DE102013022292B4 - Verfahren zur Herstellung eines Stahlbauteils mit partiell unterschiedlichen Eigenschaften - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlbauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeit, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen einer Blechplatine (7) aus einer härtbaren Stahllegierung, – Partielles Erwärmen der Blechplatine (7) in einem Kammerofen (1) auf über AC3 Temperatur in weniger als 180s, wobei die nicht erwärmten Bereiche in dem Kammerofen (1) abgeschottet sind, wobei eine Kammertemperatur in dem Kammerofen (1) zwischen 100°C und 450°C oberhalb der AC3 Temperatur beträgt, – Transfer in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug und Warmumformen und Presshärten der partiell erwärmten Blechplatine (7) mit gleichzeitigem Kaltumformen des nicht erwärmten Bereiches, wobei die Abkühlung des Presshärtens in mindestens zwei Stufen durchgeführt wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlbauteils gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1.
• Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, insbesondere Kraftfahrzeugbauteile aus metallischem Werkstoff herzustellen. Hierzu werden üblicherweise Blechplatinen zugeschnitten und dann in einem Umformwerkzeug, insbesondere durch Tiefziehen in ihre Endkontur gebracht. Das so hergestellte Stahlbauteil wird dann der Weiterverarbeitung zugeführt, was beispielsweise eine Korrosionsschutzbeschichtung und/oder ein Lackieren ist.
• Zur Reduzierung des Gewichtes einer Kraftfahrzeugkarosserie bzw. zur Erhöhung der Crashsicherheit einer solchen, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Blechbauteile aus härtbaren Stahllegierungen herzustellen, die hochfeste oder gar höchstfeste Eigenschaften aufweisen. Hierzu ist die Warmumform- und Presshärtetechnologie bekannt, bei der zunächst eine Blechplatine auf über AC3 Temperatur gebracht wird und im Anschluss daran in dem warmen Zustand umgeformt wird und dann durch schnelles Abkühlen derart abgeschreckt bzw. gehärtet wird, das hochfeste oder gar höchstfeste Eigenschaften in dem Stahlbauteil hergestellt werden.
• Ferner ist es jedoch mitunter gewünscht nicht nur derart hohe Festigkeiten zu haben, welche mitunter zu Sprödbrüchen im Falle eines Fahrzeugcrashes führen können, sondern in einem Blechbauteil partiell unterschiedliche Eigenschaften zu besitzen.
• Hierzu werden dann in einem Stahlbauteil partiell unterschiedliche Eigenschaften eingestellt, so dass sie beispielsweise einen überwiegenden Teil hochfeste oder gar höchstfeste Eigenschaften durch das Warmumformen und Presshärten haben und in Anbindungsbereichen eher duktile Eigenschaften hergestellt sind. Dies wird üblicherweise durch eine Wärmenachbehandlung, beispielsweise eine Glühbehandlung erreicht.
• Aus der DE 10 2009 051 157 B4 ist ein Kammerofen mit einer Innentemperatur zwischen 1.100°C und 1.200°C bekannt. Hier wird eine eingelegte Metallplatine auf eine gewünschte Temperatur erwärmt.
• Aus der DE 20 2012 007 777 U1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer partiell temperierten Platine bekannt. Hierzu wird eine Abschirmung auf die Platine aufgebracht, so dass die Wärmestrahlen in den abgeschirmten Bereichen nicht bis zum Grundkörper der Platine vordringen können.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, mit dem Stahlbauteile, insbesondere aus vorbeschichteten und vorlegierten Blechplatinen, mit partiell unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften und hohen Formgebungsfreiheitsgraden effektiv mit hoher Präzision und zugleich kostengünstig bei geringer Produktionszeit herstellbar sind.
• Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlbauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeit gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
• Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlbauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeit ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
• – Bereitstellen einer Blechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung,
• – Partielles Erwärmen in einem Kammerofen auf über AC3 Temperatur in weniger als 180s, insbesondere weniger als 130s, bevorzugt weniger als 100s, wobei die nicht erwärmten Bereiche in dem Kammerofen abgeschottet sind, wobei eine Kammertemperatur in dem Kammerofen zwischen 100°C und 450°C oberhalb der AC3 Temperatur beträgt,
• – Transfer in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug und Warmumformen und Presshärten der partiell erwärmten Blechplatine mit gleichzeitigem Kaltumformen des nicht erwärmten Bereiches, wobei die Abkühlung des Presshärtens in mindestens zwei Stufen durchgeführt wird.
• Hierbei wird eine Blechplatine, insbesondere eine Blechplatine die vorbeschichtet und optional auch vorlegiert ist, bereitgestellt. Die Blechplatine entspricht besonders bevorzugt etwa den äußeren Abmessungen des herzustellenden Blechbauteils. Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass die Blechplatine in einem Kammerofen auf Austenitisierungstemperatur mithin über AC3 Temperatur erwärmt wird. Die Erwärmung findet dabei in weniger als 180 Sekunden, insbesondere weniger als 130 Sekunden, ganz besonders bevorzugt in unter 100 Sekunden statt. Bei unbeschichteten Platinen ist eine Erwärmung auch unter 80 Sekunden möglich. Es wird im Rahmen der Erfindung jedoch nicht die gesamte Platine vollständig erwärmt, sondern die Platine wird nur partiell erwärmt. Um nunmehr partielle Bereiche der Platine nicht zu erwärmen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass Teile der Platine innerhalb des Kammerofens abgeschottet werden. Dies ist beispielsweise durch Auflegen von Kühlplatten möglich, wobei aufgrund der kurzen Erwärmungszeit eine hinreichende Kühlleistung erbracht wird, so dass diese Teile nicht erwärmt werden oder aber in einer zu vernachlässigenden Weise erwärmt werden. Das Erwärmungsprinzip in dem Kammerofen mit Übertemperatur folgt maßgeblich dem Prinzip der Wärmestrahlung. Dies bedeutet, dass ein partiell nicht zu erwärmender Bereich abgeschottet werden kann und somit die Wärmestrahlung diesen Bereich nicht erreicht. Diese Abschottung kann beispielsweise durch Dichtschotts oder aber Trennwände erfolgen, derart, dass die Wärmestrahlung unterbrochen wird. Insbesondere sollen dann die abgeschotteten Bereiche nicht austenitisiert werden, bevorzugt maximal auf eine Temperatur kleiner als die AC1 Temperatur erwärmt werden und ganz besonders bevorzugt nicht oder nur in geringfügigem Maße erwärmt werden. Dies bedeutet im Rahmen der Erfindung, dass eine Austenitisierung in diesen Bereichen verhindert wird.
• Die schnelle Aufheizung wird insbesondere innerhalb des Kammerofens durch eine Übertemperatur hergestellt, mithin weist die Ofenkammer des Kammerofens eine Temperatur größer der AC3 Temperatur auf, ganz besonders bevorzugt eine Temperatur zwischen 900°C und 1400°C, insbesondere zwischen 1100°C und 1250°C. Die Wahl der Ofentemperatur erfolgt insbesondere anhand der Blechdicke, so dass es im Wesentlichen zu einer vollständigen Durcherwärmung der Blechplatine kommt, um eine vollständige Austenitisierung der zu erwärmenden Bereiche sicherzustellen. Erfindungsgemäß kann weiterhin die Wärmeleitung von erwärmten zu nicht erwärmten Bereichen vernachlässigt werden, da die Erwärmung in einem nur geringen zeitlichen Rahmen stattfindet und dadurch die Wärmeleitung von erwärmten zu nicht erwärmten Bereichen zu vernachlässigen ist. In jedem Fall wird aber eine Rekristallisation des unvollständig erwärmten Bereiches unterbunden.
• Die zumindest partiell erwärmte Blechplatine wird nach der Erwärmung aus dem Kammerofen entnommen und in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug transferiert. Hier wird die Platine was die partiell erwärmten Bereiche anbelangt warm umgeformt und im Anschluss pressgehärtet. Gleichzeitig werden die nicht erwärmten Bereiche kalt oder halbwarm umgeformt. Halbwarmumformen bedeutet im Rahmen der Erfindung ein Umformen bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und unter AC1. Das Presshärten kann dabei auf annähernd Raumtemperatur erfolgen oder aber es kann im Rahmen der Erfindung auch nur auf eine Temperatur zwischen Raumtemperatur und AC3 Temperatur abgekühlt werden, insbesondere auf eine Temperatur zwischen 300°C und 600°C und dann nochmals ein weiterer Transfer in ein nachfolgendes Pressenwerkzeug und Abschreckwerkzeug erfolgen.
• Durch die kurze Erwärmungszeit in Verbindung mit dem Kammerofen ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich die Blechplatinen schnell und effektiv auf Verarbeitungstemperatur zu bringen und zugleich ist es möglich die Bauteile mit zum Teil hochfesten Eigenschaften, zum Teil duktilen Eigenschaften mit hoher Formgebungsgenauigkeit herzustellen, ohne das aufwendige Wärmenachbehandlungen oder aber Zwischenschritte durch Nacherwärmen oder aber zwischenzeitliches Temperieren stattfinden müssen. Die thermische Behandlung ist im Wesentlichen nach dem partiellen Erwärmen beendet, wonach dann nur noch das Abschreckhärten folgt. Der Warmumform- und Presshärteprozess kann somit in einem konventionellen Warmumform- und Presshärtewerkzeug durchgeführt werden. Es sind keinerlei aufwendige Spezialwerkzeuge dazu notwendig. Es können sowohl eine Einzelpresse als auch Transferpresse und Folgeverbundpresswerkzeuge eingesetzt werden.
• In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des vorliegenden Verfahrens ist vorgesehen, dass das Stahlbauteil in dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug beschnitten wird, insbesondere erfolgt ein endkonturnaher Beschnitt, ganz besonders bevorzugt entspricht der Beschnitt der Endkontur, wobei der Beschneidevorgang in diesem Fall direkt bei oder nach dem Warmumformen stattfindet. Besonders bevorzugt wird das Stahlbauteil in den nichterwärmten Bereichen beschnitten und/oder in den erwärmten Bereichen vor dem Presshärtevorgang beschnitten. Ergänzend oder aber alternativ kann auch ein Lochen, Durchstanzen oder aber Prägen in dem Warmumformwerkzeug oder aber bei dem Transfer in das Warmumformwerkzeug stattfinden. Weiterhin besonders bevorzugt wird ein Bormanganstahl verwendet, der bereits beim Stahlhersteller vorlegiert ist. Insbesondere wird beispielsweise eine 22MnB5 oder aber eine 36MnB5 Stahllegierung verwendet, wodurch sich Bauteile herstellen lassen bei einer Zugfestigkeit Rm im pressgehärteten Bereich größer 1500 MPa und kleiner 2200 MPa. In den nicht erwärmten oder unvollständig erwärmten Bereichen erfolgt keine Presshärtung bzw. keine Umwandlung von Austenit in Martensit.
• Weiterhin besonders bevorzugt wird die Blechplatine vor der Erwärmung walztechnisch bearbeitet. Dies kann im Rahmen der Erfindung bedeuten, dass insbesondere die Blechplatine walzprofiliert wird oder aber auch flexibel unterschiedlich stark gewalzt wird, womit im Bauteil unterschiedliche Wandstärken ausgebildet werden können. Hierdurch erhöhen sich nochmals die Formgebungsmöglichkeiten und das Leichtbaupotential mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren. Eine gegebenenfalls durch die walztechnische Bearbeitung erfolgte Gefügebeschädigung bzw. Verfestigung wird insbesondere in den erwärmten Bereichen durch das partielle Erwärmen kompensiert.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Abkühlung während des Presshärtens in mindestens zwei Stufen durchgeführt wird, wobei das umgeformte Stahlbauteil dann optional in ein zweites Abkühlwerkzeug transferiert wird.
• Hierdurch wird wiederum sichergestellt, dass das Bauteil mit besonders hoher Maßhaltigkeit hergestellt wird, was durch den Einspannungsvorgang im ersten Presshärtewerkzeug oder aber auch im folgenden Presshärtewerkzeug in Verbindung mit der Abkühlung sowie optional einem vorgeschalteten oder gleichzeitigen Beschnitt erfolgt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere in einem Kammerofen zum partiellen Erwärmen einer Blechplatine auf über AC3 Temperatur durchgeführt werden, wobei der Kammerofen mindestens eine Ofenkammer aufweist und die Ofenkammer mit einer Klappe verschließbar ist. Der Kammerofen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass bei geschlossener Klappe ein Spalt verbleibt, so dass eine in den Ofen eingelegte Blechplatine mit einem Teil aus der Ofenkammer herausragt,
• In der Ofenkammer herrscht insbesondere eine Übertemperatur mit einer Temperatur größer als AC3 Temperatur, besonders bevorzugt eine Temperatur zwischen 900°C und 1400°C und insbesondere zwischen 1100°C und 1250°C. Damit wird die Blechplatine auf über AC3 Temperatur bereichsweise erwärmt, wobei eine Maximaltemperatur von 1000°C der Blechplatine selbst nicht überschritten werden sollte.
• Der in der Ofenkammer eingelegte partielle Bereich ist somit auf über AC3 Temperatur erhitzbar, wobei aufgrund des Spaltes bei geschlossener Klappe ein Teil der Platine aus der Ofenkammer herausragt und gleichzeitig auch abgeschottet wird, sodass bei einer kurzzeitigen Erwärmung des in der Ofenkammer liegenden Teils der Blechplatine der aus der Ofenkammer herausragende Teil der Blechplatine von dieser abgeschottet ist. Hierdurch erfolgt bei dem herausragenden Teil der Blechplatine zunächst keine Erwärmung. Die von erwärmtem zu nicht erwärmten Teil der Blechplatine übergehende Wärmeleitung ist aufgrund insbesondere der Möglichkeit in sehr kurzer Zeit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Erwärmung der Blechplatine ebenfalls zu vernachlässigen.
• In besonders bevorzugter Ausführungsvariante ist die Klappe vertikal verfahrbar oder aber vertikal verschiebbar oder aber um eine horizontale Achse schwenkbar ausgebildet. Somit ist es möglich den Spalt mit einer variablen Walzdicke bereitzustellen, um insbesondere Blechplatinen mit voneinander verschiedenen Wandstärken von Blechplatinen in dem gleichen Kammerofen zu erwärmen. Beispielsweise ist es durch die horizontale Verschiebbarkeit derart ermöglicht, dass die Klappe zum Einlegen der Blechplatine geöffnet wird und dann nur um ein variables Maß absenkbar ist. Der Spalt ist somit in seiner Spaltbreite in Abhängigkeit der zu erwärmenden Blechplatine einstellbar. Bevorzugt kann der Spalt in Abhängigkeit der Dicke der Blechplatine um ein prozentuales Relativmaß derart eingestellt werden, dass ein Kontaktdruck auf die Blechplatine ausgeübt wird, mithin ist der Spalt kleiner als die Blechdicke oder aber der Spalt ist minimal größer, als die zu erwartende Dicke der Blechplatine. Bevorzugt oder aber alternativ ist ferner der Kontaktdruck der durch die Klappe auf die Blechplatine ausgeübt wird, einstellbar. Gerade in Verbindung mit einer flexiblen bzw. elastischen Dichtung kann somit sichergestellt werden, dass die Klappe spaltfrei auf der Blechplatine aufliegt und somit die in der Ofenkammer vorherrschende Wärme in dieser verbleibt und ein entweichender Teil auf ein Minimum reduziert wird.
• Im Rahmen der Erfindung weist der Kammerofen weiterhin eine Zusatzklappe auf, wobei beispielsweise durch die Ofenklappe eine Vorderseite und durch die Zusatzklappe ein Seitenteil des Kammerofens öffnenbar sind. Die Zusatzklappen sollen weiterhin einen Zusatzspalt bereitstellen, so dass auf einer Ecke einer Ofenkammer ein Teil einer Blechplatine sowohl gegenüber der Klappe als auch der Zusatzklappe nach außen überstehend ausgebildet ist. Vorzugsweise gehen der Spalt und der Zusatzspalt ineinander über.
• Weiterhin besonders bevorzugt weist der Fußbereich der Klappe und/oder der Zusatzklappe eine flexible Wärmedämmung auf, beispielsweise eine Dichtlippe, so dass bei voneinander verschiedenen Wandstärken der eingelegten Blechplatine und/oder Spaltbereichen, in denen keine Blechplatine liegt entsprechend gedämmt werden. Die Wärmedämmung liegt somit auf der Blechplatine an, in Bereichen des Spaltes in denen keine Blechplatine herausragt, liegt dann die Wärmedämmung an der der Klappe bzw. Ofenklappe gegenüberliegenden Dichtfläche bzw. Auflagefläche der Ofenkammer auf. Hierdurch wird aus der Ofenkammer heraustretende Wärme wiederum auf ein Minimum reduziert.
• Insbesondere ist in der Ofenkammer selbst eine Bodenheizung ausgebildet und/oder in der Ofenkammer ist eine Raumheizung ausgebildet. Im Rahmen der Erfindung ist eine Bodenheizung insbesondere als Induktionsheizmittel bzw. Induktionsspule ausgebildet, derart, dass es in dem Boden der Ofenkammer eingelassen ist und somit den Boden temperiert. Über die Bodenheizung kann insbesondere die Ofenkammer auf Temperatur gebracht werden, oder aber eine Grundtemperatur innerhalb der Ofenkammer gehalten werden.
• Im Rahmen der Erfindung ist es dann alternativ oder aber ergänzend möglich durch eine Raumheizung beispielsweise in Form eines Strahlrohres oder aber auch eines Induktors bei eingelegter Blechplatine kurzzeitig die Temperatur zu erhöhen, insbesondere auf eine Temperatur der Ofenkammer über 900°C, ganz besonders bevorzugt 1000°C bis 1400°C und insbesondere 1100°C bis 1250°C. Durch die Raumheizung ist es somit bei eingelegter Blechplatine dann möglich diese insbesondere in kurzer Zeit, bevorzugt unter 180 Sekunden, ganz besonders bevorzugt unter 130 Sekunden, insbesondere unter 100 Sekunden auf die gewünschte Temperatur über AC3 zu erwärmen. Bei Öffnen der Klappe bzw. Zusatzklappe ist jedoch bei abgestellter Raumheizung der Wärmeaustritt und somit Wärmeverluste wiederum auf ein Minimum reduziert. Damit die Ofenkammer nicht vollständig auskühlt kann wiederum die Bodenheizung die Ofenkammer bzw. insbesondere bei einem doppelten Boden den Ofenkammerboden auf Temperatur halten.
• Weiterhin besonders bevorzugt eignet sich der erfindungsgemäße Kammerofen zur Ausbildung als Etagenofen bzw. Mehrschichtofen, so dass mehrere Ofenkammern in vertikaler Richtung übereinander stapelbar sind. Bevorzugt werden zwei Ofenkammern übereinander gestapelt, insbesondere drei bis zwanzig Ofenkammern. Weiterhin besonders bevorzugt ist es im Rahmen der Erfindung möglich den erfindungsgemäßen Kammerofen mobil einzusetzen, derart, dass der Kammerofen auf Rollen gelagert ist, oder aber entsprechende Aufnahmen zum Verfahren beispielsweise mit einem Gabelstapler oder aber mit einem Kran, insbesondere Hallenkran ermöglicht sind. Gerade bei der Verwendung von elektrischen Heizmitteln für Raumheizung und/oder Bodenheizung ist es im Rahmen der Erfindung möglich mit einem elektrischen Steckkontakt den Ofen in Betrieb zu nehmen.
• Die zuvor genannten Merkmale sind beliebig untereinander kombinierbar, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschafen und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Diese dient dem einfachen Verständnis der Erfindung.
• Es zeigen:
• 1 einen erfindungsgemäßen Kammerofen in einer perspektivischen Ansicht,
• 2a und b einen erfindungsgemäßen Kammerofen in einer Querschnittsansicht,
• 3 einen erfindungsgemäßen Kammerofen als Etagenofen,
• 4 den Ofen aus 3 mit Dichtschott,
• 5 den Ofen aus 3 als Etagenofen mit Durchlauffunktion,
• 6 eine alternative Ausführungsvariante eines Etagenofens in einer Querschnittansicht und
• 7 den Ofen aus 6 in einer Querschnittsansicht von vorne.
• In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung auf Vereinfachungsgründen entfällt.
• 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kammerofen 1 in einer perspektivischen Ansicht. Der Kammerofen 1 weist dabei eine Ofenkammer 2 auf, die an einer Vorderseite 3 durch eine Klappe 4 und an einem Seitenteil 5 durch eine Zusatzklappe 6 gegenüber der Umgebung U abgeschottet ist. Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass eine in dem Ofen angeordnete Blechplatine 7 partiell gegenüber der Klappe 4 und/oder Zusatzklappe 6 übersteht, wobei eine Unterseite 8, 9 der Klappe 4 und/oder Zusatzklappe 6 derart hier dargestellt vertikal abgesenkt wird, dass diese auf der Blechplatine 7 oder aber auf dem Ofenkammerboden 10 zur Auflage kommt. Liegt eine Blechplatine 7 zwischen Klappe 4 bzw. Zusatzklappe 6 und Ofenkammerboden 10, so entsteht zwischen Ofenkammerboden 10 und Unterseite 8, 9 der Klappe bzw. Zusatzklappe 6 ein Spalt, wobei weiterhin besonders bevorzugt die Spaltbreite variabel einstellbar ist.
• Gut erkennbar ist dies in 2b. In 2a ist die Klappe 4 geöffnet, insbesondere in vertikaler Richtung nach oben. In dem Ofenkammerboden 10 selbst ist eine Bodenheizung 11 integriert, die die Ofenkammer 2 auf Temperatur hält. Gemäß 2b ist dann eine Blechplatine 7 in die Ofenkammer 2 eingelegt und wird insbesondere hier dargestellt von einer Raumheizung 12 auf eine Temperatur über AC3 gebracht. Hierzu ist zunächst die Klappe 4 selbst in vertikaler Richtung geschlossen worden, so dass ein Spalt 13 verbleibt und die in der Ofenkammer 2 entstehende Wärme nicht an die Umgebung U aber auch nicht an den Teil der Blechplatine 7 der gegenüber der Klappe 4 übersteht, dringen kann. Ferner ist der Ofen gemäß 2 auf Rollen 14 dargestellt, so dass dieser mobil einsetzbar ist und an verschiedene Arbeitsplätze leicht verfahrbar ist.
• 3 zeigt eine alternative Ausführungsvariante, wobei der Ofen als Mehrkammerofen in Form eines Etagenofens 15 ausgebildet ist. Hier dargestellt sind exemplarisch drei Ofenkammern 2, die vertikal übereinanderliegen und jeweils mit einer vertikal verfahrbaren Klappe 4 verschlossen werden können. Die Klappen 4 sind derart beabstandet, dass bei Öffnen und Schließen der Klappe 4 diese nicht die benachbarten Ofenkammerebenen behindern.
• 4 zeigt eine dazu alternative Ausführungsvariante eines Etagenofens 15, bei dem zusätzlich ein inneres Dichtschott 16 dargestellt ist. Auch dieses Dichtschott 16 ist in vertikaler Richtung verfahrbar, dass ein Teil 17 innerhalb der Ofenkammer 2 nicht auf eine Temperatur über AC3, insbesondere nicht beheizt wird. In 4 ist ferner dargestellt in der auf die Bildebene bezogenen obersten Ofenkammer 2 eine Blechplatine 7, die zumindest teilweise aus dem Kammerofen 1 herausragt. In der mittleren Ofenkammer 2 ist eine Blechplatine 7 vollständig eingelegt und die äußere Klappe 4 sowie das innere Dichtschott 16 weisen an ihrer jeweiligen Unterseite 8, 9 ein zusätzliches Isoliermaterial 18 auf. Hierdurch ist es möglich zum einen die Ofenkammer 2 komplett von der Umgebung U abzuschotten, zum anderen zwischen der Ofenkammer 2 und dem nicht beheizten Teil 17 ebenfalls eine vollständige Trennung bereitzustellen.
• 5 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Etagenofens 15, wobei dieser als Durchgangsofen ausgebildet ist, derart das auf einer Vorderseite 3 des Ofens entsprechende Klappen 4 ausgebildet sind und auf einer Rückseite 20 des Ofens ebenfalls Klappen 21 ausgebildet sind, so dass die Blechplatinen 7 beispielsweise von der Vorderseite 3 her eingeschoben, temperierbar sind und von der Rückseite 20 her entnommen werden können. Auch ist es möglich, dass die Blechplatinen 7 an der Vorderseite 3 überstehen aber auch an der Rückseite 20 überstehen, weshalb die Klappen 21 auf der Rückseite 20 auch einen Spalt 22 mit dem Ofenkammerboden 10 ausbilden können, aufgrund ihrer vertikalen Verschiebbarkeit. Die überstehenden Bereiche der Blechplatine 7, beispielsweise Beschnittränder, werden nicht oder nur geringfügig erwärmt. Ferner ist an der Unterseite der Klappe 4 aber auch der Klappe 21 jeweils wiederum ein Isoliermaterial 18 angeordnet, dass ein vollständiges Verschließen der Ofenkammer 2 durch Auflage auf den Boden der Ofenkammer 2 sicherstellt. Das Isoliermaterial 18 ist bevorzugt elastisch verformbar ausgebildet, so dass es auf dem aus der Ofenkammer 2 teilweise überstehenden Teil der Blechplatine 7 dichtend zur Anlage kommt. Ferner sind in 5 die überstehenden Teile der Blechplatine 7 von beiden Seiten dargestellt, die beispielsweise weiche Bereiche für einen späteren Beschnitt oder aber Anbindungsflansche darstellen.
• 6 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Etagenofens 15, wobei hier zwei Etagenöfen 15 in vertikaler Richtung übereinander gestapelt sind. Wiederrum ausgebildet sind in jedem Etagenofen 15 zwei Ofenkammern 2 mit darin jeweils befindlicher Raumheizung 23 zur Erwärmung der Ofenkammer 2 mit eingelegter Platine. Jede Ofenkammer 2 verfügt über eine Klappe 4 an der Vorderseite 3, um unter Ausbildung eines Spaltes 13 die Ofenkammer 2 mit eingelegter Blechplatine 7 zu schließen. Ferner sind jeweils an der Unterseite 24 des Etagenofens Gabelstapleraufnahmen 25 sowie Abstellfüße 26 ausgebildet. Darüber hinaus können an der Oberseite 27 entsprechende Aufnahmen 28 ausgebildet sein, um einen Abstellfuß 26 lagesicher fixiert aufzunehmen.
• 7 zeigt eine Seitenansicht der Etagenöfen 15 aus 6. Hier gut ersichtlich ist, dass an einem Seitenteil der Etagenöfen eine jeweilige Zusatzklappe 6 ausgebildet ist, die um eine Horizontalachse 29 schwenkbar ausgebildet ist. Die Zusatzklappe 6 kann die Ofenkammer 2 jeweils vollständig schließen oder aber derart ausgebildet sein, dass unter Verbleiben eines hier nicht näher dargestellten Zusatzspaltes ebenfalls die Möglichkeit besteht, dass die eigelegte Blechplatine 7 gegenüber dem Seitenteil 5 überstehend ausgebildet ist und auch hier wiederum nicht erwärmt wird.
• Bezugszeichenliste

1

Kammerofen

2

Ofenkammer

3

Vorderseite

4

Klappe

5

Seitenteil

6

Zusatzklappe

7

Blechplatine

8

Unterseite zu 4

9

Unterseite zu 6

10

Ofenkammerboden

11

Bodenheizung

12

Raumheizung

13

Spalt

14

Rolle

15

Etagenofen

16

Dichtschott

17

nicht beheizter Teil

18

Isoliermaterial

19

Heizelement

20

Rückseite

21

Klappe zu 20

22

Spalt zu 21

23

Raumheizung

24

Unterseite

25

Gabelstapleraufnahme

26

Abstellfuß

27

Oberseite

28

Aufnahme

29

Horizontalachse

U

Umgebung

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlbauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeit, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Bereitstellen einer Blechplatine (7) aus einer härtbaren Stahllegierung, – Partielles Erwärmen der Blechplatine (7) in einem Kammerofen (1) auf über AC3 Temperatur in weniger als 180s, wobei die nicht erwärmten Bereiche in dem Kammerofen (1) abgeschottet sind, wobei eine Kammertemperatur in dem Kammerofen (1) zwischen 100°C und 450°C oberhalb der AC3 Temperatur beträgt, – Transfer in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug und Warmumformen und Presshärten der partiell erwärmten Blechplatine (7) mit gleichzeitigem Kaltumformen des nicht erwärmten Bereiches, wobei die Abkühlung des Presshärtens in mindestens zwei Stufen durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammertemperatur in dem Kammerofen (1) 1100°C bis 1250°C beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil in dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug beschnitten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschnitt endkonturnah erfolgt und/oder dass das Stahlbauteil in den nicht erwärmten Bereichen beschnitten wird.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechplatine (7) vorbeschichtet und optional vorlegiert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eine Al-Si-Beschichtung ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil optional in ein zweites Abkühlwerkzeug transferiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlbauteil zwischen den Stufen der Abkühlung beschnitten und/oder gelocht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschneiden und/oder Lochen in ungehärteten Bereichen des Stahlbauteils erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung in weniger als 130 Sekunden oder weniger als 100 Sekunden durchgeführt wird.

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