EP3406744A1 - Blechbearbeitungsanlage und verfahren zur herstellung eines blechbauteils - Google Patents

Blechbearbeitungsanlage und verfahren zur herstellung eines blechbauteils Download PDF

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EP3406744A1
EP3406744A1 EP17172503.9A EP17172503A EP3406744A1 EP 3406744 A1 EP3406744 A1 EP 3406744A1 EP 17172503 A EP17172503 A EP 17172503A EP 3406744 A1 EP3406744 A1 EP 3406744A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
sheet
metal strip
sheet metal
strip
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17172503.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Heckmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lapple Automotive GmbH
Original Assignee
Lapple Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lapple Automotive GmbH filed Critical Lapple Automotive GmbH
Priority to EP17172503.9A priority Critical patent/EP3406744A1/de
Publication of EP3406744A1 publication Critical patent/EP3406744A1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
    • C21D9/54—Furnaces for treating strips or wire
    • C21D9/56—Continuous furnaces for strip or wire
    • C21D9/573—Continuous furnaces for strip or wire with cooling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working

Definitions

  • the invention relates to a sheet metal processing system and a method for producing a sheet metal component.
  • the sheet metal processing system includes, inter alia, a coil holding device in which a coil is rotatably mounted with wound metal strip.
  • the metal strip for the production of the sheet metal component is then unwound from the coil and fed to a material reservoir as a (band) buffer, e.g. a loop pit.
  • a material reservoir as a (band) buffer, e.g. a loop pit.
  • the metal strip of a press of the sheet metal processing plant is supplied, which then forms the sheet metal component from a band portion of the unwound metal strip and separates the band portion of the rest of the metal strip.
  • discontinuous production processes From the body-sheet metal component manufacturing, the handling and production of individual boards in discontinuous production processes is also known.
  • individual boards are subjected to a heat treatment at room temperature prior to their further processing in a press and the cold working implemented in order to increase the deformability, especially in high-strength aluminum alloys of the 7000er material group, eg AH7021 + v2.
  • Such discontinuous processes are for example from the WO 2014/053657 A1 , of the WO 2016/037922 A1 and the EP 3 006 579 A1 known.
  • the present invention seeks to improve the production of a sheet metal component in a continuous manufacturing process and in particular to allow the production of sheet metal components made of high-strength aluminum alloys with higher output.
  • a heat treatment device is provided between the material storage and the coil holding device within the sheet metal processing plant, by means of which during operation of the sheet metal processing plant continuously conveyed in the direction of the material storage metal strip is heated to solution annealing temperature and then quenched.
  • a heat treatment in the manner of a so-called W-tempering process is thus pre-stored in a continuous process of component forming, wherein this heat treatment is carried out on the continuously passing metal strip and therefore not on a single already separated board.
  • the heat treatment device for heating to solution annealing temperature on at least one (AC) induction coil.
  • AC AC induction coil
  • the use of at least one induction coil and thus the implementation of the heat treatment by means of induction is not only relatively fast and precise, but also allows a homogeneous heating of the metal strip in the heat treatment device.
  • the heat treatment device can build much more compact than, for example, a continuous furnace.
  • induction coils may be provided. These can, for example, be connected in series and / or operated individually or in combination in order to increase the flexibility of the sheet metal processing plant with regard to the sheet metal thickness of the metal strip to be processed and / or the feed rate and / or the target temperature range.
  • the number of operated induction coils is thus variable depending on a sheet thickness and / or the desired feed rate and / or the target temperature range of the metal strip in the sheet metal processing plant.
  • the induction coils of the heat treatment device can be operated with different frequencies when using multiple inductors and converter provided for this purpose.
  • the inverter frequencies for inductive heating are in this case, for example, 25 kHz to 100 kHz.
  • the heat treatment device in a possible development has at least one deflection point at which the metal strip is deflected during operation of the sheet metal processing system.
  • the at least one induction coil of the heat treatment device is arranged between two deflection points, so that the metal strip for the supply in the region in which the inductive heating takes place, is deflected at least once and is deflected at least once again after the heating.
  • the heat treatment device for heating the metal strip (or more precisely, for heating the strip section of the metal strip currently being conveyed by the heat treatment device) can be set up and provided to a target temperature between 370 ° C. and 560 ° C. In a refinement based thereon, the heat treatment device is set up and provided for heating to a target temperature between 460 ° C. and 530 ° C.
  • the heat treatment device is arranged in a variant embodiment and provided to heat the metal strip (a) to a target temperature, for example, to a target temperature in the range of 460 ° C to 530 ° C, and (b) for a holding time in the range from 1 s to 30 s, in particular in the range of 1 s to 10 s or in the range of 1 s to 5 s, in a target temperature range around the target temperature. It is thus provided a comparatively small holding time.
  • the target temperature is not maintained. It can thus be provided in a development of a "hold time" of 0 seconds.
  • the target temperature range is here e.g. at ⁇ 10 K or ⁇ 5 K around the target temperature specified for the material of the metal strip.
  • the heat treatment device may further be configured such that the heating of the metal strip in the heat treatment device to a temperature in the range of ⁇ 5 K to the predetermined target temperature and / or occurring during the heating over a bandwidth of the metal strip temperature gradient less than ⁇ 10 K, in particular ⁇ 3 K.
  • a cooling medium For the quenching of the metal strip cooling by means of a cooling medium can be provided.
  • a water bath is part of the heat treatment device.
  • the water bath can be added, for example, additives that are beneficial to the quenching process in different ways, for example Aquatenside or Aqua-Quench ® .
  • a deflection point is provided in the water bath, at which the metal strip is deflected during operation of the processing system.
  • the quenched metal band is thus deflected within the water bath in order to achieve the most compact arrangement of the water bath within the sheet metal processing plant.
  • the deflection is, for example, greater than 90 °, in one embodiment, even greater than 160 °.
  • a deflection point is provided at which the metal strip is deflected after the water bath during operation of the sheet metal processing installation. Following this deflection point, the quenched metal strip is then fed, for example, to a straightening system or to the material reservoir, ie, e.g. a loop pit.
  • devices for a surge, bubbling, spray or trickle cooling can also be integrated into the heat treatment device for the continuous metal strip quenching by means of a cooling medium.
  • a cooling medium for quenching of the metal strip after solution annealing, for example, at least one compressed air shower or a salt bath can be provided, for example.
  • a vapor extraction may also be part of the heat treatment device.
  • At least one device for the flexible compensation of strip length expansions and shrinkages can be provided at a deflection point.
  • a device at a deflection point for the metal strip then comprises, for example, a spring-mounted deflecting element.
  • at least one deflecting point is provided with at least one spring-mounted deflecting roller for band length compensation.
  • the sheet metal processing plant can basically include a straightening system, in the passage through the metal strip is smoothed.
  • a straightening system thus, for example, distortions are eliminated, which can be caused inter alia by the heat treatment in the heat treatment device.
  • the straightening system can in principle be arranged before or after the material storage.
  • the sheet metal processing installation comprises a device by means of which cooling medium used for quenching during operation of the sheet metal processing installation is removed from the metal strip.
  • the sheet metal processing installation comprises a blow-off device for generating at least one air flow, by means of which the cooling medium used for quenching during operation of the sheet metal processing installation is removed from the metal strip.
  • the blow-off device for example, at least one air curtain can be generated, through which the metal strip is conveyed in the direction of the material reservoir.
  • the discharge device then has, for example, a plurality of flat jet nozzles.
  • the device for removing the cooling medium may comprise at least one nip roll.
  • the heat treatment device can be bridged within the sheet metal processing plant and thus the sheet metal processing plant can be operated without a heat treatment device.
  • the sheet metal processing system can also be operated such that continuously conveyed to the material storage metal strip is not heated and quenched.
  • the heat treatment device can be moved out of the sheet metal processing plant, for example, with the means provided for heating to the solution annealing temperature and for subsequent quenching.
  • the heat treatment device can in particular be modular in this context, so that the heat treatment device can also be integrated later in an existing sheet metal processing plant if necessary, to be arranged between a coil holding device and a material storage, such as a loop pit, and the adjoining press.
  • a sheet metal forming plant for sheet metal forming and thus creating a (sheet) sheet metal component is provided, which can process high-strength aluminum alloys if required, but at the same time - without switching the heat treatment device - can handle conventional sheet metal grades without upstream heat treatment.
  • a sheet metal processing system is set up and provided, for example, for processing metal strips having a sheet thickness between 0.8 mm to 4.5 mm, in particular 1.0 mm to 3.0 mm.
  • Possible bandwidths to be processed are, for example, 200 mm to 2000 mm, in particular 400 mm to 1700 mm.
  • An exemplary feed rate for the promotion of the unwound metal strip is in a variant in the range of 200 mm / s to 700 mm / s, for example in the range of 300 mm / s to 500 mm / s.
  • a method according to the invention can be carried out in particular by means of a sheet metal processing installation according to the invention. Accordingly, advantages and features set forth above and below for embodiments of a sheet metal processing system according to the invention also apply to variants of a production method according to the invention and vice versa.
  • the attached figures illustrate by way of example possible embodiments of the proposed solution.
  • FIG. 1 shows a variant of a sheet metal processing system according to the invention A, in which a continuously unwound from a coil C metal strip B a press P of the sheet metal processing plant A is supplied to produce from this single sheet metal components, for example, body parts for a motor vehicle.
  • the coil C is rotatably supported on a reel H of a coil holding device E of the sheet metal processing installation A and can be unwound therefrom and conveyed along a conveying direction F to the press P.
  • the press P is a material storage in the form of a loop pit S upstream as a (band) buffer.
  • the loop pit S follows a straightening system R of the sheet metal processing plant A, at which a smoothing of the metal strip B takes place.
  • a heat treatment device W is provided between the coil holding device E and the straightening system R.
  • the continuously conveyed metal strip B is first heated to the solution annealing temperature by means of an induction heater 1, which has at least one (alternating current) induction coil, optionally a plurality of induction coils. Due to the inductive heating, induction heating 1 is extremely compact.
  • the metal strip B is further deflected in front of the induction heater 1 via a deflection point 5c, on which an optionally resiliently mounted deflection roller is provided.
  • a water bath 2 Downstream of the induction heater 1 within the heat treatment device W is a water bath 2 for quenching the metal strip B.
  • the metal strip B Within the water bath 2, the metal strip B is deflected at a further deflection point 5b. Above the water bath 2, a steam extraction 4 is also provided.
  • the metal strip B After quenching in the water bath 2, the metal strip B is passed through a blow-off device 3 in which cooling medium used for quenching by means of at least one air flow is removed from the water bath 2 from the metal strip B. Subsequently, the metal strip B is again deflected at a deflection point 5a (via a spring-mounted deflection roller) and fed to the straightening system R.
  • the sheet metal processing plant A With the illustrated sheet metal processing plant A, a press shop process with integrated W temper heating is shown within the sheet metal processing plant. Heat treatment and pressing thus take place here directly on the same sheet metal processing plant A. Accordingly, the sheet metal processing plant A integrates four different processing processes, which in the FIG. 1 marked with "A" to "D".
  • the processing process marked "C”, which is implemented by the heat treatment device W, can in the sheet metal processing plant A of the FIG. 1 be optional.
  • the heat treatment device W is for this purpose, for example, modular and provided extendable to the sheet metal processing plant A, so that the coiled metal strip B from the coil holding device E without heat treatment and thus directly the straightening system R and then the loop pit S can be supplied.
  • the sheet metal processing plant A is again provided with a heat treatment device W for the inductive heating of the continuously conveyed metal strip B.
  • the in the FIG. 1 schematically illustrated press P is in the FIG. 2 omitted for the sake of clarity.
  • the heat treatment device W more compact by the metal strip B is deflected in the water bath 2 at the deflection point 5b by almost 180 ° and the metal strip B is deflected by more than 60 ° before entering the induction heater 1 and before entering the straightening system R.
  • the induction heater 1 in the variant of FIG. 2 longer, so along the conveying direction F a larger band section within the induction heater 1 is heated.
  • a larger number of induction coils are arranged one behind the other and selectively operable to heat metal strips B of different thicknesses to the desired target solution-annealing temperature.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blechbearbeitungsanlage (A) sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils. Eine erfindungsgemäße Blechbearbeitungsanlage (A) umfasst hierbei wenigstens - eine Coil-Halteeinrichtung (E), in der ein Coil (C) mit aufgewickeltem Metallband (B) drehbar lagerbar ist, und - einen Materialspeicher (S), zu der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) von dem Coil (C) abgewickeltes Metallband (B) kontinuierlich gefördert wird und aus der das Metallband (B) einer Presse (P) der Blechbearbeitungsanlage (A) zugeführt wird, in der aus einem Bandabschnitt des abgewickelten Metallbandes (B) das Blechbauteil geformt und der Bandschnitt von dem Rest des Metallbands (B) abgetrennt wird, wobei zwischen dem Materialspeicher (S) und der Coil-Halteeinrichtung (E) eine Wärmebehandlungseinrichtung (W) innerhalb der Blechbearbeitungsanlage (A) vorgesehen ist, mittels der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) das kontinuierlich in Richtung des Materialspeichers (S) geförderte Metallband (B) auf Lösungsglühtemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Blechbearbeitungsanlage sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils.
  • Für die Herstellung von Blechbauteilen, insbesondere Karosserie-Blechbauteilen ist ein kontinuierlicher Fertigungsprozess aus der Praxis weithin bekannt, bei dem die Blechbearbeitungsanlage unter anderem eine Coil-Halteeinrichtung umfasst, in der ein Coil mit aufgewickeltem Metallband drehbar gelagert ist. Das Metallband für die Herstellung des Blechbauteils wird dann von dem Coil abgehaspelt und einem Materialspeicher als (Band-) Puffer zugeführt, z.B. einer Schlaufengrube. Aus dem Materialspeicher wird das Metallband einer Presse der Blechbearbeitungsanlage zugeführt, die dann aus einem Bandabschnitt des abgewickelten Metallbandes das Blechbauteil formt und den Bandabschnitt von dem Rest des Metallbandes abtrennt.
  • Aus der Karosserie-Blechbauteilherstellung ist ferner die Handhabung und Fertigung einzelner Platinen in diskontinuierlichen Fertigungsprozessen bekannt. In derartigen diskontinuierlichen Prozessen werden einzelne Platinen vor ihrer Weiterverarbeitung in einer Presse und der damit umgesetzten Kaltumformung bei Raumtemperatur einer Wärmebehandlung unterzogen, um das Formänderungsvermögen, gerade bei hochfesten Aluminiumlegierungen der 7000er-Werkstoffgruppe, z.B. AH7021+v2 zu erhöhen. Derartige diskontinuierlichen Prozesse sind beispielsweise aus der WO 2014/053657 A1 , der WO 2016/037922 A1 und der EP 3 006 579 A1 bekannt.
  • Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Blechbauteils in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess zu verbessern und insbesondere die Herstellung von Blechbauteilen aus hochfesten Aluminiumlegierungen mit höherer Ausbringung zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird sowohl mit einer Blechbearbeitungsanlage des Anspruchs 1 als auch mit einem Herstellungsverfahren des Anspruchs 16 gelöst.
  • Bei einer erfindungsgemäßen Blechbearbeitungsanlage ist zwischen dem Materialspeicher und der Coil-Halteeinrichtung eine Wärmebehandlungseinrichtung innerhalb der Blechbearbeitungsanlage vorgesehen, mittels der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage das kontinuierlich in Richtung des Materialspeichers geförderte Metallband auf Lösungsglühtemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt wird. Erfindungsgemäß wird somit in einem kontinuierlichen Prozess der Bauteilformung eine Wärmebehandlung nach Art eines so genannten W-Temper-Prozesses vorgelagert, wobei diese Wärmebehandlung am kontinuierlich durchlaufenden Metallband und mithin nicht an einer einzelnen bereits abgetrennten Platine durchgeführt wird.
  • In einer Ausführungsvariante weist die Wärmebehandlungseinrichtung für die Erwärmung auf Lösungsglühtemperatur mindestens eine (Wechselstrom-) Induktionsspule auf. Die Verwendung mindestens einer Induktionsspule und damit die Durchführung der Wärmebehandlung mittels Induktion ist nicht nur vergleichsweise schnell und präzise, sondern erlaubt auch eine homogene Erwärmung des Metallbandes in der Wärmebehandlungseinrichtung. Darüber hinaus kann die Wärmebehandlungseinrichtung deutlich kompakter bauen als zum Beispiel ein Durchlaufofen.
  • Selbstverständlich können auch mehrere Induktionsspulen vorgesehen sein. Diese können z.B. hintereinander geschaltet und/oder einzeln oder in Kombination betreibbar sein, um die Flexibilität der Blechbearbeitungsanlage hinsichtlich der zu verarbeitenden Blechdicke des Metallbandes und/oder der Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Zieltemperaturbereichs zu erhöhen. Die Anzahl der betriebenen Induktionsspulen ist somit in Abhängigkeit von einer Blechdicke und/oder der gewünschten Vorschubgeschwindigkeit und/oder des Zieltemperaturbereichs des Metallbandes in der Blechbearbeitungsanlage variabel.
  • Insbesondere in diesem Zusammenhang kann auch vorgesehen sein, dass beim Einsatz mehrerer Induktionsspulen und hierfür vorgesehener Umrichter die Induktionsspulen der Wärmebehandlungseinrichtung mit unterschiedlichen Frequenzen betreibbar sind. Die Umrichterfrequenzen für die induktive Erwärmung betragen hierbei zum Beispiel 25 kHz bis 100 kHz.
  • Um die Blechbearbeitungsanlage trotz der zusätzlich vorgesehenen Wärmebehandlungseinrichtung vergleichsweise platzsparend auszugestalten, weist die Wärmebehandlungseinrichtung in einer möglichen Weiterbildung mindestens eine Umlenkstelle auf, an der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage das Metallband umgelenkt wird. Beispielsweise ist die mindestens eine Induktionsspule der Wärmebehandlungseinrichtung zwischen zwei Umlenkstellen angeordnet, sodass das Metallband für die Zuführung in den Bereich, in dem die induktive Erwärmung erfolgt, wenigstens einmal umgelenkt wird und auch nach der Erwärmung mindestens ein weiteres Mal umgelenkt wird.
  • Grundsätzlich kann die Wärmebehandlungseinrichtung für eine Erwärmung des Metallbandes (oder genauer: für eine Erwärmung des durch die Wärmebehandlungseinrichtung aktuell geförderten Bandabschnitts des Metallbandes) auf eine Zieltemperatur zwischen 370°C und 560°C eingerichtet und vorgesehen sein. In einer hierauf basierenden Weiterbildung ist die Wärmebehandlungseinrichtung für eine Erwärmung auf eine Zieltemperatur zwischen 460°C und 530°C eingerichtet und vorgesehen.
  • Alternativ oder ergänzend ist die Wärmebehandlungseinrichtung in einer Ausführungsvariante eingerichtet und vorgesehen, das Metallband (a) auf eine Zieltemperatur zu erwärmen, die zum Beispiel auf eine Zieltemperatur im Bereich von 460°C bis 530°C, und (b) für eine Haltezeit im Bereich von 1s bis 30s, insbesondere im Bereich von 1s bis 10s oder im Bereich von 1s bis 5s, in einem Zieltemperaturbereich um die Zieltemperatur zu halten. Es wird somit eine vergleichsweise geringe Haltezeit vorgesehen. Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, die Zieltemperatur nicht zu halten. Es kann somit auch in einer Weiterbildung eine "Haltezeit" von 0 Sekunden vorgesehen sein. Der Zieltemperaturbereich liegt hierbei z.B. bei ±10 K oder ±5 K um die für das Material des Metallbandes vorgegebene Zieltemperatur.
  • Die Wärmebehandlungseinrichtung kann ferner derart konfiguriert sein, dass die Erwärmung des Metallbandes in der Wärmebehandlungseinrichtung auf eine Temperatur im Bereich von ±5 K um die vorgegebene Zieltemperatur erfolgt und/oder die während der Erwärmung über eine Bandbreite des Metallbandes auftretenden Temperaturgradienten weniger als ±10 K, insbesondere ±3 K betragen.
  • Für das Abschrecken des Metallbandes kann eine Kühlung mittels eines Kühlmediums vorgesehen sein. Beispielsweise ist ein Wasserbad Teil der Wärmebehandlungseinrichtung. Insbesondere durch ein solches Wasserbad kann die Wärmebehandlungseinrichtung für ein Abschrecken auf eine Temperatur von weniger als 110 °C, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich zwischen Raumtemperatur und 100 °C, mithin insbesondere von weniger als 80 °C eingerichtet und vorgesehen sein. Dem Wasserbad können beispielsweise Zusätze zugefügt sein, die dem Abschreckungsprozess auf unterschiedliche Weise zuträglich sind, zum Beispiel Aquatenside oder Aqua-Quench®.
  • In einer Ausführungsvariante ist in dem Wasserbad eine Umlenkstelle vorgesehen, an der im Betrieb der Bearbeitungsanlage das Metallband umgelenkt wird. Das abzuschreckende Metallband wird somit innerhalb des Wasserbades umgelenkt, um eine möglichst kompakte Anordnung des Wasserbades innerhalb der Blechbearbeitungsanlage zu erreichen. Die Umlenkung ist hierbei zum Beispiel größer als 90°, in einer Ausführungsvariante sogar größer als 160°.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist alternativ oder ergänzend zu einer Umlenkstelle in dem Wasserbad eine Umlenkstelle vorgesehen, an der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage das Metallband nach dem Wasserbad umgelenkt wird. Im Anschluss an diese Umlenkstelle wird das abgeschreckte Metallband dann beispielsweise einer Richtanlage zugeführt oder dem Materialspeicher, also z.B. einer Schlaufengrube.
  • Alternativ oder ergänzend zu einem Wasserbad können für die kontinuierliche Metallband-Abschreckung mittels eines Kühlmediums auch Einrichtungen für eine Schwall-, Sprudel-, Sprüh- oder Rieselkühlung in die Wärmebehandlungseinrichtung integriert sein. Zum Abschrecken des Metallbandes nach dem Lösungsglühen kann ferner zum Beispiel mindestens eine Druckluftdusche oder ein Salzbad vorgesehen sein. Grundsätzlich kann auch eine Dampfabsaugung Teil der Wärmebehandlungseinrichtung sein.
  • Mit Blick auf die beim Erhitzen und Kühlen auftretenden thermischen Längenänderungen kann an einer Umlenkstelle mindestens eine Vorrichtung zur flexiblen Kompensation von Bandlängendehnungen und -schrumpfungen vorgesehen sein. Eine solche Vorrichtung an einer Umlenkstelle für das Metallband umfasst dann beispielsweise ein federnd gelagertes Umlenkelement. Beispielsweise ist an wenigstens einer Umlenkstelle mindestens eine federnd gelagerte Umlenkrolle für eine Bandlängenkompensation vorgesehen.
  • Die Blechbearbeitungsanlage kann grundsätzlich eine Richtanlage umfassen, bei deren Durchlaufen das Metallband geglättet wird. Mittels der Richtanlage werden somit beispielsweise Verwerfungen beseitigt, die unter anderem durch die Wärmebehandlung in der Wärmebehandlungseinrichtung hervorgerufen werden können. Die Richtanlage kann grundsätzlich vor oder nach dem Materialspeicher angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsvariante umfasst die Blechbearbeitungsanlage eine Einrichtung, mittels der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage zum Abschrecken verwendetes Kühlmedium von dem Metallband entfernt wird. Beispielsweise umfasst die Blechbearbeitungsanlage in diesem Zusammenhang eine Abblaseinrichtung zur Erzeugung mindestens eines Luftstroms, mittels dem im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage zum Abschrecken verwendetes Kühlmedium von dem Metallband entfernt wird. Mittels der Abblaseinrichtung kann beispielsweise mindestens ein Luftvorhang erzeugbar sein, durch den das Metallband in Richtung des Materialspeichers gefördert wird. Zu diesem Zweck weist die Ablasseinrichtung dann beispielsweise mehrere Flachstrahldüsen auf. Alternativ oder ergänzend kann die Einrichtung zur Entfernung des Kühlmediums mindestens eine Abquetschwalze umfassen.
  • In einer Ausführungsvariante ist die Wärmebehandlungseinrichtung innerhalb der Blechbearbeitungsanlage überbrückbar und damit die Blechbearbeitungsanlage auch ohne Wärmebehandlungseinrichtung betreibbar. Mit anderen Worten kann somit die Blechbearbeitungsanlage auch derart betrieben werden, dass kontinuierlich zu dem Materialspeicher gefördertes Metallband nicht erwärmt und abgeschreckt wird. Um damit die Blechbearbeitungsanlage in zwei Konfigurationen mit und ohne Wärmebehandlungseinrichtung betreiben zu können, ist die Wärmebehandlungseinrichtung beispielsweise - mit den hierin vorgesehenen Mitteln zur Erwärmung auf Lösungsglühtemperatur und zum nachfolgenden Abschrecken - aus der Blechbearbeitungsanlage herausfahrbar. Die Wärmebehandlungseinrichtung kann insbesondere in diesem Zusammenhang modular aufgebaut sein, sodass die Wärmebehandlungseinrichtung bei Bedarf auch in eine bestehende Blechbearbeitungsanlage nachträglich integrierbar ist, um zwischen einer Coil-Halteeinrichtung und einem Materialspeicher, wie einer Schlaufengrube, und der sich hieran anschließenden Presse angeordnet zu werden. Derart wird eine Blechbearbeitungsanlage zur Blechumformung und damit Erstellung eines (flächigen) Blechbauteils bereitgestellt, die bei Bedarf hochfeste Aluminiumlegierungen verarbeiten kann, gleichzeitig aber auch - ohne Zuschaltung der Wärmebehandlungseinrichtung - konventionelle Blechgüten ohne vorgeschaltete Wärmebehandlung verarbeiten kann.
  • Eine erfindungsgemäße Blechbearbeitungsanlage ist beispielsweise zur Verarbeitung von Metallbändern mit einer Blechdicke zwischen 0,8 mm bis 4,5 mm, insbesondere 1,0 mm bis 3,0 mm eingerichtet und vorgesehen. Mögliche zu verarbeitenden Bandbreiten sind beispielsweise 200 mm bis 2000 mm, insbesondere 400 mm bis 1700 mm. Eine exemplarische Vorschubgeschwindigkeit für die Förderung des abgewickelten Metallbandes liegt in einer Ausführungsvariante im Bereich von 200 mm/s bis 700 mm/s zum Beispiel im Bereich von 300 mm/s bis 500 mm/s.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für ein Blechbauteil. Dieses Herstellungsverfahren umfasst wenigstens die folgenden Schritte:
    • Abwickeln eines Metallbandes von einer Coil-Halteeinrichtung,
    • Kontinuierliches Fördern des abgewickelten Metallbandes zu einem Materialspeicher und
    • Zuführen des Metallbandes aus dem Materialspeicher zu einer Presse, in der aus einem Bandabschnitt des abgewickelten Metallbandes das Blechbauteil geformt und der Bandabschnitt von dem Rest des Metallbandes abgetrennt wird.
    Zwischen dem Materialspeicher und der Coil-Halteeinrichtung wird das kontinuierlich in Richtung des Materialspeichers geförderte Metallband lösungsgeglüht und anschließend abgeschreckt.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Blechbearbeitungsanlage durchführbar. Dementsprechend gelten vorstehend und nachstehend für Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Blechbearbeitungsanlage dargelegte Vorteile und Merkmale auch für Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens und umgekehrt. Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.
  • Hierbei zeigen:
    • Figur 1
    schematisch eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Blechbearbeitungsanlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;
    Figur 2
    schematisch eine weitere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Blechbearbeitungsanlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens.
  • Die Figur 1 zeigt eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Blechbearbeitungsanlage A, in der ein kontinuierlich von einem Coil C abgehaspeltes Metallband B einer Presse P der Blechbearbeitungsanlage A zugeführt wird, um hieraus einzelne flächige Blechbauteile herzustellen, beispielsweise Karosserieteile für ein Kraftfahrzeug. Das Coil C ist auf einer Haspel H einer Coil-Halteeinrichtung E der Blechbearbeitungsanlage A drehbar gehalten und kann hiervon abgewickelt und entlang einer Förderrichtung F zu der Presse P gefördert werden. Der Presse P ist ein Materialspeicher in Form einer Schlaufengrube S als (Band-) Puffer vorgeschaltet. Die Schlaufengrube S folgt auf eine Richtanlage R der Blechbearbeitungsanlage A, an der eine Glättung des Metallbandes B erfolgt.
  • Um an dem kontinuierlich geförderten und von dem Coil C abgehaspelten Metallband B eine Wärmebehandlung durchzuführen und damit auch hochfeste Aluminiumlegierungen in einem kontinuierlichen Presswerksprozess verarbeiten zu können, ist zwischen der Coil-Halteeinrichtung E und der Richtanlage R eine Wärmebehandlungseinrichtung W vorgesehen. An dieser Wärmebehandlungseinrichtung W wird das kontinuierlich geförderte Metallband B mittels eines Induktionserwärmers 1, der mindestens eine (Wechselstrom-) Induktionsspule, gegebenenfalls mehrere Induktionsspulen aufweist, zunächst auf Lösungsglühtemperatur erwärmt. Durch die induktive Erwärmung baut die Induktionserwärmung 1 dabei äußerst kompakt. Zur kompakten Integration der Wärmebehandlungseinrichtung W in die Blechbearbeitungsanlage A wird das Metallband B ferner vor dem Induktionswärmer 1 über eine Umlenkstelle 5c umgelenkt, an der eine gegebenenfalls federnd gelagerte Umlenkrolle vorgesehen ist.
  • Dem Induktionserwärmer 1 innerhalb der Wärmebehandlungseinrichtung W nachgeschaltet ist ein Wasserbad 2 zum Abschrecken des Metallbandes B. Innerhalb des Wasserbades 2 wird das Metallband B an einer weiteren Umlenkstelle 5b umgelenkt. Oberhalb des Wasserbades 2 ist ferner eine Dampfabsaugung 4 vorgesehen.
  • Nach dem Abschrecken im Wasserbad 2 wird das Metallband B durch eine Abblaseinrichtung 3 geführt, in der mittels mindestens eines Luftstroms zum Abschrecken verwendetes Kühlmedium aus dem Wasserbad 2 von dem Metallband B entfernt wird. Anschließend wird das Metallband B erneut an einer Umlenkstelle 5a (über eine federnd gelagerte Umlenkrolle) umgelenkt und der Richtanlage R zugeführt.
  • Mit der dargestellten Blechbearbeitungsanlage A wird innerhalb der Blechbearbeitungsanlage ein Presswerksprozess mit integrierter W-Temper-Erwärmung dargestellt. Wärmebehandlung und Abpressung erfolgen somit hier unmittelbar auf derselben Blechbearbeitungsanlage A. Dementsprechend integriert die Blechbearbeitungsanlage A vier unterschiedliche Bearbeitungsprozesse, die in der Figur 1 mit "A" bis "D" gekennzeichnet sind.
  • Der mit "C" gekennzeichnete Bearbeitungsprozess, der durch die Wärmebehandlungseinrichtung W umgesetzt wird, kann dabei in der Blechbearbeitungsanlage A der Figur 1 optional sein. Die Wärmebehandlungseinrichtung W ist hierfür beispielsweise modular ausgeführt und an der Blechbearbeitungsanlage A herausfahrbar vorgesehen, sodass das abgehaspelte Metallband B aus der Coil-Halteeinrichtung E auch ohne Wärmebehandlung und damit direkt der Richtanlage R und anschließend der Schlaufengrube S zugeführt werden kann.
  • Bei der weiteren Ausführungsvariante der Figur 2 ist die Blechbearbeitungsanlage A erneut mit einer Wärmebehandlungseinrichtung W für die induktive Erwärmung des kontinuierlich geförderten Metallbandes B vorgesehen. Die in der Figur 1 schematisch dargestellte Presse P ist in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber ausgespart.
  • Im Unterschied zu der Ausführungsvariante der Figur 1 baut in der Variante der Figur 2 die Wärmebehandlungseinrichtung W kompakter, indem das Metallband B in dem Wasserbad 2 an der Umlenkstelle 5b um nahezu 180° umgelenkt wird und das Metallband B vor dem Eintritt in den Induktionserwärmer 1 sowie vor dem Eintritt in die Richtanlage R um mehr als 60° umgelenkt wird. Ferner ist der Induktionserwärmer 1 in der Variante der Figur 2 länger ausgebildet, sodass entlang der Förderrichtung F ein größerer Bandabschnitt innerhalb des Induktionserwärmers 1 erwärmt wird. Auch kann in dem Induktionserwärmer 1 der Figur 2 eine größere Anzahl an Induktionsspulen hintereinander angeordnet und selektiv betreibbar sein, um Metallbänder B unterschiedlicher Dicke auf die gewünschte Zieltemperatur für das Lösungsglühen zu erwärmen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Induktionserwärmer mit Induktionsspule
    2
    Wasserbad
    3
    Abblaseinrichtung
    4
    Dampfabsaugung
    5a, 5b, 5c
    Umlenkrolle / Umlenkstelle
    A
    Blechbearbeitungsanlage
    B
    Metallband
    C
    Coil
    E
    Coil-Halteeinrichtung
    F
    Förderrichtung
    H
    Haspel
    R
    Richtanlage
    S
    Schlaufengrube (Materialspeicher)
    W
    Wärmebehandlungseinrichtung

Claims (15)

  1. Blechbearbeitungsanlage zur Herstellung eines Blechbauteils, mit
    - einer Coil-Halteeinrichtung (E), in der ein Coil (C) mit aufgewickeltem Metallband (B) drehbar lagerbar ist, und
    - einem Materialspeicher (S), zu der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) von dem Coil (C) abgewickeltes Metallband (B) kontinuierlich gefördert wird und aus der das Metallband (B) einer Presse (P) der Blechbearbeitungsanlage (A) zugeführt wird, wobei in der Presse (P) aus einem Bandabschnitt des abgewickelten Metallbandes (B) das Blechbauteil geformt und der Bandschnitt von dem Rest des Metallbands (B) abgetrennt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Materialspeicher (S) und der Coil-Halteeinrichtung (E) eine Wärmebehandlungseinrichtung (W) innerhalb der Blechbearbeitungsanlage (A) vorgesehen ist, mittels der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) das kontinuierlich in Richtung des Materialspeichers (S) geförderte Metallband (B) auf Lösungsglühtemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt wird.
  2. Blechbearbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungseinrichtung (W) für die Erwärmung auf Lösungsglühtemperatur mindestens eine Induktionsspule aufweist.
  3. Blechbearbeitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Induktionsspule zwischen Umlenkstellen (5b, 5c) angeordnet ist, an denen im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) das Metallband (B) umgelenkt wird.
  4. Blechbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungseinrichtung (W) für eine Erwärmung des Metallbandes (B) auf eine Zieltemperatur zwischen 370°C und 560°C, insbesondere zwischen 460°C und 530°C einrichtet und vorgesehen ist.
  5. Blechbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungseinrichtung (W) eingerichtet und vorgesehen ist, das Metallband (B) auf eine Zieltemperatur zu erwärmen und für eine Haltezeit im Bereich von 1s bis 30s, insbesondere im Bereich von 1s bis 10s oder im Bereich von 1s bis 5s, in einem vorgegebenen Zieltemperaturbereich um die Zieltemperatur zu halten.
  6. Blechbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Abschrecken des Metallbands (B) eine Kühlung mittels eines Kühlmediums vorgesehen ist.
  7. Blechbearbeitungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für das Abschrecken des Metallbandes (B) ein Wasserbad vorgesehen ist und in dem Wasserbad (2) eine Umlenkstelle (5b) vorgesehen ist, an der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) das Metallband (B) umgelenkt wird.
  8. Blechbearbeitungsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umlenkstelle (5a) vorgesehen ist, an der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) das Metallband (B) nach dem Abschrecken umgelenkt wird.
  9. Blechbearbeitungsanlage nach Anspruch 3, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umlenkstelle (5a, 5b, 5c) mindestens eine Vorrichtung zur flexiblen Kompensation von Bandlängendehnungen und -schrumpfungen vorgesehen ist.
  10. Blechbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechbearbeitungsanlage (A) eine Richtanlage (R) umfasst, die bezogen auf die Förderrichtung (F) des Metallbandes (B) nach der Wärmebehandlungseinrichtung (W) angeordnet ist.
  11. Blechbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blechbearbeitungsanlage (A) eine Einrichtung (3) umfasst, mittels der im Betrieb der Blechbearbeitungsanlage (A) zum Abschrecken verwendetes Kühlmedium von dem Metallband (B) entfernt wird.
  12. Blechbearbeitungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungseinrichtung (W) überbrückbar ist und die Blechbearbeitungsanlage (A) damit auch ohne Wärmebehandlungseinrichtung (W) betreibbar ist.
  13. Blechbearbeitungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlungseinrichtung (W) aus der Blechbearbeitungsanlage (A) herausfahrbar ist.
  14. Verfahren zur Herstellung eines Blechbauteils, mit wenigstens den folgenden Schritten:
    - Abwickeln eines Metallbandes (B) von einem Coil (C) einer Coil-Halteeinrichtung (E),
    - Kontinuierliches Fördern des abgewickelten Metallbandes (B) zu einem Materialspeicher (S) und
    - Zuführen des Metallbandes (B) aus dem Materialspeicher (S)zu einer Presse (P), in der aus einem Bandabschnitt des abgewickelten Metallbandes (B) das Blechbauteil geformt und der Bandschnitt von dem Rest des Metallbands (B) abgetrennt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen dem Materialspeicher (S) und der Coil-Halteeinrichtung (E) das kontinuierlich in Richtung des Materialspeichers S) geförderte Metallband (B) auf Lösungsglühtemperatur erwärmt und anschließend abgeschreckt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels einer Blechbearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchgeführt wird.
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