DE102017109613B3 - Hot forming line with tempering station and method of operation - Google Patents

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Georg Frost
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Warmformlinie 1 zur Herstellung warmumgeformter und pressgehärteter Bauteile, umfassend eine Temperierstation 4 und eine Warmumform- und Presshärtestation 5, wobei die Temperierstation 4 eine Blechplatine 2 mittels Kontakterwärmung partiell erwärmt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Temperierstation 4 an einem Unterwerkzeug 8 oder Oberwerkzeug 7 eine Temperierplatte 6 aufweist, die auf eine Temperatur größer AC3 Temperatur erwärmt ist, wobei die Temperierplatte 6 die zu erwärmende Blechplatine 2 vollflächig abdeckt und auf der gegenüberliegenden Seite eine Profilierung 12 ausgebildet ist, die bei geschlossener Temperierstation 4 nur bereichsweise mit der Blechplatine 2 zur Anlage kommt, dergestalt, dass Bereiche erster Art 15 der Blechplatine 2, die mit der Profilierung 12 vollflächig zur Anlage kommen austenitisiert werden und Bereiche zweiter Art 16, die nicht mit der Profilierung 12 zur Anlage kommen, auf eine Temperatur unter AC3 Temperatur erwärmt werden.The invention relates to a thermoforming line 1 for producing hot-formed and press-hardened components, comprising a tempering station 4 and a hot-forming and press-hardening station 5, the tempering station 4 partially heating a sheet metal blank 2 by means of contact heating. According to the invention, it is provided that the tempering station 4 has a temperature control plate 6 at a lower tool 8 or upper tool 7 which is heated to a temperature greater than AC3 temperature, the temperature control plate 6 covering the sheet metal blank 2 to be heated over its entire surface and forming a profiling 12 on the opposite side is that with closed temperature control 4 only partially with the sheet metal blank 2 comes to rest, such that areas of the first kind 15 of the sheet metal blank 2, which are fully austenitized with the profiling 12 to the plant and areas of the second type 16, not with the profiling 12 come to the plant, to be heated to a temperature below AC3 temperature.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Warmformlinie zur Herstellung warmumgeformter und pressgehärteter Bauteile gemäß den Markmalen im Oberbegriff von Anspruch 1. The present invention relates to a thermoforming line for the production of hot-formed and press-hardened components according to the marks in the preamble of claim 1.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der Warmformlinie gemäß den Merkmalen im Anspruch 7. The present invention further relates to a method for operating the thermoforming line according to the features in claim 7.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Stahlbauteile warmumzuformen und zu härten. Dies wird auch als Warmumformen mit anschließendem Presshärten bezeichnet. Eine Platine aus einer härtbaren Stahllegierung wird dazu zumindest bereichsweise auf eine Temperatur über AC3 Temperatur (Austenitisierungstemperatur) erwärmt. Die Platine befindet sich somit zumindest bereichsweise in einem austenitisierten Zustand. In diesem warmen Zustand sind die Formgebungsfreiheitsgrade vergrößert, so dass in einem Pressumformwerkzeug eine Warmumformung stattfinden kann. Anschließend wird das warmumgeformte Bauteil derart schnell abgekühlt, dass ein Abschreckhärten bzw. Presshärten stattfindet. Insbesondere in den zuvor austenitisierten Bereichen wird somit ein martensitisches und damit hoch- oder höchstfestes Werkstoffgefüge eingestellt. From the prior art it is known to hot-form and harden steel components. This is also referred to as hot forming followed by press hardening. A board made of a hardenable steel alloy is heated at least in some areas to a temperature above AC3 temperature (austenitizing temperature). The board is thus at least partially in an austenitized state. In this warm state, the forming degrees of freedom are increased so that hot working can take place in a press forming tool. Subsequently, the hot-formed component is cooled down so fast that a quench hardening or press hardening takes place. Thus, in particular in the previously austenitized areas, a martensitic and thus highly or ultrahigh-strength material structure is set.

Damit die Platinen zunächst auf die Austenitisierungstemperatur, mithin auf ca. 900°C oder mehr, gebracht werden, ist dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug eine Erwärmungseinrichtung vorgeschaltet. Diese ist zumeist ein Durchlaufofen, welcher jedoch relativ viel Energie und auch Platz in einer Produktionshalle bedarf. So that the boards are first brought to the Austenitisierungstemperatur, thus to about 900 ° C or more, a warming device is connected upstream of the hot forming and press hardening tool. This is usually a continuous furnace, which, however, requires a relatively large amount of energy and space in a production hall.

In den letzten Jahren ist die platzsparende und deutlich schneller durchzuführende Kontakterwärmung bekannt geworden. Hierbei wird eine Temperierstation verwendet, die Temperierplatten aufweist. Die zu erwärmende Blechplatine wird in die Temperierstation eingelegt und die Temperierstation wird geschlossen. Die in den Temperierplatten vorhandene Wärme geht durch Wärmeleitung in die zu erwärmende Platine über. Dies wird auch als Kontakterwärmung bezeichnet. Beispielsweise ist eine solche Temperierstation aus der DE 10 2012 110 649 B3 bekannt. In recent years, the space-saving and much faster to be performed contact heating has become known. In this case, a tempering station is used which has tempering plates. The metal sheet to be heated is placed in the tempering station and the tempering station is closed. The heat present in the tempering plates is transferred by heat conduction into the board to be heated. This is also known as contact heating. For example, such a tempering of the DE 10 2012 110 649 B3 known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Warmformlinie mit Temperierstation bereitzustellen, mit der es möglich ist, präzise eine Platine partiell voneinander verschieden zu erwärmen, bei geringem Energiebedarf und besonders kurzer Erwärmungszeit.Object of the present invention is to provide a thermoforming line with tempering, with which it is possible to precisely heat a board partially different from each other, with low energy consumption and a particularly short heating time.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The aforementioned object is achieved according to the invention with the features in claim 1.

Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben der Warmformlinie gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 7 gelöst. A procedural part of the object is further achieved by a method for operating the hot forming line according to the features in patent claim 7.

Die Erfindung betrifft eine Warmformlinie zur Herstellung warmumgeformter und pressgehärteter Bauteile aus einer härtbaren Stahllegierung. Die Warmformlinie weist hierzu zumindest eine Temperierstation und eine Warmumform- und Presshärtestation auf, wobei die Temperierstation die Blechplatine mittels Kontakterwärmung partiell, also nur bereichsweise auf über Austenitisierungstemperatur erwärmt. Die Blechplatine wird nachfolgend auch Platine genannt.The invention relates to a hot forming line for the production of hot-formed and press-hardened components made of a hardenable steel alloy. For this purpose, the hot forming line has at least one tempering station and a hot forming and press hardening station, wherein the tempering station partially heats the sheet metal blank by means of contact heating, that is, only over a certain area to the austenitizing temperature. The sheet metal plate is also called the board below.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Warmformlinie dadurch aus, dass die Temperierstation an einem Unterwerkzeug oder an einem Oberwerkzeug eine Temperierplatte aufweist, die insbesondere vollständig auf eine Temperatur größer AC3 Temperatur erwärmt ist. Bevorzugt ist die Temperierplatte hierzu mehr als 50°C, insbesondere mehr als 100°C und besonders bevorzugt mehr als 150°C, ganz besonders bevorzugt mehr als 200°C, jedoch mitunter nicht mehr als 300°C über der AC3 Temperatur erwärmt. Die Temperierplatte deckt mit ihrer flächenmäßigen Erstreckung die Blechplatine vollständig ab. Mithin ist die Temperierplatte flächenmäßig mindestens gleich, bevorzugt größer als die Blechplatine selbst. According to the invention, the hot forming line is characterized in that the tempering station has a tempering plate on a lower tool or on an upper tool, which is in particular completely heated to a temperature greater than AC3 temperature. For this purpose, the temperature control plate is preferably more than 50 ° C, especially more than 100 ° C and more preferably more than 150 ° C, most preferably more than 200 ° C, but sometimes heated not more than 300 ° C above the AC3 temperature. The tempering covers completely with their areal extent the sheet metal blank. Thus, the temperature control is in terms of area at least equal, preferably larger than the sheet metal plate itself.

Auf der gegenüberliegenden Seite, also am Unterwerkzeug bzw. am Oberwerkzeug ist eine Profilierung ausgebildet, die bei geschlossener Temperierstation nur bereichsweise mit der Blechplatine zur Anlage kommt, dergestalt, dass Bereiche erster Art der Blechplatine mit der Profilierung vollflächig zur Anlage kommen und austenitisiert werden und Bereiche zweiter Art, die nicht mit der Profilierung zur Anlage kommen, auf eine Temperatur unter AC3 erwärmt werden. Die Profilierung kann auch Maskierung bzw. Maske genannt werden.On the opposite side, ie on the lower tool or on the upper tool profiling is formed, which only partially with the sheet metal blank comes to rest in closed temperature control, such that areas of the first type of sheet metal blank with the profiling come to rest over the entire surface and are austenitized and areas second type, which do not come with the profiling to the system, to a temperature below AC3 are heated. The profiling can also be called masking or mask.

Es hat sich erfindungsgemäß herausgestellt, dass besonders kurze Aufheizzeiten bei gleichzeitig scharf voneinander abgegrenzten Bereichen ermöglicht wird, indem nur eine Temperierplatte aktiv geheizt wird. Eine der Temperierplatte auf der anderen Seite der Blechplatine gegenüber liegende Profilierung, die bevorzugt auch aus metallischem Werkstoff ausgebildet ist, sorgt in den zu austenitisierenden Bereichen für einen vollflächigen Anlagenkontakt und das Aufbringen einer Pressenkraft, so dass in diesen Bereichen ein vollflächiger Anlagenkontakt und damit eine besonders gute Wärmeleitung von Temperierplatte in die Platine erfolgt. Somit ist sichergestellt, dass diese Bereiche besonders schnell und insbesondere prozesssicher auf Austenitisierungstemperatur gebracht werden. Die Bereiche, in denen keine Profilierung ausgebildet ist, werden folglich auch nicht mit der Profilierung zur Anlage kommen, wobei hier bevorzugt ein Spalt bzw. Raum verbleibt. Diese Bereiche werden folglich auch nicht an die Temperierplatte angepresst, sondern kommen lediglich zur Anlage. Diese Bereiche zweiter Art werden somit nicht so stark erwärmt, insbesondere jedoch nicht austenitisiert. Eine Erwärmung erfolgt hier bevorzugt auf eine Temperatur unter AC3 Temperatur, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 400 und 800°C, bevorzugt zwischen 500 und 700°C. Diese Temperatur ist ausreichend, um beim Warmumformen verbesserte Umformgrade zu erreichen. Dadurch, dass das Werkstoffgefüge hier nicht austenitisiert ist, wird dieses durch den nachfolgenden Abschreckvorgang auch nicht oder nur teilweise gehärtet. In der Folge stellen sich weichere bzw. duktilere Bereiche ein, gegenüber den vollständig gehärteten harten Bereichen. It has been found according to the invention that particularly short heating times are made possible at the same time sharply delimited areas by only one temperature control plate is actively heated. One of the tempering on the other side of the sheet metal plate opposite profiling, which is preferably also formed of metallic material, provides in the austenitizing areas for a full contact with the plant and the application of a pressing force, so that in these areas a full contact with the plant and thus a particularly Good heat conduction of temperature control is done in the board. Thus is ensures that these areas are brought to Austenitisierungstemperatur particularly fast and in particular process reliable. The areas in which no profiling is formed, therefore, will not come to rest with the profiling, in which case a gap or space preferably remains. Consequently, these areas are not pressed against the tempering plate, but merely come to rest. These areas of the second kind are thus not heated as much, but in particular not austenitized. Heating is preferably carried out here at a temperature below AC3 temperature, more preferably in a range between 400 and 800 ° C, preferably between 500 and 700 ° C. This temperature is sufficient to achieve improved degrees of deformation during hot forming. Because the material structure is not austenitized here, this is not or only partially cured by the subsequent quenching process. As a result, softer or more ductile areas occur, compared to the fully hardened hard areas.

Erfindungsgemäß ergibt sich der Vorteil, dass auf aufwendige Maßnahmen in dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug, beispielsweise partiell beheizte Bereiche oder ähnliches verzichtet werden kann. Auch muss kein partielles Abkühlen, welches eine aufwendige Prozessführung erfordert, in oder vor dem Presshärtewerkzeug vorgenommen werden. Die partiell insbesondere im Takt des Pressenwerkzeuges aufgewärmte Platine kann im Presshärtevorgang vollständig abgeschreckt werden. Partiell voneinander verschiedene Festigkeitsbereiche werden durch das Aufprägen der verschiedenen Temperaturen in der Temperierstation lokal in der Platine erzeugt. According to the invention there is the advantage that can be dispensed with costly measures in the hot forming and press hardening tool, for example, partially heated areas or the like. Also, no partial cooling, which requires a complex process control, must be done in or before the press-hardening tool. The partially heated in particular in time with the press tool board can be completely quenched in the press hardening process. Partially different strength ranges are generated locally by imprinting the various temperatures in the temperature control station in the circuit board.

Die Profilierung erfährt im Rahmen der Erfindung während des Betriebs der Warmformlinie eine indirekte Erwärmung bzw. passive Erwärmung, indem die Profilierung bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Während des jeweiligen Anlagenkontakts erfolgt eine Wärmeleitung von der Temperierplatte durch die zu erwärmende Platine auch an die Profilierung. Um zunächst einen Betriebszustand zu erreichen, ist es daher bevorzugt zunächst vorgesehen, dass die Temperierplatte aufgewärmt wird und die Temperierstation geschlossen wird, so dass die Temperierplatte direkt an der Profilierung anliegt. Die Profilierung wird somit auf eine Temperatur erwärmt, welche bevorzugt größer 800°C ist und im folgenden Betrieb der Warmformlinie durch den Anlagenkontakt mit der zu erwärmenden Platine und der damit einhergehenden Erwärmung der Platine ebenfalls auf dieser Temperatur gehalten wird. Dadurch, dass nur eine Temperierplatte erwärmt werden muss, ist erfindungsgemäß die benötigte Energie zum Betrieb der Temperierstation geringer im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Temperierstationen, bei denen auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Temperierplatten erwärmt werden. Gleichzeitig kann durch die Profilierung einen schnelle und effektive sowie prozesssichere Erwärmung der zu erwärmenden Platine stattfinden. The profiling undergoes in the context of the invention during the operation of the hot forming line an indirect heating or passive heating by the profiling is preferably made of a metallic material. During the respective plant contact, heat conduction from the tempering plate through the board to be heated also takes place on the profiling. In order to initially reach an operating state, it is therefore preferred initially to provide that the temperature control plate is warmed up and the tempering station is closed so that the temperature control plate bears directly against the profiling. The profiling is thus heated to a temperature which is preferably greater than 800 ° C and is also maintained at this temperature in the following operation of the hot forming line through the system contact with the board to be heated and the associated heating of the board. Due to the fact that only one tempering plate has to be heated, according to the invention the energy required to operate the tempering station is lower in comparison to tempering stations known from the prior art in which tempering plates arranged on opposite sides are heated. At the same time, profiling allows a fast and effective and process-reliable heating of the board to be heated.

Damit sich die Profilierung nicht übermäßig erwärmt und/oder Wärmeenergie von der Profilierung an das Unterwerkzeug bzw. Oberwerkzeug abgeführt wird, ist bevorzugt unterhalb der Profilierung bzw. auf der Rückseite der Profilierung eine Isolierlage angeordnet. Verlustwärme, die über die Profilierung abgeführt wird, ist damit weitestgehend vermieden. Bevorzugt befindet sich auch an der Rückseite der Temperierplatte eine Isolierlage. Dies senkt weiterhin den Energieverbrauch der Temperierstation.So that the profiling does not overheat and / or heat energy is dissipated from the profiling to the lower tool or upper tool, an insulating layer is preferably arranged below the profiling or on the back of the profiling. Heat loss, which is dissipated via the profiling, is thus largely avoided. An insulating layer is preferably also located on the rear side of the temperature control plate. This further reduces the energy consumption of the temperature control station.

Die Profilierung selbst ist aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet und besteht aus mindestens einem, bevorzugt mehreren Körpern, insbesondere einzelnen Körpern, welche gegenüber dem Unterwerkzeug bzw. Oberwerkzeug überstehend ausgebildet sind. Zwischen den einzelnen Körpern der Profilierung sind somit freie Räume angeordnet, in denen die zweiten Bereiche der zu erwärmenden Platine somit nicht zur Anlage kommen.The profiling itself is formed of a metallic material and consists of at least one, preferably a plurality of bodies, in particular individual bodies, which are formed projecting relative to the lower tool or upper tool. Between the individual bodies of the profiling thus free spaces are arranged, in which the second areas of the board to be heated thus do not come to rest.

Die Profilierung kann dabei aus Stahl und/oder keramischen Werkstoffen ausgebildet sein, die insbesondere eine hohe Resistenz gegen abrasiven Verschleiß haben. Bevorzugt weist die Profilierung eine Höhe größer gleich 3 mm, insbesondere größer gleich 4 mm, ganz besonders bevorzugt von 5 mm auf. The profiling may be formed of steel and / or ceramic materials, which in particular have a high resistance to abrasive wear. The profiling preferably has a height greater than or equal to 3 mm, in particular greater than or equal to 4 mm, very particularly preferably of 5 mm.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Temperierstation ein Durchlaufofen vorgeschaltet ist. Hierbei kann die Blechplatine homogen in dem Durchlaufofen vorerwärmt werden. In a further advantageous embodiment variant of the present invention, it is provided that the tempering station is preceded by a continuous furnace. Here, the sheet metal blank can be preheated homogeneously in the continuous furnace.

Besonders bevorzugt weist der Durchlaufofen in Durchlaufrichtung zwei aufeinander folgende Temperaturzonen auf. Eine erste Temperaturzone weist bevorzugt eine Temperatur größer AC3 auf. Die Platine wird bei Passieren dieser ersten Temperaturzone bevorzugt vollständig austenitisiert. Insbesondere bei einer vorbeschichteten Platine, besonders bevorzugt mit einer AISi-Beschichtung, wird somit die Vorbeschichtung durch Legieren mit der Platine eine intermetallische Phase ausbilden. Die darauf in Durchlaufrichtung folgende zweite Temperaturzone weist bevorzugt eine geringere Temperatur auf, insbesondere kleiner AC3, so dass die Platine auf eine Temperatur zwischen 500°C und 750°C, insbesondere von im Wesentlichen 600°C temperiert wird. Im Anschluss daran wird die auf ca. 600°C befindliche Platine in die erfindungsgemäße Temperierstation überführt und mittels Kontakterwärmung bereichsweise wiederum auf über AC3 Temperatur erwärmt. Particularly preferably, the continuous furnace has two successive temperature zones in the direction of passage. A first temperature zone preferably has a temperature greater than AC3. The board is preferably fully austenitized when passing through this first temperature zone. In particular, in the case of a precoated board, particularly preferably with an AISi coating, the precoating will thus form an intermetallic phase by alloying with the board. The subsequent thereto in the direction of passage second temperature zone preferably has a lower temperature, in particular smaller AC3, so that the board is heated to a temperature between 500 ° C and 750 ° C, in particular of substantially 600 ° C. Following this, the board is located at about 600 ° C in the inventive Temperierstation transferred and by contact heating in some areas again heated to above AC3 temperature.

In bevorzugter Ausgestaltungsvariante kann weiterhin an der Rückseite der Profilierung ein Kühlsystem angeordnet sein. Sollte sich im Zuge des Betriebes die Temperierstation und hier die Profilierung zu stark erwärmen, kann der Prozess mit Hilfe des Kühlsystems sicher gesteuert werden. Insbesondere wird sichergestellt, dass die Bereiche zweiter Art keine Temperatur größer AC1-Temperatur erreichen.In a preferred embodiment variant, a cooling system can furthermore be arranged on the rear side of the profiling. If during the operation the temperature control station and here the profiling heat too much, the process can be safely controlled with the help of the cooling system. In particular, it is ensured that the areas of the second type do not reach a temperature greater than AC1 temperature.

Als bevorzugte Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist die Temperierplatte und/oder die Profilierung im jeweiligen Unterwerkzeug bzw. Oberwerkzeug mittels Federn, insbesondere Druckfedern gelagert. Somit stehen Profilierung bzw. Temperierplatte in Pressenhubrichtung im geöffneten Zustand der Temperierstation vor. Beim Schließen der Temperierstation kommt somit zeitlich früher ein Anlagenkontakt zustande, was die effektive Anlagenzeit und damit Erwärmungszeit zum Erwärmen der Platine verlängert. As a preferred embodiment variant of the present invention, the tempering plate and / or the profiling is mounted in the respective lower tool or upper tool by means of springs, in particular compression springs. Thus profiling or tempering plate are present in the press lifting direction in the opened state of the tempering station. When closing the temperature control thus comes before a plant contact time, which prolongs the effective system time and thus heating time for heating the board.

Alternativ ist es möglich, das gesamte Unterwerkzeug auf Federn aufgehangen zu lagern.Alternatively, it is possible to store the entire lower tool suspended on springs.

Insbesondere kann die Temperierstation somit im Takt des Warmumform- und Presshärtewerkzeuges arbeiten. Die effektive Erwärmungszeit ist jedoch durch die Federn bevorzugt verlängert. Der Takt der Warmformlinie beträgt bevorzugt von 3 bis 30s, besonders bevorzugt von 5 bis 20s und insbesondere von 7 bis 10s. In diesem Takt wird somit eine Platine erwärmt. Im Folgetakt wird die erwärmte Platine in das Warmumform- und Presshärtewerkzeug eingelegt, dieses geschlossen, die Platine umgeformt und abschreckgehärtet. Am Ende des Taktes wird das umgeformte und gehärtete Bauteil aus dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug entnommen. In particular, the temperature control can thus work in time with the hot forming and press hardening tool. However, the effective heating time is preferably prolonged by the springs. The cycle of the hot forming line is preferably from 3 to 30 seconds, particularly preferably from 5 to 20 seconds and in particular from 7 to 10 seconds. In this clock thus a board is heated. In the next cycle, the heated board is placed in the hot forming and press hardening tool, this closed, the board formed and quench hardened. At the end of the cycle, the formed and hardened component is removed from the hot working and press hardening tool.

Weiterhin besonders bevorzugt ist die Temperierplatte selbst als elektrischer Widerstand ausgebildet. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Temperierplatte durch Erwärmungsmittel zu erwärmen, wobei dann die Temperierplatte ihre Wärme mittels Kontakterwärmung über Wärmeleitung an die Platine weitergibt.Furthermore, particularly preferably, the temperature control plate itself is designed as an electrical resistance. However, it is also possible within the scope of the invention to heat the temperature control plate by means of heating, in which case the temperature control plate passes on its heat by means of contact heating via heat conduction to the circuit board.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist weiterhin vorgesehen, dass die Profilierung passiv durch den Anlagenkontakt mittels der Blechplatine durch die Temperierplatte erwärmt wird. In the method according to the invention, it is further provided that the profiling is passively heated by the system contact by means of the sheet metal plate through the temperature control.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfacheren Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred embodiments are shown in schematic figures. These serve for easier understanding of the invention. Show it:

1a eine erfindungsgemäße Warmformlinie in perspektivischer Seitenansicht, 1a a thermoforming line according to the invention in a perspective side view,

1b die Warmformlinie aus 1a mit zusätzlichem Durchlaufofen, 1b the thermoforming line off 1a with additional continuous furnace,

2 eine erfindungsgemäße Temperierstation in Seitenansicht, 2 a tempering station according to the invention in side view,

3 eine alternative Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Temperierstation gemäß 2 und 3 an alternative embodiment variant of the tempering according to the invention according to 2 and

4 eine alternative Ausgestaltungsvariante zu 3, bei der das gesamte Unterwerkzeug federnd gelagert ist. 4 an alternative embodiment variant 3 in which the entire lower tool is spring-mounted.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt. In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Warmformlinie 1 in perspektivischer Seitenansicht. Eine Platine 2 wird einer Temperierstation 4 zugeführt und in der Temperierstation 4 partiell erwärmt, so dass eine partiell unterschiedlich erwärmte Platine 3 vorhanden ist. Die erwärmte Platine 3 wird in ein Warmumform- und Presshärtewerkzeug 5 transferiert und hier dann durch Schließen des Warmumform- und Presshärtewerkzeuges 5 warmumgeformt und partiell aufgrund der vorher verschiedenen Temperatureigenschaften gehärtet durch Abschrecken. 1 shows a hot forming line according to the invention 1 in perspective side view. A circuit board 2 becomes a temperature control station 4 supplied and in the temperature control station 4 partially heated, so that a partially differently heated board 3 is available. The heated board 3 turns into a hot forming and press hardening tool 5 transferred and then here by closing the hot forming and press hardening tool 5 hot formed and partially hardened due to the previously different temperature characteristics by quenching.

In dem Warmumform- und Presshärtewerkzeug 5 wird somit ein warmumgeformtes partiell voneinander verschieden gehärtetes Bauteil 19 hergestellt.In the hot forming and press hardening tool 5 Thus, a hot-formed partially differently hardened component from each other 19 produced.

1b zeigt die Warmformlinie aus 1a, wobei jedoch der Temperierstation 4 ein Durchlaufofen 22 vorgeschaltet ist. Der Durchlaufofen 22 weist in Durchlaufrichtung DL in der hier gezeigten Ausführungsvariante zwei Temperaturzonen T1 und T2 auf. Eine erste Temperaturzone T1 kann dabei bevorzugt auf eine Temperatur von 900°C oder mehr aufgeheizt sein. Eine gegebenenfalls vorbeschichtete, bevorzugt mit AISi vorbeschichtete Platine kann somit vollständig austenitisiert werden. Eine in Durchlaufrichtung DL nachgeschaltete Temperaturzone T2 kann eine demgegenüber geringere Temperatur aufweisen, beispielsweise 500°C bis 750°C, bevorzugt im Bereich von ca. 600°C. Die so vorbeschichtete und gegebenenfalls durchlegierte Platine weist ein homogenes Temperaturprofil auf. Diese kann dann in die Temperierstation 4 überführt werden. Hier wird mittels Kontakterwärmung dann ein jeweils lokal abgegrenztes Temperaturprofil aufgeprägt, so dass scharf berandete Übergangsbereiche zwischen den einzelnen Bereichen mit voneinander verschiedenen Temperaturen erzeugt werden. Zwischen den einzelnen Stationen können nicht näher dargestellte Industrieroboter oder Manipulatoren die jeweils temperierte Platine bzw. das hergestellte Bauteil überführen. 1b shows the thermoforming line 1a , but where the tempering 4 a continuous furnace 22 upstream. The continuous furnace 22 has in the direction of passage DL in the embodiment shown here, two temperature zones T 1 and T 2 . A first temperature zone T 1 can preferably be heated to a temperature of 900 ° C. or more. An optionally precoated, preferably pre-coated with AISi board can thus be fully austenitized. A downstream in the direction of passage DL temperature zone T 2 may have a lower contrast, for example, 500 ° C to 750 ° C, preferably in the range of about 600 ° C. The thus pre-coated and optionally alloyed board has a homogeneous temperature profile. This can then in the tempering 4 be transferred. In this case, a locally delimited temperature profile is impressed by means of contact heating, so that sharply bordered transitional areas between the individual areas are generated at mutually different temperatures. Between the individual stations, industrial robots or manipulators, not shown in more detail, can transfer the respectively tempered board or the manufactured component.

2 zeigt nunmehr die Temperierstation 4 in geöffnetem Zustand in Detailansicht. An einem nicht näher dargestellten Oberwerkzeug 7 ist eine Temperierplatte 6 angeordnet, welche bevorzugt als elektrischer Widerstand ausgebildet ist. Somit weist diese Anschlüsse zum Beaufschlagen mit elektrischem Strom auf. Auf der gegenüberliegenden Seite im Bereich eines nicht näher dargestellten Unterwerkzeuges 8 ist einen Trägerplatte 9 angeordnet, auf welcher eine optionale Isolierlage 10 angeordnet ist. Gegenüber der Isolierlage 10 stehen mit einer Höhe H Körper 11 als Profilierung 12 über. Zwischen den Körpern 11 sind jeweils Freiräume 13 ausgebildet, die an einer hier dargestellten Unterseite 14 der partiell erwärmten Platine 3 zu einem Nichtanlagenkontakt führen. 2 now shows the tempering 4 in open condition in detail view. On an upper tool, not shown 7 is a temperature control plate 6 arranged, which is preferably designed as an electrical resistance. Thus, it has terminals for applying electric power. On the opposite side in the area of a lower tool, not shown 8th is a carrier plate 9 arranged on which an optional insulating layer 10 is arranged. Opposite the insulating layer 10 stand with a height H body 11 as a profiling 12 above. Between the bodies 11 are each free spaces 13 formed on a bottom side shown here 14 the partially heated board 3 lead to non-investment contact.

Im Bereich der Körper 11 wird die Platine 2 an die Temperierplatte 6 mit einer Pressenkraft angedrückt. In der Folge werden an der erwärmten Platine 3 Bereiche erster Art 15 ausgebildet sowie Bereiche zweiter Art 16. Die Bereiche erster Art 15 sind vollständig austenitisiert. Die Bereiche zweiter Art 16 sind auf eine Temperatur unter AC3 Temperatur erwärmt. Ist die Temperierstation 4 geschlossen, erfolgt eine Wärmeleitung von der Temperierplatte 6 aufgrund Anlagenkontakt von der Temperierplatte über eine Oberseite 17 in die Platine. In the field of the body 11 will the board 2 to the temperature control plate 6 pressed with a pressing force. As a result, be on the heated board 3 Areas of the first kind 15 trained as well as areas of the second kind 16 , The areas of the first kind 15 are completely austenitized. The areas of the second kind 16 are heated to a temperature below AC3 temperature. Is the tempering station 4 closed, there is a heat conduction from the temperature control 6 due to system contact from the temperature control plate via an upper side 17 into the board.

Insbesondere werden auch die Körper 11 passiv erwärmt. Diese liegen an der Unterseite 14 der Platine 2 an. Es erfolgt folglich eine Wärmeleitung von der Temperierplatte 6 über die Platine auch in die Körper 11. In der Trägerplatte 9 können optional Kühlkanäle 18 angeordnet sein, so dass eine zu starke Erwärmung der Trägerplatte 9 während eines Dauerbetriebs der Temperierstation 4 entgegengewirkt wird. Die Temperierstation 4 wird in Pressenhubrichtung 20 geschlossen.In particular, the bodies are also 11 heated passively. These are at the bottom 14 the board 2 at. Consequently, there is a heat conduction from the temperature control 6 over the board also in the body 11 , In the carrier plate 9 can optional cooling channels 18 be arranged so that excessive heating of the carrier plate 9 during continuous operation of the temperature control station 4 counteracted. The temperature control station 4 will be in press stroke direction 20 closed.

3 zeigt die Temperierstation 4 analog zu 2. Hier sind jedoch die Körper 11 durch Federn 21 in Pressenhubrichtung 20 gegenüber der Isolierlage 10 überstehend. Somit sind die Körper 11 federnd gelagert. 3 shows the tempering station 4 analogous to 2 , But here are the bodies 11 by springs 21 in press stroke direction 20 opposite the insulating layer 10 on standing. Thus, the bodies are 11 spring-mounted.

4 zeigt eine alternative Ausgestaltungsvariante, bei der das gesamte Unterwerkzeug 8 federnd gelagert ist, beispielsweise auf einer Werkzeugplatte oder auf einem Untergrund. Auch hierdurch kann die Zeit der wärmeleitenden Anlage von Platine 2 und Körper 11 verlängert werden. 4 shows an alternative embodiment variant in which the entire lower tool 8th is resiliently mounted, for example on a tool plate or on a substrate. This also allows the time of heat-conducting system of board 2 and body 11 be extended.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
WarmformlinieThermoforming line
2 2
Platinecircuit board
3 3
erwärmte Platineheated board
4 4
Temperierstationheating station
5 5
Warmumform- und PresshärtewerkzeugHot forming and press hardening tool
6 6
Temperierplattetempering
7 7
Oberwerkzeugupper tool
8 8th
Unterwerkzeuglower tool
9 9
Trägerplattesupport plate
1010
Isolierlage insulating
1111
Körper body
1212
Profilierung profiling
1313
Freiraum free space
1414
Unterseite bottom
1515
Bereich erster Art Area of the first kind
1616
Bereich zweiter Art Area of the second kind
1717
Oberseite top
1818
Kühlkanal cooling channel
1919
Bauteil component
2020
Pressenhubrichtung Press stroke direction
2121
Feder feather
2222
Durchlaufofen Continuous furnace
H H
Höheheight
T1 T 1
Temperaturzone temperature zone
T2 T 2
Temperaturzone temperature zone
DLDL
Durchlaufrichtung Throughput direction

Claims (10)

Warmformlinie (1) zur Herstellung warmumgeformter und pressgehärteter Bauteile, umfassend eine Temperierstation (4) und eine Warmumform- und Presshärtestation (5), wobei die Temperierstation (4) eine Blechplatine mittels Kontakterwärmung partiell erwärmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierstation (4) an einem Unterwerkzeug (8) oder Oberwerkzeug (7) eine Temperierplatte (6) aufweist, die auf eine Temperatur größer AC3 Temperatur erwärmt ist, wobei die Temperierplatte (6) die zu erwärmende Blechplatine (2) vollflächig abdeckt und auf der gegenüberliegenden Seite eine Profilierung (12) ausgebildet ist, die bei geschlossener Temperierstation (4) nur bereichsweise mit der Blechplatine (2) zur Anlage kommt, dergestalt, dass Bereiche erster Art (15) der Blechplatine (2), die mit der Profilierung (12) vollflächig zur Anlage kommen austenitisiert werden und Bereiche zweiter Art (12), die nicht mit der Profilierung (12) zur Anlage kommen, auf eine Temperatur unter AC3 Temperatur erwärmt werden. Thermoforming line ( 1 ) for the production of hot-formed and press-hardened components, comprising a temperature control station ( 4 ) and a hot forming and press hardening station ( 5 ), wherein the tempering station ( 4 Partially heated) a metal sheet using contact heating, characterized in that the heating station ( 4 ) on a lower tool ( 8th ) or upper tool ( 7 ) a temperature control plate ( 6 ), which is heated to a temperature greater than AC3 temperature, wherein the tempering ( 6 ) the sheet metal blank to be heated ( 2 ) over the entire surface and on the opposite side a profiling ( 12 ) is formed, which in closed temperature control ( 4 ) only partially with the sheet metal blank ( 2 ), such that areas of the first type ( 15 ) of the sheet metal blank ( 2 ) with the profiling ( 12 ) are austenitized over the entire area and areas of the second type ( 12 ) that does not match the profiling ( 12 ), to be heated to a temperature below AC3 temperature. Warmformlinie (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Profilierung (12) eine Isolierlage (10) angeordnet ist und/oder dass die Profilierung (12) durch Körper (11) aus einem keramischen oder metallischen Werkstoff ausgebildet ist und die Körper (11) gegenüber dem Unterwerkzeug (8) bzw. Oberwerkzeug (7) überstehend, insbesondere in Richtung Blechplatine (2) hin überstehend ausgebildet sind.Thermoforming line ( 1 ) according to claim 1, characterized in that below the profiling ( 12 ) an insulating layer ( 10 ) and / or that the profiling ( 12 ) by body ( 11 ) is formed of a ceramic or metallic material and the body ( 11 ) opposite the lower tool ( 8th ) or upper tool ( 7 ) protruding, in particular in the direction of sheet metal blank ( 2 ) are formed protruding over. Warmformlinie (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (12) nicht aktiv erwärmt wird und/oder dass der Temperierstation (4) ein Durchlaufofen (22) vorgeschaltet ist, insbesondere ein Durchlaufofen (22) mit in Durchlaufrichtung (DL) zwei verschiedenen Temperaturzonen (T1, T2).Thermoforming line ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the profiling ( 12 ) is not actively heated and / or that the temperature control station ( 4 ) a continuous furnace ( 22 ), in particular a continuous furnace ( 22 ) in the direction of passage (DL) two different temperature zones (T 1 , T 2 ). Warmformlinie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Profilierung (12) ein Kühlsystem ausgebildet ist. Thermoforming line ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that under profiling ( 12 ) A cooling system is formed. Warmformlinie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierplatte (6) und/oder die Profilierung (12) federnd gelagert sind, insbesondere in Hubrichtung der Temperierstation (4).Thermoforming line ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the temperature control plate ( 6 ) and / or profiling ( 12 ) are resiliently mounted, in particular in the stroke direction of the temperature control ( 4 ). Warmformlinie (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierplatte (6) als elektrischer Widerstand ausgebildet ist oder dass die Temperierplatte (6) durch ein Erwärmungsmittel erwärmt wird. Thermoforming line ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature control plate ( 6 ) is designed as an electrical resistance or that the temperature control plate ( 6 ) is heated by a heating means. Verfahren zum Betreiben einer Warmformlinie (1) nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung (12) passiv durch den Anlagenkontakt mittels der Blechplatine (2) durch die Temperierplatte (6) erwärmt wird und/oder dass eine Blechplatine (2) in der Temperierstation (4) abschnittsweise auf über AC3 Temperatur erwärmt wird und anschließend in der Warmform- und Presshärtestation (5) warmgeformt und pressgehärtet wird.Method for operating a hot forming line ( 1 ) according to at least claim 1, characterized in that the profiling ( 12 ) passively by the plant contact by means of the sheet metal blank ( 2 ) through the temperature control plate ( 6 ) is heated and / or that a sheet metal blank ( 2 ) in the temperature control station ( 4 ) is heated in sections to above AC3 temperature and then in the thermoforming and press hardening station ( 5 ) is thermoformed and press cured. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Warmformlinie (1) in einer Taktzeit von 3 bis 30s, bevorzugt von 5 bis 20s und besonders bevorzugt von 7 bis 10s betrieben wird.Method according to claim 7, characterized in that the hot forming line ( 1 ) is operated in a cycle time of 3 to 30 seconds, preferably from 5 to 20 seconds and more preferably from 7 to 10 seconds. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die federnde Lagerung der Profilierung (12) und/oder der Temperierplatte (6) und/oder des Unterwerkzeuges (8) beim Schließen und Öffnen der Temperierstation (4), die Anlagenzeit zur Kontakterwärmung, innerhalb der Taktzeit, verlängert wird.A method according to claim 7 or 8, characterized in that by the resilient mounting of the profiling ( 12 ) and / or the temperature control plate ( 6 ) and / or the lower tool ( 8th ) when closing and opening the temperature control station ( 4 ), the system time for contact heating, within the cycle time, is extended. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperierstation (4) ein Durchlaufofen (22) vorgeschaltet ist, wobei der Durchlaufofen (22) in Durchlaufrichtung (DL) zwei Temperaturzonen (T1, T2) aufweist und eine vorbeschichtete Blechplatine (3) in einer ersten Temperaturzone (T1) durchlegiert wird und in einer darauf in Durchlaufrichtung (DL) folgenden Temperaturzone (T2) auf eine Temperatur zwischen 500°C und 750°C temperiert wird und danach in die Temperierstation (4) eingelegt wird und bereichsweise auf über AC3 Temperatur durch Kontakterwärmung erwärmt wird.Method according to claim 7, characterized in that the tempering station ( 4 ) a continuous furnace ( 22 ), wherein the continuous furnace ( 22 ) in the passage direction (DL) has two temperature zones (T 1 , T 2 ) and a pre-coated sheet metal blank ( 3 ) is alloyed in a first temperature zone (T 1 ) and in a temperature zone (T 2 ) following in the direction of passage (DL) is heated to a temperature between 500 ° C and 750 ° C and then into the tempering ( 4 ) is inserted and is partially heated to above AC3 temperature by contact heating.
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