DE102012021032A1 - Device for inductive heating of metallic workpiece e.g. aluminum sheet, has sleeve element that is made of ferromagnetic material and provided to encompass induction coil - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur induktiven Erwärmung metallischer Werkstücke, insbesondere von Blechen oder Pressteilen, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Umformeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 6, sowie ein Verfahren zum Erwärmen metallischer Werkstücke, insbesondere von Blechen oder Pressteilen, gemäß Anspruch 7.The invention relates to a device for inductive heating of metallic workpieces, in particular sheets or stampings, according to the preamble of
Vorrichtungen und Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aus der
Nachteilig an einer induktiven Erwärmung eines Werkstücks ist, dass dieses sich in dem erwärmten Bereich verformen, insbesondere ausbeulen kann. Dabei ist es kaum oder jedenfalls nur in geringem Umfang möglich, das Werkstück durch den Induktor selbst zu stützen, weil dieser nach Möglichkeit keinen direkten Kontakt mit dem Werkstück haben sollte.A disadvantage of an inductive heating of a workpiece is that it can deform, in particular bulge, in the heated area. It is hardly or at least only possible to a limited extent to support the workpiece by the inductor itself, because this should not have direct contact with the workpiece if possible.
Soll daher eine Verformung beziehungsweise Ausbeulung eines Werkstücks vermieden werden, werden typischerweise sogenannte Direktkontaktwerkzeuge eingesetzt, die vorgewärmt und anschließend in thermischen Kontakt mit dem Werkstück gebracht werden. Dies ist energieaufwändig und kompliziert, insbesondere weil eine komplexe Kühlung des Werkstücks in Bereichen notwendig ist, die nicht erwärmt werden dürfen.Therefore, if a deformation or bulging of a workpiece is to be avoided, so-called direct contact tools are typically used, which are preheated and then brought into thermal contact with the workpiece. This is energy consuming and complicated, especially because a complex cooling of the workpiece in areas is necessary, which must not be heated.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, eine Umformeinrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche eine verbesserte Möglichkeit bereitstellen, die Form eines erwärmten Werkstücks, insbesondere eines Blechs oder eines Pressteils in dem erwärmten Bereich beizubehalten.The invention has for its object to provide an apparatus, a forming device and a method which provide an improved way to maintain the shape of a heated workpiece, in particular a sheet or a stamping in the heated area.
Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird.The object is achieved by providing a device having the features of
Dadurch, dass die Induktionsspule zumindest auf einer einem zu erwärmenden Werkstück zugewandten Seite ein sie umgreifendes Mantelelement aufweist, welches ein ferromagnetisches Material umfasst, ist es möglich, das zu erwärmende metallische Werkstück in dem zu erwärmenden Bereich zu stützen, wobei das Mantelelement in direktem Kontakt zu dem Werkstück stehen kann. Anders als bei einer herkömmlichen Erwärmung mittels Direktkontaktwerkzeugen ist es bei der Verwendung der Vorrichtung nicht nötig, diese vorzuwärmen, wodurch eine sehr energieeffiziente und schnelle Erwärmung des Werkstücks möglich ist. Im Unterschied zu einem Direktkontaktwerkzeug ist der Kontakt des Mantelelements mit dem Werkstück vorzugsweise lokal ausgebildet, so dass es genügt, wenn lediglich der relativ kleine Bereich des Mantelelements eine hohe Oberflächenqualität zur dichten Anlage an dem Werkstück aufweist. Dies ermöglicht im Vergleich zu bekannten Direktkontaktwerkzeugen eine Kostenersparnis, weil eine geringere Komplexität des Werkzeugs erforderlich ist. Mit Hilfe des Induktors und des Mantelelements ist es demnach auch möglich, gezielt den zu erwärmenden Bereich des Werkstücks lokal zu erwärmen, so dass eine aufwendige und komplexe Kühlung nicht zu erwärmender Bereiche entfällt.The fact that the induction coil, at least on a side facing a workpiece to be heated, has a covering element enclosing it, which comprises a ferromagnetic material, makes it possible to support the metallic workpiece to be heated in the region to be heated, the jacket element being in direct contact with can stand the workpiece. Unlike conventional direct contact heating, when using the device, it is not necessary to preheat it, thereby allowing a very energy efficient and rapid heating of the workpiece. In contrast to a direct contact tool, the contact of the jacket element with the workpiece is preferably formed locally, so that it is sufficient if only the relatively small area of the jacket element has a high surface quality for tight contact with the workpiece. This allows a cost savings compared to known direct contact tools, because a lower complexity of the tool is required. With the help of the inductor and the jacket element, it is therefore also possible to specifically heat the area of the workpiece to be heated locally, so that a complex and complex cooling of areas not to be heated is eliminated.
Der Begriff „induktive Erwärmung” umfasst hier insbesondere die Möglichkeit, dass zumindest im Wesentlichen nur das ferromagnetische Material des Mantelelements unmittelbar induktiv erwärmt wird, während das metallische Werkstück zumindest im Wesentlichen durch thermischen Kontakt mit dem Mantelelement und/oder durch von dem Mantelelement emittierte Wärmestrahlung sowie gegebenenfalls durch Konvektion erwärmt wird.The term "inductive heating" here includes in particular the possibility that at least substantially only the ferromagnetic material of the sheath element is heated inductively, while the metallic workpiece at least substantially by thermal contact with the sheath element and / or emitted by the sheath element heat radiation and optionally heated by convection.
Der Begriff „Induktor” bezeichnet hier den dem metallischen Werkstück zugewandten Teil der Vorrichtung, welche dessen Erwärmung bewirkt, wobei der Induktor die Induktionsspule und mindestens eine Zuleitung sowie mindestens eine Ableitung für den elektrischen Strom zu der Spule beziehungsweise von der Spule umfasst.The term "inductor" here refers to the metallic workpiece facing part of Device which causes its heating, wherein the inductor comprises the induction coil and at least one supply line and at least one derivation for the electrical current to the coil or from the coil.
Es wird eine Vorrichtung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Mantelelement aus einem ferromagnetischen Material besteht. Insbesondere ist das Mantelelement vorzugsweise homogen aus dem ferromagnetischen Material gebildet. Es umfasst vorzugsweise Stahl beziehungsweise besteht aus diesem.A device is preferred which is characterized in that the jacket element consists of a ferromagnetic material. In particular, the jacket element is preferably formed homogeneously from the ferromagnetic material. It preferably comprises or consists of steel.
Bevorzugt wird auch eine Vorrichtung, bei welcher das Mantelelement als Haube auf die Induktionsspule aufgesetzt ist. Dabei umfasst das Mantelelement vorzugsweise ein dem zu erwärmenden Werkstück zugewandtes Bodenelement, welches die Spule zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollständig auf der dem Werkstück zugewandten Seite übergreift, wobei es bevorzugt zusätzlich einen – in Umfangsrichtung der Induktionsspule gesehen – umlaufenden Rand oder Kragen aufweist, welcher die Induktionsspule seitlich umgreift. Somit wird die Induktionsspule durch das Mantelelement vorzugsweise sowohl überdeckt als auch umgriffen. Bevorzugt ist das Mantelelement an der Induktionsspule selbst oder anderweitig an dem Induktor gehalten. Es ist jedoch auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem das Mantelelement an mindestens einem anderen Teil der Vorrichtung befestigt ist. Jedenfalls ist das Mantelelement vorzugsweise in einem Abstand zu der Induktionsspule angeordnet, um deren Windungen nicht zu überbrücken. Ist das Mantelelement unmittelbar an der Induktionsspule befestigt, sind bevorzugt nichtleitende Befestigungs- und/oder Abstandselemente hierfür vorgesehen.Also preferred is a device in which the jacket element is mounted as a hood on the induction coil. In this case, the jacket element preferably comprises a bottom element facing the workpiece, which overlaps the coil at least partially, preferably completely on the side facing the workpiece, wherein it preferably additionally has a circumferential edge or collar, which is seen in the circumferential direction of the induction coil, which surrounds the induction coil engages laterally. Thus, the induction coil is preferably both covered and encompassed by the jacket element. Preferably, the jacket element is held on the induction coil itself or otherwise on the inductor. However, it is also preferred an embodiment in which the jacket element is attached to at least one other part of the device. In any case, the jacket element is preferably arranged at a distance from the induction coil in order not to bridge its turns. If the jacket element is fastened directly to the induction coil, preferably non-conductive fastening and / or spacer elements are provided for this purpose.
Vorzugsweise ist die Induktionsspule in ein Isolatormaterial eingebettet oder mit einem Isolatormaterial vergossen. In beiden Fällen ist die Induktionsspule bevorzugt durch das Isolatormaterial von dem Mantelelement beabstandet. Hierdurch wird sichergestellt, dass das leitende, ferromagnetische Mantelelement keinen elektrischen Kontakt zu der Induktionsspule hat, sodass ein Kurzschluss zwischen der Induktionsspule und dem zu erwärmenden Werkstück vermittelt über das Mantelelement vermieden wird. Auch eine Überbrückung der Windungen der Induktionsspule durch das Mantelelement wird so vermieden.Preferably, the induction coil is embedded in an insulator material or potted with an insulator material. In both cases, the induction coil is preferably spaced from the shell member by the insulator material. This ensures that the conductive ferromagnetic jacket element has no electrical contact with the induction coil, so that a short circuit between the induction coil and the workpiece to be heated is avoided via the jacket element. A bridging of the turns of the induction coil through the jacket element is thus avoided.
Sind nichtleitende Befestigungs- und/oder Abstandselemente zur Befestigung des Mantelelements an der Induktionsspule vorgesehen, sind diese vorzugsweise wärmebeständig ausgebildet, sodass sie eine sich während des Betriebs einstellende Temperatur des Mantelelements und der Induktionsspule ohne Verformung oder Beschädigung annehmen können. Gleiches gilt selbstverständlich für ein Isolatormaterial, in welches die Induktionsspule eingebettet oder mit welchem diese vergossen ist.If non-conductive fastening and / or spacing elements are provided for fastening the jacket element to the induction coil, these are preferably heat-resistant, so that they can assume a temperature of the jacket element and the induction coil during operation without deformation or damage. The same naturally applies to an insulator material in which the induction coil is embedded or with which it is cast.
Es wird auch eine Vorrichtung bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Mantelelement eine Stützfläche aufweist, die einem zu erwärmenden Werkstück zugewandt ist. Die Geometrie der Stützfläche ist komplementär zu einer Kontur eines zu erwärmenden Bereichs des Werkstücks ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, die Stützfläche flächig an den zu erwärmenden Bereich anzulegen. Der zu erwärmende Bereich ist bevorzugt zugleich ein Bereich, in dem das Werkstück umgeformt, insbesondere gefalzt werden soll. Die flächige Anlage der Stützfläche an dem zu erwärmenden Bereich ermöglicht einen gleichmäßigen Wärmeeintrag in diesen, wobei zugleich eine Verformung oder Ausbeulung des Bereichs verhindert wird, weil dieser durch die Stützfläche gestützt wird. Dies ist möglich, weil die Stützfläche konturgerecht, mithin passgenau an dem zu erwärmenden Bereich anliegt. Durch diesen Direktkontakt in Zusammenhang mit der konturgetreuen Anlage an dem zu erwärmenden Bereich wird demnach eine Ausbildung wärmeinduzierter Verformungen wirksam unterbunden.A device is also preferred, which is characterized in that the jacket element has a support surface which faces a workpiece to be heated. The geometry of the support surface is formed complementary to a contour of a region of the workpiece to be heated. This makes it possible to apply the support surface areally to the area to be heated. The area to be heated is preferably at the same time an area in which the workpiece is to be formed, in particular to be folded. The flat contact of the support surface at the area to be heated allows a uniform heat input in these, at the same time a deformation or bulging of the area is prevented because it is supported by the support surface. This is possible because the support surface conforms to the contour, thus fits precisely to the area to be heated. Accordingly, a formation of heat-induced deformations is effectively prevented by this direct contact in connection with the conformal system to the area to be heated.
Die Stützfläche des Mantelelements ist dabei nicht notwendig gekrümmt ausgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung wird eine ebene Stützfläche bevorzugt, um ebene Werkstückflächen schnell und gezielt erwärmen zu können, ohne dass sich diese wärmeinduziert verformen. Selbstverständlich ist es bei anderen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung beziehungsweise Ausführungsformen des Verfahrens möglich, dass die Stützfläche gekrümmt ausgebildet und so an eine gekrümmte Kontur des zu erwärmenden Bereichs des Werkstücks angepasst ist.The support surface of the jacket element is not necessarily curved. In one exemplary embodiment of the device, a planar support surface is preferred in order to be able to heat planar workpiece surfaces quickly and in a targeted manner without these deforming in a thermally induced manner. Of course, it is possible in other embodiments of the device or embodiments of the method that the support surface is curved and adapted to a curved contour of the region to be heated of the workpiece.
Es ist ohne weiteres möglich, den Induktor und das Mantelelement so auszubilden, dass der Wärmeeintrag in das Werkstück lokal eng auf einen zu erwärmenden Bereich begrenzt wird, so dass es nicht notwendig ist, große Flächen des Werkstücks oder auch des Werkzeugs, mithin der Vorrichtung, zu kühlen. Da eine induktive Erwärmung insgesamt sehr schnell bewirkbar ist, ist die Vorrichtung schnell und gezielt lokal einsetzbar.It is readily possible to form the inductor and the jacket element in such a way that the heat input into the workpiece is limited locally to a region to be heated, so that it is not necessary to cover large areas of the workpiece or of the tool, and thus of the device. to cool. Since inductive heating can be effected very quickly overall, the device can be used quickly and in a targeted manner locally.
Es wird auch eine Vorrichtung bevorzugt, bei welcher der Induktor relativ zu einem zu erwärmenden Werkstück verlagerbar ist. Dabei ist es möglich, dass der Induktor an der Vorrichtung verlagerbar angeordnet ist, so dass er bei stillstehendem Werkstück relativ zu diesem verlagert werden kann. Ebenso ist es möglich, dass das Werkstück verlagerbar relativ zu der Vorrichtung aufnehmbar ist, so dass es relativ zu dem feststehenden Induktor verlagerbar ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass sowohl das Werkstück als auch der Induktor relativ zueinander verlagerbar gehalten sind. Insgesamt wird eine verlagerbare Ausbildung des Induktors bevorzugt, wenn eine Umformung des Werkstücks – insbesondere eines Pressteils – entlang einer Umformrichtung nach Art des Falzens durchgeführt werden soll, wobei eine Falzkante sukzessive entlang einer Umformrichtung durch Verlagerung eines Falzwerkzeugs erzeugt wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn jedenfalls der Induktor gemeinsam mit dem Mantelelement quasi dem Falzwerkzeug vorauseilend verlagerbar ist, um stets den als nächstes umzuformenden Bereich erwärmen zu können. Dabei ist die Stützfläche des Mantelelements bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine dem Radius der zu bildenden Falzkante formnegativ entsprechende Konkavität aufweist, wodurch eine satte, flächige und konturgerechte Anlage gewährleistet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass der Induktor gemeinsam mit dem Mantelelement dem Falzwerkzeug nacheilend vorgesehen ist, um eine Erwärmung nach dem Umformen zu ermöglichen.A device is also preferred in which the inductor is displaceable relative to a workpiece to be heated. It is possible that the inductor is arranged displaceably on the device, so that it can be displaced relative to this stationary workpiece. It is also possible that the workpiece is displaceable relative to the device can be accommodated, so that it is displaceable relative to the fixed inductor. In another embodiment it is possible that both the workpiece and the inductor are held displaceable relative to each other. Overall, a displaceable design of the inductor is preferred if a deformation of the workpiece - in particular a pressing part - along a forming direction to be performed in the manner of folding, wherein a folded edge is successively generated along a forming direction by displacement of a seaming tool. In this case, it is advantageous if, in any case, the inductor, together with the jacket element, can be displaced in advance, so to speak, to the folding tool, in order to always be able to heat the area to be reformed next. In this case, the support surface of the jacket element is preferably designed such that it has a shape corresponding to the radius of the fold edge to be formed corresponding concavity, whereby a rich, flat and contour-fair investment is guaranteed. In one embodiment, it is also possible that the inductor is provided nacheilend together with the jacket element the folding tool to allow heating after forming.
Die Vorrichtung ist bevorzugt als Erwärmungsstation ausgebildet. Unabhängig davon, ob sie als Erwärmungsstation oder anderweitig ausgebildet ist, dient die mittels der Vorrichtung durchgeführte Erwärmung des Werkstücks nicht notwendig dessen Umformung. Vielmehr ist es auch möglich, dass das Werkstück erwärmt wird, um seine Eigenschaften für andere spätere Anwendungen, beispielsweise einen Aufprallversuch, einzustellen.The device is preferably designed as a heating station. Regardless of whether it is designed as a heating station or otherwise, the heating of the workpiece carried out by means of the device does not necessarily serve to transform it. Rather, it is also possible that the workpiece is heated to adjust its properties for other later applications, such as an impact test.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Umformeinrichtung zum induktiven Erwärmen und Umformen metallischer Werkstücke mit den Merkmalen des Anspruchs 6 geschaffen wird. Die Umformeinrichtung, die insbesondere zur induktiven Erwärmung und Umformung von Blechen oder Pressteilen geeignet ist, zeichnet sich durch eine Vorrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Merkmale aus.The object is also achieved by a forming device for inductive heating and forming metal workpieces with the features of claim 6 is provided. The forming device, which is particularly suitable for inductive heating and forming of sheets or stampings, is characterized by a device according to one of the features described above.
Bevorzugt umfasst die Umformeinrichtung weiterhin mindestens ein Umformwerkzeug, mit dem das Werkstück umformbar ist. Besonders bevorzugt ist das Umformwerkzeug entlang einer Umformrichtung verlagerbar, um das Werkstück nach Art des Falzens umzuformen. In diesem Fall ist vorzugsweise auch der Induktor gemeinsam mit dem Mantelelement dem Umformwerkzeug vor- oder nacheilend verlagerbar ausgebildet. Insgesamt verwirklichen sich in Hinblick auf die Umformeinrichtung die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden.Preferably, the forming device further comprises at least one forming tool, with which the workpiece is deformable. Particularly preferably, the forming tool is displaceable along a deformation direction in order to reshape the workpiece in the manner of folding. In this case, preferably, the inductor is formed together with the jacket element before or after the forming tool displaceable. Overall, with regard to the forming device realize the advantages that have already been described in connection with the device.
Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst, indem ein Verfahren zum Erwärmen metallischer Werkstücke, insbesondere von Blechen oder Pressteilen, mit den Schritten des Anspruchs 7 geschaffen wird. Dabei wird ein Bereich eines Werkstücks, insbesondere eines Blechs oder Pressteils erwärmt, indem eine Stützfläche eines Mantelelements an den Bereich flächig angelegt wird, wobei die Geometrie der Stützfläche komplementär zu einer Geometrie des Bereichs ausgebildet ist, und wobei das Mantelelement ein ferromagnetisches Material umfasst. Es umgreift eine Induktionsspule zumindest auf einer dem Bereich zugewandten Seite. Der Bereich wird mit Hilfe der Induktionsspule erwärmt. Dabei erfährt das Werkstück in dem zu erwärmenden Bereich einen gleichmäßigen Wärmeeintrag, wobei trotz des Wärmeeintrags eine Form der erwärmten Stelle beibehalten wird. Dies ist möglich, weil eine konturgetreue Anlage beziehungsweise ein konturgerechter Direktkontakt der Stützfläche des Mantelelements an dem zu erwärmenden Bereich realisiert wird. So kann die Ausbildung von wärmeinduzierten Verformungen unterbunden werden. Zugleich ist der Wärmeeintrag lokal eng auf den zu erwärmenden Bereich begrenzt, so dass es sich erübrigt, große Flächen des Werkstücks und gegebenenfalls auch des Werkzeugs zu kühlen. Die Erwärmung ist mithin schnell und gezielt einsetzbar. Im Übrigen verwirklichen sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden.Finally, the object is also achieved by providing a method for heating metallic workpieces, in particular sheets or pressed parts, with the steps of
Der Bereich, in dem das Werkstück, insbesondere das Blech oder Pressteil, erwärmt wird, ist vorzugsweise ein umzuformender Bereich, der im Anschluss an die Erwärmung umgeformt, insbesondere gefalzt wird.The region in which the workpiece, in particular the sheet metal or pressed part, is heated, is preferably a region to be reshaped, which is formed after the heating, in particular folded.
Alternativ ist es möglich, dass mechanische und/oder werkstofftechnische Eigenschaften in dem zu erwärmenden Bereich für spätere Anwendungen, beispielsweise einen Aufprallversuch, durch die Erwärmung eingestellt werden sollen.Alternatively, it is possible that mechanical and / or material properties in the area to be heated for later applications, such as an impact test, should be set by the heating.
Besonders bevorzugt werden Werkstücke mit Hilfe des Verfahrens erwärmt und gegebenenfalls umgeformt, welche mindestens eine aushärtbare oder nicht aushärtbare Aluminiumlegierung umfassen beziehungsweise aus einer solchen bestehen. Dabei ist es möglich, mit Hilfe der Erwärmung insbesondere die Umformbarkeit eines solchen Werkstücks durch Auflösung von MgSi2-Phasen bei 6xxx-Legierungen oder zur gezielten und lokalen Erweichung von Kanten abgewinkelter Bereiche bei aushärtbaren und auch nicht aushärtbaren Alumiumlegierungen einzusetzen. Es ist auch möglich, mithilfe der Erwärmung definierte Werkstoffeigenschaften in mindestens einem Bereich des Werkstücks, insbesondere eines Blechs oder Pressteils, insbesondere wenn dieses eine aushärtbare oder auch eine nicht aushärtbare Aluminiumlegierung umfasst oder aus einer solchen besteht, einzustellen.Workpieces are particularly preferably heated and, if necessary, formed by means of the process, which comprise or consist of at least one curable or non-hardenable aluminum alloy. It is possible to use with the help of heating in particular the formability of such a workpiece by dissolution of MgSi 2 phases in 6xxx alloys or for targeted and local softening of edges of angled regions in curable and non-hardenable alumium alloys. It is also possible to adjust material properties defined by the heating in at least one region of the workpiece, in particular a sheet or pressed part, in particular if this comprises a hardenable or non-hardenable aluminum alloy or consists of such.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der zu erwärmende Bereich mit Hilfe der Induktionsspule indirekt erwärmt wird. Dabei wird das Mantelelement durch die Induktionsspule unmittelbar induktiv erwärmt, wobei der zu erwärmende Bereich durch thermischen Kontakt mit dem Mantelelement, also insbesondere durch Wärmeleitung, gegebenenfalls aber auch durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion erwärmt wird. In diesem Fall wird das elektromagnetische Wechselfeld der Induktionsspule zu dem Werkstück hin im Wesentlichen von dem Mantelelement abgeschirmt; vorzugsweise die gesamte von dem elektromagnetischen Wechselfeld abgegebene Energie wird demnach als Wärmeenergie in das Mantelelement eingekoppelt. Da dieses sich sehr rasch aufheizt, ist gleichwohl eine schnelle und gezielte Erwärmung auch des zu erwärmenden Bereichs möglich. Diese Vorgehensweise wird auch als indirekte induktive Erwärmung oder indirekte Induktionserwärmung bezeichnet. Selbstverständlich ist auch ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung beziehungsweise eine Ausführungsform des Verfahrens möglich, bei welcher das elektromagnetische Wechselfeld der Induktionsspule sowohl auf das Mantelelement als auch auf das Werkstück wirkt, sodass das Werkstück zumindest auch induktiv erwärmt wird.A method is also preferred, which is characterized in that the region to be heated is indirect with the aid of the induction coil is heated. In this case, the jacket element is heated inductively directly by the induction coil, wherein the region to be heated is heated by thermal contact with the jacket element, ie in particular by heat conduction, but optionally also by heat radiation and / or convection. In this case, the alternating electromagnetic field of the induction coil to the workpiece is substantially shielded from the jacket member; Preferably, the entire energy emitted by the alternating electromagnetic field energy is thus coupled into the jacket element as heat energy. Since this heats up very quickly, however, a rapid and targeted heating of the area to be heated is also possible. This approach is also referred to as indirect inductive heating or indirect induction heating. Of course, an embodiment of the device or an embodiment of the method is possible in which the electromagnetic alternating field of the induction coil acts both on the jacket element and on the workpiece, so that the workpiece is heated at least inductively.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, bei welchem das Werkstück, insbesondere das Blech, vor dem Erwärmen umgeformt wird. In diesem Fall dient das Erwärmen einer Wärmebehandlung des umgeformten Werkstücks. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Werkstück beim Erwärmen umgeformt wird. Besonders bevorzugt wird das Werkstück alternativ nach dem Erwärmen umgeformt. In diesem Fall dient das Erwärmen im Wesentlichen der Erweiterung der Umformbarkeit des Werkstücks beziehungsweise einer Erhöhung eines erzielbaren Umformgrads.It is also preferred a method in which the workpiece, in particular the sheet, is formed before heating. In this case, the heating serves a heat treatment of the formed workpiece. Alternatively or additionally, it is possible that the workpiece is formed during heating. Particularly preferably, the workpiece is alternatively formed after heating. In this case, the heating essentially serves to expand the formability of the workpiece or to increase an achievable degree of deformation.
Schließlich wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Werkstück, insbesondere das Blech, entlang einer Umformrichtung umgeformt wird, insbesondere nach Art eines Falzens. Dabei wird die Induktionsspule gemeinsam mit dem Mantelelement entlang einer Umformrichtung relativ zu dem Werkstück verlagert. Wie bereits beschrieben, ist eine Verlagerung der Induktionsspule gemeinsam mit dem Mantelelement relativ zu dem feststehenden Werkstück möglich, wobei es auch möglich ist, dass das Werkstück relativ zu der feststehenden Induktionsspule mit ebenfalls feststehendem Mantelelement verlagert wird. Auch eine Verlagerung sowohl der Induktionsspule und des Mantelelements als auch des Werkstücks ist möglich. Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Verfahrens sowie ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, bei welchem auch ein Umformwerkzeug relativ zu dem Werkstück entlang der Umformrichtung verlagerbar ist. Es ist dann möglich, die Induktionsspule gemeinsam mit dem Mantelelement dem Umformwerkzeug vor- oder nacheilend zu verlagern, um das Werkstück vor oder nach dem Erwärmen umformen zu können. Schließlich ist es möglich, dass die Induktionsspule und das Mantelelement in das Umformwerkzeug integriert und gemeinsam mit diesem verlagerbar sind, so dass insbesondere eine Umformung des Werkstücks beim Erwärmen möglich ist.Finally, a method is preferred which is characterized in that the workpiece, in particular the sheet, is formed along a forming direction, in particular in the manner of a fold. In this case, the induction coil is displaced together with the jacket element along a deformation direction relative to the workpiece. As already described, a displacement of the induction coil is possible together with the jacket element relative to the fixed workpiece, wherein it is also possible that the workpiece is displaced relative to the fixed induction coil with a likewise fixed jacket element. A displacement of both the induction coil and the jacket element and the workpiece is possible. Preferred is an embodiment of the method and an embodiment of the device, in which a forming tool is displaceable relative to the workpiece along the forming direction. It is then possible to move the induction coil together with the jacket element before or after the forming tool in order to be able to deform the workpiece before or after the heating. Finally, it is possible that the induction coil and the jacket element are integrated into the forming tool and can be displaced together with it, so that in particular a deformation of the workpiece during heating is possible.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.
Dabei zeigen:Showing:
Es ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Haube auf die Induktionsspule
Bevorzugt ist die Induktionsspule
Das Werkstück
Dies wird vorzugsweise bewirkt, indem ein nicht dargestelltes Umformwerkzeug entlang einer senkrecht auf der Bildebene der Figur stehenden Erstreckung der Falzkante
An dem Mantelelement
Hierdurch wird gewährleistet, dass das Werkstück
Die Umformung erfolgt demnach ausschließlich und definiert durch das in der Figur nicht dargestellte Umformwerkzeug.The deformation is therefore exclusively and defined by the forming tool, not shown in the figure.
Vorzugsweise ist ein Gegenelement
Anstelle des Gegenelements
Um die Verformung besonders wirksam verhindern zu können, ist vorzugsweise wiederum ein Gegenelement
Vorzugsweise schirmen die Mantelelemente
Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen beziehungsweise Ausführungsformen der
Insgesamt zeigt sich, dass es mit Hilfe der Vorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008032911 A1 [0002] DE 102008032911 A1 [0002]
- DE 102012003667 [0005] DE 102012003667 [0005]
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- 2012-10-26 DE DE102012021032A patent/DE102012021032A1/en not_active Withdrawn
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