DE102018114058A1 - Vorrichtung und Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks, insbesondere eines Blechteils aus presshärtendem Stahl. Um eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, das die Nachteile bekannter Vorrichtungen zumindest teilweise behebt ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Düse zur Andüsung des Werkstücks mit Heißluft in einem ersten Bereich und mindestens ein Isolationselement aufweist, das den ersten Bereich von einem zweiten Bereich trennt, bei dem das Werkstück aktiv oder passiv abkühlt. Das Verfahren sieht vor, dass das Werkstück nach einer einheitlichen Erwärmung in mindestens einem ersten Bereich durch mindestens eine erste Düse mit Heißluft beaufschlagt wird, während das Werkstück in mindestens einem zweiten Bereich aktiv oder passiv abgekühlt wird, wobei ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich durch ein Isolationselement verhindert wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks, insbesondere eines Blechteils aus presshärtendem Stahl.
  • Das Presshärten von Stahlblechen ist als ein Verfahren der Warmumformung von Blechen insbesondere zur Herstellung von Fahrzeug-Karosseriebauteilen nach dem Stand der Technik bekannt. Hierbei wird ein zugeschnittenes Stahlblech in Form einer Platine in einem Ofen auf eine materialspezifische Härtetemperatur von ca. 900°C bis 950°C erhitzt (AC3-Temperatur) und dabei austentisiert. Während der anschließenden Umformung des Stahlbleches in einer zumeist wassergekühlten Presse wird das Stahlblech innerhalb weniger Sekunden auf eine Temperatur von weniger als 250°C abgekühlt (abgeschreckt) und hierdurch gehärtet (Martensit-Härte).
  • Insbesondere für die Herstellung von sicherheitsrelevanten Fahrzeug-Karosseriebauteilen hat es sich in der Vergangenheit aus mehreren Gründen als vorteilhaft erwiesen, wenn unterschiedliche Bereiche des Karosseriebauteils verschiedene Festigkeiten aufweisen. Vergleichsweise harte Bereiche eines Karosseriebauteils dienen als Aufprallschutz, während vergleichsweise weiche (duktile) Bereiche desselben Karosseriebauteils im Falle einer Kollision Verformungsenergie aufnehmen können und mithin eine Knautschzone bilden. Ferner lassen sich die Karosseriebauteile an Bereichen mit einer vergleichsweise geringeren Härte einfacher mit anderen Karosseriebauteilen oder dem Fahrzeugaufbau verbinden, was die Montage der Bauteile deutlich vereinfacht.
  • Zur Herstellung eines solchen Karosseriebauteils mit partiell unterschiedlichen Festigkeiten werden die betroffenen Bereiche des Bauteils einer unterschiedlichen Wärmebehandlung unterzogen und mit einer unterschiedlichen Temperatur der Presse zugeführt. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur partiellen Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils ist beispielsweise aus WO 2017/129599 bekannt. Hierin wird vorgeschlagen, dass nach einer einheitlichen Erwärmung des Bauteils in einem Ofen und einer bereichsweisen Kühlung das Bauteil in einer nachgeschalteten Temperierstation bereichsweise mit einer Wärmestrahlung beaufschlagt wird und im Übrigen aktiv oder passiv gekühlt wird, so dass der Presse ein Werkstück übergeben wird, das bereichsweise eine unterschiedliche Temperatur aufweist. Nach dem Pressvorgang und dem zeitgleichen Kühlen weist das Bauteil Bereiche mit unterschiedlichen Festigkeiten auf, wobei die zuvor heißen Bereiche hart sind, während sich die zuvor vergleichsweise kälteren Bereiche duktil verhalten.
  • Mit den nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen und Verfahren werden die betroffenen Teilbereiche eines Bauteils einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen, die mit einer vergleichsweise höheren Temperatur der Presse zugeführt werden sollen. Das erneute Erhitzen führt zu einer langen Zykluszeit und fordert einen hohen Energieeinsatz. Darüber hinaus erlauben bekannte Vorrichtungen und Verfahren keine scharfen Konturen zwischen heißen (harten) und kalten (duktilen) Bereichen des Bauteils, weil die verwendeten Heizelemente keine lokal begrenzte Erwärmung des Werkstücks ermöglichen. Vielmehr stellt sich erfahrungsgemäß zwischen einem harten und einem duktilen Bereich eine breite Übergangszone ein, bei der die Festigkeit des Werkstücks kontinuierlich zu- oder abnimmt.
  • Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, das die Nachteile bekannter Vorrichtungen zumindest teilweise behebt. Insbesondere sollen die Zykluszeit und der Energieeintrag verringert werden und es sollen die Konturen der harten und duktilen Bereiche in beliebiger Form und mit beliebigen Übergängen vorgebbar sein.
  • Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 12 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mindestens eine Düse zur Andüsung des Werkstücks mit Heißluft in einem ersten Bereich und mindestens ein Isolationselement aufweist, das den ersten Bereich von einem zweiten Bereich trennt, bei dem das Werkstück aktiv oder passiv abkühlt. Mit einer derartigen Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, wonach das Werkstück nach einer einheitlichen Erwärmung in mindestens einem ersten Bereich durch mindestens eine erste Düse mit Heißluft beaufschlagt wird, während das Werkstück in mindestens einem zweiten Bereich aktiv oder passiv abgekühlt wird, wobei ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich durch ein Isolationselement verhindert wird. Dabei kann das Isolationselement beliebig geformt sein, so dass sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch der Vorrichtung und der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine beliebige aber vorgebbare Kontur der harten und duktilen Bereiche des Werkstücks ergibt. Dadurch, dass die Beaufschlagung des Werkstücks mit Wärme durch das Isolationselement im Wesentlichen gerichtet und seitlich begrenzt bzw. kanalisiert ist und jenseits des Isolationselementes keine Beaufschlagung des Werkstücks mit Wärme erfolgt, ergibt sich in Abhängigkeit des Abstands zwischen dem Isolationselement und dem Werkstück ein scharfer oder weicher Übergang zwischen harten und duktilen Bereichen. Schließlich ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eine kurze Zykluszeit und einen reduzierten Energieeintrag, weil die Vorrichtung unmittelbar einem Tunnelofen nachgeordnet sein kann, so dass das Werkstück beim Transport vom Tunnelofen zur erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht nennenswert abkühlt. Die Temperatur der harten Bereiche muss demnach nur aufrechterhalten oder von der Tunnelofentemperatur auf die angestrebte Härtetemperatur (AC3-Temperatur) erhöht werden.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend und in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Isolationselement ein Gehäuse ist, das durch eine einseitige Öffnung als Haube ausgestaltet ist, in dem die mindestens eine Düse und eine Absaugeinrichtung angeordnet ist. Durch die Anordnung einer Absaugeinrichtung am Gehäuse wird die ins Gehäuse eingebrachte Heißluft nach der Beaufschlagung des Werkstücks unmittelbar abgeführt, so dass sich eine kontinuierliche Strömung der Heißluft an der Werkstückoberfläche ergibt, was eine diffuse und zufällige Variation der Temperatur an der Werkstückoberfläche verhindert und wodurch sich ein Werkstück mit einer konstanten Härte in diesem Bereich ergibt. Die Wärme der abgesaugten Heißluft kann anschließend nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zur Erhitzung des Tunnelofens verwendet werden oder die abgeführte Heißluft kann erneut der Gaszufuhr zugeführt werden, so dass eine Wärmerückgewinnung erfolgt. Bei alledem erfolgt die Andüsung des ersten Bereiches des Werkstücks mit Heißluft in der Regel so lange, bis der zweite Bereich ca. auf AC1-Temperatur abgekühlt ist.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Umrandung der einseitigen Öffnung des Gehäuses zumindest teilweise eine Anlage für das Werkstück bildet, wobei das Werkstück und das Gehäuse relativ zueinander bewegbar sind, so dass zwischen dem Werkstück und der Gehäuseöffnung eine Anlage oder ein beliebiger Abstand einstellbar ist. Insbesondere ist eine Anlage zwischen Gehäuse und Werkstückoberfläche möglich, so dass das Werkstück außerhalb des vom Gehäuse abgedeckten Bereichs nicht mit Heißluft beaufschlagt wird. Die Bereiche des Werkstücks außerhalb des Gehäuses erfahren vielmehr eine aktive oder passive (konvektive) Abkühlung an der Luft, womit sich entlang der Gehäusekontur ein scharfer Übergang zwischen harten und duktilen Bereichen ergibt.
  • Vorzugsweise weist die Anlage des Gehäuses ein thermisches Dichtmittel auf, insbesondere ein keramisches Dichtmittel aus einer keramischen Vakuumformplatte (beispielsweise CONTHERM CTVP 1260/1050 S mit Anteilen aus SiO2 und Al2O3), womit sich eine bessere thermische Isolierung der Bereiche ergibt, die außerhalb des Gehäuses angeordnet sind, was einen scharfen Übergang zwischen harten und duktilen Bereichen des Werkstücks begünstigt. Alternativ ist ein metallisches oder flexibles Dichtmittel aus geeigneten und hitzebeständigen Materialien vorgesehen.
  • Zur relativen Bewegung zwischen dem Werkstück und dem Gehäuse ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein erstes Antriebselement vorgesehen, dass das Werkstück anhebt und es auf die ruhende Anlage des Gehäuses drückt oder das Gehäuse absenkt und es mit der Anlage auf das Werkstück drückt. Dabei kann das erste Antriebselement eine lineare Bewegungseinheit mit allen Arten von Zylindern, einem Kurbelantrieb oder einem Exzenter aufweisen. Der Bewegungsweg des Gehäuses oder des Werkstücks wird bei allen verwendbaren Antriebselementen an die Blechstärke des Werkstücks angepasst, wobei die Endpositionen der Bewegung jeweils mit Signalgebern detektiert werden.
  • Weil das Werkstück und das Gehäuse relativ zueinander bewegbar sind, lässt sich für bestimmte Anwendungsfälle ein beliebiger Spalt hierzwischen einstellen, durch den entweder Heißluft nach außen abgeführt wird oder durch den Kaltluft von außen in das Gehäuses eingesaugt wird. Demnach kann das Verfahren auch so eingestellt sein, dass das abgesaugte Volumen größer oder kleiner als das Volumen der eingedüsten Heißluft ist, so dass an der Anlage des Gehäuses am Werkstück Kaltluft in das Gehäuse eingesaugt oder Heißluft nach außen dringt. Alternativ kann das Gehäuse zumindest teilweise als Lochblech ausgeführt sein, was ebenfalls das Einsaugen von Kaltluft in das Gehäuse oder die Abführung von Heißluft ermöglicht. Hierdurch können unterschiedliche und insbesondere breitere Übergänge der Festigkeit am Werkstück eingestellt werden.
  • Mit der Vorrichtung können Werkstücke in unterschiedlichen Formen bearbeitet werden. Damit auch die Bereiche flexibel vorgegeben werden können, in denen eine separate Wärmebeaufschlagung durch die Vorrichtung erfolgen soll, ist vorgesehen, dass das Gehäuse zweistückig ausgestaltet ist und ein Gehäuseoberteil sowie ein lösbares Ansatzstück umfasst, an dessen Unterseite die Anlage mit einer wählbaren Kontur ausgebildet ist. Das Ansatzstück ist mithin als eine Art Schablone ausgestaltet, die eine beliebig geformte Unterkante und dadurch eine beliebig geformte Anlage am Werkstück aufweist. Die harten und duktilen Bereiche unterschiedlicher Werkstücke lassen sich hierdurch individuell vorgeben und anpassen, wozu lediglich das Ansatzstück und nicht das gesamte Gehäuse gewechselt werden muss.
  • Auch innerhalb des Gehäuses ist eine individuelle Ausgestaltung der Beaufschlagung des Werkstücks mit Heißluft möglich. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass mehrere Düsen zur Beaufschlagung des Werkstücks mit Heißluft im Gehäuse angeordnet sind, die baugleich oder unterschiedlich ausgebildet sind. Dabei können sich mehrere Düsen durch die Düsenform, die Düsengröße, den Düsenabstand zum Werkstück, die Strahlrichtung der Düse, den Volumenstrom durch die Düsenöffnung, den Austrittsdruck an der Düse und die Temperatur des austretenden Gases unterscheiden. Als Düsenformen kommen insbesondere Rund-, Ringspalt-, Flach- und/oder Fächerdüsen zur Anwendung.
  • Die Düsen oder zumindest eine hiervon können auch auswechselbar ausgestaltet sein, wozu die Düsen separat oder gruppenweise lösbar mit einer Gaszufuhrleitung verbunden sind, die das Gehäuse, insbesondere das Gehäuseoberteil an einer geeigneten Stelle durchgreift.
  • Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düsen separat oder gruppenweise Heizelemente (Lufterhitzer) zur Erzeugung der Heißluft aufweisen. Solche Heizelemente können beispielsweise Brennersysteme und/oder elektrische Heizsysteme sein. Zu Gunsten einer individuellen Temperaturverteilung innerhalb des Gehäuses können die Düsen separate Heizelemente aufweisen. Alternativ und/oder additiv kann ein Heizelement in der Gaszufuhrleitung angeordnet sein, so dass alle Düsen zunächst mit Gas derselben Temperatur beaufschlagt werden. Sofern bestimmte Düsen eine demgegenüber erhöhte Temperatur aufweisen sollen, können diese Düsen separate und zusätzliche Heizelemente enthalten. Um ausreichend Druck und eine hinreichende Luftgeschwindigkeit zu erzeugen werden die Düsen bzw. die Heizelemente mit Druckluft beaufschlagt oder die Umgebungsluft wird mit einem Seitenkanalverdichter komprimiert. Alternativ kann ein herkömmliches Druckluftsystem mit einem Druck von ca. 2 bis 6 bar verwendet werden oder die Luft kann mit einem Zentralrekuperator oder -generator erwärmt werden und mit einem Gasbrenner auf die geforderte Temperatur und Geschwindigkeit gebracht werden.
  • Neben einem derart ausgestalteten Gebläse ist alternativ und/oder additiv ein Sauggebläse im Abluftbereich vorgesehen.
  • Die Beaufschlagung des Werkstücks mit Heißluft erfolgt üblicherweise im Taktbetrieb, so dass das Werkstück der (in Transportrichtung ruhenden) Vorrichtung übergeben wird, wo die Wärmebeaufschlagung erfolgt. Alternativ kann ein kontinuierlicher Betrieb erfolgen, bei dem die partielle Wärmebeaufschlagung des Werkstücks während einer Bewegung in Transportrichtung erfolgt. Hierzu ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ein zweites Antriebselement vorgesehen, das eine Bewegung des Gehäuses in Transportrichtung des Werkstücks erlaubt. Sobald die Wärmebeaufschlagung abgeschlossen ist, löst sich das Gehäuse von der Werkstückoberfläche und fährt in die Ausgangsposition zurück, wo das nächste Werkstück mit Heißluft beaufschlagt wird.
  • Konkrete Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Figuren erläutert, die folgendes zeigen:
    • 1 ein Werkstück und
    • 2 bis 9b unterschiedliche Ansichten eines Ofens mit einer Vorrichtung zum partiellen Wärmebehandeln eines Werkstücks.
  • 1 zeigt die Draufsicht auf ein Werkstück 1, das typischerweise mit einer anspruchsgemäßen Vorrichtung bearbeitet wird. Das Werkstück 1 besteht aus einem flachen Blech aus presshärtendem Stahl, beispielsweise aus einer Bor- Mangan-Stahllegierung, und soll durch eine Presse (in 1 nicht gezeigt) in die Form eines Karosseriebauteils gepresst werden. Dabei soll ein erster Bereich 2 des Werkstücks 1 hart sein, während das Werkstück 1 in einem zweiten Bereich 3 vergleichsweise weich ist und duktile Eigenschaften aufweist.
  • Hierzu wird das Werkstück 1 in einer Fertigungsanlage 4 bearbeitet, wie sie schematisch in 2 (Seitenansicht) und 3 (Draufsicht) gezeigt ist. Die Fertigungsanlage 4 umfasst einen Rollentisch 5, auf dem das Werkstück 1 in Transportrichtung 6 verfahrbar ist. Zunächst erfolgt eine Erwärmung des Werkstücks 1 in einem Tunnelofen 7 bis das Werkstück 1 eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erreicht hat. Dem Tunnelofen 7 ist unmittelbar eine anspruchsgemäße Vorrichtung 8 zur partiellen Wärmebehandlung des Werkstücks 1 nachgeordnet. Mit dieser Vorrichtung 8 wird die Temperatur des Werkstücks 1 bereichsweise auf AC3-Temperatur gehalten, während andere Bereiche konvektiv abkühlen, bis eine Temperatur von ca. 600°C erreicht ist. Das derart partiell erhitzte und partiell abgekühlte Werkstück 1 wird anschließend von einem Roboter 9 einer Presse 10 übergeben, wo das Werkstück 1 zu einem Karosseriebauteil gepresst und zeitgleich einer Schnellabkühlung unterzogen wird, bis die zuvor heißen Bereiche Martensit-Härte erreicht haben. Die zuvor vergleichsweise kalten Bereiche verhalten sich nach dem Press- und Kühlvorgang duktil. Das fertiggepresste und gekühlte Werkstück 1 wird schließlich durch (nicht dargestellte) Elemente der Weiterverarbeitung zugeführt.
  • Die 4a, b und 5a, b zeigen Detailansichten einer konkreten Ausführungsform der anspruchsgemäßen Vorrichtung 8. Die Vorrichtung 8 besitzt ein als Haube ausgestaltetes Gehäuse 11 in dem eine oder mehrere Düsen 12, 12' angeordnet sind, die mit einer Heißluftzufuhr 13, 13' verbunden sind. Ferner ist das Gehäuse 11 mit einer Absaugeinheit 14 verbunden, die in das Gehäuse 11 eingreift und die eingedüste Heißluft absaugt. Die Vorrichtung 8 und mithin das Gehäuse 11 sind dem Tunnelofen 7 nachgeordnet und vorzugsweise an dem Tunnelofengehäuse befestigt. Um ein Werkstück 1 partiell/bereichsweise mit Wärme zu beaufschlagen wird es in Transportrichtung 6 unter das Gehäuse 11 transportiert. Um den zwischen dem Werkstück 1 und dem Gehäuse 11 entstehenden Spalt 15 zu schließen, wird entweder das Gehäuse 11 in Pfeilrichtung 16 abgesenkt (4a) oder das Werkstück 1 wird in Pfeilrichtung 17 angehoben (4b), wozu entsprechende Hubvorrichtungen 18, 18' vorgesehen sind. Für den Fall, dass das Werkstück 1 während der Beaufschlagung mit Heißluft auf dem Rollentisch 5 aufliegt, sind die Rollen aus einem hitzebeständigen SiC-Werkstoff ausgebildet. Ohnehin kann unterhalb des Werkstücks 1 im Bereich der Andüsung ein Strahlungsschutz montiert sein, der die Wärmeabstrahlung auf der nicht angedüsten unteren Werkstückseite hemmt. Die Beaufschlagung des Werkstücks 1 mit Heißluft erfolgt ausschließlich über die Düsen 12, 12', die in das Gehäuse 11 hineinragen. Zur Anordnung der Düsen 12, 12' sind auch in Abhängigkeit der Werkstückgeometrie unterschiedliche Ausgestaltungen vorgesehen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist neben der Beaufschlagung des Werkstücks 1 mit Heißluft von oben auch eine Heißluftbeaufschlagung von unten und/oder beidseitig vorgesehen. Hierzu ist im Bereich des Gehäuses 11 eine Transportvorrichtung für das Werkstück 1 vorgesehen, die eine Beaufschlagung des Werkstücks 1 mit Heißluft von unten und/oder beidseitig erlaubt. Beispielsweise wird das Werkstück 1 hierzu mit einem Kettenförderer transportiert, der zwei parallel laufende Ketten besitzt, auf denen das Werkstück 1 ruht. Alternativ sind zumindest in diesem Bereich verkürzte Rollen des Rollentisches 5 vorgesehen, so dass der zu erhitzende Bereich des Werkstücks 1 durch einen entsprechenden Freiraum von unten durch das Gehäuse 11 zugänglich ist.
  • 5a zeigt ein Ausführungsbeispiel bei dem jeweils zwei Düsen 12, 12' mit einer Heißluftzufuhr 13, 13' verbunden sind. Die Heizelemente 25 zur Erzeugung der Heißluft können dabei in der Heißluftzufuhr 13, 13' und/oder in den Düsen 12, 12' selbst angeordnet sein, was eine Variation der Heißlufttemperatur an den Düsen 12, 12' ermöglicht.
  • Die Düsen 12, 12' können auch lösbar mit der Heißluftzufuhr 13, 13' verbunden sein und können sich in Düsenform, Düsengröße, Düsenabstand zum Werkstück, Strahlrichtung der Düse, Volumenstrom durch die Düsenöffnung, Austrittsdruck der Düse und/oder Temperatur der austretenden Heißluft unterscheiden. Die Düsen 12, 12' können auch beweglich, insbesondere schwenkbar, innerhalb des Gehäuses 11 gelagert sein, was eine konstante Aufheizung des Bereiches begünstigt.
  • 5b zeigt darüber hinaus ein zweistückiges Gehäuse 11 aus einem oberen Gehäuseteil 19 und einem lösbar hiermit verbundenen Ansatzstück 20. Das Ansatzstück 20 kann an der Anlage 21 am Werkstück 1 eine beliebige Kontur besitzen, so dass für eine andere Kontur lediglich das Ansatzstück 20 und nicht das komplette Gehäuse 11 ausgewechselt werden muss.
  • 6 zeigt eine geschnittene Draufsicht auf einen Ausschnitt der Fertigungsanlage 4 mit dem Tunnelofen 7 und der Vorrichtung 8 zur partiellen Wärmebehandlung des Werkstücks 1. Dargestellt ist auch die Mantelfläche 22 des Gehäuses 11 oder des Ansatzstücks 20 sowie die Verteilung von insgesamt vier Düsen 12 entlang der Werkstückoberfläche. Mit der dargestellten Vorrichtung 8 kann der Bereich 2 des Werkstücks 1 mit Heißluft beaufschlagt werden, während die Bereiche 3 des Werkstücks 1 an der Luft konvektiv abkühlen.
  • Damit zwischen den heißen und kalten Bereichen 2, 3 des Werkstücks 1 ein Wärmeübergang vermieden wird, besitzt das Gehäuse 11 oder das Ansatzstück 20 an der Anlage ein thermisches Dichtmittel in Form einer keramischen Vakuumformplatte 23 (s. 7a und die Detailansicht 7b).
  • Alternativ zu einer Anordnung der Vorrichtung 8 und insbesondere des Gehäuses 11 außerhalb des Tunnelofens 7 ist auch eine Anordnung innerhalb des Tunnelofens 7 vorgesehen, was in den 8a, b und 9a, b gezeigt ist. Die Seitenansichten (8a, b) zeigen, dass hierzu das Gehäuse 11 in beide Richtungen entlang der Transportrichtung 6 verfahrbar ausgestaltet ist, so dass das Gehäuse 11 linksseitig auf das Werkstück 1 aufgesetzt (8b) und nach dem Verfahren in Transportrichtung 6 rechtsseitig vom Werkstück 1 abgehoben wird (8a), um zur Ausgangsposition zurückzufahren. In der Zwischenzeit erfolgt die Wärmebehandlung des Werkstücks 1 in bereits beschriebener Weise. Zum Heben und Senken des Gehäuses 11 sind geeignete Hubmechanismen 24 vorgesehen, die von einer nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2017/129599 [0004]

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks (1), insbesondere eines Blechteils aus presshärtendem Stahl, gekennzeichnet durch mindestens eine Düse (12, 12') zur Andüsung des Werkstücks (1) mit Heißluft in einem ersten Bereich und mindestens ein Isolationselement, das den ersten Bereich (2) von einem zweiten Bereich (3) trennt, bei dem das Werkstück (1) aktiv oder passiv abkühlt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement ein Gehäuse (11) ist, das durch eine einseitige Öffnung als Haube ausgestaltet ist, in dem mindestens eine Düse (12, 12') und eine Absaugeinrichtung (14) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrandung der einseitigen Öffnung des Gehäuses (11) zumindest teilweise eine Anlage für das Werkstück (1) bildet, wobei das Werkstück (1) und das Gehäuse (11) relativ zueinander bewegbar sind, so dass zwischen dem Werkstück (1) und der Gehäuseöffnung eine Anlage oder ein beliebiger Abstand einstellbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage ein thermisches Dichtmittel aufweist, vorzugsweise ein keramisches Dichtmittel aus einer keramischen Vakuumformplatte (23).
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur relativen Bewegung zwischen dem Werkstück (1) und dem Gehäuse (11) ein erstes Antriebselement (18, 18') vorgesehen ist, dass a) das Werkstück (1) anhebt und es auf die ruhende Anlage des Gehäuses (11) drückt oder b) das Gehäuse (11) absenkt und es mit der Anlage auf das Werkstück (1) drückt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) zweistückig ausgestaltet ist und ein Gehäuseoberteil (19) sowie ein lösbares Ansatzstück (20) umfasst, an dessen Unterseite die Anlage mit einer wählbaren Kontur ausgebildet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Düsen (12, 12') zur Beaufschlagung des Werkstücks (1) mit Heißluft im Gehäuse (11) angeordnet sind, die baugleich oder unterschiedlich ausgebildet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Düsen (12, 12') auswechselbar ausgestaltet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (12, 12') separat oder gruppenweise mit einer Gaszuführleitung (13) verbunden sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (12, 12') separat oder gruppenweise Heizelemente (25) zur Erzeugung der Heißluft besitzen.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein zweites Antriebselement (24), das eine Bewegung des Gehäuses (11) entlang der Transportrichtung (6) des Werkstücks (1) erlaubt.
  12. Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks (1), insbesondere eines Blechteils aus presshärtendem Stahl, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) nach einer einheitlichen Erwärmung in mindestens einem ersten Bereich (2) durch mindestens eine Düse (12, 12') mit Heißluft beaufschlagt wird, während das Werkstück (1) in mindestens einem zweiten Bereich (3) aktiv oder passiv abgekühlt wird, wobei ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich (2, 3) durch ein Isolationselement verhindert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement als Gehäuse (11) ausgestaltet ist, das durch eine einseitige Öffnung als Haube ausgestaltet ist und in dem die mindestens eine Düse (12, 12') zur Andüsung des Werkstücks (1) mit Heißluft angeordnet ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Gehäuse (12, 12') eingebrachte Heißluft mittels einer Absaugeinrichtung (14) abgesaugt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das abgesaugte Volumen größer als das Volumen der eingedüsten Heißluft ist, so dass an der Anlage Kaltluft in das Gehäuse (11) eingesaugt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Andüsung des mindestens einen ersten Bereich (2) mit Heißluft zumindest so lange erfolgt, bis der mindestens eine zweite Bereich (3) auf AC1-Temperatur abgekühlt ist.
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