DE102012021031A1 - Producing a press-hardened sheet metal component, comprises partially heating a steel sheet by an inductor using an electromagnetic induction without a furnace and then transferring to press stages connected one after the other - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung pressgehärteter Blechbauteile.The invention relates to a method and an apparatus for producing press-hardened sheet-metal components.
Pressgehärtete Bleche werden im Kraftfahrzeugbau vermehrt eingesetzt, da diese, verglichen mit klassisch kaltumgeformten Blechen, eine erhöhte Festigkeit und ein verringertes Gewicht aufweisen. Derartige Bleche können etwa als Teil von sicherheitskritischen bzw. hoch belasteten Karosseriebereichen, beispielsweise als Fahrwerksträger, Seitenaufprallschutzelement, Tür, Säule, Holm, eingesetzt werden.Press-hardened sheets are increasingly used in the automotive industry, as they have, compared to classical cold-formed sheets, increased strength and reduced weight. Such metal sheets can be used, for example, as part of safety-critical or heavily loaded bodywork areas, for example as a chassis carrier, side impact protection element, door, pillar, spar.
Beim Presshärten werden Bleche entweder in Form von Bändern bzw. (endlosen) Coils oder als diskrete Blechabschnitte dem Fertigungsprozess zugeführt und zunächst soweit erwärmt bis ein austenitisches Gefüge vorliegt. Anschließend werden die erhitzten Bleche einem Presswerkzeug zugeführt, wo sie warm umgeformt werden und gleichzeitig in-situ mit einer definierten Temperaturänderungsrate abgekühlt werden, wobei sich ein größtenteils martensitisches Gefüge ausbildet, d. h., die Bleche eine höhere Härte und Festigkeit erhalten. Im Gegensatz zur Kaltumformung martensitisch gehärteter Bleche ergibt sich der Vorteil, dass beim Warmumformen deutlich geringere Rückfederung auftritt. Presshärteverfahren an sich sind dem Fachmann bekannt.In press hardening, sheets are fed into the production process either in the form of strips or (endless) coils or as discrete sheet sections, and are initially heated until an austenitic structure is present. Subsequently, the heated sheets are fed to a press tool, where they are hot worked and simultaneously cooled in-situ with a defined rate of temperature change, forming a mostly martensitic microstructure, d. h., The sheets receive a higher hardness and strength. In contrast to the cold forming of martensitic hardened sheets, there is the advantage that during hot forming significantly lower springback occurs. Press hardening methods per se are known to the person skilled in the art.
In der Regel kommen zur Erwärmung und zum Pressen der Bleche nachteilig zwei (räumlich) und baulich getrennte Vorrichtungen zum Einsatz, wobei eine Vielzahl von Erwärmungsverfahren bekannt ist. Neben einer konventionellen Erwärmung durch Gasverbrennung oder mittels elektrischer Widerstandsheizung sind auch induktive Erwärmungsverfahren bekannt. Konventionelle Erwärmungsverfahren weisen eine nur geringe Energieeffizienz auf, da die Erwärmungsvorrichtung dabei ständig auf Temperatur gehalten werden muss und dadurch nicht unerhebliche Wärmeverluste auftreten. Üblicherweise wird die Erwärmung der Bleche in mehreren Stufen durchgeführt, wobei diese zunächst vorgewärmt werden, dann wird die Temperatur zum In Gang Setzen von Diffusionsvorgängen gehalten und anschließend wird auf die eigentliche Austenitisierungstemperatur erwärmt. Aufgrund der langen Verweildauer in der Erwärmungsvorrichtung, handelt es sich dabei um einen Prozess, bei dem Verfahrensparameter wie Temperatur und Verweildauer nur eingeschränkt bedarfsorientiert an den Pressentakt angepasst werden können. Zudem müssen herkömmliche Erwärmungsvorrichtungen stationär von der Pressenlinie installiert werden und nehmen bis zu 200 m2 Fläche in Anspruch.In general, disadvantageously two (spatially) and structurally separate devices are used for heating and for pressing the sheets, wherein a plurality of heating methods is known. In addition to conventional heating by gas combustion or by electrical resistance heating and induction heating methods are known. Conventional heating methods have a low energy efficiency, since the heating device must be kept constantly at temperature and thus not inconsiderable heat losses occur. Usually, the heating of the sheets is carried out in several stages, these are first preheated, then the temperature is held to initiate diffusion processes and then heated to the actual Austenitisierungstemperatur. Due to the long residence time in the heating device, this is a process in which process parameters such as temperature and residence time can be adapted to the press cycle only to a limited extent as required. In addition, conventional heating devices must be installed stationary from the press line and take up to 200 m 2 area.
Die
In der Patentschrift
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechbauteils bereitzustellen, das eine auf die Taktzeiten des Pressens abgestimmte Erwärmung ermöglicht, eine energiesparende und schnelle Erwärmung der Bleche erlaubt und auch für beschichtete Bleche geeignet ist. Hierzu soll auch eine entsprechende Vorrichtung angegeben werden.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide an improved method for producing a press-hardened sheet metal component, which allows a tuned to the cycle times of the pressing heating, allows energy-saving and rapid heating of the sheets and is also suitable for coated sheets. For this purpose, a corresponding device should be specified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 hinsichtlich des Verfahrens und durch die Merkmale des Anspruches 9 hinsichtlich der Vorrichtung gelöst.This object is achieved by the features of claim 1 with respect to the method and by the features of claim 9 with respect to the device.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.Advantageous developments are set forth in the subclaims.
Eine erste Ausführungsform bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Blechbauteils, wobei
- a) ein Stahlblech ofenlos zumindest partiell mittels eines Induktors durch elektromagnetische Induktion erwärmt und anschließend
- b) in eine oder mehrere hintereinander geschaltete Pressenstufen überführt und dort einer Presshärtung unter Ausformung des Blechbauteils unterzogen wird.
- a) a sheet steel heated at least partially by means of an inductor by electromagnetic induction and then
- b) transferred into one or more successively connected press stages and subjected there to a press hardening under formation of the sheet metal component.
Beim Erwärmen wird das Blech auf Härtetemperatur gebracht, so dass das Gefüge hauptsächlich als Austenit vorliegt. ”Durchlaufofenfrei” bzw. ”ofenfrei” bedeutet, dass im Gegensatz zum Stand der Technik das Blech nicht in einem Durchlauf- bzw. Rollenofen – d. h. in einem kontinuierlichen Prozess – in mehreren Schritten erwärmt, sondern direkt und quasi einstufig mittels eines Induktors durch elektromagnetische Induktion auf die notwendige Temperatur gebracht wird. Das Erwärmen des Blechs kann somit vorteilhaft getaktet ausgeführt werden, wobei der Takt auf den Takt der Presse abgestimmt werden kann. Dadurch werden sowohl Wärmeverluste, die sonst durch Wärmeabstrahlung eines konventionellen Ofens entstehen würden, als auch Wärmeverluste, die durch Zwischenlagerung des Blechs nach dem Verlassen des Durchlauf- bzw. Rollenofens und aus nicht abgestimmten Durchlaufzeiten resultieren, vermieden, was sich in einer verbesserten Energieeffizienz des Verfahrens äußert. Ferner trägt auch die einstufige Erwärmung dazu bei, dass Wärmeverluste minimiert werden, da die Dauer, die ein Blech jeweils auf einer „hohen” Temperatur gehalten wird, durch eine höhere Aufheizrate verringert wird. Dies trägt maßgeblich dazu bei, dass die Prozesszeit und somit die Stückkosten bei dem offenbarten Verfahren deutlich geringer sind. Beim Pressen wird das Blech zur Härtung, abgekühlt, wobei die Bereiche, die zuvor auf Austenitisierungstemperatur gebracht wurden bzw. die Bereiche, die mit der kritischen Abkühlrate oder schneller abgekühlt werden, als pressgehärtete Bereiche vorliegen. Die Bereiche können auch das gesamte Bauteil umfassen. Zur verbesserten Homogenisierung der Erwärmung des Blechs ist der Induktor so ausgebildet, dass er das zu erwärmende Blech flächig erwärmt. Des Weiteren sollte eine Relativbewegung des Induktors zum Blechhalbzeug nicht ausgeschlossen sein.Upon heating, the sheet is brought to hardening temperature, so that the structure is present mainly as austenite. "Continuous furnace free" or "oven-free" means that in contrast to the prior art, the sheet is not in a continuous or roller furnace - d. H. in a continuous process - heated in several steps, but brought directly and quasi one-stage by means of an inductor by electromagnetic induction to the necessary temperature. The heating of the sheet can thus be carried out advantageously clocked, the clock can be matched to the clock of the press. This avoids both heat losses, which would otherwise result from heat emission from a conventional furnace, and heat losses resulting from intermediate storage of the sheet after leaving the continuous furnace and from non-matched throughput times, resulting in improved energy efficiency of the process manifests. Furthermore, single-stage heating also helps to minimize heat losses since the duration that each sheet is held at a "high" temperature is reduced by a higher heating rate. This contributes significantly to the fact that the process time and thus the unit costs are significantly lower in the disclosed method. During pressing, the sheet is hardened, cooled, with the areas previously brought to austenitizing temperature, or the areas which are cooled at the critical cooling rate or faster, as press-hardened areas. The areas may also comprise the entire component. For improved homogenization of the heating of the sheet, the inductor is designed so that it heats the sheet to be heated flat. Furthermore, a relative movement of the inductor to the sheet semifinished product should not be excluded.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Blech als kontinuierliches Band einem Folgeverbundwerkzeug zugeführt werden, in dem das Band in einem Werkzeugteil gemäß Schritt a) erwärmt und in einem anschließenden weiteren Werkzeugteil in einzelne Blechabschnitte getrennt wird, die dann gemäß Schritt b) sukzessiv, also nacheinander pressgehärtet werden. Alternativ kann das Blech im Schritt a) auch als diskreter Blechabschnitt in Form einer Platine zugeführt werden. Hierzu ist es auch möglich, die Platine in einer ersten Werkzeugstufe mittels eines Schneidewerkzeugs zu generieren. Mit ”Folgeverbundwerkzeug” wird hierbei ein Werkzeug aus dem Stanzwerkzeugbau bzw. der Blechumformtechnik bezeichnet. Das Blech wird dem Folgeverbundwerkzeug kontinuierlich als Band zugeführt, wobei im Folgeverbundwerkzeug integral alle Schritte zum Erhalten des Strukturbauteils integriert ausgeführt werden. Die Induktions-Erwärmungsvorrichtung, also der Induktor, kann beispielsweise die erste Station in dem Folgeverbundwerkzeug sein, bevor das noch heiße Blech zur Presse bzw. den Umformstationen überführt wird. Da der Transport des Blechs nur innerhalb des Folgeverbundwerkzeugs erfolgt, d. h., die Wege sehr kurz sind, ist die Abkühlung dabei sehr gering, wodurch das Blech mit idealer Temperatur und wenig Wärmeverlust der Presse zugeführt werden kann.According to a further preferred embodiment, the sheet can be fed as a continuous strip a progressive tool in which the strip is heated in a tool part according to step a) and separated in a subsequent further tool part in individual sheet sections, which then successively in step b), ie one after the other be press-hardened. Alternatively, the sheet in step a) can also be supplied as a discrete sheet metal section in the form of a circuit board. For this purpose it is also possible to generate the board in a first tool stage by means of a cutting tool. In this case, a tool from the punching tool construction or the sheet metal forming technique is referred to as "progressive tool". The sheet metal is fed continuously to the follow-on composite tool as a strip, wherein in the follow-on composite tool, all steps for obtaining the structural component are integrated. The induction heating device, ie the inductor, may for example be the first station in the progressive compound tool before the still hot plate is transferred to the press or the forming stations. Since the transport of the sheet takes place only within the follow-on composite tool, d. h., The paths are very short, the cooling is very low, so that the sheet can be fed to the press with ideal temperature and little heat loss.
Bei der Umformung in der Presse erfährt das Blech eine Abkühlung mit einer vordefinierten Abkühlrate, wodurch die zuvor auf Austenitisierungstemperatur erwärmten Bereiche bei Einhaltung einer kritischen Temperaturänderungsrate martensitisch gehärtet werden können. Die zu erreichende Temperatur und die Temperaturänderungsrate hängen von dem verwendeten Stahl ab und müssen daher in Abhängigkeit des eingesetzten Stahls individuell bestimmt werden. Die Abkühlgeschwindigkeit lässt sich etwa durch Regelung der Temperatur des Warmumformwerkzeugs, eine gezielte Wahl des Werkzeugwerkstoffs, die Regelung des Kontaktdruckes und durch die Gestaltung der Kontaktbedingungen zum Halbzeug einstellen. Nach der Umformung respektive Presshärtung kann das Blech innerhalb des Folgeverbundwerkzeugs zu einer Trennstation überführt werden, wo das Blech vereinzelt wird. Ferner kann durch die integrierte Bauweise der Platzbedarf gegenüber bisherigen Erwärmungskonzepten deutlich reduziert werden, was indirekt auch zu niedrigeren Stückkosten beiträgt.During forming in the press, the sheet undergoes cooling at a predefined cooling rate, allowing the areas previously heated to austenitizing temperature to be martensitically cured while maintaining a critical temperature change rate. The temperature to be reached and the rate of temperature change depend on the steel used and must therefore be determined individually depending on the steel used. The cooling rate can be adjusted for example by controlling the temperature of the hot forming tool, a targeted choice of the tool material, the regulation of the contact pressure and by the design of the contact conditions for semis. After forming or press hardening, the sheet can be transferred within the follow-on composite tool to a separation station, where the sheet is singulated. Furthermore, the space requirement compared to previous heating concepts can be significantly reduced by the integrated design, which also indirectly contributes to lower unit costs.
Es ist für jedes herzustellende pressgehärtete Blechbauteil individuell, beispielsweise anhand der Parameter Stückzahl, Geometrie, Werkstoffe, Festigkeitsanforderungen, Umformmethodik, Werkzeugkonzept, zu entscheiden, ob eine Zuführung des Blechs als Band oder diskreter Abschnitt zweckmäßig ist.It is for each produced press-hardened sheet metal component individually, for example, based on the parameters number of pieces, geometry, materials, strength requirements, forming method, tool concept to decide whether a supply of the sheet as a band or discrete section is appropriate.
Hierzu wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Blech in vereinzelten Platinen einer Transferpresse zugeführt, in der in einer Arbeitsstation die jeweilige Platine gemäß Schritt a) erwärmt und in einer oder mehreren nachfolgenden Arbeitsstationen gemäß Schritt b) pressgehärtet wird. Der Transfer wird mittels einer Handhabungs-Vorrichtung, bevorzugt mittels einer transferpresseeigenen Greiferschiene, durchgeführt.For this purpose, in a further preferred embodiment of the invention, the sheet is fed in isolated blanks of a transfer press, in which the respective board in a work station according to step a) is heated and press-cured in one or more subsequent workstations according to step b). The transfer is carried out by means of a handling device, preferably by means of a transfer press own gripper rail.
Mit ”Transferpresse” wird ein Werkzeug aus dem Stanzwerkzeugbau bzw. der Blechumformtechnik bezeichnet, wobei hier das Blech vorteilhaft als diskreter, d. h. vereinzelter Blechabschnitt der Transferpresse zugeführt wird. Das Blech wird durch eine Handhabungs-Vorrichtung, wobei die Verwendung der transferpresseeigenen Greiferschienen vorteilhaft ist, seitlich von Station zu Station transportiert. Die erste Station ist auch hier die Induktions-Erwärmungsvorrichtung, wobei der eigentlich Press- und Abkühlungsvorgang auch gestuft in mehreren Stationen ablaufen kann. Es muss lediglich die Anforderung nach Überschreiten der kritischen Abkühlungsgeschwindigkeit erfüllt werden. Diese Ausführungsform ist aus den gleichen Gründen vorteilhaft wie schon ausführlich bei der Ausführungsform mit Folgeverbundwerkzeug beschrieben.With "transfer press" a tool from the punching tool or the sheet metal forming is called, in which case the sheet advantageous as discrete, ie separated sheet metal section of the transfer press is supplied. The sheet is transported laterally from station to station by a handling device, whereby the use of the transfer press own gripper rails is advantageous. The first station is here also the induction heating device, wherein the actual pressing and cooling process can also run in stages in several stages. All that needs to be done is meeting the requirement to exceed the critical cooling rate. This embodiment is advantageous for the same reasons as already described in detail in the embodiment with progressive composite tool.
Durch die Integration des Induktors in das Folgeverbundwerkzeug bzw. die Transferpresse ist es möglich, ohne Umrüstmaßnahmen sowohl kalt- als auch erfindungsgemäß warmumgeformte Blechbauteile zu produzieren, bzw. ein Blechbauteil zunächst kalt ”vorumzuformen” und es anschließend mittels Warmumformen in seine endgültige Gestalt zu bringen. Darüber hinaus ist auch die Herstellung von Blechbauteilen aus verschiedenen Werkstoffen möglich, da die Prozessparameter, d. h., die mittels der Induktions-Erwärmungsvorrichtung zu erreichende Temperatur und die Abkühlrate, schnell und einfach eingestellt werden können und nicht wie im Stand der Technik von langen Durchlaufzeiten eines Ofens abhängen. Um die Abkühlung zu hemmen, ist es denkbar die Erwärmung in einer Blechisolationskammer abfolgen zu lassen.By integrating the inductor in the follow-on composite tool or the heat press, it is possible to produce both cold and inventively hot-formed sheet metal components without retooling, or to "pre-form" a sheet metal component initially cold and then bring it into its final shape by hot forming. In addition, the production of sheet metal components made of different materials is possible because the process parameters, d. h., The temperature to be reached by the induction heating device and the cooling rate can be adjusted quickly and easily and do not depend on long cycle times of a furnace as in the prior art. To inhibit the cooling, it is conceivable to follow the heating in a sheet metal insulation chamber.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Blech in Form einer Platine in einer separaten Erwärmungsstation abseits einer Pressenlinie gemäß Schritt a) erwärmt werden und dann mittels eines Handlingssystems einer Presse oder einer Pressenstufe einer Pressenlinie zugeführt und gemäß Schritt b) pressgehärtet werden. Aufgrund der räumlichen Trennung des Induktors von der Pressenlinie oder der Presse ist die Anordnung einer Handhabungs-Vorrichtung, bevorzugt eines Feeders, zweckmäßig, mit der das erwärmte Blech bei Bedarf der Pressenlinie zugeführt wird.In a further preferred embodiment of the invention, the sheet in the form of a board in a separate heating station off a press line according to step a) are heated and then fed by means of a handling system of a press or a press stage of a press line and press-hardened according to step b). Due to the spatial separation of the inductor from the press line or the press, the arrangement of a handling device, preferably a feeder, is expedient with which the heated sheet is supplied to the press line as needed.
Ein Feeder ist eine Handhabungs-Vorrichtung, die das Blech nicht nur seitlich befördern kann, sondern in der Lage ist, das Blech von oben, beispielsweise von einem Blechstapel, anzuheben und zu bewegen, wobei der Feeder beispielsweise als ein Gelenkarmroboter ausgeführt sein kann, was zur Überbrückung des Abstandes von Presse zu Induktor vorteilhaft ist. Der Induktor und die Presse können aber in kleinem Abstand zueinander positioniert werden, so dass die Abkühlung des Blechs beim Befördern möglichst gering bleibt. Diese Ausführungsform eignet sich, um bestehende Anlagen nachzurüsten, da eine vorhandene Presse beibehalten werden kann. Es ist somit eine flexible Integration in einen bestehenden Fertigungsprozess möglich.A feeder is a handling device that can not only convey the sheet sideways, but is capable of lifting and moving the sheet from above, for example from a stack of sheets, which feeder can be designed, for example, as an articulated arm robot To bridge the distance from press to inductor is advantageous. However, the inductor and the press can be positioned at a small distance from each other, so that the cooling of the sheet during conveyance remains as low as possible. This embodiment is suitable for retrofitting existing equipment because an existing press can be maintained. Thus, a flexible integration into an existing manufacturing process is possible.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Blech körperkontaktlos, also direkt erwärmt, wobei der Induktor als Erwärmungsmittel unmittelbar auf das Blech wirkt. Zur Verbesserung einer homogenen Erwärmung und damit zur Erreichung einer optimalen Temperaturverteilung ist vorgesehen, dass das Blech relativ zum Induktor hin- und her bewegt wird, wobei es vorrichtungstechnisch günstig ist, den Induktor über dem Blech zu verfahren und somit Ungleichmäßigkeiten der magnetischen Flussdichte zu kompensieren. Die kontaktlose Erwärmung des Blechs ist dahingehend vorteilhaft, dass nur das Blech selbst erwärmt wird und andere Maschinenteile weitgehend von der Erwärmung nicht betroffen sind, d. h., sich nur durch Wärmeleitung bzw. Kontakt mit dem Blech aufheizen. Dadurch lässt sich Energie einsparen, da weniger Wärmeverluste auftreten und das Blech mit Hilfe des Flächeninduktors sehr homogen erwärmt werden kann.In a preferred embodiment of the invention, the sheet is body contactless, ie heated directly, the inductor acts as a heating means directly on the sheet. In order to improve a homogeneous heating and thus to achieve an optimum temperature distribution, it is provided that the sheet is moved back and forth relative to the inductor, wherein it is favorable in terms of apparatus to move the inductor over the sheet and thus to compensate for irregularities in the magnetic flux density. The contactless heating of the sheet is advantageous in that only the sheet itself is heated and other parts of the machine are largely unaffected by the heating, d. h., Heat up only by heat conduction or contact with the sheet. This saves energy, as less heat loss occurs and the sheet can be heated very homogeneously using the Flächeninduktors.
In einer alternativen ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann das Blech über eine oder mehrere Kontaktplatten erwärmt werden, die ihrerseits mittels des Induktors erwärmt werden. Hierbei werden nun die Kontaktplatten induktiv erwärmt, wobei die eigentliche Erwärmung des Blechs durch Wärmeleitung über den Körperkontakt mit den Platten erfolgt. Der Wärmeübergangskoeffizient und somit die für eine vordefinierte Erwärmung nötige Zeit hängen vom Druck der Platten auf das Blech und der Oberflächenbeschaffenheit der Platten und des Bleches ab. Die Kontaktbacken müssen also für eine schnelle Erwärmung mit hohem Druck an das Blech angepresst werden. Vorteilhaft ist diese Ausführungsform auch für ein Blech, das aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff besteht, geeignet. Grundsätzlich ist auch eine Kombination der direkten Erwärmung und der indirekten Erwärmung mittels Kontaktbacken möglich. Beispielsweise kann mittels der Kontaktplatten eine Halbzeugtemperatur nach der Curie-Temperatur eingestellt werden, um nachfolgend mit effizienter Flächeninduktion das Blech auf Austenitisierungstemperatur zu erwärmen. Auch die umgekehrte Abfolge ist möglich. Die Vorrichtung mit den Kontaktplatten kann im Übrigen wie eine direkt wirkende Induktionsvorrichtung vor oder in der Presse angeordnet sein. Im Übrigen ist es auch denkbar, die Kontaktplatten zusätzlich oder ausschließlich mit elektrischen Heizelementen zu erwärmen, die nicht auf elektromagnetischer Induktion basieren.In an alternative likewise preferred embodiment, the sheet may be heated via one or more contact plates, which in turn are heated by means of the inductor. In this case, the contact plates are now heated inductively, wherein the actual heating of the sheet is carried out by conduction through the body contact with the plates. The heat transfer coefficient and thus the time required for a predefined heating depend on the pressure of the plates on the sheet and the surface condition of the plates and the sheet. The contact jaws must therefore be pressed against the sheet for rapid heating at high pressure. Advantageously, this embodiment is also suitable for a metal sheet consisting of a non-magnetizable material. Basically, a combination of direct heating and indirect heating by means of contact jaws is possible. For example, by means of the contact plates, a semifinished product temperature can be adjusted according to the Curie temperature in order subsequently to heat the metal sheet to austenitizing temperature with efficient area induction. The reverse sequence is possible. Incidentally, the device with the contact plates can be arranged in front of or in the press like a direct-acting induction device. Incidentally, it is also conceivable to heat the contact plates additionally or exclusively with electrical heating elements that are not based on electromagnetic induction.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann das das Blech vor dem Schritt a) mit einer Zunder- und/oder Korrosionsschutzschicht versehen werden, die möglichst für eine Schnellaufheizung tauglich ist, bevorzugt mit einer vorkonditionierten Al-Si-Beschichtung oder mit einem hochtemperaturbeständigen Schutzlack oder durch Schmelztauchveredeln des Blechs, bevorzugt mittels Galvannealing. Die Beschichtung soll das Blech während des Erwärmens und des Pressens vor einer Verzunderung schützen. Das Blech ist dabei vorteilhaft nach dem Abkühlen schweißbar und weist einen kathodischen Korrosionsschutz oder Barriereschutz auf. Die genannten Beschichtungen sind für eine schnelle Erwärmung des Blechs, d. h. in wenigen Sekunden, geeignet, während die bekannten Beschichtungen, wie eine durch Feuerverzinken aufgebrachte Beschichtung, dafür nicht geeignet sind. Vorkonditionierte Beschichtungssysteme mit Al-Si, Zn oder Zn-Legierungen stehen hierfür besonders im Fokus. Ein wesentlicher Grund dabei ist, dass durch die schnelle Erwärmung bei gewöhnlichen feuerverzinkten Halbzeugen keine Zeit für einen hinreichenden Diffusionsprozess bleibt und Zinkphasen schmelzen und verdampfen. Im Falle der Vorkonditionierung wird ein Stahlblech-Coil in einem in einem konventionell oder induktiv beheizten Ofen durch Haubenglühen behandelt, wodurch schon frühzeitig ein Diffusionsprozess und eine Zn/Fe-Durchmischung angeregt wird, wodurch der Schmelz- und Verdampfungspunkt des Beschichtungssystems steigt. Anstelle des Haubenglühens kann die Wärmebehandlung auch in einem Durchlauf durch eine Konti-Glühanlage erfolgen. Durch die spätere induktive Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur wird der Diffusionsprozess abgeschlossen. Das Blech wird dabei auf eine Temperatur in einem Bereich von 850 bis 1000°C, vorteilhaft in einem Bereich von 900 bis 950°C, erwärmt. Die Temperaturänderungsrate kann in einem Bereich von 40 bis 500 Ks–1, vorteilhaft in einem Bereich von 100 bis 400 Ks–1, liegen.In further preferred embodiments of the invention, the sheet may be provided with a scale and / or corrosion protection layer before step a), which is suitable for rapid heating, preferably with a preconditioned Al-Si coating or with a high-temperature-resistant protective coating or by hot dip coating of the sheet, preferably by means Galvannealing. The coating is intended to protect the sheet from scaling during heating and pressing. The sheet is advantageously weldable after cooling and has a cathodic protection against corrosion or barrier protection. The coatings mentioned are suitable for rapid heating of the sheet, ie within a few seconds, while the known coatings, such as a coating applied by hot-dip galvanizing, are not suitable for this purpose. Preconditioned coating systems with Al-Si, Zn or Zn alloys are particularly in focus. A key reason is that the rapid heating in ordinary hot-dip galvanized semi-finished products leaves no time for a sufficient diffusion process and zinc phases melt and evaporate. In the case of preconditioning, a steel coil is treated in a conventionally or inductively heated furnace by bell annealing, which early induces a diffusion process and a Zn / Fe intermixing, thereby increasing the melting and evaporation point of the coating system. Instead of Haubenglühens the heat treatment can also be done in a single pass through a continuous annealing. The subsequent inductive heating to Austenitisierungstemperatur the diffusion process is completed. The sheet is heated to a temperature in a range of 850 to 1000 ° C, advantageously in a range of 900 to 950 ° C. The temperature change rate may be in a range of 40 to 500 Ks -1 , preferably in a range of 100 to 400 Ks -1 .
Als Schutzlack kann im Übrigen beispielsweise ein Nano-Schutzlack, der beispielsweise Graphit und/oder Aluminiumpartikel und/oder Zinkpartikel enthält, verwendet werden.By way of example, a nano-protective lacquer containing, for example, graphite and / or aluminum particles and / or zinc particles can be used as protective lacquer.
Obwohl dies vorgenannt anhand der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens offensichtlich ist, sei an dieser Stelle noch einmal angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines pressgehärteten Blechbauteils einen ofenlos angeordneten Induktor zur induktiven Erwärmung eines Bleches und eine oder mehrere Pressenstufen zur anschließenden Presshärtung des Bleches und Umformung in das Blechbauteil beinhaltet. Der Induktor kann dabei in einem Werkzeugteil eines Folgeverbundwerkzeugs oder in einer Arbeitsstation einer Transferpresse oder in einer separaten Erwärmungsstation abseits einer Pressenlinie angeordnet sein.Although this is obvious from the description of the method according to the invention, it should be noted once again that the device according to the invention for producing a press-hardened sheet-metal component comprises an inductor arranged to be heated by induction heating of a sheet and one or more press stages for subsequent press-hardening of the sheet and forming included in the sheet metal component. The inductor can be arranged in a tool part of a progressive tool or in a workstation of a transfer press or in a separate heating station away from a press line.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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