DE102022107131A1

DE102022107131A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlblechbauteile

Info

Publication number: DE102022107131A1
Application number: DE102022107131.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Gerstner; Andreas Sommer; Tobias Hägele
Original assignee: Voestalpine Metal Forming GmbH
Current assignee: Voestalpine Metal Forming GmbH
Priority date: 2022-03-25
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2023-09-28
Also published as: CN117242193A; WO2023180543A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufheizen einer Stahlblechpatine oder eines vorgeformten Stahlblechbauteils mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine durch einen Ofen hindurch geführt oder in einem Ofen abgelegt bzw. positioniert wird und in dem Ofen insbesondere über die Austenitisierungstemperatur erhitzt wird, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine auf zumindest einem Träger auf mehreren Auflageflächen zumindest temporär aufliegt, wobei ein Träger verwendet wird, bei dem an den Auflageflächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil entwedera) die Auflageflächen jeweils maximal 200mm2bevorzugt maximal 113mm2betragen und/oderb) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarm-festen Stahlguss bestehen, sodass auch im Bereich der Auflagefläche ein Sauerstoffzutritt zur Oberfläche des Stahlblechs oder des Stahlbauteils gewährleistet ist sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlbauteile.
Gehärtete Stahlbauteile haben insbesondere im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass durch ihre herausragenden mechanischen Eigenschaften eine Möglichkeit besteht, eine besonders stabile Fahrgastzelle zu erstellen, ohne dass Bauteile verwendet werden müssen, die bei normalen Festigkeiten viel massiver und dadurch schwerer ausgebildet werden.
Zur Erzeugung derartiger gehärteter Stahlbauteile werden Stahlsorten, die durch eine Abschreckhärtung härtbar sind, verwendet. Derartige Stahlsorten sind zum Beispiel borlegierte Mangankohlenstoffstähle, wobei der am häufigsten eingesetzte, hier der 22MnB5 ist. Aber auch andere borlegierte Mangankohlenstoffstähle werden hierfür verwendet.
Um die aus diesen Stahlsorten gehärtete Bauteile zu erzeugen, muss das Stahlmaterial auf die Austenitisierungstemperatur (>Ac₃) erhitzt werden und abgewartet werden, bis der Stahlwerkstoff austenitisiert ist. Je nach gewünschtem Härtegrad können hier Teil- oder Vollaustenitisierungen erzielt werden.
Wird ein solches Stahlmaterial nach der Austenitisierung mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt, wandelt die austenitische Struktur in eine martensitische, sehr harte Struktur um. Auf diese Weise sind Zugfestigkeiten R_m bis über 1500 MPa erzielbar.
Zur Erzeugung der Stahlbauteile sind derzeit zwei Verfahrenswege üblich.
Beim sogenannten Formhärten, aus der EP1651789B1 bekannt, wird eine Stahlblechplatine aus einem Stahlband abgetrennt beispielsweise ausgeschnitten oder gestanzt und anschließend in einem üblichen, beispielsweise vierstufigen Tiefzieh-, Beschneide und Nachformprozess zum fertigen Bauteil geformt. Dieses fertige Bauteil wird hierbei etwas kleiner dimensioniert, um eine nachfolgende Wärmedehnung beim Austenitisieren zu kompensieren.
Das so erzeugte Bauteil wird anschließend zumindest teilbereichsweise austenitisiert und dann in ein Formhärtewerkzeug eingelegt, in dem es gepresst aber nicht oder nur sehr gering umgeformt wird. Durch die Pressung wird die Wärme aus dem Bauteil in das Formhärtewerkzeug abgeführt, und zwar mit der über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit.
Das zweite gängige Verfahren ist das sogenannte Presshärten, auch als direktes Verfahren bekannt. Beim Presshärten wird ein Stahlblechbauteil dadurch erzeugt, dass eine ebene Platine aus einem härtbaren Stahl auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb der Austenitisierungstemperatur liegt, sodass die Struktur des Stahls zumindest teilbereichsweise in der Hochtemperaturmodifikation, nämlich Austenit vorliegt. Anschließend wird diese ebene Platine in einem Umformwerkzeug mit vorzugsweise einem einzigen Umformhub in eine gewünschte Form umgeformt und durch den Kontakt mit den Umformwerkzeughälften die Wärme aus dem Stahlmaterial so schnell entzogen, dass es zu einer martensitischen Härtung kommt, bei der der Austenit im Wesentlichen in Martensit umgewandelt wird. Die Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr muss hierfür über der sogenannten kritischen Härtegeschwindigkeit liegen, die üblicherweise oberhalb von 20 Kelvin pro Sekunde liegt.
In beiden Verfahren können mit metallischen Korrosionsschutzschichten insbesondere mit Zink oder mit einer Legierung auf Basis von Zink beschichtete Platinen verwendet werden. Das Formhärten wird auch als indirekter Prozess (z.B. phsultraform) bezeichnet und das Presshärten als direkter Prozess (z.B. phs-directform). Beim direkten Prozess sind metallische Korrosionsschutzschichten aus Aluminium-Silizium ebenfalls üblich.
Der Vorteil des indirekten Prozesses ist, dass aufgrund der vorgeschalteten mehrstufigen Kaltumformung komplexere Bauteilgeometrien realisierbar sind und ein Beschneiden im gehärteten Zustand entfällt. Der Vorteil des direkten Prozesses ist, dass nur ein Werkzeug, nämlich das Presshärtewerkzeug erforderlich ist, jedoch ist die erreichbare Bauteilkomplexität geringer und es ist ein Beschneiden im gehärteten Zustand auf Endkontur erforderlich.
Somit werden beim Formhärten fertig geformte und üblicherweise auch fertig beschnittene und gelochte Bauteile durch einen Ofen geführt bzw. in einen Ofen abgelegt und auf Austenitisierungstemperatur erhitzt. Für den Transport bzw. für die Ablage werden diese Bauteile auf Ofenträgern abgesetzt, wobei diese Ofenträger üblicherweise ausreichend Stützstellen bereitstellen müssen um Kriechen und/oder Durchhängen und/oder Verdrehen und/oder Verkippen während des Aufenthalts im Ofen zu verhindern und zur Sicherstellung einer positionsgenauen Entnahme nach der Erwärmung und der anschließende positionsgenaue Einlage ins Formhärtewerkzeug beispielsweise auch Anschläge und/oder Aufnahmedorne besitzen können, die in entsprechende Löcher der Bauteile eingreifen. Vorteilhafterweise besitzen die Ofenträger eine der Bauteilgeometrie folgende bauteilspezifische Kontur, um das Bauteil in seiner ganzen Geometrie gegen um Kriechen und/oder Durchhängen und/oder Verdrehen und/oder Verkippen zu stützen. Bei einfacheren, nicht kippgefährdeten Bauteilen können die Bauteile auch auf universale Transportelemente bzw. auf universale Ablageleisten im Ofen abgelegt und während oder nach der Entnahme aus dem Ofen und vor der Einlage ins Formhärtewerkzeug positioniert werden.
Beim Presshärten müssen flache Platinen durch den Ofen befördert und erwärmt werden bzw. im Ofen abgelegt und im Anschluss erwärmt werden, daher sind beim Presshärten prinzipiell deutlich mehr Auflagepunkte d.h. Auflageflächen notwendig als beim Formhärten, da sich die ebene Platine mangels Versteifung sonst bei der Erwärmung stark durchbiegen kann und ein positionsgenauer Transport durch den Ofen bzw. eine positionsgenaue Entnahme aus dem Ofen und eine anschließende positionsgenaue Einlage ins Presshärtewerkzeug hierdurch erschwert werden würde.
Der Ofen sowohl für das Presshärten als auch für das Formhärten kann entweder als Durchlaufofen beispielsweise als Hubschrittförderofen oder Hubbalkenofen oder Kettenträgerofen oder Rollenherdofen oder als Kammerofen beispielsweise als Mehrlagenkammerofen oder sogenannter „Pizzaofen“ ausgeführt sein.
Somit hat zum Zwecke der Austenitisierung das Erwärmungsgut immer Kontakt zu einer Transport-, Halte- oder Erwärmungsvorrichtung. Diese Kontaktflächen oder -punkte stellen bei verzinkten Blechen immer eine Beeinflussung der Oberfläche dar, wobei die Beeinflussung der Oberfläche durch eine Kontaktfläche aufgrund von Vibrationen und/oder Schichtreaktionen (z.B. exothermen Reaktionen) während des Ofenaufenthaltes größer sein kann als die Kontaktfläche selbst. Bei verzinktem Material besteht die Gefahr, dass die Schicht abgetragen oder beschädigt wird und zudem an der Schicht Ausblühungen bis hin zu lokalem Abbrand entstehen.
Somit kann bei verzinktem Material die Oberfläche beeinflusst werden, dies kann beispielsweise den Korrosionsschutz und/oder die Lackhaftung der Bauteile negativ beeinflussen und/oder auch aus optischen Gesichtspunkten unerwünscht sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Erzeugen von gehärteten Stahlbauteilen zu schaffen, bei dem Ausblühungen und Beschädigungen der verzinkten Oberfläche an den Auflageflächen während der Erwärmung in einem Ofen vermindert oder beseitigt werden.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, mit der der Transport und/oder die Platinen- bzw. Bauteilauflage im Ofen schonender stattfindet.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Es ist bekannt, dass eine Beschichtung mit Zink oder einer Legierung auf Basis von Zink auf einem Stahlblechsubstrat bei der Aufheizung zum Zwecke des Austenitisierens eine dünne Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche bildet, sofern Aluminium oder ein anderes Element, welches sauerstoffaffiner als Zink ist, in der Zinkbeschichtung enthalten ist. Diese Oxidschicht schützt das darunter liegende Zink, das bei weiterer Erwärmung flüssig wird. Ohne diese Aluminiumoxidschicht oxidiert die Zinkschicht bis hin zu einem Verbrennen oder verdampft teilbereichsweise. Das flüssige Zink unterhalb der schützenden Aluminiumoxidhaut wandelt sich in Zinkferrit an der Grenzschicht zum Eisen um und darüber in eine Zink-Eisen-Legierung, üblicherweise mit eher heterogen verteilten Konzentrationen.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass insbesondere beim Presshärteprozess und damit dem Transport eines derart aufgeheizten Bleches durch den Ofen eine Auflagefläche vorhanden sein muss, die es ermöglicht, bei Beschädigung der schützenden Aluminiumoxidschicht die selbstheilende Wirkung des Materials bzw. der Oberfläche zu fördern. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, dass sich bei ausreichend vorhandenem Sauerstoff und geringer Beschädigung die Aluminiumoxidhaut erneut bildet und so das flüssige Zink weiterhin schützt.
Erfindungsgemäß muss die Kontaktfläche zwischen einem Trag- bzw. Transportmedium und der aufliegenden Stahlplatine so ausgebildet werden, dass ausreichend Sauerstoff an die Auflagefläche gelangt. Ferner ist die Kontaktfläche bei Vibration während des Ofentransportes bzw. Ofenaufenthalts hinsichtlich Aluminiumoxidschicht nicht schädigend, wobei zur Vermeidung von Anhaftungen oder Ablagerungen der Beschichtung die Kontaktfläche bzw. das die Kontaktfläche ausbildende Material am Transport- bzw. Tragmedium möglichst reaktionsträge bzw. wenig affin in Bezug auf die Zinkbeschichtung der aufliegenden Stahlplatine ist.
Vorteilhafterweise lassen sich diese Kontaktflächen reinigen, wobei die Kontaktflächen geometrisch vorteilhaft so ausgelegt werden, dass keine langgezogene Linienauflage oder eine zu spitze Punktauflage vorhanden ist, welche die Oberfläche schädigt. Als erfindungsgemäß vorteilhaft haben sich kleine näherungsweise runde oder näherungsweise quadratische oder näherungsweise rechteckige Kontaktflächen mit Ausdehnungen von 7 bis 200 mm² herausgestellt. Vorzugsweise kann bei näherungsweise rechteckigen Kontaktflächen das Länge-Breite-Verhältnis zwischen 1:1 und 5:1 liegen.
Als ein besonders bevorzugtes Material kommt beispielsweise Yttrium stabilisiertes Zirkoniumdioxid infrage. Dieses Material ist temperaturbeständig, sehr hart und lässt ab 600°C Sauerstoffionen diffundieren. Ein weiterer geeigneter Werkstoff ist Aluminiumoxid, welches einerseits eine geringe Affinität zu den Auflagematerialien des Stahlmaterials hat und zum anderen ebenfalls hochtemperaturfest ist. Ein weiterer geeigneter Werkstoff ist ein Chrom-Nickel-Stahl mit einem hohem Siliziumgehalt auf dem sich bei hohen Temperaturen eine geschlossene Oxidschicht bildet, die sich wenig affin zur Zinkbeschichtung verhält.
Aber auch andere keramische Werkstoffe, welche eine ausreichend hohe Rauigkeit und/oder Porosität aufweisen können als Sauerstoffspeicher dienen, hier sei beispielsweise Siliziumkarbid (SiC) oder andere Karbidkeramiken genannt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der keramische Werkstoff eine offene Porosität von 20 bis 60 Vol.-% insbesondere 25 bis 35 Vol.-% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 µm insbesondere Rz > 100 µm aufweist.
Darüber hinaus sind Wabenkörper denkbar, welche ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen Sauerstoff und Kontaktfläche haben, ebenso wie offenporige Materialien, wie metallische oder keramische Schwamm- bzw. Schaumstrukturen, hochtemperaturfeste Gewebematerialien und dergleichen.
Überraschend hat sich herausgestellt, dass für die erfindungsgemäßen Zwecke eine sehr glatt polierte Oberfläche - von der man erwarten würde, dass sie Anhaftungen vermindert - nicht vorteilhaft ist, sondern eine raue Oberfläche. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert.
Alternativ hierzu haben die Erfinder erkannt, dass bereits eine starke Reduktion der Auflageflächen bei den Ofenträgern insbesondere beim Formhärten d.h. beim indirekten Prozess mit vorgeformten Bauteilen ausreichend zur Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen wie Zinkausblühungen sein kann. Hierzu wird anstelle der üblichen Auflagefläche von etwa 400mm² (also etwa ∅23mm bzw. 20mm Quadratkantenlänge) diese auf maximal 200mm² (also maximal etwa ∅16mm bzw. 14mm Quadratkantenlänge) reduziert. Als besonders geeignet haben sich Auflageflächen von jeweils 7mm² bis 200mm² insbesondere bevorzugt 13mm² bis 113mm² (also etwa ∅3mm bis ∅16mm bzw. 3mm bis 14mm Quadratkantenlänge insbesondere bevorzugt ∅4mm bis ∅12mm bzw. 4mm bis 11mm Quadratkantenlänge) gezeigt.
Die untere Grenze von 7mm² bzw. 3mm Kantenlänge sollte nicht unterschritten werden, da dies zur erhöhten Abnützung bzw. Zerstörung der Auflagefläche durch die ständige Temperaturbehandlung und Erwärmungs- als auch Abkühlungsschritte in Verbindung mit Vibrationen führen kann. Die obere Grenze von 200mm² je Auflagefläche sollte nicht überschritten werden, um entsprechende Ausblühungen bzw. andere Oberflächenbeschädigungen welche zu unter anderem mangelhaften Korrosionsschutz führen können, besonders prozesssicher zu verhindern. Damit kann vorteilhafterweise das bisher verwendete Stahlmaterial der Ofenträger weiterverwendet werden, was einen Kostenvorteil darstellt.
Des Weiteren soll die Formstabilität der Teile gewährleistet sein, bzw. können die Bauteile besser gegen Verwindungen oder andere unerwünschte Formänderungen geschützt werden.
Die Erfindung betrifft somit insbesondere ein Verfahren zum Aufheizen einer Stahlblechpatine oder eines vorgeformten Stahlblechbauteils mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine durch einen Ofen hindurch geführt oder in einem Ofen abgelegt bzw. positioniert wird und in dem Ofen insbesondere über die Austenitisierungstemperatur erhitzt wird, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine auf zumindest einem Träger auf mehreren Auflageflächen zumindest temporär aufliegt, wobei ein Träger verwendet wird, bei dem an den Auflageflächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil entweder

a) die Auflageflächen jeweils maximal 200mm² bevorzugt maximal 113mm² betragen und/oder
b) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahlguss bestehen, sodass auch im Bereich der Auflagefläche ein Sauerstoffzutritt zur Oberfläche des Stahlblechs oder des Stahlbauteils gewährleistet ist.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Träger mit einer Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahl beschichtet, belegt oder aus dieser ausgebildet wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Auflageflächen beim Träger auf jeweils mindestens 7mm² bevorzugt 13mm² eingestellt wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder der hochwarmfeste Stahlguss eine offene Porosität von 20 bis 60 Vol.-% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 µm insbesondere Rz > 100 µm aufweist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein Träger verwendet wird, der eine Mehrzahl von benachbarten Auflageflächen besitzt, wobei die Auflageflächen aus der Oxidkeramik ausgebildet sind, wobei die Auflageflächen zueinander beabstandet sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass als Material für die Kontaktfläche zwischen dem Träger und der Platine und/oder dem Bauteil Yttrium stabilisiertes Zirkoniumoxid und/oder Aluminiumoxid verwendet wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass als Träger und/oder Auflagefläche Wabenkörper, insbesondere keramische Wabenkörper und/oder keramische Fasern und/oder keramische Gewebe und/oder offenporige Materialien wie metallische oder keramische Schwamm- oder Schaumstrukturen verwendet werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung, insbesondere einem Bor-Mangan-Stahl gebildet ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine mit der folgenden Zusammensetzung verwendet wird (alle Angaben in Gew.-%):

Kohlenstoff bis 0,4, vorzugsweise 0,15 bis 0,3
Silizium bis 1,9, vorzugsweise 0,11 bis 1,5
Mangan bis 3,0, vorzugsweise 0,8 bis 2,5
Chrom bis 1,5, vorzugsweise 0,1 bis 0,9
Molybdän bis 0,9, vorzugsweise 0,1 bis 0,5
Nickel bis 0,9,
Titan bis 0,2 vorzugsweise 0,02 bis 0,1
Vanadin bis 0,2
Wolfram bis 0,2,
Aluminium bis 0,2, vorzugsweise 0,02 bis 0,07
Bor bis 0,01, vorzugsweise 0,0005 bis 0,005
Schwefel max. 0,01, vorzugsweise max. 0,008
Phosphor max. 0,025, vorzugsweise max. 0,01
Rest Eisen und Verunreinigungen.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Stahlblechplatine zum Zwecke der Austenitisierung erhitzt und anschließend umgeformt wird oder erst zu einem Stahlblechbauteil kalt umgeformt wird und anschließend zum Zwecke der Austenitisierung erhitzt und nach dem Austenitisieren die Stahlblechplatine oder das umgeformte Stahlblechbauteil mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Abkühlrate abgekühlt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufheizen von Stahlblechplatinen und/oder Stahlblechbauteilen mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei die Vorrichtung zumindest einen Träger mit mehreren Auflageflächen zum zumindest temporären Auflegen einer Stahlblechplatine oder eines Stahlblechbauteils besitzt, wobei der Träger Platinen- oder bauteilseitig Auflageflächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil besitzt, bei dem

a) die Auflageflächen jeweils maximal 200mm² bevorzugt maximal 113mm² betragen und/oder
b) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahlguss bestehen.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Träger eine Abfolge voneinander angrenzenden Pyramidenstümpfen, Kegelstümpfen, Säulen, oder Stempeln besitzt, wobei die Auflageflächen für die Platine oder das Werkstück durch die werkstück- oder platinenseitigen Flächen der Kegelstümpfe, Pyramidenstümpfe, Säulen oder Stempel ausgebildet werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Auflageflächen der Keramik eine quadratische, mehreckige oder runde Fläche mit einer Größe von jeweils bis 200mm² haben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Auflageflächen beim Träger eine Auflagefläche von jeweils 7mm² bis 200mm² insbesondere 13mm² bis 113mm² haben.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Pyramidenstümpfe und/oder Kegelstümpfe und/oder Säulen und/oder Stempel auf einem Träger aus hochwarmfestem Stahl, Siliziumkarbid, Oxidkeramik oder anderen warmfesten Trägern angeordnet sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Kegelstümpfe, Pyramidenstümpfe, Säulen oder Stempel plasmagespritzt ausgebildet sind mit einer durch das Plasmaspritzen entstandenen rauen Oberfläche.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Auflagen aus einem keramischen Material wie Yttrium stabilisierten Zirkoniumdioxid oder Aluminiumoxid ausgebildet sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder der hochwarmfeste Stahlguss eine offene Porosität von 20 bis 60 Vol.-% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 µm insbesondere Rz > 100 µm aufweisen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei:

1 den indirekten Prozess (Formhärten, phsultraform d.h. ohne Beschneiden im gehärteten Zustand) schematisch;
2 den Unterschied zwischen Ofenträger (konturfolgend) und Ofenablageleisten (nicht konturfolgend) am Beispiel eines Kammerofens;
3 beispielhaft den Effekt des Kriechens bzw. Durchhängens nach Ofen bei mangelnder Abstützung bei einem Durchlaufofen;
4 beispielhaft den Effekt des Kriechens bzw. Durchhängens nach Ofen bei mangelnder Abstützung bei einem Kammerofen;
5 beispielhafte Bauteiloberfläche an Kontaktstellen beim Stand der Technik;
6 beispielhafte Bauteiloberfläche an Kontaktstellen bei erfindungsgemäßer Durchführung;
7 ein Beispiel für die erfindungsgemäß reduzierte Auflagefläche;
8 ein Beispiel für die Abstützung bzw. Auflagefläche nach dem Stand der Technik;
9 beispielhafte erfindungsgemäße reduzierte Auflagefläche;
10 erfindungsgemäßer Ofenträger für den indirekten phs-(ultraform-)Prozess;
11 vier verschiedene Varianten einer Ofenablagefläche;
12 eine plasmagespritzte, bezüglich der Oberfläche unbearbeitete Yttrium-stabilisierte Zirkoniumdioxid-Ablagefläche;
13 eine Detailvergrößerung der Ablagefläche nach 12;
14 eine Ablagefläche gemäß 13 aus Aluminiumoxid;
15 eine Ablagefläche aus hitzebeständigem Stahlguss;
16 a) einen Ablagewabenkörper aus Vollkeramik;
16 b) einen Ablagewabenkörper aus Keramikfasern;
16 c) die Oberflächenkontur eines Wabenkörpers aus Vollkeramik;
16 d) die Oberflächenkontur eines Keramikgewebes;
16 e) eine keramische Schaumstruktur;
17 eine Darstellung eines Wabenkörpers aus 16 a) und drei darauf liegend erwärmte (erfindungsgemäße) Blechteile;
18 eine Darstellung einer Keramikfaserplatte aus 16 d) und drei darauf liegend erwärmte (erfindungsgemäße) Blechteile;

Der indirekte Prozess wird schematisch in 1 dargestellt, dabei wird deutlich, dass die Bauteilgeometrie inklusive Beschnitt an Außenkontur und Lochbild nach der Kaltumformung d.h. vor der Ofenerwärmung bereits fertiggestellt ist und im gehärteten Zustand d.h. nach der Abschreckhärtung im Formhärtewerkzeug kein Beschnitt an Außenkontur und Lochbild mehr erfolgt. Dies bedeutet, dass die Bauteile nach der Ofenerwärmung mit der korrekten Position in das Formhärtewerkzeug eingelegt werden müssen, da es andernfalls zu nicht korrigierbaren Maßabweichungen von Außenkontur und Lochbild sowie zu unerwünschten Deformationen im Formhärtewerkzeug kommt. Daher ist am Beispiel des dargestellten Durchlaufofens eine exakte Positionierung des Bauteils insbesondere bei der Ofenentnahme notwendig um prozessseitig mittels bspw. Robotern eine genaue Positionierung in das Formhärtewerkzeug vorteilhafterweise ermöglichen zu können. Dies kann analog auch für den direkten Prozess (nicht dargestellt) bei unverformten bzw. geringfügig vorgeformten Platinen Anwendung finden.
2 zeigt beispielhaft den Unterschied zwischen einer Bauteilablage auf bauteilkonturfolgenden Ofenträgern und einer Bauteilablage auf (nicht konturfolgenden ggf. auch universellen) Ofenablageleisten am Beispiel eines Kammerofens. Dabei wird auf der linken Seite die Seitenansicht dargestellt wobei der rechte, nicht mit dem Rest verbundene Block die Ofentür symbolisiert und auf der rechten Seite die jeweilige Vorderansicht. Dabei wird in den oberen Figuren eine konturfolgende Bauteilablage dargestellt und unten eine Bauteilablage auf Leisten.
Bei der Wärmebehandlung im Ofen kann es zum Kriechen bzw. Durchhängen des Stahlmaterials kommen, dies wird in 3 am Beispiel eines Durchlaufofens bzw. in 4 am Beispiel eines Kammerofens dargestellt. Um dem Kriechen bzw. Durchhängen und ggf. auch einem Verdrehen und/oder Verkippen entgegenzuwirken muss eine ausreichende Abstützung des Stahlmaterials gewährleistet sein.
Allerdings kann eine sehr hohe Auflagefläche bei beschichteten Stahlmaterial zu Ausblühungen oder anderen Oberflächenbeeinträchtigungen führen, welche in 5 dargestellt sind.
Bei einer erfindungsgemäß reduzierten Auflagefläche hingegen bildet sich eine solche Oberflächenbeeinträchtigung an den Kontaktstellen bzw. Auflageflächen nicht oder nur vergleichsweise geringfügig aus, dies wird in 6 dargestellt.
Erfindungsgemäß wird als Träger bzw. Auflage ein Träger verwendet, der werkstück- bzw. platinenseitig eine Kontur besitzt. Dies kann erfindungsgemäß eine Ablageleiste, Auflageleiste, Ofenauflage, Bauteilauflage oder ähnliches sein. Beispielhaft ist eine solche Kontur in 7 (die strichlierte Fläche stellt den Träger dar) dargestellt. Dabei weist dieser Träger mehrere Auflageflächen auf, vorzugsweise mindestens drei um einen geometrisch sicheren Zustand gewährleisten zu können.
Einen Querschnitt eines gesamten Trägers, also ein Beispiel für einen Ofenträger für ein Bauteil für den indirekten Prozess findet sich in 9 (die strichlierte Fläche stellt das Bauteil dar) als auch in dreidimensionaler Darstellung in 10.
Aus dem Stand der Technik (8) ist hingegen ein linienförmiger Kontakt bzw. linienförmige Auflageflächen bekannt.
Die Kontur eines Trägers kann aber auch beispielsweise eine Abfolge von aneinander angrenzenden Pyramidenstümpfen sein, wobei die eigentlichen Auflageflächen die Deckflächen der Pyramidenstümpfe sind, während die Grundflächen der Pyramidenstümpfe aneinander anliegen. Ein solches Beispiel für eine leistenförmige Ofenauflagefläche mit darauf angeordneten Pyramidenstümpfen wird in 11 c) dargestellt.
Bei den vier in 11 dargestellten Varianten handelt es sich um einen Keramikstab 11 a); Aluminiumoxid (Al₂O₃) beschichtete Pyramidenstümpfe in geschliffenen Zustand 11 b) oberer Bereich; Zirkonoxid (ZrO) beschichtete Pyramidenstümpfe in geschliffenen Zustand 11 b) unterer Bereich; Aluminiumoxid beschichtete Pyramidenstümpfe in rauen Zustand 11 c) oberer Bereich; Zirkonoxid beschichtete Pyramidenstümpfe in rauen Zustand 11 c) unterer Bereich sowie SolGel beschichtete Pyramidenstümpfe dargestellt in 11 d) .
Dabei zeigte sich überraschenderweise, dass die Keramiken, insbesondere Al₂O₃ und ZrO in rauen Zustand wesentlich weniger zu Oberflächenbeeinträchtigung führten als jene Keramiken welche geschliffen wurden.
Die Pyramidenstumpfoberflächen haben dabei eine beispielsweise angenähert quadratische Fläche mit in etwa 4 bis 12 mm Kantenlänge was einer Auflagefläche von 13mm² bis 113mm² entspricht.
Die Pyramidenstümpfe können hierbei zum Beispiel auf einen Träger aus warmfestem Stahl, Siliziumkarbid oder dergleichen warmfesten Trägern angeordnet sein oder der gesamte Träger kann aus diesen bestehen.
Vorzugsweise sind die Oberflächen der Pyramidenstümpfe hierbei zum Beispiel plasmagespritzt und bestehen aus einem keramischen und insbesondere oxidkeramischen Material.
Durch das Plasmaspritzen oder vergleichbare bzw. extra dafür eingesetzte Verfahren wird eine gewisse Oberflächenrauigkeit erzielt.
Als oxidkeramische Materialien eignen sich insbesondere Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid. Es können auch karbidkeramische Materialen verwendet werden.
Anstelle von den in 12 bis 14 dargestellten Pyramidenstümpfen sind selbstverständlich auch andere geometrische Ausformungen, zum Beispiel Kegelstümpfe oder Säulen denkbar.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Auflageflächen als Wabenkörper aus Vollkeramik ausgebildet ( 16 a). Hierbei können die Wabenkörper nur einzeln und beabstandet auf einem Träger angeordnet sein, wobei die einzelnen Wabenkörper beispielsweise Kantenlängen von 5 bis 25 mm haben können. Die Wabenkörper sind hierbei vorzugsweise aus einem keramischen Vollmaterial, wie Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid oder Aluminiumoxid ausgebildet. Dieser kann beispielsweise eine Rauheit von Rz = 23 µm aufweisen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die tragende Fläche des Trägers vollständig als Wabenkörper ausgebildet, der in diesem Fall dem entsprechend langgestreckt ausgebildet ist.
Die Waben können hierbei einen quadratischen aber auch mehreckigen, insbesondere sechseckigen Querschnitt haben.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Wabenkörper aus Keramikfasern ausgebildet (16 b), wobei dieser Keramikfaserwabenkörper sich über einen gesamten Träger oder ebenfalls nur teilbereichsweise bzw. punktuell an einem Träger befinden kann.
Besonders vorteilhaft kann sein, dass die Oberflächenkontur nicht eben und insbesondere nicht poliert ist, sondern über eine Rauigkeit bzw. Mikrokontur verfügt. Hierbei kann eine solche Oberflächenkontur dadurch ausgebildet sein, dass nach dem Flamm- oder Plasmaspritzen keine weitere Nachbearbeitung der Oberfläche erfolgt bzw. bei einem Wabenkörper ebenfalls keine Nachbearbeitung der Oberfläche erfolgt, so dass sich eine Oberflächenkontur, wie zum Beispiel in 16 c) ergibt.
Verwendbare Keramikgewebe haben üblicherweise ebenfalls Oberflächen mit einer bestehenden Kontur oder Rauigkeit, wie dies in 16 d) dargestellt ist.
Geeignet sind auch Schäume bzw. Mikroschäume, welche an ihren Oberflächen ebenfalls über eine durch die Poren gebildete Mikrostruktur verfügen (16 e).
Dazu wurden mit einem Wabenkörper aus 16 a) eine Wärmebehandlung von drei aufliegenden verzinkten Blechteilen durchgeführt und diesen wiesen keine Oberflächenbeeinträchtigungen auf (siehe 17).
Auch auf einer Keramikfaserplatte gemäß 16 d) wurden drei Stahlblechteile aufgelegt, wobei in diesem Beispiel als Keramikfaserplatte ein Hochtemperatur-Composite aus Silicagewebe mit überwiegender Al₂O₂-Matrix gewählt wurde und dieses führte ebenfalls zu keiner Oberflächenbeeinträchtigung der verzinkten Stahlblechteile (in 18 dargestellt). Diese weist beispielsweise eine Rauheit von Rz = 57 µm auf.
Die Erfindung wird anhand von Versuchen erläutert.
Versuch 1
Eine Blechplatine, die mit einer Aluminium-Silizium-Beschichtung ausgebildet wird, wird auf beschichteten Ablageelementen aufgelegt.
Die Ablageelemente bestehen hierbei einmal aus einem längsliegenden Keramikstab, einmal aus Pyramidenstümpfen aus Aluminiumoxid, bei denen die Kontaktflächen geschliffen sind, aus Pyramidenstümpfen, die in gleicher Weise wie die vorhergenannten ausgebildet sind, jedoch aus Yttrium-stabilisierten Zirkoniumoxid ausgebildet sind,
Pyramidenstümpfen aus plasmagespritztem Aluminiumoxid ohne Oberflächenbehandlung, in gleicher Weise ausgebildete Pyramidenstümpfe aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid sowie ein Träger der mit Pyramidenstümpfen, die mit einem Sol-Gel-Verfahren beschichtet sind.
Ein Versuchsofen wird auf eine Temperatur erhitzt, die bezüglich des Wärmeübergangs so hoch ist, dass die Platine auf etwa 930°C erhitzt wird.
Nach dem Herausnehmen und Abkühlen der Platine zeigt die Platine im Bereich des Keramikstabes deutliche Veränderungen der metallischen Oberfläche auf, die nach optischer Prüfung nicht in Ordnung sind.
Die Teile der Platine, die auf den geschliffenen Aluminiumoxid- und geschliffenen Zirkoniumoxid-Pyramidenstümpfen auflagen, sind optisch grenzwertig und ebenfalls nicht in einem Zustand, der als annehmbar bezeichnet werden kann.
In gleicher Weise erscheint die Platine im Bereich der Sol-Gel-Auflagen nicht in Ordnung.
Lediglich im Bereich der Aluminiumoxid-Ablageelemente und der Zirkoniumoxid-Ablageelemente, die ungeschliffen sind, ist die Platine von der Oberflächenqualität her in Ordnung.
Versuch 2
Eine Platine aus einem Zink-beschichteten Blech wird in einem Ofen gefördert.
Die Platine weist Oberflächenveränderungen auf, die unter anderem aus Zinkausblühungen bestehen und eine unannehmbare Oberflächenbeeinträchtigung darstellen.
Versuch 3
Eine Platine wie in Versuch 2, wobei die Auflagen wieder den Auflagen gemäß Versuch 1 entsprechen.
Die Platine zeigt im Bereich der Keramikstabauflage derart starke Oberflächenveränderungen, dass eine Keramikstabauflage mit einer schmalen linienförmigen Auflagefläche nicht verwendbar ist.
Bei einer Auflagerung werden im Bereich der Sol-Gelbeschichteten Auflage ebenfalls Oberflächenveränderungen festgestellt, die unannehmbar sind.
Bei der Aluminiumoxidauflage, die geschliffen wurde und der Zirkoniumauflage, die geschliffen wurde, sind ebenfalls Oberflächenveränderungen festzustellen, die jedoch hinter denen des Keramikstabes oder der Sol-Gel-Beschichtung deutlich zurücktreten.
Bei einer Aluminiumoxidbeschichtung und einer Zirkoniumoxidbeschichtung oder Siliziumkarbidbeschichtung, die eine Rauigkeit bzw. Porosität besitzen, können keine negativen Veränderungen festgestellt werden.
Beispielsweise kann die Siliziumkarbidbeschichtung eine Rauheit von Rz = 49 µm aufweisen.
Versuch 4
Dieser Versuch entspricht dem Versuch 3, wobei jedoch die Platine während des Erhitzens angehoben und abgesenkt wird.
Im Bereich der Keramikstabauflage und der Sol-Gel-Auflage zeigen sich starke negative Veränderungen der Oberfläche. Im Bereich der geschliffenen Aluminiumoxidauflage und der ungeschliffenen Aluminiumoxidauflage werden ebenfalls Veränderungen festgestellt.
Die Zirkoniumoxidauflagen weisen keine bis wenige Veränderungen auf, wobei die Zirkoniumoxidauflage ohne Oberflächenschliff das beste Ergebnis erzielt.
Insgesamt kann auch hier festgestellt werden, dass Zirkoniumoxid und Aluminiumoxid in ungeschliffenem Zustand die besten Auflager sind.
Versuch 5
Ein vorgeformtes legierungsverzinktes Bauteil wird mit einem Ofenträger durch einen Durchlaufofen geführt und austenitisiert.
Die Auflageflächen weisen jeweils eine Fläche zwischen 210mm² und 400mm² auf.
Nach dem Härten und Abkühlen des Bauteils aus dem Formhärtewerkzeug zeigt das gehärtete Bauteil im Bereich der Auflageflächen deutliche Veränderungen der metallischen Oberfläche auf, die nach optischer Prüfung nicht in Ordnung sind. Insbesondere Zinkausblühungen welche in 5 dargestellt sind können nicht akzeptiert werden und daher stellt das Bauteil Ausschuss dar.
Versuch 6
Wie Versuch 5, allerdings wurden die Auflageflächen noch weiter reduziert und weisen eine Fläche von jeweils 13mm² bis 100mm² auf.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass nach dem Härten und Abkühlen des Bauteils, nach der Entnahme aus dem Formhärtewerkzeug hier die Oberflächenbeschädigungen stark reduziert werden konnten und trotz keinerlei Anpassung des Materials des Ofenträgers hier zwar optische geringe Ausblühungen feststellbar waren, diese aber keine Materialschädigung des Bauteils darstellten. Daher war dieses Material in Ordnung.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass bei Hochtemperaturprozessen zum Austenitisieren von Stahlblechplatinen oder Stahlblechbauteilen mit Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung der Träger so gewählt werden muss, dass die vorhandene Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung der Stahlblechplatinen oder Stahlblechbauteile nicht beschädigt wird oder bei Beschädigung ihre selbstheilenden Funktionen ausspielen kann.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass keramische Beschichtungen auf den Trägern oder keramische Träger hierfür geeignet sind, wenn sie keine glatten polierten Oberflächen, sondern raue und/oder poröse Oberflächen besitzen. Hierbei hat sich gezeigt, dass keramische Auflagen aus Oxidkeramiken oder Karbidkeramiken und insbesondere aus Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid, aber auch rauer Stahlguss den gewünschten Effekt erzielen.
Erfindungsgemäß wurde festgestellt, dass alternativ oder zusätzlich zu den keramischen Beschichtungen auch eine vergleichsweise hohe Reduktion der Auflageflächen bei Ofenträgern auf unter 200mm² dazu führten, dass die vorhandene Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung nicht beschädigt wird oder bei Beschädigungen ihre selbstheilenden Funktionen ausspielen kann.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich einen Träger vorzusehen, welcher einige Auflageflächen unter den genannten 200mm² vorsieht und zusätzlich einige Auflageflächen welche porös und/oder rau ausgebildet sind, d.h. eine Mischung aus beiden Varianten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1651789 B1 [0007]

Claims

Verfahren zum Aufheizen einer Stahlblechpatine oder eines vorgeformten Stahlblechbauteils mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine durch einen Ofen hindurch geführt oder in einem Ofen abgelegt bzw. positioniert wird und in dem Ofen insbesondere über die Austenitisierungstemperatur erhitzt wird, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine auf zumindest einem Träger auf mehreren Auflageflächen zumindest temporär aufliegt, wobei ein Träger verwendet wird, bei dem an den Auflageflächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil entweder c) die Auflageflächen jeweils maximal 200mm² bevorzugt maximal 113mm² betragen und/oder d) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahlguss bestehen, sodass auch im Bereich der Auflagefläche ein Sauerstoffzutritt zur Oberfläche des Stahlblechs oder des Stahlbauteils gewährleistet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger mit einer Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahl beschichtet, belegt oder aus dieser ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen beim Träger auf jeweils mindestens 7mm² bevorzugt 13mm² eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder der hochwarmfeste Stahlguss eine offene Porosität von 20 bis 60 Vol.-% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 µm insbesondere Rz > 100 µm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger verwendet wird, der eine Mehrzahl von benachbarten Auflageflächen besitzt, wobei die Auflageflächen aus der Oxidkeramik ausgebildet sind, wobei die Auflageflächen zueinander beabstandet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Kontaktfläche zwischen dem Träger und der Platine und/oder dem Bauteil Yttrium stabilisiertes Zirkoniumoxid und/oder Aluminiumoxid verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger und/oder Auflagefläche Wabenkörper, insbesondere keramische Wabenkörper und/oder keramische Fasern und/oder keramische Gewebe und/oder offenporige Materialien wie metallische oder keramische Schwamm- oder Schaumstrukturen verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung, insbesondere einem Bor-Mangan-Stahl gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine mit der folgenden Zusammensetzung verwendet wird (alle Angaben in Gew.-%): Kohlenstoff bis 0,4, vorzugsweise 0,15 bis 0,3 Silizium bis 1,9, vorzugsweise 0,11 bis 1,5 Mangan bis 3,0, vorzugsweise 0,8 bis 2,5 Chrom bis 1,5, vorzugsweise 0,1 bis 0,9 Molybdän bis 0,9, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Nickel bis 0,9, Titan bis 0,2 vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Vanadin bis 0,2 Wolfram bis 0,2, Aluminium bis 0,2, vorzugsweise 0,02 bis 0,07 Bor bis 0,01, vorzugsweise 0,0005 bis 0,005 Schwefel max. 0,01, vorzugsweise max. 0,008 Phosphor max. 0,025, vorzugsweise max. 0,01 Rest Eisen und Verunreinigungen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stahlblechplatine zum Zwecke der Austenitisierung erhitzt und anschließend umgeformt wird oder erst zu einem Stahlblechbauteil kalt umgeformt wird und anschließend zum Zwecke der Austenitisierung erhitzt und nach dem Austenitisieren die Stahlblechplatine oder das umgeformte Stahlblechbauteil mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Abkühlrate abgekühlt werden.
Vorrichtung zum Aufheizen von Stahlblechplatinen und/oder Stahlblechbauteilen mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei die Vorrichtung zumindest einen Träger mit mehreren Auflageflächen zum zumindest temporären Auflegen einer Stahlblechplatine oder eines Stahlblechbauteils besitzt, wobei der Träger platinen- oder bauteilseitig Auflageflächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil besitzt, bei dem c) die Auflageflächen jeweils maximal 200mm² bevorzugt maximal 113mm² betragen und/oder d) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahlguss bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine Abfolge voneinander angrenzenden Pyramidenstümpfen, Kegelstümpfen, Säulen, oder Stempeln besitzt, wobei die Auflageflächen für die Platine oder das Werkstück durch die werkstück- oder platinenseitigen Flächen der Kegelstümpfe, Pyramidenstümpfe, Säulen oder Stempel ausgebildet werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen der Keramik eine quadratische, mehreckige oder runde Fläche mit einer Größe von jeweils bis 200mm² haben.
Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflageflächen beim Träger eine Auflagefläche von jeweils 7mm² bis 200mm² insbesondere 13mm² bis 113mm² haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyramidenstümpfe und/oder Kegelstümpfe und/oder Säulen und/oder Stempel auf einem Träger aus hochwarmfestem Stahl, Siliziumkarbid, Oxidkeramik oder anderen warmfesten Trägern angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelstümpfe, Pyramidenstümpfe, Säulen oder Stempel plasmagespritzt ausgebildet sind mit einer durch das Plasmaspritzen entstandenen rauen Oberfläche.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagen aus einem keramischen Material wie Yttrium stabilisierten Zirkoniumdioxid oder Aluminiumoxid ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder der hochwarmfeste Stahlguss eine offene Porosität von 20 bis 60 Vol.-% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 µm insbesondere Rz > 100 µm aufweisen.