DE102006037637A1 - Procedures for heating of metal sheets for hot deformation, comprises inserting work pieces by means of a transport device into a forming tool and heating the work pieces during the transportation procedure by a heating device - Google Patents

Procedures for heating of metal sheets for hot deformation, comprises inserting work pieces by means of a transport device into a forming tool and heating the work pieces during the transportation procedure by a heating device Download PDF

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Abstract

The procedures for heating of metal sheets (6) for hot deformation, comprises inserting work pieces by means of a transport device into a forming tool and heating the work pieces during the transportation procedure by a heating device (7) that acts as the transport device. The heating procedure takes place in sub area of the transportation procedure at 1000[deg]C. Stationary heating devices are arranged in toolbox (1) and/or in tool (2, 3) in addition to the transportation-heating device. The energy entry takes place into the metal sheet at a point in conductive/inductive manner. An independent claim is included for a device for heating of metal sheets.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung unter anderem in Kombination mit anschließendem Presshärtevorgang. Dabei wird das Metallblech durch ein Greifer-Erwärmungssystem, über welches die Energieeinleitung erfolgt, erwärmt und in ein Presswerkzeug, bestehend aus einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug eingelegt.The The invention relates to a method and a device for heating Metal sheets, in particular of steel sheets for hot forming below other in combination with subsequent press hardening process. In this case, the metal sheet by a gripper-heating system over which the Energy is introduced, heated and in a pressing tool, consisting of a lower tool and an upper tool inserted.

Stand der TechnikState of the art

Metallbleche im Allgemeinen werden kalt oder warm umgeformt. Die unter anderem hier zum Einsatz kommenden borlegierten Stahlbleche werden üblicherweise warm umgeformt und pressgehärtet. Durch diese Vorgehensweise werden die Werte für die Zugfestigkeit und Härte gegenüber den Ursprungswerten deutlich gesteigert.metal sheets generally cold or hot are formed. The among others Boron-alloyed steel sheets used here are customary hot formed and press hardened. By doing so, the values for tensile strength and hardness are compared with those of Origin values significantly increased.

Verfahren zur Warmumformung mit anschließendem Presshärtevorgang sind bereits bekannt. Die DE 24 52 486 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem Stahlbleche separat außerhalb der Presse in einer Erwärmungsanlage erhitzt werden, bevor diese in erhitztem Zustand in ein Werkzeug einer Presse eingelegt, umgeformt und pressgehärtet werden. Die Erwärmungsanlage ist in der Regel als Durchlauf- oder Kammerofen ausgeführt, welche elektrisch oder mit Gas beheizt werden. Die zur Warmumformung notwendige Temperatur der Stahlbleche liegt bei ca. 780°C bis 1000°C, vorzugsweise bei 860°C. Um diese hohen Temperaturen im Stahlblech zu erreichen, muss die Verweildauer in der Erwärmungsanlage angepasst werden, was teilweise zur anlagentechnisch sehr aufwendigen Lösungen mit in der Regel sehr hohem Platzbedarf führt.Methods for hot forming with subsequent press hardening process are already known. The DE 24 52 486 A1 discloses a method in which steel sheets are heated separately outside the press in a heating plant before they are placed in a heated state in a tool of a press, reshaped and press-hardened. The heating system is usually designed as a continuous or chamber furnace, which are heated electrically or with gas. The temperature of the steel sheets required for hot forming is about 780 ° C to 1000 ° C, preferably 860 ° C. In order to achieve these high temperatures in the steel sheet, the residence time in the heating system must be adjusted, which sometimes leads to very complex solutions with generally very high space requirements.

In der DE 101 28 199 A1 wird eine Vorrichtung zur Umformung von Metallblechen, insbesondere Magnesiumblechen, offenbart, bei der ein Metallblech im Umformraum zumindest bereichsweise beheizt wird. Hierzu wird heiße Luft über im Oberwerkzeug und im Unterwerkzeug vorgesehene Strömungskanäle in den Umformraum geleitet. Diese Vorrichtung ist für Temperaturen zwischen 90°C und 350°C vorgesehen.In the DE 101 28 199 A1 a device for forming metal sheets, in particular magnesium sheets, disclosed in which a metal sheet is heated at least partially in the forming space. For this purpose, hot air is passed into the forming space via flow channels provided in the upper tool and in the lower tool. This device is designed for temperatures between 90 ° C and 350 ° C.

Nachteilig an dieser Vorrichtung ist die starke Erwärmung des Werkzeuges und auch eine starke Erwärmung des Umformraumes. Insbesondere bei Temperaturen bis zu 1000°C wäre der Umformprozess nicht mehr sicher beherrschbar.adversely in this device is the strong heating of the tool and also a strong warming of the forming space. Especially at temperatures up to 1000 ° C would be the forming process no longer controllable.

Ein weiterer Nachteil dieses Erwärmungsverfahrens im Umformraum ist, dass die Hubzahl durch den Erwärmungsvorgang erheblich verschlechtert wird. Die Taktzeit verlängert sich entsprechend der Zeitdauer des Erwärmungsvorganges.One Another disadvantage of this heating process in the forming space is that the number of strokes due to the heating process is significantly deteriorated. The cycle time is extended according to the Duration of the heating process.

Aufgabe und Vorteil der ErfindungTask and advantage of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung mit anschließendem Presshärtevorgang zu entwickeln, wobei die Erwärmung im Wesentlichen innerhalb einer Pressenanlage erfolgt, und wobei diese Erwärmung keinen nennenswerten Einfluss auf die Hubzahl der Presse hat.Of the Invention is based on the object, starting from the prior art, a method and a device for heating metal sheets, in particular of steel sheets for hot forming with subsequent press hardening process to develop, with the warming essentially takes place within a press plant, and wherein these warming has no appreciable influence on the stroke rate of the press.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 und ausgehend von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 9 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 9 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.These Task is based on a method according to the preamble of claim 1, characterized by the characterizing features of claim 1 and starting from a device according to the preamble of the claim 9 solved by the characterizing features of claim 9. In the dependent claims are advantageous and expedient developments of the method or the device according to the invention specified.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde die Metallbleche nicht wir bisher bekannt in einem Ofen vor der Presse oder im Umformraum der Presse, sondern während des Einlegens eines Bleches in die Umformstufe zu Erwärmen. Die Dauer des Transportes wird somit genutzt für die Erwärmung der Bleche. Die Transportvorrichtung wirkt gleichzeitig als Erwärmungsvorrichtung. Das kalte Blech wird dabei außerhalb des Pressenraumes von der Transport-/Erwärmungsvorrichtung aufgenommen, während des Einlegetransportes auf eine Solltemperatur erwärmt und in erwärmtem Zustand im Umformwerkzeug, vorzugsweise auf der Umformgeometrie des Unterwerkzeuges, abgelegt. Die Solltemperatur beträgt 920°C bis 1000°C, aber auch andere Temperaturbereiche sind realisierbar.Of the Invention, the idea is based on the metal sheets not us previously known in an oven in front of the press or in the forming of the Press, but during the insertion of a sheet in the forming stage to heat. The Duration of transport is thus used for the heating of the sheets. The transport device acts as a heating device at the same time. The cold sheet is outside the press room taken by the transport / warming device, while the Einletransportes heated to a desired temperature and in heated Condition in the forming tool, preferably on the forming geometry of the lower tool, filed. The target temperature is 920 ° C to 1000 ° C, but also other temperature ranges can be realized.

Die Erwärmung der Metallbleche erfolgt elektrisch, vorzugsweise konduktiv, aber auch andere Erwärmungsverfahren, wie beispielsweise induktive Erwärmung sind möglich. Als Option sieht die Erfindung weiterhin vor, dass sich im Werkzeug bzw. im Umformraum stationäre Erwärmungsvorrichtungen befinden, die zusätzlich eine Erwärmung des Bleches vor der Umformung herbeiführen.The warming the metal sheets are electrical, preferably conductive, but also other heating methods, such as inductive heating are possible. As an option, the invention further provides that in the tool or stationary in the forming space Heating devices are located, the additional a warming of the sheet before forming.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus dem, anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.Further Details and advantages will be apparent from the, with reference to a drawing illustrated embodiment.

Es zeigt:It shows:

1 Werkzeugraum mit der erfindungsgemäßen Transport-/Erwärmungsvorrichtung 1 Tool room with the transport / heating device according to the invention

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

1 zeigt schematisch einen Werkzeugraum 1 einer hier nicht näher dargestellten Umformpresse. Zu sehen ist ein Presswerkzeug, bestehend aus einem Unterwerkzeug 2 und einem Oberwerkzeug 3. Das Unterwerkzeug 2 ist mit einem Pressentisch 4 bzw. einem Schiebetisch fest verbunden. Das Oberwerkzeug 3 ist an einem Stößel 5 befestigt. Der Stößel 5 wird über einen nicht dargestellten Antrieb in eine vertikale Hub- und Senkbewegung versetzt, sodass ein Metallblech 6 zwischen dem Oberwerkzeug 3 und dem Unterwerkzeug 2 entsprechend der Werkzeuggeometrie umgeformt wird. In der dargestellten Position wird das Metallblech von der erfindungsgemäßen Erwärmungsvorrichtung 7 gehalten und erwärmt und befindet sich kurz vor dem Einlegen in das Unterwerkzeug 2. Zuvor hat die erfindungsgemäße Erwärmungsvorrichtung 7, welche gleichzeitig als Transportvorrichtung fungiert das Metallblech 6 außerhalb des Werkzeugraumes 1 aufgenommen und während des Transportes in die dargestellte Position induktiv über eine nicht näher dargestellte Energieversorgung erwärmt. Der Transport des Metallbleches 6 in das Unterwerkzeug 2 erfolgt dabei mit allen notwendigen Freiheitsgraden, wie sie hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Der Energieeintrag der Erwärmungsvorrichtung 7 in das Metallblech 6 kann sowohl vollflächig, als auch nur bereichsweise erfolgen. Auch Metallbleche mit gekrümmten, dem Fertigteil angepassten Außenkonturen können durch entsprechende Gestaltung der Erwärmungsvorrichtung erwärmt und transportiert werden. 1 schematically shows a tool room 1 a forming press not shown here. You can see a pressing tool, consisting of a lower tool 2 and an upper tool 3 , The lower tool 2 is with a press table 4 or a sliding table firmly connected. The upper tool 3 is on a pestle 5 attached. The pestle 5 is offset by a drive, not shown in a vertical lifting and lowering, so that a metal sheet 6 between the upper tool 3 and the lower tool 2 is converted according to the tool geometry. In the illustrated position, the metal sheet of the heating device according to the invention 7 held and heated and is located just before insertion into the lower tool 2 , Previously, the heating device according to the invention 7 , which simultaneously acts as a transport device, the metal sheet 6 outside the tool room 1 taken and heated during transport in the position shown inductively via a power supply, not shown. The transport of the metal sheet 6 into the lower tool 2 takes place with all the necessary degrees of freedom, as they are well known from the prior art. The energy input of the heating device 7 in the metal sheet 6 can be done over the entire area, as well as only in certain areas. Also metal sheets with curved, the finished part adapted outer contours can be heated and transported by appropriate design of the heating device.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.The Invention is not on the illustrated and described embodiment limited. she also includes all expert Further developments within the scope of the inventive concept.

11
Werkzeugraumtool room
22
Unterwerkzeuglower tool
33
Oberwerkzeugupper tool
44
Pressentischpress table
55
Stößeltappet
66
Metallblechmetal sheet
77
Erwärmungsvorrichtungheater

Claims (14)

Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung, wobei die Werkstücke mittels einer Transportvorrichtung in ein Umformwerkzeug eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsvorgang während des Transportvorganges erfolgt und dass die Erwärmungsvorrichtung (7) gleichzeitig als Transportvorrichtung dient.Method for heating workpieces, in particular steel sheets for hot forming, wherein the workpieces are inserted by means of a transport device in a forming tool, characterized in that the heating process takes place during the transport process and that the heating device ( 7 ) simultaneously serves as a transport device. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsvorgang nur in zeitlichen Teilbereichen des Transportvorganges erfolgt.Device according to claim 1, characterized in that that the heating process takes place only in temporal sub-areas of the transport process. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur beweglichen Erwärmungsvorrichtung (7) stationäre Erwärmungsvorrichtungen im Werkzeugraum (1) und/oder im Werkzeug (2, 3) angeordnet sind.Device according to claim 1 and 2, characterized in that in addition to the mobile heating device ( 7 ) stationary heating devices in the tool room ( 1 ) and / or in the tool ( 2 . 3 ) are arranged. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) konduktiv erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the energy input into the metal sheet ( 6 ) takes place conductively. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) induktiv erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the energy input into the metal sheet ( 6 ) inductively. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) über eine großflächige Kontaktfläche erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the energy input into the metal sheet ( 6 ) takes place over a large area of contact. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) punktuell erfolgt.Method according to one or more of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the energy input into the metal sheet ( 6 ) is done at points. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Erwärmungstemperaturen bis zu 1000°C realisierbar sind.Method according to one or more of the preceding claims 1 to 7, characterized in that heating temperatures up to 1000 ° C feasible are. Vorrichtung zur Erwärmung von Werkstücken, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung, wobei die Werkstücke mittels einer Transportvorrichtung in ein Umformwerkzeug eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsvorrichtung (7) gleichzeitig als Greifer einer Transportvorrichtung dient und dass die Erwärmung während des Transportes von Metallblechen (6) erfolgt.Apparatus for heating workpieces, in particular steel sheets for hot forming, wherein the workpieces are inserted by means of a transport device in a forming tool, characterized in that the heating device ( 7 ) simultaneously serves as a gripper of a transport device and that the heating during the transport of metal sheets ( 6 ) he follows. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (6) durch einen elektrischen Energieeintrag welcher über die Erwärmungsvorrichtung (7) erfolgt, erwärmt werden.Device according to claim 9, characterized in that the metal sheets ( 6 ) by an electrical energy input which via the heating device ( 7 ), are heated. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugraum (1) und/oder im Werkzeug (2, 3) stationäre Erwärmungsvorrichtungen vorhanden sind.Apparatus according to claim 9 and 10, characterized in that a tool room ( 1 ) and / or in the tool ( 2 . 3 ) stationary heating devices are present. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (6) mittels einer konduktiven Energieübertragung erwärmt werden.Device according to one or more of the preceding claims 9 to 11, characterized in that the metal sheets ( 6 ) are heated by means of a conductive energy transfer. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (6) mittels einer induktiven Energieübertragung erwärmt werden.Device according to one or more of the preceding claims 9 to 11, characterized in that the metal sheets ( 6 ) are heated by means of an inductive energy transfer. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen der Erwärmungsvorrichtung (7) der Außenkontur der Metallbleche (6) angepasst sind.Device according to one or more of the preceding claims 9 to 13, characterized in that the receptacles of the heating device ( 7 ) the outer contour of the metal sheets ( 6 ) are adjusted.
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