DE102022108510A1 - Verfahren zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken (WB), insbesondere Getriebekomponenten, wobei vorzugsweise aufgekohlte metallische Werkstücke (WB) in ein Mittel (TK) zum Erwärmen von Werkstücken eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel (TK) zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke (WB) in den Durchlaufofen durch eine erste Öffnungseinrichtung (1) in einen Heizabschnitt (TKH) des Durchlaufofens zum Erwärmen eingebracht werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Erwärmen in einen von dem Heizabschnitt (TKH) abschottbaren Ausgangsabschnitt (TKO) überführt werden und darin bei einer festgelegten Temperatur warmgehalten werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Warmhalten durch eine zweite Öffnungseinrichtung (2), die von der ersten Öffnungseinrichtung (1) verschieden ist, aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel (PQ) zum Härten eingeführt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke.
  • Die Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken ist aus dem Stand der Technik bekannt. Das bekannte Grundprinzip der Wärmebehandlung sieht vor, dass metallische Werkstücke erwärmt und im Anschluss daran gehärtet werden.
  • Es ist insbesondere bei der Wärmebehandlung zahlreicher Werkstücke, beispielsweise bei einer Serienfertigung, etc. von großem Interesse, eine gleichbleibende Qualität der wärmebehandelten Werkstücke, mithin eine hohe Reproduktionsgenauigkeit zu erhalten.
  • Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen zu schaffen, durch welche im Rahmen einer prozesstechnisch vorteilhaft abwickelbaren Wärmebehandlung hinsichtlich des Gefügeaufbaus und der Geometrie entsprechend wärmebehandelter Werkstücke eine hohe Reproduktionsgenauigkeit sichergestellt werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, insbesondere Getriebekomponenten vorgeschlagen, wobei vorzugsweise aufgekohlte metallische Werkstücke in ein Mittel zum Erwärmen von Werkstücken eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke in den Durchlaufofen durch eine erste Öffnungseinrichtung in einen Heizabschnitt des Durchlaufofens zum Erwärmen eingebracht werden, wobei Werkstücke nach dem Erwärmen in einen von dem Heizabschnitt abschottbaren Ausgangsabschnitt überführt werden und darin bei einer festgelegten Temperatur warmgehalten werden, wobei Werkstücke nach dem Warmhalten durch eine zweite Öffnungseinrichtung, die von der ersten Öffnungseinrichtung verschieden ist, aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden, wobei Werkstücke nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel zum Härten eingeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, Temperaturprofile bzw. Temperaturen erwärmter bzw. zu erwärmender Werkstücke zu kontrollieren, insbesondere auch nach Beendigung des Erwärmes im Ofen, jedoch bevor die Werkstücke den Ofen verlassen, um anschließend gehärtet zu werden. Die Abfolgeschritte des Erwärmens und Härtens können durch das Warmhalten der Werkstücke noch im Ofen aufeinander abgestimmt werden, wodurch eine gleichbleibende Qualität der entsprechend wärmebehandelten Werkstücke und damit eine hohe Reproduktionsgenauigkeit erreichbar sein können.
  • Heizzone bzw. Heizabschnitt oder dergleichen kann bzw. können als Kammer zum Erwärmen von Werkstücken aufgefasst und beschrieben werden, die in dem Durchlaufofen vorhanden ist. Ein Ausgangsabschnitt kann auch als Kammer zum Warmhalten von Werkstücken bzw. als Ausgangskammer oder dergleichen aufgefasst und bezeichnet werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen Heizabschnitt und Ausgangsabschnitt ein Abschottmittel angeordnet ist, wobei in einem ersten Schritt das Abschottmittel nach Erwärmen des Werkstücks in dem Durchlaufofen, vorzugsweise Heizabschnitt geöffnet wird, derart, dass Heizabschnitt und Ausgangsabschnitt ein Reservoir bilden, wobei in einem folgenden zweiten Schritt Werkstücke von dem Heizabschnitt in den Ausgangsabschnitt überführt werden, wobei in einem dritten Schritt das Abschottmittel verschlossen wird, derart, dass eine Kommunikation zwischen Heizabschnitt und Ausgangsabschnitt zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig unterbrochen wird, wobei in einem vierten Schritt Werkstücke in dem Ausgangsabschnitt warmgehalten werden und wobei Werkstücke nach dem Warmhalten aus dem Ausgangsabschnitt durch die zweite Öffnung aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden.
  • Auf diese Weise kann ermöglicht werden, Temperaturprofile erwärmter Werkstücke insbesondere in dem Durchlaufofen zu kontrollieren. Dies kann einen wesentlichen Beitrag leisten zu einer gleichbleibenden Qualität von Werkstücken, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
  • In einer überdies vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Werkstücke in dem Durchlaufofen, vorzugsweise in dem Heizabschnitt zumindest bei einem Unterdruck erwärmt werden und/oder wobei Werkstücke im Ausgangsabschnitt im Vakuum warmgehalten werden.
  • Unterdruck und Vakuum können als gleichwertige Begriffe aufgefasst werden.
  • Das Erwärmen bzw. Warmhalten im Vakuum bzw. bei Unterdruck kann sich günstig auf die Wärmebehandlung von Werkstücken auswirken.
  • Soll eine Erwärmung bei Atmosphärendruck erfolgen, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorsehen kann, dass Werkstücke in dem Durchlaufofen, vorzugsweise in dem Heizabschnitt bei Atmosphärendruck erwärmt werden und/oder wobei Werkstücke im Ausgangsabschnitt bei Atmosphärendruck warmgehalten werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann demnach vorgesehen sein, dass Werkstücke in dem Ausgangsabschnitt warmgehalten werden. Dadurch kann die Temperatur bzw. ein Temperaturprofil der Werkstücke vor einem Weitertransport zu einer Härtepresse kontrolliert beibehalten werden, wodurch eine gleichbleibend hohe Qualität wärmebehandelter Werkstücke mit hoher Reproduzierbarkeit erzielbar sein kann. Es ist dabei unerheblich, ob das Warmhalten im Vakuum oder bei Atmosphärendruck erfolgt.
  • Vorgesehen kann im Rahmen der Erfindung sein, dass wenigstens ein Werkstück in dem Heizabschnitt erwärmt wird, während zumindest ein Werkstück im Ausgangsbereich warmgehalten wird. Hierdurch kann die Menge an Werkstücken, die einer Wärmebehandlung unterzogen werden sollen, deutlich erhöht werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass Drücke und/oder Temperaturen in dem Heizabschnitt und in dem Ausgangsabschnitt vorzugsweise mittels einer Steuereinheit individuell geregelt werden.
  • Es kann dadurch ermöglicht werden, im Heizabschnitt bzw. im Ausgangsabschnitt spezifische und individuelle Bedingungen zu schaffen. Dies kann auch so verstanden werden, dass kammerspezifische Umgebungsbedingungen geschafft werden können. Dadurch kann auch ermöglicht werden, Werkstücke innerhalb des Durchlaufofens unterschiedlichen Bedingungen auszusetzen, wobei diese Bedingungen in kontrollierter Form erfolgen. Dadurch kann eine hohe Reproduktionsgenauigkeit resultieren.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Erfindung vorsehen, dass Werkstücke von dem Ausgangsbereich zum Mittel zum Härten, insbesondere über ein zwischen Mittel zum Erwärmen und Mittel zum Härten angeordnetes Ablagemittel für Werkstücke transportiert werden, wobei der Transport derart bewerkstelligt wird, dass Werkstücke beim Einbringen in das Mittel zum Härten eine definierte Temperaturspanne weder überschreiten noch unterschreiten.
  • Derart kontrollierte Temperaturen bzw. Temperaturspannungen oder dergleichen Temperaturbedingungen erwärmter Werkstücke können einen wesentlichen Beitrag zu einem Wärmebehandlungsverfahren leisten, das unter sehr kontrollierten Bedingungen hohe Reproduzierbarkeit ermöglicht.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Transport im Vakuum oder bei Atmosphärendruck erfolgt.
  • Es kann somit auch ein kontrollierter Transport stattfinden, wodurch eine gleichbleibende Qualität zu behandelnden bzw. behandelter Werkstücke erzielbar sein kann.
  • In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung kann möglich sein, dass Werkstücke im Mittel zum Härten mittels Fluid, vorzugsweise Öl, abgeschreckt werden.
  • Somit kann das Härten durch Fluidzuführung sehr gleichmäßig erfolgen, was sich positiv auf die Werkstückqualität auswirken kann.
  • In vorteilhafterweise kann die Erfindung vorsehen, dass Werkstücke im Mittel zum Härten mittels Gas abgeschreckt werden.
  • Abschrecken in Gas kann etwaige nachgeschaltene Waschvorgänge hinfällig machen oder wenigstens reduzieren.
  • Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass Werkstücke im Wesentlichen quer zu einer Längsrichtung der zweiten Öffnung zum Mittel zum Härten transportiert werden.
  • Hieraus kann ein besonders schneller Transport bei kompakter Bauform ermöglicht werden. Dies kann sich positiv auf das Einhalten festgelegter Temperaturprofile bzw. Werkstücktemperaturen auch während des Transports bzw. vor dem Härten auswirken. Das kann sich sodann auch auf eine hohe Reproduzierbarkeit zur Erreichung gleichbleibender Werkstückqualitäten auswirken.
  • In alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann möglich sein, dass Werkstücke im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung der zweiten Öffnung zum Mittel zum Härten transportiert werden.
  • Möglich kann überdies sein, dass Werkstücke im Wesentlichen entlang einer Längsrichtung der zweiten Öffnung zum Mittel zum Härten transportiert werden.
  • Eine überdies sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass Werkstücke nach dem Härten aus dem Mittel zum Härten zu einem Mittel zum Waschen transportiert werden und in dem Mittel zum Waschen gewaschen werden, wobei das Mittel zum Erwärmen, das Mittel zum Härten und das Mittel zum Waschen in einem umschlossenen Raum derart angeordnet sind, dass Werkstücke in dem Raum von dem Mittel zum Erwärmen über das Mittel zum Härten zu dem Mittel zum Waschen vorzugsweise automatisiert transportiert werden, wobei Werkstücke nach dem Waschen entweder zu einem Mittel zum Anlassen von Werkstücken transportiert werden, um die Wärmebehandlung nach dem Anlassen zu beenden und fertig behandelte Werkstücke aus einem Ausgang aus dem Raum zu transportieren, oder durch einen Ausschleusungsbereich, der von dem Ausgang verschieden ist, aus dem Raum auszuschleusen und außerhalb des Raums messtechnisch zu untersuchen.
  • Ein Mittel zum Härten kann auch als Mittel zum Abschrecken bezeichnet werden. Ein Mittel zum Abschrecken kann auch als Mittel zum Härten bezeichnet werden.
  • Um die Qualität von Werkstücken zu prüfen, insbesondere nach Erwärmen und Presshärten und vorzugsweise nach dem Waschen und vor Anlassen der Werkstücke, ist eine derartige Ausschleusbarkeit von Werkstücken aus einem Raum besonders vorteilhaft.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der umschlossene Raum Wände umfasst. Vorzugsweise umfasst der umschlossene Raum vier Wände. Ganz besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die vier Wände rechteckartig angeordnet sind. Der umschlossene Raum weist somit zwei Längsseiten und zwei Breitseiten auf.
  • Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass Werkstücke nach dem Härten aus dem Mittel zum Abschrecken zu einem Mittel zum Waschen transportiert werden und in dem Mittel zum Waschen gewaschen werden, wobei das Mittel zum Erwärmen, das Mittel zum Härten und das Mittel zum Waschen in einem umschlossenen Raum derart angeordnet sind, dass Werkstücke in dem Raum von dem Mittel zum Erwärmen über das Mittel zum Härten zu dem Mittel zum Waschen vorzugsweise automatisiert transportiert werden, wobei Werkstücke nach dem Waschen und vor einem Anlassen der Werkstücke in einem Mittel zum Anlassen durch einen Ausschleusungsbereich aus dem Raum ausgeschleust werden und außerhalb des Raums messtechnisch untersucht werden.
  • Das Mittel zum Härten kann auch als Härtepresse bezeichnet werden. Das Mittel zum Härten kann auch als Abschreckpresse bezeichnet werden. Das Mittel zum Erwärmen kann auch als Härteofen bezeichnet werden.
  • Um konstante Behandlungsbedingungen der Werkstücke zu ermöglichen und damit ein Verfahren mit hoher Reproduktionsgenauigkeit bereitstellen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Einbringung der Werkstücke in den Härteofen über ein Handhabungssystem bewerkstelligt wird und die Erwärmung der Werkstücke im Rahmen des Durchlaufs durch den Härteofen messtechnisch erfasst wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise derart abgewickelt, dass wenigstens ein Werkstück in dem Heizabschnitt erwärmt wird während zumindest ein Werkstück in dem Ausgangsbereich warm gehalten wird. Hierdurch kann die Anzahl von Werkstücken, die behandelt werden, erhöht werden.
  • Die Offenbarung betrifft zur Lösung der Aufgabe auch ein Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, insbesondere Getriebekomponenten, bei welchem aufgekohlte metallische Werkstücke in ein Mittel zum Erwärmen von Werkstücken eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke in den Durchlaufofen durch eine erste Öffnungseinrichtung eingebracht werden und durch eine von der ersten Öffnungseinrichtung beabstandete zweite Öffnungseinrichtung aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden, wobei Werkstücke nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel zum Härten eingeführt werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken können folgende Schritte vorgesehen sein:
    • - Aufgreifen der Werkstücke in einem im Umfeld der zweiten Öffnungseinrichtung befindlichen Ofenausgangsbereich mittels eines Handhabungssystems,
    • - Einsetzen der Werkstücke in die Härtepresse
    • - Abwicklung des Abschreckprozesses und
    • - Ausbringen der Werkstücke aus der Härtepresse,
    • - wobei die Verbringung der Werkstücke in die Härtepresse durch das Handhabungssystem und die Bewerkstelligung des Abschreckprozesses durch die Härtepresse eine Prozessschrittgruppe bilden, die in einem programmtechnisch definierten zeitlichen Rahmen abgearbeitet wird.
  • Diese Abarbeitung in einem programmtechnisch definierten zeitlichen Rahmen kann eine besonders hohe Reproduktionsgenauigkeit, also auch eine gleichbleibende Qualität der Werkstücke ermöglichen.
  • Eine besonders hohe Reproduktionsgenauigkeit kann auch dadurch ermöglicht werden, dass das Handhabungssystem derart betrieben wird, dass sich für die Verbringung des Werkstücks aus der Ausgabeeinrichtung in die Härtepresse ein programmtechnisch gesichertes zeitliches Temperaturprofil des Werkstückes ergibt.
  • Eine hohe Reproduktionsgenauigkeit kann weiterhin dadurch möglich sein, dass das Handhabungssystem derart betrieben wird, dass sich für die Verbringung des Werkstücks aus der Ausgabeeinrichtung in die Härtepresse eine programmtechnisch gesicherte zeitliche Gaskontaktierung des Werkstückes ergibt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Verbringung der Werkstücke aus dem Ofenausgangsbereich in die Härtepresse durch ein Handhabungssystem bewerkstelligt wird, das in einem Zwischenbereich zwischen der Ausgabeeinrichtung und der Härtepresse angeordnet ist. Hierdurch kann eine festgelegte Wegstrecke zum Transport der Werkstücke vom Mittel zum Erwärmen zum Mittel zum Härten bestimmbar sein. Dies kann sich vorteilhaft auf eine gleichbleibende Qualität behandelter Werkstücke und damit auf eine hohe Reproduktionsgenauigkeit auswirken.
  • Möglich kann sein, dass der Verbringungsvorgang mit einem Bereitschaftssignal der Härtepresse aktiviert wird. Dadurch kann ein kontrollierter Verbringungsvorgang der Werkstücke erfolgen, der sich vorteilhaft auf eine hohe Reproduktionsgenauigkeit auswirken kann.
  • Ein Verbringen bzw. Verbringungsvorgang kann auch als Transport bzw. Transportvorgang verstanden und entsprechend bezeichnet werden.
  • Vorgesehen kann sein, dass der Verbringungsvorgang nur in einem Bereitschaftszustand der Härtepresse veranlassbar ist. Es kann so vermieden werden, dass Werkstücke zum Mittel zum Härten verbracht werden, obgleich dieses nicht betriebsbereit ist. Insofern kann vermieden werden, dass einzelne Werkstücke insbesondere während eines Verbringens und Wartens auf Bereitschaft des Mittels zum Härten abkühlen. Damit kann ein Verbringungsvorgang nur in einem Bereitschaftszustand der Härtepresse eine gleichbleibende Qualität aller Werkstücke ermöglichen.
  • Möglich kann sein, dass ein den Abschluss des Transfervorganges bestätigendes Signal den Presshärtungsvorgang startet. Damit kann das Härten unter kontrollierten Bedingungen gestartet und eine gleichbleibende Qualität der behandelten Werkstücke erreicht werden.
  • Möglich kann sein, dass der Aufgriff des Werkstückes in dem Ausgangsbereich des Härteofens erfolgt, sobald das Werkstück einen definierten thermischen Zustand erlangt hat. Ein solcher definierter thermischer Zustand kann für alle Werkstücke, die behandelt werden, erreichbar sein und somit einen wesentlichen Beitrag für eine hohe Reproduktionsgenauigkeit des Verfahrens darstellen.
  • Vorgesehen kann ferner sein, dass im Rahmen des Abschreckprozesses eine programmtechnisch definierte und durch Stellmittel abgestimmte Beaufschlagung des Werkstückes mit einem Abschreckmedium erfolgt. Derart kontrollierte Abschreckbedingungen können einen weiteren wesentlichen Bestandteil für eine hohe Reproduktionsgenauigkeit des Verfahrens darstellen.
  • Um konstante Behandlungsbedingungen der Werkstücke zu ermöglichen und damit ein Verfahren mit hoher Reproduktionsgenauigkeit bereitstellen zu können, kann vorgesehen sein, dass die Einbringung der Werkstücke in den Härteofen über ein Handhabungssystem bewerkstelligt wird und die Erwärmung der Werkstücke im Rahmen des Durchlaufs durch den Härteofen messtechnisch erfasst wird.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, insbesondere Getriebekomponenten, wobei die Vorrichtung zumindest ein Mittel zum Erwärmen von Werkstücken umfasst, wobei die Vorrichtung ferner zumindest ein Mittel zum Härten von Werkstücken umfasst, wobei das zumindest eine Mittel zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen mit einer Durchlaufrichtung ausgebildet ist und wenigstens eine Kammer zum Erwärmen von Werkstücken umfasst, wobei der Durchlaufofen wenigstens eine weitere Kammer umfasst, wobei die wenigstens eine weitere Kammer als beheizbare Kammer zum Warmhalten von in der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen erwärmten Werkstücke vorhanden ist, wobei die wenigstens eine weitere Kammer mit der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen verbindbar bzw. verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, Temperaturprofile erwärmter Werkstücke zu kontrollieren und zu erhalten und Werkstücke insbesondere mit kontrollierten Temperaturen nach dem Erwärmen zu Härten. Insofern können die Abfolgeschritte des Erwärmens und Härtens aufeinander abgestimmt werden, wodurch eine gleichbleibende Qualität der entsprechend wärmebehandelten Werkstücke und damit eine hohe Reproduktionsgenauigkeit erreichbar sein können.
  • Die wenigstens eine Kammer zum Erwärmen von Werkstücken kann auch als Heizzone bzw. Heizabschnitt oder dergleichen aufgefasst werden, die in dem Durchlaufofen vorhanden ist. Die wenigstens eine weitere Kammer zum Warmhalten von Werkstücken kann auch als Ausgangsabschnitt bzw. Ausgangskammer oder dergleichen aufgefasst werden.
  • Somit umfasst der Durchlaufofen erfindungsgemäß einen Heizabschnitt und einen davon abtrennbaren Ausgangsabschnitt. Wesentlich ist, dass der Ausgangsabschnitt als beheizbarer Ausgangsabschnitt, insbesondere kammerartiger Ausgangsabschnitt vorhanden ist.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine weitere Kammer mit der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen lösbar verbindbar bzw. verbunden ist.
  • Es kann somit ein einfacher Wechsel bzw. Austausch der wenigstens einen weiteren Kammer bzw. der Kammer zum Erwärmen erfolgen.
  • Vorteilhaft kann auch sein, dass das Mittel zum Erwärmen als modulares Mittel zum Erwärmen vorhanden ist.
  • Module können Kammern sein, die zum Erwärmen von Werkstücken vorhanden sind sowie Kammern, die zum Warmhalten von Werkstücken sind. Module können auch Kammern zum Einbringen von Werkstücken sein. Module können zudem Kammern zum Ausbringen von Werkstücken sein. Module können auch Kombinationen der vorstehenden Aufzählungen sein. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine weitere Kammer von der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken mittels wenigstens eines Abschottmittels abschottbar ist.
  • Ein Abschottmittel kann z.B. als Türe oder dergleichen vorhanden sein.
  • Auf diese Weise können in den verschiedenen Kammer verschiedene Zustände erzeugbar sind bzw. erzeugt werden. Solche Zustände können beispielsweise Druck, Temperatur, Feuchtigkeit, etc. sein.
  • In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann möglich sein, dass Abschottung bzw. Abschottbarkeit reversibel erfolgbar ist.
  • Die Erfindung kann auch vorsehen, dass zumindest die wenigstens eine Kammer zum Erwärmen von Werkstücken und/oder die wenigstens eine weitere Kammer mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist bzw. sind. So kann eine Erwärmung von Werkstücken im Vakuum erfolgen.
  • In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Steuervorrichtung umfasst ist, wobei die zumindest eine Steuervorrichtung derart ausgestaltet ist, dass Temperaturen in der wenigstens einen weiteren Kammer und in der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken kammerspezifisch regelbar sind.
  • Auf diese Weise kann ermöglicht werden, Temperaturprofile erwärmter Werkstücke noch mehr zu kontrollieren und damit verbesserte Werkstücke mit kontrollierten Temperaturen nach dem Erwärmen einer Härtung unterziehen zu können. Insofern können die Abfolgeschritte des Erwärmens und Härtens verbessert aufeinander abgestimmt werden, wodurch eine gleichbleibende Qualität der entsprechend wärmebehandelten Werkstücke und damit eine hohe Reproduktionsgenauigkeit erreichbar sein können.
  • Um Abfolgeschritte des Erwärmens und Härtens zusätzlich verbessert aufeinander abstimmen zu können und eine gleichbleibende Qualität der entsprechend wärmebehandelten Werkstücke, mithin erhöhte Reproduktionsgenauigkeit erreichen zu können, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die zumindest eine Steuervorrichtung ferner derart ausgestaltet ist, dass das wenigstens eine Abschottmittel zum Abschotten der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken gegenüber der wenigstens einen weiteren Kammer vorzugsweise in Abhängigkeit der kammerspezifischen Regelung der Temperaturen regelbar ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Steuervorrichtung derart ausgestaltet ist, dass Unterdrücke in der wenigstens einen weiteren Kammer und in der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken kammerspezifisch regelbar sind.
  • Es kann dadurch ermöglicht werden, kammerspezifische Umgebungsbedingungen zu schaffen. Dadurch kann auch möglich sein, Werkstücke innerhalb des Durchlaufofens unterschiedlichen Bedingungen auszusetzen, wobei diese Bedingungen in kontrollierter Form erfolgen. Dadurch kann eine hohe Reproduktionsgenauigkeit resultieren. In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass zumindest eine Steuervorrichtung umfasst ist, wobei die zumindest eine Steuervorrichtung derart ausgestaltet ist, dass Temperaturen in der wenigstens einen weiteren Kammer und in der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken kammerspezifisch regelbar sind und dass das wenigstens eine Abschottmittel zum Abschotten der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken gegenüber der wenigstens einen weiteren Kammer vorzugsweise in Abhängigkeit der kammerspezifischen Regelung der Temperaturen regelbar ist und dass Unterdrücke in der wenigstens einen weiteren Kammer und in der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen von Werkstücken kammerspezifisch regelbar sind.
  • Es kann dadurch ermöglicht werden, kammerspezifische Umgebungsbedingungen zu schaffen. Dadurch kann auch möglich sein, Werkstücke innerhalb des Durchlaufofens unterschiedlichen Bedingungen auszusetzen, wobei diese Bedingungen in kontrollierter Form erfolgen. Dadurch kann eine hohe Reproduktionsgenauigkeit resultieren.
  • Eine überdies vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das Mittel zum Erwärmen und das Mittel zum Härten in einem umschlossenen Raum angeordnet sind, wobei der Raum zumindest einen Ausgangsbereich zum Ausgeben fertig wärmebehandelter Werkstücke umfasst und wobei der Raum ferner zumindest einen Ausschleusebereich umfasst, der von dem zumindest einen Ausgangsbereich verschieden ist, wobei Werkstücke aus dem Raum zu messtechnischen Untersuchungen aus- und einführbar sind.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der umschlossene Raum Wände umfasst. Vorzugsweise umfasst der umschlossene Raum vier Wände. Ganz besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die vier Wände rechteckartig angeordnet sind. Der umschlossene Raum weist somit zwei Längsseiten und zwei Breitseiten auf.
  • Um die Qualität von Werkstücken zu prüfen, insbesondere nach Erwärmen und Presshärten und vorzugsweise nach dem Waschen und vor Anlassen der Werkstücke, ist eine derartige Ausschleusbarkeit von Werkstücken aus einem Raum besonders vorteilhaft.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Durchlaufofen als Vakuum-Durchlaufofen ausgebildet ist, wobei zumindest in der ersten Kammer und/oder in der zweiten Kammer und/oder in der zumindest einen weiteren Kammer ein Unterdruck anlegbar ist, wobei der Unterdruck vorzugsweise kammerspezifisch regelbar ist.
  • Vorgesehen kann im Rahmen der Erfindung sein, dass wenigstens ein Mittel zur Unterbrechung einer Kommunikation, insbesondere zum Verschließen wenigstens eines Abschnitts zwischen der zumindest ersten Kammer und der zumindest zweiten Kammer und/oder zwischen der zumindest ersten Kammer und der zumindest einen weiteren Kammer und/oder zwischen der zumindest einen weiteren Kammer und der zweiten Kammer vorhanden ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass wenigstens ein Mittel zum Einstellen zumindest einer Temperatur des Durchlaufofens, insbesondere eine Steuereinheit vorhanden ist, mittels dem bzw. der Temperaturen kammerspezifisch individuell, vorzugsweise in der zumindest ersten Kammer und in der zumindest zweiten Kammer individuell einstellbar sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Werkstücke in das zumindest eine Mittel zum Härten von Werkstücken einbringbar und mittels Fluid, vorzugsweise Öl, abschreckbar sind.
  • In einer alternativen Weiterbildung der Erfindung kann möglich sein, dass Werkstücke in das zumindest eine Mittel zum Härten von Werkstücken einbringbar und mittels Gas abschreckbar sind.
  • In vorteilhafterweise kann die Erfindung vorsehen, dass zumindest eine Handhabungseinrichtung umfasst ist, mittels der Werkstücke aus dem Durchlaufofen, vorzugsweise aus der zumindest zweiten Kammer oder von einer der zumindest zweiten Kammer nachgeordneten Ablageeinrichtung in das zumindest eine Mittel zum Härten von Werkstücken überführbar sind.
  • Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf eine Presshärteanlage, bei welcher das eingangs genannte Mittel zum Erwärmen der Werkstücke als Härteofen ausgeführt ist, zum Aufheizen eines Werkstücks auf eine definierte Zieltemperatur. Diese Presshärteanlage umfasst eine Härtepresse, zur Bewerkstelligung einer Abschreckprozedur unter Spannung des Werkstücks sowie auch eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Presshärteanlage.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe auch durch Bereitstellung einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, insbesondere Getriebekomponenten, gelöst, wobei:
    • - die Vorrichtung zumindest ein Mittel zum Erwärmen von Werkstücken umfasst,
    • - die Vorrichtung ferner zumindest ein Mittel zum Härten von Werkstücken umfasst,
    • - das zumindest eine Mittel zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgebildet ist, durch welchen die Werkstücke in einer Durchlaufrichtung hindurchförderbar sind,
    • - der Durchlaufofen einen Eingangsabschnitt, einen Heizabschnitt und einen Ausgangsabschnitt aufweist,
    • - die Werkstücke über eine erste Öffnungseinrichtung in den Eingangsabschnitt einbringbar sind,
    • - die Werkstücke über eine zweite Öffnungseinrichtung aus dem Ausgangsabschnitt ausbringbar sind,
    • - der Ausgangsabschnitt eine Ausgabekammer umfasst und
    • - die Ausgabekammer gegenüber dem Heizabschnitt und dem Mittel zum Härten des Werkstückes gesteuert verschließbar ist.
  • Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, die Übergabe der Werkstücke in die Abschreckeinrichtung von der Einbringung der Werkstücke in den Ofen und der ofeninternen Übergabe der Werkstücke in den Ausgangsabschnitt zeitlich zu entkoppeln und auf das Öffnen der zweiten Öffnungseinrichtung abzustimmen. Zudem fungiert der Ofen als Transportsystem durch welches die Erwärmung der Bauteile im Rahmen ihrer Verbringung zu dem Eingangsbereich des Abschreckmittels bewerkstelligt wird. Hierdurch ergibt sich in besonders vorteilhafter Weise ein örtlicher Versatz einer für die Werkstückeinbringung herangezogenen dem Ofen vorgelagerten Kaltzone von einer dem Mittel zum Härten zugewandten Warmzone. Hierdurch ergibt sich eine Streckung einer unter Einschluss der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildeten Gesamtanlage.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es somit, die Abfolgeschritte des Erwärmens und Härtens aufeinander abzustimmen, wodurch eine gleichbleibende Qualität der entsprechend wärmebehandelten Werkstücke und damit eine hohe Reproduktionsgenauigkeit erreichbar sein können.
  • Der Durchlaufofen ist vorzugsweise derart gestaltet, dass dieser zumindest eine Eingangskammer umfasst, die den Eingangsabschnitt bildet. Die Eingangskammer und die Ausgabekammer sind miteinander durch einen durch den Heizabschnitt hindurch verlaufenden Werkstücktransportweg gekoppelt.
  • Die Förderung der Werkstücke durch den Durchlaufofen erfolgt vorzugsweise in Verbindung mit Werkstückträgern. Die Werkstücke sind vorzugsweise in Verbindung mit einem zugeordneten Werkstückträger in die Eingangskammer durch die erste Öffnungseinrichtung einbringbar. Die Förderung der Werkstücke auf dem Werkstücktransportweg erfolgt vorzugsweise durch eine Transportmechanik. Diese Transportmechanik kann derart gestaltet sein, dass diese die Werkstücke in Verbindung mit den Werkstückträgern fördert. Die Werkstücke sind durch die zweite Öffnungseinrichtung aus der Ausgabekammer ausbringbar. Die Werkstückträger werden vorzugsweise zum Eingangsabschnitt zurück gefördert. Der Heizabschnitt ist vorzugsweise derart dimensioniert, dass in diesem Heizabschnitt mehrere Werkstücke in abfolgenden Stationen angeordnet werden können. Die Werkstücke können durch sukzessives Nachrücken der Werkstückträger durch den Heizabschnitt hindurch gefördert werden.
  • Die Eingangskammer und die Ausgangskammer sind vorzugsweise derart gestaltet, dass diese jeweils nur ein Werkstück oder einen Werkstückträger mit einem oder mehreren darauf angeordneten Werkstücken aufnehmen. Die Werkstückträger können insbesondere aus einem keramischen oder warmfesten metallischen Werkstoff gefertigt sein. Die Werkstoffträger werden nach ihrem Ausgang aus der Ausgabekammer automatisiert gehandhabt. Im Rahmen dieser Handhabung erfolgt eine Reinigung derselben in Form einer Abblasung, Bebürstung und/oder Waschung. Es ist möglich die Werkstückträger in temperiertem Zustand zum Eingangsberiech des Durchlaufofens zurückzufördern und das Einbringen der Werkstücke oder des Werkstücks in den Durchlaufofen in Verbindung mit einem definiert vorgewärmten Werkstückträger zu bewerkstelligen.
  • Vorzugsweise ist wenigstens eine weitere Kammer vorgesehen. Diese weitere Kammer bildet vorzugsweise den Heizabschnitt. Die Kommunikation der weiteren Kammer mit der Eingabekammer und/oder mit der Ausgabekammer ist schaltbar herstellbar und unterbrechbar. Hierzu sind vorzugsweise Türen, Klappen oder Schieberstrukturen vorgesehen, welche den Heizabschnitt schaltbar von der in Werkstücktransportrichtung vorgelagerten Eingabekammer und der in Werkstücktransportrichtung nachgelagerten Ausgabekammer schaltbar abtrennen.
  • Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Durchlaufofen vorzugsweise als Vakuum-Durchlaufofen ausgebildet, wobei zumindest in der Eingabekammer und/oder in der Ausgabekammer und/oder in der zumindest einen weiteren Kammer ein Unterdruck anlegbar ist, wobei der Unterdruck vorzugsweise kammerspezifisch regelbar ist.
  • In vorteilhafter Weise ist wenigstens ein Mittel zur Unterbrechung einer Kommunikation, insbesondere zum Verschließen wenigstens eines Abschnitts zwischen der Eingabekammer und Ausgabekammer und/oder zwischen der Eingabekammer und der zumindest einen weiteren Kammer und/oder zwischen der zumindest einen weiteren Kammer und der Ausgabekammer vorgesehen. Dieses Mittel zur Unterbrechung der Kommunikation kann insbesondere als Klappe, Türe, Schieber oder Schottwand ausgebildet sein, die selektiv in eine Freigabestellung und in eine Schließstellung bringbar ist. Der Stellungswechsel dieses Mittels kann in vorteilhafter Weise durch elektronisch angesteuerte Stellmittel bewerkstelligt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise wenigstens ein Mittel zum Einstellen zumindest einer Temperatur des Durchlaufofens, insbesondere eine Steuereinheit vorgesehen, mittels dem bzw. der Temperaturen kammerspezifisch individuell, vorzugsweise in der Eingabekammer und in der Ausgabekammer individuell einstellbar sind.
  • Die Ausgabekammer kann in vorteilhafter Weise mit einer Heizeinrichtung versehen sein. Diese Heizeinrichtung wird vorzugsweise über eine Steuer- oder Regeleinrichtung betrieben. Die Ausgabekammer kann in vorteilhafter Weise derart gesteuert oder geregelt betrieben werden, dass diese ein vorzugsweise temperaturgeführtes Warmhalten des darin befindlichen Werkstücks im Vakuum ermöglicht. Weiterhin kann die Ausgabekammer derart betrieben werden, dass darin ein Warmhalten bei Umgebungsdruck oder vermindertem Vakuum erfolgt. Weiterhin kann der Werkstücktransfer von der Ausgabekammer zur Härtepresse derart abgewickelt werden, dass dieser entweder in atmosphärischer Umgebung oder im Vakuum erfolgt.
  • Die Ausgabekammer bildet ein Schleusensystem durch welches Werkstücke aus dem Heizabschnitt ausgebracht werden können, ohne dass hierzu das im Heizabschnitt herrschende Vakuum beendet werden muss. Die Ausgabekammer fungiert zudem als Warmhalteabschnitt in welchem die Werkstücke weiterhin auf einem vorgegebenen Temperaturniveau gehalten werden können. Der Druck in der Ausgabekammer ist vorzugsweise ebenfalls nach Maßgabe einer Steuereinrichtung einstellbar. Die Ausgabekammer ist von dem Heizabschnitt durch eine Schließeinrichtung abtrennbar. Diese Schließeinrichtung und die Öffnungseinrichtung werden zeitlich versetzt betätigt. Im Regelbetrieb ist die Schließeinrichtung geschlossen, sie wird vorzugsweise nur zur Verbringung eines Werkstücks aus dem Heizabschnitt in die Ausgabekammer temporär geöffnet. Die Öffnungseinrichtung ist ebenfalls primär geschlossen und wird nur zur Ausbringung eines Werkstückes aus der Ausbringkammer temporär geöffnet. Die Öffnungseinrichtung wird im Regelbetrieb der Härtevorrichtung nur geöffnet, wenn die Schließeinrichtung geschlossen ist und damit der Innenbereich der Ausgabekammer von dem Innenbereich des Heizabschnitts abgeschottet ist. Im Rahmen der Warmhaltung des Werkstückes in der Ausgabekammer sind die zum Heizabschnitt weisende Schließeinrichtung und die nach außen weisende Öffnungseinrichtung geschlossen. Die zum Heizabschnitt weisende Schließeinrichtung gibt in Offenstellung einen Werkstückdurchgangsweg zwischen dem Heizabschnitt und der Ausgabekammer frei. In Schließstellung versperrt die Schließeinrichtung diesen Werkstückdurchgangsweg. Die Schließeinrichtung dichtet den Heizabschnitt und die Ausgabekammer gegeneinander atmosphärisch ab.
  • Es ist möglich, in der Ausgabekammer möglichst lange einen Unterdruck einzustellen und erst kurz vor dem Öffnen der Öffnungseinrichtung einen Druckausgleich vorzunehmen. Dies ermöglicht es, die Einwirkung etwaiger nicht-inerter Gase auf das Werkstück und dabei insbesondere eine Verzunderung zu vermeiden.
  • Das zumindest eine Mittel zum Härten der Werkstücke ist vorzugsweise so gestaltet, dass die in dieses eingebrachten Werkstücke darin mittels eines Fluides, vorzugsweise Öl, abschreckbar sind.
  • Alternativ zu der oben genannten Maßnahme oder auch in Kombination hiermit kann das zumindest eine Mittel zum Härten der Werkstücke auch so gestaltet sein, dass die in dieses eingebrachten Werkstücke darin mittels eines gasförmigen Mediums abschreckbar sind.
  • Das Mittel zum Härten ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung als Vorrichtung gestaltet, in welcher das zum Abschrecken des Werkstücks vorgesehene Fluid aktiv zum Werkstück verbracht wird. In der Vorrichtung wird hierbei im Zusammenspiel mit dem Werkstück und einer dieses umhausenden und/oder in dieses eintauchenden Struktur ein Kanalsystem geschaffen und dieses Kanalsystem wird aktiv mit dem Abschreckmedium durchströmt. Die Durchströmung wird derart gesteuert, dass sich ein definierter Wärmemaustrag aus den umspülten Zonen des Werkstücks ergibt. Das Werkstück wird in der Abschreckvorrichtung vorzugsweise gespannt und/oder gestützt. Soweit das Werkstück gespannt wird, erfolgt die Beaufschlagung des Werkstücks in einem Zustand in welchem dieses unter Einbringung von Druckkräften eine Sollgeometrie einnimmt.
  • Die Beaufschlagung mit dem Abschreckmedium kann derart gesteuert erfolgen, dass ein definierter Energieaustrag aus dem Werkstück erfolgt, bei welchem das Werkstück einen definierten thermischen Dehnungszustand einnimmt. In diesem definierten thermischen Zustand kann das Werkstück entlastet werden oder es können insbesondere Dornstrukturen aus dem Werkstück ausgefahren werden. Nach dieser Veränderung der Werkstückfixierung kann der Abschreckprozess in der Abschreckvorrichtung, das auch als Mittel zum Härten bezeichnet werden kann, fortgesetzt werden oder das Werkstück kann bereits in diesem Zustand aus der Härtevorrichtung, die gleichermaßen als Mittel zum Härten bzw. Abschreckvorrichtung bezeichnet werden kann, ausgebracht werden und einer anderweitigen Einrichtung zugeführt werden, in welcher ein weiterer hinsichtlich seiner zeitlichen Charakteristik definierter Wärmeaustrag aus dem Werkstück erfolgt.
  • Das Abschrecken des Werkstücks in gespanntem Zustand kann in Intervallen erfolgen. Diese Intervalle können so abgestimmt werden, dass sich abfolgende Wiederaufheizungen ausgewählter und bereits abgeschreckter Zonen des Werkstücks ergeben. Diese erneut aufgeheizten Zonen können dann erneut mit dem Abschreckmedium beaufschlagt werden.
  • Es können zeitlich abfolgend oder für unterschiedliche Werkstückzonen abgestimmt unterschiedliche Abschreckmedien aktiv auf das Werkstück geführt werden. So ist es möglich, im Rahmen eines ersten Abschreckschrittes ein reaktives Abschreckmedium auf das Werkstück zu führen, durch welches ein Oxydabtrag oder eine schichtbildende Reaktion mit dem Werkstück erfolgt. In einem nachfolgenden Schritt kann dann ein hinsichtlich seiner Zusammensetzung abweichendes Abschreck- oder Reaktionsmedium auf das Werkstück geführt werden.
  • Die Abschreckvorrichtung ist so gestaltet, dass in dieser Einzelwerkstücke oder Werkstückgruppen einer Abschreckbehandlung unterzogen werden. Die Werkstücke oder das Werkstück werden in der Abschreckvorrichtung in einer definierten Position gehalten. Diese Position kann durch Aufnahmestrukturen und/oder durch das Einsetzen des Werkstücks in die Abschreckvorrichtung determiniert werden.
  • Es ist möglich, neben der automatisierten Einbringung der Werkstücke in die Abschreckvorrichtung auch etwaige in die Vorrichtung einzusetzende Matrizen, Fixturen, Dorne, Umhausungsglocken oder Ventileinrichtungen ebenfalls automatisiert in die Abschreckvorrichtung einzusetzen. Die automatisierte Bestückung der Abschreckvorrichtung mit diesen Hilfseinrichtungen und die automatisierte Verbringung des Werkstücks in die Abschreckvorrichtung ermöglicht die Abwicklung der Wärmebehandlung eines Einzelwerkstücks unter Sicherstellung eines geforderten Gefügeaufbaus.
  • Das System, also die erfindungsgemäße Vorrichtung umfassend Mittel zum Härten und Mittel zum Erwärmen von Werkstücken, eignet sich damit für die Behandlung unterschiedlicher Werksstücke in unterschiedlicher Losmenge einschließlich der Losmenge 1 in zeitlicher Abfolge. Somit kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch besonders hohe Flexibilität hinsichtlich zu behandelnder Werkstückzahlen und Werkstückgeometrien ermöglichen.
  • Die Abschreckvorrichtung ist insbesondere als Härtepresse gestaltet. Die zum Aufbau der Pressspannung vorgesehenen Stempel werden vorzugsweise in vertikaler Richtung bewegt. Das Werkstück befindet sich während des Abschreckprozesses vorzugsweise auf oder über dem Niveau in dem es den Heizabschnitt des Durchlaufofens durchlaufen hat oder in dem es aus der Ausgabekammer abgegriffen wurde. Es wird damit das Abschreckmedium zum fixierten Werkstück verbracht und nicht das Werkstück zum Abschreckmedium.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst vorzugsweise weiterhin zumindest eine Handhabungseinrichtung, mittels der Werkstücke aus dem Durchlaufofen, vorzugsweise aus der Ausgabekammer oder von einer der Ausgabekammer nachgeordneten Ablageeinrichtung in das zumindest eine Mittel zum Härten von Werkstücken überführbar sind.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung bildet einen Bestandteil einer Baugruppe, die als Härtezelle fungiert. Die Härtezelle ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass diese jene Prozessschritte abdeckt, die zum Härten der Bauteile notwendig sind.
  • Diese Prozessschritte des Härtens sind das Austenitisieren, das Abschrecken (vorzugsweise in Öl), das Waschen, Tieffrieren und Anlassen. Die Kombination aus Austenitisieren im Vakuum und Abschrecken in Öl wird innerhalb der Härtezelle unter Einbindung einer als Warmhaltekammer fungierenden Schleuse, die als Ausgabekammer aufgefasst und bezeichnet werden kann, eines Handhabungssystems und einer Härtepresse bewerkstelligt.
  • Das Austenisitsieren erfolgt durch Erhitzen und Halten im Vakuum. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass der Prozess unter verminderter Partikelfreisetzung erfolgt und die Werkstückoberfläche in vermindertem Maße Reaktionsereignissen ausgesetzt ist. Die Erwärmung der Werkstücke erfolgt im Wege der Hindurchführung durch einen als Durchlaufofen gestalteten Ofen, der sich zwischen zwei Schleuseneinrichtung befindet. Die Werkstücke werden also von einem Eingangsschleusenbereich durch den Ofen entlang einer Durchlaufrichtung zu einem Ausgangsschleusenbereich transportiert. Die Öffnung der Schleuseneinrichtungen zum Ofeninneren hin erfolgt erst nach hinreichender Druckabsenkung in der jeweiligen Schleusenkammer.
  • Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, Einzelteile oder Kleinstlose effizient in enger zeitlicher Abfolge einer Härtebehandlung zu unterziehen. Durch die erfindungsgemäße Prozessführung können in vorteilhafter Weise die für die Werkstückverlagerung vom Austenitisierungsofen bis zum Beginn des Abschreckens anfallenden Transferzeiten mit hoher Genauigkeit reproduzierbar eingehalten und auch sehr kurzgehalten werden.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Konzept kann die den Ausschleusebereich bildende Ausgabekammer am Ende des Ofens, in welcher ein Druckausgleich an den Umgebungsdruck erfolgt als beheizbare Kammer ausgeführt sein, in welcher die Beheizung fortgesetzt werden kann um die im Durchlaufofen erreichte Werkstücktemperatur zu halten oder definiert einzustellen.
  • Möglich kann auch sein, dass die Ausgabekammer als beheizbare Ausgabekammer ausgestaltet ist, die sowohl bei Atmosphärendruck als auch im Vakuum betreibbar sein kann.
  • Durch das Bereithalten des aufgeheizten Werkstückes in einer vom Vakuumbereich des Durchlaufofens abgeschotteten Ausschleusekammer wird es möglich, den zeitlichen Ablauf des Abschreckprozesses auf den Ausgangszeitpunkt des Werkstücks aus der Ausschleuse- oder Druckangleichskammer abzustimmen. So beginnt der hinsichtlich seines zeitlichen Ablaufs überwachte Abschreckprozess bei Öffnung der Türe der als Druckangleichskammer fungierenden Ausgabekammer. Der Werkstücktransfer zwischen dem Durchlaufaustenitisierungsofen und der Härtepresse erfolgt gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung automatisiert. Hierdurch kann ein hinsichtlich der Werkstücktransferbahn und der zeitlichen Dynamik des Werkstücktransfers programmtechnisch definierter und reproduzierbarer Werkstücktransfer zwischen dem Durchgangsofen und der Presse sichergestellt werden. Das Öffnen der Klappen, Türen und Schotte und oder Schleusen am Anfang, am Ende und innerhalb des Durchlaufofens erfolgt in Verbindung mit einer Steuereinrichtung. Die Erwärmung der Werkstücke erfolgt derart, dass sich eine definierte zeitliche Erwärmung im Ofen und im Ausgangsbereich also der Ausschleuse- oder Ausgabekammer eine hohe Temperaturstabilität ergibt. Dies kann sich vorteilhaft in besonderem Maße auf eine gleichbleibende Qualität wärmebehandelter Werkstücke auswirken.
  • Die Abschreckeinrichtung ist vorzugsweise als Ölabschreckeinrichtung, insbesondere in Form einer Dornhärtepresse zur Abschreckung mittels Öl ausgebildet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein kontrolliertes Verzugsverhalten sichergestellt. Alternativ hierzu, oder auch in Kombination mit dieser Maßnahme kann auch ein Abschrecken in Gas erfolgen. So kann die erfindungsgemäße Anlage so ausgestaltet werden, dass diese eine Kombination von Vakuumaustenitisieren mit einem Gasabschreckprozess in der Härtepresse ermöglicht. Das Gasabschrecken kann fixturgestützt oder auch ungestützt erfolgen. Insbesondere ist es möglich, in der Härtepresse ein gezieltes Gasabschrecken durch numerisch gesteuerte Düsen vorzunehmen.
  • Die Spannung des Werkstückes in der Härtepresse erfolgt vorzugsweise, indem das Werkstück in die Presse eingesetzt wird und ein Dorn vorzugsweise von unten in eine noch übergroße Bohrung des Werkstücks eingefahren wird. Von oben kann das Werkstück bzw. Bauteil abgedeckt werden. Beispielsweise kann möglich sein, dass sich von oben eine Haube über das Bauteil senkt. Nachfolgend wird Öl wiederum vorzugsweise von unten durch diese Anordnung gepresst.
  • Möglich kann sein, dass der Ölfluss derart gesteuert wird, dass alle Bereiche des Bauteils bzw. Werkstücks trotz unterschiedlicher Dicke gleichmäßig abkühlen. Hierzu kann die Presse in vorteilhafter Weise mehrere, insbesondere zwei unterschiedliche Ölzuflüsse steuern. Die Härtepresse bietet Kanäle die unterschiedliche Fluiddurchsätze ermöglichen und diese Kanäle zur Zufuhr des Abschreckmediums können zeitlich gesteuert individuell geöffnet oder geschlossen werden.
  • In vorteilhafter Weise kann möglich sein, dass auch der Dorn derart gestaltet ist, dass dieser Ölkanäle umfasst.
  • Nach Beendigung des Abschreckprozesses in der Härtepresse können die Werkstücke nach hinreichender Abkühlung aus der Härtepresse ausgebracht und einer vorzugsweise mehrstufigen Waschbehandlung unterzogen werden.
  • Es ist auch möglich, einen ersten Waschschritt noch innerhalb der Härtepresse vorzunehmen, indem durch Kanalumschaltung ein Waschmedium über die Kanäle zur Zufuhr des Abschreckmediums geführt wird. Dieses Waschmedium kann einer Separationsbehandlung unterzogen werden, durch welche abgewaschenes Abschreckmedium abgeschieden wird. Diese innerhalb der Härtepresse vorgenommene Vorreinigung kann auch in Verbindung mit einem gasförmigen Medium bewerkstelligt werden.
  • Die gewaschenen Werkstücke werden vorzugsweise automatisiert zu einem vorzugsweise kombinierten Tiefkühler/Ofen transportiert. Über das Tiefkühlen wird die Umwandlung von Martensit weiter getrieben und die Struktur gefestigt. Das nachfolgende Anlassen entfernt dann restliche Eigenspannungen. Nach dieser thermischen Nachbehandlung ist die Werkstückbehandlung in dieser Anlage abgeschlossen und das Bauteil kann ausgegeben werden.
  • Die erfindungsgemäße Härteanlage ist vorzugsweise in der Art einer abgeschotteten umhausten Zelle mit einem vorzugsweise länglich gestreckten Rechteckquerschnitt gestaltet. Der erfindungsgemäß eingesetzte Durchlaufofen kann sich in einer Ausgestaltung der Erfindung in Längsrichtung dieser Zelle erstrecken. Die Härtepresse kann sich in einem Längsendbereich dieser Zelle befinden. Der Werkstückspeicher kann sich im Bereich des der Härtepresse gegenüberliegenden Längsendbereich der Zelle befinden. In besonders vorteilhafter Weise kann eine sehr kompakte Zelle bereitgestellt werden.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass innerhalb der Zelle ein Werkstückträgerkreislauf durch den Ofen hindurch und außerhalb des Ofens an diesem entlang zurück erfolgt.
  • Möglich kann auch eine Anordnung des Mittels zum Erwärmen und des Mittels zum Härten in einer Zelle derart sein, dass eine Längserstreckung des Ausgangsbereichs des vorzugsweise als Durchlaufofen ausgestalteten Mittels zum Erwärmen in etwa parallel zu einer Längserstreckung einer Einführvorrichtung des Mittels zum Erwärmen angeordnet ist. So kann eine sehr kompakte Einheit aus Mittel zum Härten und Mittel zum Erwärmen von Werkstücken als Bestandteil einer Vorrichtung zum Wärmebehandeln von Werkstücken bereitgestellt werden.
  • Der vorliegenden Offenbarung kann auch ein System entnommen werden, das mindestens zwei, vorzugsweise mehrere Vorrichtungen zum Wärmebehandeln von Werkstücken, insbesondere mindestens zwei, vorzugsweise mehrere Mittel zum Erwärmen und Mittel zum Härten von Werkstücken umfasst.
  • Die Wärmebehandlung des Werkstücks kann als sog. Batch-Process abgewickelt werden. Dieser Batch-Process ermöglicht eine Wärmebehandlung im Rahmen einer Einzelwerkstückbehandlung sowie eine unmittelbar abfolgende Behandlung unterschiedlicher Einzelwerkstücke. In der Härtepresse können in unmittelbarer Abfolge unterschiedliche für das jeweilige Werkstück spezifisch festgelegte Abschreckprozeduren abgearbeitet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Härteanlage derart aufgebaut, dass die Werkstücktransporte vor allem auch durch den Austenitisierungsofen hindurch weitgehend unabhängig von Bauteilgröße und Geometrie generisch erfolgen. Hierzu werden die Werkstücke vorzugsweise über Tabletts durch den Durchlaufofen hindurch geführt bzw. sind entsprechend hindurchführbar. So können auch mehrere und auch relativ kleine Werkstücke gruppiert zur Abarbeitung von Fremdaufträgen durch die als Zelle gestaltete Härteanlage geschleust werden.
  • Die automatisierte Förderung der Werkstücke durch den Durchlaufofen in Verbindung mit Werkstücktransportpalletten oder Tabletts kann derart abgewickelt werden, dass innerhalb der Anlage ein Rücktransport der Palletten oder Tablets vom Ausgangsbereich des Durchlaufofens zum Eingangsbereich desselben erfolgt. Die erfindungsgemäße Härteanlage umfasst hierzu vorzugsweise ein Kreislauffördersystem zur Rückführung der Palletten, Tabletts oder Werkstückträger. Es können unterschiedlichste Werkstückträger in einem Trägerspeicher vorgehalten werden.
  • Es ist auch möglich, die Einbringung der Werkstücke in die Härteanlage in Verbindung mit Werkstückträgern zu bewerkstelligen. Es ist auch möglich, die Werkstücke nach dem Ausgang aus der Waschstation wieder in die zur Einbringung in den Durchlaufofen vorgesehenen Werkstückträger, oder eben für die Werkstückausgabe vorgesehene Werkstückträger einzusetzen. Die Werkstückhandhabung innerhalb der als Bearbeitungszelle ausgestalteten Anlage erfolgt vorzugsweise in sämtlichen Stationen automatisiert, überwacht und dokumentiert durch Handhabungssysteme.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Wärmebehandeln von vorzugsweise aufgekohlten Werkstücken. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung wenigstens ein Mittel zum Erwärmen und wenigstens ein Mittel zum Härten umfasst.
  • Vorteilhaft ist hierbei gemäß vorstehenden Ausführungen in ganz besonderem Maße, dass wärmebehandelte Werkstücke mit gleichbleibender Qualität erhältlich sein können.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung, umfassend wenigstens ein Mittel zum Erwärmen und wenigstens ein Mittel zum Härten weist den weiteren Vorteil auf, dass sie besonders platzsparen, also kompakt vorhanden ist.
  • Es ist damit möglich, mindestens zwei, vorzugsweise mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen anzuordnen. Eine derartige Anordnung kann als System von mindestens zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen aufgefasst und bezeichnet werden.
  • Somit sieht die Erfindung auch ein System vor, umfassend wenigstens zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen.
  • Ein daraus resultierbares kompaktes System kann ermöglichen, dass eine deutlich erhöhte Zahl an Werkstücken wärmebehandelbar sind, wobei die Qualität der Werkstücke gleichbleibend gehalten werden kann.
  • Es kann hierbei insbesondere auch vorgesehen sein, dass das System mindestens zwei Mittel zum Erwärmen und mindestens zwei Mittel zum Härten umfasst. Möglich kann sein, dass die Mittel zum Wärmen und/oder die Mittel zum Härten mittels einer gemeinsamen Steuereinrichtung oder dergleichen regelbar bzw. steuerbar sind bzw. gesteuert bzw. geregelt werden.
  • Werkstücke können im Rahmen der Erfindung sämtliche metallischen Werkstücke oder dergleichen metallischen Gegenstände sein, die im Rahmen von Wärmebehandlungen zumindest einer Erwärmung in einem Härteofen ausgesetzt werden. Werkstücke sind vorzugsweise als Getriebekomponenten ausgestaltet. Getriebekomponenten können vorzugsweise als Zahnräder ausgestaltet sein.
  • Per Definition kann die wenigstens eine weitere Kammer im Rahmen der Erfindung und Offenbarung als Ausgabekammer bezeichnet werden. Eine Ausgabekammer kann als die wenigstens eine weitere Kammer bezeichnet werden.
  • Per Definition kann die wenigstens eine Kammer zum Erwärmen von Werkstücken im Rahmen der Erfindung und Offenbarung als Heizabschnitt bezeichnet werden. Der Heizabschnitt kann als Kammer zum Erwärmen von Werkstücken bezeichnet werden.
  • Per Definition kann die wenigstens eine weitere Kammer zum Warmhalten von Werkstücken im Rahmen der Erfindung und Offenbarung als Ausgangsabschnitt bezeichnet werden. Der Ausgangsabschnitt kann als weitere Kammer zum Warmhalten von Werkstücken bezeichnet werden.
  • Per Definition kann der Härteofen im Rahmen der vorliegenden Offenbarung und Erfindung als Mittel zum Erwärmen von Werkstücken bezeichnet werden. Das Mittel zum Erwärmen von Werkstücken kann als Härteofen bezeichnet werden.
  • Per Definition kann ein Mittel zur Unterbrechung einer Kommunikation im Rahmen der Erfindung und Offenbarung als Abschottmittel bezeichnet werden. Ein Abschottmittel kann als Mittel zur Unterbrechung einer Kommunikation bezeichnet werden.
  • Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
    • 1 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmebehandlung von Werkstücken unter Einsatz eines Durchlaufofens und einer Härtepresse;
    • 2 eine weitere Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer als Härtezelle aufgebauten erfindungsgemäßen Härteanlage;
    • 3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des nach Maßgabe einer Steuereinrichtung abgewickelten erfindungsgemäßen Ablaufs zur Wärmebehandlung von Werkstücken in der Vorrichtung nach 1;
    • 4 eine Schemadarstellung zur Erläuterung der Einbettung des als Durchlaufofens gestalteten Ofens zwischen eine Eingangsschleusenkammer und eine Ausgangsschleusenkammer sowie zwischen zwei Werkstücktransfersysteme.
  • Insbesondere aus den 1 und 2 kann das offenbarte und erfindungsgemäße Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken WB, insbesondere Getriebekomponenten, entnommen werden, wobei vorzugsweise aufgekohlte metallische Werkstücke in ein Mittel TK zum Erwärmen von Werkstücken (siehe 1) eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel TK zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke WB in den Durchlaufofen durch eine erste Öffnungseinrichtung 1 in einen Heizabschnitt TKH des Durchlaufofens zum Erwärmen eingebracht werden, wobei Werkstücke WB nach dem Erwärmen in einen von dem Heizabschnitt TKH abschottbaren Ausgangsabschnitt TKO überführt werden und darin bei einer festgelegten Temperatur warm gehalten werden, wobei Werkstücke WB nach dem Warmhalten durch eine zweite Öffnungseinrichtung 2, die von der ersten Öffnungseinrichtung 1 verschieden ist, aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden, wobei Werkstücke WB nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel PQ zum Härten eingeführt werden.
  • Weiterhin kann ein offenbartes und erfindungsgemäßes Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken WB, insbesondere Getriebekomponenten entnommen werden, bei welchem vorzugsweise aufgekohlte metallische Werkstücke WB in ein Mittel zum Erwärmen von Werkstücken TK eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel zum Erwärmen TK von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke WB in den Durchlaufofen TK durch eine erste Öffnungseinrichtung 1 eingebracht werden und durch eine von der ersten Öffnungseinrichtung beabstandete zweite Öffnungseinrichtung 2 aus dem Durchlaufofen TK ausgebracht werden, wobei Werkstücke WB nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel zum Härten PQ eingeführt werden. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken können folgende Schritte vorgesehen sein:
    • - Aufgreifen der Werkstücke WB in einem im Umfeld der zweiten Öffnungseinrichtung 2 befindlichen Ofenausgangsbereich mittels eines Handhabungssystems TS,
    • - Einsetzen der Werkstücke WB in die Härtepresse PQ
    • - Abwicklung des Abschreckprozesses und
    • - Ausbringen der Werkstücke WB aus der Härtepresse PQ,
    • - wobei die Verbringung der Werkstücke WB in die Härtepresse PQ durch das Handhabungssystem TS und die Bewerkstelligung des Abschreckprozesses durch die Härtepresse PQ eine Prozessschrittgruppe Q1, Q2, Q3, Q4 (Q1 bis Q4) bilden, die in einem programmtechnisch definierten zeitlichen Rahmen abgearbeitet wird (siehe auch 3).
  • Die Darstellung nach 1 veranschaulicht den Aufbau einer Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken, insbesondere Getriebekomponenten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zumindest ein Mittel TK zum Erwärmen von Werkstücken WP. Zudem umfasst die Vorrichtung ferner zumindest ein Mittel PQ zum Härten von Werkstücken, wobei das zumindest eine Mittel TK zum Erwärmen von Werkstücken WP als Durchlaufofen ausgebildet ist, der von den Werkstücken WP in einer Durchlaufrichtung DTK durchwandert wird, wobei der Durchlaufofen einen Eingangsabschnitt TKI, einen Heizabschnitt TKH und einen Ausgangsabschnitt TKO aufweist, wobei in den Eingangsabschnitt TKI die Werkstücke über eine erste Öffnungseinrichtung 1 einbringbar sind, wobei aus dem Ausgangsabschnitt TKO die Werkstücke über eine zweite Öffnungseinrichtung 2 ausbringbar sind und sowohl der Eingangsabschnitt TKI als auch der Ausgangsabschnitt TKO gegenüber dem Heizabschnitt TKH temporär abschottbar sind.
  • Durch diesen Aufbau wird es möglich, die Erwärmung der Bauteile WP im Rahmen ihrer Verbringung zu der Abschreckeinrichtung PQ zu bewerkstelligen, wobei die Übergabe der Werkstücke WP in die Abschreckeinrichtung PQ von der Einbringung der Werkstücke WP in den Heizabschnitt TKH und der ofeninternen Übergabe der Werkstücke WP in den Ausgangsabschnitt TKO zeitlich entkoppelt und auf das Öffnen der zweiten Öffnungseinrichtung 2 abgestimmt werden kann.
  • Der Durchlaufofen TK ist hier derart gestaltet, dass dieser zumindest eine Eingabekammer C1 umfasst, die den Eingangsabschnitt TKI bildet, und zumindest eine Ausgabekammer C2 umfasst, die den Ausgangsabschnitt TKO bildet, wobei diese beiden Kammern C1, C2 miteinander durch einen durch den Heizabschnitt TKH hindurch verlaufenden Werkstücktransportweg W gekoppelt sind. Die Werkstücke WP sind dabei in die Eingabekammer C1 durch die erste Öffnungseinrichtung 1 einbringbar. Weiterhin sind die Werkstücke WP durch die zweite Öffnungseinrichtung 2 aus der Ausgabekammer C2 ausbringbar.
  • Die wenigstens eine Kammer zum Erwärmen von Werkstücken kann als Heizabschnitt TKH aufgefasst und bezeichnet werden. Dies gilt auch umgekehrt.
  • Die wenigstens eine weitere Kammer zum Warmhalten von Werkstücken kann als Ausgangsabschnitt TKO aufgefasst und bezeichnet werden. Dies gilt auch umgekehrt.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist wenigstens eine weitere Kammer C3 vorgesehen, wobei diese weitere Kammer C3 hier den Heizabschnitt TKH bildet durch welchen die Eingabekammer C1 mit der Ausgabekammer C2 kommuniziert.
  • Der Durchlaufofen TK ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Vakuum-Durchlaufofen ausgebildet, wobei zumindest in der Eingabekammer C1 und/oder in der Ausgabekammer C2 und/oder in der zumindest einen weiteren Kammer C3 ein Unterdruck anlegbar ist. Dieser Unterdruck ist kammerspezifisch regelbar und wird vor dem Öffnen der Öffnungen 1, 2 auf Umgebungsdruck eingestellt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Mittel 3 zur Unterbrechung einer Kommunikation, insbesondere zum Verschließen wenigstens eines Abschnitts zwischen der ersten Kammer C1 und dem Heizabschnitt TKH vorgesehen. Weiterhin ist ein Mittel 4 zwischen der zweiten Kammer C2 und dem Heizabschnitt TKH vorgesehen. Diese Mittel 3,4 zur Unterbrechung der Kommunikation mit der Kammer C3 können insbesondere als Klappe, Türe, Schieber oder Schottwand ausgebildet sein, die in eine Freigabestellung und in eine Schließstellung bringbar ist. Der Stellungswechsel dieses Mittels 3, 4 kann in vorteilhafter Weise durch elektronisch angesteuerte Stellmittel und/oder Stelltriebe bewerkstelligt werden.
  • Bei der dargestellten Vorrichtung ist wenigstens ein Mittel 5 zum Einstellen zumindest einer Temperatur des Durchlaufofens TK, insbesondere eine Steuereinheit CPU vorhanden, mittels dem bzw. der Temperaturen T1, T2, T3 kammerspezifisch individuell, vorzugsweise in der Ausgabekammer C2 und in der zumindest dritten Kammer C3 individuell einstellbar sind.
  • Das zumindest eine Mittel PQ zum Härten der Werkstücke WP ist hier derart gestaltet, dass die in dieses eingebrachten Werkstücke WP darin mittels eines Fluides, vorzugsweise Öl oder Gas, abschreckbar sind.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst hier eine Handhabungseinrichtung TS mittels der Werkstücke WP aus dem Durchlaufofen TK, d.h. aus der Ausgabekammer C2 oder von einer der Ausgabekammer C2 nachgeordneten Ablageeinrichtung in das zumindest eine Mittel PQ zum Härten der Werkstücke WP überführbar sind. Die Handhabungseinrichtung TS kann durch einen Roboterarm oder ein Portalsystem gebildet sein.
  • Die Steuervorrichtung CPU dient der Steuerung eines Wärmebehandlungsprozesses von vorzugsweise metallischen Werkstücken. Im Rahmen dieses Wärmebehandlungsprozesses werden vorzugsweise aufgekohlte Werkstücke durch eine erste Öffnungseinrichtung 1 in Kammern C1, C2, C3 eines Mittels TK zum Erwärmen von Werkstücken auf eine vorgegebene Temperatur eingebracht und dort erwärmt.
  • Nach Erwärmen werden die Werkstücke WP durch eine zweite Öffnungseinrichtung 2, die von der ersten Öffnungseinrichtung 1 verschieden ist, aus einer Ausgabekammer C2 ausgebracht und zu einem Mittel zum Härten von Werkstücken transportiert und durch diese abgeschreckt.
  • Die Steuereinrichtung steuert auch die Drücke in den Kammern C1, C2, C3. Der durch die Steuereinrichtung CPU gesteuerte Verfahrensablauf wird in Verbindung mit 3 weiter erläutert.
  • Der Durchlaufofen TK stellt mehrere Heizzonen Z1, Z2, Z3, AK zur Verfügung.
  • Der Durchlaufofen TK stellt mehrere Heizzonen Z1, ZTK, AK zur Verfügung. Die Heizzone des Heizabschnittes ZTK ist in weitere Zonen Z2, Z3 untergliedert.
  • Die Temperatur in diesen Zonen kann nach Maßgabe der Steuereinheit CPU gesteuert werden. Der Heizabschnitt TKH ist so aufgebaut, dass dieser mehrere Heizzonen Z2, Z3 definiert in welchen in einem hinreichenden Ausmaß unterschiedliche Temperaturen und Heizleistungen einstellbar sind. Sowohl der Eingabebereich TKI, der Heizabschnitt TKH und der Ausgabebereich TKO sind so gestaltet, dass diese Messpunkte TUS bereitstellen zur Erfassung, Überwachung und Dokumentation der Werkstückaufheizung.
  • Auch die Drücke in den Kammern C1, C2, C3 werden gemessen und protokolliert.
  • Die Drücke in diesen Kammern sind über eine Vakuumpumpe VP unter den Umgebungsdruck absenkbar. Die Kammern C1, C2, C3 sind über ein Leitungssystem und darin vorgesehene elektrisch ansteuerbare Ventile miteinander gekoppelt. Über das Leitungssystem können die Kammern C1, C2, C3 temporär miteinander kommunizieren, so dass im Rahmen einer Teilbelüftung einer Kammer C1, C2 eine entsprechend gegenphasige Teilentlüftung der anderen Kammer C2, C1 bewerkstelligt werden kann.
  • Die Darstellung nach 2 zeigt eine unter Einschluss der Vorrichtung nach 1 aufgebaute und als Zelle gestalteten Presshärteanlage. Diese Presshärteanlage umfasst einen Härteofen TK, eine Ausgabeschleuse TKO, zur Ausgabe von Werkstücken WP aus dem Härteofen TK und eine Härtepresse PQ, zum Spannen eines Werkstücks WP und zur Bewerkstelligung eines Abschreckvorganges des Werkstücks WP in gespanntem Zustand.
  • Bei der dargestellten Presshärteanlage ist in einem Zwischenbereich zwischen der als Ausgabeschleuse fungierenden Abgabekammer TKO und der Härtepresse PQ ein Handhabungssystem TS vorgesehen. Dieses Handhabungssystem TS wird derart betrieben, dass sich für die Verbringung des Werkstücks WP aus der Ausgabeschleuse in die Härtepresse PQ ein programmtechnisch gesichertes zeitliches Temperaturprofil des Werkstückes WP ergibt.
  • Der Härteofen TK ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel als Vakuumofen ausgeführt, zum Aufheizen eines Werkstückes WP in einer sauerstoffarmen Umgebung. Weiterhin ist der Härteofen TK als Durchgangsofen ausgeführt. Die Werkstückhandhabung zwischen dem Härteofen TK und der Härtepresse PQ wird hier derart bewerkstelligt, dass das Werkstück WP nach dem Ausgang aus der Öffnungseinrichtung 2 der Ausgabeschleuse TKO quer zur Durchlaufrichtung DTK durch den Härteofen TK in die Härtepresse PQ geführt wird. Der Härteofen TK und die Härtepresse PQ sind hierzu hinsichtlich des Werkstücklaufes durch das Transfersystem TS über Eck gekoppelt. Der Verbringungsvorgang der Werkstücke aus WP aus der Ausgabeschleuse TKO des Härteofens TK zu der Härtepresse PQ und der Abschreckprozess in der Härtepresse PQ erfolgen ablauftechnisch zeitlich gekoppelt. Das Verbringen des Werkstücks aus der Ausgabekammer TKO in die Härtepresse PQ wird als thermisch relevanter Teilschritt des Abschreckprozesses gehandhabt.
  • Bei der dargestellten Presshärteanlage ist ein Werkstücktransfersystem WPH1, WPH2 vorgesehen, das sich entlang des Härteofens TK zwischen einem Ausgabebereich der Härtepresse PQ und einer Eingangsöffnung 1 der Eingangsschleuse TK1 des Härteofens TK erstreckt. Das Werkstücktransfersystem WPH1, WPH2 umfasst mehrere verkettete Fördermodule. Über ein erstes Modul des Werkstücktransfersystems WPH1 ist eine Nachkühlungsstation 6, eine Waschstation 7 und/oder eine Prüfstation 8 mit Werkstücken beschickbar. Über ein zweites Modul des Werkstücktransfersystems ist eine Rückführung des jeweiligen Werkstücks in den Eingangsbereich der Zelle CW bewerkstelligbar. Von dort aus können die gehärteten und gewaschenen Werkstücke in die Kühlzellen 10, 11, 12, 13 verbracht werden. Die Presshärteanlage ist derart gestaltet, dass im Bereich der Prüfstation 8 darin befindliche Werkstücke WP aus der Presshärteanlage entnehmbar sind.
  • Die Presshärteanlage kann so gestaltet sein, dass die Presshärtung der Werkstücke unter Einsatz einer Matrizeneinrichtung erfolgt. Diese Matrizeneinrichtung dient der Aufnahme des Werkstückes und der Bereitstellung von das Werkstück stützenden Wandungsabschnitten. In der Härtepresse PQ kann das Abschreckmedium im Zusammenspiel mit der Matrizeneinrichtung durch Ventileinrichtungen gesteuert auf das Werkstück geführt werden. Soweit die Werkstückabstützung unter Einsatz eines Kernes oder Dornes erfolgt, ist es möglich, den Abschreckprozess so abzuwickeln, dass durch diesen keine vollständige Werkstückabkühlung erfolgt. Nach dieser Teilabkühlung können aus dem dann noch immer thermisch gedehnten Werkstück die stützenden Strukturen wie Dorne, Kerne, oder Matrizen abgezogen werden. Dann erfolgt eine weitere Abkühlung. Diese kann auch außerhalb der Härtepresse beispielsweise in einem Bad erfolgen.
  • In der Vorrichtung nach 1, sowie in der Presshärteanlage nach 2 ist ein Handhabungssystem TS vorgesehen. Dieses Handhabungssystem TS ist in einem Zwischenbereich zwischen der Ausgabekammer TKO und der Härtepresse PQ angeordnet. Dieses Handhabungssystem TS wird derart betrieben, dass sich für die Verbringung des Werkstücks WP aus der Ausgabekammer TKO in die Härtepresse PQ ein programmtechnisch gesicherter zeitlicher Bewegungsablauf für den Transfer des Werkstückes WP ergibt.
  • Das Handhabungssystem ist in Verbindung mit einer entsprechenden Steuereinrichtung derart konfiguriert, dass der Verbringungsprozess und der Abschreckprozess ablauftechnisch zeitlich gekoppelt sind. Der Verbringungsvorgang kann mit einem Bereitschaftssignal der Härtepresse PQ aktiviert werden oder nur in einem Bereitschaftszustand PQ der Härtepresse veranlassbar sein. Weiterhin kann ein den Abschluss des Transfervorganges des Werkstückes WP in die Presse PQ bestätigendes Signal den Presshärtungsvorgang starten. Das Handhabungssystem TS befindet sich in einer Härtezelle CW, welche den Härteofen TK und die Härtepresse PQ beherbergt. Die Härtezelle CW ist als Rechteckquaderstruktur gestaltet, der Ofen erstreckt sich in Längsrichtung dieser Quaderstruktur. Die Härtepresse befindet sich in einem Längsendbereich.
  • Der durch das Handhabungssystem TS abgewickelte Werkstück-Transfervorgang wird überwacht und hinsichtlich seines zeitlichen Ablaufes dokumentiert. Hierzu kann insbesondere das thermische Zeitprofil des Werkstücks messtechnisch erfasst und aufgezeichnet werden.
  • Die Darstellung nach 2 zeigt insgesamt auch den Aufbau einer Härtezelle, mit dem Härteofen TK, der Härtepresse PQ, einer Werkstückwascheinrichtung 7 und dem Werkstückhandhabungssystem TS zur Verbringung der Werkstücke aus dem Härteofen TK in die Härtepresse PQ. Die Härtezelle CW beinhaltet ein Werkstückrückfördersystem WPH, zur Verbringung der Werkstücke WP aus der Härtepresse PQ zu einem Ein- und Ausgabebereich 9, 9a. Der Härteofen TK ist als Durchgangsofen ausgeführt. Das Werkstückrückfördersystem WPH ist parallel zum Härteofen TK geführt. Die Werkstückwascheinrichtung 7 ist in einem Zwischenbereich zwischen dem Werkstückausgabebereich 9a und der Härtepresse PQ angeordnet und über das Werkstückrückfördersystem WPH beschickbar.
  • Ein Mittel zum Waschen kann als Werkstückwascheinrichtung bezeichnet werden. Eine Werkstückwascheinrichtung kann als Mittel zum Waschen bezeichnet werden.
  • Der Härteofen TK weist eine Eingangsschleuse TKI und eine Ausgangsschleuse TKO auf. In einer der Eingangsschleuse TKI vorgelagerten Zone ist ein Beschickungssystem LS vorgesehen. Über das Werkstückrückfördersystem WPH1, WPH2 ist ein Werkstücktransfer zwischen der Presse PQ und dem Beschickungssystem LS bewerkstelligbar. In einem dem Eingangsbereich oder der Eingangsschleuse TKI des Härteofens TK benachbarten Bereich der Härtezelle CW ist ein Werkstückspeicher WPB1, WPB2 vorgesehen. Weiterhin ist in einem dem Eingangsbereich TKI des Härteofens TK benachbarten Bereich der Härtezelle CW eine erste Kühlzelle 10 vorgesehen. In einem dem Eingangsbereich TKI des Härteofens TK benachbarten Bereich der Härtezelle CW sind weitere Kühlzellen 11, 12, 13 vorgesehen. Der Werkstückspeicher WPB1, WPB2 und/oder die Kühlzellen 10, 11, 12, 13 sind über das Beschickungssystem LS erreichbar, so dass aus diesen Modulen Werkstücke WP durch das Beschickungssystem entnehmbar und in diese Module einbringbar sind. Die Kühlzellen 10, 11, 12, 13 können auch mit Heizeinrichtungen ausgestattet sein, so dass über diese Zellen auch ein Anlassprozess abwickelbar ist.
  • Die Härtezelle CW ist von einer Zellenwand CW2 umschlossen. Das Werkstückrückfördersystem WPH ist an eine Ausgabeschleuse 8 angebunden. Über diese Ausgabeschleuse 8 ist eine Werkstückausschleusung aus der Härtezelle CW zur Bewerkstelligung einer Werkstückprüfung bewerkstelligbar. Über die Ausgabeschleuse können geprüfte Werkstücke WP auch wieder in die Anlage zurückgegeben werden um beispielsweise in die Kühlzellen-Module 10, 11, 12, 13 eingesetzt zu werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der umschlossene Raum Wände umfasst. Vorzugsweise umfasst der umschlossene Raum vier Wände. Diese vier Wände können durch die Zellenwand CW2 gebildet sein.
  • Die Zellenwand CW2 kann demgemäß den Raum umschließen. Ein umschlossener Raum kann somit von der Zellenwand CW2 umschlossen sein.
  • Die Steuerung des Betriebs der Härtezelle erfolgt durch eine Steuereinrichtung CPU (vgl. 1) die hier beispielhaft in zwei signaltechnisch gekoppelte Module CE, CP1 untergliedert ist, wobei das Modul CE primär für das Werkstückhandling im Eingangsbereich des Härteofens TK herangezogen wird und das Modul CP1 den Werkstückfluss im Härteofen TK, das Transfersystem TS und die Härtepresse PQ steuert.
  • Es werden damit alle für die Handhabung des Werkstücks WP ab Eingang in den Härteofen TK bis zum Abschluss des Härteprozesses relevante Steueraufgaben, einschließlich der Temperatursteuerung des Härteofens TK durch das Steuermodul CP1 koordiniert.
  • Das Steuermodul CP1 übernimmt damit das „Hot-Handling“ und das Steuermodul CE das „Cold-Handling“. Die Prozesse im „Hot-Handling werden werkstückspezifisch dokumentiert. Für das „Cold-Handling“ erfolgt eine Dokumentation lediglich im Hinblick auf die Störungsfreiheit des Handlingprozesses.
  • Die über das Modul CE abgewickelte Cold-Handling Steuerung umfasst auch die Werkstückhandhabung nach Ausgang aus der Härtepresse PQ.
    Etwaige Daten zur thermischen Werkstücknachbehandlung, insbesondere Kühlen und erneutes Anlassen, können wieder dem Modul CP1 zugeführt werden.
  • Die Darstellung nach 3 zeigt schematisch eine Steuereinrichtung CPU und ein Flussdiagramm eines durch diese Steuereinrichtung abgearbeiteten Prozesses.
  • Die Steuereinrichtung CPU steuert den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bewerkstelligung eines Presshärtungsprozesses, bei welchem im Rahmen eines Temperierungsschrittes Werkstücke in einem Härteofen erwärmt und im Rahmen eines Abschreckschrittes in einer Härtepresse abgeschreckt werden. Die Steuereinrichtung CPU ist hier beispielhaft über ein Bus-System mit den Schaltorganen der gesteuerten Komponenten der Härteanlage gekoppelt.
  • Der hier verwendete Begriff des Steuerns umfasst im Kontext der vorliegenden Beschreibung auch das Regeln, die Steuereinrichtung kann insoweit eine Regeleinrichtung darstellen, und Stellgrößen unter Berücksichtigung von zurückgeführten Signalen, insbesondere hinsichtlich Druck, Temperatur, Werkstückposition und dynamisch einstellen.
  • Gemäß dem durch Konfiguration der Steuereinrichtung CPU durch diese abgewickelten Anlagenbetriebsverfahren wird im Rahmen des Schrittes S1 ein Werkstück WP durch die
    Handhabungseinrichtung aus dem Werkstückvorhaltelager WPB1 aufgegriffen und in einen der ersten Öffnungseinrichtung 1 vorgelagerten Bereich verbracht. Im Schritt S2 wird in einem Systemzustand in welchem die Sperrwand 3 geschlossen ist der Druck in der Kammer C1 an den Umgebungsdruck angeglichen. Im Schritt S3 wird die Öffnungseinrichtung 1 geöffnet. Im Schritt S4 wird das Werkstück WP in die Eingangskammer C1 eingebracht. Im Schritt S5 wird die Öffnungseinrichtung 1 geschlossen.
    Im Schritt S6 wird der Druck in der Kammer C1 auf den Innendruck in der dritten Kammer C3 abgesenkt. Im Schritt S7 wird die Sperrwand 3 geöffnet. Im Schritt S8 wird das Werkstück in Durchlaufrichtung des Ofens TK in die dritte Kammer C3 gefördert. Im Schritt S9 wird die Sperrwand 3 geschlossen.
  • In den Schritten S10 bis S15 wird das Werkstück durch in Durchlaufrichtung DTK abfolgende Zonen oder Stationen des Ofens TK gefördert und in diesen Zonen definiert aufgeheizt. In der Kammer C3 herrscht ein definierter Unterdruck der über eine hier nicht weiter beschriebene Steuerroutine eingestellt und aufrechterhalten wird.
  • Sobald sich das Werkstück WP in einem geforderten thermischen Zustand in der letzten der Sperrwand 4 vorgelagerten Zone der Kammer C3 befindet, wird im Schritt S16 in der Ausgabekammer C2 der Druck auf den Innendruck der Kammer C3 abgesenkt. Im Schritt S17 wird die Sperrwand 4 geöffnet und das Werkstück WP in die den Ausschleuseabschnitt TKO bildende Ausgabekammer C2 verbracht. Die Sperrwand 4 wird im Schritt S18 geschlossen. Im Schritt S19 wird der Druck in der Kammer C2 auf Umgebungsdruckniveau erhöht. Die Druckerhöhung kann bewerkstelligt werden, indem der Druckausgleich durch Zufuhr eines inerten Gases in die Kammer C2 bewerkstelligt wird. Im Schritt S20 wird die Temperatur in der Ausgabekammer C2 auf eine Werkstückhaltetemperatur eingestellt. Im Schritt S21 wird abgefragt, ob sich das Transfersystem TS und die Härtepresse PQ in einem zur Abarbeitung des Abschreckvorganges geeigneten Bereitschaftszustand befinden.
  • Im Schritt S22 wird der Abschreckvorgang aktiviert. Hierzu wird im Schritt Q1 die Öffnungseinrichtung 2 geöffnet. Im Schritt Q2 greift das Transfersystem TS das Werkstück WP aus der Kammer C2 ab und transferiert dieses auf einer definierten Bahn mit einem definierten Geschwindigkeitsprofil in die Härtepresse PQ. Im Schritt Q3 spannt die Härtepresse PQ das eingesetzte Werkstück. Im Schritt Q4 erfolgt die Beaufschlagung des gespannten Werkstücks mit einem Abschreckmedium.
  • Die Schritte Q1 bis Q4 bilden eine Prozessschrittgruppe, die in einem programmtechnisch definierten zeitlichen Rahmen abgearbeitet wird. Das Freigeben des Werkstücks WP in der Kammer C2 und der Transfervorgang des Werkstücks WP in die Härtepresse PQ bilden Teil des Abschreckprozesses der werkstückspezifisch parametrisiert abgewickelt wird. Das Handhabungssystem TS wird hierbei derart betrieben, dass sich für die Verbringung des Werkstücks WP aus der Ausgabeeinrichtung TKO in die Härtepresse PQ ein programmtechnisch gesichertes zeitliches Temperaturprofil des Werkstückes WP sowie auch eine programmtechnisch gesicherte zeitliche Gaskontaktierung des Werkstückes WP ergibt.
    Der mit dem Öffnen der Öffnungseinrichtung 2 beginnende Verbringungsvorgang kann nur in Verbindung mit einem Bereitschaftssignal der Härtepresse abgewickelt werden. Es gibt insoweit keine außerhalb des definierten Ablaufs anfallende Wartezeit oder Prozesszeitstreckung.
  • Im Anschluss an die Presshärteschrittfolge Q1 bis Q4 wird die Härtepresse PQ im Schritt S23 geöffnet und das Werkstück im Schritt S24 aus der Härtepresse PQ entnommen.
  • Im Schritt S25 wird das Werkstück in einen Werkstückträger eingesetzt und im Schritt S26 einer Waschstation zugeführt.
  • Nach dem erfindungsgemäß durch die Steuereinrichtung CPU veranlassten Anlagenbetrieb erfolgt das Öffnen der Öffnungseinrichtung 2 und der Aufgriff des Werkstückes in dem Ausgangsbereich TKO des Härteofens wenn das Werkstück einen definierten thermischen Zustand erlangt hat und das Transfersystem und die Härtepresse in einem Bereitschaftszustand sind. Die Prozessschrittgruppe Q1 bis Q4 (Q1, Q2, Q3, Q4) nimmt mit dem Öffnen der Öffnungseinrichtung 2 ihren Lauf.
  • Ein Ausgangsbereich kann als Ausgangsabschnitt bezeichnet werden. Ein Ausgangsabschnitt kann als Ausgangsbereich bezeichnet werden.
  • Im Rahmen der Mediumbeaufschlagung des Werkstückes WP in der Härtepresse PQ erfolgt in dem Schritt Q4 eine programmtechnisch definierte und durch Stellmittel abgestimmte Beaufschlagung des Werkstückes mit einem Abschreckmedium.
  • Die Erwärmung der Werkstücke im Rahmen des Durchlaufs durch den Härteofen UND wird messtechnisch erfasst und werkstückspezifisch aufgezeichnet und dokumentiert.
  • Die Darstellung nach 4 zeigt eine Presshärteanlage, mit einem Härteofen TK, der als Durchlaufofen ausgeführt ist und einen Ofeneingang TKI und einen Ofenausgang TKO aufweist. Die Presshärteanlage umfasst weiterhin eine Härtepresse PQ, zum Spannen eines Werkstücks und zur Bewerkstelligung eines Abschreckvorganges des Werkstücks in gespanntem Zustand. In einem Zwischenbereich zwischen dem Ofenausgang TKO und der Härtepresse PQ ist ein Handhabungssystem TS vorgesehen. Weiterhin ist in einem dem Ofeneingang TKI benachbarten Bereich ein Werkstückbeschickungssystem LS vorgesehen. Das Handhabungsystem TS und das Werkstückbeschickungssystem LS sind über einen am Durchlaufofen TK vorbei geführten Werkstückträgerförderweg DTR miteinander verbunden.
  • Über den Werkstückträgerförderweg erfolgt eine Rückführung der Werkstückträger zum Eingangsbereich des Durchlaufofens TK. Die Werkstückträger durchwandern sowohl in Eingangsbereich des Durchlaufofens TK, als auch am Ausgangsbereich des Durchlaufofens TK Zonen in welchen eine Werkstückhandhabung durch Transfersysteme die insbesondere durch einen Roboterarm oder einen Portalroboter gebildet sind, erfolgt. Der Werkstückträgerförderweg verläuft parallel zum Durchlaufofen. Wiederum parallel zu diesem Werkstückträgerförderweg verläuft auch der in Verbindung mit 2 beschriebene Werkstückförderweg WPH ab dem Ausgang aus der Härtepresse PQ zurück zu den Kühlzellen 10...13.
  • Hierdurch wird es möglich, über das Handhabungssystem TS die aus dem Ofenausgang herausgeführten Werkstückträger aufzugreifen und zum Eingang des Härteofens TK zu verbringen.
  • Eine Öffnungseinrichtung kann als Öffnung bezeichnet werden. Eine Öffnung kann als Öffnungseinrichtung bezeichnet werden.
  • Offenbart wird auch ein erfindungsgemäßes Mittel zum Erwärmen von Werkstücken im Zuge von Wärmebehandlungen betroffen sein, wobei das Mittel zum Erwärmen als Durchlaufofen mit einer Durchlaufrichtung ausgebildet ist und wenigstens eine Kammer zum Erwärmen von Werkstücken umfasst, wobei der Durchlaufofen wenigstens eine weitere Kammer umfasst, wobei die wenigstens eine weitere Kammer als beheizbare Kammer zum Warmhalten von in der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen erwärmten Werkstücke vorhanden ist, wobei die wenigstens eine weitere Kammer mit der wenigstens einen Kammer zum Erwärmen verbindbar bzw. verbunden ist.
  • Dieses erfindungsgemäße Mittel zum Erwärmen kann ermöglichen, Temperaturprofile erwärmter Werkstücke zu kontrollieren. Dies kann sich sehr positiv eine gleichbleibende Qualität der Werkstücke auswirken.
  • Zudem wird die Verwendung eines derartigen Mittels zum Erwärmen von Werkstücken bei Wärmebehandlungen offenbart.
  • Offenbart wird weiterhin ein erfindungsgemäßes Mittel zum Erwärmen, wobei das zumindest eine Mittel zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgebildet ist, durch welchen die Werkstücke in einer Durchlaufrichtung hindurchförderbar sind, wobei der Durchlaufofen einen Eingangsabschnitt, einen Heizabschnitt und einen Ausgangsabschnitt aufweist, wobei die Werkstücke über eine erste Öffnungseinrichtung in den Eingangsabschnitt einbringbar sind, wobei die Werkstücke über eine zweite Öffnungseinrichtung aus dem Ausgangsabschnitt ausbringbar sind, wobei der Ausgangsabschnitt eine zur Werkstückübernahme aus dem Heizabschnitt vorgesehene Ausgabekammer umfasst und die Ausgabekammer gegenüber dem Heizabschnitt und dem Mittel zum Härten des Werkstückes gesteuert verschließbar ist.
  • Dieses erfindungsgemäße Mittel zum Erwärmen kann ermöglichen, Temperaturprofile erwärmter Werkstücke zu kontrollieren. Dies kann sich sehr positiv eine gleichbleibende Qualität der Werkstücke auswirken.
  • Offenbart wird auch die Verwendung eines derartigen Mittels zum Erwärmen von Werkstücken bei Wärmebehandlungen.
  • Es versteht sich, dass die obige detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen zwar bestimmte exemplarische Ausgestaltungen der Erfindung darstellen, dass sie aber nur zur Veranschaulichung gedacht sind und nicht als den Umfang der Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen. Diverse Abwandlungen der beschriebenen Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Rahmen der nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalenzbereich zu verlassen. Insbesondere gehen aus dieser Beschreibung und den Figuren auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solcher Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können. Stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt.
  • Vorrichtungsmerkmale können auch als Verfahrensmerkmale betrachtet und formuliert werden. Verfahrensmerkmale können als Vorrichtungsmerkmale betrachtet und formuliert werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken(WB), insbesondere Getriebekomponenten, wobei vorzugsweise aufgekohlte metallische Werkstücke in ein Mittel (TK) zum Erwärmen von Werkstücken eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel (TK) zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke (WB) in den Durchlaufofen durch eine erste Öffnungseinrichtung (1) in einen Heizabschnitt (TKH) des Durchlaufofens zum Erwärmen eingebracht werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Erwärmen in einen von dem Heizabschnitt (TKH) abschottbaren Ausgangsabschnitt (TKO) überführt werden und darin bei einer festgelegten Temperatur warm gehalten werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Warmhalten durch eine zweite Öffnungseinrichtung (2), die von der ersten Öffnungseinrichtung (1) verschieden ist, aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel (PQ) zum Härten eingeführt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen Heizabschnitt (TKH) und Ausgangsabschnitt (TKO) ein Abschottmittel angeordnet ist, wobei in einem ersten Schritt das Abschottmittel nach Erwärmen des Werkstücks (WP) in dem Durchlaufofen, vorzugsweise Heizabschnitt (TKH) geöffnet wird, derart, dass Heizabschnitt (TKH) und Ausgangsabschnitt (TKO) ein Reservoir bilden, wobei in einem folgenden zweiten Schritt Werkstücke (WB) von dem Heizabschnitt (TKH) in den Ausgangsabschnitt (TKO) überführt werden, wobei in einem dritten Schritt das Abschottmittel verschlossen wird, derart, dass eine Kommunikation zwischen Heizabschnitt (TKH) und Ausgangsabschnitt (TKO) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig unterbrochen wird, wobei in einem vierten Schritt Werkstücke (WB) in dem Ausgangsabschnitt (TKO) warmgehalten werden und wobei Werkstücke (WB) nach dem Warmhalten aus dem Ausgangsabschnitt (TKO) durch die zweite Öffnungseinrichtung (2) aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Werkstücke (WB) in dem Durchlaufofen, vorzugsweise in dem Heizabschnitt (TKH) zumindest bei einem Unterdruck erwärmt werden und/oder wobei Werkstücke (WB) im Ausgangsabschnitt (TKO) im Vakuum warmgehalten werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Werkstücke (WB) in dem Durchlaufofen, vorzugsweise in dem Heizabschnitt (TKH) bei Atmosphärendruck erwärmt werden und/oder wobei Werkstücke (WB) im Ausgangsabschnitt (TKO) bei Atmosphärendruck warmgehalten werden.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Werkstück (WB) in dem Heizabschnitt (TKH) erwärmt wird, während zumindest ein Werkstück (WB) im Ausgangsbereich (TKO) warmgehalten wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Drücke und/oder Temperaturen in dem Heizabschnitt (TKH) und in dem Ausgangsabschnitt (TKO) vorzugsweise mittels einer Steuereinheit (CPU) individuell geregelt werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Werkstücke (WB) von dem Ausgangsbereich (TKO) zum Mittel (PQ) zum Härten, insbesondere über ein zwischen Mittel (TK) zum Erwärmen und Mittel (PQ) zum Härten angeordnetes Ablagemittel für Werkstücke transportiert werden, wobei der Transport derart bewerkstelligt wird, dass Werkstücke (WB) beim Einbringen in das Mittel (PQ) zum Härten eine definierte Temperaturspanne weder überschreiten noch unterschreiten.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Transport im Vakuum oder bei Atmosphärendruck erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei Werkstücke (WB) im Mittel (PQ) zum Härten mittels Fluid, vorzugsweise Öl, abgeschreckt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei Werkstücke (WB) im Mittel (PQ) zum Härten mittels Gas abgeschreckt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei Werkstücke (WB) im Wesentlichen quer zu einer Längsrichtung der zweiten Öffnung (2) zum Mittel (PQ) zum Härten transportiert werden.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei Werkstücke (WB) nach dem Härten aus dem Mittel zum Härten (PQ) zu einem Mittel (7) zum Waschen transportiert werden und in dem Mittel (7) zum Waschen gewaschen werden, wobei das Mittel (TK) zum Erwärmen, das Mittel (PQ) zum Härten und das Mittel (7) zum Waschen in einem umschlossenen Raum derart angeordnet sind, dass Werkstücke (WB) in dem Raum von dem Mittel (TK) zum Erwärmen über das Mittel (PQ) zum Härten zu dem Mittel (7) zum Waschen vorzugsweise automatisiert transportiert werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Waschen entweder zu einem Mittel zum Anlassen von Werkstücken transportiert werden, um die Wärmebehandlung nach dem Anlassen zu beenden und fertig behandelte Werkstücke (WB) aus einem Ausgang aus dem Raum zu transportieren, oder aus einem Ausschleusungsbereich, der von dem Ausgang verschieden ist, aus dem Raum auszuschleusen und außerhalb des Raums messtechnisch zu untersuchen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4261292A1 (de) 2022-04-14 2023-10-18 Aerospace Transmission Technologies Vorrichtung und verfahren zur fertigung wärmebehandelter werkstücke, insbesondere schräg verzahnter zahnräder sowie steuereinrichtung hierzu
EP4261291A1 (de) 2022-04-14 2023-10-18 Aerospace Transmission Technologies Verfahren zur fertigung wärmebehandelter werkstücke, insbesondere schräg verzahnter zahnräder sowie härtepresse hierzu

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117821730A (zh) * 2024-01-05 2024-04-05 宁波久生模具科技有限公司 一种模具热处理方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4330111B2 (ja) * 2002-11-29 2009-09-16 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 熱処理方法及び熱処理炉
JP4878564B2 (ja) * 2007-02-13 2012-02-15 光洋サーモシステム株式会社 連続浸炭炉
KR100796767B1 (ko) * 2007-02-28 2008-01-22 최병길 분위기가스 소모 최소화 및 이산화탄소 가스 발생 최소화를위한 열처리장치
DE102009050533A1 (de) * 2009-10-23 2011-04-28 Thyssenkrupp Sofedit S.A.S Verfahren und Warmumformanlage zur Herstellung eines gehärteten, warm umgeformten Werkstücks
DE102011114764B4 (de) * 2011-10-01 2016-04-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung formgehärteter Bauteile und Durchlaufofen zum Erwärmen einer zum Formhärten vorgesehenen Platine
DE102012019653A1 (de) * 2012-10-08 2014-04-10 Ipsen International Gmbh Gasdichter schutzgasbegaster Industrieofen, insbesondere Kammerofen, Durchstoßofen, Drehherdofen oder Ringherdofen
DE102016201025A1 (de) * 2016-01-25 2017-07-27 Schwartz Gmbh Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4261292A1 (de) 2022-04-14 2023-10-18 Aerospace Transmission Technologies Vorrichtung und verfahren zur fertigung wärmebehandelter werkstücke, insbesondere schräg verzahnter zahnräder sowie steuereinrichtung hierzu
EP4261291A1 (de) 2022-04-14 2023-10-18 Aerospace Transmission Technologies Verfahren zur fertigung wärmebehandelter werkstücke, insbesondere schräg verzahnter zahnräder sowie härtepresse hierzu
DE102023109259A1 (de) 2022-04-14 2023-10-19 Aerospace Transmission Technologies GmbH Verfahren zur Fertigung wärmebehandelter Werkstücke, insbesondere schräg verzahnter Zahnräder sowie Härtepresse hierzu
DE102023109261A1 (de) 2022-04-14 2023-10-19 Aerospace Transmission Technologies GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung wärmebehandelter Werkstücke, insbesondere schräg verzahnter Zahnräder sowie Steuereinrichtung hierzu

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