DE102013011572A1 - Method for local and distortion-free heat treatment of sheet metal or sheet-like components by local resistance heating - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen und im Wesentlichen verzugsfreien Wärmebehandlung, vorzugsweise zur lokalen Festigkeitsverringerung und Duktilitätssteigerung, von Blechbauteilen (200) oder blechartigen Bauteilen, wozu wenigstens ein und insbesondere exakt ein zu behandelndes Bauteil (200) zwischen zwei sich gegenüberliegenden Elektroden (110A, 110B) angeordnet, durch Kraftaufbringung zwischen diesen Elektroden (110A, 110B) punktartig festgeklemmt und mit einem über die Elektroden (110A, 110B) geleiteten Strom (I) an dieser Stelle (X) widerstandserwärmt wird. Die elektrischen Kontaktpunkte (KA, KB) zwischen den Elektroden (110A, 110B) und dem Bauteil (200) weisen hierbei einen Durchmesser (D) auf, der größer als die 10-fache Quadratwurzel der Blechdicke (s) an dieser Stelle (X) ist.The invention relates to a method for local and substantially distortion-free heat treatment, preferably for local strength reduction and ductility increase, of sheet metal components (200) or sheet-like components, including at least one and in particular exactly one component to be treated (200) between two opposing electrodes (110A, 110B), clamped by force application between these electrodes (110A, 110B), and resistively heated with a current (I) conducted across the electrodes (110A, 110B) at that location (X). The electrical contact points (KA, KB) between the electrodes (110A, 110B) and the component (200) in this case have a diameter (D) which is greater than 10 times the square root of the sheet thickness (s) at this point (X) is.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen und im Wesentlichen verzugsfreien Wärmebehandlung von Blechbauteilen oder blechartigen Bauteilen.The invention relates to a method for local and substantially distortion-free heat treatment of sheet metal components or sheet-like components.
Die Werkstoffeigenschaften eines metallischen Blech- oder blechartigen Bauteils können durch Wärmebehandlung verändert werden. Durch das Wärmebehandeln von festen und hochfesten metallischen Werkstoffen kann z. B. die Werkstofffestigkeit verringert und die Duktilität (plastische Verformbarkeit die u. a. Einfluss auf die Bruchdehnung, Brucheinschnürung oder Bruchzähigkeit hat) erhöht werden. Durch partielles bzw. lokales Wärmebehandeln können Blech- oder blechartige Bauteile hergestellt werden, deren Werkstoffeigenschaften über das Bauteil verteilt beanspruchungsgerecht eingestellt sind.The material properties of a metallic sheet or sheet-like component can be changed by heat treatment. By the heat treatment of solid and high-strength metallic materials z. For example, the material strength is reduced and the ductility (plastic deformability which, inter alia, has an influence on the elongation at break, fracture constriction or fracture toughness) is increased. Partial or local heat treatment can be used to produce sheet-metal or sheet-like components whose material properties are distributed over the component in a way that is suitable for use.
Zum Stand der Technik wird auf die Patentschriften
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur lokalen Wärmebehandlung von Blech- oder blechartigen Bauteilen anzugeben, das wenigstens einen mit dem Stand der Technik einhergehenden Nachteil nicht oder zumindest nur in einem verminderten Umfang aufweist.The invention has for its object to provide a method for local heat treatment of sheet metal or sheet-like components, which does not have at least one associated with the prior art disadvantage or at least only to a reduced extent.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by an inventive method with the features of claim 1. Preferred developments and refinements emerge from both the dependent claims and from the following explanations.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur lokalen Wärmebehandlung von Blechbauteilen oder blechartigen Bauteilen sieht vor, dass wenigstens ein und insbesondere exakt ein zu behandelndes Bauteil zwischen (wenigstens) zwei sich gegenüberliegenden Elektroden bzw. einem Elektrodenpaar angeordnet, durch Kraftaufbringung zwischen diesen Elektroden, insbesondere mit definierter Klemmkraft, punktartig bzw. punktweise festgeklemmt bzw. eingeklemmt und mit einem über die Elektroden geleiteten Strom (Erwärmungsstrom) an dieser Stelle bzw. an diesem Punkt (zwischen den klemmenden Elektroden) widerstandserwärmt wird, wobei die Elektroden bzw. das Elektrodenpaar zusammen mit dem Bauteil bzw. Werkstück einen lokalen elektrischen Stromkreislauf zur Widerstandserwärmung bilden.The inventive method for local heat treatment of sheet metal components or sheet-like components provides that at least one and in particular exactly to be treated component between (at least) two opposing electrodes or a pair of electrodes arranged by force application between these electrodes, in particular with a defined clamping force, point-like or clamped pointwise or clamped and with a guided over the electrodes current (heating current) at this point or at this point (between the clamping electrodes) resistance heated, wherein the electrodes or the pair of electrodes together with the component or workpiece form local electrical circuit for resistance heating.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die elektrischen Kontaktpunkte bzw. Kontaktflächen zwischen den Elektroden und dem Bauteil einen Durchmesser aufweisen, der mehr als der 10-fachen, bevorzugt mehr als der 12,5-fache, besonders bevorzugt mehr als der 15-fachen und insbesondere mehr als der 20-fachen Quadratwurzel der Blechdicke (womit der mathematische Wurzelwert der Quadratwurzel aus der Blechdicke gemeint ist) an der Klemmstelle (zwischen den Elektroden) entspricht.According to the invention, it is provided that the electrical contact points or contact surfaces between the electrodes and the component have a diameter which is more than 10 times, preferably more than 12.5 times, particularly preferably more than 15 times and in particular more as the 20 times the square root of the sheet thickness (which means the mathematical root value of the square root of the sheet thickness) at the nip (between the electrodes) corresponds.
Die Elektroden erfüllen somit die erste Bedingung bzw. die erste Relation: D > 10·√s, bevorzugt D > 12,5·√s, besonders bevorzugt D > 15·√s und insbesondere D > 20·√s, wobei D der Durchmesser der Kontaktpunkte (Zahlenwert bspw. in Millimeter) und s die Blechdicke (Zahlenwert bspw. in Millimeter) an der betreffenden Klemmstelle ist.The electrodes thus fulfill the first condition or relationship: D> 10 · √s, preferably D> 12.5 · √s, more preferably D> 15 · √s and in particular D> 20 · √s, where D is the Diameter of the contact points (numerical value, for example, in millimeters) and s is the sheet thickness (numerical value, for example, in millimeters) at the relevant clamping point.
Im Hinblick auf eine optimale erfindungsgemäße Verfahrensgestaltung kann es sinnvoll sein, die Größe der Kontaktpunkte zu begrenzen. Bevorzugt sollte deren Durchmesser, respektive der Elektrodendurchmesser, nicht mehr als die 80-fache, bevorzugt nicht mehr als die 70-fache, besonders bevorzugt nicht mehr als die 60-fache und insbesondere nicht mehr als die 50-fache Quadratwurzel der Blechdicke an der Klemmstelle aufweisen. Bevorzugt erfüllen die Elektroden somit auch die zweite Bedingung bzw. Relation: D ≤ 80·√s, bevorzugt D ≤ 70·√s, besonders bevorzugt D ≤ 60·√s und insbesondere D ≤ 50·√s.With regard to an optimal method design according to the invention, it may be useful to limit the size of the contact points. Preferably, their diameter, or the electrode diameter, should not be more than 80 times, preferably not more than 70 times, more preferably not more than 60 times and in particular not more than 50 times the square root of the sheet thickness at the nip exhibit. The electrodes thus preferably also satisfy the second condition or relation: D ≦ 80 × √s, preferably D ≦ 70 × √s, particularly preferably D ≦ 60 × √s and in particular D ≦ 50 × √s.
Unter einem Blechbauteil oder blechartigen Bauteil wird ein dünnwandiges Werkstück verstanden. Bevorzugt handelt es sich um ein zumindest teilweise räumlich geformtes Blechformteil (insbesondere einschließlich flacher Flanschabschnitte), dessen Blechdicke bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,4 mm und 5 mm und insbesondere zwischen 0,8 mm und 2,5 mm liegt. Bei dem verwendeten Blechmaterial kann es sich um ein ferromagnetisches oder nicht-ferromagnetisches Material wie bspw. ein Stahlblech oder ein Aluminiumblech handeln. Ein blechartiges bzw. blechähnliches Bauteil kann auch ein dünnwandiges Profilteil, bspw. ein stranggepresstes oder gewalztes Werkstück, oder ein Gussbauteil, bspw. aus einem Stahlgusswerkstoff, sein. Das Blechbauteil kann unbeschichtet oder zumindest bereichsweise auch beschichtet sein. Als Beschichtung kommt bspw. eine metallische Korrosionsschutzbeschichtung in Betracht.A sheet metal component or sheet-like component is understood to mean a thin-walled workpiece. It is preferably an at least partially spatially shaped sheet-metal shaped part (in particular including flat flange sections), whose sheet thickness is preferably in a range between 0.4 mm and 5 mm and in particular between 0.8 mm and 2.5 mm. The sheet material used may be a ferromagnetic or non-ferromagnetic material such as a steel sheet or an aluminum sheet. A sheet-like or sheet-like component can also be a thin-walled profile part, for example an extruded or rolled workpiece, or a cast component, for example of a cast steel material. The sheet metal component may be uncoated or at least partially coated. As a coating is, for example, a metallic corrosion protection coating into consideration.
Die Kontaktpunkte sind die Kontakt- bzw. Berührungsflächen zwischen den Elektroden und dem Bauteil, die durch eine entsprechende Ausgestaltung der Elektroden vorgegeben sind. Die Kontaktpunkte können jede geeignete Flächenform (kreisrund, elliptisch, quadratisch, dreieckig, polygonal oder dergleichen) aufweisen. Insbesondere handelt es sich jedoch um kreisförmige Kontaktpunkte, deren Durchmesser die o. g. Bedingungen bzw. Relationen erfüllen. Bei nicht kreisförmigen Kontaktpunkten können diese Bedingungen analog für den kleinsten Durchmesser der Berührungsfläche gelten. Damit sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Kontaktpunkte bzw. Kontaktflächen deutlich größer als bspw. die beim Widerstands-Punktschweißen vorgesehenen Kontaktpunkte, deren Durchmesser in einem Bereich D = 4 bis 10·√s liegen, obwohl das erfindungsgemäße Verfahren grundlegend nicht mit dem Widerstands-Punktschweißen vergleichbar ist.The contact points are the contact or contact surfaces between the electrodes and the component, which are predetermined by a corresponding configuration of the electrodes. The contact points may have any suitable surface shape (circular, elliptical, square, triangular, polygonal or the like). In particular, however, there are circular contact points whose diameter meet the above conditions or relations. For non-circular contact points, these conditions can be analogous to the smallest Diameter of the contact surface apply. Thus, the contact points or contact surfaces provided according to the invention are significantly larger than, for example, the contact points provided for resistance spot welding whose diameters are in a range D = 4 to 10 · √s, although the method according to the invention is fundamentally not comparable to resistance spot welding ,
Erfindungsgemäß sind die mit einem Elektrodenpaar gebildeten Kontaktpunkte somit verhältnismäßig großflächig, wobei die Kontaktpunkte eines Elektrodenpaars bevorzugt gleichgroß bzw. gleichflächig sind, was jedoch nicht zwingend der Fall sein muss. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Elektroden eines Elektrodenpaars hinsichtlich Geometrie und/oder Material identisch ausgebildet sind. Die Elektroden sind bevorzugt aus einem warmfesten Material, insbesondere aus einer Molybdän-, Tantal-, Wolfram- oder Eisenbasislegierung, gebildet.According to the invention, the contact points formed with a pair of electrodes are thus relatively large, wherein the contact points of a pair of electrodes are preferably the same size or the same area, but this need not necessarily be the case. It is preferably provided that the electrodes of a pair of electrodes are identical in geometry and / or material. The electrodes are preferably formed from a heat-resistant material, in particular from a molybdenum, tantalum, tungsten or iron-based alloy.
Beim Widerstandserwärmen stellt sich mit den an der zu erwärmenden Stelle beidseitig gegen das Bauteil gedrückten Elektroden aufgrund der großflächigen Kontaktpunkte in vorteilhafter Weise ein exakt definierbarer, stabiler und vorzugsweise auch verhältnismäßig niedriger Übergangswiderstand ein. Ferner wird aufgrund dieser großflächigen Kontaktpunkte in Verbindung mit der aufgebrachten Klemmkraft ein im Wesentlichen verzugsfreies lokales Erwärmen (und Abkühlen) ermöglicht. Überraschender Weise wird also der Effekt erzielt, dass die lokale Wärmebehandlung im Wesentlichen verzugsfrei, womit insbesondere ein geometrischer Verzug gemeint ist, stattfindet. Die Druckkraft bzw. Klemmkraft an den Elektroden wird bevorzugt so eingestellt, dass ein definierter und stabiler elektrischer Übergangswiderstand vorliegt und gleichzeitig kein oder nur ein minimaler thermischer bzw. geometrischer Verzug eintritt.During resistance heating, an exactly definable, stable and preferably also relatively low contact resistance advantageously arises with the electrodes pressed against the component at both sides against the component due to the large-area contact points. Furthermore, due to these large-area contact points in conjunction with the applied clamping force, a substantially distortion-free local heating (and cooling) is made possible. Surprisingly, therefore, the effect is achieved that the local heat treatment substantially distortion-free, which in particular a geometric distortion is meant takes place. The compressive force or clamping force on the electrodes is preferably adjusted so that a defined and stable electrical contact resistance is present and at the same time no or only a minimal thermal or geometric distortion occurs.
Ein weiterer möglicher positiver Effekt ist eine im Wesentlichen lokal genau begrenzte homogene Erwärmung des Bauteils, insbesondere über der Bauteildicke (gleichmäßige Wärmeverteilung über dem Blechquerschnitt), zwischen den Elektroden.Another possible positive effect is a substantially locally exactly limited homogeneous heating of the component, in particular over the component thickness (uniform heat distribution over the sheet metal cross section), between the electrodes.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise der lokalen Festigkeitsverringerung und Duktilitätssteigerung bei festen und hochfesten Stahlbauteilen und insbesondere Stahlblechformteilen, insbesondere mit dem Ziel, nachfolgende Bearbeitungsschritte zu vereinfachen und/oder ein beanspruchungsgerechtes Bauteil herzustellen.The method according to the invention preferably serves for locally reducing the strength and increasing the ductility of solid and high-strength steel components and in particular sheet-metal shaped parts, in particular with the aim of simplifying subsequent processing steps and / or producing a component which is suitable for use.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Widerstandserwärmung, insbesondere bei einem konstanten Elektrodenkraftverlauf, mindestens drei unterscheidbare Phasen aufweist:
- – eine schnelle Erwärmungsphase mit einem Temperaturanstieg von mindestens 50 K/sec;
- – eine Temperaturhaltephase (Plateau-Phase), die mindestens eine Sekunde (1 sec) und bevorzugt mehrere Sekunden andauert, und
- – eine langsame Abkühlungsphase mit einem Temperaturabfall von höchstens 25 K/sec, bevorzugt höchstens 20 K/sec und insbesondere von nicht weniger als 5 K/sec.
- A rapid heating phase with a temperature increase of at least 50 K / sec;
- - A temperature-holding phase (plateau phase), which lasts at least one second (1 sec) and preferably several seconds, and
- - A slow cooling phase with a temperature drop of at most 25 K / sec, preferably at most 20 K / sec and in particular not less than 5 K / sec.
Jede Phase kann anhand des Stromflusses exakt ausgeführt werden. Um den Stromfluss präzise einstellen oder gegebenenfalls steuern oder regeln zu können, kann wenigstens eine, insbesondere in einen Regelkreis eingebundene, Temperaturmesseinrichtung vorgesehen sein.Each phase can be executed exactly based on the current flow. In order to be able to precisely set the current flow or if necessary to be able to control or regulate it, at least one temperature measuring device, in particular integrated in a control loop, can be provided.
Zwischen den Elektroden und dem Bauteil (wenigstens jedoch zwischen einer Elektrode und dem Bauteil) können auswechselbare Folien, wobei es sich insbesondere um Metallfolien handelt, angeordnet werden, wodurch die Bauteiloberfläche und/oder die Elektroden geschützt werden und/oder definiertere und reproduzierbare Übergangswiderstände eingestellt werden können. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Folien dünner als das Bauteil an der betreffenden Stelle (Klemmstelle) sind. Die Folien an der Einspannstelle können nach jedem Erwärmungszyklus gewechselt werden. Bevorzugt sind die Folien als Bänder ausgeführt, die automatisch nach jedem Erwärmungsvorgang weiterbewegt werden. Analoge Effekte können auch dadurch erzielt werden, dass für die Elektroden auswechselbare Kappen und vorzugsweise Steckkappen bzw. Aufsteckkappen (insbesondere aus einem metallischen Material, bspw. wie oben angegeben) verwendet werden. Die Steckkappen können nach jedem Erwärmungszyklus oder nach mehreren Erwärmungszyklen ausgewechselt und/oder nachbearbeitet werden.Interchangeable films, in particular metal foils, may be arranged between the electrodes and the component (but at least between one electrode and the component), thereby protecting the component surface and / or the electrodes and / or setting more defined and reproducible contact resistances can. In particular, it is provided that the films are thinner than the component at the relevant point (terminal point). The films at the clamping point can be changed after each heating cycle. Preferably, the films are designed as bands that are automatically moved after each heating process. Analogous effects can also be achieved by using interchangeable caps and preferably plug-in caps or plug-on caps (in particular made of a metallic material, for example as stated above) for the electrodes. The caps can be changed and / or reworked after each heating cycle or after several heating cycles.
Bei dem Bauteil kann es sich um ein festes oder hochfestes Stahlbauteil handeln. Insbesondere handelt es sich um ein pressgehärtetes bzw. formgehärtetes Stahlblechbauteil aus einem Stahlblechmaterial, wobei das Stahlblechmaterial (bspw. ein Mangan-Bor-Stahl, wie z. B. ein 22MnB5-Stahlwerkstoff) eine Festigkeit von bis zu 1600 MPa und mehr (bspw. auch bis zu 2000 MPa) aufweisen kann. Die hochfesten Werkstoffeigenschaften beruhen in der Regel auf einem martensitischen Werkstoffgefüge.The component can be a solid or high-strength steel component. In particular, it is a press-hardened sheet steel component made of a steel sheet material, wherein the steel sheet material (for example, a manganese-boron steel such as a 22MnB5 steel material) has a strength of up to 1600 MPa and more (e.g. also up to 2000 MPa). The high-strength material properties are generally based on a martensitic material structure.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass ein solches festes, hochfestes und/oder pressgehärtetes Stahlbauteil an der zwischen den Elektroden geklemmten Stelle mittels lokaler Widerstandserwärmung auf eine Temperatur unterhalb der Ac1-Temperatur erwärmt wird. (Die Ac1 Temperatur bei einem 22MnB5-Werkstoff beträgt bspw. ca. 720°C.) Durch eine Erwärmung unterhalb der Ac1-Temperatur (bspw. in einem Bereich von 600°C bis 650°C bei einem 22MnB5-Werkstoff) kann eine lokale Entfestigung und Duktilitätssteigerung durch einen Anlasseffekt (Bildung von angelassenem Martensit) erzielt werden.It is preferably provided that such a solid, high-strength and / or press-hardened steel component is heated at the point clamped between the electrodes by means of local resistance heating to a temperature below the Ac1 temperature. (For example, the Ac1 temperature for a 22MnB5 material is about 720 ° C.) By heating below the Ac1 temperature (eg, in a range of 600 ° C to 650 ° C for a 22MnB5). Material), a local softening and Ductilitätssteigerung by a tempering effect (formation of tempered martensite) can be achieved.
Ferner kann bevorzugt vorgesehen sein, dass ein solches festes, hochfestes und/oder pressgehärtetes Stahlbauteil an der zwischen den Elektroden geklemmten Stelle mittels lokaler Widerstandserwärmung auf eine Temperatur oberhalb der Ac1-Temperatur und insbesondere oberhalb der Ac3-Temperatur erwärmt wird. (Die Ac3 Temperatur bei einem 22MnB5-Werkstoff beträgt bspw. ca. 780°C) Hierbei kommt es teilweise oder vollständig zur Austenitbildung, was dann bei entsprechend langsamer Abkühlung (höchstens 25 K/sec und bevorzugt höchstens 20 K/sec, um die Bildung von Neumartensit zu verhindern) zur Bildung von duktilerem und weniger festem Ferrit, Perlit und/oder Bainit führt. Abhängig von der Erwärmungstemperatur und der Temperaturhaltezeit können lokale Festigkeitsreduzierungen von mehreren Hundert MPa erreicht werden.Furthermore, it can preferably be provided that such a solid, high-strength and / or press-hardened steel component is heated at the point clamped between the electrodes by means of local resistance heating to a temperature above the Ac1 temperature and in particular above the Ac3 temperature. (The Ac3 temperature for a 22MnB5 material is, for example, about 780 ° C) This is partially or completely austenite, which then at a correspondingly slow cooling (at most 25 K / sec and preferably at most 20 K / sec to the formation of neumartensite) leads to the formation of more ductile and less solid ferrite, pearlite and / or bainite. Depending on the heating temperature and the temperature holding time, local strength reductions of several hundred MPa can be achieved.
Das Bauteil kann mit Hilfe einer Handlingvorrichtung, wie bspw. einem Industrieroboter, zu den Elektroden gebracht und relativ zu den Elektroden bewegt werden. Ebenso können die Elektroden, insbesondere robotergeführt, zum Bauteil gebracht und relativ zum Bauteil bewegt werden, wozu die Elektroden bspw. einem C-Rahmen oder dergleichen aufgenommen sein können, während das Bauteil bspw. in einer Handlingvorrichtung festgehalten wird. Das Bauteil kann während der lokalen Wärmebehandlung mit der Handlingvorrichtung festgehalten und bspw. auf diese Weise abgestützt werden. Falls das Bauteil an mehreren Stellen wärmebehandelt werden soll, können das Bauteil und/oder die Elektroden nach jedem Erwärmungszyklus weiterbewegt werden. Falls größere Bereiche bzw. Abschnitte eines Bauteils wärmebehandelt werden sollen, können diese in einzelne Teilbereiche unterteilt werden, die in einer geeigneten Abfolge mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sukzessive warmbehandelt werden.The component can be brought to the electrodes by means of a handling device, such as, for example, an industrial robot, and moved relative to the electrodes. Likewise, the electrodes, in particular robotically guided, can be brought to the component and moved relative to the component, for which purpose the electrodes can be accommodated, for example, a C-frame or the like, while the component is held, for example, in a handling device. The component can be held during the local heat treatment with the handling device and, for example, be supported in this way. If the component is to be heat treated at multiple locations, the component and / or the electrodes may be advanced after each heating cycle. If larger areas or sections of a component are to be heat-treated, they can be subdivided into individual subregions which are successively heat treated in a suitable sequence with the method according to the invention.
Zusammenfassend kann die Erfindung folgende Vorteile aufweisen (keine abschließende Aufzählung):
- – im Wesentlichen kein Verzug (unerwünschte Geometrieänderung) des Bauteils an der lokal wärmebehandelten Stelle (deutlicher Vorteil gegenüber der Wärmebehandlung mit Laserstrahl, Flamme oder dergleichen);
- – exakte bzw. präzise lokale Wärmebehandlung wird ermöglicht, vorzugsweise zur Entfestigung und Duktilitätssteigerung;
- – sowohl bei ferromagnetischen als auch bei nicht-ferromagnetischen Metallmaterialien einsetzbar (deutlicher Vorteil gegenüber induktiver Wärmebehandlung);
- – geringe Prozessdauer (kurze Zykluszeit);
- – guter energetischer Wirkungsgrad;
- – hohe Flexibilität;
- – hervorragende Grossserientauglichkeit, wobei in besonders bevorzugter Weise vorhandene Einrichtungen verwendet werden können (Möglichkeit der einfachen Integration in bestehende Anlagen), und
- – hohe Wirtschaftlichkeit.
- Substantially no distortion (unwanted geometry change) of the component at the locally heat treated location (distinct advantage over heat treatment with laser beam, flame or the like);
- - Accurate or precise local heat treatment is possible, preferably for softening and ductility increase;
- - Can be used in both ferromagnetic and non-ferromagnetic metal materials (significant advantage over inductive heat treatment);
- - short process time (short cycle time);
- - good energy efficiency;
- - high flexibility;
- - Excellent mass production capability, with existing facilities can be used in a particularly preferred manner (possibility of easy integration into existing systems), and
- - High profitability.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der schematischen und nicht maßstabsgetreuen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.The invention is explained in more detail below by way of example and not by way of limitation with reference to the schematic and not to scale figures. The features shown in the figures and / or explained below may, regardless of specific feature combinations, be general features of the invention.
Die lokale Wärmebehandlung erfolgt erfindungsgemäß durch lokale Widerstandserwärmung mit Hilfe von zwei Elektroden
Die sich gegenüberliegenden Elektroden
Zum Ausführen der lokalen Wärmebehandlung wird das Blechbauteil
Nach kurzer Vorhaltezeit (Druckaufbauzeit) beginnt die Widerstandserwärmung an der Stelle X mit Hilfe eines durch die Elektroden
Die Widerstandserwärmung und der damit einhergehende Temperaturverlauf T(t) an der Stelle X, wobei der Stromverlauf I(t) des elektrischen Erwärmungsstroms I unter Berücksichtigung der Erwärmungseffekte entsprechend gesteuert oder geregelt wird, erfolgt bei einem konstanten Elektrodenkraftverlauf F(t) (wobei auch ein nicht-konstanter Elektrodenkraftverlauf F(t) vorgesehen sein kann) in drei definierten Phasen, wie in
- – einer schnellen Erwärmungsphase mit einem Temperaturanstieg von mindestens 50 K/sec, wie mit der steilen Rampe a veranschaulicht;
- – einer Temperaturhaltephase, insbesondere in einem der oben beschriebenen Temperaturbereiche, die mindestens eine Sekunde (1 sec) und bevorzugt mehrere Sekunden andauert, wie mit dem Plateau b veranschaulicht; und
- – einer langsamen Abkühlungsphase mit einem Temperaturabfall von höchstens 25 K/sec und insbesondere von nicht weniger als 5 K/sec, wie mit der flachen Rampe c veranschaulicht.
- A rapid heating phase with a temperature increase of at least 50 K / sec, as illustrated by the steep ramp a;
- A temperature maintenance phase, in particular in one of the temperature ranges described above, which lasts at least one second (1 second) and preferably several seconds, as illustrated by the plateau b; and
- - A slow cooling phase with a temperature drop of at most 25 K / sec and in particular of not less than 5 K / sec, as illustrated by the flat ramp c.
Diese Phasen können gesteuert oder geregelt ausgeführt werden.These phases can be controlled or regulated.
Der Widerstandserwärmung schließt sich eine Nachhaltezeit an, innerhalb derer das Blechbauteil
Die lokale Widerstandserwärmung an der Stelle X führt, abhängig von der Erwärmungstemperatur und Temperaturhaltezeit, zu einer lokal exakt begrenzten und verzugsfreien Festigkeitsverringerung und Duktilitätssteigerung in dem zwischen den Elektroden
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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