DE102020106192A1 - Thermal treatment of a coated component - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils (2), umfassend:a) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in einem ersten Durchlaufofen (3), welcher in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) in eine erste Zone (6) und eine an diese anschließende und von dem Bauteil (2) später durchlaufene zweite Zone (7) unterteilt ist, wobei sich das Bauteil (2) in der ersten Zone (6) auf eine oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegende erste Temperatur (T1) erwärmt und in der zweiten Zone (7) auf eine unterhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegende zweite Temperatur (T2) abkühlt,b) Transferieren des Bauteils (2) von dem ersten Durchlaufofen (3) in eine Temperierstation (4),c) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in der Temperierstation (4), wobei ein erster Bereich des Bauteils (2) einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils (2) gekühlt wird.Durch die bereichsweise unterschiedliche thermische Behandlung erhält das beschichtete Bauteil 2 eine bereichsweise unterschiedliche Duktilität. Das ist beispielsweise bei einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug vorteilhaft. Durch das Erwärmen auf über AC3 und durch das anschließende Abkühlen auf unter AC3 im ersten Durchlaufofen 3 wird dabei eine besonders gut einstellbare Dicke der Interdiffusionsschicht der Beschichtung des Bauteils 2 erreicht.A method for the thermal treatment of a coated component (2), comprising: a) thermal treatment of the component (2) in a first continuous furnace (3), which in the transport direction (r) of the component (2) in a first zone (6) and a is subdivided into this adjoining second zone (7) through which the component (2) passes later, the component (2) in the first zone (6) at a temperature above the AC3 temperature (TAC3) of the component (2) the first temperature (T1) is heated and in the second zone (7) it is cooled to a second temperature (T2) below the AC3 temperature (TAC3) of the component (2), b) transferring the component (2) from the first continuous furnace ( 3) in a temperature control station (4), c) thermal treatment of the component (2) in the temperature control station (4), a first area of the component (2) being exposed to a temperature that is on average above the AC3 temperature (TAC3) of the component (2) lies, and a second area of the component (2) is cooled the thermal treatment that is different in regions gives the coated component 2 a ductility that is different in regions. This is advantageous for a B-pillar for a motor vehicle, for example. By heating to above AC3 and then cooling to below AC3 in the first continuous furnace 3, a particularly well adjustable thickness of the interdiffusion layer of the coating of the component 2 is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils, insbesondere eines Stahlbauteils für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method and a device for the thermal treatment of a coated component, in particular a steel component for a motor vehicle.

Insbesondere in der Automobilindustrie ist es bekannt, Stahlbauteile durch thermische Behandlung gezielt zu härten. Dazu werden Stahlbauteile wie beispielsweise B-Säulen bereichsweise unterschiedlich thermisch behandelt. Entsprechend entsteht eine bereichsweise unterschiedliche Duktilität, was für das Crashverhalten derartiger Bauteile vorteilhaft ist. So können Insassen durch einen harten Bereich der B-Säule auf Höhe der Sitze geschützt werden, während weiche Bereiche im oberen und unteren Bereich der B-Säule durch Verformung Energie aufnehmen.In the automotive industry in particular, it is known to specifically harden steel components by means of thermal treatment. For this purpose, steel components such as B-pillars are thermally treated differently in areas. Correspondingly, there is a different ductility in certain areas, which is advantageous for the crash behavior of such components. For example, occupants can be protected by a hard area of the B-pillar at seat height, while soft areas in the upper and lower areas of the B-pillar absorb energy through deformation.

Weiterhin ist es bekannt, Stahlbauteile zu beschichten, um ein Verzundern während des thermischen Behandelns zu verhindern. Dabei ist es erstrebenswert, eine besonders feste Verbindung zwischen der zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils und der Beschichtung zu erhalten.It is also known to coat steel components in order to prevent scaling during the thermal treatment. It is desirable to achieve a particularly strong connection between the surface of the component to be coated and the coating.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik ein Verfahren zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils vorzustellen, mit dem die Beschichtung besonders fest mit der zu beschichtenden Oberfläche verbunden wird. Zudem soll eine entsprechende Vorrichtung vorgestellt werden.It is the object of the present invention, proceeding from the described prior art, to present a method for the thermal treatment of a coated component with which the coating is connected particularly firmly to the surface to be coated. In addition, a corresponding device will be presented.

Diese Aufgaben werden gelöst mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.These objects are achieved with the method and the device according to the independent claims. Further advantageous refinements are given in the dependent claims. The features shown in the claims and in the description can be combined with one another in any desired, technologically meaningful manner.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils vorgestellt. Das Verfahren umfasst:

  1. a) thermisches Behandeln des Bauteils in einem ersten Durchlaufofen, welcher in Transportrichtung des Bauteils in eine erste Zone und eine an diese anschließende und von dem Bauteil später durchlaufene zweite Zone unterteilt ist, wobei sich das Bauteil in der ersten Zone auf eine oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegende erste Temperatur erwärmt und in der zweiten Zone auf eine unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegende zweite Temperatur abkühlt,
  2. b) Transferieren des Bauteils von dem ersten Durchlaufofen in eine Temperierstation,
  3. c) thermisches Behandeln des Bauteils in der Temperierstation, wobei ein erster Bereich des Bauteils einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils gekühlt wird.
According to the invention, a method for the thermal treatment of a coated component is presented. The procedure includes:
  1. a) thermal treatment of the component in a first continuous furnace, which is divided in the direction of transport of the component into a first zone and a second zone adjoining this and later passed through by the component, the component in the first zone being in a zone above the AC3 Temperature of the component is heated and cooled in the second zone to a second temperature below the AC3 temperature of the component,
  2. b) Transferring the component from the first continuous furnace to a temperature control station,
  3. c) thermal treatment of the component in the temperature control station, wherein a first area of the component is exposed to a temperature which is on average above the AC3 temperature of the component, and a second area of the component is cooled.

Mit dem beschriebenen Verfahren kann ein beschichtetes Bauteil thermisch behandelt werden. Bei dem Bauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Stahlbauteil. Der Stahl ist vorzugsweise ein Vergütungsstahl, insbesondere 22MnB5. Beispielsweise ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug, insbesondere eine B-Säule, kann mit dem beschriebenen Verfahren thermisch behandelt werden. Nach der thermischen Behandlung wird das Bauteil vorzugsweise in einer Presse pressgehärtet und insoweit warmumgeformt. Das Verfahren umfasst vorzugsweise als weiteren Schritt, dass das Bauteil nach der thermischen Behandlung in eine Presse transferiert wird und dort pressgehärtet wird. In dem Fall handelt es sich bei dem beschriebenen Verfahren um ein Verfahren zum thermischen Behandeln und Presshärten eines Bauteils. Das Bauteil ist vorzugsweise mit Al/Si beschichtet. Eine derartige Beschichtung wirkt einem Verzundern der Bauteiloberfläche während der thermischen Behandlung besonders gut entgegen. Die Schichtdicke der Beschichtung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 und 50 µm. Als Material für das Bauteil wird ein härtbarer Kohlenstoffstahl mit einer Al-Si-Beschichtung bevorzugt.A coated component can be thermally treated with the method described. The component is preferably a steel component. The steel is preferably a quenched and tempered steel, in particular 22MnB5. For example, a component for a motor vehicle, in particular a B-pillar, can be thermally treated with the method described. After the thermal treatment, the component is preferably press-hardened in a press and, to that extent, hot-formed. The method preferably includes as a further step that the component is transferred to a press after the thermal treatment and is press-hardened there. In this case, the method described is a method for thermal treatment and press hardening of a component. The component is preferably coated with Al / Si. Such a coating counteracts scaling of the component surface during the thermal treatment particularly well. The layer thickness of the coating is preferably in the range from 10 to 50 μm. A hardenable carbon steel with an Al-Si coating is preferred as the material for the component.

In Schritt a) wird das Bauteil in dem ersten Durchlaufofen thermisch behandelt. Nach Durchlaufen des ersten Durchlaufofens ist die Temperatur des Bauteils höher als vorher. Insoweit wird das Bauteil im ersten Durchlaufofen erwärmt. Das schließt nicht aus, dass die Temperatur des Bauteils noch im ersten Durchlaufofen von einem zunächst erreichten Maximalwert abfällt und sich insoweit abkühlt.In step a) the component is thermally treated in the first continuous furnace. After passing through the first continuous furnace, the temperature of the component is higher than before. In this respect, the component is heated in the first continuous furnace. This does not rule out that the temperature of the component drops from an initially reached maximum value in the first continuous furnace and that it cools down to that extent.

Unter einem Ofen ist eine Einrichtung zu verstehen, die in ihrem Innern auf eine einstellbare Temperatur gebracht wird und in die ein Bauteil eingebracht werden kann. Mit der Zeit nimmt das Bauteil die im Innern des Ofens herrschende Temperatur an. Die Wärme wird also von dem im Ofen befindlichen Gas, bei dem es sich insbesondere um Luft handeln kann, auf das Bauteil übertragen. Ein Durchlaufofen ist ein Ofen, durch den das Bauteil hindurch bewegt werden kann, wobei das Bauteil während des Durchlaufens des Ofens erwärmt wird. Die Verweildauer im ersten Durchlaufofen liegt vorzugsweise im Bereich von 200 bis 450 s.A furnace is to be understood as a device which is brought to an adjustable temperature inside and into which a component can be introduced. Over time, the component adopts the temperature inside the furnace. The heat is thus transferred to the component from the gas in the furnace, which can in particular be air. A continuous furnace is a furnace through which the component can be moved, with the component being heated as it passes through the furnace. The dwell time in the first continuous furnace is preferably in the range from 200 to 450 s.

Bei dem ersten Durchlaufofen handelt es sich vorzugsweise um einen Rollenherdofen. Der erste Durchlaufofen ist vorzugsweise gasbeheizt und/oder elektrisch beheizt. Dadurch kann das Bauteil eine besonders gleichmäßig verteilte Temperatur erhalten. Insbesondere wird nicht lediglich eine Schicht an der Oberfläche des Bauteils erwärmt. In dem ersten Durchlaufofen wird das gesamte Bauteil erwärmt. Das Bauteil wird von dem ersten Durchlaufofen vollständig aufgenommen. Zudem kann mit einem Durchlaufofen eine Erwärmung um eine besonders große Temperaturdifferenz erreicht werden. Mit einem Durchlaufofen kann das Bauteil insbesondere von Raumtemperatur auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils erwärmt werden.The first continuous furnace is preferably a roller hearth furnace. The first continuous furnace is preferably gas-heated and / or electrically heated. This allows the component to have a particularly evenly distributed temperature. In particular, not only one layer on the surface of the component is heated. By doing The entire component is heated in the first continuous furnace. The component is completely picked up by the first continuous furnace. In addition, heating by a particularly large temperature difference can be achieved with a continuous furnace. With a continuous furnace, the component can in particular be heated from room temperature to a temperature above the AC3 temperature of the component.

Die Erwärmung in einem Durchlaufofen steht insbesondere im Gegensatz zu einer Erwärmung durch die sogenannte „direct energization“. Damit wäre es nur schwer möglich, das Bauteil gleichmäßig und um einen ausreichend hohen Betrag zu erwärmen. Beim direct energization kommt es vielmehr auf die Schnelligkeit der Erwärmung an. Zudem ist beim direct energization ein Kontakt mit dem Bauteil erforderlich. In Schritt a) des beschriebenen Verfahrens erfolgt das Erwärmen vorzugsweise kontaktlos. Das schließt nicht aus, dass das Bauteil mit Transportrollen durch den ersten Durchlaufofen bewegt wird und insoweit in Kontakt mit den Transportrollen steht. Das Erwärmen ist kontaktlos, wenn der Wärmeeintrag in das Bauteil über ein Gas und/oder über Wärmestrahlung erfolgt.The heating in a continuous furnace is in particular in contrast to heating by the so-called "direct energization". This would make it difficult to heat the component evenly and by a sufficiently high amount. With direct energization, the speed of the warming is more important. In addition, direct energization requires contact with the component. In step a) of the method described, the heating is preferably carried out without contact. This does not rule out that the component is moved through the first conveyor oven with transport rollers and is in contact with the transport rollers. The heating is contactless if the heat input into the component takes place via a gas and / or via thermal radiation.

Der erste Durchlaufofen und auch die übrige für das Verfahren verwendete Vorrichtung werden mithilfe einer „Transportrichtung des Bauteils“ beschrieben. Das ist die Richtung, mit der das Bauteil durch die Vorrichtung und deren Elemente bewegt wird. Die Transportrichtung des Bauteils ist also insbesondere die Richtung, mit der das Bauteil durch den ersten Durchlaufofen bewegt wird.The first continuous furnace and also the rest of the device used for the process are described with the aid of a "transport direction of the component". This is the direction in which the component is moved through the device and its elements. The transport direction of the component is therefore in particular the direction in which the component is moved through the first continuous furnace.

Bei Betrachtung entlang der so definierten Transportrichtung hat der erste Durchlaufofen eine erste Zone und eine zweite Zone. Dass der erste Durchlaufofen in Transportrichtung des Bauteils in diese beiden Zonen „unterteilt“ ist, bedeutet, dass der erste Durchlaufofen bei Betrachtung entlang der Transportrichtung des Bauteils nur diese beiden Zonen aufweist. Quer zur Transportrichtung des Bauteils erstrecken sich die Zonen vorzugsweise jeweils über den gesamten ersten Durchlaufofen.When viewed along the transport direction defined in this way, the first continuous furnace has a first zone and a second zone. The fact that the first continuous furnace is “divided” into these two zones in the direction of transport of the component means that the first continuous furnace only has these two zones when viewed along the direction of transport of the component. The zones preferably each extend across the entire first continuous furnace at right angles to the direction of transport of the component.

Das Bauteil durchläuft zuerst die erste Zone und anschließend die zweite Zone. Bei Betrachtung in Transportrichtung ist die zweite Zone der ersten Zone insoweit nachgeordnet. Die erste Zone und die zweite Zone grenzen unmittelbar aneinander an. Die erste Zone grenzt an einen Einlass des ersten Durchlaufofens an, die zweite Zone grenzt an einen Auslass des ersten Durchlaufofens an. Über den Einlass kann das Bauteil in den ersten Durchlaufofen eingeführt werden. Über den Auslass kann das Bauteil den ersten Durchlaufofen verlassen.The component first passes through the first zone and then the second zone. When viewed in the direction of transport, the second zone is subordinate to the first zone. The first zone and the second zone directly adjoin one another. The first zone adjoins an inlet of the first continuous furnace, the second zone adjoins an outlet of the first continuous furnace. The component can be introduced into the first continuous furnace via the inlet. The component can leave the first continuous furnace via the outlet.

In der ersten Zone erwärmt sich das Bauteil auf eine oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegende erste Temperatur. Jedenfalls in einem Teil der ersten Zone ist also eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils eingestellt. Durch das Erwärmen auf die erste Temperatur kommt es zu einem Diffusions-Austausch zwischen den Materialien der Beschichtung und des übrigen Bauteils. Es bildet sich eine sogenannte Interdiffusionsschicht, in der die Materialien der Beschichtung und des übrigen Bauteils auf atomarer Ebene miteinander vermischt vorliegen. Versuche haben ergeben, dass sich durch die beschriebene Temperaturführung die gewünschte Dicke der Interdiffusionsschicht besonders genau voreinstellen lässt.In the first zone, the component is heated to a first temperature above the component's AC3 temperature. In any case, a temperature above the AC3 temperature of the component is set in part of the first zone. Heating to the first temperature results in a diffusion exchange between the materials of the coating and the rest of the component. A so-called interdiffusion layer is formed in which the materials of the coating and the rest of the component are mixed with one another at the atomic level. Tests have shown that the temperature control described allows the desired thickness of the interdiffusion layer to be preset particularly precisely.

Für die weiteren Prozessschritte, insbesondere für Schritt c), ist es vorteilhaft, wenn das Bauteil den ersten Durchlaufofen mit einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils verlässt. So kommt es bei Überschreitung der AC3-Temperatur zur Bildung von Austenit. Jedenfalls in Bereichen des Bauteils, die eine höhere Duktilität erhalten sollen, soll der so entstandene Austenit möglichst bald wieder abgebaut werden. Daher ist die Temperatur des ersten Durchlaufofens in der zweiten Zone so eingestellt, dass sich das Bauteil in dieser auf eine zweite Temperatur abkühlt, die unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt.For the further process steps, in particular for step c), it is advantageous if the component leaves the first continuous furnace at a temperature below the AC3 temperature of the component. Austenite is formed when the AC3 temperature is exceeded. In any case, in areas of the component that are supposed to have a higher ductility, the austenite produced in this way should be broken down again as soon as possible. The temperature of the first continuous furnace in the second zone is therefore set in such a way that the component in this zone cools down to a second temperature that is below the AC3 temperature of the component.

Die Temperatur des Bauteils wird durch das eingestellte Temperaturprofil des ersten Durchlaufofens beeinflusst. Im einfachsten Fall ist die Temperatur in der ersten Zone auf die erste Temperatur eingestellt und in der zweiten Zone auf die zweite Temperatur. Wird das Bauteil hinreichend langsam durch den ersten Durchlaufofen bewegt, erreicht die Bauteiltemperatur am Ende der ersten Zone die erste Temperatur und am Ende der zweiten Zone die zweite Temperatur. Eine dazu geeignete Transportgeschwindigkeit hängt insbesondere von der Materialstärke und vom Material des Bauteils ab und kann leicht durch Versuche oder Simulationen ermittelt werden.The temperature of the component is influenced by the set temperature profile of the first continuous furnace. In the simplest case, the temperature in the first zone is set to the first temperature and in the second zone to the second temperature. If the component is moved sufficiently slowly through the first continuous furnace, the component temperature reaches the first temperature at the end of the first zone and the second temperature at the end of the second zone. A suitable transport speed for this depends in particular on the material thickness and the material of the component and can easily be determined by experiments or simulations.

Zu beachten ist, dass kurzzeitige und/oder lokal begrenzte Temperaturänderungen innerhalb des ersten Durchlaufofens für die Erwärmung des Bauteils nahezu keine Relevanz haben. Das liegt daran, dass sich die Temperatur des Bauteils vergleichsweise langsam an die Temperatur im ersten Durchlaufofen anpasst. Um dieser Tatsache Rechnung zu tragen, ist es bevorzugt, dass die Durchschnittstemperatur in der ersten Zone oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt und/oder dass die Durchschnittstemperatur in der zweiten Zone unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. Als Durchschnittstemperatur ist dabei der Durchschnitt der Temperatur zu verstehen, der das Bauteil in der jeweiligen Zone ausgesetzt wird. Das ist die Temperatur in einer Bauteilebene des ersten Durchlaufofens, also der Ebene, in der das Bauteil durch den ersten Durchlaufofen transportiert wird. Insbesondere sollen im Falle eines gasbefeuerten ersten Durchlaufofens lokal erhöhte Temperaturen im Bereich der Brenner außer Acht gelassen werden, sofern diese von dem Bauteil beabstandet sind.It should be noted that short-term and / or locally limited temperature changes within the first continuous furnace have almost no relevance for the heating of the component. This is because the temperature of the component adapts comparatively slowly to the temperature in the first continuous furnace. In order to take this fact into account, it is preferred that the average temperature in the first zone is above the AC3 temperature of the component and / or that the average temperature in the second zone is below the AC3 temperature of the component. The average temperature is to be understood as the average of the temperature to which the component is exposed in the respective zone. This is the temperature in a component level of the first continuous furnace, i.e. the level in which the component is transported through the first continuous furnace. In particular, should In the case of a gas-fired first continuous furnace, locally increased temperatures in the area of the burners are disregarded, provided that these are spaced apart from the component.

Es genügt, dass sich die Zonen nur durch die sich im Bauteil einstellende Temperatur voneinander abgrenzen. Diese Temperatur lässt sich beispielsweise durch eine Schleppmessung bestimmen. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, dass sich die Zonen unterscheiden oder dass Grenzen zwischen den Zonen als solche erkennbar sind. Zudem ist es möglich, dass auf verschiedene Weisen eine erste Zone und eine zweite Zone in dem ersten Durchlaufofen definiert werden können. Es ist ausreichend, wenn es eine mögliche Zuweisung einer ersten Zone und eine mögliche Zuweisung einer zweiten Zone gibt, wobei alle für die beiden Zonen aufgestellten Bedingungen jeweils erfüllt sind. Auf alternative Zuweisungsmöglichkeiten kommt es dann nicht an. Gleichwohl erfolgt die Zuweisung der Zonen vorzugsweise nicht willkürlich. Sofern der Temperaturverlauf entlang der Transportrichtung des Bauteils klar erkennbare Sprünge aufweist, fällt die Grenze zwischen den Zonen vorzugsweise mit einem solchen klar erkennbaren Sprung zusammen. So ist es insbesondere bevorzugt, dass die im ersten Durchlaufofen eingestellte Temperatur an der Grenze zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone auf der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Grenze zwischen den beiden Zonen an einem Sprung der im ersten Durchlaufofen eingestellten Temperatur von einem Wert oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils auf einen Wert unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt.It is sufficient that the zones are only separated from one another by the temperature that is set in the component. This temperature can be determined, for example, by a drag measurement. In addition, it is not necessary for the zones to differ or for the boundaries between the zones to be recognizable as such. In addition, it is possible that a first zone and a second zone can be defined in the first continuous furnace in various ways. It is sufficient if there is a possible assignment of a first zone and a possible assignment of a second zone, with all of the conditions set up for the two zones being met. Alternative allocation options are then irrelevant. However, the zones are preferably not assigned arbitrarily. If the temperature profile has clearly recognizable jumps along the direction of transport of the component, the boundary between the zones preferably coincides with such a clearly recognizable jump. It is particularly preferred that the temperature set in the first continuous furnace at the boundary between the first zone and the second zone is at the AC3 temperature of the component. This is particularly the case when the boundary between the two zones is at a jump in the temperature set in the first continuous furnace from a value above the AC3 temperature of the component to a value below the AC3 temperature of the component.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die im ersten Durchlaufofen eingestellte Temperatur über mindestens 50 % einer Ausdehnung der ersten Zone in Transportrichtung des Bauteils oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. Gleichermaßen ist es bevorzugt, dass die im ersten Durchlaufofen eingestellte Temperatur über mindestens 80 % einer Ausdehnung der zweiten Zone in Transportrichtung des Bauteils unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur in der gesamten ersten Zone oberhalb der AC3-Temperatur. Besonders bevorzugt liegt die Temperatur in der gesamten zweiten Zone unterhalb der AC3-Temperatur. Auch diese Aussagen beziehen sich jeweils auf die Temperatur, der das Bauteil im ersten Durchlaufofen ausgesetzt wird.Furthermore, it is preferred that the temperature set in the first continuous furnace is above the AC3 temperature of the component over at least 50% of an expansion of the first zone in the direction of transport of the component. It is likewise preferred that the temperature set in the first continuous furnace is below the AC3 temperature of the component over at least 80% of an expansion of the second zone in the direction of transport of the component. The temperature in the entire first zone is particularly preferably above the AC3 temperature. The temperature in the entire second zone is particularly preferably below the AC3 temperature. These statements also relate to the temperature to which the component is exposed in the first continuous furnace.

Der erste Durchlaufofen weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Heizelementen auf, deren Temperatur vorzugsweise individuell eingestellt werden kann. Die erste Zone und die zweite Zone entsprechen vorzugsweise einer jeweiligen Gruppe der Heizelemente. Die Zuordnung der Heizelemente zu einer Zone kann durch eine Steuereinrichtung erfolgen und muss insoweit nicht an den Heizelementen selbst erkennbar sein. Maßgeblich ist allein die Temperaturverteilung. Durch Veränderung der Temperatureinstellung eines Heizelements an der Grenze zwischen der ersten Zone und der zweiten Zone kann die Zuordnung dieses Heizelements von der ersten Zone zur zweiten Zone verändert werden, und umgekehrt. Allgemein kann durch eine Änderung der Zuordnung von Heizelementen an der Grenze zwischen den Zonen die Ausdehnung der Zonen verändert werden. Durch die jeweilige Temperatureinstellung der Heizelemente kann die Temperaturverteilung der Zone eingestellt werden. Alle Heizelemente einer Zone sind vorzugsweise auf die gleiche Temperatur eingestellt.The first continuous furnace preferably has a plurality of heating elements, the temperature of which can preferably be set individually. The first zone and the second zone preferably correspond to a respective group of the heating elements. The assignment of the heating elements to a zone can be done by a control device and in this respect does not have to be recognizable from the heating elements themselves. The only decisive factor is the temperature distribution. By changing the temperature setting of a heating element at the boundary between the first zone and the second zone, the assignment of this heating element can be changed from the first zone to the second zone, and vice versa. In general, the expansion of the zones can be changed by changing the assignment of heating elements at the border between the zones. The temperature distribution of the zone can be adjusted by the respective temperature setting of the heating elements. All heating elements in a zone are preferably set to the same temperature.

In Schritt b) des Verfahrens wird das Bauteil von dem ersten Durchlaufofen in die Temperierstation transferiert. Dort wird das Bauteil in Schritt c) bereichsweise unterschiedlich thermisch behandelt, indem ein erster Bereich des Bauteils einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils gekühlt wird.In step b) of the method, the component is transferred from the first continuous furnace to the temperature control station. There, the component is thermally treated differently in areas in step c) in that a first area of the component is exposed to a temperature that is on average above the AC3 temperature of the component and a second area of the component is cooled.

Der erste Durchlaufofen und die Temperierstation sind voneinander verschiedene Bauteile, die räumlich voneinander getrennt sind. Der Transfer zwischen dem ersten Durchlaufofen und der Temperierstation erleichtert das Abkühlen des Bauteils zwischen dem Erwärmen im ersten Durchlaufofen und dem thermischen Behandeln in der Temperierstation. In der Temperierstation wird das Bauteil jedenfalls bereichsweise möglichst rasch abgekühlt. Ein rasches Abkühlen kann effizienter außerhalb des heißen ersten Durchlaufofens erfolgen. So kann bereits während des Transfers das Abkühlen beginnen. Insoweit beschleunigt die räumliche Trennung des ersten Durchlaufofens von der Temperierstation das Verfahren. Dies steht im Gegensatz zu einer Lösung, bei der alle Verfahrensschritte in der gleichen Einrichtung durchgeführt werden, ohne das Bauteil transferieren zu müssen. Derartige Lösungen haben typischerweise das Ziel, den Aufwand für Bauteiltransfers gering zu halten oder ganz zu vermeiden. Die räumliche Trennung zwischen dem ersten Durchlaufofen und der Temperierstation erleichtert auch die Konstruktion, weil die Anforderungen an den ersten Durchlaufofen und an die Temperierstation unterschiedlich sind. Beides in einer Einrichtung zu integrieren, wäre daher entsprechend kompliziert.The first continuous furnace and the temperature control station are different components that are spatially separated from one another. The transfer between the first continuous furnace and the temperature control station facilitates the cooling of the component between the heating in the first continuous furnace and the thermal treatment in the temperature control station. In any case, the component is cooled down as quickly as possible in certain areas in the temperature control station. Rapid cooling can be done more efficiently outside of the hot first continuous furnace. In this way, the cooling can begin during the transfer. In this respect, the spatial separation of the first continuous furnace from the temperature control station accelerates the process. This is in contrast to a solution in which all process steps are carried out in the same device without having to transfer the component. Such solutions typically aim to keep the expense of component transfers low or to avoid them altogether. The spatial separation between the first continuous furnace and the temperature control station also facilitates the construction because the requirements for the first continuous furnace and the temperature control station are different. Integrating both in one facility would therefore be correspondingly complicated.

In der Temperierstation wird der erste Bereich einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils, insbesondere 170 bis 250 K oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils, ausgesetzt und insoweit erwärmt. Der erste Bereich des Bauteils wird vorzugsweise insoweit einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils ausgesetzt, als dass das Bauteil mit dem ersten Bereich an eine bauteilseitig offene Kammer gehalten wird, wobei die Kammer über eine Heizeinrichtung auf dieser Temperatur gehalten ist. Bevorzugt ist die Heizeinrichtung eine elektrische Heizeinrichtung. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise ein Heizelement wie eine Heizschleife aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizeinrichtung ein Strahlrohr umfassen, welches mit einem Brenner, insbesondere mit einem Gasbrenner beheizt ist.In the temperature control station, the first area is exposed to a temperature above the AC3 temperature of the component, in particular 170 to 250 K above the AC3 temperature of the component, and is heated to that extent. The first area of the component is preferably exposed to a temperature above the AC3 temperature of the component to the extent that the component with the first area is exposed a chamber that is open on the component side is maintained, the chamber being kept at this temperature by a heating device. The heating device is preferably an electrical heating device. The heating device can, for example, have a heating element such as a heating loop. Alternatively or additionally, the heating device can comprise a radiant tube which is heated with a burner, in particular with a gas burner.

Der zweite Bereich wird in der Temperierstation gekühlt. Das erfolgt vorzugsweise dadurch, dass der zweite Bereich außerhalb der zuvor beschriebenen Kammer gehalten wird. Dort wird der zweite Bereich vorzugsweise mit einem Kühlfluid beaufschlagt, insbesondere mit Druckluft. Die Druckluft hat vorzugsweise einen Druck im Bereich von 2 bis 4,5 bar. Durch diesen vergleichsweise hohen Druck kann innerhalb kürzester Zeit eine große Menge der Druckluft auf den zweiten Bereich des Bauteils geleitet werden, so dass eine hinreichend hohe Kühlgeschwindigkeit erreicht werden kann.The second area is cooled in the temperature control station. This is preferably done by keeping the second area outside the chamber described above. There, the second area is preferably acted upon with a cooling fluid, in particular with compressed air. The compressed air preferably has a pressure in the range from 2 to 4.5 bar. As a result of this comparatively high pressure, a large amount of the compressed air can be directed to the second area of the component within a very short time, so that a sufficiently high cooling speed can be achieved.

Das Kühlen des zweiten Bereichs in Schritt c) beginnt vorzugsweise mit einer Verzögerung von 0,5 bis 15 s nach Abschluss von Schritt b). Mit dem Abkühlen wird also nicht unmittelbar nach Eintritt des Bauteils in die Temperierstation begonnen. Damit kann auch das Abkühlen durch freie Abstrahlung an die Umgebung zum Kühlen genutzt werden, wodurch beispielsweise Kühlfluid eingespart werden kann. Das nach der Verzögerung beginnende Kühlen ist ein aktives Kühlen. Durch dieses können die Festigkeitseigenschaften des Bauteils besonders genau eingestellt werden.The cooling of the second area in step c) preferably begins with a delay of 0.5 to 15 s after the completion of step b). The cooling does not begin immediately after the component has entered the temperature control station. In this way, the cooling can also be used for cooling through free radiation to the environment, whereby, for example, cooling fluid can be saved. The cooling that starts after the delay is active cooling. This allows the strength properties of the component to be set particularly precisely.

Ob und inwieweit die Temperatur des Bauteils über oder unter der AC3-Temperatur des Bauteils liegt, beeinflusst maßgeblich die erhaltene Gefügezusammensetzung. Durch die unterschiedliche thermische Behandlung der Bereiche des Bauteils können die beiden Bereiche unterschiedliche Gefügezusammensetzungen und insoweit unterschiedliche Duktilitäten erhalten. Der erste Bereich wird so härter als der zweite Bereich. So können beispielsweise bei einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug die Crasheigenschaften gezielt eingestellt werden.Whether and to what extent the temperature of the component is above or below the AC3 temperature of the component has a decisive influence on the structure composition obtained. As a result of the different thermal treatment of the areas of the component, the two areas can have different structural compositions and, in this respect, different ductilities. The first area will be harder than the second area. For example, in the case of a B-pillar for a motor vehicle, the crash properties can be set in a targeted manner.

Der erste Bereich und der zweite Bereich sind nicht notwendigerweise jeweils zusammenhängende Bereiche. So ist es insbesondere möglich, dass ein mittlerer Teil einer B-Säule den ersten Bereich darstellt, während ein oberer und ein unterer Teil der B-Säule zusammen den zweiten Bereich darstellen. Das Bauteil weist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, nur den ersten Bereich und den zweiten Bereich auf, also keine weiteren Bereiche.The first area and the second area are not necessarily connected areas. In particular, it is possible that a middle part of a B-pillar represents the first area, while an upper and a lower part of the B-pillar together represent the second area. The component preferably, but not necessarily, only has the first area and the second area, that is to say no further areas.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin:

  • d) Transferieren des Bauteils von der Temperierstation in einen zweiten Durchlaufofen,
  • e) thermisches Behandeln des Bauteils in dem zweiten Durchlaufofen.
In a preferred embodiment, the method further comprises:
  • d) Transferring the component from the temperature control station to a second continuous furnace,
  • e) thermal treatment of the component in the second continuous furnace.

Die Temperierstation und der zweite Durchlaufofen sind voneinander verschiedene Bauteile, die räumlich voneinander getrennt sind. Der Transfer zwischen der Temperierstation und dem zweiten Durchlaufofen erleichtert das Abkühlen des Bauteils zwischen der thermischen Behandlung in der Temperierstation und in dem zweiten Durchlaufofen. So kann auch noch während des Transfers der zweite Bereich des Bauteils abgekühlt werden. Das verringert die erforderliche Größe der Temperierstation und beschleunigt das Verfahren. Dies steht im Gegensatz zu einer Lösung, bei der alle Verfahrensschritte nach Möglichkeit in der gleichen Einrichtung durchgeführt werden, ohne das Bauteil transferieren zu müssen. Derartige Lösungen haben typischerweise das Ziel, den Aufwand für Bauteiltransfers gering zu halten oder ganz zu vermeiden.The temperature control station and the second continuous furnace are different components that are spatially separated from each other. The transfer between the temperature control station and the second continuous furnace facilitates the cooling of the component between the thermal treatment in the temperature control station and in the second continuous furnace. In this way, the second area of the component can also be cooled down during the transfer. This reduces the required size of the temperature control station and speeds up the process. This is in contrast to a solution in which all process steps are carried out, if possible, in the same device without having to transfer the component. Such solutions typically aim to keep the expense of component transfers low or to avoid them altogether.

Bei dem zweiten Durchlaufofen handelt es sich vorzugsweise um einen Rollenherdofen. In dem zweiten Durchlaufofen wird das gesamte Bauteil thermisch behandelt. Das Bauteil wird von dem zweiten Durchlaufofen vollständig aufgenommen. Die thermische Behandlung in einem Durchlaufofen steht insbesondere im Gegensatz zu einer Erwärmung durch das sogenannte „direct energization“.The second continuous furnace is preferably a roller hearth furnace. The entire component is thermally treated in the second continuous furnace. The component is completely picked up by the second continuous furnace. The thermal treatment in a continuous furnace stands in particular in contrast to a heating by the so-called "direct energization".

Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere in dieser Ausführungsform der beschriebene Vorteil erreicht wird, dass durch die Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen im ersten Durchlaufofen eine besonders gut einstellbare Interdiffusionsschichtstärke erhalten werden kann. Dieser Vorteil wird mit der Kombination der Schritte a) bis e) in besonderer Weise erreicht.It has been found that, in particular in this embodiment, the advantage described is achieved that a particularly easily adjustable interdiffusion layer thickness can be obtained through the zones with different temperatures in the first continuous furnace. This advantage is achieved in a special way with the combination of steps a) to e).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt die erste Temperatur im Bereich von 10 bis 30 K oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils und/oder liegt die zweite Temperatur im Bereich von 80 bis 150 K unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils.In a further preferred embodiment of the method, the first temperature is in the range from 10 to 30 K above the AC3 temperature of the component and / or the second temperature is in the range from 80 to 150 K below the AC3 temperature of the component.

Bevorzugt ist die Kombination, dass die erste Temperatur im Bereich von 10 bis 30 K oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt und dass die zweite Temperatur im Bereich von 80 bis 150 K unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegt.The combination is preferred that the first temperature is in the range from 10 to 30 K above the AC3 temperature of the component and that the second temperature is in the range from 80 to 150 K below the AC3 temperature of the component.

Versuche haben ergeben, dass insbesondere mit den angegebenen Temperaturwerten die beschriebenen Vorteile erreicht werden können.Tests have shown that the advantages described can be achieved, in particular with the specified temperature values.

Im Falle von 22MnB5 ist es bevorzugt, dass die erste Temperatur bei 856 bis 876 °C liegt und die zweite Temperatur bei 696 bis 766 °C.In the case of 22MnB5, it is preferred that the first temperature is 856 to 876 ° C and the second temperature is 696 to 766 ° C.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird das Bauteil in Schritt a) vor Verlassen der ersten Zone des ersten Durchlaufofens für 30 bis 100 s, insbesondere für 50 bis 80 s, auf einer Temperatur innerhalb von 10 K um die erste Temperatur gehalten und/oder wird das Bauteil in Schritt a) vor Verlassen des ersten Durchlaufofens für 20 bis 60 s, insbesondere für 35 bis 45 s, auf einer Temperatur innerhalb von 10 K um die zweite Temperatur gehalten.In a further preferred embodiment of the method, the component in step a) is kept and / or at a temperature within 10 K of the first temperature for 30 to 100 s, in particular for 50 to 80 s, before leaving the first zone of the first continuous furnace the component in step a) is held at a temperature within 10 K of the second temperature for 20 to 60 s, in particular for 35 to 45 s, before leaving the first continuous furnace.

Bevorzugt ist die Kombination, dass das Bauteil in Schritt a) vor Verlassen der ersten Zone des ersten Durchlaufofens für 30 bis 100 s, insbesondere für 50 bis 80 s, auf einer Temperatur innerhalb von 10 K um die erste Temperatur gehalten wird und dass das Bauteil in Schritt a) vor Verlassen des ersten Durchlaufofens für 20 bis 60 s, insbesondere für 35 bis 45 s, auf einer Temperatur innerhalb von 10 K um die zweite Temperatur gehalten wird.The preferred combination is that the component in step a) is held at a temperature within 10 K of the first temperature for 30 to 100 s, in particular for 50 to 80 s, before leaving the first zone of the first continuous furnace, and that the component in step a) is held at a temperature within 10 K of the second temperature for 20 to 60 s, in particular for 35 to 45 s, before leaving the first continuous furnace.

Vorzugsweise wird das Bauteil in Schritt a) vor Verlassen der ersten Zone des ersten Durchlaufofens für 30 bis 100 s, insbesondere für 50 bis 80 s, auf der ersten Temperatur gehalten und vor Verlassen des ersten Durchlaufofens für 20 bis 60 s, insbesondere für 35 bis 45 s, auf der zweiten Temperatur gehalten. Da es aber auf geringfügige Temperaturschwankungen nicht ankommt, genügt auch das Halten auf einer Temperatur, die sich um höchstens 10 K von der ersten Temperatur beziehungsweise von der zweiten Temperatur unterscheidet.The component in step a) is preferably kept at the first temperature for 30 to 100 s, in particular for 50 to 80 s, before leaving the first zone of the first continuous oven and for 20 to 60 s, in particular for 35 to 60 s, before leaving the first continuous oven 45 s, held at the second temperature. However, since minor temperature fluctuations are not important, it is sufficient to maintain the temperature at a temperature that differs from the first temperature or the second temperature by at most 10 K.

Durch das Halten auf der ersten Temperatur steht genügend Zeit für die Ausbildung der Interdiffusionsschicht zur Verfügung. Durch das Halten auf der zweiten Temperatur kann der zuvor gebildete Austenit hinreichend abgebaut werden, ohne dass die Temperatur stärker abfällt als für die weiteren Prozessschritte vorteilhaft.Holding at the first temperature means that there is enough time for the interdiffusion layer to form. By maintaining the second temperature, the previously formed austenite can be sufficiently degraded without the temperature dropping more than is advantageous for the further process steps.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erstreckt sich die erste Zone in Transportrichtung des Bauteils über 30 bis 80 % des ersten Durchlaufofens.In a further preferred embodiment of the method, the first zone extends in the direction of transport of the component over 30 to 80% of the first continuous furnace.

Die erste Zone ist derart lang ausgebildet, dass das Bauteil in dieser die AC3-Temperatur überschreiten kann und vorzugsweise für die oben angegebene Haltezeit auf dieser Temperatur gehalten werden kann. Die zweite Zone ist derart lang ausgebildet, dass sich das Bauteil in der zweiten Zone auf die zweite Temperatur abkühlen kann und für die oben angegebene Haltezeit auf dieser Temperatur gehalten werden kann. Je länger die erste Zone ist, umso kürzer ist die zweite Zone Es hat sich herausgestellt, dass die Interdiffusionsschicht in dieser Ausführungsform besonders gut einstellbar ist.The first zone is designed to be so long that the component in it can exceed the AC3 temperature and can preferably be kept at this temperature for the holding time specified above. The second zone is designed to be so long that the component in the second zone can cool down to the second temperature and can be kept at this temperature for the holding time specified above. The longer the first zone, the shorter the second zone. It has been found that the interdiffusion layer can be adjusted particularly well in this embodiment.

Besonders bevorzugt erstreckt sich die erste Zone in Transportrichtung des Bauteils über 50 bis 70 % des ersten Durchlaufofens.The first zone particularly preferably extends over 50 to 70% of the first continuous furnace in the direction of transport of the component.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist eine Durchschnittstemperatur in einer von dem Bauteil zuerst durchlaufenen Hälfte der ersten Zone um mindestens 20 K höher als in der übrigen ersten Zone.In a further preferred embodiment of the method, an average temperature in one half of the first zone through which the component first passes is at least 20 K higher than in the remaining first zone.

In dieser Ausführungsform ist die in der ersten Zone eingestellte Temperatur nicht konstant, sondern in der ersten Hälfte der ersten Zone im Durchschnitt höher als in der zweiten Hälfte der ersten Zone. Durch die höhere Temperatur wird das Bauteil am Anfang der ersten Zone vergleichsweise schnell erwärmt. Ein schnelles Erwärmen ist in der ersten Zone vorteilhaft, weil die erste Zone so kürzer ausgebildet sein kann und ein entsprechend größerer Teil des ersten Durchlaufofens für die zweite Zone verbleibt. Allerdings soll das erste Bauteil in der ersten Zone nur auf die erste Temperatur erwärmt werden. Daher wird die Temperatur des ersten Durchlaufofens in der zweiten Hälfte der ersten Zone geringer gewählt. Am Ende der ersten Zone ist die Temperatur vorzugsweise auf die erste Temperatur eingestellt.In this embodiment, the temperature set in the first zone is not constant, but on average is higher in the first half of the first zone than in the second half of the first zone. Due to the higher temperature, the component is heated comparatively quickly at the beginning of the first zone. Rapid heating is advantageous in the first zone because the first zone can be made shorter and a correspondingly larger part of the first continuous furnace remains for the second zone. However, the first component in the first zone should only be heated to the first temperature. The temperature of the first continuous furnace is therefore selected to be lower in the second half of the first zone. At the end of the first zone, the temperature is preferably set to the first temperature.

Als weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils vorgesellt. Die Vorrichtung umfasst:

  • - einen ersten Durchlaufofen, welcher in Transportrichtung des Bauteils in eine erste Zone und eine dieser nachgeordnete zweite Zone unterteilt ist,
  • - eine dem ersten Durchlaufofen in Transportrichtung des Bauteils nachgeordnete Temperierstation,
  • - eine Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in dem ersten Durchlaufofen eine derartige Temperaturverteilung einzustellen, dass sich das Bauteil in der ersten Zone auf eine oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegende erste Temperatur erwärmt und in der zweiten Zone auf eine unterhalb der AC3-Temperatur des Bauteils liegende zweite Temperatur abkühlt.
As a further aspect of the invention, a device for the thermal treatment of a coated component is presented. The device comprises:
  • - A first continuous furnace, which is divided into a first zone and a second zone downstream in the direction of transport of the component,
  • - a temperature control station downstream of the first continuous furnace in the transport direction of the component,
  • a control device which is set up to set a temperature distribution in the first continuous furnace such that the component in the first zone is heated to a first temperature above the AC3 temperature of the component and to a temperature below the AC3 temperature in the second zone Temperature of the component lying second temperature cools.

Die beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale des Verfahrens sind auf die Vorrichtung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise zum Betrieb gemäß dem Verfahren bestimmt und eingerichtet. Das Verfahren wird vorzugsweise mit der Vorrichtung durchgeführt. Die Vorrichtung weist vorzugsweise einen zweiten Durchlaufofen auf, der der Temperierstation in Transportrichtung des Bauteils nachgeordnet ist.The described particular advantages and design features of the method can be used and transferred to the device, and vice versa. The device is preferably intended and set up for operation in accordance with the method. The method is preferably carried out with the device. The device preferably has a second continuous furnace, the Tempering station is arranged downstream in the transport direction of the component.

Dass die zweite Zone des ersten Durchlaufofens der ersten Zone in Transportrichtung des Bauteils nachgeordnet ist, bedeutet, dass das Bauteil die zweite Zone später durchläuft als die erste Zone. Entsprechendes gilt für die Temperierstation und den zweiten Durchlaufofen, die dem ersten Durchlaufofen beziehungsweise der Temperierstation in Transportrichtung des Bauteils nachgeordnet sind.The fact that the second zone of the first continuous furnace is arranged downstream of the first zone in the transport direction of the component means that the component passes through the second zone later than the first zone. The same applies to the temperature control station and the second continuous furnace, which are arranged downstream of the first continuous furnace or the temperature control station in the transport direction of the component.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:

  • 1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum thermischen Behandeln eines Bauteils,
  • 2: einen Temperaturverlauf, der sich mit der Vorrichtung aus 1 bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen Behandeln des Bauteils einstellt.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures. The figures show a particularly preferred exemplary embodiment to which, however, the invention is not limited. The figures and the proportions shown therein are only schematic. Show it:
  • 1 : a device according to the invention for the thermal treatment of a component,
  • 2 : a temperature profile that is related to the device 1 adjusts when carrying out a method according to the invention for the thermal treatment of the component.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils 2. Die Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Durchlaufofen 3, welcher in Transportrichtung r des Bauteils 2 eine erste Zone 6 und eine der ersten Zone 6 nachgeordnete zweite Zone 7 aufweist. Die zweite Zone 7 wird also von dem Bauteil 2 später durchlaufen und liegt daher in 1 rechts von der ersten Zone 6. Der erste Durchlaufofen 3 ist in Transportrichtung r in die erste Zone 6 und die zweite Zone 7 unterteilt, weist in dieser Richtung also keine weiteren Zonen auf. Die erste Zone 6 erstreckt sich in Transportrichtung r des Bauteils 2 über 30 bis 80 % des ersten Durchlaufofens 3. Die erste Zone 6 und die zweite Zone 7 erstrecken sich quer zur Transportrichtung r - also in 1 nach oben und unten sowie senkrecht zur Zeichenebene - über den gesamten ersten Durchlaufofen 3. 1 shows an apparatus 1 for thermal treatment of a coated component 2 . The device 1 comprises a first continuous furnace 3 , which in the transport direction r of the component 2 a first zone 6th and one of the first zone 6th downstream second zone 7th having. The second zone 7th is therefore from the component 2 run through later and is therefore in 1 to the right of the first zone 6th . The first continuous furnace 3 is in the direction of transport r in the first zone 6th and the second zone 7th divided, so has no further zones in this direction. The first zone 6th extends in the direction of transport r of the component 2 over 30 to 80% of the first continuous furnace 3 . The first zone 6th and the second zone 7th extend transversely to the direction of transport r - so in 1 up and down as well as perpendicular to the plane of the drawing - over the entire first continuous furnace 3 .

Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine dem ersten Durchlaufofen 3 in Transportrichtung r des Bauteils 2 nachgeordnete Temperierstation 4 auf. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 einen zweiten Durchlaufofen 5 auf, der in Transportrichtung r des Bauteils 2 der Temperierstation 4 nachgeordnet ist. Die Temperaturen in der ersten Zone 6 des ersten Durchlaufofens 3, in der zweiten Zone 7 des ersten Durchlaufofens 3, in der Temperierstation 4 und im zweiten Durchlaufofen 5 sind über eine Steuereinrichtung 8 einstellbar. Dies ist durch gepunktete Linien angedeutet. Die Steuereinrichtung 8 ist insbesondere dazu eingerichtet, in dem ersten Durchlaufofen 3 eine derartige Temperaturverteilung einzustellen, dass sich das Bauteil 2 in der ersten Zone 6 auf eine oberhalb der AC3-Temperatur TAC3 des Bauteils 2 liegende erste Temperatur T1 erwärmt und in der zweiten Zone 7 auf eine unterhalb der AC3-Temperatur TAC3 des Bauteils 2 liegende zweite Temperatur T2 abkühlt.The device 1 furthermore has one of the first continuous furnace 3 in transport direction r of the component 2 downstream temperature control station 4th on. Furthermore, the device 1 a second continuous furnace 5 in the direction of transport r of the component 2 the temperature control station 4th is subordinate. The temperatures in the first zone 6th of the first continuous furnace 3 , in the second zone 7th of the first continuous furnace 3 , in the temperature control station 4th and in the second continuous furnace 5 are via a control device 8th adjustable. This is indicated by dotted lines. The control device 8th is set up in particular in the first continuous furnace 3 adjust such a temperature distribution that the component 2 in the first zone 6th to one above the AC3 temperature T AC3 of the component 2 lying first temperature T 1 heated and in the second zone 7th to one below the AC3 temperature T AC3 of the component 2 lying second temperature T2 cools.

2 zeigt einen Temperaturverlauf, der sich in dem Bauteil 2 einstellt, wenn es durch die Vorrichtung 1 aus 1 bewegt wird. Die Darstellung von 2 ist schematisch. Gezeigt ist ein Plot der Temperatur T über der Zeit t in beliebigen Einheiten. Das Bauteil 2 wird zunächst in dem ersten Durchlaufofen 3 erwärmt. Die Verweildauer des Bauteils 2 in dem ersten Durchlaufofen 3 ist mit tD1 bezeichnet und in die mit tZ1 bezeichnete Verweildauer in der ersten Zone 6 und die mit tZ2 bezeichnete Verweildauer in der zweiten Zone 7 unterteilt. In der ersten Zone 6 ist die Temperatur des ersten Durchlaufofens 3 so eingestellt, dass sich das Bauteil 2 in der ersten Zone 6 auf die erste Temperatur T1 erwärmt. Das Bauteil 2 wird am Ende der ersten Zone 6 für eine erste Haltezeit tH1 auf der ersten Temperatur T1 gehalten. In der zweiten Zone 7 ist die Temperatur des ersten Durchlaufofens 3 so eingestellt, dass sich das Bauteil 2 in der zweiten Zone 7 auf die zweite Temperatur T2 abkühlt. Das Bauteil wird am Ende der zweiten Zone 7 für eine zweite Haltezeit tH2 auf der zweiten Temperatur T2 gehalten. 2 shows a temperature profile in the component 2 adjusts when it is through the device 1 the end 1 is moved. The representation of 2 is schematic. A plot of the temperature is shown T over time t in any units. The component 2 is first in the first continuous furnace 3 warmed up. The dwell time of the component 2 in the first continuous furnace 3 is with t D1 and in the with t Z1 designated length of stay in the first zone 6th and the with t Z2 designated length of stay in the second zone 7th divided. In the first zone 6th is the temperature of the first continuous furnace 3 adjusted so that the component 2 in the first zone 6th at the first temperature T 1 warmed up. The component 2 will be at the end of the first zone 6th for an initial hold time t H1 on the first temperature T 1 held. In the second zone 7th is the temperature of the first continuous furnace 3 adjusted so that the component 2 in the second zone 7th to the second temperature T 2 cools down. The component will be at the end of the second zone 7th for a second hold time t H2 held at the second temperature T2.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist T2 so tief gewählt, dass das Bauteil 2 die Temperatur T2 in der vorgegebenen Zeit nicht erreicht, aber die für die den Zerfall des Austenits erforderliche Temperatur lange genug unterschritten hat. In diesem Fall findet kein annähernd isothermes Halten auf T2 statt.In a further preferred embodiment is T 2 chosen so deep that the component 2 the temperature T2 has not been reached in the specified time, but has fallen below the temperature required for the disintegration of the austenite long enough. In this case, there is no approximately isothermal hold at T2.

Anschließend wird das Bauteil 2 in die Temperierstation 4 transferiert. Die zugehörige Transferzeit ist mit tT1 bezeichnet. Während dieses Transfers kühlt das Bauteil 2 ab. In der Temperierstation 4 verbleibt das Bauteil 2 über eine Verweildauer tTS . In dieser Zeit wird das Bauteil 2 in der Temperierstation 4 thermisch behandelt, indem ein erster Bereich des Bauteils 2 einer Temperatur ausgesetzt wird, die konstant auf einem Wert oberhalb der AC3-Temperatur TAC3 des Bauteils 2 liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils 2 gekühlt wird. Die Temperatur des ersten Bereichs ist mit TA gekennzeichnet, die Temperatur des zweiten Bereichs mit TB .Then the component 2 in the temperature control station 4th transferred. The associated transfer time is with t T1 designated. The component cools during this transfer 2 away. In the temperature control station 4th the component remains 2 over a dwell time t TS . During this time the component will 2 in the temperature control station 4th thermally treated by a first area of the component 2 is exposed to a temperature which is constant at a value above the AC3 temperature T AC3 of the component 2 and a second area of the component 2 is cooled. The temperature of the first area is marked with TA, the temperature of the second area with T B .

Nach dem thermischen Behandeln des Bauteils 2 in der Temperierstation 4 wird das Bauteil 2 in den zweiten Durchlaufofen 5 transferiert. Die Transferdauer dafür ist mit tT2 bezeichnet. Auch dabei kühlt das Bauteil 2 ab, was je nach Materialstärke und Transferdauer tT2 unterschiedlich sein kann.After the thermal treatment of the component 2 in the temperature control station 4th becomes the component 2 in the second continuous furnace 5 transferred. The transfer time for this is with t T2 designated. The component also cools here 2 from what depends on the material thickness and transfer time t T2 can be different.

Im zweiten Durchlaufofen 5 wird das Bauteil 2 weiter thermisch behandelt, indem es insgesamt erwärmt wird. Dazu wird das Bauteil 2 bevorzugt einer Temperatur ausgesetzt, die oberhalb der AC3-Temperatur TAC3 des Bauteils 2 liegt. Der kältere zweite Bereich des Bauteils 2 wird dabei aufgrund der größeren Temperaturdifferenz schneller erwärmt als der wärmere erste Bereich. Die Verweildauer des Bauteils 2 im zweiten Durchlaufofen 5 ist mit TD2 bezeichnet.In the second continuous furnace 5 becomes the component 2 further thermally treated by heating it as a whole. For this purpose the component 2 preferably exposed to a temperature above the AC3 temperature T AC3 of the component 2 lies. The colder second area of the component 2 is heated faster than the warmer first area due to the greater temperature difference. The dwell time of the component 2 in the second continuous furnace 5 is denoted by T D2.

Durch die bereichsweise unterschiedliche thermische Behandlung erhält das beschichtete Bauteil 2 eine bereichsweise unterschiedliche Duktilität. Das ist beispielsweise bei einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug vorteilhaft. Durch das Erwärmen auf über AC3 und durch das anschließende Abkühlen auf unter AC3 im ersten Durchlaufofen 3 wird dabei eine besonders gut einstellbare Dicke der Interdiffusionsschicht der Beschichtung des Bauteils 2 erreicht.The coated component receives due to the different thermal treatment in areas 2 a ductility that differs in certain areas. This is advantageous for a B-pillar for a motor vehicle, for example. By heating to above AC3 and then cooling to below AC3 in the first continuous furnace 3 becomes a particularly well adjustable thickness of the interdiffusion layer of the coating of the component 2 achieved.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtungcontraption
22
BauteilComponent
33
erster Durchlaufofenfirst continuous furnace
44th
TemperierstationTemperature control station
55
zweiter Durchlaufofensecond continuous furnace
66th
erste Zonefirst zone
77th
zweite Zonesecond zone
88th
Steuereinrichtung Control device
TT
Temperaturtemperature
TAC3TAC3
AC3-Temperatur des BauteilsAC3 temperature of the component
T1T1
erste Temperaturfirst temperature
T2T2
zweite Temperatursecond temperature
TATA
Temperatur des ersten Bereichs des BauteilsTemperature of the first area of the component
TBTB
Temperatur des zweiten Bereichs des Bauteils Temperature of the second area of the component
tt
ZeitTime
tD1tD1
Verweildauer im ersten DurchlaufofenDwell time in the first tunnel oven
tZ1tZ1
Verweildauer in der ersten Zone des ersten DurchlaufofensDwell time in the first zone of the first continuous furnace
tH1tH1
erste Haltezeitfirst hold time
tZ2tZ2
Verweildauer in der zweiten Zone des ersten DurchlaufofensDwell time in the second zone of the first continuous furnace
tH2tH2
zweie Haltezeittwo hold time
tT1tT1
Transferdauer vom ersten Durchlaufofen zur TemperierstationTransfer time from the first continuous furnace to the temperature control station
tTStTS
Verweildauer in der TemperierstationDwell time in the temperature control station
tT2tT2
Transferdauer von der Temperierstation zum zweiten DurchlaufofenTransfer time from the temperature control station to the second continuous furnace
tD2tD2
Verweildauer im zweiten Durchlaufofen Dwell time in the second continuous furnace
rr
Transportrichtung des BauteilsTransport direction of the component

Claims (7)

Verfahren zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils (2), umfassend: a) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in einem ersten Durchlaufofen (3), welcher in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) in eine erste Zone (6) und eine an diese anschließende und von dem Bauteil (2) später durchlaufene zweite Zone (7) unterteilt ist, wobei sich das Bauteil (2) in der ersten Zone (6) auf eine oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegende erste Temperatur (T1) erwärmt und in der zweiten Zone (7) auf eine unterhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegende zweite Temperatur (T2) abkühlt, b) Transferieren des Bauteils (2) von dem ersten Durchlaufofen (3) in eine Temperierstation (4), c) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in der Temperierstation (4), wobei ein erster Bereich des Bauteils (2) einer Temperatur ausgesetzt wird, die im Durchschnitt oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt, und ein zweiter Bereich des Bauteils (2) gekühlt wird.A method for the thermal treatment of a coated component (2), comprising: a) thermal treatment of the component (2) in a first continuous furnace (3), which in the transport direction (r) of the component (2) in a first zone (6) and a is subdivided into this adjoining second zone (7) through which the component (2) passes later, the component (2) in the first zone (6) being at a temperature above the AC3 temperature (T AC3 ) of the component (2) lying first temperature (T 1 ) is heated and in the second zone (7 ) is cooled to a second temperature (T 2 ) below the AC3 temperature (T AC3 ) of the component (2), b) transferring the component (2) from the first continuous furnace (3) in a temperature control station (4), c) thermal treatment of the component (2) in the temperature control station (4), a first area of the component (2) being exposed to a temperature that is on average above the AC3- Temperature (T AC3 ) of the component (2) is, and a second area of the component (2) is cooled t will. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: d) Transferieren des Bauteils (2) von der Temperierstation (4) in einen zweiten Durchlaufofen (5), e) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in dem zweiten Durchlaufofen (5).Procedure according to Claim 1 , further comprising: d) transferring the component (2) from the temperature control station (4) into a second continuous furnace (5), e) thermal treatment of the component (2) in the second continuous furnace (5). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Temperatur (T1) im Bereich von 10 bis 30 K oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt und/oder wobei die zweite Temperatur (T2) im Bereich von 80 bis 150 K unterhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein the first temperature (T 1 ) is in the range from 10 to 30 K above the AC3 temperature (T AC3 ) of the component (2) and / or wherein the second temperature (T 2 ) is in the range from 80 to 150 K below the AC3 temperature (T AC3 ) of the component (2). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (2) in Schritt a) vor Verlassen der ersten Zone (6) des ersten Durchlaufofens (3) für 30 bis 100 s auf einer Temperatur innerhalb von 10 K um die erste Temperatur (T1) gehalten wird und/oder wobei das Bauteil (2) in Schritt a) vor Verlassen des ersten Durchlaufofens (3) für 20 bis 60 s auf einer Temperatur innerhalb von 10 K um die zweite Temperatur (T2) gehalten wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the component (2) in step a) before leaving the first zone (6) of the first continuous furnace (3) for 30 to 100 s at a temperature within 10 K around the first temperature (T 1 ) is held and / or wherein the component (2) in step a) is held for 20 to 60 s at a temperature within 10 K of the second temperature (T 2 ) before leaving the first continuous furnace (3). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich die erste Zone (6) in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) über 30 bis 80 % des ersten Durchlaufofens (3) erstreckt.Method according to one of the preceding claims, wherein the first zone (6) extends in the transport direction (r) of the component (2) over 30 to 80% of the first continuous furnace (3). Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Durchschnittstemperatur in einer von dem Bauteil (2) zuerst durchlaufenen Hälfte der ersten Zone (6) um mindestens 20 K höher ist als in der übrigen ersten Zone (6).Method according to one of the preceding claims, wherein an average temperature in one half of the first zone (6) through which the component (2) passes first is at least 20 K higher than in the remaining first zone (6). Vorrichtung (1) zum thermischen Behandeln eines beschichteten Bauteils (2), umfassend: - einen ersten Durchlaufofen (3), welcher in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) in eine erste Zone (6) und eine dieser nachgeordnete zweite Zone (7) unterteilt ist, - eine dem ersten Durchlaufofen (3) in Transportrichtung (r) des Bauteils (2) nachgeordnete Temperierstation (4), - eine Steuereinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, in dem ersten Durchlaufofen (3) eine derartige Temperaturverteilung einzustellen, dass sich das Bauteil (2) in der ersten Zone (6) auf eine oberhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegende erste Temperatur (T1) erwärmt und in der zweiten Zone (7) auf eine unterhalb der AC3-Temperatur (TAC3) des Bauteils (2) liegende zweite Temperatur (T2) abkühlt.Device (1) for the thermal treatment of a coated component (2), comprising: - a first continuous furnace (3) which, in the transport direction (r) of the component (2), enters a first zone (6) and a second zone (7 ) is subdivided, - a temperature control station (4) downstream of the first continuous furnace (3) in the transport direction (r) of the component (2), - a control device (8) which is set up to provide such a temperature distribution in the first continuous furnace (3) adjust that the component (2) in the first zone (6) is heated to a first temperature (T 1 ) lying above the AC3 temperature (T AC3 ) of the component (2) and to a below the AC3 temperature (T AC3 ) of the component (2) lying second temperature (T 2 ) cools.
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