DE102017110221A1 - Process for heat treatment of a component and plant therefor - Google Patents

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Hans Jürgen Maier
Ulrich Holländer
Kai Möhwald
Bernd-Arno Behrens
Sven Hübner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Bauteils mit wenigstens folgenden Schritten:
a) Durchführen einer Schnellerwärmung des Bauteils auf eine Zeltemperatur mittels einer Schnellerwärmungseinrichtung,
b) Erzeugen einer zumindest im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre um das Bauteil herum durch Zuführen eines gasförmigen Mediums, durch das eine Oxidation an der Oberfläche des Bauteils verhindert und/oder eine dort bereits vorhandene Oxidation entfernt wird, nach Beginn der Schnellerwärmung und vor dem Erreichen der Zieltemperatur oder wenn die Zieltemperatur erreicht ist,
c) Durchführen wenigstens eines weiteren Behandlungsschritts des Bauteils innerhalb der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre unter Nutzung der durch die Schnellerwärmung erzielten Erwärmung des Bauteils.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage eingerichtet zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.

Figure DE102017110221A1_0000
The invention relates to a method for heat treatment of a component with at least the following steps:
a) performing a rapid heating of the component to a tent temperature by means of a rapid heating device,
b) generating an at least substantially oxygen-free protective atmosphere around the component by supplying a gaseous medium, which prevents oxidation on the surface of the component and / or an existing oxidation there already is removed after the start of rapid heating and before reaching the target temperature or when the target temperature is reached,
c) performing at least one further treatment step of the component within the substantially oxygen-free protective atmosphere using the heating of the component achieved by the rapid heating.
The invention further relates to a system set up for carrying out such a method.
Figure DE102017110221A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Bauteils mit den weiteren Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage eingerichtet zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention relates to a method for heat treatment of a component with the further features of claim 1. The invention further relates to a system adapted for carrying out such a method.

Wärmebehandlungen an Bauteilen, insbesondere an Metall-Bauteilen, werden in der industriellen Produktion zu vielen Zwecken eingesetzt, z. B. zum Beschichten von Bauteilen, für Umform prozesse (Warmumformung) und/oder zum Härten. Bei korrosionsanfälligen Bauteilen, z. B. Stahlblechen, wird nach derzeitigem Stand der Technik zur Unterdrückung einer Verzunderung und/oder als Korrosionsschutz eine Beschichtung, z. B. aus AlSi, vor der Wärmebehandlung aufgebracht. Solche Beschichtungen konnten bei bisherigen Fertigungsprozessen, bei denen die Wärmebehandlung innerhalb eines Durchlaufofens erfolgt, im Nachgang an die Wärmebehandlung eindiffundieren, wie z. B. in der DE 10 2014 004 657 A1 offenbart.Heat treatments on components, in particular on metal components, are used in industrial production for many purposes, eg. B. for coating components, for forming processes (hot forming) and / or curing. For corrosion-prone components, eg. As steel sheets, according to the current state of the art for suppressing scaling and / or corrosion protection, a coating, for. B. AlSi, applied before the heat treatment. Such coatings could diffuse in previous manufacturing processes in which the heat treatment takes place within a continuous furnace, following the heat treatment, such. B. in the DE 10 2014 004 657 A1 disclosed.

Generell besteht aber ein Interesse an schnellen Fertigungsprozessen und kurzen Taktzeiten der einzelnen Fertigungsschritte. Das Erwärmen solcher Bauteile in einem Durchlaufofen ist dagegen relativ zeitaufwendig. Zudem kann ein Durchlaufofen nicht als energieeffizient angesehen werden. Energieeffizientere Erwärmungsverfahren, die zudem eine Schnellerwärmung des Bauteils ermöglichen, sind z. B. die konduktive Erwärmung oder die induktive Erwärmung. Die bisherigen Beschichtungsmethoden der Bauteile vertragen sich aber nicht mit einer solchen Schnellerwärmung des Bauteils.In general, however, there is an interest in fast manufacturing processes and short cycle times of the individual production steps. The heating of such components in a continuous furnace, however, is relatively time consuming. In addition, a continuous furnace can not be considered energy efficient. More energy-efficient heating methods, which also allow rapid heating of the component are, for. As the conductive heating or inductive heating. However, the previous coating methods of the components are not compatible with such a rapid heating of the component.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellschritte eines Bauteils, das einer Wärmebehandlung sowie einem weiteren Behandlungsschritt unterworfen wird, unter Vermeidung der zuvor genannten Nachteile zu optimieren.The invention is therefore based on the object to optimize the production steps of a component which is subjected to a heat treatment and a further treatment step, while avoiding the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Wärmebehandlung mit wenigstens folgenden Schritten:

  1. a) Durchführen einer Schnellerwärmung des Bauteils auf eine Zeltemperatur mittels einer Schnellerwärmungseinrichtung,
  2. b) Erzeugen einer zumindest im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre um das Bauteil herum durch Zuführen eines gasförmigen Mediums, durch das eine Oxidation an der Oberfläche des Bauteils verhindert und/oder eine dort bereits vorhandene Oxidation entfernt wird, nach Beginn der Schnellerwärmung und vor dem Erreichen der Zieltemperatur oder wenn die Zieltemperatur erreicht ist,
  3. c) Durchführen wenigstens eines weiteren Behandlungsschritts des Bauteils innerhalb der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre unter Nutzung der durch die Schnellerwärmung erzielten Erwärmung des Bauteils.
This object is achieved by a method for heat treatment with at least the following steps:
  1. a) performing a rapid heating of the component to a tent temperature by means of a rapid heating device,
  2. b) generating an at least substantially oxygen-free protective atmosphere around the component by supplying a gaseous medium, which prevents oxidation on the surface of the component and / or an existing oxidation there already is removed after the start of rapid heating and before reaching the target temperature or when the target temperature is reached,
  3. c) performing at least one further treatment step of the component within the substantially oxygen-free protective atmosphere using the heating of the component achieved by the rapid heating.

Durch das Durchführen einer Schnellerwärmung mittels einer Schnellerwärmungseinrichtung kann die gewünschte Zeitersparnis in der Produktion erzielt werden. Um nun dennoch das Bauteil in geeigneter Weise einem weiteren Behandlungsschritt zugänglich zu machen, ohne dass die zuvor erwähnten Probleme bezüglich Korrosion und/oder Verzunderung auftreten, wird vorgeschlagen, dass eine im Wesentlichen sauerstofffreie Schutzatmosphäre um das Bauteil herum geschaffen wird. Innerhalb dieser Schutzatmosphäre kann dann wenigstens ein weiterer Behandlungsschritt des Bauteils erfolgen, wobei die durch die Schnellerwärmung erzielte Erwärmung des Bauteils hierfür genutzt werden kann. Durch die Schnellerwärmung wird zudem die Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber bekannten Verfahren, wie z. B. Ofenerwärmung, deutlich verbessert.By performing a rapid heating by means of a rapid heating device, the desired time savings in production can be achieved. However, in order to make the component suitably accessible to a further treatment step without the aforementioned problems with regard to corrosion and / or scaling occurring, it is proposed that a substantially oxygen-free protective atmosphere is created around the component. Within this protective atmosphere can then take place at least one further treatment step of the component, wherein the heating achieved by the rapid heating of the component can be used for this purpose. Due to the rapid heating also the energy efficiency of the method according to the invention over known methods, such. B. furnace heating, significantly improved.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die im Wesentlichen sauerstofffreie Schutzatmosphäre nicht die Herstellung eines Vakuums erfordert, sondern durch Zuführen des gasförmigen Mediums erzeugt wird. Auf diese Weise können relativ einfache Apparaturen eingesetzt werden, zudem ist das Erzeugen der Schutzatmosphäre relativ schnell durchführbar, im Vergleich zur Herstellung eines Vakuums. Dementsprechend kann der weitere Behandlungsschritt des Bauteils innerhalb der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre im Wesentlichen bei Umgebungsdruck erfolgen, d. h. bei dem üblichen Atmosphärendruck von ca. 1 bar. Der Druck kann auch geringfügig vom Umgebungsdruck abweichen, z. B. im Bereich von +/-10%.Another advantage of the invention is that the substantially oxygen-free protective atmosphere does not require the production of a vacuum, but is generated by supplying the gaseous medium. In this way, relatively simple equipment can be used, moreover, the generation of the protective atmosphere is relatively quickly feasible, compared to the production of a vacuum. Accordingly, the further treatment step of the component within the substantially oxygen-free protective atmosphere can take place essentially at ambient pressure, ie. H. at the usual atmospheric pressure of about 1 bar. The pressure may also differ slightly from the ambient pressure, z. In the range of +/- 10%.

Der Begriff der „Atmosphäre“ der zuvor erwähnten Schutzatmosphäre ist dabei nicht streng in dem Sinne zu verstehen, dass es eine abgeschlossene, zur Umgebung abgeschirmte Atmosphäre sein muss. Das erfindungsgemäße Verfahren einschließlich der gebildeten Schutzatmosphäre kann auch ohne besondere Abschirmmaßnahmen gegenüber der Umgebung durchgeführt werden. Dies geht allerdings mit dem Nachteil einher, dass eine relativ große Menge an gasförmigem Medium zugeführt werden muss, da dieses sich in die Umgebung verflüchtigt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden daher die spanende Bearbeitung sowie die Zuführung des gasförmigen Mediums innerhalb einer zur Umgebung abgeschirmten Kammer durchgeführt. Diese Kammer muss dabei nicht höchstmöglich gegenüber der Umgebung abgedichtet sein, sollte aber das Abfließen des zugeführten gasförmigen Mediums auf geringe Werte begrenzen.The term "atmosphere" of the aforementioned protective atmosphere is not to be understood strictly in the sense that it must be a closed, shielded to the environment atmosphere. The inventive method including the protective atmosphere formed can also be carried out without special shielding from the environment. However, this has the disadvantage that a relatively large amount of gaseous medium must be supplied, as this volatilizes in the environment. According to an advantageous embodiment of the invention, therefore, the machining and the supply of the gaseous medium are performed within a shielded to the environment chamber. This chamber does not have to be sealed to the environment as much as possible, but should limit the outflow of the supplied gaseous medium to low values.

Erfindungsgemäß kann durch das zugeführte gasförmige Medium nicht nur im Bereich der Eingriffsstelle die Luft und der damit einhergehende Sauerstoff verdrängt werden, sondern zusätzlich etwaigen Rest-Konzentrationen von Sauerstoff, die durch einen reinen Verdrängungseffekt nicht vermieden werden können, entgegengewirkt werden, indem eine Oxidation an der Oberfläche des Bauteils verhindert wird. Hiermit wird nicht nur ein korrosionsanfälliges Bauteil geschützt, es erfolgt zusätzlich ein Schutz verwendeter Werkzeuge, z. B. wenn der weitere Behandlungsschritt eine Zerspanung umfasst. Damit können insbesondere bei einer Hochleistungszerspanung wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Schneidleistung als auch der Standzeit des Werkzeugs erzielt werden. According to the invention can be displaced by the supplied gaseous medium not only in the region of the intervention site, the air and the associated oxygen, but in addition any residual concentrations of oxygen, which can not be avoided by a pure displacement effect, counteracted by an oxidation at the Surface of the component is prevented. This not only a corrosion-prone component is protected, there is also a protection tools used, eg. B. if the further treatment step comprises a machining. This can be achieved in particular in a high-performance cutting material improvements in terms of cutting performance and the life of the tool.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schnellerwärmung durch Widerstandserwärmung des Bauteils, durch Bestrahlung des Bauteils mit elektromagnetischer Strahlung und/oder durch direkten mechanischen Kontakt des Bauteils mit der Schnellerwärmungseinrichtung erfolgt. Die Widerstandserwärmung kann z. B. durch induktive Erwärmung oder konduktive Erwärmung erfolgen. Bei einer induktiven Erwärmung wird induktiv, d. h. ohne galvanischen Kontakt, elektrische Energie in das Bauteil eingespeist. Das Bauteil erwärmt sich dabei durch die induzierten Wirbelströme. Bei der konduktiven Erwärmung wird das Bauteil durch Elektroden galvanisch kontaktiert. Über die Elektroden wird dann ein elektrischer Strom durch das Bauteil geleitet, durch den das Bauteil erwärmt wird. Im Falle der Bestrahlung des Bauteils mit elektromagnetischer Strahlung kann beispielsweise ein Infrarotstrahler verwendet werden oder ein anderer Hochleistungsstrahler. Im Falle der Schnellerwärmung durch direkten mechanischen Kontakt des Bauteils mit der Schnellerwärmungseinrichtung kann das Erwärmen des Bauteils ähnlich wie bei einem Waffeleisen erfolgen, durch direkten mechanischen Kontakt mit auf die Zieltemperatur oder etwas darüber erwärmten Teilen der Schnellerwärmungseinrichtung. Zudem kann durch die Erzeugung einer sauerstofffreien Umgebung das Erwärmungswerkzeug vor einer Verzunderung geschützt werden.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the rapid heating takes place by resistance heating of the component, by irradiation of the component with electromagnetic radiation and / or by direct mechanical contact of the component with the fast heating device. The resistance heating can z. B. by inductive heating or conductive heating. With inductive heating is inductive, d. H. without galvanic contact, electrical energy fed into the component. The component heats up by the induced eddy currents. In the case of conductive heating, the component is galvanically contacted by electrodes. An electrical current is then passed through the component via the electrodes, through which the component is heated. In the case of irradiation of the component with electromagnetic radiation, for example, an infrared radiator can be used or another high-power radiator. In the case of rapid heating by direct mechanical contact of the component with the rapid heating device, the heating of the component may be similar to a waffle iron, by direct mechanical contact with parts of the rapid heating device heated to the target temperature or slightly above. In addition, by creating an oxygen-free environment, the heating tool can be protected from scaling.

In jedem Fall wird durch die genannten Arten der Schnellerwärmung gegenüber den bekannten Verfahren der Erwärmung des Bauteils in einem Ofen Zeit gespart. Zudem sind Schnellerwärmungsverfahren energieeffizienter als die Ofenerwärmung. Vorteilhafterweise kann die Schnellerwärmung dabei in einem Zeitraum von weniger als 30 Sekunden erfolgen, oder weniger als 20 Sekunden, oder weniger als 10 Sekunden, oder weniger als 5 Sekunden, oder weniger als 2 Sekunden.In any case, the aforementioned types of rapid heating over the known methods of heating the component in an oven saves time. In addition, fast heating processes are more energy efficient than furnace heating. Advantageously, the rapid heating may occur in a period of less than 30 seconds, or less than 20 seconds, or less than 10 seconds, or less than 5 seconds, or less than 2 seconds.

Das gasförmige Medium kann somit die Oxidation an den genannten Oberflächen verhindern bzw. eine dort bereits vorhandene Oxidation entfernen, z.B. durch chemische Reaktionen des gasförmigen Mediums mit dem jeweils anderen Material, oder durch sonstige physikalische Reaktionen. Hierfür kann das gasförmige Medium einen Sauerstoff-absorbierenden Präkursorstoff aufweisen. Der Präkursorstoff ist damit geeignet, Sauerstoff in gasförmiger Form zu binden, darüber hinaus kann er Sauerstoff aus einer bereits oxidierten Oberfläche binden, d.h. daraus lösen. Die Oberfläche wird damit entoxidiert. Der Begriff „Präkursorstoff“ ist hierbei allgemeingültig zu verstehen und erfasst sowohl ein einzelnes chemisches Element als auch eine Verbindung von chemischen Elementen. Der Präkursorstoff kann bereits in gasförmiger Form bereitgestellt werden. Als Präkursorstoff kann vorteilhaft Silan verwendet werden, insbesondere in Form von Monosilan (SiH4). Dies hat den Vorteil, dass der Präkursorstoff bereits in gasförmiger Form vorhanden ist. Es sind aber auch andere Präkursorstoffe einsetzbar, die nicht in gasförmiger Form bereit stehen, sondern z.B. in Form kleiner und kleinster Partikel einem Trägergas des gasförmigen Mediums zugesetzt werden können.The gaseous medium can thus prevent the oxidation of the surfaces mentioned or remove there already existing oxidation, for example, by chemical reactions of the gaseous medium with the other material, or by other physical reactions. For this purpose, the gaseous medium may comprise an oxygen-absorbing precursor substance. The precursor substance is thus suitable for binding oxygen in gaseous form; moreover, it can bind oxygen from an already oxidized surface, ie dissolve it. The surface is deoxidized with it. The term "precursors" is to be understood as meaning universal and covers both a single chemical element and a compound of chemical elements. The precursor may already be provided in gaseous form. Silane can be used advantageously as precursor, in particular in the form of monosilane (SiH 4 ). This has the advantage that the precursor substance is already present in gaseous form. However, other precursor materials can also be used which are not available in gaseous form but, for example, can be added to a carrier gas of the gaseous medium in the form of small and very small particles.

Das Silan reagiert dabei mit dem zu vermeidenden Sauerstoff zu SiO2, das in Form kleiner Partikel als Keramikstaub je nachdem auch nur im ppm Bereich anfällt und problemlos abgesaugt werden kann.The silane reacts with the oxygen to be avoided to form SiO 2 , which, in the form of small particles as ceramic dust, also accumulates only in the ppm range and can be removed by suction without any problem.

Das gasförmige Medium kann allein und vollständig durch den Sauerstoff-absorbierenden Präkursorstoff gebildet sein. In manchen Fällen kann dies aber den Herstellungsprozess wiederum ungünstig beeinflussen. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das gasförmige Medium ein Inertgas und/oder Schutzgas aufweist, das nicht mit Sauerstoff reagiert. Auf diese Weise kann das gasförmige Medium zumindest zum Teil durch das Inertgas und/oder Schutzgas gebildet sein, wodurch eventuelle unerwünschte Reaktionen aufgrund zu hoher Konzentration des Präkursorstoffs vermieden werden können. Das Inertgas hat eine antioxdierende Wirkung, es kann z.B. ein inertes Gas sein, z.B. Argon, Stickstoff oder eine Mischung daraus. Das Schutzgas dient zur Verdrängung der Luft bzw. des störenden Sauerstoffs. Das Schutzgas kann z.B. Stickstoff sein. Das gasförmige Medium kann daher als Gasgemisch ausgebildet sein.The gaseous medium may be alone and completely formed by the oxygen-absorbing precursor. In some cases, however, this can in turn adversely affect the manufacturing process. According to an advantageous development of the invention, it is therefore provided that the gaseous medium has an inert gas and / or inert gas which does not react with oxygen. In this way, the gaseous medium may be at least partially formed by the inert gas and / or inert gas, whereby any undesirable reactions due to excessive concentration of the precursor can be avoided. The inert gas has an antioxidant effect, e.g. an inert gas, e.g. Argon, nitrogen or a mixture thereof. The inert gas serves to displace the air or the interfering oxygen. The shielding gas may e.g. Be nitrogen. The gaseous medium can therefore be formed as a gas mixture.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das gasförmige Medium eine geringere Konzentration des Präkursorstoffs als die Konzentration anderer Gasanteile im gasförmigen Medium aufweist. Auf diese Weise kann eine geeignete Anpassung des Gasgemischs an die jeweils verwendeten Materialien des Bauteils und von Werkzeugen erfolgen und der Präkursorstoff nur in der für die Oxidationsvermeidung erforderlichen Konzentration bereitgestellt werden. Ggf. kann ein gewisses Überangebot des Präkursorstoffs eingestellt werden, das sich jedoch in begrenztem Umfang halten sollte.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the gaseous medium has a lower concentration of the precursor substance than the concentration of other gas components in the gaseous medium. In this way, a suitable adaptation of the gas mixture to the respectively used materials of the component and of tools can be carried out and the precursor material only in provided the concentration required for the oxidation prevention. Possibly. a certain oversupply of the precursors may be discontinued, but should be limited.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Präkursorstoff-Volumenanteil im gasförmigen Medium maximal 10% beträgt. In vielen Fällen ist ein Präkursorstoff-Volumenanteil von maximal 4% ausreichend.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the precursor substance volume fraction in the gaseous medium amounts to a maximum of 10%. In many cases, a precursor volume fraction of at most 4% is sufficient.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Verlaufe der Bearbeitung des Bauteils der Anteil des Präkursorstoffs im gasförmigen Medium verändert wird, insbesondere im Verlaufe der Bearbeitung des Bauteils erhöht wird. So kann z.B. eine Anpassung der Präkursorstoff-Konzentration in Abhängigkeit von Erwärmungsparametern oder anderen Bearbeitungsparametern des Bauteils durchgeführt werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that, in the course of processing of the component, the proportion of the precursor substance in the gaseous medium is changed, in particular during the processing of the component is increased. Thus, e.g. an adjustment of the precursor concentration can be performed depending on heating parameters or other processing parameters of the component.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor der Erzeugung der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre während des Erwärmungsprozesses des Bauteils bei der Schnellerwärmung von dem Bauteil abgegebene Dämpfe und/oder Partikel mittels einer Absaugeinrichtung abgesaugt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Bauteil noch mit anderen Stoffen, die nicht dauerhaft am Bauteil verbleiben sollen, behandelt wurde. Wird zum Beispiel als Bauteil ein aus einem Coil abgetrenntes Stahlblech bearbeitet, so ist dieses zur Vermeidung von Korrosion noch mit einem Ölfilm bedeckt. Im Laufe der Schnellerwärmung wird dieser Ölfilm relativ schnell verdampft. Die dabei entstehenden Dämpfe und/oder Partikel können mit der Absaugeinrichtung problemlos abgesaugt werden. Dieser Vorgang kann ohne Probleme vor dem Erzeugen der Schutzatmosphäre durchgeführt werden, so dass dadurch das erfindungsgemäße Verfahren nicht gestört wird. Durch die Absaugeinrichtung können ferner die zuvor erwähnten Keram ikstäube zumindest größtenteils mit abgesaugt werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that, before the generation of the essentially oxygen-free protective atmosphere during the heating process of the component during the rapid heating, vapors and / or particles emitted by the component are extracted by means of a suction device. This is particularly advantageous if the component has been treated with other substances that should not remain permanently on the component. If, for example, a sheet metal removed from a coil is machined as a component, it is covered with an oil film to prevent corrosion. In the course of rapid heating, this oil film is evaporated relatively quickly. The resulting vapors and / or particles can be sucked off easily with the suction device. This process can be carried out without problems prior to the generation of the protective atmosphere, so that the inventive method is not disturbed. The suction device can furthermore be used to suck off the aforementioned ceramic dust, at least for the most part.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem weiteren Behandlungsschritt das Bauteil mit einer ein Verzundern des Bauteils verhindernden, einer eine Korrosion des Bauteils verhindernden, einer reibungsmindernden und/oder einer festigkeitserhöhenden Beschichtung beschichtet wird. Auf diese Weise wird das Bauteil optimal für seine spätere Verwendung oder für weitere nachgelagerte Bearbeitungsschritte vorbereitet. Bei Verwendung eines geeigneten Beschichtungsmaterials ist die auf dem Bauteil aufgebrachte Beschichtung in der gewünschten Weise schweißbar und KTL-tauglich (KTL - Kathodentauchlackierung). According to an advantageous development of the invention, it is provided that, in the further treatment step, the component is coated with a coating which prevents scaling of the component and prevents corrosion of the component, a friction-reducing and / or a strength-increasing coating. In this way, the component is optimally prepared for its later use or for further downstream processing steps. When using a suitable coating material, the coating applied to the component is weldable in the desired manner and suitable for KTL (cathodic dip painting KTL).

Die Beschichtung kann insbesondere einen passiven Korrosionsschutz bewirken, z. B. in Form einer Nickelchrom-Beschichtung. Die Beschichtung kann auch einen aktiven Korrosionsschutz bewirken, z. B. durch Verwendung eines Titan-basierten Beschichtungsmaterials.The coating may in particular cause a passive corrosion protection, for. B. in the form of a nickel-chromium coating. The coating may also provide active corrosion protection, e.g. By using a titanium-based coating material.

Die Beschichtung kann dabei auf unterschiedliche Arten erzeugt werden. So kann ein Beschichtungs-Zusatzmaterial dem gasförmigen Medium, mit dem die sauerstofffreie Schutzatmosphäre geschaffen wird, beigemischt werden. Das gasförmige Medium kann auch bereits ein solches Beschichtungs-Zusatzmaterial aufweisen. Wird beispielsweise Silan dem gasförmigen Medium zugeführt, so kann hierdurch direkt eine Keramik-Beschichtung auf dem Bauteil erzeugt werden, z. B. auf einem Aluminium-Bauteil, indem das Silan mit am Bauteil vorhandenen Sauerstoffatomen reagiert und die Beschichtung bildet.The coating can be produced in different ways. Thus, a coating additive material can be added to the gaseous medium with which the oxygen-free protective atmosphere is created. The gaseous medium may also already have such a coating additive material. If, for example, silane is supplied to the gaseous medium, this can be used to directly produce a ceramic coating on the component, eg. B. on an aluminum component by the silane reacts with existing oxygen atoms on the component and forms the coating.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Beschichtung in Form einer Pulverbeschichtung durch Schwerkrafteinfluss, einen Gasstrom oder elektrostatisch auf das Bauteil aufgetragen wird. Dies ist eine weitere vorteilhafte Art der Aufbringung der Beschichtung. Das verwendete Beschichtungsmaterial kann z. B. auf das Bauteil gesprüht werden oder im Gasstrom des gasförmigen Mediums mitgeführt werden. Für die elektrostatische Aufbringung können die pulverförmigen Beschichtungspartikel beispielsweise statisch aufgeladen werden, sie werden dann von dem Bauteil angezogen, wenn dieses durch konduktive Erwärmung erwärmt wird und sich durch den durch das Bauteil geführten elektrischen Strom ein Magnetfeld um das Bauteil bildet. Dies kann dadurch ermöglicht werden, dass ein elektrisch leitendes Pulver (Metallpulver) als Beschichtungsmaterial verwendet wird, das elektrostatisch aufgeladen wird. Von Vorteil ist es außerdem, die erzeugten Magnetfelder um das stromdurchflossene zu beschichtende Bauteil (Blech) gezielt derart auszurichten, dass sich elektrisch geladene Pulverpartikel flächig auf die Bauteiloberfläche legen. Die entsprechend geladenen pulverförmigen Beschichtungspartikel werden von dem Magnetfeld angezogen und verschmelzen auf der Oberfläche des Bauteils zu einer Beschichtung. Von Vorteil ist es außerdem, wenn die Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials im Bereich der Zieltemperatur für das zu beschichtende Bauteil liegt, z.B. im Bereich von 950 - 1000°C, so dass das Beschichtungsmaterial entsprechend niedrig schmelzend ist, was z.B. mit NiCr- oder Titanbasislegierungen möglich ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the coating in the form of a powder coating by gravity, a gas stream or electrostatically applied to the component. This is another advantageous way of applying the coating. The coating material used may, for. B. be sprayed onto the component or be carried in the gas stream of the gaseous medium. For electrostatic application, the powdery coating particles can be charged, for example, statically, they are then attracted to the component when it is heated by conductive heating and forms a magnetic field around the component through the electrical current passed through the component. This can be made possible by using an electroconductive powder (metal powder) as a coating material which is electrostatically charged. It is also advantageous to specifically align the generated magnetic fields around the current-carrying component to be coated (sheet metal) in such a way that electrically charged powder particles lie flat on the component surface. The correspondingly charged powdered coating particles are attracted to the magnetic field and fuse on the surface of the component to form a coating. It is also advantageous if the melting temperature of the coating material is in the range of the target temperature for the component to be coated, e.g. in the range of 950 - 1000 ° C, so that the coating material is correspondingly low melting, which is e.g. with NiCr or titanium-based alloys is possible.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil nach Aufbringung der Beschichtung in einem Erwärmungszustand des Bauteils, in dem die Beschichtung duktile Eigenschaften aufweist, mittels eines Umformprozesses umgeformt wird. Auf diese Weise kann das Bauteil mit dem bereits aufgebrachten Beschichtungsmaterial in die gewünschte Form gebracht werden, z. B. durch einen Pressvorgang. Da die Beschichtung noch duktile Eigenschaften aufweist, wird sie hierbei nicht beschädigt, insbesondere bekommt sie keine Risse und splittert nicht.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the component after application of the coating in a heating state of the component in which the coating has ductile properties by means of a Forming process is reshaped. In this way, the component can be brought with the already applied coating material in the desired shape, for. B. by a pressing process. Since the coating still has ductile properties, it is not damaged here, in particular, it gets no cracks and does not splinter.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bauteil mit der Beschichtung, insbesondere nach dem Umformprozess, durch einen Härteprozess zumindest bereichsweise gehärtet wird. Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zur Herstellung hochfester Bauteile für Fahrzeuge aller Art eingesetzt werden, z. B. Straßenfahrzeuge oder Luftfahrzeuge.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the component with the coating, in particular after the forming process, is hardened at least in regions by a hardening process. In this way, the inventive method can be used for example for the production of high-strength components for vehicles of all kinds, for. As road vehicles or aircraft.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anlage eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens der zuvor erläuterten Art, aufweisend wenigstens eine Schnellerwärmungseinrichtung zum Durchführen der Schnellerwärmung des Bauteils auf eine Zieltemperatur, wenigstens eine Zuführeinrichtung für die Zuführung des gasförmigen Mediums zum Erzeugen der zumindest im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre um das Bauteil herum, und eine weitere Behandlungsstation zum Durchführen des wenigstens einen weiteren Behandlungsschritts des Bauteils innerhalb der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre unter Nutzung der durch die Schnellerwärmung erzielten Erwärmung des Bauteils. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden.The object mentioned at the outset is further achieved by a system designed to carry out a method of the previously described type, comprising at least one rapid heating device for carrying out the rapid heating of the component to a target temperature, at least one feed device for supplying the gaseous medium for producing the at least substantially oxygen-free one A protective atmosphere around the component, and a further treatment station for performing the at least one further treatment step of the component within the substantially oxygen-free protective atmosphere using the heating of the component achieved by the rapid heating. This also makes it possible to realize the advantages explained above.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlage eine Abgabeeinrichtung zur Abgabe eines Beschichtungsmaterials auf das Bauteil aufweist, durch das Bauteil mit einer ein Verzundern des Bauteils verhindernden, einer eine Korrosion des Bauteils verhindernden, einer reibungsmindernden und/oder einer festigkeitserhöhenden Beschichtung beschichtbar ist. Auf diese Weise wird das Bauteil optimal für seine spätere Verwendung oder für weitere nachgelagerte Bearbeitungsschritte vorbereitet.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the system has a dispensing device for dispensing a coating material on the component, coated by the component with a scaling of the component preventing, a corrosion of the component preventing, a friction-reducing and / or a strength-increasing coating is. In this way, the component is optimally prepared for its later use or for further downstream processing steps.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlage wenigstens eine Umformeinrichtung zum Umformen des Bauteils aufweist. Hierdurch kann ein weiterer Behandlungsschritt in Form des Umformens durchgeführt werden.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the system has at least one forming device for forming the component. In this way, a further treatment step in the form of forming can be carried out.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anlage wenigstens eine Härteeinrichtung zum Härten des Bauteils aufweist. Hierdurch kann ein weiterer Behandlungsschritt in Form des Härtens durchgeführt werden.According to an advantageous development of the invention, it is provided that the system has at least one hardening device for hardening the component. In this way, a further treatment step in the form of curing can be carried out.

Die Anlage kann ferner steuerbare Ventile, Düsen und/oder Klappen aufweisen, durch die die Anteile des gasförmigen Mediums, insbesondere das Inertgas und/oder Schutzgas und der Präkursorstoff, eingespeist und/oder dosiert werden können, sowie für die Zuführung des Beschichtungsmaterials. Die Anlage kann ferner die bereits erwähnte Absaugeinrichtung aufweisen, durch die die bei der Schnellerwärmung von dem Bauteil abgegebenen Dämpfe und/oder Partikel abgesaugt werden können, oder sonstige zugeführte Stoffe, wie die Anteile des gasförmigen Mediums und deren Produkte wie der bereits erwähnte Keramikstaub, der nicht zwingend eine Beschichtungsverschlechterung darstellt. Auch nicht genutzte Anteile des zugeführten Beschichtungsmaterials können hierüber abgesaugt werden.The system may further comprise controllable valves, nozzles and / or flaps, through which the portions of the gaseous medium, in particular the inert gas and / or inert gas and the precursor material, can be fed and / or metered, as well as for the supply of the coating material. The system may further comprise the suction device already mentioned, through which the vapors and / or particles emitted by the component during rapid heating can be sucked off, or other substances supplied, such as the proportions of the gaseous medium and its products, such as the ceramic dust already mentioned not necessarily a coating deterioration. Also unused portions of the supplied coating material can be sucked over this.

Die Erfindung erlaubt somit bei einer Schnellerwärmung, die innerhalb weniger Sekunden erfolgen kann, die Realisierung einer im Wesentlichen fehlerfreien äußeren Grenzfläche des Bauteils mit homogener Schichtdicke, was durch die im Wesentlichen sauerstofffreie Atmosphäre mit dem Ziel der Desoxidation der Oberfläche des Bauteils möglich ist. Ferner erlaubt es die Erfindung, die Schichteigenschaften und Prozessparameter des Bauteils an seiner Beschichtung in geeigneter Weise auf den Formhärteprozess abzustimmen, so dass es hierbei nicht zu Defekten an der Beschichtung kommt.The invention thus allows for a rapid heating, which can be done within a few seconds, the realization of a substantially error-free outer interface of the component with homogeneous layer thickness, which is possible by the substantially oxygen-free atmosphere with the aim of deoxidizing the surface of the component. Furthermore, the invention makes it possible to adjust the coating properties and process parameters of the component on its coating in a suitable manner to the mold hardening process, so that defects in the coating do not occur in this case.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments using drawings.

Es zeigen:

  • 1 - die Prozesskette einer Anlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Wärmebehandlungsverfahrens und
  • 2 - eine Beschichtungskammer der Anlage gemäß 1 und
  • 3 - den Prozessablauf in einem Temperatur-Zeit-Diagramm.
Show it:
  • 1 the process chain of a plant for carrying out a heat treatment process according to the invention and
  • 2 - A coating chamber of the system according to 1 and
  • 3 - The process flow in a temperature-time diagram.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für einander entsprechende Elemente verwendet.In the figures, like reference numerals are used for corresponding elements.

Im Beispiel der 1 und 2 sei angenommen, dass das zu bearbeitende Bauteil 10 ein aus einem Coil 1 abgetrenntes Blechteil ist, z. B. ein Stahlblech. In einer Zuschneideanlage 2 erfolgt ein Zuschneiden derart, dass das Bauteil 10 aus dem Coil 1 abgetrennt wird. Das Bauteil 10 wird dann in eine Beschichtungskammer 3 transportiert. Die Beschichtungskammer 3 weist eine Schnellerwärmungseinrichtung 16 auf, die beispielsweise als konduktive Erwärmungseinrichtung ausgebildet ist. Dementsprechend wird das Bauteil in der Schnellerwärmungseinrichtung 16 mit Elektroden der konduktiven Erwärmungseinrichtung verbunden. Zur Durchführung der Schnellerwärmung wird durch die Elektroden und damit durch das Bauteil ein elektrischer Strom geleitet, durch das sich das Bauteil relativ schnell, z. B. in wenigen Sekunden, auf eine Zieltemperatur erwärmt.In the example of 1 and 2 Assume that the component to be machined 10 one out of a coil 1 separated sheet metal part is, for. B. a steel sheet. In a cutting plant 2 Cropping is done in such a way that the component 10 from the coil 1 is separated. The component 10 is then placed in a coating chamber 3 transported. The coating chamber 3 has a fast heating device 16 on, which is formed for example as a conductive heating device. Accordingly, the component becomes the quick heater 16 with electrodes the conductive heating device connected. To carry out the rapid heating is passed through the electrodes and thus through the component, an electric current through which the component relatively quickly, z. B. in a few seconds, heated to a target temperature.

Bei dieser Schnellerwärmung erfolgt gleich zu Beginn ein Absaugen der Luft aus der Beschichtungskammer 3 über eine Absaugeinrichtung 4. Hiermit werden während des Erwärmungsprozesses des Bauteils 10 von dem Bauteil abgegebenen Dämpfe und/oder Partikel abgesaugt. Es wird dann über eine Zuführeinrichtung 5 ein gasförmiges Medium zugeführt, durch das eine im Wesentlichen sauerstofffreie Schutzatmosphäre in der Beschichtungskammer 3 geschaffen wird. Hierbei wird das Bauteil weiter durch die Schnellerwärmungseinrichtung 16 erwärmt, sofern noch nicht die Zieltemperatur erreicht ist. Nach Erreichen der Zieltemperatur wird über eine Abgabeeinrichtung 6 ein Beschichtungsmaterial auf das Bauteil 10 abgegeben, um das Bauteil mit einer Beschichtung gegen Verzundern, Korrosion, oder Reibungsminderung oder zur Festigkeitserhöhung, zu beschichten. Bei diesem Beschichtungsvorgang kann die Zieltemperatur noch vorliegen oder bereits wieder etwas unterschritten sein, wie nachfolgend anhand der 3 noch näher erläutert wird. Hierbei erfolgt die Bildung einer haftfesten und dichten Beschichtung auf dem Bauteil 10 infolge eines Aufschmelzens bzw. Aufsinterns des pulverförmig auf die Oberfläche aufgebrachten Beschichtungswerkstoffs, wozu insbesondere die Wärme des aufgeheizten Bauteils selbst genutzt werden kann.In this rapid heating is carried out right at the beginning of a suction of the air from the coating chamber 3 via a suction device 4 , This will be during the heating process of the component 10 aspirated from the component vapors and / or particles. It is then via a feeder 5 supplied by a gaseous medium through which a substantially oxygen-free protective atmosphere in the coating chamber 3 is created. In this case, the component continues through the fast heating device 16 heated, if the target temperature has not yet been reached. After reaching the target temperature is via a dispenser 6 a coating material on the component 10 in order to coat the component with a coating against scaling, corrosion, or friction reduction or strength increase, to coat. In this coating process, the target temperature may still be present or already slightly below again, as described below with reference to 3 will be explained in more detail. Here, the formation of an adhesive and dense coating on the component takes place 10 as a result of melting or sintering of the powdery coating material applied to the surface, for which purpose in particular the heat of the heated component itself can be used.

Nach Durchführung des Beschichtungsschritts durch die Abgabeeinrichtung 6 wird das Bauteil aus der Beschichtungskammer 3 entfernt und einer Umformeinrichtung 7 zugeführt, z. B. einer Presse. In der Umformeinrichtung 7 wird das Bauteil in eine gewünschte Form umgeformt. Das umgeformte Bauteil wird dann einem Härteprozess 8 zugeführt. Der Härteprozess 8 kann je nach Ausgestaltung der Umformeinrichtung 7 direkt in der Umformeinrichtung 7 erfolgen oder in einer gesonderten Härteeinrichtung. Nach dem Härteprozess 8 wird das fertig bearbeitete Bauteil 9 bereitgestellt.After the coating step has been carried out by the delivery device 6 the component is removed from the coating chamber 3 removed and a forming device 7 supplied, z. B. a press. In the forming device 7 The component is transformed into a desired shape. The formed component is then subjected to a hardening process 8th fed. The hardening process 8th can depending on the configuration of the forming device 7 directly in the forming device 7 done or in a separate hardening device. After the hardening process 8th becomes the finished component 9 provided.

Die 2 zeigt das in der Beschichtungskammer 3 befindliche Bauteil 10. Das Bauteil 10 ist durch die konduktive Erwärm ungseinrichtung 16 bereits auf die Zieltemperatur erwärmt worden. In der Beschichtungskammer 3 ist bereits durch Zuführung eines gasförmigen Mediums mit den Komponenten Inertgas und/oder Schutzgas 12 und Präkursorstoff 13 die im Wesentlichen sauerstofffreie Schutzatmosphäre geschaffen. Über eine Zuführeinrichtung wird das Beschichtungsmaterial 14 zugeführt und über eine Sprüheinrichtung 11 auf das Bauteil 10 aufgesprüht. Hierbei können über einen Absaugkanal 15, der mit der Absaugeinrichtung 4 verbunden ist, bei Bedarf oder permanent Stoffe aus der Beschichtungskammer 3 abgesaugt werden.The 2 shows that in the coating chamber 3 located component 10 , The component 10 has already been heated to the target temperature by the conductive heating device 16. In the coating chamber 3 is already by supplying a gaseous medium with the components inert gas and / or inert gas 12 and precursors 13 created the essentially oxygen-free protective atmosphere. About a feeder, the coating material 14 fed and via a spraying device 11 on the component 10 sprayed. This can be done via a suction channel 15 that with the suction device 4 is connected, if necessary or permanently substances from the coating chamber 3 be sucked off.

Die Anlage kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen, z. B. in Form einer elektronischen Steuereinrichtung, durch die die einzelnen Abläufe wie das Einschalten und ggf. eine Temperaturregelung der Schnellerwärmungseinrichtung 16, das Abschalten der Schnellerwärmungseinrichtung 16, das Einschalten und Abschalten des Zuführens des Beschichtungsmaterials 14 sowie das Zuführen der Gasanteile 12, 13 gesteuert werden. Ferner kann hierdurch die Absaugeinrichtung 4 gesteuert werden. The system may further comprise a control device, for. B. in the form of an electronic control device through which the individual processes such as switching on and possibly a temperature control of the rapid heating device 16 , switching off the fast heating device 16 , switching on and off the feeding of the coating material 14 and the supply of gas components 12 . 13 to be controlled. Furthermore, this may cause the suction device 4 to be controlled.

Der Ablauf des Verfahrens sowie die Steuerung der einzelnen Komponenten werden nun anhand der 3 beschrieben. Auf der Zeitachse ist erkennbar, dass sich das Bauteil zunächst auf einer niedrigen Umgebungstemperatur von z. B. 20 °C befindet (Bezugszeichen 20). In diesem Zustand wird beispielsweise in der Zuschneideeinrichtung 2 das Bauteil 10 von dem Coil 1 abgetrennt. Das dann der Beschichtungskammer 3 zugeführte Bauteil 10 wird dann durch die Schnellerwärmung auf eine Zieltemperatur von z. B. 930 °C erwärmt. Dies ist in der 3 durch den Zeitabschnitt S gekennzeichnet. Bereits relativ frühzeitig während der Schnellerwärmung S erfolgt ein durch das Bezugszeichen 21 gekennzeichnetes Absaugen entstehender Dämpfe und/oder Partikel durch die Absaugeinrichtung 4. Im weiteren Erwärmungsprozess in der Schnellerwärmungsphase S wird das gasförmige Medium mit den Gasanteilen 12, 13 in die Beschichtungskammer 3 eingeleitet, was beispielsweise vor Erreichen der Zieltemperatur (Bezugszeichen 22) oder bei Erreichen der Zieltemperatur (Bezugszeichen 23) erfolgen kann. Durch das gasförmige Medium 12, 13 wird, insbesondere wenn der Präkursorstoff 13 zugemischt ist, eine bereits vorhandene Oxidation an der Oberfläche des Bauteils 10 entfernt. Daher ist es in solchen Fällen vorteilhaft, das gasförmige Medium etwas auf das Bauteil 10 einwirken zu lassen. In diesem Zeitraum bis zum Bezugszeichen 24, in dem die Zieltemperatur von 930 °C bereits erreicht ist, kann z. B. eine Temperaturregelung der Schnellerwärmungseinrichtung 16 durchgeführt werden. Zu dem mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichneten Zeitpunkt kann beispielsweise das Beschichtungsmaterial 14 aufgesprüht werden. Es erfolgt dann eine Abkühlung des Bauteils 10 auf eine Temperatur von z. B. 870 °C bis 900 °C. Je nach Art des verwendeten Beschichtungsmaterials 14 erfolgt dann früher oder später eine Erstarrung dieses Beschichtungsmaterials (Bezugszeichen 25), d. h. das Beschichtungsmaterial bildet eine durchgehende, festhaftende Schicht auf dem Bauteil 10 aus. Danach wird das Bauteil 10 von der Beschichtungskammer 3 der Umformeinrichtung 7 zugeführt und es erfolgt die Umformung (Bezugszeichen 26). Hierbei kühlt sich das Bauteil 10 deutlich ab. Das Beschichtungsmaterial ist dabei vorteilhafterweise so ausgelegt, dass es in diesem Temperaturbereich noch duktile Eigenschaften hat, so dass es den Umformprozess ohne Beschädigung überstehen kann. Das Bauteil wird anschließend dem Härteprozess 8 zugeführt (Bezugszeichen 27), dabei kühlt es weiter ab bzw. wird aufgrund des Härtevorgangs gezielt abgekühlt.The procedure of the procedure as well as the control of the individual components are now based on the 3 described. On the time axis it can be seen that the component is initially at a low ambient temperature of z. B. 20 ° C (reference numeral 20 ). In this state, for example, in the trimming device 2 the component 10 from the coil 1 separated. This then the coating chamber 3 supplied component 10 is then by the rapid heating to a target temperature of z. B. 930 ° C heated. This is in the 3 characterized by the period S. Already relatively early during the rapid heating S takes place by the reference numeral 21 characterized suction of resulting vapors and / or particles by the suction device 4 , In the further heating process in the rapid heating phase S, the gaseous medium with the gas fractions 12 . 13 in the coating chamber 3 initiated, for example, before reaching the target temperature (reference numeral 22 ) or upon reaching the target temperature (reference numeral 23 ). Through the gaseous medium 12 . 13 especially if the precursor substance 13 is admixed, an existing oxidation on the surface of the component 10 away. Therefore, it is advantageous in such cases, the gaseous medium something on the component 10 to act. During this period until the reference number 24 , in which the target temperature of 930 ° C has already been reached, z. B. a temperature control of the rapid heating device 16 be performed. To the with the reference numeral 24 labeled time, for example, the coating material 14 be sprayed on. It then takes a cooling of the component 10 to a temperature of z. B. 870 ° C to 900 ° C. Depending on the type of coating material used 14 Then, sooner or later, a solidification of this coating material takes place (reference numeral 25 ), ie the coating material forms a continuous, adherent layer on the component 10 out. Then the component becomes 10 from the coating chamber 3 the forming device 7 supplied and there is the transformation (reference numeral 26 ). This cools the component 10 clear from. The coating material is advantageously designed so that it still has ductile properties in this temperature range, so that it can survive the forming process without damage. The component then becomes the hardening process 8th supplied (reference numeral 27 ), while it cools down further or is specifically cooled due to the hardening process.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014004657 A1 [0002]DE 102014004657 A1 [0002]

Claims (16)

Verfahren zur Wärmebehandlung eines Bauteils (10) mit wenigstens folgenden Schritten: a) Durchführen einer Schnellerwärmung (S) des Bauteils (100) auf eine Zieltemperatur mittels einer Schnellerwärmungseinrichtung (16), b) Erzeugen einer zumindest im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre um das Bauteil (10) herum durch Zuführen eines gasförmigen Mediums (12, 13), durch das eine Oxidation an der Oberfläche des Bauteils verhindert und/oder eine dort bereits vorhandene Oxidation entfernt wird, nach Beginn der Schnellerwärmung (S) und vor dem Erreichen der Zieltemperatur oder wenn die Zieltemperatur erreicht ist, c) Durchführen wenigstens eines weiteren Behandlungsschritts des Bauteils (10) innerhalb der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre unter Nutzung der durch die Schnellerwärmung (S)erzielten Erwärmung des Bauteils (10).Process for the heat treatment of a component (10) with at least the following steps: a) carrying out rapid heating (S) of the component (100) to a target temperature by means of a rapid heating device (16), b) generating an at least substantially oxygen-free protective atmosphere around the component (10) by supplying a gaseous medium (12, 13), by which prevents oxidation on the surface of the component and / or an existing there oxidation is removed, after the beginning fast heating (S) and before reaching the target temperature or when the target temperature is reached, c) carrying out at least one further treatment step of the component (10) within the substantially oxygen-free protective atmosphere using the heating of the component (10) achieved by the rapid heating (S). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellerwärmung durch Widerstandserwärmung des Bauteils (10), durch Bestrahlung des Bauteils (10) mit elektromagnetischer Strahlung und/oder durch direkten mechanischen Kontakt des Bauteils (10) mit der Schnellerwärmungseinrichtung erfolgt.Method according to the preceding claim, characterized in that the rapid heating takes place by resistance heating of the component (10), by irradiation of the component (10) with electromagnetic radiation and / or by direct mechanical contact of the component (10) with the fast heating device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellerwärmung (S) in einem Zeitraum von weniger als 30 Sekunden erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rapid heating (S) takes place in a period of less than 30 seconds. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (12, 13) einen Sauerstoff-absorbierenden Präkursorstoff (13) aufweist.Method according to the preceding claim, characterized in that the gaseous medium (12, 13) comprises an oxygen-absorbing precursor substance (13). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (12, 13) ein Inertgas und/oder Schutzgas (12) aufweist, das nicht mit Sauerstoff reagiert.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gaseous medium (12, 13) comprises an inert gas and / or inert gas (12) which does not react with oxygen. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das gasförmige Medium (12, 13) eine geringere Konzentration des Präkursorstoffs (13) als die Konzentration anderer Gasanteile (12) im gasförmigen Medium (12, 13) aufweist.Method according to the preceding claim, characterized in that the gaseous medium (12, 13) has a lower concentration of the precursor substance (13) than the concentration of other gas portions (12) in the gaseous medium (12, 13). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Präkursorstoff-Volumenanteil im gasförmigen Medium (12, 13) maximal 10% beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the precursor substance volume fraction in the gaseous medium (12, 13) is at most 10%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erzeugung der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre während des Erwärmungsprozesses des Bauteils (10) bei der Schnellerwärmung (S) von dem Bauteil (10) abgegebene Dämpfe und/oder Partikel mittels einer Absaugeinrichtung (4) abgesaugt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that before the generation of the substantially oxygen-free protective atmosphere during the heating process of the component (10) in the rapid heating (S) of the component (10) emitted vapors and / or particles by means of a suction device (4 ) are sucked off. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem weiteren Behandlungsschritt das Bauteil (10) mit einer ein Verzundern des Bauteils verhindernden, einer eine Korrosion des Bauteils verhindernden, einer reibungsmindernden und/oder einer festigkeitserhöhenden Beschichtung beschichtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the further treatment step, the component (10) is coated with a scaling of the component preventing, a corrosion of the component preventing, a friction-reducing and / or a strength-increasing coating. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung in Form einer Pulverbeschichtung durch Schwerkrafteinfluss, einen Gasstrom oder elektrostatisch auf das Bauteil (10) aufgetragen wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the coating in the form of a powder coating by gravity, a gas stream or electrostatically on the component (10) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) nach Aufbringung der Beschichtung in einem Erwärmungszustand des Bauteils, in dem die Beschichtung duktile Eigenschaften aufweist, mittels eines Umformprozesses umgeformt wird.Method according to one of Claims 9 to 10 , characterized in that the component (10) after application of the coating in a heating state of the component in which the coating has ductile properties, is transformed by means of a forming process. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) mit der Beschichtung, insbesondere nach dem Umformprozess, durch einen Härteprozess zumindest bereichsweise gehärtet wird.Method according to one of Claims 9 to 11 , characterized in that the component (10) with the coating, in particular after the forming process, is cured at least in regions by a hardening process. Anlage eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend wenigstens eine Schnellerwärmungseinrichtung (16) zum Durchführen der Schnellerwärmung (S) des Bauteils (10) auf eine Zieltemperatur, wenigstens eine Zuführeinrichtung (5) für die Zuführung des gasförmigen Mediums (12, 13) zum Erzeugen der zumindest im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre um das Bauteil (10) herum, und eine weitere Behandlungsstation (6, 7, 8) zum Durchführen des wenigstens einen weiteren Behandlungsschritts des Bauteils (10) innerhalb der im Wesentlichen sauerstofffreien Schutzatmosphäre unter Nutzung der durch die Schnellerwärmung (S) erzielten Erwärmung des Bauteils (10).Installation set up for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising at least one rapid heating device (16) for carrying out rapid heating (S) of the component (10) to a target temperature, at least one feed device (5) for supplying the gaseous medium (12, 13) for generating the at least substantially oxygen-free protective atmosphere around the component (10), and a further treatment station (6, 7, 8) for performing the at least one further treatment step of the component (10) within the substantially oxygen-free protective atmosphere using the by the rapid heating (S) achieved heating of the component (10). Anlage nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Abgabeeinrichtung (6) zur Abgabe eines Beschichtungsmaterials (14) auf das Bauteil (10) aufweist, durch das das Bauteil (10) mit einer ein Verzundern des Bauteils verhindernden, einer eine Korrosion des Bauteils verhindernden, einer reibungsmindernden und/oder einer festigkeitserhöhenden Beschichtung beschichtbar ist.Installation according to the preceding claim, characterized in that the system comprises a dispensing device (6) for dispensing a coating material (14) on the component (10) through which the component (10) with a scaling of the component preventing, a corrosion the component preventing, a friction-reducing and / or a strength-increasing coating is coatable. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine Umformeinrichtung (7) zum Umformen des Bauteils (10) aufweist. Plant according to one of the Claims 13 to 14 , characterized in that the system comprises at least one forming device (7) for forming the component (10). Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wenigstens eine Härteeinrichtung (8) zum Härten des Bauteils (10) aufweist.Plant according to one of the Claims 13 to 15 , characterized in that the system comprises at least one hardening device (8) for hardening the component (10).
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