EP2548975A1

EP2548975A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität

Info

Publication number: EP2548975A1
Application number: EP11174619A
Authority: EP
Inventors: Alfons Gockel; Peter Jakobshagen; Bora Özkan
Original assignee: LOI Thermprocess GmbH
Current assignee: LOI Thermprocess GmbH
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-01-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine (2), wobei die Platine (2) durch einen Erwärmungsofen (3), dann durch eine Kühl- und Heizstrecke (4) und anschließend zu einer Presse (6) transportiert wird, wobei die Platine (2) in dem Erwärmungsofen (3) auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (T A ) homogen erwärmt wird, wobei während des Transports durch die Kühl- und Heizstrecke (4) ein erster Bereich (12) der Platine (2) derart durch einen sich an den Erwärmungsofen (3) anschließenden Ofen (8) transportiert wird, dass der erste Bereich (12) weiterhin auf einer Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (T A ) ohne zwischenzeitliche Temperaturabsenkung gehalten wird, und ein zweiter Bereich (14) der Platine (2) außerhalb des Ofens (8) transportiert und abgekühlt wird, und wobei nach dem Transport am Endbereich (5) der Kühl- und Heizstrecke (4) die Platine (2) in die Presse (6) eingelegt werden kann, wenn die Gefügeumwandlungen in dem zweiten Bereich (14) der Platine (2) noch nicht vollständig abgeschlossen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die thermische Prozessführung sowie die dazu notwendige Kühl-und Beheizungseinrichtung, um ein Karosserieteil eines Automobils auf örtlich unterschiedliche Festigkeits- bzw. Zähigkeitseigenschaften zu vergüten, wobei die genannte Prozessführung Teil innerhalb einer Presshärtelinie ist.
Aus dem Bereich der Karosserieteilfertigung ist es bekannt, Formteile gezielt mit gewünschten Werkstoffeigenschaften herzustellen. Beispielsweise werden in der Automobilindustrie Stoßfänger, A- oder B-Säulen durch eine vollständige Erwärmung mit einer anschließenden Abschreckung gehärtet. Daran kann sich für eine Vergütung ein Anlassverfahren anschließen. Um Karosserieteile zu realisieren, welche in mehreren Bereichen unterschiedlichen Beanspruchungen genügen, werden gegenwärtig verschiedene Verfahren angewandt, um A- oder B-Säulen eines Automobiles derart zu vergüten, dass sie in Bereichen, die bei einem Fahrzeugcrash hohe Festigkeiten aufweisen sollen, vorwiegend martensitisch gehärtet werden, wohingegen bei demselben Bauteil in anderen Bereichen, die bei einem Fahrzeugcrash hohe Energien durch Verformung aufnehmen sollen, duktilere Gefüge, wie beispielsweise Bainit oder Ferrit-/Perlit eingestellt werden, um die gewünschte Zähigkeit zu erzielen.
Zur Herstellung von Karosserieteilen mit wenigstens zwei Gefügebereichen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. So beschreibt die DE 102 08 216 C1 ein Verfahren, bei dem eine dünne Platine vollständig auf eine definierte Austenitisierungstemperatur gebracht wird. Anschließend wird der später duktile Bereich der Platine gezielt mit einer Abschreckvorrichtung auf eine Abkühl-Stopptemperatur gebracht und bei dieser Temperatur isotherm im Bereich der Ferrit-/Perlitbildung gehalten. Dabei verbleibt der später gehärtete Bereich der Platine auf Austenitisierungstemperatur. Die so temperierte Platine wird anschließend in einem gekühlten Presswerkzeug umgeformt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die verhältnismäßig lange Herstellungsdauer des Karosserieteils.
Demgegenüber beschreibt die DE 200 14 361 U1 ein Verfahren, bei dem Teile einer Platine beim Durchgang durch einen Ofen vorher gegen Temperatureinwirkung isoliert werden, so dass sie bis zum späteren Pressen nicht den A_C1-Punkt der Austenit-Umwandlung erreichen und somit nicht an der Vergütung teilnehmen. Es wird des Weiteren eine Möglichkeit beschrieben, ein Längsprofil zunächst komplett zu erwärmen und dann einen Teil des Profils durch gezieltes und nicht zu schroffes Abkühlen, beispielsweise durch Anblasen, auf eine Temperatur deutlich unter Austenitisierungstemperatur zu bringen. Im Härtungswerkzeug stellt sich dann kein reines martensitisches Gefüge ein, sondern ein Mischgefüge mit deutlichen Anteilen an Ferrit und Bainit.
Auch in der DE 10 2007 057 855 B3 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Karosserieteils mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität beschrieben. Dabei werden zwei grundsätzlich verschiedene Temperaturführungen offenbart. Bei der ersten Temperaturführung ist vorgesehen, dass eine Platine zunächst vollständig auf die Austenitisierungstemperatur aufgeheizt wird und dann in einem Zwei-Zonen-Ofen überführt wird. Die erste Zone des Ofens ist in etwa auf die Austenitisierungstemperatur beheizt, die zweite Zone hingegen weist eine Temperatur im Bereich von etwa 550°C bis 700°C auf. Beim später folgenden Presshärten wird der Bereich der Platine, der sich in der ersten Zone befand, hart und fest, der Bereich, der sich in der zweiten Zone befand, vergleichsweise weicher und duktiler. Bei der zweiten Temperaturführung ist hingegen vorgesehen, die gesamte Platine vorzuvergüten, indem sie vollständig in einem Vorofen erwärmt und anschließend insgesamt abgekühlt wird. Die kalte Platine wird später in einem Zwei-Zonen-Ofen erwärmt, wobei die Platine mit einem Bereich in der ersten Zone des Ofens erneut austenitisiert wird, in der zweiten Zone des Ofens aber nur auf eine (Anlass-)Temperatur von etwa 550°C-700°C gebracht wird. Beim anschließenden Presshärten wird der Bereich, der sich in der ersten Zone des Ofens befand, martensitisch gehärtet, wohingegen der Bereich aus der zweiten Zone des Ofens nicht erneut gehärtet wird, sondern ein Gefüge aus angelassenem Martensit aufweist.
Ferner beschreibt die DE 102 56 621 B3 ein Verfahren und einen Durchlaufofen zur Herstellung eines Formbauteils mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität. Der Durchlaufofen besteht aus einem vollständig geschlossenen Ofengehäuse mit mindestens einer innen liegenden Trennwand, die unterschiedlich eingestellte Temperaturzonen voneinander trennt. Der dort dargestellte Ofen eignet sich, um die zuvor genannten thermischen Prozessführungen durchzuführen.
Die bekannten Verfahren sind insbesondere für einen Massenbetrieb mit kurzer Taktzeit und den im Kraftfahrzeugbau gegebenen Anforderungen an die Prozesssicherheit nicht geeignet, da sie den vorgeschriebenen Härteverlauf im Bauteil nicht dauerhaft sicherstellen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität dahingehend weiterzuentwickeln, dass es für die Massenproduktion mit kurzen Taktzeiten geeignet ist. Die gestellte Aufgabe beinhaltet ferner, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Platine durch einen Erwärmungsofen, dann durch eine Kühl- und Heizstrecke und anschließend zu einer Presse quasikontinuierlich und im Wesentlichen unterbrechungsfrei transportiert, wobei die Platine in dem Erwärmungsofen auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur homogen erwärmt wird. Während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke wird ein erster Bereich der Platine derart durch einen sich an den Erwärmungsofen anschließenden Ofen transportiert, dass der erste Bereich weiterhin auf einer Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur ohne zwischenzeitliche Temperaturabsenkung gehalten wird. Währenddessen wird ein zweiter Bereich der Platine außerhalb des Ofens transportiert und abgekühlt. Nach dem Transport am Endbereich der Kühl- und Heizstrecke kann die Platine in die Presse eingelegt werden, auch wenn die Gefügeumwandlungen in dem zweiten Bereich der Platine noch nicht vollständig abgeschlossen sind. Dabei ist im Rahmen der Erfindung unter einem quasikontinuierlichen und im Wesentlichen unterbrechungsfreien Transport zu verstehen, dass die Platine ohne Umlagerung und Umkehr der Transportrichtung auf einer einzigen Durchlaufstrecke im Durchlaufverfahren transportiert wird, so dass die Platine über die gesamte Durchlaufstrecke eine gewünschte und vorbestimmte Temperaturverteilung aufweist.
Ebenso wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine mit den Merkmalen gemäß dem Patentanspruch 8 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Transporteinrichtung zum quasikontinuierlichen Transport wenigstens einer Platine, einen Erwärmungsofen zur homogen Erwärmung der wenigstens einen Platine auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur und eine Kühl- und Heizstrecke. Die die wenigstens eine Platine transportierende Transporteinrichtung führt durch den Erwärmungsofen und die Kühl- und Heizstrecke, wobei die Kühl- und Heizstrecke einen sich direkt an den Erwärmungsofen anschließenden Ofen aufweist, der eine seitliche und sich in Transportrichtung erstreckende Durchtrittsöffnung aufweist. Die Transporteinrichtung ist über ihre gesamte Breite oder in ihrer Breitenrichtung abschnittsweise in dem Ofen anordenbar, wobei bei einer Anordnung mit einem im Ofen angeordneten Breitenabschnitt der Transporteinrichtung der übrige Breitenabschnitt der Transporteinrichtung sich durch die Durchtrittsöffnung hindurch erstreckt und außerhalb des Ofens angeordnet ist bzw. verläuft. Die Durchtrittsöffnung kann optional verschließbar sein, was besonders dann von Vorteil ist, wenn eine Platine über ihre gesamte Breite in dem Ofen angeordnet ist.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den entsprechenden Unteransprüchen.
Durch die Erfindung werden Möglichkeiten bereitgestellt, mit welcher eine thermische Prozessführung für die Vergütung von Karosserieteilen mit örtlich unterschiedlichen Festigkeits- bzw. Zähigkeitseigenschaften auf konstruktiv einfache Weise und kostengünstig bei verhältnismäßig kurzen Taktzeiten möglich ist. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Prozessführung sind Karosserieteile mit unterschiedlichen Temperaturbereichen und dadurch auch mit unterschiedlichen Gefügen herstellbar, wobei es sich um einen schnellen Prozess handelt, mit dem sich kurze Taktzeiten realisieren lassen und bei dem die Gefügebildungen und damit die Eigenschaften des so hergestellten Karosserieteils stets verlässlich und gleichbleibend, insbesondere reproduzierbar, eingestellt werden können. Dabei können mehrere Karosserieteile gleichzeitig hintereinander liegend von der Transporteinrichtung durch den Erwärmungsofen und anschließend durch die Kühl- und Heizstrecke nach Art einer Durchlaufstrecke bewegt werden, was den Durchsatz einer solchen Vorrichtung gegenüber reinen Durchlauföfen erhöht. Die homogene bzw. vollständige Austenitisierung der Platine hat den Vorteil, dass das Ausgangsgefüge für das erfindungsgemäße Verfahren von geringerer Bedeutung ist.
Um die gewünschten Proportionen des Gefüges der Platine bzw. des Karosserieteils zu erzielen, sieht die Erfindung in Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke der zweite Bereich der Platine mit wenigstens zwei unterschiedlichen Abkühlraten bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstart-temperatur gezielt und kontrolliert abgekühlt wird. Eine im Wesentlichen kontinuierliche Abkühlkurve darf dabei nicht beliebig geführt werden, da sonst die Gefügeproportionen aus Perlit, Bainit und Martensit nicht wie gewünscht erzielt werden. So wird eine Platine, die frei an Luft abkühlt, entweder zu schnell oder zu langsam abkühlen. Nur in sehr wenigen Ausnahmefällen, nämlich dann, wenn der thermische Emissionsgrad und die Dicke der Platine zufällig genau im richtigen Verhältnis zueinander stehen, kann das gewünschte Gefüge erreicht werden. Durch die gezielte und kontrollierte Abkühlung mit unterschiedlichen Abkühlraten sind Gefügeproportionen möglich, die bei einfacher kontinuierlicher Abkühlung nicht eingestellt werden können. Auch wird auf diese Weise das gewünschte Gefüge besonders effizient, also in möglichst kurzer Zeit erzeugt, was gerade in der Massenproduktion einen wichtigen Vorteil darstellt.
Im Hinblick auf eine gezielte und kontrollierte Abkühlung des zweiten Bereichs der Platine kann es nötig sein, den Wärmeverlust des zweiten Bereichs der Platine einerseits zu vergrößern, wenn die Abkühlung an Luft zu langsam wäre, oder andererseits zu reduzieren, wenn die Abkühlung ansonsten zu schnell wäre. Diesbezüglich sieht die Erfindung in Ausgestaltung des Verfahrens vor, die Geschwindigkeit einer jeweiligen Abkühlrate durch Abschirmung, Isolierung, aktive Beheizung oder aktive Kühlung des zweiten Bereichs der Platine gesteuert wird. Dadurch ist eine gezielte und kontrollierte Abkühlung des zweiten Bereichs der Platine auf einfache Weise möglich. Darüber hinaus ist es insbesondere möglich, zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Abkühlraten einzustellen. So können einerseits Temperaturintervalle, in denen bevorzugte Gefüge entstehen, in längeren Zeiten durchschritten werden. Andererseits können Temperaturintervalle, in denen weniger bevorzugte Gefüge entstehen, in kürzeren Zeiten durchlaufen werden.
Hinsichtlich der Abkühlung des zweiten Bereichs ist es gemäß einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, dass während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke der zweite Bereich der Platine, der außerhalb des Ofens angeordnet wird, in freier Umgebung bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstart-temperatur oder bis auf eine Temperatur von höchstens 50°C unterhalb der Martensitstarttemperatur bei maximaler Bildung von 20% Martensit abgekühlt wird. Wichtig hierbei ist, dass der Bereich des metastabilen Austenits möglichst nicht verlassen wird, bzw. im Falle der Abkühlung bis zu 50°C unter die Martensitstarttemperatur nur bis 20%, vorzugsweise aber nur 5%, Martensit entstehen. Es wird dabei der Effekt genutzt, dass eine dünne Platine sehr schnell frei abkühlt, wenn die Umgebungstemperatur unter 300°C, vorzugsweise aber bei 30°C, liegt. Typische Zeiten hierfür liegen in der Größenordnung von 15 bis 120 Sekunden.
Damit die Gefügeausbildung bei Abkühlung in freier Umgebung von geringerer Bedeutung für das herzustellende Karosserieteil ist, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke und nach Abkühlung des zweiten Bereichs der Platine der zweite Bereich wieder auf eine Temperatur unterhalb der Austenitisierungstemperatur, vorzugsweise unterhalb der Temperatur des A_C1-Punktes, aufgeheizt wird. Die Aufheizung sollte sehr schnell erfolgen, wobei die Erwärmungstemperatur auf keinen Fall die A_C3-Temperatur überschreiten darf. Die Aufheizkurve kann dabei durch den Bereich der Bainitbildung geführt und anschließend weiter in den Bereich der Ferrit-/Perlitbildung geführt werden. Besonders von Vorteil für eine schnelle Bainitbildung ist hierbei das vorherige Abkühlen bis auf eine Temperatur leicht unterhalb der Martensitstart-temperatur, da diese Temperatur gerade im oberen Temperaturbereich der Bainitbildung durch die eingebrachten Martensitanteile bereits über Keimstellen verfügt. Somit kann die Inkubationszeit der Bainitbildung verkürzt werden. Die insgesamt eingebrachten bainitischen Gefügeanteile liegen vorzugsweise jedoch nicht über 75%.
Dementsprechend ist es für das erfindungsgemäße Verfahren in weiterer Ausgestaltung von Vorteil, wenn die Aufheizung des zweiten Bereichs der Platine zumindest durch das Gebiet der Bainitbildung geführt wird.
Im Hinblick auf eine gewünschte Taktzeit ist es für das erfindungsgemäße Verfahren von Vorteil, wenn nach dem Transport der Platine durch die Kühl- und Heizstrecke und vor dem Einlegen der Platine in die Presse die Temperatur in dem ersten und/oder dem zweiten Bereich kontrolliert abgesenkt wird.
In Ausgestaltung der Vorrichtung sieht die Erfindung vor, dass der Ofen quer zur Transporteinrichtung verschiebbar ist. Somit ist der Ofen auch quer zur Platine verschiebbar, so dass die Platine nur teilweise, und zwar im ersten Bereich, von dem Ofen umgeben ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass wahlweise unterschiedlich große erste Bereiche Art ermöglicht werden, die von Platine zu Platine variieren können. Dies geht wahlweise bis hin zu einer vollständigen Vergütung der Platine unter Wegfall eines ersten Bereichs. Der Ofen kann aber auch ohne die Möglichkeit der Verschiebbarkeit ausgeführt sein. In diesem Fall muss die Platine in einem im Vergleich zum Ofen breiteren Erwärmungsofen versetzt aufgelegt werden, so dass der erste Bereich der Platine innerhalb der Kühl- und Heizstrecke aus dem Ofen herausragt bzw. nicht im Ofen angeordnet ist.
Von besonderem Vorteil für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es, wenn die Kühl- und Heizstrecke zumindest ein den außerhalb des Ofens angeordneten Breitenabschnitt überdeckendes Haubenelement aufweist, das von der Transporteinrichtung wegschwenkbar oder wegschiebbar bzw. wegbewegbar ist.
Der zweite Bereich der Platine befindet sich außerhalb des Ofens, wobei wenigstens ein, vorzugsweise aber mindestens vier, Haubenelemente in Transportrichtung hintereinander angeordnet sind. Diese Haubenelemente sind von der Transporteinrichtung wegschwenkbar oder wegschiebbar bzw. wegbewegbar und weisen auf der dem zweiten Bereich der Platine zugewandten Seite eine möglichst reflektierende Oberfläche auf, wodurch die thermische Abstrahlung der Platinen reduziert wird, wenn die Haubenelemente in die Kühl- und Heizstrecke hineingeschwenkt oder hineingeschoben bzw. hineinbewegt sind. Innerhalb der Haubenelemente können auch Beheizungseinrichtungen eingebaut sein, die noch langsamere Abkühlungen ermöglichen. Je nach Bedarf können einzelne oder alle Hauben aus dem System herausgeschwenkt oder herausgeschoben bzw. herausbewegt werden. Zu diesem Zweck ist in Ausgestaltung der Vorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zumindest eine Haubenelement auf seiner der Transporteinrichtung zugewandten Seitenfläche eine reflektierende Oberfläche oder eine Beheizungseinrichtung aufweist.
Für eine gegebenenfalls gewünschte schnellere Abkühlung des zweiten Bereichs der Platine können beispielsweise Düsen innerhalb der Kühl- und Heizstrecke eingebracht sein. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass die Kühl- und Heizstrecke eine Vielzahl von in Transportrichtung angeordneten Düsen aufweist, die außerhalb und seitlich vom Ofen im Bereich des außerhalb des Ofens angeordneten Breitenabschnitts der Transporteinrichtung angeordnet sind.
Für diverse Prozessführungen ist es auch möglich, die Vorrichtung so auszuführen, dass anstatt der schwenkbaren bzw. schiebbaren Haubenelemente andere Strahlungsabschirmungen vorgesehen sind. So können zum Beispiel einfache Bleche mit guten Reflektionseigenschaften klappbar oder fest angebracht in der Kühl- und Heizstrecke vorgesehen sein. Die Kühl- und Heizstrecke kann sogar in einigen Fällen ohne aktive Beheizung auskommen. Darüber hinaus kann in einigen Fällen auch die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung entfallen, so dass die Vorrichtung deutlich vereinfacht werden kann, was zu einer besonders kostengünstigen Ausführungsweise verhilft.
Bei der Variante, bei welcher der zweite Bereich der Platine frei an Luft angeordnet ist und nicht von einem Haubenelement überdeckt bzw. abgeschirmt ist, kann für eine mögliche Ausgestaltung vorgesehen sein, dass sich zur Unterstützung der freien Abkühlung oberhalb und unterhalb der Platine temperierte Kühlkörper befinden können, die jedoch nicht in Kontakt mit der Platine stehen, sondern die lediglich die Abstrahlung gegen eine konstante Temperatur gewährleisten. Zu diesem Zweck sieht die Erfindung in Weiterbildung vor, dass die Kühl- und Heizstrecke zumindest einen Kühlkörper aufweist, der außerhalb und seitlich vom Ofen im Bereich des außerhalb des Ofens angeordneten Breitenabschnitts der Transporteinrichtung angeordnet ist.
Im Anschluss an die Abkühlung erfolgt dann eine Schnellbeheizung des zweiten Bereichs der Platine mit Hilfe einer Schnellbeheizungseinrichtung, die das Aufheizen gemäß der gewünschten Gefügeerfordernisse im zweiten Bereich der Platine ermöglicht. Hierzu sieht die Erfindung vor, dass die Kühl- und Heizstrecke wenigstens eine Schnellbeheizungseinrichtung aufweist, die außerhalb und seitlich vom Ofen im Bereich des außerhalb des Ofens angeordneten Breitenabschnitts der Transporteinrichtung angeordnet ist. Sollte die Kühl- und Heizstrecke einen Kühlkörper aufweisen, so ist die Schnellbeheizungseinrichtung in Bezug auf die Transportrichtung hinter dem zumindest einen Kühlkörper angeordnet.
Schließlich ist in weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schnellbeheizungseinrichtung eine Strahlungserwärmungseinrichtung mit wenigstens einem Gasbrenner und/oder wenigstens einem Infrarotstrahler ist oder dass die Schnellbeheizungseinrichtung eine Induktivheizeinrichtung und/oder eine Resistivheizung umfasst.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 ein Zeit-Temperatur-Diagramm zur Veranschaulichung eines ersten Weges des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2 ein Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramm zur Veranschaulichung des ersten Weges des Verfahrens,
Figur 3 ein Zeit-Temperatur-Diagramm zur Veranschaulichung eines zweiten Weges des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 4 ein Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramm zur Veranschaulichung des zweiten Weges des Verfahrens,
Figur 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in seitlicher Ansicht,
Figur 6 eine Kühl- und Heizstrecke der Vorrichtung aus Figur 5 in einer Vorderansicht und
Figur 7 die in Figur 6 dargestellte Kühl- und Heizstrecke in einer Draufsicht.

Ausgehend von dem einleitend angeführten Stand der Technik betrifft die Erfindung insbesondere das vorstehend ausgeführte Verfahren zur thermischen Prozessführung bei der Vergütung eines Karosserieteils mit örtlich unterschiedlichen Festigkeits- bzw. Zähigkeitseigenschaften, das auf zwei anderen Wegen als den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Wegen die geforderten Bauteileigenschaften ermöglicht. Es wird neben einer detaillierten Beschreibung des Verfahrens zusätzlich nachstehend eine mögliche Anlagentechnik bzw. Vorrichtung beschrieben, um die geforderte Prozessführung zu gewährleisten bzw. um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist in einer Gesamtdarstellung in Figur 5 in Seitenansicht gezeigt. Die Vorrichtung umfasst eine Aufgabestation 1, an die eine dünne Platine 2 zur Herstellung des gehärteten Bauteils übergeben wird. An die Aufgabestation 1 schließt sich ein Erwärmungsofen 3 an, der nach Art eines Durchlaufofens ausgebildet ist. Dem Erwärmungsofen 3 folgt dann in Transportrichtung R der Platine 2 betrachtet eine Kühl- und Heizstrecke 4, an die sich eine Übergabestation 5 anschließt. Von der Übergabestation 5, die einen Endbereich der Kühl- und Heizstrecke 4 darstellt, gelangt die Platine 2 dann zu einer Presse 6. Dabei wird die Platine 2 mit Hilfe einer Transporteinrichtung 7 von der Aufgabestation 1 durch den Erwärmungsofen 3 und die Kühl- und Heizstrecke 4 zu der Übergabestation 5 quasikontinuierlich und unterbrechungsfrei bzw. im Wesentlichen unterbrechungsfrei transportiert, bevor die Platine 2 in die Presse 6, die kühlbare Werkzeuge aufweisen kann, eingelegt wird. Die Transporteinrichtung 7 ist als Rollenförderer ausgebildet, so dass die auf die Rollen der Transporteinrichtung 7 abgelegte Platine 2 von den angetriebenen Rollen in Transportrichtung R bewegt wird. Die weiteren Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachstehend in Verbindung mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils bzw. Karosserieteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine sieht für einen ersten und einen zweiten Weg der Prozessführung vor, dass die Platine 2 von der Aufgabestation 1 zu einem Zeitpunkt t₀ bis zu der Übergabestation 5 zu einem Zeitpunkt t_P quasikontinuierlich und im Wesentlichen unterbrechungsfrei transportiert wird. Wie den Zeit-Temperatur-Diagrammen der Figuren 1 und 3 zu entnehmen ist, wird dabei die aus einem Vergütungsstahl bestehende Platine 2 bei ihrem Transport durch den Erwärmungsofen 3 während eines Zeitraumes von t₀ bis t_A zunächst vollständig auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur T_A homogen erwärmt und ggf. für einen vorgegebenen Zeitraum (bis t_A) auf dieser Temperatur gehalten. Die Austenitisierungstemperatur T_A liegt vorzugsweise oberhalb des A_C3-Punktes und somit typischerweise bei 950°C. Damit liegt am austrittsseitigen Ende des Erwärmungsofens 3 eine vollständig austenitisierte Platine 2 vor, die dann mit Hilfe der Transporteinrichtung 7 zu der Kühl- und Heizstrecke 4 befördert wird.
Die in den Figuren 6 und 7 näher dargestellte Kühl- und Heizstrecke 4 umfasst einen sich direkt an den Erwärmungsofen 3 anschließenden Ofen 8, der eine seitliche und sich in Transportrichtung R erstreckende Durchtrittsöffnung 9 aufweist, wobei die Durchtrittsöffnung 9 optional verschließbar ausgebildet sein kann. Ein Breitenabschnitt 10 der Transporteinrichtung 7 verläuft innerhalb des Ofens 8, wohingegen der übrige Breitenabschnitt 11 der Transporteinrichtung 7 außerhalb und seitlich vom Ofen 8 angeordnet ist, wie aus Figur 6 ersichtlich ist. Dementsprechend ist die Transporteinrichtung 7 in ihrer Breitenrichtung B abschnittsweise in dem Ofen 8 anordenbar, wobei bei einer Anordnung mit dem im Ofen 8 angeordneten Breitenabschnitt 10 der Transporteinrichtung 7 der übrige Breitenabschnitt 11 der Transporteinrichtung 7 sich durch die Durchtrittsöffnung 9 hindurch erstreckt und außerhalb des Ofens 8 angeordnet ist.
Aufgrund dieser Ausgestaltung der Vorrichtung ist für beide Wege des erfindungsgemäßen Verfahrens während des Transports der Platine 2 durch die Kühl- und Heizstrecke 4 ein erster Bereich 12 der Platine 2 innerhalb des Ofens 8 angeordnet, wohingegen ein zweiter Bereich 14 der Platine 2 außerhalb des Ofens 8 angeordnet und transportiert wird (siehe Figuren 6 und 7). Der Transport der Platine 2 durch die Kühl- und Heizstrecke 4 erfolgt mit Bezug auf die Figuren 1 und 3 in einem Zeitraum zwischen t_A und t_P, wobei t_P dem Zeitpunkt entspricht, zu dem die Platine 2 in die Presse 6 eingelegt wird, was zusätzlich mit einem x in den Figuren 1 bis 4 gekennzeichnet ist.
Damit von der Platine 2 die beiden Bereiche 12, 14 entsprechend innerhalb bzw. außerhalb des Ofens 8 angeordnet werden können, kann der Ofen 8 quer zur Transporteinrichtung R verschiebbar ausgebildet sein, damit der Ofen 8 die Platine 2 nur teilweise und insbesondere im ersten Bereich 12 umgibt. Durch die Verschiebbarkeit des Ofens 8 wird gewährleistet, dass wahlweise unterschiedlich große erste Bereiche 12 im Ofen 8 angeordnet sein können, die von Platine zu Platine variieren können. Dies geht wahlweise bis hin zu einer vollständigen Vergütung der Platine 2 unter Wegfall des zweiten Bereichs 14, d.h. in diesem Fall ist die Platine 2 vollständig im Inneren des Ofens 8 angeordnet bzw. von diesem vollständig umgeben. Der Ofen 8 kann aber auch ohne die Möglichkeit der Verschiebbarkeit ausgeführt sein. In diesem Fall muss die Platine 2 auf der Transporteinrichtung 7 entsprechend versetzt aufgelegt werden, wobei der Erwärmungsofen 3 dann breiter als der Ofen 8 ausgebildet werden müsste.
Bei beiden Wegen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der erste Bereich 12 der Platine 2 innerhalb des Ofens 8, d.h. zwischen den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Zeitpunkten t_A und t_P, weiterhin auf einer Temperatur oberhalb des A_C3-Punktes bzw. auf einer Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur T_A ohne zwischenzeitliche Temperaturabsenkung gehalten (siehe Linie 12a in Figur 1 bzw. 3), wohingegen der zweite Bereich 14 der Platine 2 außerhalb des Ofens 8 transportiert und abgekühlt wird (siehe Linie 14a in den Figuren 1 und 3). Allerdings unterscheidet sich die Prozessführung für den zweiten Bereich 14 der Platine 2 für beide Wege innerhalb der Kühl- und Heizstrecke 4.
Bei dem ersten Weg wird der zweite Bereich 14 der Platine 2 während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke 4 kontinuierlich abgekühlt, wobei die Abkühlung mit wenigstens zwei unterschiedlichen Abkühlraten erfolgt. In Figur 2 ist die Abkühlung des zweiten Bereichs 14 in einem Zeit-Temperatur-Umwandlungs-Diagramm dargestellt, wobei die Abkühlung mit Hilfe von zumindest zwei unterschiedlichen Abkühlraten 15, 16 und 17 bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstarttemperatur M_S gezielt und kontrolliert erfolgt. Somit setzt sich die Abkühlkurve 14a aus den Abkühlraten 15, 16 und 17 zusammen, wobei die in Figur 1 dargestellten Punkte die Änderung der Abkühlbedingungen anzeigen. Die Abkühlkurve 14a darf dabei nicht beliebig geführt werden, da sonst die Gefügeproportionen aus Perlit, Bainit und Martensit nicht wie gewünscht erzielt werden. So wird beispielsweise eine Platine 2, die frei an Luft abkühlt, entweder zu schnell oder zu langsam abkühlen. Nur in sehr wenigen Ausnahmefällen, wenn der thermische Emissionsgrad und die Dicke der Platine 2 zufällig genau im richtigen Verhältnis zueinander stehen, kann das gewünschte Gefüge erreicht werden. Daher kann es nötig sein, den Wärmeverlust der Platine 2 durch eine Abschirmung und/oder eine Isolierung und ggf. durch eine aktive Beheizung zu reduzieren, wenn die Abkühlung ansonsten zu schnell wäre. Im Gegenzug kann es nötig sein, wenn die Abkühlung ansonsten zu langsam wäre, die Abkühlung des zweiten Bereichs 14 der Platine 2 durch eine aktive Abkühlung, zum Beispiel durch Anblasen mit Luft, zu unterstützen. Auch ist es insbesondere möglich, zu unterschiedlichen Zeitpunkten t unterschiedliche Abkühlraten einzustellen. So können einerseits Temperaturintervalle, in denen bevorzugte Gefüge entstehen, in längeren Zeiten durchschritten werden. Andererseits können Temperaturintervalle, in denen weniger bevorzugte Gefüge entstehen, in kürzeren Zeiten durchlaufen werden. Dementsprechend kann die Geschwindigkeit einer jeweiligen Abkühlrate 15, 16, 17 durch Abschirmung, Isolierung, aktive Beheizung oder aktive Kühlung des zweiten Bereichs 14 der Platine 2 kontrolliert gesteuert werden. Nachdem die Platine 2 die Kühl- und Heizstrecke 4 durchlaufen hat, kann sie insbesondere zum Zeitpunkt t_P auch dann bereits in die Presse 6 eingelegt werden, wenn die Gefügeumwandlungen im zweiten Bereich 14 noch nicht vollständig abgeschlossen sind. Erst während des Pressens entstehen im ersten und zweiten Bereich 12, 14 die Endgefüge, wobei der erste Bereich 12 eine vorwiegend martensitische Gefügeumwandlung erfährt und hohe Härte- und Festigkeitseigenschaften erhält.
Die Vorrichtung weist für den ersten und zweiten Weg lediglich leichte konstruktive Unterschiede im Bereich der Kühl-und Heizstrecke 4 auf. Im Hinblick auf die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Verfahrensführung weist die Kühl- und Heizstrecke 4 für die Durchführung des ersten Verfahrensweges zumindest ein den außerhalb des Ofens 4 angeordneten Breitenabschnitt 12 der Transporteinrichtung 7 überdeckendes Haubenelement 18 auf, das von der Transporteinrichtung 7 wegschwenkbar oder wegschiebbar bzw. wegbewegbar ist. Das in Figur 6 dargestellte Haubenelement 18 ist somit oberhalb der Transporteinrichtung 7 angeordnet und schirmt eine Oberflächenseite der Platine 2 einseitig ab, wobei auch eine Anordnung des Haubenelements 18 unterhalb der Transporteinrichtung 7 denkbar ist. In den Figuren 5 und 7 sind insgesamt drei Haubenelemente 18 abgebildet, wobei in Figur 6 durch die gestrichelte Linie das teilweise Auf- bzw. Wegschwenken des Haubenelements 18 angedeutet ist. Die Haubenelemente 18 sind in Transportrichtung R hintereinander liegend angeordnet und weisen auf der der Transporteinrichtung 7 bzw. der Platine 2 zugewandten Seite eine möglichst reflektierende Oberfläche auf, wodurch die thermische Abstrahlung der Platinen 2 reduziert wird, wenn die Haubenelemente 18 in die Kühl- und Heizstrecke hineingeschwenkt sind bzw. wenn die Haubenelemente 18 die Transporteinrichtung 7 und eine darauf transportierte Platine 2 überdecken bzw. abschirmen. Innerhalb der Haubenelemente 18 können auch Beheizungseinrichtungen eingebaut sein, die eine noch langsamere Abkühlung ermöglichen. Je nach Bedarf können einzelne oder alle Haubenelemente 18 aus dem System herausgeschwenkt oder herausgeschoben bzw. herausbewegt werden. Für eine ggf. gewünschte schnellere Abkühlung können beispielsweise in Transportrichtung R angeordnete Düsen innerhalb der Kühl- und Heizstrecke 4, aber außerhalb des Ofens 4, eingebracht sein. Für diverse Prozesse ist es auch möglich, die Vorrichtung für den ersten beschriebenen Weg so auszuführen, dass anstatt der schwenkbaren oder schiebbaren bzw. bewegbar Haubenelemente 18 andere Strahlungsabschirmungen vorgesehen werden. So können zum Beispiel einfache Bleche mit guten Reflektionseigenschaften klappbar oder fest angebracht in der Kühl- und Heizstrecke 4 außerhalb des Ofens 8 eingebaut sein. Diese kann sogar in einigen Fällen ohne aktive Beheizung auskommen. Darüber hinaus kann in einigen Fällen auch die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung entfallen, so dass die Vorrichtung deutlich vereinfacht werden kann, was zu einer besonders kostengünstigen Ausführungsweise verhilft. Insbesondere ist es auch möglich, zusätzlich auf der Unterseite der Rollen der Transporteinrichtung 7 ebenfalls alle genannten Ausführungen der Haubenelemente 8 bzw. Strahlungsabschirmungen und Heiz- und Kühlvorrichtungen von schwenkbarer oder schiebbarer Ausführung einzubauen, wie dies in Figur 6 für ein gestrichelt eingezeichnetes Haubenelement 18' dargestellt ist. Auf diese Weise ist die Ober- und Unterseite des zweiten Bereichs 14 der Platine 2 von oberhalb und unterhalb angeordneten Haubenelementen 18 und 18' zweiseitig überdeckt bzw. abgeschirmt.
Mit Bezug auf die Figuren 3 und 4 sieht das Verfahren für den zweiten Weg vor, dass während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke 4 der zweite Bereich 14 der Platine 2, der außerhalb des Ofens 8 angeordnet wird, in freier Umgebung an Luft bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstarttemperatur M_S oder wahlweise bis auf eine Temperatur von höchstens 50°C unterhalb der Martensitstart-temperatur M_S bei maximaler Bildung von 20% Martensit abgekühlt wird. Wichtig bei dem zweiten Weg ist, dass der Bereich des metastabilen Austenits möglichst nicht verlassen wird, bzw. im Falle der Abkühlung bis zu 50°C unter die Martensitstart-temperatur nur bis 20%, vorzugsweise aber nur 5%, Martensit entstehen. Es wird dabei der Effekt genutzt, dass eine dünne Platine sehr schnell frei abkühlt, wenn die Umgebungstemperatur unter 300°C, vorzugsweise aber bei 30°C, liegt. Typische Zeiten hierfür liegen in der Größenordnung von 15-120 Sekunden. Anschließend wird der zweite Bereich 14 sehr schnell erwärmt, was in Figur 3 durch die Aufheizkurve 12b dargestellt ist, wobei die Erwärmungstemperatur unterhalb der A_C1-Temperatur liegen sollte, jedoch auf keinen Fall die A_C3-Temperatur überschreiten darf. Die Temperatur-Aufheizkurve 19, die in Figur 4 für zwei unterschiedliche Verläufe dargestellt ist, kann dabei durch den Bereich der Baintbildung bzw. durch das Gebiet des Bainit B geführt und anschließend weiter in den Bereich der Ferrit-/Perlitbildung F, P geführt werden. Besonders von Vorteil für eine schnelle Bainitbildung ist hierbei das vorherige Abkühlen bis auf eine Temperatur leicht unterhalb der Martensitstart-temperatur M_S, da diese gerade im oberen Temperaturbereich der Bainitbildung durch die eingebrachten Martensitanteile bereits über Keimstellen verfügt. Somit kann die Inkubationszeit der Bainitbildung verkürzt werden. Die insgesamt eingebrachten bainitischen Gefügeanteile liegen mindestens bei 3% und vorzugsweise nicht über 75%. Wenn die gemäß der mechanischen Zielvorgaben bezüglich der Härte- und Zähigkeitseigenschaften erforderlichen Gefügebestandteile Martensit, Bainit, Ferrit und Perlit im gewünschten Verhältnis und in der gewünschten Verteilung im zweiten Bereich 14 vorliegen, kann die Platine 2 zum Zeitpunkt t_P in die Presse 6 mit vorzugsweise gekühlten Werkzeugen eingelegt und zum Karosserieteil gepresst werden. Erst während des Pressens entsteht im zweiten Bereich 14 das Endgefüge. Der erste Bereich 12 erfährt währenddessen eine vorwiegend martensitische Gefügeumwandlung und erhält hohe Härte- und Festigkeitseigenschaften. Die Platine 2 kann insbesondere auch bereits in die Presse 6 eingelegt werden, wenn die Gefügeumwandlungen in dem zweiten Bereich 14 noch nicht vollständig abgeschlossen sind.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des zweiten Verfahrensweges entspricht mit Ausnahme des Merkmals der Haubenelemente 18 der in Figur 5 dargestellten Anordnung. Das Merkmal der Haubenelemente 18 ist deshalb entbehrlich, da der zweite Bereich 14 der Platine 2, der während des Transports durch die Kühl- und Heizstrecke 4 außerhalb des Ofens 8 angeordnet ist, in freier Umgebung bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstarttemperatur M_S oder bis auf eine Temperatur von höchstens 50°C unterhalb der Martensitstart-temperatur M_S bei maximaler Bildung von 20% Martensit abgekühlt wird.
Eine optionale Ergänzung bei der Vorrichtung für den zweiten Weg besteht für die Kühl- und Heizstrecke 4 darin, dass sich zur Unterstützung der freien Abkühlung des zweiten Bereiches 14 oberhalb und unterhalb der Platine 2 temperierte Kühlkörper befinden können, die jedoch nicht in Kontakt mit der Platine 2 stehen, sondern lediglich die Abstrahlung gegen eine konstante Temperatur gewährleisten. Auf diese Weise kann die Abkühlung gesteuert werden. Alternativ könnten die für den ersten Weg verwendeten Haubenelemente 18 mit Kühlkörpern ausgestattet werden, so dass prinzipiell die für den ersten Weg beschriebene Vorrichtung auch für den zweiten Weg verwendbar ist.
Im Anschluss an die in Abkühlung an Luft bzw. an die von einem Kühlkörper gesteuerte Abkühlung erfolgt bei dem zweiten Weg eine Aufheizung des zweiten Bereichs 14 zum Zeitpunkt T_AH, wie in Figur 3 dargestellt ist. Zu diesem Zweck weist die Kühl-und Heizstrecke 4 wenigstens eine Schnellbeheizungseinrichtung auf, die in Bezug auf die Transportrichtung R außerhalb und seitlich vom Ofen 4 im Bereich des außerhalb des Ofens 4 angeordneten Breitenabschnitts 11 der Transporteinrichtung 7 und ggf. in Bezug auf die Transportrichtung R hinter dem Kühlkörper angeordnet ist. Dabei kann die Schnellbeheizungseinrichtung eine Strahlungserwärmungseinrichtung mit wenigstens einem Gasbrenner und/oder wenigstens einem Infrarotstrahler sein. Alternativ kann die Schnellbeheizungseinrichtung eine Induktivheizeinrichtung und/oder eine Resistivheizung umfassen. Es versteht sich, dass die hintereinander liegend angeordneten Haubenelemente 18 mit Mitteln zum Kühlen und anschließendem Aufheizen entsprechend ausgebildet sein können, dass von der Vorrichtung mit Haubenelementen 18 auch der zweite Weg prozesstechnisch realisiert werden kann.
Die vorstehend beschriebene Erfindung richtet sich auf eine Anlagentechnik, die eine vollständige Ausführung des Verfahrens gemäß dem ersten und zweiten Weg im Durchlaufverfahren auf einer Durchlaufstrecke bei kontinuierlicher bzw. quasikontinuierlicher Verfahrensführung ermöglicht. Dabei ist die vorstehende Erfindung selbstverständlich nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt. An den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen können zahlreiche, dem Fachmann entsprechend der beabsichtigten Anwendung naheliegende Abänderungen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Bereich der Erfindung verlassen wird. Dabei gehört zur Erfindung alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten und/oder in der Zeichnung dargestellt ist, einschließlich dessen, was abweichend von dem konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine (2),
wobei die Platine (2) durch einen Erwärmungsofen (3), dann durch eine Kühl- und Heizstrecke (4) und anschließend zu einer Presse (6) quasikontinuierlich und im Wesentlichen unterbrechungsfrei transportiert wird,
wobei die Platine (2) in dem Erwärmungsofen (3) auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (T_A) homogen erwärmt wird,
wobei während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke (4) ein erster Bereich (12) der Platine (2) derart durch einen sich an den Erwärmungsofen (3) anschließenden Ofen (8) transportiert wird, dass der erste Bereich (12) weiterhin auf einer Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (T_A) ohne zwischenzeitliche Temperaturabsenkung gehalten wird, und ein zweiter Bereich (14) der Platine (2) außerhalb des Ofens (8) transportiert und abgekühlt wird, und
wobei nach dem Transport am Endbereich (5) der Kühl- und Heizstrecke (4) die Platine (2) in die Presse (6) eingelegt werden kann, wenn die Gefügeumwandlungen in dem zweiten Bereich (14) der Platine (2) noch nicht vollständig abgeschlossen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke (4) der zweite Bereich (14) der Platine (2) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Abkühlraten (15, 16, 17) bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstarttemperatur (M_S) gezielt und kontrolliert abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Geschwindigkeit einer jeweiligen Abkühlrate (15, 16, 17) durch Abschirmung, Isolierung, aktive Beheizung oder aktive Kühlung des zweiten Bereichs (14) der Platine (2) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke (4) der zweite Bereich (14) der Platine (2), der außerhalb des Ofens (8) angeordnet wird, in freier Umgebung bis auf eine Temperatur oberhalb der Martensitstarttemperatur (M_S) oder bis auf eine Temperatur von höchstens 50°C unterhalb der Martensitstarttemperatur (M_S) bei maximaler Bildung von 20% Martensit abgekühlt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des quasikontinuierlichen Transports durch die Kühl- und Heizstrecke (4) und nach Abkühlung des zweiten Bereichs (14) der Platine (2) der zweite Bereich (14) wieder auf eine Temperatur unterhalb der Austenitisierungstemperatur (T_A), vorzugsweise unterhalb der Temperatur des A_C1-Punktes, aufgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Aufheizung des zweiten Bereichs (14) der Platine (2) zumindest durch das Gebiet der Bainitbildung (B) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei nach dem Transport der Platine (2) durch die Kühl- und Heizstrecke (4) und vor dem Einlegen der Platine (2) in die Presse (6) die Temperatur in dem ersten und/oder dem zweiten Bereich (12, 14) kontrolliert abgesenkt wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität aus einer Platine (2), umfassend
eine Transporteinrichtung (7) zum quasikontinuierlichen Transport wenigstens einer Platine (2), einen Erwärmungsofen (3) zur homogen Erwärmung der wenigstens einen Platine (2) auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (T_A) und eine Kühl- und Heizstrecke (4),
wobei die die wenigstens eine Platine (2) transportierende Transporteinrichtung (7) durch den Erwärmungsofen (3) und die Kühl- und Heizstrecke (4) führt,
wobei die Kühl- und Heizstrecke (4) einen sich direkt an den Erwärmungsofen (3) anschließenden Ofen (8) aufweist, der eine seitliche und sich in Transportrichtung (R) erstreckende Durchtrittsöffnung (9) aufweist, und
wobei die Transporteinrichtung (7) über ihre gesamte Breite oder in ihrer Breitenrichtung (B) abschnittsweise in dem Ofen (8) anordenbar ist, wobei bei einer Anordnung mit einem im Ofen (8) angeordneten Breitenabschnitt (10) der Transporteinrichtung (7) der übrige Breitenabschnitt (11) der Transporteinrichtung (7) sich durch die Durchtrittsöffnung (9) hindurch erstreckt und außerhalb des Ofens (8) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Ofen (8) quer zur Transporteinrichtung (7) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kühl-und Heizstrecke (4) zumindest ein den außerhalb des Ofens (8) angeordneten Breitenabschnitt (11) überdeckendes Haubenelement (18, 18') aufweist, das von der Transporteinrichtung (7) wegschwenkbar oder wegbewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das zumindest eine Haubenelement (18, 18') auf seiner der Transporteinrichtung (7) zugewandten Seitenfläche eine reflektierende Oberfläche oder eine Beheizungseinrichtung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Kühl- und Heizstrecke (4) eine Vielzahl von in Transportrichtung (R) angeordneten Düsen aufweist, die außerhalb und seitlich vom Ofen (8) im Bereich des außerhalb des Ofens (8) angeordneten Breitenabschnitts (11) der Transporteinrichtung (7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Kühl-und Heizstrecke (4) zumindest einen Kühlkörper aufweist, der außerhalb und seitlich vom Ofen (8) im Bereich des außerhalb des Ofens (8) angeordneten Breitenabschnitts (11) der Transporteinrichtung (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 13, wobei die Kühl- und Heizstrecke (4) wenigstens eine Schnellbeheizungseinrichtung aufweist, die außerhalb und seitlich vom Ofen (8) im Bereich des außerhalb des Ofens (8) angeordneten Breitenabschnitts (11) der Transporteinrichtung (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Schnellbeheizungseinrichtung eine Strahlungserwärmungseinrichtung mit wenigstens einem Gasbrenner und/oder wenigstens einem Infrarotstrahler ist oder wobei die Schnellbeheizungseinrichtung eine Induktivheizeinrichtung und/oder eine Resistivheizung umfasst.