，相同的加热站可以被重新配置以加热旨在被加工成不同类型的压制硬化零件的金属板坯料。
根据又一实施例，支撑销可以布置在支撑结构上。通过该实施例，支撑销可以更适于管理放置在支撑销的顶部上的金属板坯料的重量。
根据又一实施例，支撑结构可以是从加热站可更换的。通过该实施例，支撑销可以以更大的自由度布置，布局只需要对应于特定的下罩。此外，下罩以及支撑结构可以同时更换，或者彼此相继地更换。
根据又一实施例，下罩可以设置有冷却通道。冷却通道可以布置成在罩的整个内部延伸。一个材料(例如铝或不锈钢)板件中可以铣削出冷却通道，并且另一板件放置在顶部上以密封这些通道。此外，提供和/或排空冷却流体的软管可以流体地连接到设置有冷却通道的罩。通过该实施例，可以主动地冷却罩，从而在加热金属板坯料期间将该罩的温度降低和/或控制到可接受的水平。冷却流体可以是水。在包括上罩的实施例中，上罩也可以设置有冷却通道。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于布置在加热室中的罩支撑装备。罩支撑装备可以包括支撑结构。支撑结构可以被配置为布置在加热室中。罩支撑装备可以包括下罩。下罩可以被配置为布置成相对于支撑结构在第一位置与第二位置之间可移动。下罩可以被配置为接纳金属板坯料。下罩可以在形状和尺寸上适配成阻挡辐射加热到达金属板坯料的至少第一部分。下罩可以在形状和尺寸上适配成允许辐射加热到达金属板坯料的至少第二部分并且对其进行加热。罩支撑装备的下罩可以包括多个支撑突起。当处于加热位置时，支撑突起可以从下罩的主表面朝向金属板坯料突出。支撑突起可以被配置为在加热金属板坯料的过程中支撑金属板坯料。通过这种罩支撑装备，已经在使用中的加热站可以被重新配置成根据本发明的第一方面的任一实施例的加热站。
根据一个实施例，罩支撑装备可以包括提升设备。提升设备可以被配置为控制下罩在第一位置与第二位置之间的移动。提升设备可以由气动或电动致动器、优选伺服电机驱动的线性单元提供动力。
根据一个实施例，罩支撑装备可以包括上罩。提升设备可以被配置为控制上罩在第一位置与第二位置之间的移动。
此外，罩支撑装备可以在材料、形式和功能性上实施成对应于根据上述任何实施例的加热站的等效装备，并且受益于这些实施例可以提供的优点。这里，等效装备可以是指包括加热站的所有结构和功能特征(除了加热室以及下加热元件和/或上加热元件外)的装备。特别地，这可以是指罩支撑装备包括下罩和根据本发明的第一方面的任一实施例的加热站的支撑框架。
根据本发明的第三方面，提供了一种在加热站中加热金属板坯料的方法。该方法可以包括以下步骤：
-将金属板坯料布置在加热站的加热室中，
-将金属板坯料支撑在支撑突起上，这些支撑突起从布置在加热室中的下罩的主表面突出，
-使用来自加热室中的加热元件的辐射热来加热金属板坯料，
-使用布置在加热室中的下罩，屏蔽金属板坯料的至少一部分免受辐射热。此外，该方法可以包括将下罩从第一位置朝向上罩移动到第二位置的步骤。
根据一个实施例，屏蔽金属板坯料的至少一部分免受辐射加热的步骤可以进一步包括使用布置在加热室中的上罩屏蔽金属板坯料，并且下罩和上罩可以布置在金属板坯料的相应侧。
根据一个实施例，该方法可以包括将下罩从第一位置朝向第二位置移动的步骤。冷却步骤可以在整个加热步骤中连续地发生。在第一位置，下罩可以定位成更靠近加热室的底部、优选定位在金属板坯料可以容易地插入加热室的位置。在第二位置，下罩可以布置成在加热金属板坯料期间经由支撑突起支撑插入加热室的金属板坯料。移动下罩的步骤可以涉及将金属板坯料从插入位置移动到加热位置。根据又一实施例，在加热金属板坯料的步骤期间，下罩处于第二位置。该第二步骤可以被称为加热位置，这是因为金属板坯料被支撑以定位在加热位置。当移动到第二位置时，下罩可以朝向上罩移动。
根据又一实施例，将金属板坯料布置在加热室中的步骤可以包括将金属板坯料布置在至少一个支撑销上，该至少一个支撑销布置在加热室中，并且其中，金属板坯料在下罩处于第一位置时被支撑在所述至少一个支撑销上、并且在下罩移动到第二位置时被支撑在所述支撑突起上。
根据又一实施例，该方法可以包括冷却上罩或下罩的步骤。冷却步骤可以在整个加热步骤中连续地发生。
根据又一实施例，该方法可以包括将金属板坯料布置到某种类型的炉(例如多层炉、室式炉或辊底式炉)中的步骤。该方法可以包括在炉的加热室中加热金属板坯料的步骤。金属板坯料可以被加热，使得金属板坯料的材料达到奥氏体相。该方法可以包括从炉移除金属板坯料并且将该金属板坯料转移到根据任一上述实施例的加热站的步骤。这可以例如使用叉型装载设备来完成。可替代地，炉可以包括排出设备，该排出设备在金属板坯料被加热到奥氏体化温度时将该金属板坯料排出到它可以被例如叉型装载设备容易地拾起的位置。此外，该方法可以包括加工步骤，在该加工步骤期间金属板坯料被压制硬化。这可以例如通过加工单元的工具来执行，该工具将力施加到金属板坯料上。此外，该方法可以包括冷却金属板坯料的步骤。当工具关闭从而将金属板坯料重新成形时，金属板坯料可以被冷却到低于马氏体水平的温度。这种冷却可以快速完成。因此，通过该方法，可以由金属板坯料生产压制硬化零件。
根据又一实施例，该方法可以包括在加热站中更换上罩和/或下罩的步骤。另外，该方法还可以包括更换支撑结构的步骤。通过该实施例，加热站可以被重新配置为根据另一所需加热模式来加热金属板坯料。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于生产压制硬化零件的系统。该系统可以包括炉，该炉被配置为将金属板坯料的材料加热到奥氏体相。该系统可以包括根据本发明的第一方面的任何实施例的加热站。该系统可以包括用于将金属板坯料压制硬化成压制硬化零件的加工单元。该系统可以包括用于在炉、加热站与加工单元之间传送金属板坯料的装载设备。此外，该系统可以包括用于更换上罩、下罩、和/或支撑结构的罩处理设备。该系统可以包括冷却流体储器、以及用于向上罩和下罩提供冷却流体的装置。
此外，尽管第一方面、第二方面、第三方面和第四方面已经被总结为与一个金属板坯料的加热有关，但是多个金属板坯料可以自然地被罩支撑装备和/或加热站接纳，并且也被加热站加热。可以同时加热多个金属板坯料。而且，该方法还可以涉及相继或同时加热和/或加工多个金属板坯料。而且，根据本发明的第一方面的加热站可以包括根据本发明的第二方面的罩支撑装备。
附图说明
在下文中将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的加热站的透视图；
图2a至图2b示出了根据本发明的实施例的装备的示意性框图；
图3a至图3c示出了根据本发明的实施例的装备的示意性框图；
图4a至图4b示出了根据本发明的实施例的装备的一部分的示意性框图；
图5a至图5g示出了根据本发明的实施例的装备的示意性框图；
图6示出了根据本发明的实施例的方法的流程图；
图7示出了根据本发明的实施例的方法的流程图；
图8示出了根据本发明的实施例的方法的流程图；
图9示出了在根据本发明的实施例的方法过程期间坯料的内部结构的示意图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以被实施为许多不同的形式并且不应被解释为限于本文中阐述的这些实施例；而是，提供了这些实施例而使得本披露内容将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中，同样的编号表示同样的要素。此外，在附图和说明书中，已经披露了本发明的优选实施例和示例，尽管使用特定的术语，但是这些术语仅用于一般的和描述性的意义，而不是为了限制的目的，在所附权利要求中阐述了本发明的范围。
图1示出了根据本发明的实施例的加热站1的透视图。图2a示出了根据本发明的实施例的加热站1的示意性框图。加热站1包括加热室10，即固持隔热和加热元件11、12的框架结构。加热站1包括下加热元件11。加热站1包括上加热元件12。下加热元件11布置在加热室10的下部段中。上加热元件12布置在加热室10的上部段中。下加热元件11和上加热元件12布置成彼此间隔一定距离，使得金属板坯料50可以放置在下加热元件11与上加热元件12之间，例如参见图2a至图2b。下加热元件11和上加热元件12可以是电动的，或者用燃料(比如燃气或油)点火。在其他实施例中，加热站1仅包括下加热元件11和上加热元件12中的一个。
加热站1包括下罩14。当金属板坯料50插入加热室10时，下罩14布置在加热室10中、在下加热元件11上方且在金属板坯料50下方。下罩14被配置为阻挡辐射加热到达金属板坯料50的至少第一部分。此外，下罩14包括至少一个开口或凹部14b、14c，辐射加热可以通过该至少一个开口或凹部到达金属板坯料50的至少第二部分。而且，下罩14包括从下罩14的主表面14a突出的多个支撑突起14d(图1中未示出)。如图1中所示，主表面14a可以是下罩14的上表面。支撑突起14d沿向上的方向突出，并且当插入加热室10中时朝向金属板坯料50突出。支撑突起14d被配置为在加热金属板坯料50期间支撑该金属板坯料。另外，加热站1包括上罩13。在一个实施例中，当金属板坯料50插入加热室10时，上罩13布置在加热室10中、在上加热元件12下方且在金属板坯料50上方。上罩13被配置为阻挡辐射加热到达金属板坯料50的至少第三部分。此外，上罩13包括至少一个开口或凹部13b、13c，辐射加热可以通过该至少一个开口或凹部到达金属板坯料50的至少第四部分。
装备1(即加热站1)包括加热室10、下加热元件11和上加热元件12、以及上罩13和下罩14，如前面参考图1所指定的。加热站1被配置为接纳金属板坯料50。金属板坯料50在被加热站1接纳之前可能已经被预加热。例如，金属板坯料50可以在炉20的加热室22中被加热到等于或高于坯料50的材料的奥氏体化温度的温度，从而使坯料50的材料进入奥氏体相。金属板坯料50然后可以从炉20的加热室22移动到加热站1。
在加热站1的加热室10中，当金属板坯料处于将被下加热元件11和上加热元件12加热的位置、即加热位置时，金属板坯料50由支撑突起14d支撑。支撑突起14d允许空气在罩14与金属板坯料50之间循环。下加热元件11和上加热元件12提供辐射加热。一些辐射加热能够到达金属板坯料50的至少一个暴露区50b、50c(由图2a中的网格图案指示的区域)，而金属板坯料50的至少一个非暴露区50a由于上罩13和下罩14而被阻止接收加热辐射。
在该至少一个暴露区50b、50c已经被加热之后，金属板坯料50从加热站1的加热室10移除。金属板坯料50然后可以从加热站1的加热室10移动到加工单元30。在加工单元30中，金属板坯料50布置在加工单元30的工具31中。通过压力F进行压制以及可能的淬火，金属板坯料50被形成为压制硬化零件50’。压制硬化零件50’设置有对应于加热区50b、50c的硬化区50b’、50c’。
图2b示出了根据本发明的实施例的装备1的示意性框图。装备1(即加热站1)包括下加热元件11和上加热元件12、上罩13和下罩14，如参考图1所描述的。加热站1被配置为在下加热元件11与上加热元件12之间、且特别是在上罩13与下罩14之间接纳金属板坯料50，如图2b中由虚线轮廓所描绘的。下罩14包括至少一个开口或凹部14b、14c。上罩13也包括至少一个开口或凹部13b、13c。辐射加热可以分别通过上罩和下罩的开口或凹部13b、13c、14b、14c到达插入加热室10的金属板坯料50。下罩14设置有从下罩14的主表面14a突出的支撑突起14d。如图2b中所见，下罩的主表面14a可以是下罩的上表面。支撑突起14d被配置为在加热金属坯料板50期间支撑该金属坯料板。支撑突起14d允许空气在加热金属板坯料50期间在下罩14与该金属板坯料之间通风。
此外，下罩14被配置为可相对于加热站1的加热室10移动，如图3a至图3c中所描绘的。下罩14被配置为可从第一位置和第二位置移动，其中处于第一位置的下罩14被定位成更靠近加热室10的底部、优选地处于插入位置，在该插入位置，金属板坯料50可以容易地插入到支撑结构15上的加热室10中，如图2b和图3a中所描绘的。下罩14被配置为朝向上罩13移动，使得支撑突起14d支撑金属板坯料50，如图3b中所描绘的。在第二位置、即加热位置，下罩14布置成在加热金属板坯料期间支撑插入加热室10的金属板坯料50，如图3c中所描绘的。
在一个示例性实施例中，上罩是固定在一个位置的，而下罩14朝向承载处于加热位置的金属板坯料50的上罩13移动。可选地，上罩13还被配置为可相对于加热站1的加热室10移动。然后，上罩13可以在第一位置与第二位置之间是可移动的。上罩13可以在第一位置处于锁定位置、被锁定装置13x锁定就位。上罩13可以在第二位置由放置在第一位置的下罩14支撑。在另一示例性实施例中，上罩13被配置为可朝向下罩14移动，而下罩14朝向上罩13移动，同时支撑金属板坯料50。可选地，上罩13包括从上罩13的主表面突出的定距突起13d。上罩13的主表面可以是上罩13的底表面。定距突起13d和支撑突起14d可以在加热金属板坯料50期间将该金属板坯料固持就位。上罩13和下罩14可以由铝或不锈钢提供。此外，上罩13和下罩14可以设置有用于冷却上罩13和下罩14的冷却通道。冷却可以通过遍及冷却通道地移动流体来完成，以将热量从上罩13和下罩14传走。冷却通道可以在上罩13和下罩14的内部沿各个方向延伸。冷却流体可以是水。
如图1、图2b、图3a至图3c、图4a至图4b中所展示，加热站1可以包括延伸穿过下罩14的所述至少一个开口或凹部14b、14c的支撑销15x。下罩14可以设置有支撑销孔口14e，支撑销15x可以延伸穿过这些支撑销孔口。此外，上罩13也可以设置有支撑销孔口13e，支撑销15x可以延伸穿过这些支撑销孔口。支撑销孔口13e、14e可以在尺寸和形式上成形为紧密地接纳支撑销15x，并且允许这些支撑销移入和移出支撑销孔口13e、14e。支撑销15x被配置为当支撑金属板坯料50布置在加热站1的加热室10中时支撑该金属板坯料。此外，支撑销15x可以被配置为支撑金属板坯料50，使得当下罩14朝向上罩13移动时，该下罩可以在加热金属板坯料50期间容易地接纳和支撑该金属板坯料。
图4a示出了根据本发明的实施例的装备1的零件14的示意图。零件14(即下罩14)是以从上方看的示例性形状描绘的。下罩14设置有作为下罩14的顶表面的主表面14a。此外，下罩14可以包括至少一个开口或凹部14b、14c，加热辐射可以通过该至少一个开口或凹部到达插入加热室10的金属板坯料50。此外，下罩14包括支撑突起14d，这些支撑突起沿着下罩14的主表面布置，以在加热金属板坯料50期间支撑该金属板坯料。下罩14可以设置有支撑销孔口14e，支撑销15x可以延伸穿过这些支撑销孔口。支撑销孔口14e可以在尺寸和形式上成形为紧密地接纳支撑销15x，并且允许这些支撑销移入和移出支撑销孔口14e。在一个示例性实施例中，支撑销孔口14e是圆形孔口。而且，支撑销15x可以设置在支撑结构15上(由虚线指示)。支撑结构15可以包括支撑销15x。
图4b示出了根据本发明的实施例的装备1的零件13。零件13(即上罩13)是以从下方看的示例性形状描绘的。上罩13设置有作为上罩13的底表面的主表面13a。此外，上罩13包括至少一个开口或凹部13b、13c，加热辐射可以通过该至少一个开口或凹部到达插入加热室10的金属板坯料。此外，上罩13可以包括定距突起13d，这些定距突起沿着上罩13的主表面布置，以在加热金属板坯料50期间邻接该金属板坯料(未示出)。同样，上罩13也可以设置有支撑销孔口13e，支撑销15x可以延伸穿过这些支撑销孔口。
此外，上罩13和下罩14可以是从加热站1可更换的。由此，加热站1可以配置有一组上罩13和下罩14，该组上罩和下罩选自在材料、尺寸和/或形式方面、以及在开口或凹部13b、13c、14b、14c方面不同的多组上罩13和下罩14的集合，辐射加热能够在加热金属板坯料期间通过这些开口或凹部到达金属板坯料。支撑结构15也可以是可更换的。
图5a至图5g示出了根据本发明的一个实施例的装备1的框图。从侧面看，示出了装备1(即加热站1)。此外，图5a至图5g展示了一组上罩13和下罩14如何被更换成一组新的上罩13’和下罩14’。当要制造一种新型的压制硬化零件50’时，通常需要一组新的上罩13’和下罩14’。
图5a示出了当下罩14处于第一位置并且上罩13处于锁定位置时的加热站1。上罩13被锁定装置13x锁定位置。如图5b中所见，下罩14向上移动到上罩13，使得下罩接触上罩13。然后，如图5c中所见，上罩13从锁定装置13x释放。上罩13现在由下罩14支撑。如图5d中所见，下罩14携带上罩13向下移动，进入释放位置。在一个实施例中，支撑销15x被配置为突出穿过下罩14和上罩13这两者的支撑销孔口14e、13e。如图5e中所示，上罩13、下罩14和支撑结构15都可以从加热站1的加热室10移除。加热室10的内部可以通过舱口触及。舱口可以打开，使得可以移除上罩13、下罩14和支撑结构15。然后可以关闭舱口以保存加热室10中的热量。可以使用罩处理设备(未示出)移除上罩13、下罩14和支撑结构15。罩处理设备可以被配置为从加热室10移除上罩13、下罩14和支撑结构15。罩处理设备可以被配置为移除上罩13、下罩14和支撑结构15，并且将其放置在储存单元中。此外，罩处理设备可以被配置为可能从储存单元取出一组新的上罩13’、下罩14’和支撑结构15’，如图5f中所示。这组新的上罩13’、下罩14’和支撑结构15’布置在加热站1的加热室10中，并且下罩14’携带上罩13’向上移动。上罩13’使用锁定装置13x被固定就位。下罩14’然后再次移动到第一位置。固持上罩13、13’的锁定装置13x可以被配置为当下罩向上推动上罩时自动释放上罩13。锁定装置13x可以进一步被配置为在上罩13’与锁定装置13x接触时自动地固定新的上罩13’。
此外，图5a至图5g另外例示了罩支撑装备40。罩支撑装备40包括支撑结构15和下罩14，该下罩被配置为可相对于支撑结构15在第一位置与第二位置之间移动。此外，罩支撑装备40可以包括上罩13。罩支撑装备40可以可更换为具有不同组的上罩13’和下罩14’的罩支撑装备40’。
图6示出了根据本发明的实施例的方法100的流程图。根据本发明的第一方面的任何实施例的在加热站1中加热金属板坯料50的方法100包括将金属板坯料50布置在加热站1的加热室10中的步骤101。方法100包括将金属板坯料50支撑在支撑突起14d上的步骤102，这些支撑突起从布置在加热室10中的下罩14的主表面14a突出。方法100包括使用来自加热室10中的加热元件11、12的辐射加热来加热金属板坯料50的步骤104。方法100包括使用布置在加热室10中的下罩14和上罩13屏蔽金属板坯料50的至少一部分免受辐射加热的步骤105，其中下罩14和上罩13布置在金属板坯料50的相应相反侧。另外，方法100可以包括将下罩14从第一位置朝向上罩13移动到第二位置的步骤103。在第一位置，下罩14可以定位成更靠近加热室10的底部、优选地定位在金属板坯料50可以容易地插入加热室10的位置。在第二位置，下罩14可以布置成在加热金属板坯料50期间经由支撑突起14d支撑插入加热室的金属板坯料。移动下罩14的步骤103可以涉及将金属板坯料50从插入位置移动到加热位置。此外，方法100可以包括冷却上罩13和/或下罩14的步骤106。冷却上罩13和/或下罩14的步骤106可以发生在步骤101之前、步骤105之后、或其间的任何时刻。冷却106步骤可以在整个加热步骤104中连续地发生。
图7示出了根据本发明的实施例的方法100’的流程图。方法100’可以包括将金属板坯料布置到某种类型的炉20(例如多层炉、室式炉或辊底式炉)中的步骤107。方法100’可以包括在炉20的加热室22中加热金属板坯料50的步骤108。可以加热金属板坯料50，使得金属板坯料50的材料达到奥氏体相。此外，如果金属板坯料50涂覆有涂层材料，则涂层的化学转变可以在加热步骤108期间开始并且可能不一定完成。方法100’可以包括从炉20移除金属板坯料50的步骤109。这可以例如使用叉型装载设备来完成。可替代地，炉20可以包括排出设备，该排出设备在金属板坯料50被加热到奥氏体化温度时将该金属板坯料排出到它可以被例如叉型装载设备容易地拾起的位置。奥氏体金属板坯料50然后被转移到加热站1。方法100’可以包括方法100的步骤101、102、103、104、105、106。当金属板坯料50将被转移到加热站1中时，加热室门打开并且叉型装载设备水平地横越到加热站1中，此后将金属板坯料50降低到加热站1的支撑销15x上。然后，叉型装载设备被拉出加热站1，并且门被关闭，金属板坯料50留在加热室10内。下罩14现在向上移动103到金属板坯料50。下罩14与金属板坯料50相互作用，将该金属板坯料从支撑销15x提升。下罩14现在经由支撑突起14d承载金属板坯料50，这些支撑突起被配置为使得下罩14将金属板坯料50接纳在预定位置。预定位置例如可以是水平取向。下罩14和金属板坯料50一起继续朝向上罩13的提升运动。当下罩14已经到达紧邻上罩13的位置，将金属板坯料保持在它们之间的预定位置时，开始加热步骤104。金属板坯料50暴露于来自下加热元件11和上加热元件12的辐射热的(多个)区域可以被加热，使得(多个)区域的(多个)温度保持在奥氏体水平。被罩覆盖的(多个)区域然后可以开始缓慢冷却。当(多个)被覆盖的区域冷却到奥氏体水平与马氏体水平之间的温度时，可以完成加热步骤104。此后，下罩14可以开始携带金属板坯料50从第二位置向下移动到第一位置。金属板坯料50被支撑销15x接纳，而下罩14完全移动到第一位置，在该位置金属板坯料50可容易从加热室10移除。加热室10的门可以打开，并且然后叉型装载设备可以将金属板坯料50移出加热站1。方法100’可以进一步包括将金属板坯料布置在加工单元30中的步骤110。这也可以例如通过叉型装载设备来执行。此外，方法100’可以包括加工步骤111，在该加工步骤期间金属板坯料被压制硬化。这可以例如通过加工单元30的工具31来执行，该工具将力F施加到金属板坯料上。此外，方法100’可以包括冷却金属板坯料50的步骤112。当工具31关闭从而将金属板坯料50重新成形时，金属板坯料50可以被冷却到低于马氏体水平的温度。这种冷却112可以快速完成。因此，通过方法100’，可以由金属板坯料50生产压制硬化零件50’。
图8示出了根据本发明的一个实施例的方法的流程图。方法100”涉及更换罩组的过程。方法100”的任何步骤可以结合到方法100或方法100’中。方法100”可以包括关闭加热站1的加热电源的步骤。方法100”可以包括在加热站1外部准备罩处理单元的步骤。方法100”可以包括朝向上罩13移动下罩14使得下罩接触上罩13的步骤113。方法100”可以包括从上罩的固定点释放上罩13的步骤114。方法100”可以包括使用下罩14支撑上罩13的步骤115。方法100”可以包括将支撑上罩13的下罩14移动到释放位置的步骤116。释放位置可以是下罩14的第一位置。方法100”可以包括断开冷却水软管的步骤，这些冷却水软管直接或间接地连接到上罩13、或下罩14、或这两者。方法100”可以包括打开加热室10的步骤。方法100”可以包括从加热室10移除支撑上罩13的下罩14的步骤117。方法100”可以包括一旦支撑上罩13的下罩14已经从加热室10移除就关闭加热室10的步骤。这可以有助于保存加热室10中的热量。方法100”可以包括储存被移除组的上罩13和下罩14的步骤。方法100”可以包括打开加热室10的步骤。方法100”可以包括在插入位置将一组新的上罩13’和下罩14’插入加热室10的步骤118。此外，支撑结构15也可以随旧组的上罩13和下罩14一起移除。与新组的上罩13’和下罩14’兼容的支撑结构15’可以随上罩13’和下罩14’一起插入。可以插入上罩13’和下罩14’，使得上罩13’由下罩14’支撑。方法100”可以包括一旦新组的上罩13’和下罩14’、以及可选的支撑结构15已经插入加热室10中就关闭加热室10的步骤。方法100”可以包括从插入位置向上移动支撑上罩13’的下罩14’的步骤118。方法100”可以包括将上罩13’锁定在其固定点的步骤119。方法100”可以包括将下罩13’移动到第一位置(即接纳位置)的步骤120。通过执行方法100”，加热站可以有利地重新配置以生产不同的压制硬化零件50’。
图9示出了在根据本发明的实施例的方法过程期间金属板坯料的内部结构的示意图。在该图中，展示了坯料50的在至少一个非暴露区50a外部的至少一个暴露区50b、50c的温度以及坯料50的至少一个非暴露区50a的温度。在第一阶段108中，整个金属板坯料50在炉20中被加热到奥氏体相。这包括将金属板坯料50加热到等于或高于坯料的奥氏体温度的温度，并且可能将金属板坯料50保持在该温度持续一段时间。在第二阶段104中，金属板坯料50已经移动到加热站1，在该加热站中，该至少一个暴露区50b、50c保持在使金属板坯料保持奥氏体相的温度。此温度可以低于、等于或高于奥氏体温度。该至少一个非暴露区50a正在冷却，达到铁素体、珠光体和贝氏体相。在第三阶段111中，金属板坯料50在加工单元30中形成并且淬火。当该至少一个暴露区50b、50c从奥氏体相快速冷却时，其达到马氏体相。当该至少一个非暴露区50a淬火时，其保持在先前已冷却时达到的珠光体相。然而，该至少一个暴露区50b、50c在淬火之前可以具有铁素体、珠光体、贝氏体和/或奥氏体的混合物。取决于淬火前该至少一个暴露区50b、50c中的相组成，内部结构和材料强度变得不同。
在附图和说明书中，已经披露了本发明的优选实施例和示例，并且尽管采用了特定术语，但这些术语仅以一般性和描述性意义使用而不是用于限制的目的，在所附权利要求中阐述了本发明的范围。

Claims (17)

1.一种用于加热金属板坯料(50)的加热站(1)，包括：
加热室(10)，
下加热元件或上加热元件(11，12)，当处于加热位置时，这些下加热元件或上加热元件布置在该加热室(10)中、在金属板坯料(50)的下方或上方，并且这些下加热元件或上加热元件被配置为朝向该金属板坯料(50)提供辐射加热，以及
下罩(14)，该下罩布置在该加热室(10)中、在该金属板坯料(50)的下方，该下罩在形状和尺寸上适配成当处于该加热位置时阻挡辐射加热到达该金属板坯料(50)的至少第一部分、而允许辐射加热到达该金属板坯料(50)的至少第二部分并且对其进行加热，
其中，该下罩(14)包括多个支撑突起(14d)，当处于加热位置时，该多个支撑突起从该下罩(14)的主表面(14a)朝向该金属板坯料(50)突出，这些支撑突起(14d)被配置为在加热金属板坯料(50)期间支撑该金属板坯料。
2.根据权利要求1所述的加热站，其中，该加热站同时包括下加热元件(11)和上加热元件(12)，当处于加热位置时，这些下加热元件布置在金属板坯料(50)的下方，这些上加热元件布置在金属板坯料的上方，并且其中，该加热站进一步包括上罩，该上罩布置在该加热室(10)中、在这些上加热元件(12)与该金属板坯料(50)之间，该上罩在形状和尺寸上适配成当处于该加热位置时阻挡辐射加热到达该金属板坯料的至少第三部分、而允许辐射加热到达该金属板坯料的至少第四部分并且对其进行加热。
3.根据权利要求1或2所述的加热站，其中，该下罩(14)被配置为能够操作性地从第一位置朝向第二位置移动，在该第二位置中，该下罩被配置为当加热该金属板坯料时被定位。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加热站，其中，该下罩包括至少一个开口或凹部(14b，14c)，辐射加热能够通过该至少一个开口或凹部到达该金属板坯料(50)的所述至少第二部分并且对其进行加热。
5.根据权利要求4所述的加热站，进一步包括支撑销(15x)，这些支撑销延伸穿过该下罩(14)中的所述至少一个开口或凹部(14b，14c)并且被配置为支撑插入该加热站(1)中的金属板坯料(50)。
6.根据权利要求5所述的加热站，其中，该加热站被配置为接纳金属板坯料(50)，使得当该下罩(14)处于该第一位置时，该金属板坯料由所述支撑销(15x)支撑，并且其中，该加热站被配置为当该下罩(14)移动到该第二位置时由所述支撑突起(14d)支撑该金属板坯料(50)。
7.根据任一前述权利要求所述的加热站，其中，该上罩和该下罩(13，14)由钢或铝制成。
8.根据权利要求2所述的加热站，其中，该上罩(13)包括定距突起(13d)，当处于该加热位置时，这些定距突起从该上罩(13)的主表面(13a)朝向该金属板坯料突出。
9.根据任一前述权利要求所述的加热站，其中，该上罩和该下罩(13，14)是能够从该加热站(1)更换的。
10.根据权利要求5所述的加热站，其中，这些支撑销(15x)布置在支撑结构(15)上，其中，该支撑结构(15)是能够从该加热站(1)更换的。
11.根据任一前述权利要求所述的加热站，其中，该上罩和该下罩(13，14)中的任一个设置有冷却通道。
12.一种用于布置在加热室(10)中的罩支撑装备(40)，该罩支撑装备(40)包括：
支撑结构(15)，该支撑结构被配置为布置在该加热室(10)中，
下罩(14)，该下罩被配置为相对于该支撑结构(15)能够在第一位置与第二位置之间移动、并且被配置为接纳金属板坯料(50)，该下罩在形状和尺寸上适配成阻挡辐射加热到达金属板坯料(50)的至少第一部分、而允许辐射加热到达该金属板坯料(50)的至少第二部分并且对其进行加热，
其中，该罩支撑装备(40)的下罩(14)包括多个支撑突起(14d)，当处于加热位置时，该多个支撑突起从该下罩(14)的主表面(14a)朝向该金属板坯料(50)突出，这些支撑突起(14d)被配置为在加热该金属板坯料(50)期间支撑该金属板坯料。
13.一种在根据权利要求1至11中任一项所述的加热站(1)中加热金属板坯料(50)的方法(100)，包括以下步骤：
将该金属板坯料(50)布置(101)在该加热站(1)的加热室(10)中，
将该金属板坯料(50)支撑(102)在支撑突起(14d)上，这些支撑突起从布置在该加热室(10)中的下罩(14)的主表面(14a)突出，
使用来自该加热室(10)中的加热元件(11，12)的辐射加热来加热(104)该金属板坯料(50)，
使用布置在该加热室(10)中的该下罩(14)屏蔽(105)该金属板坯料(50)的至少一部分以免受该辐射加热。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，屏蔽(105)该金属板坯料(50)的至少一部分以免受该辐射加热的步骤进一步包括使用布置在该加热室(10)中的上罩(13)屏蔽该金属板坯料，并且其中，该下罩和该上罩(14，13)布置在该金属板坯料(50)的相应相反侧。
15.根据权利要求13或14所述的方法，进一步包括将该下罩(14)从第一位置朝向第二位置移动(103)的步骤，其中，该下罩(14)在加热(104)该金属板坯料(50)的步骤期间处于该第二位置。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，将该金属板坯料(50)布置(101)在该加热室(10)中的步骤包括将该金属板坯料(50)布置在支撑销(15x)上，这些支撑销布置在该加热室(10)中，并且其中，该金属板坯料在该下罩(14)处于该第一位置时被支撑在所述支撑销(15x)上、并且在该下罩(50)移动(103)到该第二位置时被支撑在所述支撑突起(14d)上。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，进一步包括冷却(106)该上罩或该下罩(13，14)的步骤。
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