DE102014201259A1 - Heat treatment device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gezielten bauteilzonenindividuellen Wärmebehandlung von Blechbauteilen. Erfindungsgemäß weist die Wärmebehandlungsvorrichtung einen Produktionsofen auf, der dazu geeignet ist, eine Stahlblechplatine auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufzuheizen. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsvorrichtung eine Profiliervorrichtung zum Aufprägen eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine auf, wobei der Stahlblechplatine in einem ersten Bereich eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur und in einem zweiten Bereich eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufprägbar ist. Die Profiliervorrichtung weist ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei das Oberteil gegenüber dem Unterteil bewegbar ist und wobei die Stahlblechplatine zwischen Oberteil und Unterteil einspannbar ist und wobei die Stahlblechplatine im eingespannten Zustand mit dem Oberteil und dem Unterteil zumindest partiell in Kontakt steht. Das Oberteil und/oder das Unterteil weisen unterschiedliche erste und zweite Zonen auf, die auf unterschiedliche Temperaturen temperierbar sind.The invention relates to a device and a method for the targeted component zone-specific heat treatment of sheet metal components. According to the invention, the heat treatment device has a production furnace which is suitable for heating a sheet steel blank to a temperature above the AC3 temperature. Furthermore, the heat treatment device according to the invention has a profiling device for impressing a temperature profile on the sheet steel plate, wherein the steel plate in a first range, a temperature below the AC3 temperature and in a second region, a temperature above the AC3 temperature can be impressed. The profiling has an upper part and a lower part, wherein the upper part is movable relative to the lower part and wherein the steel plate between the upper part and lower part is clamped and wherein the steel plate in the clamped state with the upper part and the lower part is at least partially in contact. The upper part and / or the lower part have different first and second zones, which can be tempered to different temperatures.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gezielten bauteilzonenindividuellen Wärmebehandlung von Blechbauteilen. The invention relates to a device and a method for the targeted component zone-specific heat treatment of sheet metal components.

In der Technik besteht bei vielen Anwendungsfällen in unterschiedlichen Branchen der Wunsch nach hochfesten Metallblechteilen bei geringem Teilegewicht. Beispielsweise ist es in der Fahrzeugindustrie das Bestreben, den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu reduzieren und den CO2-Ausstoß zu senken, dabei aber gleichzeitig die Insassensicherheit zu erhöhen. Es besteht daher ein stark zunehmender Bedarf an Karosseriebauteilen mit einem günstigen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Zu diesen Bauteilen gehören insbesondere A- und B-Säulen, Seitenaufprallschutzträger in Türen, Schweller, Rahmenteile, Stoßstangenfänger, Querträger für Boden und Dach, vordere und hintere Längsträger. Bei modernen Kraftfahrzeugen besteht die Rohkarosse mit einem Sicherheitskäfig üblicherweise aus einem gehärteten Stahlblech mit ca. 1.500MPa Festigkeit. Dabei werden vielfach Al-Si-beschichtete Stahlbleche verwendet. Zur Herstellung eines Bauteils aus gehärtetem Stahlblech wurde der Prozess des so genannten Presshärtens entwickelt. Dabei werden Stahlbleche zuerst auf Austenittemperatur zwischen 850°C und 950°C erwärmt, dann in ein Pressenwerkzeug gelegt, schnell geformt und durch das wassergekühlte Werkzeug zügig auf Martensittemperatur von ca. 250°C abgeschreckt. Dabei entsteht hartes, festes Martensitgefüge mit ca. 1.500MPa Festigkeit. Ein solcherart gehärtetes Stahlblech weist aber nur ca. 6–8% Bruchdehnung auf, was in speziellen Bereichen im Falle des Zusammenstoßes zweier Fahrzeuge, besonders beim Seitenaufprall, nachteilig ist. Die kinetische Energie des eindringenden Fahrzeugs kann dabei nicht in Verformungswärme umgesetzt werden. Vielmehr wird in diesem Fall das Bauteil spröd brechen und droht zusätzlich die Insassen zu verletzen. In the art, in many applications in different industries there is a desire for high strength sheet metal parts with low part weight. For example, in the automotive industry, efforts are being made to reduce the fuel consumption of motor vehicles and to reduce CO2 emissions, while at the same time increasing occupant safety. There is therefore a rapidly increasing demand for body components with a favorable strength to weight ratio. These components include, in particular, A and B pillars, side impact beams in doors, sills, frame members, bumper, cross members for floor and roof, front and rear side members. In modern motor vehicles, the body shell with a safety cage usually consists of a hardened steel sheet with about 1,500 MPa strength. In many cases Al-Si-coated steel sheets are used. For the production of a component from hardened steel sheet the process of the so-called press hardening was developed. Steel sheets are first heated to austenite temperature between 850 ° C and 950 ° C, then placed in a press tool, quickly formed and quickly quenched by the water-cooled tool to martensite temperature of about 250 ° C. This results in hard, firm martensite with about 1.500MPa strength. However, such a hardened steel sheet has only about 6-8% elongation at break, which is disadvantageous in specific areas in the case of the collision of two vehicles, especially in a side impact. The kinetic energy of the penetrating vehicle can not be converted into deformation heat. Rather, in this case, the component will break brittle and also threatens to injure the occupants.

Für die Automobilindustrie ist es daher wünschenswert, Karosseriebauteile zu erhalten, die mehrere unterschiedliche Dehnungs- und Festigkeitszonen im Bauteil aufweisen, so dass sehr feste Bereiche einerseits und sehr dehnfähige Bereiche andererseits in einem Bauteil vorliegen. Dabei sollten die allgemeinen Ansprüche an eine Produktionsanlage weiterhin beachtet sein: so sollte es zu keiner Taktzeiteinbuße an der Form-Härteanlage kommen, die Gesamtanlage sollte uneingeschränkt allgemein verwendet und schnell kundenspezifisch umgerüstet werden können. Der Prozess sollte robust und wirtschaftlich sein und die Produktionsanlage nur minimalen Platz benötigen. Die Form und Kantengenauigkeit des Bauteils sollte so hoch sein, dass Hartbeschnitt weitgehend entfallen kann, um Material und Arbeit einzusparen. For the automotive industry, it is therefore desirable to obtain body components which have several different expansion and strength zones in the component, so that very strong areas on the one hand and very elastic areas on the other hand exist in one component. The general demands on a production plant should continue to be respected: so there should be no cycle time loss to the mold-hardening system, the entire system should be universally used without restrictions and can be quickly converted to customer-specific. The process should be robust and economical and the production plant need only minimal space. The shape and edge accuracy of the component should be so high that hard trimming can be largely eliminated in order to save material and labor.

Zur Erzeugung eines Bauteils mit Bereichen unterschiedlicher Härte und Duktilität können unterschiedliche Stähle miteinander verschweißt werden, so dass nicht härtbarer Stahl in den weichen und härtbarer Stahl in den harten Zonen vorliegt. Bei einem anschließenden Härteprozess kann das gewünschte Härteprofil über dem Bauteil erreicht werden. Die Nachteile dieses Verfahrens liegen in der gelegentlich unsicheren Schweißnaht bei einem üblicherweise für Karosserieteile verwendeten AlSi-beschichteten ca. 0,8–1,5mm dicken Blech, des dortigen schroffen Härteübergangs sowie in den wegen des zusätzlichen Fertigungsschritts des Verschweißens erhöhten Kosten des Bleches. In Tests kam es gelegentlich zu Ausfällen durch Bruch in der Nähe der Schweißnaht, so dass der Prozess nicht als robust bezeichnet werden kann. Darüber hinaus sind dem Prozess bei komplexen Geometrien Grenzen gesetzt.To produce a component with regions of different hardness and ductility, different steels can be welded together so that non-hardenable steel is present in the soft and hardenable steel in the hard zones. In a subsequent hardening process, the desired hardness profile can be achieved over the component. The disadvantages of this method lie in the occasionally unsafe weld at a usually used for body parts AlSi-coated about 0.8-1.5mm thick sheet, the local rugged hardness transition and in the increased because of the additional manufacturing step of the welding costs of the sheet. Occasionally, tests have failed due to breakage near the weld, so the process can not be said to be robust. In addition, the process is limited in complex geometries.

Aus der deutschen Patentschrift DE 10 2007 057 855 B3 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Formbauteil in Form einer aus einem Bandmaterial mit einer AlSi-Beschichtung versehenen hochfesten Borstahl abgetrennten Platine zunächst komplett homogen auf eine solche Temperatur erwärmt und über eine bestimmte Zeit auf diesem Temperaturniveau gehalten wird, dass sich eine Diffusionsschicht als Korrosions- beziehungsweise Zunderschutzschicht bildet, wobei Material aus der Beschichtung in den Grundwerkstoff eindiffundiert. Die Erwärmungstemperatur beträgt dabei etwa 830°C bis 950°C. Diese homogene Erwärmung wird in einer ersten Zone eines mehrere Temperaturzonen aufweisenden Durchlaufofens durchgeführt. Im Anschluss an diesen Verfahrensschritt wird ein Bereich erster Art der Platine in einer zweiten Zone des Ofens auf eine Temperatur heruntergekühlt, bei der Austenit zerfällt. Dies erfolgt bei etwa 550°C bis 700°C. Dieses abgesenkte Temperaturniveau wird für eine bestimmte Zeit gehalten, so dass der Zerfall von Austenit einwandfrei abläuft. Gleichzeitig mit dem lokalen Abkühlen des Bereichs erster Art der Platine wird in einer dritten Zone des Ofens in wenigstens einem Bereich zweiter Art die Temperatur gerade so hoch gehalten, dass bei dem sich anschließenden Warmumformen in einer entsprechenden Presse noch ausreichend Martensitanteile entstehen können. Diese Temperatur liegt bei 830°C bis 950°C. Beim Abkühlen des Bereichs erster Art kann dieser Bereich der Platine kurzzeitig mit Kühlbacken in Kontakt gebracht werden.From the German patent DE 10 2007 057 855 B3 a method is known in which a molded component in the form of a band made of a strip material with an AlSi-coated high-strength boron severed board first heated completely homogeneous to such a temperature and held for a certain time at this temperature level that a diffusion layer as corrosion - or scale protection layer forms, with material from the coating diffused into the base material. The heating temperature is about 830 ° C to 950 ° C. This homogeneous heating is carried out in a first zone of a continuous furnace having a plurality of temperature zones. Following this process step, a first type of board in a second zone of the furnace is cooled down to a temperature at which austenite decomposes. This takes place at about 550 ° C to 700 ° C. This lowered temperature level is maintained for a certain time, so that the decomposition of austenite proceeds properly. Simultaneously with the local cooling of the area of the first type of board, the temperature in a third zone of the furnace is kept just high enough in at least one area of the second type that sufficient martensite portions can still be formed in the subsequent hot forming in a corresponding press. This temperature is 830 ° C to 950 ° C. When cooling the area of the first type, this area of the board can be brought into contact with cooling jaws for a short time.

Mit diesem Verfahren ist es allerdings nur möglich, relativ einfache und großflächige Geometrien mit üblicherweise nur zwei unterschiedlichen Bereichen einer unterschiedlichen Wärmebehandlung zu unterziehen. Komplexe Geometrien, wie beispielsweise nahezu beliebig im Raum geformte duktile Punkt-Schweißränder einer ansonsten mit hoher Härte versehenen B-Säule, lassen sich mit diesem Verfahren nicht entsprechend wärmebehandeln. Darüber hinaus müssen die Temperaturen der einzelnen Zonen des Ofens sehr genau geregelt sein, wobei Durchlauföfen andererseits aus wirtschaftlichen Gründen üblicherweise mit Gasbrennern geheizt werden, womit sich allerdings die Temperaturen der einzelnen Zonen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit auf einfache und günstige Weise regeln lassen.With this method, however, it is only possible to subject relatively simple and large-area geometries with usually only two different areas of a different heat treatment. Complex geometries, such as ductile point weld edges of an otherwise high-hardness B-pillar, which are formed almost anywhere in the room, can be carried along Do not heat appropriately in this procedure. In addition, the temperatures of the individual zones of the furnace must be controlled very accurately, with continuous furnaces on the other hand for economic reasons are usually heated with gas burners, which, however, can not regulate the temperatures of the individual zones with the required accuracy in a simple and inexpensive way.

Aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 2 497 840 A1 ist ein Ofensystem und ein Verfahren zur gezielten bauteilzonenindividuellen Wärmebehandlung von Blechbauteilen bekannt. Das Ofensystem weist einen üblichen, universellen Produktionsofen zum Erwärmen der Stahlblechteile auf eine Temperatur nahe, aber unterhalb der AC3-Temperatur, das heißt der Temperatur, bei der die Umwandlung des Ferrits in Austenit endet, auf, wobei das Ofensystem weiterhin einen Profilierofen mit mindestens einer Ebene aufweist. Die mindestens eine Ebene verfügt über ein Ober- und ein Unterteil, sowie einen in eine entsprechende Aufnahme eingebrachten produktspezifischen Zwischenflansch, wobei der produktspezifische Zwischenflansch dazu ausgebildet ist, dem Bauteil ein vorgegebenes Temperaturprofil mit Temperaturen über der AC3-Temperatur für zu härtende Bereiche und unter der AC3-Temperatur für weichere Bereiche aufzuprägen. Das Aufprägen des Temperaturprofils geschieht dabei mittels Wärmestrahlung. Da das Verfahren vorsieht, die Bauteile in dem Produktionsofen nur auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufzuheizen und die Wärme für die Aufheizung definierter Bereiche auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur in einem späteren Prozessschritt in dem Profilierofen einzubringen, ist eine sehr genaue Temperaturregelung im Produktionsofen nicht erforderlich, so dass der Nachteil der schlechteren Regelbarkeit von Gasbrennern gegenüber der von elektrischen Heizungen zugunsten der Wirtschaftlichkeit für den günstigeren Energieträger Gas in Kauf genommen werden kann. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Bereiche unterschiedlicher Temperatur nicht exakt trennbar sind. Darüber geschieht der Wärmeaustausch über Strahlung relativ langsam, so dass mehrere Profilieröfen parallel betrieben werden müssen, um die mögliche Kapazität des Durchlaufofens ausnutzen zu können.From the European patent application EP 2 497 840 A1 a furnace system and a method for the targeted component zone-specific heat treatment of sheet metal components is known. The furnace system includes a common, universal production furnace for heating the steel sheet parts to a temperature close to but below the AC3 temperature, that is, the temperature at which the transformation of the ferrite into austenite terminates, the furnace system further comprising a profiling furnace having at least one Level. The at least one level has an upper and a lower part, as well as a product-specific intermediate flange introduced into a corresponding receptacle, the product-specific intermediate flange being designed to give the component a predetermined temperature profile with temperatures above the AC3 temperature for areas to be hardened and below Apply AC3 temperature for softer areas. The impressing of the temperature profile is done by means of thermal radiation. Since the method provides to heat the components in the production furnace only to a temperature below the AC3 temperature and to introduce the heat for the heating of defined areas to a temperature above the AC3 temperature in a later process step in the profiling oven is a very accurate temperature control Not required in the production furnace, so that the disadvantage of the lower controllability of gas burners over that of electric heaters in favor of the economy for the cheaper energy gas can be accepted. The disadvantage of this method is that the regions of different temperature are not exactly separable. In addition, the heat exchange via radiation happens relatively slowly, so that several Profilieröfen must be operated in parallel in order to exploit the potential capacity of the continuous furnace can.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmebehandlungsvorrichtung und ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Blechbauteilen bereitzustellen, wobei die oben beschriebenen Nachteile minimiert sind.The object of the invention is to provide a heat treatment device and a method for the targeted heat treatment of sheet metal components, wherein the disadvantages described above are minimized.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Wärmebehandlungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Wärmebehandlungsvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–17. Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren nach Anspruch 18 und durch das alternative Verfahren nach Ansprüchen 19 und 20 gelöst. According to the invention, this object is achieved by a heat treatment device having the features of independent claim 1. Advantageous developments of the heat treatment device will become apparent from the dependent claims 2-17. The object is further achieved by a method according to claim 18 and by the alternative method according to claims 19 and 20.

Erfindungsgemäß weist die Wärmebehandlungsvorrichtung einen Produktionsofen auf, der dazu geeignet ist, eine Stahlblechplatine auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufzuheizen. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Wärmebehandlungsvorrichtung eine Profiliervorrichtung zum Aufprägen eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine auf, wobei der Stahlblechplatine in einem ersten Bereich eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur und in einem zweiten Bereich eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufprägbar ist. Die Profiliervorrichtung weist ein Oberteil und ein Unterteil auf, wobei das Oberteil gegenüber dem Unterteil bewegbar ist und wobei die Stahlblechplatine zwischen Oberteil und Unterteil einspannbar ist. Das Oberteil und/oder das Unterteil weisen erste und zweite Zonen auf, die auf unterschiedliche Temperaturen temperierbar sind. According to the invention, the heat treatment device has a production furnace which is suitable for heating a sheet steel blank to a temperature above the AC3 temperature. Furthermore, the heat treatment device according to the invention has a profiling device for impressing a temperature profile on the sheet steel plate, wherein the steel plate in a first range, a temperature below the AC3 temperature and in a second region, a temperature above the AC3 temperature can be impressed. The profiling has an upper part and a lower part, wherein the upper part is movable relative to the lower part and wherein the sheet steel plate between upper part and lower part can be clamped. The upper part and / or the lower part have first and second zones, which can be temperature-controlled to different temperatures.

Durch die Bewegbarkeit von Oberteil zu Unterteil ist es möglich, die Blechplatine in die Profiliervorrichtung einzulegen und anschließend Ober- und/oder Unterteil so nahe an die Blechplatine zu bringen, dass ein Wärmeübergang zwischen Ober- und Unterteil einerseits und der Blechplatine andererseits stattfindet. Dabei weisen Ober- und/oder Unterteil unterschiedlich temperierte erste und zweite Zonen auf, so dass den unterschiedlichen ersten und zweiten Bereichen der Blechplatine unterschiedliche Temperaturen aufprägbar sind. Due to the mobility of upper part to lower part, it is possible to insert the sheet metal blank in the profiling and then bring upper and / or lower part so close to the sheet metal blank that a heat transfer between the upper and lower part on the one hand and the sheet metal plate takes place on the other. Upper and / or lower part have differently tempered first and second zones, so that different temperatures can be imposed on the different first and second regions of the sheet metal blank.

In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Stahlblechplatine im eingespannten Zustand mit dem Oberteil und dem Unterteil zumindest partiell in Kontakt. Durch die Bewegbarkeit von Oberteil zu Unterteil ist es möglich, die Blechplatine in die Profiliervorrichtung einzulegen und anschließend die Blechplatine zumindest teilweise in Kontakt mit dem Ober- und Unterteil zu bringen. Durch den Kontakt kommt es zum Wärmeaustausch durch Wärmeleitung zwischen den Flächen des Ober- beziehungsweise Unterteils mit der Platine.In a preferred embodiment, the steel sheet is in the clamped state with the upper part and the lower part at least partially in contact. Due to the mobility of upper part to lower part, it is possible to insert the sheet metal blank in the profiling and then bring the sheet metal plate at least partially in contact with the upper and lower part. Due to the contact heat exchange occurs due to heat conduction between the surfaces of the upper or lower part with the board.

In einer alternativen Ausführungsform kommt es zu keinem Kontakt zwischen Ober- und/oder Unterteil einerseits und der Stahlblechplatine. Durch die Bewegbarkeit von Oberteil zu Unterteil kommen Unter- und/oder Oberteil so nahe an die Stahlblechplatine, dass ein effektiver Wärmeübergang durch Wärmestrahlung und/oder Konvektion stattfindet, bleiben aber von ihr beabstandet. In an alternative embodiment, there is no contact between the upper and / or lower part on the one hand and the sheet steel plate. Due to the mobility of upper part to lower part lower and / or upper part come so close to the sheet steel plate that an effective heat transfer by heat radiation and / or convection takes place, but remain spaced from her.

Bei einem ersten erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufprägen eines Temperaturprofils auf eine Stahlblechplatine mit einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur in einem ersten Bereich und mit einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur in einem zweiten Bereich wird die Blechplatine zunächst in einem Produktionsofen auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt, um anschließend in die Profiliervorrichtung verbracht zu werden, wo sie zwischen Oberteil und Unterteil eingespannt und ihr durch Wärmeleitung das Temperaturprofil aufgeprägt wird. Dabei wird ein erster Bereich, die im fertigen Bauteil eine große Duktilität aufweisen soll, auf eine Rekristallisationstemperatur unterhalb der AC3-Temperatur mittels Wärmeleitung abgekühlt, während ein zweiter Bereich, der im fertigen Bauteil eine besonders große Härte aufweisen soll, auf einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gehalten wird. Dabei geschieht die Abkühlung von der durch den Produktionsofen aufgeprägten Temperatur oberhalb AC3 so langsam, dass sich das Gefüge umkristallisieren kann. Die AC3-Temperatur ist ebenso wie die Rekristallisationstemperatur Legierungsabhängig. Bei den üblicherweise für Fahrzeugkarosseriebauteile eingesetzten Materialien liegt die AC3-Temperatur bei circa 870°C, während die Rekristallisationstemperatur, bei welcher sich Ferrit-Perlitgefüge einstellt, bei circa 800°C liegt. In a first method according to the invention for impressing a temperature profile on a sheet steel plate with a temperature below the AC3 temperature in a first range and at a temperature above the AC3 temperature in a second range, the sheet metal blank is first heated in a production furnace to a temperature above the AC3 temperature to be subsequently transferred to the profiling apparatus where it clamped between the upper part and lower part and it is impressed by thermal conduction of the temperature profile. In this case, a first region, which should have a high ductility in the finished component, is cooled to a recrystallization temperature below the AC3 temperature by means of heat conduction, while a second region, which should have a particularly high hardness in the finished component, at a temperature above the AC3 Temperature is maintained. The cooling from the temperature imposed by the production furnace above AC3 occurs so slowly that the microstructure can recrystallize. The AC3 temperature, like the recrystallization temperature, is alloy dependent. In the materials commonly used for vehicle body components, the AC3 temperature is around 870 ° C, while the recrystallization temperature, at which ferrite-pearlitic structure sets, is around 800 ° C.

Werden beschichtete Stahlbleche verarbeitet, bei denen die Beschichtung wie beispielsweise bei AlSi-beschichteten Stahlblechen mit dem Substrat legiert, kann die Stahlblechplatine in dem Produktionsofen auch auf Diffusionstemperatur von beispielsweise 950°C aufgeheizt werden.If coated steel sheets are processed in which the coating is alloyed with the substrate, as in the case of AlSi-coated steel sheets, for example, the steel sheet can also be heated to a diffusion temperature of 950 ° C. in the production furnace.

Bei einem zweiten, alternativen erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufprägen eines Temperaturprofils auf eine Stahlblechplatine mit einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur in einem ersten Bereich und mit einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur in einem zweiten Bereich wird die Blechplatine zunächst in einem Produktionsofen auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur, beispielsweise auf eine Temperatur von circa 850°C, aufgeheizt, um anschließend in die Profiliervorrichtung verbracht zu werden, wo sie zwischen Oberteil und Unterteil eingespannt und ihr durch Wärmeleitung das Temperaturprofil aufgeprägt wird. Dabei wird die Stahlblechplatine in einem ersten Bereich, der im fertigen Bauteil eine große Duktilität aufweisen soll, langsam auf Rekristallisationstemperatur von beispielsweise 800°C gekühlt, während ein zweiter Bereich, der im fertigen Bauteil eine besonders große Härte aufweisen soll, auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur von beispielsweise 870°C mittels Wärmeleitung aufgeheizt wird. In a second, alternative method according to the invention for impressing a temperature profile on a steel sheet with a temperature below the AC3 temperature in a first region and with a temperature above the AC3 temperature in a second region, the metal sheet is first in a production furnace to a temperature below The AC3 temperature, for example, to a temperature of about 850 ° C, heated to be subsequently spent in the profiling, where it is clamped between the upper part and lower part and it is impressed by thermal conduction of the temperature profile. In this case, the steel sheet is in a first region, which should have a high ductility in the finished component, slowly cooled to recrystallization temperature, for example, 800 ° C, while a second region, which should have a particularly high hardness in the finished component, to a temperature above AC3 temperature of, for example, 870 ° C is heated by heat conduction.

Werden beschichtete Stahlbleche verarbeitet, bei denen die Beschichtung wie beispielsweise bei AlSi-beschichteten Stahlblechen mit dem Substrat legiert, kann der temperatur- und zeitabhängige Diffussionsprozess der Beschichtung in das Substrat im Produktionsofen gestartet werden, während eine Restdiffusionszeit bei diesem alternativen Verfahren in der Profiliervorrichtung verbracht werden. When coated steel sheets are processed where the coating is alloyed with the substrate, such as AlSi-coated steel sheets, the temperature and time dependent diffusion process of the coating into the substrate in the production furnace can be started while a residual diffusion time is spent in the profiler in this alternative process ,

Dieses zweite, alternative Verfahren arbeitet wirtschaftlicher, da die Stahlblechplatine im Produktionsofen nur auf eine geringere Temperatur als bei der ersten Verfahrensvariante aufgeheizt werden muss, wodurch der Ofen kürzer ausgeführt und/oder die Durchlaufzeit verkürzt werden kann. Die Zeit für die langsame Abkühlung des ersten Bereichs wird genutzt, um den zweiten Bereich auf die Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufzuheizen und gegebenenfalls den Diffusionsprozess einer Beschichtung in das Substrat zum Abschluss zu bringen.This second, alternative method works more economically, since the steel plate in the production furnace only has to be heated to a lower temperature than in the first method variant, whereby the furnace can be made shorter and / or the throughput time can be shortened. The slow cooling time of the first region is used to heat the second region up to the temperature above the AC3 temperature and eventually complete the diffusion process of a coating into the substrate.

Mit der erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsvorrichtung kann Stahlblechplatinen mit mehreren ersten und/oder zweiten Bereichen, die auch komplex geformt sein können, wirtschaftlich ein entsprechendes Temperaturprofil aufgeprägt werden, da die ersten und zweiten Zonen der Profiliervorrichtung besser thermisch von einander trennbar sind und es zu einer trennschärferen Behandlung der ersten und zweiten Bereiche der Stahlblechplatine kommt, als dies bei der Wärmebehandlung durch Wärmestrahlung möglich ist.With the heat treatment apparatus according to the invention, sheet steel blanks having a plurality of first and / or second regions, which may also be complexly formed, can be economically stamped with a corresponding temperature profile, since the first and second zones of the profiling apparatus are better thermally separable from each other and provide a more severely sharp treatment first and second areas of the sheet steel board comes as this is possible in the heat treatment by heat radiation.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Oberteil und/oder das Unterteil eine ebene Kontaktfläche auf. Diese Ausführungsform lässt sich vorteilhafterweise für die Wärmebehandlung von ebenen Stahlblechplatinen einsetzen.In an advantageous embodiment, the upper part and / or the lower part has a flat contact surface. This embodiment can be advantageously used for the heat treatment of flat sheet steel blanks.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform weist das Oberteil und/oder das Unterteil eine im Raum gekrümmte Kontaktfläche auf. Vorteilhafterweise ist die Krümmung der Kontaktfläche beziehungsweise der Kontaktflächen der räumlichen Gestalt der Blechplatine angepasst, wenn im Raum gekrümmte Blechplatinen wärmebehandelt werden sollen.In an alternative advantageous embodiment, the upper part and / or the lower part has a contact surface which is curved in space. Advantageously, the curvature of the contact surface or the contact surfaces of the spatial shape of the sheet metal blank is adapted when curved sheet metal blanks are to be heat treated in space.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest eine der unterschiedlichen Zonen in dem Unter- beziehungsweise Oberteil flüssigkeitstemperiert sind. Über eine Flüssigkeitstemperierung lässt sich nicht nur Wärme zu-, sondern auch abführen, so dass Zonen auch gezielt gekühlt werden können. Als geeignete Flüssigkeiten können beispielsweise Wärmeträgeröle oder auch Salzschmelzen eingesetzt werden.It has proven to be advantageous if at least one of the different zones in the lower or upper part are liquid-temperature-controlled. By means of liquid temperature control, not only heat can be added, but also dissipated, so that zones can also be cooled specifically. As suitable liquids, for example, heat transfer oils or salt melts can be used.

Alternativ oder in Kombination kann zumindest eine der Zonen auch elektrisch temperiert sein. Die Abkühlung einer Zone geschieht dabei durch das langsame Auskühlen gegen die Umgebung, wobei diese Zone in diesem Fall nicht geheizt wird. Vorteilhafterweise sollte eine solche Zone auch nicht gegen die Umgebung wärmeisoliert sein. Dabei kann die elektrische Beheizung beispielsweise über Induktion oder elektrischen Widerstand realisiert werden. Alternatively or in combination, at least one of the zones can also be electrically tempered. The cooling of a zone is done by slow cooling against the environment, this zone is not heated in this case. Advantageously, such a zone should not be thermally insulated from the environment. It can the electrical heating can be realized for example via induction or electrical resistance.

In einer anderen Ausführungsform ist zumindest eine der Zonen gasbeheizbar. Gas kann für die Beheizung des Produktionsofen bereits zur Verfügung stehen, so dass kein zusätzlicher Aufwand für die Gasbeheizung aufzuwenden ist. Eine Gasbeheizung kann wirtschaftlicher sein als eine elektrische Beheizung. In another embodiment, at least one of the zones is gas-heated. Gas may already be available for the heating of the production furnace, so that no additional expense is required for the gas heating. Gas heating can be more economical than electric heating.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind unterschiedliche Temperierungsarten miteinander kombiniert. Beispielsweise kann eine Zone elektrisch beheizbar sein, während eine andere flüssigkeitstemperiert ist. Die elektrische Heizung hat den Vorteil des schnellen Ansprechens, während die Flüssigkeitstemperierung den Vorteil der gezielten Kühlmöglichkeit bietet. Müssen bestimmte Zonen geheizt und gleichzeitige andere Zonen gekühlt werden, bietet eine solche Ausführungsform besonders große Vorteile.In a particularly advantageous embodiment, different Temperierungsarten are combined. For example, one zone may be electrically heated, while another is liquid-tempered. The electric heater has the advantage of fast response, while the liquid temperature control offers the advantage of targeted cooling. If certain zones have to be heated and other zones simultaneously cooled, such an embodiment offers particularly great advantages.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn mindestens eine der Zonen von Unter- und/oder Oberteil gegenüber einer anderen der Zonen im Unter- und/oder Oberteil thermisch isoliert ist. Die Isolation kann dabei aus einer eingebrachten Zwischenschicht beispielsweise aus einem duroplastischen Kunststoff oder aus einem keramischen Material bestehen. Es ist aber auch alternativ oder zusätzlich möglich, einen Spalt zur Isolation zwischen den Zonen vorzusehen. Dieser Spalt kann im einfachsten Fall mit Luft gefüllt sein. Eine größere Isolationswirkung wird allerdings mit einem Spalt erreicht, in dem ein Unterdruck herrscht.It has proved to be advantageous if at least one of the zones of the lower and / or upper part is thermally insulated from another of the zones in the lower and / or upper part. The insulation may consist of an introduced intermediate layer, for example of a thermosetting plastic or of a ceramic material. But it is also alternatively or additionally possible to provide a gap for isolation between the zones. This gap can be filled in the simplest case with air. However, a greater insulation effect is achieved with a gap in which a negative pressure prevails.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Wärmebehandlungsvorrichtung eine zwischen dem Produktionsofen und der Profiliervorrichtung angeordnete Handlingvorrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, die Stahlblechplatine von dem Produktionsofen in die Profiliervorrichtung zu verbringen.In a further advantageous embodiment, the heat treatment device has a handling device arranged between the production furnace and the profiling device, which is designed to transfer the sheet steel plate from the production furnace into the profiling device.

Eine Handlingvorrichtung erleichtert den Umgang mit den heißen Stahlblechplatinen. Darüber hinaus kann bei dem automatisierten Vorgang des Verbringens der Stahlblechplatinen von dem Produktionsofen in die Profiliervorrichtung eine im Wesentlichen konstante Zykluszeit eingehalten werden, wodurch die Prozessqualität maximiert wird. Weiterhin kann die Stahlblechplatine mit einer Handlingvorrichtung sehr genau und reproduzierbar in der Profiliervorrichtung positioniert werden, wodurch die Prozessqualität weiter maximiert wird.A handling device makes it easier to handle the hot steel sheets. Moreover, in the automated process of placing the sheet steel blanks from the production furnace into the profiler, a substantially constant cycle time can be maintained, thereby maximizing process quality. Furthermore, the steel sheet can be positioned with a handling device very accurate and reproducible in the profiling, whereby the process quality is further maximized.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Wärmebehandlungsvorrichtung mehrere Profiliervorrichtungen aufweist. In den meisten Fällen wird der Produktionsofen eine höhere Kapazität aufweisen, als die Profiliervorrichtung. Da Handlingvorrichtungen mit einer entsprechenden Kapazität auf dem Markt verfügbar sind, ist die Profiliervorrichtung üblicherweise die zykluszeitbestimmende Komponente. Die Kapazität der Wärmebehandlungsvorrichtung kann erhöht werden, in dem die Kapazität der zykluszeitbestimmenden Komponente der gesamten Vorrichtung erhöht wird. Daher kann die Kapazität der Wärmebehandlungsvorrichtung an die des Produktionsofens angepasst werden, in dem eine entsprechende Anzahl von Profiliervorrichtungen vorgesehen wird. Furthermore, it has proven to be advantageous if the heat treatment device has a plurality of profiling devices. In most cases, the production furnace will have a higher capacity than the profiling device. Since handling devices with a corresponding capacity are available on the market, the profiling device is usually the cycle time determining component. The capacity of the heat treatment apparatus can be increased by increasing the capacity of the cycle time determining component of the entire apparatus. Therefore, the capacity of the heat treatment apparatus can be adapted to that of the production furnace in which a corresponding number of profiling devices are provided.

Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Profiliervorrichtung einen produktspezifischen Adapter aufweist. Dieser Adapter kann beispielsweise als Anschlag für die Stahlblechplatine ausgelegt sein, so dass die Stahlblechplatine mit großer Reproduktionsgenauigkeit in die Profiliervorrichtung eingelegt werden kann. Dies ist zur Qualitätserhöhung besonders wichtig, wenn die Stahlblechplatine kleine erste Bereiche aufweisen soll, die im fertigen Bauteil eine große Duktilität aufweisen sollen, wie es beispielsweise bei Stahlblechkarosserieteilen für die Automobilindustrie der Fall ist, die in folgenden Fertigungsschritten punktgeschweißt werden. Die Punktschweißstellen sollten üblicherweise eine große Duktilität aufweisen, während in vielen Anwendungsfällen das sie umgebende Material eine große Härte aufweisen sollte. Durch einen geeigneten Anschlag wird die Positionsgenauigkeit der Stahlblechplatine in der Profiliervorrichtung erhöht, wodurch auch die Positionsgenauigkeit der Bereiche unterschiedlicher Temperatur in der Stahlblechplatine erhöht wird.In addition, it has proved to be advantageous if the profiling has a product-specific adapter. This adapter can be designed, for example, as a stop for the sheet steel plate, so that the sheet steel plate can be inserted with great reproduction accuracy in the profiling. This is particularly important for increasing the quality if the sheet steel plate should have small first areas, which should have a high ductility in the finished component, as is the case for example with sheet steel body parts for the automotive industry, which are spot-welded in subsequent manufacturing steps. The spot welds should usually have high ductility, while in many applications the surrounding material should have high hardness. By a suitable stop the position accuracy of the sheet steel plate is increased in the profiling, whereby the position accuracy of the areas of different temperature in the sheet steel plate is increased.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Produktionsofen um einen Durchlaufofen, da Durchlauföfen üblicherweise eine größere Durchsatzrate als Kammeröfen aufweisen. Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn der Produktionsofen gasbefeuert ist, da dies die wirtschaftlichste Heizart darstellt.Advantageously, the production furnace is a continuous furnace, since continuous furnaces usually have a higher throughput rate than chamber furnaces. In addition, it is advantageous if the production furnace is gas-fired, as this is the most economical type of heating.

Das erfinderische Verfahren zur Aufprägung eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine, in dem der Stahlblechplatine in einem ersten Bereich eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur und ein einem zweiten Bereich eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufprägbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechplatine zunächst in einem Produktionsofen auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt wird, die Stahlblechplatine anschließend in eine ein Oberteil und ein Unterteil aufweisende Profiliervorrichtung verbracht wird, wo sie zwischen Oberteil und Unterteil eingespannt und ihr das Temperaturprofil aufgeprägt wird.The inventive method for impressing a temperature profile on the sheet steel plate, in which the sheet steel plate in a first range a temperature below the AC3 temperature and a second range is a temperature above the AC3 temperature aufprägbar is characterized in that the sheet steel plate initially in a production furnace is heated to a temperature above the AC3 temperature, the sheet steel plate is then placed in an upper part and a lower part having profiling, where it is clamped between the upper part and lower part and her the temperature profile is impressed.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrenswird der Stahlblechplatine das Temperaturprofil durch Wärmeleitung aufgeprägt. In an advantageous embodiment of the method, the steel sheet is impressed on the temperature profile by thermal conduction.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrenswird die Stahlblechplatine zunächst in einem Produktionsofen auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt, um anschließend in eine ein Oberteil und ein Unterteil aufweisende Profiliervorrichtung verbracht zu werden, wo sie zwischen Oberteil und Unterteil eingespannt und ihr das Temperaturprofil aufgeprägt wird.In a further advantageous embodiment of the method, the sheet steel plate is first heated in a production furnace to a temperature below the AC3 temperature, in order subsequently to be placed in a top and a bottom profiling device, where it clamped between the upper part and lower part and imprints her the temperature profile becomes.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.Further advantages, features and expedient developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments with reference to the drawings.

Von den Abbildungen zeigt: From the pictures shows:

1 eine erfindungsgemäße Wärmebehandlungsvorrichtung in einer Draufsicht 1 a heat treatment device according to the invention in a plan view

2 eine erfindungsgemäße Profiliervorrichtung in einem Seitenschnitt 2 a profiling device according to the invention in a side section

3 das Unterteil einer erfindungsgemäßen Profiliervorrichtung mit eingelegter Stahlblechplatine in einer Draufsicht 3 the lower part of a profiling device according to the invention with inserted sheet steel plate in a plan view

1 zeigt eine erfindungsgemäße Wärmebehandlungsvorrichtung 100 in einer Draufsicht. Eine Stahlblechplatine 200 wird von einer ersten Handlingvorrichtung 130 auf einem Einlauftisch 120 der Wärmebehandlungsvorrichtung 100 bereit gelegt. Von dem Einlauftisch 120 gelangen Stahlblechplatinen 200 in den als Durchlaufofen ausgeführten Produktionsofen 110 und durchlaufen ihn in Pfeilrichtung. Der Produktionsofen ist mit Gasbrennern, deren Flammen 111 in den Ofenraum hinein wirken, beheizt. In Durchlaufrichtung gesehen hinter dem Produktionsofen 110 befindet sich ein Auslauftisch 121, auf den die aufgeheizten Stahlblechplatinen 200 nach Durchlaufen des Produktionsofens 110 gelangen. Von dort werden die Stahlblechplatinen 200 von einer zweiten Handlingvorrichtung 131 in eine von drei Profiliervorrichtungen 150 eingelegt. 1 shows a heat treatment device according to the invention 100 in a top view. A sheet steel plate 200 is from a first handling device 130 on a feed table 120 the heat treatment device 100 ready laid. From the entrance table 120 arrive steel sheet blanks 200 in the production furnace designed as a continuous furnace 110 and go through it in the direction of the arrow. The production furnace is equipped with gas burners whose flames 111 act in the oven room, heated. Seen in the direction of flow behind the production furnace 110 there is an exercise table 121 on which the heated sheet steel blanks 200 after passing through the production furnace 110 reach. From there, the sheet steel plates 200 from a second handling device 131 in one of three profiling devices 150 inserted.

In der Figur sind drei Profiliervorrichtungen 150 gezeigt, die nebeneinander in einem Kreisbogen angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass alle drei Profiliervorrichtungen 150 durch die zweite Handlingvorrichtung 131 beschickt werden können. Es können auch mehr oder weniger Profiliervorrichtungen 150 vorgesehen sein. Die Anzahl der vorteilhafterweise vorzusehenden Profiliervorrichtungen 150 hängt von dem Verhältnis der Zykluszeiten des Produktionsofens 110 und der Profiliervorrichtung 150 ab, wobei die Zykluszeiten von den zu erreichenden Temperaturen abhängig und somit unter anderem abhängig sind von dem verarbeiteten Material der Stahlblechplatine 200. Darüber hinaus ist auch eine andere Anordnung der mehreren Profiliervorrichtungen 150 möglich. Denkbar ist beispielsweise eine Anordnung, bei der mehrere Profiliervorrichtungen 150 vertikal übereinander angeordnet sind.In the figure are three profiling devices 150 shown, which are arranged side by side in a circular arc. This arrangement ensures that all three profiling 150 through the second handling device 131 can be charged. There may also be more or less profiling devices 150 be provided. The number of advantageously to be provided profiling 150 depends on the ratio of the cycle times of the production furnace 110 and the profiling device 150 The cycle times depend on the temperatures to be achieved and thus depend, inter alia, on the processed material of the sheet steel plate 200 , In addition, another arrangement of the several profiling devices 150 possible. It is conceivable, for example, an arrangement in which several profiling 150 are arranged vertically above one another.

2 zeigt eine erfindungsgemäße Profiliervorrichtung 150 in einem Seitenschnitt. Oberteil 160 und Unterteil 170 sind vertikal gegeneinander beweglich, wie die Pfeile andeuten sollen. Werden Oberteil 160 und Unterteil 170 vertikal voneinander weg bewegt, wird die Profiliervorrichtung 150 geöffnet und eine Stahlblechplatine 200 kann zwischen die beiden Teile 160, 170 eingelegt werden. In der Figur ist die Profiliervorrichtung 150 in geschlossenen Zustand gezeigt, wobei eine Stahlblechplatine 200 zwischen Oberteil 160 und Unterteil 170 eingespannt ist. Das Oberteil 160 weist erste Zonen 161, die eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufweisen, und eine zweite Zone 162, die eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufweist, auf. Ebenso weist das Unterteil 170 erste Zonen 171, die eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufweisen, und eine zweite Zone 172, die eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufweist, auf. Die Zonen 161, 162 im Oberteil 160 sind durch eine thermische Isolation 167 voneinander getrennt. Ebenso sind die Zonen 171, 172 im Oberteil 170 durch eine thermische Isolation 177 voneinander getrennt. Zusätzlich weisen die äußeren Flächen von Oberteil 160 und Unterteil 170 jeweils eine Isolationsschicht 166, 176 auf. Diese Isolationen dienen der thermischen Trennung und können aus geeigneten duroplastischen oder keramischen Materialien bestehen. Als thermische Trennung zwischen den ersten Zonen 161, 171 und den zweiten Zonen 162, 172 kommen auch jeweils zwischen den Zonen angeordnete Luftspalte oder evakuierte Zwischenräume, in denen ein Unterdruck bis zum Vakuum herrscht, in Betracht. 2 shows a profiling device according to the invention 150 in a sidecut. top 160 and lower part 170 are vertically movable against each other, as the arrows should indicate. Be the top part 160 and lower part 170 moved vertically away from each other, the profiling device 150 opened and a sheet steel plate 200 can between the two parts 160 . 170 be inserted. In the figure, the profiling device 150 shown in the closed state, with a sheet steel plate 200 between shell 160 and lower part 170 is clamped. The top 160 has first zones 161 having a temperature below the AC3 temperature and a second zone 162 having a temperature above the AC3 temperature. Likewise, the lower part 170 first zones 171 having a temperature below the AC3 temperature and a second zone 172 having a temperature above the AC3 temperature. The zones 161 . 162 in the upper part 160 are due to a thermal insulation 167 separated from each other. Likewise, the zones 171 . 172 in the upper part 170 through a thermal insulation 177 separated from each other. In addition, the outer surfaces of upper part 160 and lower part 170 one insulation layer each 166 . 176 on. These insulations serve for thermal separation and may consist of suitable duroplastic or ceramic materials. As thermal separation between the first zones 161 . 171 and the second zones 162 . 172 come also between the zones arranged air gaps or evacuated interstices, in which there is a negative pressure to the vacuum, into consideration.

In der Figur sind jeweils ebene Kontaktflächen 165, 175 von Oberteil 160 und Unterteil 170 gezeigt. Solche ebenen Kontaktflächen 165, 175 bieten sich für die Wärmebehandlung von im Wesentlichen ebenen Stahlblechplatinen 200 an. Sind die zu behandelnden Stahlblechplatinen 200 im Raum gekrümmt, können die Kontaktflächen 165, 175 einer solchen Krümmung angepasst werden, so dass auch sie im Raum gekrümmt ausgestaltet sein können.In the figure, each flat contact surfaces 165 . 175 from top 160 and lower part 170 shown. Such flat contact surfaces 165 . 175 are suitable for the heat treatment of substantially flat sheet steel blanks 200 at. Are the steel sheets to be treated 200 Curved in space, the contact surfaces 165 . 175 be adapted to such a curvature, so that they can be designed curved in space.

3 zeigt das Unterteil 170 einer erfindungsgemäßen Profiliervorrichtung 150 mit eingelegter Stahlblechplatine 200 in einer Draufsicht. Die Stahlblechplatine 200 weist erste Bereiche 210 auf, die im späteren Fertigteil eine große Duktilität aufweisen sollen. Handelt es sich bei der Stahlblechplatine 200 um ein Fahrzeugkarosserieteil, kann es sich bei diesen ersten Bereichen 210 beispielsweise um die Bereiche handeln, an denen das spätere Fertigteil mit der restlichen Fahrzeugkarosserie mittels Punktschweißung verbunden wird. Diese ersten Bereiche 210 liegen auf ersten Zonen 171 des Unterteils 170 auf, die eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur, beispielsweise eine Temperatur von circa 600°C, aufweisen. Zweite Bereiche 220 der Stahlblechplatine 200, die im späteren Fertigteil eine hohe Härte aufweisen sollen, liegen demgegenüber auf zweiten Zonen 172 des Unterteils 170 auf, die eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur, beispielsweise 900°C, aufweisen. Die ersten Zonen 171 sind von den zweiten Zonen 172 thermisch isoliert (in der Figur nicht dargestellt). Durch die thermische Isolation 177 der Zonen 171, 172 gegeneinander wird die thermische Trennung der Zonen 171, 172 gegeneinander maximiert, wodurch sich auch kleinteilige unterschiedliche erste und zweite Bereiche 210, 220 in der Stahlblechplatine 200 verwirklichen lassen. Weiterhin weist das Unterteil 170 auf seinen Außenflächen eine thermische Isolierung 176 auf. 3 shows the lower part 170 a profiling device according to the invention 150 with inserted sheet steel plate 200 in a top view. The sheet steel plate 200 has first areas 210 on, which should have a large ductility in the later finished part. Is it the sheet steel plate 200 around a vehicle body part, it can in these first areas 210 For example, to act on the areas where the subsequent finished part is connected to the rest of the vehicle body by spot welding. These first areas 210 lie on first zones 171 of the lower part 170 which have a temperature below the AC3 temperature, for example, a temperature of about 600 ° C. Second areas 220 the sheet steel plate 200 , which should have a high hardness in the later finished part, in contrast, lie on second zones 172 of the lower part 170 which have a temperature above the AC3 temperature, for example 900 ° C. The first zones 171 are from the second zones 172 thermally insulated (not shown in the figure). Due to the thermal insulation 177 the zones 171 . 172 against each other is the thermal separation of the zones 171 . 172 maximized against each other, thereby also small-scale different first and second areas 210 . 220 in the sheet steel plate 200 let realize. Furthermore, the lower part 170 on its outer surfaces a thermal insulation 176 on.

In der Wärmebehandlungsvorrichtung 100 können zwei unterschiedliche Verfahren zur Aufprägung eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine 200 mit einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur in einem ersten Bereich 210 und mit einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur einem zweiten Bereich 220 verwirklicht werden. In the heat treatment device 100 can use two different methods to impose a temperature profile on the sheet steel plate 200 with a temperature below the AC3 temperature in a first range 210 and at a temperature above the AC3 temperature, a second range 220 be realized.

Bei einem ersten Verfahren wird die Blechplatine 200 zunächst in einem Produktionsofen 110 auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur, beispielsweise auf 900°C aufgeheizt, um anschließend in die Profiliervorrichtung 150 verbracht zu werden, wo sie zwischen Oberteil 160 und Unterteil 170 eingespannt und ihr durch Wärmeleitung das Temperaturprofil aufgeprägt wird. Dabei wird ein erster Bereich 210, der im fertigen Bauteil eine große Duktilität aufweisen soll, auf eine Rekristallisationstemperatur unterhalb der AC3-Temperatur mittels Wärmeleitung abgekühlt, während in einem zweiten Bereich 220, der im fertigen Bauteil eine besonders große Härte aufweisen soll, eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gehalten wird. Dabei geschieht die Abkühlung von der durch den Produktionsofen 110 aufgeprägten Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur so langsam, dass sich das Gefüge umkristallisieren kann. Dazu befinden sich an den Kontaktstellen eines ersten Bereichs 210 der Stahlblechplatine 200 mit dem Oberteil 160 beziehungsweise dem Unterteil 170 der Profiliervorrichtung 150 eine erste Zone 161 im Oberteil 160 beziehungsweise eine erste Zone 171 im Unterteil 170, die eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufweisen. Beispielsweise können die ersten Zonen 161, 171 eine Temperatur von circa 600°C aufweisen. Währenddessen befinden sich an den Kontaktstelle eines zweiten Bereichs 220 der Stahlblechplatine 200 mit dem Oberteil 160 beziehungsweise dem Unterteil 170 der Profiliervorrichtung 150 eine zweite Zone 162 im Oberteil 160 beziehungsweise eine zweite Zone 172 im Unterteil 170, die eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur, beispielsweise 900°C, aufweisen.In a first method, the sheet metal blank 200 initially in a production oven 110 heated to a temperature above the AC3 temperature, for example to 900 ° C, then into the profiling 150 to be spent where they are between top 160 and lower part 170 clamped and imposed by thermal conduction the temperature profile. This will be a first area 210 , which is to have a high ductility in the finished component, cooled to a recrystallization temperature below the AC3 temperature by means of heat conduction, while in a second region 220 , which should have a particularly high hardness in the finished component, a temperature above the AC3 temperature is maintained. At the same time cooling takes place from that through the production furnace 110 temperature above the AC3 temperature is so slow that the microstructure can recrystallize. These are located at the contact points of a first area 210 the sheet steel plate 200 with the shell 160 or the lower part 170 the profiling device 150 a first zone 161 in the upper part 160 or a first zone 171 in the lower part 170 which have a temperature below the AC3 temperature. For example, the first zones 161 . 171 have a temperature of about 600 ° C. Meanwhile, are at the contact point of a second area 220 the sheet steel plate 200 with the shell 160 or the lower part 170 the profiling device 150 a second zone 162 in the upper part 160 or a second zone 172 in the lower part 170 which have a temperature above the AC3 temperature, for example 900 ° C.

Bei einem zweiten, alternativen Verfahren zur Aufprägung eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine 200 mit einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur in einem ersten Bereich 210 und einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur einem zweiten Bereich 220 wird die Blechplatine 200 zunächst in einem Produktionsofen 110 auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur, beispielsweise auf eine Temperatur von circa 850°C, aufgeheizt, um anschließend in die Profiliervorrichtung 150 verbracht zu werden, wo sie zwischen Oberteil 160 und Unterteil 170 eingespannt und ihr durch Wärmeleitung das Temperaturprofil aufgeprägt wird. Dabei wird die Stahlblechplatine 200 in einem ersten Bereich 210, der im fertigen Bauteil eine große Duktilität aufweisen soll, langsam auf Rekristallisationstemperatur von beispielsweise 800°C gekühlt, während ein zweiter Bereich 220, der im fertigen Bauteil eine besonders große Härte aufweisen soll, auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur von beispielsweise 870°C mittels Wärmeleitung aufgeheizt wird.In a second, alternative method for impressing a temperature profile on the sheet steel plate 200 with a temperature below the AC3 temperature in a first range 210 and a temperature above the AC3 temperature a second range 220 becomes the sheet metal blank 200 initially in a production oven 110 heated to a temperature below the AC3 temperature, for example to a temperature of about 850 ° C, to subsequently in the profiling 150 to be spent where they are between top 160 and lower part 170 clamped and imposed by thermal conduction the temperature profile. This is the steel plate 200 in a first area 210 , which is to have a high ductility in the finished component, slowly cooled to recrystallization temperature of, for example, 800 ° C, while a second range 220 , which is to have a particularly high hardness in the finished component is heated to a temperature above the AC3 temperature of, for example, 870 ° C by means of heat conduction.

Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.The embodiments shown herein are only examples of the present invention and therefore should not be considered as limiting. Alternative embodiments contemplated by one skilled in the art are equally within the scope of the present invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Wärmebehandlungsvorrichtung Heat treatment device
110110
Produktionsofen production furnace
111111
Flamme flame
120120
Einlauftisch infeed table
121121
Auslauftisch delivery table
130130
erste Handlingvorrichtung first handling device
131131
zweite Handlingvorrichtung second handling device
150150
Profiliervorrichtung profiling device
160160
Oberteil top
161161
erste Zone innerhalb des Oberteils first zone within the shell
162162
zweite Zone innerhalb des Oberteils second zone within the shell
165165
Kontaktfläche des Oberteils Contact surface of the shell
166166
Äußere Isolation des Oberteils Outer isolation of the shell
167167
Zonenisolation im Oberteil Zone isolation in the upper part
170170
Unterteil lower part
171171
erste Zone innerhalb des Unterteils first zone within the lower part
172172
zweite Zone innerhalb des Unterteils second zone within the lower part
175175
Kontaktfläche des Unterteils Contact surface of the lower part
176176
Äußere Isolation des Unterteils External insulation of the lower part
177 177
Zonenisolation im Unterteil Zone isolation in the lower part
200200
Stahlblechplatine Steel sheet metal blank
210210
erster Bereich  first area
220220
zweiter Bereich  second area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • EP 2497840 A1 [0007] EP 2497840 A1 [0007]

Claims (20)

Wärmebehandlungsvorrichtung (100), aufweisend einen Produktionsofen (110) zur Aufheizung einer Stahlblechplatine (200) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur, und eine Profiliervorrichtung (150) zum Aufprägen eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine (200), wobei der Stahlblechplatine (200) in einem ersten Bereich (210) eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur und in einem zweiten Bereich (220) eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufprägbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Profiliervorrichtung (150) ein Oberteil (160) und ein Unterteil (170) aufweist, wobei das Oberteil (160) gegenüber dem Unterteil (170) bewegbar ist, wobei die Stahlblechplatine (200) zwischen Oberteil (160) und Unterteil (170) einspannbar ist und wobei das Oberteil (160) und/oder das Unterteil (170) erste Zonen (161, 171) und zweite Zonen (162, 172) aufweisen, die auf unterschiedliche Temperaturen temperierbar sind. Heat treatment device ( 100 ), comprising a production furnace ( 110 ) for heating a sheet steel plate ( 200 ) to a temperature above the AC3 temperature, and a profiling device ( 150 ) for impressing a temperature profile on the sheet steel plate ( 200 ), wherein the sheet steel plate ( 200 ) in a first area ( 210 ) a temperature below the AC3 temperature and in a second range ( 220 ) can be impressed on a temperature above the AC3 temperature, characterized in that the profiling ( 150 ) a top ( 160 ) and a lower part ( 170 ), wherein the upper part ( 160 ) opposite the lower part ( 170 ) is movable, wherein the sheet steel plate ( 200 ) between upper part ( 160 ) and lower part ( 170 ) and wherein the upper part ( 160 ) and / or the lower part ( 170 ) first zones ( 161 . 171 ) and second zones ( 162 . 172 ), which are temperature-controlled to different temperatures. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechplatine (200) im eingespannten Zustand mit dem Oberteil (160) und dem Unterteil (170) zumindest partiell in Kontakt steht.Heat treatment device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the sheet steel plate ( 200 ) in the clamped state with the upper part ( 160 ) and the lower part ( 170 ) at least partially in contact. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechplatine (200) im eingespannten Zustand von dem Oberteil (160) und dem Unterteil (170) beabstandet ist.Heat treatment device ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the sheet steel plate ( 200 ) in the clamped state of the upper part ( 160 ) and the lower part ( 170 ) is spaced. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (160) und/oder das Unterteil (170) eine ebene Kontaktfläche (165, 175) aufweist. Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the upper part ( 160 ) and / or the lower part ( 170 ) a flat contact surface ( 165 . 175 ) having. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (160) und/oder das Unterteil (170) eine im Raum gekrümmte Kontaktfläche (165, 175) aufweist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the upper part ( 160 ) and / or the lower part ( 170 ) a curved in space contact surface ( 165 . 175 ) having. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zonen (161, 162, 171, 172) flüssigkeitstemperiert ist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) is liquid tempered. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zonen (161, 162, 171, 172) elektrisch beheizbar ist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) is electrically heated. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zonen (161, 162, 171, 172) induktionsbeheizbar ist.Heat treatment device ( 100 ) according to claim 7, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) induction heating is. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zonen (161, 162, 171, 172) widerstandsbeheizbar ist.Heat treatment device ( 100 ) according to claim 7, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) Resistant is heatable. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zonen (161, 162, 171, 172) gasbeheizbar ist.Heat treatment device ( 100 ) according to claim 7, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) is gas-heated. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Zonen (161, 162, 171, 172) auf eine andere Art temperiert ist als eine andere der Zonen (161, 162, 171, 172).Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) is tempered in a different way than another of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ). Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß eines der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zonen (161, 162, 171, 172) gegenüber einer anderen der Zonen (161, 162, 171, 172) thermisch isoliert ist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) over another of the zones ( 161 . 162 . 171 . 172 ) is thermally isolated. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß eines der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsvorrichtung (100) eine Handlingvorrichtung (300) aufweist, die zwischen dem Produktionsofen (110) und der Profiliervorrichtung (150) angeordnet ist und die dazu ausgelegt ist, die Stahlblechplatine (200) von dem Produktionsofen (110) in die Profiliervorrichtung (150) zu verbringen.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat treatment device ( 100 ) a handling device ( 300 ) between the production furnace ( 110 ) and the profiling device ( 150 ) is arranged and which is adapted to the sheet steel plate ( 200 ) from the production furnace ( 110 ) in the profiling device ( 150 ) to spend. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß eines der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungsvorrichtung (100) mehrere Profiliervorrichtungen (150) aufweist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat treatment device ( 100 ) several profiling devices ( 150 ) having. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß eines der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Profiliervorrichtung (150) einen produktspezifischen Adapter aufweist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the profiling device ( 150 ) has a product-specific adapter. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß eines der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Produktionsofen (110) ein Durchlaufofen ist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that production furnace ( 110 ) is a continuous furnace. Wärmebehandlungsvorrichtung (100) gemäß eines der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Produktionsofen (110) gasbefeuert ist.Heat treatment device ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the production furnace ( 110 ) is gas fired. Verfahren zur Aufprägung eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine (200), wobei die Stahlblechplatine (200) in einem ersten Bereich (210) eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur und ein einem zweiten Bereich (220) eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufprägbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechplatine (200) zunächst in einem Produktionsofen (110) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt wird, die Stahlblechplatine (200) anschließend in eine ein Oberteil (160) und ein Unterteil (170) aufweisende Profiliervorrichtung (150) verbracht wird, wo sie zwischen Oberteil (160) und Unterteil (170) eingespannt und ihr das Temperaturprofil aufgeprägt wird.Method of embossing a temperature profile on the sheet steel plate ( 200 ), wherein the sheet steel plate ( 200 ) in a first area ( 210 ) a temperature below the AC3 temperature and a second range ( 220 ) a temperature above the AC3 temperature can be imposed, characterized in that the sheet steel plate ( 200 ) first in a production furnace ( 110 ) is heated to a temperature above the AC3 temperature, the sheet steel plate ( 200 ) then into an upper part ( 160 ) and a lower part ( 170 ) profiling device ( 150 ) is spent where between upper part ( 160 ) and lower part ( 170 ) and the temperature profile is impressed on it. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahlblechplatine (200) das Temperaturprofil durch Wärmeleitung aufgeprägt wird.A method according to claim 18, characterized in that the sheet steel plate ( 200 ) the temperature profile is impressed by heat conduction. Verfahren zur Aufprägung eines Temperaturprofils auf die Stahlblechplatine (200), wobei die Stahlblechplatine (200) in einem ersten Bereich (210) eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur und ein einem zweiten Bereich (220) eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufprägbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechplatine (200) zunächst in einem Produktionsofen (110) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt wird, die Stahlblechplatine (200) anschließend in eine ein Oberteil (160) und ein Unterteil (170) aufweisende Profiliervorrichtung (150) verbracht wird, wo sie zwischen Oberteil (160) und Unterteil (170) eingespannt und ihr das Temperaturprofil aufgeprägt wird.Method of embossing a temperature profile on the sheet steel plate ( 200 ), wherein the sheet steel plate ( 200 ) in a first area ( 210 ) a temperature below the AC3 temperature and a second range ( 220 ) a temperature above the AC3 temperature can be impressed, characterized in that the sheet steel plate ( 200 ) first in a production furnace ( 110 ) is heated to a temperature below the AC3 temperature, the sheet steel plate ( 200 ) then into an upper part ( 160 ) and a lower part ( 170 ) profiling device ( 150 ) is spent where between upper part ( 160 ) and lower part ( 170 ) and the temperature profile is impressed on it.
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