-
Die Erfindung betrifft eine Kontaktplatte zur lokalen Erwärmung eines Blechs sowie ein Verfahren zum lokalen Erwärmen eines Blechs.
-
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2014 006 306 A1 ist eine Kontaktplatte bekannt, die wenigstens einen Heizbereich aufweist, der eingerichtet ist, um erhitzt zu werden und einen an dem Heizbereich anliegenden Erwärmungsbereich eines Blechs zu erwärmen. Außerdem weist die Kontaktplatte einen Kühlbereich auf, der den Heizbereich zumindest abschnittsweise umgreift. Insbesondere ist die Kontaktplatte zonal mit Heiz- und Kühlschleifen eingeteilt, wobei je nach Aktivierung der Heiz- und Kühlschleifen verschiedene Erwärmungsbereiche erwärmt werden können. Bekannt sind auch elektrische Induktoren, mittels derer Bleche lokal erwärmt werden können. Auch sind insgesamt beheizbare Kontaktplatten bekannt, die auf ein Blech aufgelegt werden, um dieses zu erwärmen. Bei einer lokalen Erwärmung ist der Temperaturgradient zu angrenzenden, nicht erwärmten Bereichen typischerweise derart, dass es zu Verzügen und Verwölbungen im Blech kommt, wodurch das Blech nicht mehr formgerecht umgeformt werden kann. Diese Probleme tauchen bei allen bekannten Lösungen auf und können höchstens in verschiedenem Umfang in den Griff bekommen, nicht jedoch beseitigt werden. Insbesondere gestaltet sich die aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2014 006 306 A1 bekannte Kontaktplatte als sehr aufwändig und räumt das Problem eines Blechverzuges nur bedingt aus.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktplatte sowie ein Verfahren zur lokalen Erwärmung eines Blechs zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
-
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Kontaktplatte zur lokalen Erwärmung eines Blechs geschaffen wird, welche wenigstens einen Heizbereich aufweist, der eingerichtet ist, um erhitzt zu werden und einen an dem Heizbereich anliegenden Erwärmungsbereich eines Blechs zu erwärmen, wobei die Kontaktplatte einen Kühlbereich aufweist, der den wenigstens einen Heizbereich zumindest abschnittsweise umgreift. Die Kontaktplatte zeichnet sich dadurch aus, dass der Heizbereich wenigstens eine erste, innere Heizzone und wenigstens eine zweite, äußere Heizzone aufweist, wobei die erste und die zweite Heizzone separat mit verschiedener Temperatur beheizbar sind. Bevorzugt ist der Heizbereich auf eine Form des Erwärmungsbereichs abgestimmt. Auf diese Weise kann eine zonale Erwärmung eines Blechs erreicht werden, bei der die Ebenheit des Bleches erhalten bleibt. Das Beheizungsfeld der Kontaktplatte, nämlich der Heizbereich, wird bevorzugt entsprechend der Form des zu erwärmenden Bereiches, nämlich des Erwärmungsbereichs, des Blechs angepasst, wobei der Heizbereich durch den Kühlbereich eingeschlossen ist. Die Heizzonen werden bevorzugt – von einem gedachten Zentrum des Heizbereichs ausgehend – von innen nach außen abnehmend beheizt. Hierdurch wird der Heizbereich und damit letztlich auch der Erwärmungsbereich des Blechs in Unterzonen mit verschiedener Erwärmung unterteilt, wodurch mittels geeigneter Auslegung ein Temperaturgradient erzeugt werden kann, bei dem ein Verzug oder eine Verwölbung des erwärmten Blechs nicht mehr auftreten kann. Die derart erwärmten Bleche sind daher aufgrund der erreichten Ebenheit prozesssicher und rutschsicher stapelbar. Blechbauteile, die aus den derart erwärmten Blechen geformt werden, sind maßhaltig, sodass vorzugsweise keine Nacharbeiten nötig werden.
-
Der Erwärmungsbereich des Blechs ist der Bereich, welcher bestimmungsgemäß an dem Blech erwärmt werden soll. Es ist möglich, dass das Blech eine Mehrzahl von Erwärmungsbereichen aufweist, wobei die Kontaktplatte in diesem Fall bevorzugt eine Mehrzahl von den Erwärmungsbereichen jeweils zugeordneten Heizbereichen aufweist. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, dass eine Mehrzahl von Kontaktplatten eingesetzt wird.
-
Der Kühlbereich umgreift den Heizbereich vorzugsweise vollständig. Insbesondere erstreckt sich der Kühlbereich bevorzugt entlang einer insbesondere geschlossenen Umfangslinie um den Heizbereich, sodass der Heizbereich vollständig von dem Kühlbereich umgriffen wird. Somit können dem Erwärmungsbereich benachbarte Bereiche, die bestimmungsgemäß nicht erwärmt werden, von einer Wärmeeinwirkung abgeschirmt werden.
-
Der Heizbereich weist vorzugsweise die Form des Erwärmungsbereichs auf, er ist also bevorzugt genau einer bestimmungsgemäßen und insbesondere vorbestimmten Geometrie des zu erwärmenden Bereichs des Blechs nachgebildet. Dadurch kann das Blech sehr präzise und zugleich sehr lokal genau dort erwärmt werden, wo eine Wärmebehandlung gewünscht ist.
-
Es wird ein Ausführungsbeispiel der Kontaktplatte bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Kühlbereich wenigstens eine Kühlleitung aufweist, die den Heizbereich umgreift. Vorzugsweise erstreckt sich die wenigstens eine Kühlleitung – in Umfangsrichtung gesehen – vollständig um den Heizbereich. Die Kühlleitung kann bevorzugt mit einem Kühlmedium beschickt werden, um eine Umrandung des Heizbereichs, welche durch den Kühlbereich definiert wird, effizient zu kühlen. Dadurch kann in zugleich einfacher, sicherer und sehr genauer Weise die Umrandung des Heizbereichs gekühlt werden, wobei dem Erwärmungsbereich benachbarte Bereiche des Blechs vor einer Wärmeeinwirkung geschützt werden.
-
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kontaktplatte bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die erste Heizzone eine erste Heizleitung aufweist, wobei die zweite Heizzone eine zweite Heizleitung aufweist. Die erste Heizleitung und die zweite Heizleitung sind separat beheizbar. Insbesondere ist es möglich, für die erste Heizleitung und die zweite Heizleitung verschiedene Temperaturen einzustellen. Es ist möglich, dass die Heizleitungen eingerichtet sind, um ein Heizmedium durchzuleiten. Dabei ist es möglich, dass jeder Heizleitung eine separate Ventileinrichtung zugeordnet ist, mit der eine Durchflussrate des Heizmediums eingestellt und so eine Temperatur der Heizleitungen gesteuert oder geregelt werden kann. Alternativ ist es möglich, dass die verschiedenen Heizleitungen mit verschiedenen Heizmedienquellen verbunden sind und derart mit verschieden temperiertem Heizmedium versorgt werden. Es ist auch möglich, dass die Heizleitungen als elektrische Leiter ausgebildet sind, die dann zur Erzeugung verschiedener Temperaturen bevorzugt verschieden bestromt werden.
-
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kontaktplatte bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die zweite Heizzone die erste Heizzone umgreift. Besonders bevorzugt umschließt die zweite Heizzone die erste Heizzone oder schließt diese ein. Insbesondere erstreckt sich die zweite Heizzone vorzugsweise entlang einer insbesondere geschlossenen Umfangslinie vollständig um die erste Heizzone. Auf diese Weise kann ein Temperaturgradient erzeugt werden, der sich von einem gedachten Zentrum des Heizbereichs in radialer Richtung nach außen erstreckt. Zugleich wird die innere, erste Heizzone effektiv durch die zweite, äußere Heizzone zu Randbereichen des Heizbereichs hin abgeschirmt.
-
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kontaktplatte bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Mehrzahl von Heizzonen – insbesondere mehr als zwei Heizzonen – vorgesehen sind, wobei innenliegende Heizzonen von weiter außenliegenden Heizzonen umgriffen werden. Auf diese Weise entstehen gleichsam ringförmige, in radialer Richtung von einem gedachten Zentrum des Heizbereichs ausgehend gegeneinander abgegrenzte Heizzonen, die mit verschiedener Temperatur beaufschlagt werden können. Dabei ist es insbesondere möglich, einen Temperaturgradienten von innen nach außen in dem Heizbereich zu realisieren, und zugleich innere Heizzonen thermisch von äußeren Bereichen abzuschirmen. Eine unmittelbar an den Kühlbereich angrenzende Heizzone wird bevorzugt mit einer niedrigsten Temperatur bezogen auf alle Heizzonen des Heizbereichs beaufschlagt. Dies dient zum einen der Einstellung eines homogenen Temperaturgradienten, der von innen nach außen abfällt, zum anderen wird auf diese Weise der Kühlbereich thermisch möglichst wenig belastet, und die in dem Kühlbereich nötige Kühlleistung wird effektiv reduziert.
-
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum lokalen Erwärmen eines Blechs geschaffen wird, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Kontaktplatte nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendet wird, wobei die Heizzonen der Kontaktplatte von innen nach außen abnehmend beheizt werden. Insbesondere auf diese Weise lässt sich ein in Unterzonen unterteilter Heizbereich ausgestalten, wobei ein Temperaturgradient erzeugt werden kann, der von einem gedachten Zentrum des Heizbereichs radial nach außen hin abfällt, und wobei ein Verzug oder eine Verwölbung des Blechs nicht mehr auftreten kann. Insbesondere verwirklichen sich in Zusammenhang mit dem Verfahren die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Kontaktplatte erläutert wurden.
-
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher ein Aluminium-Blech, insbesondere eine Aluminium-Platine, erwärmt wird. Das Blech oder die Platine weist bevorzugt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung auf, oder besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Es hat sich herausgestellt, dass die hier vorgeschlagene Kontaktplatte sowie das Verfahren besonders geeignet sind zur Erwärmung von Aluminium-Blechen, insbesondere von Aluminium-Platinen.
-
Ein Werkzeug, welches die Kontaktplatte aufweist, wird bevorzugt so ausgelegt, dass das Blech während des Erwärmungsvorgangs in einem elastischen Bereich verformt wird.
-
Die Beschreibung der Kontaktplatte einerseits und des Verfahrens andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Kontaktplatte, die in Zusammenhang mit dem Verfahren explizit oder implizit beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Kontaktplatte. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Kontaktplatte beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, welcher durch wenigstens ein Merkmal der Kontaktplatte bedingt ist. Die Kontaktplatte zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kontaktplatte.
-
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kontaktplatte 1, die zur lokalen Erwärmung eines hier nur schematisch mittels einer Umrandung dargestellten Blechs 3, vorzugsweise eines Aluminiumblechs und besonders bevorzugt einer Aluminium-Platine, eingerichtet ist. Die Kontaktplatte 1 weist wenigstens einen Heizbereich auf, wobei hier zwei Heizbereiche 5, 7 in einem vergrößerten Detailausschnitt D in der Figur unten dargestellt sind. Die Heizbereiche 5, 7 sind eingerichtet, um erhitzt zu werden, und um wenigstens einen an den Heizbereichen 5, 7 anliegenden Erwärmungsbereich, hier zwei Erwärmungsbereiche 9, 11, des Blechs 3 zu erwärmen. Das Blech 3 weist hier im Übrigen noch zwei weitere Erwärmungsbereich 9', 11' auf, denen seitens der Kontaktplatte 1 selbstverständlich auch entsprechende Heizbereiche zugeordnet sind, die jedoch in der Figur nicht explizit dargestellt sind. Selbstverständlich kann das Blech 3 eine kleinere, größere oder andere Anzahl von Heizbereichen aufweisen, wobei die Kontaktplatte 1 entsprechend eine kleinere, größere oder andere Anzahl von Erwärmungsbereichen aufweist.
-
Die Kontaktplatte 1 weist wenigstens einen Kühlbereich auf, der den wenigstens einen Heizbereich zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, umgreift, wobei bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster Kühlbereich 13 vorgesehen ist, welcher den ersten Heizbereich 5 umgreift, wobei ein zweiter Kühlbereich 15 vorgesehen ist, welcher den zweiten Heizbereich 7 umgreift.
-
Anhand eines Vergleichs der Gesamtansicht oben in der Figur und der Detailvergrößerung D unten in der Figur zeigt sich ohne weiteres, dass die Heizbereiche 5, 7 auf die Form der ihnen zugeordneten Erwärmungsbereiche 9, 11 abgestimmt sind.
-
Im Folgenden wird der einfacheren Darstellung wegen nur auf den ersten Heizbereich 5 eingegangen, es wird aber angemerkt, dass der zweite Heizbereich 7 insoweit identisch ausgebildet ist, sodass alles, was im Folgenden für den ersten Heizbereich 5 erläutert wird, auch auf den zweiten Heizbereich 7 und bevorzugt gegebenenfalls auch auf weitere Heizbereiche der Kontaktplatte 1 zutrifft.
-
Der erste Heizbereich 5 weist eine erste, innere Heizzone 17 und eine zweite, äußere Heizzone 19 auf. Weiterhin ist hier eine dritte, noch weiter außen angeordnete und insoweit hier äußerste, Heizzone 21 vorgesehen. Dabei umgreift die zweite Heizzone 19 die erste Heizzone 17, und die dritte Heizzone 21 umgreift die zweite Heizzone 19.
-
Die verschiedenen Heizzonen 17, 19, 21 sind mit verschiedener Temperatur beheizbar. Vorzugsweise weist jede Heizzone 17, 19, 21 eine Heizleitung auf, wobei die verschiedenen Heizleitungen, die den Heizzonen 17, 19, 21 jeweils separat zugeordnet sind, verschieden beheizbar sind. Dabei können sie in verschiedener Weise mit Heizmedium beschickt werden, beispielsweise mit verschiedenen Durchflussraten oder mit Heizmedium verschiedener Temperatur, oder in verschiedener Weise elektrisch beheizt werden. Es zeigt sich auch, dass das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Kontaktplatte 1 eine Mehrzahl von Heizzonen 17, 19, 21 aufweist, wobei innenliegende Heizzonen von weiter außenliegenden Heizzonen – insbesondere vollständig entlang geschlossener Umfangslinien – umgriffen werden. Der erste Kühlbereich 13 weist eine Kühlleitung auf, welche den ersten Heizbereich 5 umgreift. Entsprechendes gilt auch für den zweiten Kühlbereich 15, welcher entsprechend den zweiten Heizbereich 7 umgreift.
-
Die verschiedenen Heizzonen 17, 19, 21 werden bevorzugt so beheizt, dass sich eine von innen nach außen abnehmende Temperatur, mithin ein Temperaturgradient von einem gedachten Zentrum des Heizbereichs 5 nach außen zu dem ersten Kühlbereich 13 hin ergibt. Somit kann eine zonale Erwärmung des Blechs 3 erreicht werden, bei welcher dessen Ebenheit erhalten bleibt. Insbesondere werden die Heizbereiche 5, 7 und damit auch die Erwärmungsbereiche 9, 9', 11, 11' in Unterzonen verschiedener Erwärmung unterteilt, wobei mittels geeigneter Auslegung ein Temperaturgradient erzeugt wird, bei dem ein Verzug oder eine Verwölbung des Blechs 3 oder der Platine nicht mehr auftritt.
-
Die Kontaktplatte 1 ist vorzugsweise in ein Werkzeug integriert, mittels welchem das Blech 3 während des Erwärmungsvorgangs in einem elastischen Bereich verformt werden kann.
-
Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe der Kontaktplatte 1 und des Verfahrens eine zonale Erwärmung eines Blechs 3 möglich ist, bei der dessen Ebenheit erhalten bleibt. Auf diese Weise erwärmte Bleche 3 sind aufgrund der erreichten Ebenheit prozesssicher und daher rutschsicher stapelbar. Blechbauteile, die aus den Blechen 3 geformt werden, sind maßhaltig, sodass vorzugsweise keine Nacharbeiten zu erwarten sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014006306 A1 [0002, 0002]
