DE102008005116A1 - Method for manufacturing metal band with different material properties over length and breadth, involves carrying out partial heat treatment of band before coiling to coils or subsequent processing to panels - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes mit über Länge und Breite unterschiedlichen Materialeigenschaften, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach Patentanspruch 17.The The invention relates to a method for producing a metal strip with different material properties over length and width, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for implementation This method according to claim 17.
Der heiß umkämpfte Automobilmarkt zwingt die Hersteller ständig nach Lösungen zur Senkung des Flottenverbrauches unter Beibehaltung eines höchstmöglichen Komforts und Insassenschutzes zu suchen. Dabei spielt einerseits die Gewichtsersparnis aller Fahrzeugkomponenten eine entscheidende Rolle andererseits aber auch ein möglichst günstiges Verhalten der einzelnen Bauteile bei hohen statischen und dynamischen Beanspruchungen im Betrieb und im Crashfall.Of the hotly contested automotive market is forcing manufacturers Constantly looking for solutions to reduce fleet consumption while maintaining the highest possible comfort and occupant protection. On the one hand the weight saving plays on the one hand all vehicle components a crucial role on the other but also a favorable behavior of the individual components under high static and dynamic loads during operation and in the event of a crash.
Die Vormaterial-Lieferanten versuchen diesen Anforderungen durch die Bereitstellung belastungsoptimierter Bleche aus Stahl (Taylored welded oder Taylored rolled Blanks) Rechnung zu tragen, die entsprechend den zu erwartenden Belastungen blechdickenoptimiert sind oder aus unterschiedlich festen Werkstoffen bestehen.The Prematerial suppliers try these requirements through the Provision of load-optimized steel sheets (Taylored welded or Taylored rolled blanks), which correspond accordingly the expected loads are sheet thickness optimized or off consist of different solid materials.
Derartige Bleche oder Bänder aus Stahl müssen vergleichsweise hohen Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Dehnfähigkeit, Zähigkeit, Energieaufnahme und Verarbeitbarkeit beispielsweise durch Kaltumformen, Schweißen und/oder Oberflächenbehandeln, genügen.such Sheets or strips of steel must be comparatively high demands in terms of strength, elasticity, Toughness, energy absorption and processability, for example by cold forming, welding and / or surface treatment, suffice.
Nachteilig bei der Herstellung belastungsoptimierter Bleche aus Stahl sind bei den geschweißten Blechplatinen die aufwändigen Schneid- und Fügeprozesse sowie scharfe Eigenschaftsgradienten beim Werkstoffübergang.adversely in the production of load-optimized steel sheets at the welded sheet metal plates the elaborate ones Cutting and joining processes as well as sharp property gradients at the material transition.
Bei gewalzten Blechplatinen besteht der Nachteil einer nur eindimensionalen Dickeneinstellung. Nachteilig ist außerdem, dass eine gezielte separate bzw. lokale Einstellung von Materialeigenschaften und eine Herstellbarkeit im verzinkten Zustand nicht oder nur mit großem Aufwand möglich ist.at rolled sheet metal blanks has the disadvantage of only one-dimensional Thickness adjustment. Another disadvantage is that a targeted separate or local adjustment of material properties and manufacturability in the galvanized state not or only with great effort is possible.
Ein
Verfahren zum Herstellen eines entsprechend den Festigkeits- bzw.
Steifigkeitsanforderungen unterschiedliche Materialstärken
aufweisenden Blechformteiles durch Tiefziehen ist aus der
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Blechplatine im Bereich der Formgebung vor oder während des Tiefziehens erwärmt wird, wobei die Erwärmung zur Erreichung eines unterschiedlichen Werkstoff-Dehnungskoeffizienten über die Erstreckung der Blechplatine nur partiell oder mit unterschiedlicher Intensität erfolgt.This Method is characterized in that a sheet metal blank in Shaping area before or during thermoforming is heated, with heating to achieve a different material expansion coefficient over the extent of the sheet metal plate only partially or with different intensity he follows.
Zudem ist es möglich, die Erwärmung des Blechwerkstoffes nach einem der letzten Walzschritte und vor dem Aufwickeln zu einem Coil oder vor der Herstellung zur Blechplatine durchzuführen.moreover it is possible the heating of the sheet metal material after one of the last rolling steps and before winding to a Coil or before making the sheet metal plate to perform.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass partiell wärmebehandelte Stahlbänder vor dem Tiefziehen hohe Eigenspannungen aufweisen, die beim Aufteilen des Bandes in Blechplatinen frei werden und je nach Grad der Wärmebehandlung zu einem mehr oder weniger starken Verzug führen.Of the Disadvantage of this method is that partially heat treated Steel strips have high internal stresses before deep-drawing, which are released when splitting the tape in sheet metal blanks and ever after degree of heat treatment to a more or less lead to severe delay.
Solche stark verzogenen Blechplatinen können entweder gar nicht verarbeitet werden oder müssen mit großem Aufwand einem Nachrichtprozess unterzogen werden. Zudem besteht die Gefahr, dass es bei Zuführung zu stark verzogener Platinen in nachfolgende Anlagen zu Beschädigungen von Anlagenteilen kommen kann.Such strongly warped sheet metal blanks can either not at all be processed or need a lot of effort be subjected to a message process. There is also the danger that it is in feeding too much warped boards in subsequent Equipment may cause damage to equipment.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes mit über Länge und Breite unterschiedlichen Materialeigenschaften anzugeben, mit dem nach dem Abtafeln oder Aufwickeln eigenspannungsoptimierte und verzugsarme Platinen oder Bänder für die Weiterverarbeitung bereitgestellt werden können. Eine weitere Aufgabe ist, eine entsprechende Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.Of the The invention is therefore based on the object, a process for the preparation a metal band with different length and width Specify material properties with the after the sheeting or winding low-voltage and low-distortion circuit boards or bands can be provided for further processing. Another task is to have an appropriate facility to carry out of the procedure.
Nach der Lehre der Erfindung wird das Band während und/oder im unmittelbaren Anschluss an die partielle Wärmebehandlung in einer kontinuierlichen Prozessabfolge einem Richtvorgang unterzogen, bei dem das Band eine Temperatur von Raumtemperatur bis Wärmebehandlungstemperatur aufweist.To The teaching of the invention is the tape during and / or Immediately following the partial heat treatment subjected to a straightening process in a continuous process sequence, wherein the strip has a temperature from room temperature to heat treatment temperature having.
Der Richtvorgang kann z. B. ein Biegerichten, dressierendes Richten, Recken oder ein Streckrichten sein oder auch eine weitere Wärmebehandlung, die beispielsweise mittels Hochenergiestrahlquellen, wie z. B. Laser, oder über induktive Verfahren erfolgen kann. Vorteilhaft wird das Richten über eine Wärmebehandlung symmetrisch durchgeführt, um die entstehenden Eigenspannungen auf einem niedrigen Niveau zu halten.Of the Straightening process can z. B. a bending, judging, Stretching or straightening or even another heat treatment, for example, by means of high energy beam sources, such. Laser, or via inductive methods. Advantageous the straightening becomes symmetrical over a heat treatment performed to the resulting residual stresses on a low level.
Die partielle Wärmebehandlung kann dabei in vorteilhafter Weise durch eine induktive Querfelderwärmung erfolgen. Alternativ kann die Erwärmung durch Infrarotstrahlung flächig oder durch einen bewegten Laserstrahl erfolgen. Eine weitere Erwärmungsmöglichkeit besteht in der Anströmung der betreffenden Bereiche durch Heißgas (Plasma, erwärmtes Schutz- oder Formiergas, Flammen). Grundsätzlich ist es möglich diese Verfahren einzeln oder in Kombination anzuwenden.The Partial heat treatment can be done in an advantageous manner done by an inductive transverse field heating. alternative can the heating by infrared radiation surface or by a moving laser beam. Another warming possibility exists in the flow through the relevant areas Hot gas (plasma, heated protective or forming gas, Flames). Basically it is possible this procedure apply individually or in combination.
Durch die lokale Erwärmung kommt es ohne Bandzug zur Ausbildung einer Verwerfung, die durch eine teilweise plastische und aufgrund der erhöhten Temperatur wenig verfestigend wirkenden Verformung nicht vollständig bei der Abkühlung zurückgeht.By The local warming comes to training without a belt train a fault caused by a partially plastic and due the increased temperature little hardening acting deformation not completely due to the cooling down.
Durch einen mit der partiellen Wärmebehandlung kombinierten oder sich daran anschließenden Streckvorgang werden die die Verwerfung umgebenden Bereiche gestreckt und verfestigt, während die Verwerfung selbst geringere plastische Dehnungen und somit Verfestigungen erfährt. Hierdurch entstehen die gewünschten lokalen Eigenschaftsverteilungen. Das gesamte Band ist danach weitestgehend verwertungsfrei.By one combined with the partial heat treatment or The subsequent stretching process will be the Warp surrounding areas stretched and solidified while the fault itself less plastic strain and thus solidification experiences. This creates the desired local Property distributions. The entire band is thereafter as far as possible recycling free.
Vorteilhaft kann es sein, die lokale Erwärmung unter definierter Bandzugspannung durchzuführen, um lokal optimierte Eigenschaften einzustellen. Insbesondere können die lokale Erwärmung und der Streckvorgang gleichzeitig durchgeführt werden. Der kalte Bereich wird dadurch zum einen stärker und zum anderen aufgrund der niedrigeren Temperatur stärker verfestigend gestreckt als der lokal erwärmte Bereich. Dies ermöglicht noch größere Eigenschaftsvariationen bei gleichzeitig planem Band.Advantageous It may be, the local heating under a defined band tension to set locally optimized properties. In particular, local warming and the Stretching be performed simultaneously. The cold This makes the area stronger on the one hand and on the other, on the other hand the lower temperature stretched stronger as the locally heated area. this makes possible even larger property variations at the same time plan tape.
Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass es jetzt möglich ist, auch bei partiell wärmebehandelten Bändern mit hohen Eigenspannungen nach dem Abtafeln oder Aufwickeln eigenspannungsoptimierte und verzugsarme Platinen oder Bänder für die Weiterverarbeitung herzustellen.Of the Advantage of this method lies in that it is now possible, even with partially heat treated Tapes with high residual stresses after tableting or Winding of intrinsically-optimized and low-distortion boards or Produce ribbons for further processing.
Im Vergleich zu den bekannten Richtvorgängen an warm- oder kaltgewalzten Bändern, bei denen der Richtvorgang losgelöst von den vorherigen Bearbeitungsschritten durchgeführt wird, ist der Richtvorgang des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft direkt mit der partiellen Wärmebehandlung des Bandes gekoppelt.in the Compared to the known straightening on warm or cold-rolled strips, in which the straightening process detached is performed from the previous processing steps, is the straightening process of the method according to the invention advantageous directly with the partial heat treatment of Coupled band.
Versuche haben gezeigt, dass es gerade bei partiell wärmebehandelten Metallbändern in Bezug auf den bei der Wärmebehandlung entstehenden Eigenspannungszustand günstig ist, den erforderlichen Richtprozess nicht zeitlich losgelöst von der Wärmebehandlung sondern zeitgleich oder in direktem Anschluss daran durchzuführen. Dadurch werden in den nachfolgenden Prozessstufen mögliche Anlagenbeschädigungen durch eigenspannungsbedingte Verwertungen vermieden.tries have shown that it is just partially heat treated Metal ribbons in terms of in the heat treatment resulting residual stress condition is favorable, the required Straightening process not timely released from the heat treatment but at the same time or in direct connection to it. This makes possible in the subsequent process stages Plant damage due to intrinsic recoveries avoided.
Durch Ausnutzung von z. B. beim Streckvorgang noch bestehender Temperaturunterschiede kann die Planheit optimiert werden. Wird ein Bereich nur erwärmt ohne Streckung werden in diesem Bereich Welligkeiten auftreten. Durch Strecken der umgebenden Bereiche können diese Welligkeiten prinzipiell beseitigt werden. Das Band kann vor dem Richtvorgang Raumtemperatur (RT) bis Wärmebehandlungstemperatur aufweisen, wobei sich ein Richten nahe der Raumtemperatur als besonders günstig erwiesen hat.By Utilization of z. B. during the stretching process still existing temperature differences the flatness can be optimized. If only one area is heated without stretch, ripples will occur in this area. By stretching the surrounding areas, these ripples can be eliminated in principle. The tape can before the straightening process Room temperature (RT) to have heat treatment temperature, judging close to room temperature is particularly beneficial has proved.
Zur Herstellung eines eigenspannungsoptimierten Bandes ist es vorteilhaft, eine Bandtemperatur von unterhalb 200°C einzuhalten. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Band nach der partiellen Wärmebehandlung mittels Luft oder auch beschleunigt abgekühlt wird.to Production of an intrinsically-optimized strip is advantageous to maintain a strip temperature of below 200 ° C. For this is inventively provided that the band after the partial heat treatment by means of air or also is cooled accelerated.
Insbesondere können durch eine unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeit auch in Verbindung mit optimierten Reckvorgängen, z. B. durch die damit verbundenen verformungsinduzierten Gefügeumwandlungen, unterschiedliche Gefügeausbildungen realisiert werden, die zu lokal unterschiedlichen Eigenschaften führen.Especially can by a different cooling rate also in connection with optimized stretching processes, z. B. due to the deformation-induced microstructural transformations, different Microstructures can be realized that are too locally different Properties lead.
Um eine Oxidation des Bandes während des Richtens mittels Wärmebehandlung zu vermeiden, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Richtvorgang in einer Schutzgasatmosphäre durchzuführen.Around an oxidation of the tape during straightening means To avoid heat treatment will be beneficial Further development of the invention proposed, the straightening process in one Protective gas atmosphere to perform.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sowohl der Prozess der partiellen Wärmebehandlung wie auch der Richtvorgang mittels Wärmebehandlung unter Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden. Ein zusätzlicher Kostenvorteil kann erzielt werden, wenn diese Prozessschritte in einer gemeinsamen Einhausung unter Schutzgasatmosphäre stattfinden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that both the process of partial heat treatment as well as the straightening process by means of heat treatment under inert gas atmosphere be carried out. An additional cost advantage can be achieved if these process steps take place in a common enclosure under a protective gas atmosphere.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.Further Features, advantages and details of the invention will become apparent the following description of illustrated in a drawing Embodiments.
Es zeigen:It demonstrate:
Das
Metallband
Die
erfindungsgemäße Einrichtung
Hinter
dem Einlauf-Rollenpaar
In
Fertigungsrichtung hinter dem Einlauf-Rollenpaar
Die
Wärmebehandlungsanlage
Der
Wärmebehandlungsanlage
Die
gesamte Einrichtung ist mit einer Einhausung
Erfindungsgemäß sind alle Anlagenkomponenten miteinander gekoppelt, so dass der Richtprozess in einer kontinuierlichen Prozessabfolge während und/oder im unmittelbaren Anschluss an die Wärmebehandlung durchgeführt werden kann.According to the invention all plant components coupled together, so that the straightening process in a continuous process sequence during and / or performed immediately after the heat treatment can be.
In
Das
Metallband
In
Erfindungsgemäß ist
die gesamte Anlage mit einer unter Schutzgas stehenden Einhausung
In
Die
Einrichtung
Die
Richtanlage
Der
Richtanlage
Mit
einer weiteren Richtanlage
Erfindungsgemäß sind
zumindest die Anlagenkomponenten
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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