EP3408419A1 - Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils

Info

Publication number
EP3408419A1
EP3408419A1 EP17703053.3A EP17703053A EP3408419A1 EP 3408419 A1 EP3408419 A1 EP 3408419A1 EP 17703053 A EP17703053 A EP 17703053A EP 3408419 A1 EP3408419 A1 EP 3408419A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
furnace
temperature
heating
subregion
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
EP17703053.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Reinartz
Jörg Winkel
Frank WILDEN
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.)
Schwartz GmbH
Original Assignee
Schwartz 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
Priority claimed from DE102016201024.7A external-priority patent/DE102016201024A1/de
Priority claimed from DE102016201025.5A external-priority patent/DE102016201025A1/de
Priority claimed from DE102016201936.8A external-priority patent/DE102016201936A1/de
Priority claimed from DE102016202766.2A external-priority patent/DE102016202766A1/de
Priority claimed from DE102016118252.4A external-priority patent/DE102016118252A1/de
Application filed by Schwartz GmbH filed Critical Schwartz GmbH
Publication of EP3408419A1 publication Critical patent/EP3408419A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C21D9/0062—Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • 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
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • 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
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/667—Quenching devices for spray quenching
    • 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
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for heat treatment of a metallic component and to a use of a furnace for heating a metallic component.
  • the invention finds particular application in the partial hardening of optionally precoated components made of a high-strength manganese-boron steel.
  • A- and B-pillars side impact protection in doors, sills, frame parts, bumper, cross member for floor and roof, front and rear side members to provide that have different strengths in sub-areas, so that the body part can fulfill partially different functions.
  • the center area of a B pillar of a vehicle should have high strength to protect the occupants in the event of a side impact.
  • the upper and lower end portions of the B-pillar should have a comparatively low strength, in order to accommodate a deformation energy during a side impact and on the other during assembly of the B-pillar to allow easy connectivity with other body components.
  • the hardened component To form such a partially hardened body component, it is necessary for the hardened component to have different material structures or strength properties in the subregions.
  • the steel sheet to be hardened can already be provided with different, interconnected sheet metal sections or partially cooled differently in the press.
  • the steel sheet is hardened before cooling and forming in the press partially different heat treatment processes.
  • only those portions of the steel sheet to be hardened can be heated, in which a structural transformation towards harder structures, such as martensite to take place.
  • a process procedure regularly has the disadvantage that the diffusion of a coating, for example an aluminum-silicon coating, which is usually to be applied to the surface of the steel sheet for protection against scaling can not be integrated efficiently into the heat treatment process.
  • a coating for example an aluminum-silicon coating
  • a method and a device for heat treatment of a metallic component and a use of a furnace for heating a metallic component are to be specified, which allow an industrial scale, in particular as efficiently as possible partially different heat treatment of the component.
  • the method, the device and the use to help reduce the influence of the process section of the heat treatment process, which is upstream of the press on the cycle time of the entire heat treatment process.
  • An inventive method for (partially different) heat treatment of a metallic component has at least the following steps:
  • the indicated sequence of process steps a), b), c), d) and e) results in a regular procedure of the method. Individual or several of the method steps can be carried out simultaneously, successively and / or at least partially in parallel. The method is preferably carried out with a device presented here.
  • the proposed method is used in particular for the specific component zone-specific heat treatment of a (steel) component or for the targeted setting of different microstructures in different subregions of a steel component.
  • the method is used for partial curing of optionally precoated components made of a (high-strength) manganese-boron steel.
  • the proposed method allows in a particularly advantageous manner that a partially different heat treatment of a component can be performed reliably even on an industrial scale.
  • the cooling in the tempering station is followed by a renewed heating process or a renewed supply of heat energy, the influence of the process section of the heat treatment process, which is upstream of the press, can be reduced to the cycle time of the entire heat treatment process.
  • the component preferably remains in the tempering station for less than fifteen seconds, in particular less than ten seconds or even less than five seconds. Subsequently, the component, in common with further, previously or subsequently treated in the temperature control components in a chamber furnace or transported through a continuous furnace.
  • This allows in a particularly advantageous manner that the cycle time of the heat treatment process, which is upstream of the press, can be adapted to the press cycle.
  • the invention particularly turns away from those process guides in which a cooled or intercooled region of a component is kept isothermally for a certain period of time for the conversion of previously formed austenite into microstructures such as bainite, ferrite and / or pearlite. Rather, it has surprisingly been found in the context of the invention that a renewed heating compared to an isothermal holding can lead to improved, in particular higher tensile strengths in the more ductile regions of the cured component.
  • the metallic component is preferably a metallic board, a steel sheet or an at least partially preformed semi-finished product.
  • the metallic component is preferably with or from a (hardenable) steel, for example a boron (manganese) steel, for. B. with the name 22MnB5 formed. More preferably, the metallic component is at least for the most part provided with a (metallic) coating or precoated.
  • the metallic coating may be, for example, a (predominantly) zinc-containing coating or a (predominantly) aluminum and / or silicon-containing coating, in particular a so-called AlumMum / silicon (Al / Si) coating.
  • the (entire) component is heated in a first furnace.
  • the component is heated homogeneously or uniformly in the first furnace.
  • the component in the first furnace (exclusively) by means of radiant heat, for example of at least one electrically operated (the component not physically or electrically contacting) heating element, such as for example, a heating loop and / or a heating wire, and / or heated by at least one (gas-heated) jet pipe.
  • step b) the component, in particular moved from the first furnace in a tempering.
  • a transport device for example comprising at least a roller table and / or an (industrial) robot can be provided.
  • the component preferably covers a distance of at least 0.5 m [meter] from the first furnace to the temperature control station. In this case, the component can be guided in contact with the ambient air or within a protective atmosphere.
  • step c) at least a first portion of the component in the tempering (active) is cooled.
  • a temperature difference between the at least one first (in the finished treated component ductile) portion and at least one second (in the finished treated component compared to harder harder) portion of the component is set.
  • the component has partially different (component) temperatures, wherein a temperature difference between a first temperature of the at least one first partial region and a second temperature of the at least one second partial region of the component is set.
  • several (different) temperature differences between subregions of the component can be set. For example, it is possible to set three or more subregions in the component with mutually different temperatures.
  • the cooling in step c) is convective, more preferably by means of at least one nozzle discharging a fluid.
  • the nozzle can be arranged in the temperature control station and aligned towards the first partial area.
  • the fluid may be, for example, air, nitrogen, water or a Mixture of this act.
  • the cooling takes place by means of a nozzle array with a plurality of nozzles, each discharging a fluid, wherein particularly preferably the shape of the nozzle field and / or the arrangement of the plurality of nozzles is adapted to the (to be achieved) geometry of the at least one first portion of the component.
  • the cooling takes place by means of a plurality, in particular by means of at least five or even at least ten nozzles, which can be controlled individually or in groups, in particular with a (specific) fluid volume flow.
  • the nozzles are controlled time-dependent.
  • the nozzles are controlled in such a way (individually or in groups) that specifically one or more temperature differences between partial regions of the component, for example between the at least one first partial region and the at least one second partial region, are set.
  • the nozzles can be controlled in such a way (individually or in groups) that in the temperature control station targeted environmental influences, which can act on the component after leaving the tempering station, are compensated.
  • Such compensation can for example take place such that a region of the component lying further on the edge, in particular a region of the at least one first partial region lying further on the edge of the component, is cooled less than in comparison thereto further away from the edge lying portion of the component, in particular as a more distant from the component edge region of the at least a first portion of the component, so as to optionally take place after leaving the tempering, in particular in heat exchange with the environment taking place faster cooling of the component in the edge regions consider or even (essentially) compensate. More preferably, at the same time or at least partially parallel to the cooling of the at least one first partial region of the component, thermal energy is introduced into the at least one second partial region of the component in the tempering station.
  • the at least one second subregion of the component in the tempering station is (exclusively) subjected to heat radiation, which is arranged, for example, by at least one electrically operated or heated, in particular in the tempering, (not contacting the component) heating element, such as a heating loop and / or a heating wire, and / or at least one, in particular in the tempering arranged, (gas-heated) jet pipe is generated and / or emitted.
  • heat radiation which is arranged, for example, by at least one electrically operated or heated, in particular in the tempering, (not contacting the component) heating element, such as a heating loop and / or a heating wire, and / or at least one, in particular in the tempering arranged, (gas-heated) jet pipe is generated and / or emitted.
  • the introduction of heat energy into the at least one second partial region of the component can preferably be carried out in the tempering station in such a way that a temperature decrease of the temperature of the at least one second partial region and / or a cooling speed of the at least one second partial region are at least reduced during the whereabouts of the component in the temperature control station becomes.
  • This process procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature above the AC3 temperature.
  • the introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component in the tempering station can take place in such a way that the at least one second subregion of the component is (distinctively) heated, in particular heated by at least about 50 K. This procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature or even below the AC1 temperature.
  • the component is moved by the temperature control in a second oven.
  • a transport device for example, at least comprising a roller table and / or an (industrial) robot may be provided.
  • the component preferably travels a distance of at least 0.5 m from the tempering station to the second furnace.
  • the component can be guided in contact with the ambient air or within a protective atmosphere.
  • the component is moved directly after removal from the tempering directly into the second oven.
  • step e) at least the at least one first subregion of the component in the second furnace is heated by at least 200 K.
  • a renewed heating process takes place in the second furnace, wherein at least the previously (actively) cooled at least one first partial region is heated by at least 200 K.
  • At least the at least one first subregion of the component in the second furnace is preferably (exclusively) by means of radiant heat, for example by at least one electrically operated heating element (not contacting the component), such as a heating loop and / or a heating wire, and / or at least one ( Gas-heated) jet pipe heated.
  • the at least one second subregion of the component in the second furnace is at least 50 K, more preferably at least 70 K or even at least 100 K. , in particular (exclusively) by means of radiant heat, heated.
  • the at least one second portion of the component is heated to a temperature above the AC1 temperature or even above the AC3 temperature.
  • step e) an input of heat energy, in particular by means of radiant heat, in the entire component take place.
  • the second furnace may have a furnace interior, in particular (exclusively) heated by radiant heat, in which preferably a virtually uniform internal temperature prevails.
  • the introduction of heat energy into the at least one first subregion of the component preferably takes place in the second furnace such that the temperature of the at least one first subregion is at least 100 K, preferably at least 120 K, particularly preferably at least 150 K or even at least 200 K is increased.
  • the introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component can preferably take place in the second furnace such that a temperature decrease of the temperature of the at least one second subregion and / or a cooling rate of the at least one second subregion during the fostering of the component in the second furnace at least reduced.
  • This process procedure is particularly advantageous if the component was heated in step a) to a temperature above the AC3 temperature.
  • the introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component in the second furnace can take place such that the at least one second subregion of the component at least (distinctively) heats up, in particular by at least 50 K, particularly preferably by at least 70 K or even by at least 100K; and / or heated to a temperature above the AC1 temperature or even above the AC3 temperature.
  • This process is particularly advantageous if the component has been heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature or even below the AC1 temperature.
  • the method further comprises at least the following steps:
  • the movement in step f) preferably takes place by means of a transport device, for example at least comprising a roller table and / or an (industrial) robot.
  • the component travels a distance of at least 0.5 m from the second furnace to the press hardening tool.
  • the component can be guided in contact with the ambient air or within a protective atmosphere.
  • the component is spent directly after removal from the second oven directly into the press-hardening tool.
  • the component is heated in step a) to a temperature below the AC3 temperature or even below the AC1 temperature.
  • the AC1 temperature is the temperature at which the microstructure transformation from ferrite to austenite begins when a metallic component, in particular a steel component, is heated.
  • the component is heated in step a) to a temperature above the AC3 temperature.
  • the AC3 temperature is the temperature at which the microstructure transformation from ferrite to austenite upon heating of a metallic component, in particular a steel component, ends or is (completely) completed.
  • the at least one first subregion in step c) be convected to a temperature below that AC1 temperature is cooled.
  • a method for heat treatment of a metallic component is proposed with at least the following steps:
  • the at least one first portion of the component in step c) or in the second furnace by a maximum of 350 K, particularly preferred heated to a maximum of 300 K or even a maximum of 250 K.
  • the heating in step c) or in the second furnace preferably takes place in such a way that only the at least one first subregion of the component is heated by at least 100 K, preferably by at least 150 K or even by at least 200 K.
  • the at least one second subregion of the component in step c) or in the second furnace is heated by less than 200 K, preferably by less than 150 K or even by less than 100 K.
  • the component is simultaneously formed and cooled in a step d).
  • the component is press-cured in step d).
  • a device for heat treatment of a metallic component which comprises at least:
  • a tempering station arranged downstream of the first furnace, in which at least one nozzle is provided and arranged for discharging a fluid for cooling at least a first portion of the component, such that a temperature difference between the at least one first portion and at least one second portion of Component is adjustable, one of the tempering station downstream, in particular by means of radiant heat and / or convection heatable second oven, which is provided and adapted to heat at least the at least a first portion of the component by at least 100 K, preferably by at least 150 K or even by at least 200 K.
  • the device is used for practicing a method proposed here.
  • the device is associated with an electronic control unit which is suitable and arranged for carrying out a method proposed here.
  • the control unit particularly preferably has at least one program-controlled microprocessor and an electronic memory in which a control program is stored, which is provided and set up to execute a method proposed here.
  • the first furnace or the second furnace is a continuous furnace or a chamber furnace.
  • the first furnace is a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace.
  • the second furnace is particularly preferably a continuous furnace, in particular a roller hearth furnace, or a chamber furnace, in particular a multilayer furnace with at least two chambers arranged one above the other.
  • the second furnace preferably has a furnace interior, in particular (exclusively) which can be heated by means of radiant heat, in which preferably a virtually uniform internal temperature can be set.
  • a furnace interior in particular (exclusively) which can be heated by means of radiant heat, in which preferably a virtually uniform internal temperature can be set.
  • Radiation heat sources are preferably arranged in the first furnace and / or in the second furnace (exclusively).
  • at least one electrically operated (non-contacting component) heating element such as at least one electrically operated heating loop and / or at least one electrically operated heating wire is arranged in a furnace interior of the first furnace and / or in a furnace interior of the second furnace.
  • At least one in particular gas-heated jet pipe can be arranged in the furnace interior of the first furnace and / or the furnace interior of the second furnace.
  • a plurality of jet tube gas burners or jet tubes are arranged in the furnace interior of the first furnace and / or the furnace interior of the second furnace, in each of which at least one gas burner burns.
  • the inner region of the steel tubes, into which the gas burners burn is atmospherically separated from the furnace interior, so that no combustion gases or exhaust gases can enter the furnace interior and thus influence the furnace atmosphere.
  • Such an arrangement is also referred to as "indirect gas heating".
  • At least one nozzle is arranged or held, which is provided and arranged for discharging a fluid.
  • the at least one nozzle is aligned such that it can discharge the fluid toward the first subregion of the component.
  • a nozzle array is arranged with a plurality of nozzles in the tempering, wherein the nozzles are each provided and arranged for discharging a fluid.
  • Particularly preferred is a shape of the nozzle array and / or an arrangement of the plurality of nozzles adapted to the (to be achieved) geometry of the at least one first portion of the component.
  • At least one heating device is preferably arranged in the tempering station.
  • the heating device is provided and arranged to enter heat energy in the at least one second portion of the component.
  • the heating device is arranged and / or aligned in the tempering station such that the introduction of heat energy into the at least one second subregion of the component can be carried out simultaneously or at least partially parallel to the cooling of the at least one first subregion of the component by means of the at least one nozzle ,
  • the heating device preferably comprises (exclusively) at least one radiant heat source.
  • the at least one radiant heat source is particularly preferably formed with at least one electrically operated heating element (which does not contact the component), for example at least one electrically operated heating loop and / or at least one electrically operated heating wire.
  • at least one gas-heated jet pipe can be provided as radiant heat source.
  • the apparatus may include a press hardening tool downstream of the second furnace.
  • the press-hardening tool is in particular provided and arranged to simultaneously or at least partially reshape the component in parallel and to quench it (at least in part).
  • the furnace is a second furnace, which is arranged downstream of a first furnace and a tempering station. More preferably, the subregions to be heated by means of the furnace are previously (active), in particular convective, cooled subregions of the component.
  • FIG. 1 shows a diagram of a device according to the invention
  • FIG. 2 shows a detailed view of a temperature control station that can be used in a device according to the invention
  • 3 shows a temperature-time curve which can be achieved by means of a device according to the invention and / or a method according to the invention
  • FIG. 4 shows another temperature-time curve which can be achieved by means of a device according to the invention and / or a method according to the invention.
  • the device 8 here represents a hot forming line for press hardening.
  • the tempering station 3 is downstream of the first furnace 6 (directly) so that a component 1 to be treated by means of the device 8 can be brought directly into the tempering station 3 after leaving the first furnace 6.
  • the second furnace 6 of the tempering station 3 and the press hardening tool 7 are arranged downstream of the second furnace 6 (directly).
  • FIG. 2 schematically shows a detailed view of a tempering station 3 which can be used in a device 8 according to the invention, as shown for example in FIG. 1.
  • a nozzle 9 is arranged, which is provided and arranged for discharging a fluid 10 for cooling a first portion 4 of a component 1.
  • a heating device 11 is arranged in the temperature control station 3, which is provided and set up for the introduction of heat energy in a second portion 5 of the component 1.
  • the heating device 11 is designed as an example electrically operated heating wire.
  • FIG. 3 shows schematically a temperature-time curve which can be achieved by means of a device 8 according to the invention and / or a method according to the invention.
  • the temperature T of the metallic component or the temperatures T of the at least one first partial area and the at least one second partial area of the component are plotted over the time t.
  • the metallic component 1 is first heated until the time U uniform to a temperature below the AC1 temperature. This heating takes place here by way of example in a first furnace 2. Between times ti and t 2 , the metallic component is transferred from the first furnace to a tempering station. Here, the component temperature, for example, by heat loss to the environment easily decrease. Between the times t 2 and t 3 , at least a first portion of the component in the temperature control (active) is cooled. This is illustrated in FIG. 3 on the basis of the lower temperature-time profile between the times t 2 and t 3 . In parallel, at least a second portion of the component in the tempering (light) is heated. This is illustrated in FIG.
  • a temperature difference 12 is set between the at least one first partial region and at least one second partial region of the component.
  • the component of the heating station in a direction different from the first furnace second furnace is transferred.
  • the set in the tempering partially different temperatures, for example, by heat loss to the environment can easily decrease.
  • the component in the second furnace is heated such that the temperature of the at least one first portion of the component is increased by at least 150 K.
  • the heating in the second oven is carried out such that at the same time the temperature of the at least one second portion of the component is brought to a temperature above the AC3 temperature.
  • FIG. 4 shows schematically a further temperature-time profile which can be achieved by means of a device according to the invention and / or a method according to the invention.
  • the metallic component is uniformly heated to a temperature above the AC3 temperature until time ti. This heating takes place here by way of example in a first oven. Between times t 1 and t 2 , the metallic component is transferred from the first furnace to a tempering station. In this case, the component temperature can easily decrease.
  • At times t2 and t3 at least a first portion of the component in the temperature control (active) is cooled. This is illustrated in FIG. 4 on the basis of the lower temperature-time profile between the times t 2 and t 3 .
  • the temperature of at least a second portion of the component in the tempering easily decrease. This is illustrated in FIG. 4 on the basis of the upper temperature-time profile between times t 2 and t 3 .
  • This (passive) temperature decrease in the at least one second partial region of the component has a significantly lower cooling rate than the parallel (active) cooling of the at least one first partial region of the component. 4 shows that a temperature difference 12 between the at least one first partial area and at least one second partial area of the component is set in the temperature control station.
  • the component is transferred from the tempering station into a second oven different from the first oven.
  • the set in the temperature control partially different temperatures can easily decrease.
  • the component in the second furnace is heated in such a way that the temperature of the at least one first portion of the component is increased by at least 150 K.
  • the heating takes place in the second furnace such that at the same time a cooling rate of the at least one second portion of the component, in comparison to a Cooling rate is reduced during heat dissipation to the environment.
  • the component is transferred from the second furnace to a press hardening tool.
  • the set in the second furnace partially different temperatures, for example, by heat loss to the environment can easily decrease.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur WärmebehandIung eines metallischen Bauteils sowie eine Verwendung eines Ofens zum Erwärmen eines metallischen Bauteils. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung beim partiellen Härten von gegebenenfalls vorbeschichteten Bauteilen aus einem hochfesten Mangan-Bor-Stahl. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils (1) umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Erwärmen des Bauteils (1) in einem ersten Ofen (2), b) Bewegen des Bauteils (1) in eine Temperierstation (3), c) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs (4) des Bauteils (1) in der Temperierstation (3), wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich (4) und mindestens einem zweiten Teilbereich (5) des Bauteils (1) eingestellt wird, d) Bewegen des Bauteils (1) von der Temperierstation (3) in einen zweiten Ofen (6), e) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs (4) des Bauteils (1) in dem zweiten Ofen (6) um mindestens 200 K.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils sowie eine Verwendung eines Ofens zum Erwärmen eines metallischen Bauteils. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung beim partiellen Härten von gegebenenfalls vorbeschichteten Bauteilen aus einem hochfesten Mangan-Bor-Stahl.
Zur Herstellung sicherheitsrelevanter Fahrzeug-Karosseriebauteile aus Stahlblech ist es regelmäßig erforderlich das Stahlblech während oder nach der Umformung zu dem Karosseriebauteil zu härten. Hierzu hat sich ein Wärmebehandlungsverfahren etabliert, das als„Presshärten" bezeichnet wird. Dabei wird das Stahlblech, das regelmäßig in der Form einer Platine bereitgestellt wird zunächst in einem Ofen aufgeheizt und anschließend während der Umformung in einer Presse abgekühlt und dadurch gehärtet.
Seit einigen Jahren besteht nun das Bestreben mittels des Presshärtens Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen, wie z. B. A- und B-Säulen, Seitenaufprallschutzträger in Türen, Schweller, Rahmenteile, Stoßstangenfänger, Querträger für Boden und Dach, vordere und hintere Längsträger, bereitzustellen, die in Teilbereichen unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, sodass das Karosseriebauteil partiell unterschiedliche Funktionen erfüllen kann. So soll zum Beispiel der mittlere Bereich einer B-Säule eines Fahrzeugs eine hohe Festigkeit aufweisen, um die Insassen im Falle eines Seitenaufpralls zu schützen. Gleichzeitig sollen der obere und untere Endbereich der B-Säule eine vergleichsweise geringe Festigkeit aufweisen, um zum einen Verformungsenergie während eines Seitenaufpralls aufnehmen zu können und zum anderen während der Montage der B-Säule eine einfache Verbindbarkeit mit anderen Karosseriebauteilen zu ermöglichen. Zur Ausbildung eines solchen partiell gehärteten Karosseriebauteils ist es erforderlich, dass das gehärtete Bauteil in den Teilbereichen unterschiedliche Materialgefüge beziehungsweise Festigkeitseigenschaften aufweist. Zur Einstellung unterschiedlicher Materialgefüge beziehungsweise Festigkeitseigenschaften nach dem Härten kann beispielsweise das zu härtende Stahlblech bereits mit unterschiedlichen, miteinander verbundenen Blechabschnitten bereitgestellt oder in der Presse partiell unterschiedlich abgekühlt werden.
Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, das zu härtende Stahlblech vor dem Abkühlen und Umformen in der Presse partiell unterschiedlichen Wärmebehandlungsprozessen zu unterwerfen. In diesem Zusammenhang können beispielsweise lediglich diejenigen Teilbereiche des zu härtenden Stahlblechs aufgeheizt werden, in denen eine Gefügeumwandlung hin zu härteren Gefügen, wie etwa Martensit stattfinden soll. Eine solche Verfahrensfuhrung weist jedoch regelmäßig den Nachteil auf, dass das Emdiffundieren einer üblicherweise zum Schutz vor Verzunderung auf die Oberfläche des Stahlblechs aufzubringenden Beschichtung, etwa einer Aluminium-Silizium-Beschichtung nicht effizient in den Wärmebehandlungsprozess integriert werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit, die partielle Wärmebehandlung mittels Kontaktplatten durchzufuhren, die zur partiellen Temperierung des Stahlblechs durch Wärmeleitung ausgebildet sind. Dies erfordert jedoch eine bestimmte Kontaktzeit mit den Platten, die üblicherweise länger ist als eine mittels der nachgelagerten Presse erreichbare (minimale) Taktzeit. Weiterhin erschwert die Abstimmung zwischen bestimmter Kontaktzeit und Taktzeit an der Presse regelmäßig die Integration entsprechender Temperierstationen in eine Presshärtelinie im industriellen Maßstab, in der Produktionsschwankungen während des Betriebs in der Regel unvermeidbar sind. Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils sowie eine Verwendung eines Ofens zum Erwärmen eines metallischen Bauteils angegeben werden, die eine im industriellen Maßstab, insbesondere möglichst effizient durchführbare partiell unterschiedliche Wärmebehandlung des Bauteils erlauben. Zudem sollen das Verfahren, die Vorrichtung sowie die Verwendung dazu beitragen, den Einfluss des Prozessabschnitts des Wärmebehandlungsprozesses, der der Presse vorgelagert ist auf die Taktzeit des gesamten Wärmebehandlungsprozesses zu reduzieren.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der hier vorgeschlagenen Lösung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur (partiell unterschiedlichen) Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils weist zumindest die folgenden Schritte auf:
a) Erwärmen des Bauteils in einem ersten Ofen,
b) Bewegen des Bauteils in eine Temperierstation,
c) (partielles und/oder konvektives) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils in der Temperierstation, wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird, d) Bewegen des Bauteils von der Temperierstation in einen zweiten Ofen, e) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils in dem zweiten Ofen um mindestens 200 K [Kelvin].
Die angedeutete Reihenfolge der Verfahrensschritte a), b), c), d) und e) ergibt sich bei einem regulären Ablauf des Verfahrens. Einzelne oder mehrere der Verfahrensschritte können zeitgleich, nacheinander und/oder zumindest teilweise parallel durchgeführt werden. Bevorzugt wird das Verfahren mit einer hier vorgestellten Vorrichtung durchgeführt.
Das vorgeschlagene Verfahren dient insbesondere zur gezielten bauteilzonenindividuellen Wärmebehandlung eines (Stahl-)Bauteils beziehungsweise zum gezielten Einstellen unterschiedlicher Gefüge in verschiedenen Teilbereichen eines Stahlbauteils. Bevorzugt dient das Verfahren zum partiellen Härten von gegebenenfalls vorbeschichteten Bauteilen aus einem (hochfesten) Mangan-Bor-Stahl. Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt in besonders vorteilhafter Weise, dass eine partiell unterschiedliche Wärmebehandlung eines Bauteils auch im industriellen Maßstab zuverlässig durchführbar ist. Insbesondere dadurch, dass sich an das Kühlen in der Temperierstation ein erneuter Erwärmungsvorgang beziehungsweise eine erneute Zufuhr von Wärmeenergie anschließt, kann der Einfluss des Prozessabschnitts des Wärmebehandlungsprozesses, der der Presse vorgelagert ist, auf die Taktzeit des gesamten Wärmebehandlungsprozesses reduziert werden. Bevorzugt verbleibt das Bauteil für weniger als fünfzehn Sekunden, insbesondere weniger als zehn Sekunden oder sogar weniger als fünf Sekunden in der Temperierstation. Anschließend kann das Bauteil, gemeinsam mit weiteren, zuvor oder anschließend in der Temperierstation behandelten Bauteilen in einem Kammerofen vorgehalten oder durch einen Durchlaufofen transportiert werden. Dies erlaubt in besonders vorteilhafter Weise, dass die Taktzeit des Wärmebehandlungsprozesses, der der Presse vorgelagert ist, auf den Pressentakt abgestimmt werden kann. Weiterhin wendet sich die Erfindung insbesondere von solchen Prozessführungen ab, bei denen ein abgekühlter oder zwischengekühlter Bereich eines Bauteils über eine bestimmte Zeitdauer isotherm zur Umwandlung von zuvor gebildetem Austenit in Gefüge wie etwa Bainit, Ferrit und/oder Perlit gehalten wird. Vielmehr hat sich im Rahmen der Erfindung überraschenderweise herausgestellt, dass ein erneutes Erwärmen gegenüber einem isothermen Halten zu verbesserten, insbesondere höheren Zugfestigkeiten in den duktileren Bereichen des gehärteten Bauteils führen kann.
Bei dem metallischen Bauteil handelt es sich vorzugsweise um eine metallische Platine, ein Stahlblech oder ein zumindest teilweise vorgeformtes Halbzeug. Das metallische Bauteil ist bevorzugt mit beziehungsweise aus einem (härtbaren) Stahl, beispielweise einem Bor-(Mangan-)Stahl, z. B. mit der Bezeichnung 22MnB5, gebildet. Weiter bevorzugt ist das metallische Bauteil zumindest zu einem Großteil mit einer (metallischen) Beschichtung versehen beziehungsweise vorbeschichtet. Bei der metallischen Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine (vorrangig) Zink enthaltende Beschichtung oder eine (vorrangig) Aluminium und/oder Silizium enthaltende Beschichtung, insbesondere eine sogenannte AlumMum/Silizium(Al/Si)-Beschichtung handeln. In Schritt a) wird das (ganze) Bauteil in einem ersten Ofen erwärmt. Bevorzugt wird das Bauteil im ersten Ofen homogen beziehungsweise uniform aufgeheizt. Weiter bevorzugt wird das Bauteil im ersten Ofen (ausschließlich) mittels Strahlungswärme, beispielsweise von mindestens einem elektrisch betriebenen (das Bauteil nicht körperlich oder elektrisch kontaktierendem) Heizelement, wie beispielsweise einer Heizschleife und/oder einem Heizdraht, und/oder von mindestens einem (gasbeheizten) Strahlrohr erwärmt.
In Schritt b) wird das Bauteil, insbesondere von dem ersten Ofen in eine Temperierstation bewegt. Hierzu kann eine Transporteinrichtung, beispielsweise zumindest umfassend einen Rollentisch und/oder einen (Industrie-)Roboter vorgesehen sein. Bevorzugt legt das Bauteil von dem ersten Ofen bis hin zur Temperierstation eine Wegstrecke von mindestens 0,5 m [Meter] zurück. Hierbei kann das Bauteil im Kontakt mit der Umgebungsluft oder innerhalb einer Schutzatmosphäre geführt werden.
In Schritt c) wird mindestens ein erster Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (aktiv) gekühlt. Hierbei wird eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten (im fertig behandelten Bauteil duktileren) Teilbereich und mindestens einem zweiten (im fertig behandelten Bauteil im Vergleich dazu härteren) Teilbereich des Bauteils eingestellt. Nach dem Kühlen weist das Bauteil partiell unterschiedliche (Bauteil-)Temperaturen auf, wobei eine Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs und einer zweiten Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils eingestellt ist. Darüber hinaus können in Schritt c) mehrere (verschiedene) Temperaturdifferenzen zwischen Teilbereichen des Bauteils eingestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, in dem Bauteil drei oder mehr Teilbereiche mit jeweils voneinander verschiedenen Temperaturen einzustellen.
Bevorzugt erfolgt das Kühlen in Schritt c) konvektiv, besonders bevorzugt mittels mindestens einer ein Fluid austragenden Düse. Hierzu kann die Düse in der Temperierstation angeordnet und hin zu dem ersten Teilbereich ausgerichtet sein. Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um Luft, Stickstoff, Wasser oder einem Gemisch hiervon handeln. Bevorzugt erfolgt das Kühlen mittels eines Düsenfelds mit mehreren, jeweils ein Fluid austragenden Düsen, wobei besonders bevorzugt die Form des Düsenfelds und/oder die Anordnung der mehreren Düsen an die (zu erzielende) Geometrie des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils angepasst ist.
Bevorzugt erfolgt das Kühlen mittels einer Vielzahl, insbesondere mittels mindestens fünf oder sogar mindestens zehn Düsen, die einzeln oder in Gruppen angesteuert, insbesondere mit einem (bestimmten) Fluid- Volumenstrom beaufschlagt werden können. Bevorzugt werden die Düsen zeitabhängig angesteuert. Weiterhin bevorzugt werden die Düsen derart (einzeln oder in Gruppen) angesteuert, dass gezielt eine oder mehrere Temperaturdifferenz(en) zwischen Teilbereichen des Bauteils, etwa zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und dem mindestens einen zweiten Teilbereich eingestellt werden. Darüber hinaus können die Düsen derart (einzeln oder in Gruppen) angesteuert werden, dass in der Temperierstation gezielt Umgebungseinflüsse, die auf das Bauteil nach Verlassen der Temperierstation wirken können, ausgeglichen werden. Ein solches Ausgleichen, dass insbesondere als ein Vorbeugen zu verstehen ist, kann beispielsweise derart erfolgen, dass ein weiter am Rand liegender Bereich des Bauteils, insbesondere ein weiter am Bauteilrand liegender Bereich des mindestens einen ersten Teilbereichs, weniger stark gekühlt wird als ein im Vergleich dazu weiter entfernt vom Rand liegender Bereich des Bauteils, insbesondere als ein weiter entfernt vom Bauteilrand liegender Bereich des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils, um so eine gegebenenfalls nach Verlassen der Temperierstation, insbesondere im Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindende schnellere Abkühlung des Bauteils in dessen Randbereichen zu berücksichtigen oder sogar (im Wesentlichen) zu kompensieren. Weiter bevorzugt erfolgt in der Temperierstation gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zu dem Kühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils ein Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils. Vorzugsweise wird der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (ausschließlich) mit einer Wärmestrahlung beaufschlagt, die beispielsweise von mindestens einem elektrisch betriebenen beziehungsweise aufgeheizten, insbesondere in der Temperierstation angeordneten, (das Bauteil nicht kontaktierenden) Heizelement, wie beispielsweise einer Heizschleife und/oder einem Heizdraht, und/oder von mindestens einem, insbesondere in der Temperierstation angeordneten, (gasbeheizten) Strahlrohr erzeugt und/oder abgestrahlt wird.
Das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils kann in der Temperierstation vorzugsweise derart erfolgen, dass eine Temperaturabnahme der Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs während des Verbleibs des Bauteils in der Temperierstation zumindest reduziert wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt wurde. Alternativ kann das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation derart erfolgen, dass der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils (deutlich) erwärmt, insbesondere um mindestens ca. 50 K aufgeheizt, wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3 -Temperatur oder sogar unterhalb der AC1 -Temperatur erwärmt wurde.
In Schritt d) wird das Bauteil von der Temperierstation in einen zweiten Ofen bewegt. Hierzu kann eine Transporteinrichtung, beispielsweise zumindest umfassend einen Rollentisch und/oder einen (Industrie-)Roboter vorgesehen sein. Bevorzugt legt das Bauteil von der Temperierstation bis hin zu dem zweiten Ofen eine Wegstrecke von mindestens 0,5 m zurück. Hierbei kann das Bauteil im Kontakt mit der Umgebungsluft oder innerhalb einer Schutzatmosphäre geführt werden. Bevorzugt wird das Bauteil unmittelbar nach einer Entnahme aus der Temperierstation direkt in den zweiten Ofen verbracht.
In Schritt e) wird zumindest der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils in dem zweiten Ofen um mindestens 200 K erwärmt. Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt im zweiten Ofen ein erneuter Erwärmungsvorgang, wobei zumindest der zuvor (aktiv) gekühlte mindestens eine erste Teilbereich um mindestens 200 K erwärmt wird. Bevorzugt wird zumindest der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils im zweiten Ofen (ausschließlich) mittels Strahlungswärme, beispielsweise von mindestens einem elektrisch betriebenen (das Bauteil nicht kontaktierenden) Heizelement, wie beispielsweise einer Heizschleife und/oder einem Heizdraht, und/oder von mindestens einem (gasbeheizten) Strahlrohr erwärmt. Weiter bevorzugt wird in Schritt e), insbesondere gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zum Erwärmen des mindestens einen ersten Teilbereichs, der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils in dem zweiten Ofen um mindestens 50 K, besonders bevorzugt um mindestens 70 K oder sogar um mindestens 100 K, insbesondere (ausschließlich) mittels Strahlungswärme, erwärmt. Besonders bevorzugt wird in Schritt e) der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils auf eine Temperatur oberhalb der AC1 -Temperatur oder sogar oberhalb der AC3 -Temperatur erwärmt. Alternativ wird in Schritt e), insbesondere gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zum Erwärmen des mindestens einen ersten Teilbereichs, eine Temperaturabnahme der Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs während des Verbleibs des Bauteils in dem zweiten Ofen zumindest reduziert. Mit anderen Worten ausgedrückt kann in Schritt e) ein Eintragen von Wärmeenergie, insbesondere mittels Strahlungswärme, in das gesamte Bauteil erfolgen. Beispielsweise kann der zweite Ofen (hierzu) einen, insbesondere (ausschließlich) mittels Strahlungswärme beheizten, Ofeninnenraum aufweisen, in dem vorzugsweise eine nahezu einheitliche Innentemperatur herrscht. Das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils erfolgt in dem zweiten Ofen vorzugsweise derart, dass die Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 120 K, besonders bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K erhöht wird.
Das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils kann in dem zweiten Ofen vorzugsweise derart erfolgen, dass eine Temperaturabnahme der Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs und/oder eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs während des Verbleibs des Bauteils in dem zweiten Ofen zumindest reduziert wird. Diese Verfahrensführung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt wurde. Alternativ kann das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils im zweiten Ofen derart erfolgen, dass der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils zumindest (deutlich) erwärmt, insbesondere um mindestens 50 K, besonders bevorzugt um mindestens 70 K oder sogar um mindestens 100 K; und/oder auf eine Temperatur oberhalb der AC1- Temperatur oder sogar oberhalb der AC3 -Temperatur aufgeheizt wird. Diese Verfahrensfühning ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3 -Temperatur oder sogar unterhalb der AC1 -Temperatur erwärmt wurde. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Verfahren weiterhin zumindest folgende Schritte umfasst:
f) Bewegen des Bauteils von dem zweiten Ofen in ein Presshärtewerkzeug, g) Umformen und Kühlen des Bauteils in dem Presshärtewerkzeug.
Bevorzugt erfolgt das Bewegen in Schritt f) mittels einer Transporteinrichtung, beispielsweise zumindest umfassend einen Rollentisch und/oder einen (Industrie-) Roboter. Bevorzugt legt das Bauteil von dem zweiten Ofen bis hin zu dem Presshärtewerkzeug eine Wegstrecke von mindestens 0,5 m zurück. Hierbei kann das Bauteil im Kontakt mit der Umgebungsluft oder innerhalb einer Schutzatmosphäre geführt werden. Bevorzugt wird das Bauteil unmittelbar nach einer Entnahme aus dem zweiten Ofen direkt in das Presshärtewerkzeug verbracht. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur oder sogar unterhalb der AC1 -Temperatur erwärmt wird. Die AC1 -Temperatur ist die Temperatur, ab der die Gefügeumwandlung von Ferrit hin zu Austenit bei einem Erwärmen eines metallischen Bauteils, insbesondere Stahlbauteils, beginnt.
Nach einer (alternativen) vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bauteil in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3 -Temperatur erwärmt wird. Die AC3 -Temperatur ist die Temperatur, bei der die Gefügeumwandlung von Ferrit hin zu Austenit bei einem Erwärmen eines metallischen Bauteils, insbesondere Stahlbauteils, endet beziehungsweise (vollständig) abgeschlossen ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der mindestens eine erste Teilbereich in Schritt c) konvektiv auf eine Temperatur unterhalb der AC1 -Temperatur gekühlt wird. Bevorzugt wird der mindestens eine erste Teilbereich in Schritt c), insbesondere konvektiv, auf eine Temperatur unterhalb von 550°C [Grad Celsius] (823,15 K), besonders bevorzugt unterhalb von 500°C (773,15 K) oder sogar unterhalb von 450°C (723,15 K) gekühlt.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils mit zumindest folgenden Schritten vorgeschlagen:
a) Erwärmen des Bauteils mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion, insbesondere in einem ersten Ofen, um mindestens 500 K, bevorzugt um mindestens 600 K oder sogar um mindestens 800 K,
b) (partielles und/oder konvektives) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils, insbesondere in einer dem ersten Ofen nachgelagerten Temperierstation, wobei eine Temperaturdifferenz von mindestens 100 K, bevorzugt von mindestens 150 K oder sogar von mindestens 200 K zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird, c) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion, insbesondere in einem der Temperierstation nachgeordneten zweiten Ofen, um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K.
Die angedeutete Reihenfolge der Verfahrensschritte a), b) und c) ergibt sich bei einem regulären Ablauf des Verfahrens. Einzelne oder mehrere der Verfahrensschritte können zeitgleich, nacheinander und/oder zumindest teilweise parallel durchgeführt werden. Bevorzugt wird das Verfahren mit einer hier vorgestellten Vorrichtung durchgeführt.
Vorzugsweise wird der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils in Schritt c) beziehungsweise in dem zweiten Ofen um maximal 350 K, besonders bevorzugt um maximal 300 K oder sogar um maximal 250 K erwärmt. Bevorzugt erfolgt das Erwärmen in Schritt c) beziehungsweise in dem zweiten Ofen derart, dass nur der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K erwärmt wird. Besonders bevorzugt wird der mindestens eine zweite Teilbereich des Bauteils in Schritt c) beziehungsweise in dem zweiten Ofen um weniger als 200 K, bevorzugt um weniger als 150 K oder sogar um weniger als 100 K erwärmt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Bauteil in einem Schritt d) gleichzeitig umgeformt und gekühlt wird. Bevorzugt wird das Bauteil in Schritt d) pressgehärtet.
Die im Zusammenhang mit dem zuerst vorgestellten Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten Verfahren auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils vorgeschlagen, die zumindest umfasst:
einen, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion beheizbaren ersten Ofen,
eine dem ersten Ofen nachgeordnete Temperierstation, in der mindestens eine Düse angeordnet beziehungsweise gehalten ist, die zum Austragen eines Fluids zum Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs des Bauteils vorgesehen und eingerichtet ist, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils einstellbar ist, einen der Temperierstation nachgeordneten, insbesondere mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion beheizbaren zweiten Ofen, der dazu vorgesehen und eingerichtet ist zumindest den mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K zu erwärmen.
Vorzugsweise dient die Vorrichtung zum Ausüben eines hier vorgeschlagenen Verfahrens. Bevorzugt ist der Vorrichtung eine elektronische Steuereinheit zugeordnet, die zur Durchführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens geeignet und eingerichtet ist. Besonders bevorzugt weist die Steuereinheit hierzu zumindest einen programmgesteuerten Mikroprozessor sowie einen elektronischen Speicher auf, in dem ein Steuerprogramm abgelegt ist, das zur Ausführung eines hier vorgeschlagenen Verfahrens vorgesehen und eingerichtet ist. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass zumindest der erste Ofen oder der zweite Ofen ein Durchlaufofen oder ein Kammerofen ist. Bevorzugt ist der erste Ofen ein Durchlaufofen, insbesondere ein Rollenherdofen. Besonders bevorzugt ist der zweite Ofen ein Durchlaufofen, insbesondere ein Rollenherdofen, oder ein Kammerofen, insbesondere ein Mehrlagenkammerofen mit mindestens zwei übereinander angeordneten Kammern.
Bevorzugt weist der zweite Ofen einen, insbesondere (ausschließlich) mittels Strahlungswärme beheizbaren, Ofeninnenraum auf, in dem vorzugsweise eine nahezu einheitliche Innentemperatur einstellbar ist. Insbesondere wenn der zweite Ofen als Mehrlagenkammerofen ausgeführt ist, können, entsprechend der Anzahl der Kammern, mehrere solcher Ofeninnenräume vorhanden sein. Bevorzugt sind in dem ersten Ofen und/oder in dem zweiten Ofen (ausschließlich) Strahlungswärmequellen angeordnet. Besonders bevorzugt ist in einem Ofeninnenraum des ersten Ofens und/oder in einem Ofeninnenraum des zweiten Ofens mindestens ein elektrisch betriebenes (das Bauteil nicht kontaktierende) Heizelement, wie beispielsweise mindestens eine elektrisch betriebene Heizschleife und/oder mindestens ein elektrisch betriebener Heizdraht angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Ofeninnenraum des ersten Ofens und/oder dem Ofeninnenraum des zweiten Ofens mindestens ein insbesondere gasbeheiztes Strahlrohr angeordnet sein. Vorzugsweise sind in dem Ofeninnenraum des ersten Ofens und/oder dem Ofeninnenraum des zweiten Ofens mehrere Strahlrohrgasbrenner beziehungsweise Strahlrohre angeordnet, in die jeweils mindestens ein Gasbrenner hineinbrennt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der innere Bereich der Stahlrohre, in den die Gasbrenner hineinbrennen, atmosphärisch von dem Ofeninnenraum getrennt ist, so dass keine Verbrennungsgase oder Abgase in den Ofeninnenraum gelangen und somit die Ofenatmosphäre beeinflussen können. Eine solche Anordnung wird auch als „indirekte Gasbeheizung" bezeichnet.
In der Temperierstation ist mindestens eine Düse angeordnet beziehungsweise gehalten, die zum Austragen eines Fluids vorgesehen und eingerichtet ist. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Düse derart ausgerichtet, dass sie das Fluid hin zu dem ersten Teilbereich des Bauteils austragen kann. Weiter bevorzugt ist in der Temperierstation ein Düsenfeld mit mehreren Düsen angeordnet, wobei die Düsen jeweils zum Austragen eines Fluids vorgesehen und eingerichtet sind. Besonders bevorzugt ist eine Form des Düsenfelds und/oder eine Anordnung der mehreren Düsen an die (zu erzielende) Geometrie des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils angepasst. Bevorzugt ist in der Temperierstation mindestens eine Erwärmungseinrichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Erwärmungseinrichtung dazu vorgesehen und eingerichtet, Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils einzutragen. Besonders bevorzugt ist die Erwärmungseinrichtung derart in der Temperierstation angeordnet und/oder ausgerichtet, dass das Eintragen von Wärmeenergie in den mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel zu dem Kühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils mittels der mindestens einen Düse ausfuhrbar ist. Bevorzugt umfasst die Erwärmungseinrichtung (ausschließlich) mindestens eine Strahlungswärmequelle. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Strahlungswärmequelle mit mindestens einem elektrisch betriebenen (das Bauteil nicht kontaktierenden) Heizelement, wie beispielsweise mindestens einer elektrisch betriebenen Heizschleife und/oder mindestens einem elektrisch betriebenen Heizdraht gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann als Strahlungswärmequelle mindestens ein gasbeheiztes Strahlrohr vorgesehen sein.
Weiterhin kann die Vorrichtung ein Presshärtewerkzeug umfassen, das dem zweiten Ofen nachgeordnet ist. Dass Presshärtewerkzeug ist insbesondere dazu vorgesehen und eingerichtet, das Bauteil gleichzeitig oder zumindest teilweise parallel umzuformen und (zumindest teilweise) abzuschrecken.
Die im Zusammenhang mit den Verfahren erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei der hier vorgestellten Vorrichtung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung eines Ofens zum Erwärmen zumindest von Teilbereichen eines metallischen Bauteils mittels Strahlungswärme um mindestens 100 K, bevorzugt um mindestens 150 K oder sogar um mindestens 200 K vorgeschlagen, wobei das derart zu erwärmende Bauteil bereits mindestens zwei unterschiedlich temperierte Teilbereiche aufweist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Ofen um einen zweiten Ofen, der einem ersten Ofen und einer Temperierstation nachgeordnet ist. Weiter bevorzugt handelt es sich bei den mittels des Ofens zu erwärmenden Teilbereichen um zuvor (aktiv), insbesondere konvektiv, gekühlte Teilbereiche des Bauteils.
Die vorstehend im Zusammenhang mit den Verfahren und/oder der Vorrichtung erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei der hier vorgestellten Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen. Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 : ein Schaubild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2: eine Detailansicht einer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einsetzbaren Temperierstation, Fig. 3: einen mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit- Verlauf, und Fig. 4: einen weiteren mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit- Verlauf.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 8 zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils 1 mit einem ersten Ofen 2, einer Temperierstation 3, einem zweiten Ofen 6 und einem Presshärtewerkzeug 7. Die Vorrichtung 8 stellt hier eine Warmformlinie für das Presshärten dar. Die Temperierstation 3 ist dem ersten Ofen 6 (direkt) nachgeordnet, sodass ein mittels der Vorrichtung 8 zu behandelndes Bauteil 1 nach Verlassen des ersten Ofens 6 direkt in die Temperierstation 3 verbracht werden kann. Ferner sind der zweite Ofen 6 der Temperierstation 3 und das Presshärtewerkzeug 7 dem zweiten Ofen 6 (direkt) nachgeordnet.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Detailansicht einer Temperierstation 3, die in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 8, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, einsetzbar ist. In der Temperierstation 3 ist eine Düse 9 angeordnet, die zum Austragen eines Fluids 10 zum Kühlen eines ersten Teilbereichs 4 eines Bauteils 1 vorgesehen und eingerichtet ist. Zudem ist in der Temperierstation 3 eine Erwärmungseinrichtung 11 angeordnet, die zum Eintragen von Wärmeenergie in einen zweiten Teilbereich 5 des Bauteils 1 vorgesehen und eingerichtet ist. Hierzu ist die Erwärmungseinrichtung 11 beispielhaft als elektrisch betreibbarer Heizdraht ausgeführt. Fig. 3 zeigt schematisch einen mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 8 und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit- Verlauf. Hierin ist die Temperatur T des metallischen Bauteils beziehungsweise sind die Temperaturen T des mindestens einen ersten Teilbereichs und des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils über der Zeit t aufgetragen.
Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Temperatur-Zeit-Verlauf wird das metallische Bauteil 1 zunächst, bis zum Zeitpunkt U uniform auf eine Temperatur unterhalb der AC1 -Temperatur erwärmt. Dieses Erwärmen erfolgt hier beispielhaft in einem ersten Ofen 2. Zwischen den Zeitpunkten ti und t2 wird das metallische Bauteil von dem ersten Ofen in eine Temperierstation transferiert. Hierbei kann die Bauteiltemperatur, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen. Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird mindestens ein erster Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (aktiv) gekühlt. Dies ist in Fig. 3 anhand des unteren Temperatur-Zeit-Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 veranschaulicht. Parallel wird mindestens ein zweiter Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (leicht) erwärmt. Dies ist in Fig. 3 anhand des oberen Temperatur-Zeit- Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 veranschaulicht. So wird in der Temperierstation eine Temperaturdifferenz 12 zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t» wird das Bauteil von der Temperierstation in einen sich von dem ersten Ofen unterscheidenden zweiten Ofen transferiert. Hierbei können die in der Temperierstation eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen. Vom Zeitpunkt U bis zum Zeitpunkt t5 wird das Bauteil in dem zweiten Ofen derart erwärmt, dass die Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils um mindestens 150 K erhöht wird. Zudem erfolgt das Erwärmen im zweiten Ofen derart, dass gleichzeitig die Temperatur des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils auf eine Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur gebracht wird.
Zwischen den Zeitpunkten t5 und wird das Bauteil von dem zweiten Ofen in ein Presshärtewerkzeug transferiert. Hierbei können die in dem zweiten Ofen eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen.
Ab dem Zeitpunkt ^ bis zu einem Prozessende erfolgt ein Abschrecken des (gesamten) Bauteils in dem Presshärtewerkzeug. Hierbei kann sich in dem mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils ein zumindest teilweise oder sogar mehrheitlich martensitisches Gefüge einstellen, das eine vergleichsweise hohe Festigkeit und eine vergleichsweise geringe Duktilität aufweist. In dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils hat im Wesentlichen keine Gefügeumwandlung stattgefunden, da der mindestens eine erste Teilbereich des Bauteils zu keinem Zeilpunkt des Prozesses die AC1 -Temperatur überschritten hat, sodass in dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils ein mehrheitlich ferritisches Gefüge verbleibt, das eine vergleichsweise geringe Festigkeit und eine vergleichsweise hohe Duktilität aufweist.
Fig. 4 zeigt schematisch einen weiteren mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Temperatur-Zeit- Verlauf. Zunächst wird das metallische Bauteil bis zum Zeitpunkt ti uniform auf eine Temperatur oberhalb der AC3 -Temperatur erwärmt. Dieses Erwärmen erfolgt hier beispielhaft in einem ersten Ofen. Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 wird das metallische Bauteil von dem ersten Ofen in eine Temperierstation transferiert. Hierbei kann die Bauteiltemperatur leicht abnehmen.
Zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 wird mindestens ein erster Teilbereich des Bauteils in der Temperierstation (aktiv) gekühlt. Dies ist in Fig. 4 anhand des unteren Temperatur-Zeit-Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 veranschaulicht. Parallel kann die Temperatur mindestens eines zweiten Teilbereichs des Bauteils in der Temperierstation leicht abnehmen. Dies ist in Fig. 4 anhand des oberen Temperatur-Zeit- Verlaufs zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 veranschaulicht. Diese (passive) Temperaturabnahme in dem mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils weist eine deutlich geringere Abkühlgeschwindigkeit auf, als das parallele (aktive) Abkühlen des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils. In Fig. 4 ist erkennbar, dass in der Temperierstation eine Temperaturdifferenz 12 zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich und mindestens einem zweiten Teilbereich des Bauteils eingestellt wird. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 wird das Bauteil von der Temperierstation in einen sich von dem ersten Ofen unterscheidenden zweiten Ofen transferiert. Hierbei können die in der Temperierstation eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen leicht abnehmen. Vom Zeitpunkt t» bis zum Zeitpunkt t5 wird das Bauteil in dem zweiten Ofen derart erwärmt, dass die Temperatur des mindestens einen ersten Teilbereichs des Bauteils um mindestens 150 K erhöht wird. Zudem erfolgt das Erwärmen im zweiten Ofen derart, dass gleichzeitig eine Abkühlgeschwindigkeit des mindestens einen zweiten Teilbereichs des Bauteils, im Vergleich zu einer Abkühlgeschwindigkeit während einer Wärmeabgabe an die Umgebung reduziert ist.
Zwischen den Zeitpunkten t5 und U wird das Bauteil von dem zweiten Ofen in ein Presshärtewerkzeug transferiert. Hierbei können die in dem zweiten Ofen eingestellten, partiell unterschiedlichen Temperaturen, beispielsweise durch Wärmeabgabe an die Umgebung leicht abnehmen.
Ab dem Zeitpunkt bis zu einem Prozessende erfolgt ein Abschrecken des (gesamten) Bauteils in dem Presshärtewerkzeug. Hierbei kann sich in dem mindestens einen zweiten Teilbereich des Bauteils ein zumindest teilweise oder sogar mehrheitlich martensitisches Gefüge einstellen, das eine vergleichsweise hohe Festigkeit und eine vergleichsweise geringe Duktilität aufweist. In dem mindestens einen ersten Teilbereich des Bauteils kann sich ein zumindest teilweise oder sogar mehrheitlich bainitisches Gefüge einstellen, das eine vergleichsweise geringe Festigkeit und eine vergleichsweise hohe Duktilität aufweist.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils (1) mit zumindest folgenden Schritten:
a) Erwärmen des Bauteils (1) in einem ersten Ofen (2),
b) Bewegen des Bauteils (1) in eine Temperierstation (3),
c) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs (4) des Bauteils (1) in der Temperierstation (3), wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich (4) und mindestens einem zweiten Teilbereich (5) des Bauteils (1) eingestellt wird,
d) Bewegen des Bauteils (1) von der Temperierstation (3) in einen zweiten Ofen (6),
e) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs (4) des Bauteils (1) in dem zweiten Ofen (6) um mindestens 200 K.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin zumindest folgende Schritte umfasst:
f) Bewegen des Bauteils (1) von dem zweiten Ofen (6) in ein Presshärtewerkzeug (7),
g) Umformen und Kühlen des Bauteils (1) in dem Presshärtewerkzeug (7).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bauteil (1) in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur erwärmt wird.
4.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bauteil (1) in Schritt a) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine erste Teilbereich (4) in Schritt c) konvektiv auf eine Temperatur unterhalb der AC1 -Temperatur gekühlt wird.
6. Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils (1) mit zumindest folgenden Schritten:
a) Erwärmen des Bauteils (1) mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion um mindestens 500 K,
b) Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs (4) des Bauteils (1), wobei eine Temperaturdifferenz von mindestens 100 K zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich (4) und mindestens einem zweiten Teilbereich (5) des Bauteils (1) eingestellt wird,
c) Erwärmen zumindest des mindestens einen ersten Teilbereichs (4) des Bauteils (1) mittels Strahlungswärme und/oder Konvektion um mindestens 100 K.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Bauteil (1) in einem Schritt d) gleichzeitig umgeformt und gekühlt wird.
8. Vorrichtung (8) zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils (1), zumindest umfassend:
einen beheizbaren ersten Ofen (2),
eine dem ersten Ofen (2) nachgeordnete Temperierstation (3), in der mindestens eine Düse (9) angeordnet ist, die zum Austragen eines Fluids (10) zum Kühlen mindestens eines ersten Teilbereichs (4) des
Bauteils (1) vorgesehen und eingerichtet ist, sodass eine Temperaturdifferenz zwischen dem mindestens einen ersten Teilbereich (4) und mindestens einem zweiten Teilbereich (5) des Bauteils (1) einstellbar ist, einen der Temperierstation (3) nachgeordneten, beheizbaren zweiten Ofen (6), der dazu vorgesehen und eingerichtet ist zumindest den mindestens einen ersten Teilbereich (4) des Bauteils (1) um mindestens 100 K zu erwärmen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei zumindest der erste Ofen (2) oder der zweite Ofen (6) ein Durchlaufofen oder ein Kammerofen ist.
10. Verwendung eines Ofens zum Erwärmen zumindest von Teilbereichen eines metallischen Bauteils (1), das bereits mindestens zwei unterschiedlich temperierte Teilbereiche (4, 5) aufweist, mittels Strahlungswärme um mindestens 100 K.
EP17703053.3A 2016-01-25 2017-01-25 Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils Pending EP3408419A1 (de)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201024.7A DE102016201024A1 (de) 2016-01-25 2016-01-25 Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102016201025.5A DE102016201025A1 (de) 2016-01-25 2016-01-25 Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102016201936.8A DE102016201936A1 (de) 2016-02-09 2016-02-09 Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102016202766.2A DE102016202766A1 (de) 2016-02-23 2016-02-23 Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102016118252.4A DE102016118252A1 (de) 2016-09-27 2016-09-27 Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils
PCT/EP2017/051507 WO2017129599A1 (de) 2016-01-25 2017-01-25 Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3408419A1 true EP3408419A1 (de) 2018-12-05

Family

ID=57963177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17703053.3A Pending EP3408419A1 (de) 2016-01-25 2017-01-25 Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11078553B2 (de)
EP (1) EP3408419A1 (de)
JP (1) JP7112329B2 (de)
KR (1) KR102576917B1 (de)
CN (1) CN109312416A (de)
BR (1) BR112018014951B1 (de)
MX (1) MX2018008996A (de)
WO (1) WO2017129599A1 (de)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017115755A1 (de) 2017-07-13 2019-01-17 Schwartz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils
EP3530760A1 (de) * 2018-02-23 2019-08-28 Benteler Automobiltechnik GmbH Verfahren zum herstellen eines warmumgeformten und gehärteten stahlblechbauteils
DE102018114058A1 (de) 2018-06-13 2019-12-19 Eisenmann Se Vorrichtung und Verfahren zur partiellen Wärmebehandlung eines flachen Werkstücks
EP3868902B1 (de) 2020-02-21 2022-09-21 C.R.F. Società Consortile per Azioni Verfahren zum formen eines blechs zu einem komplexen bauteil mit bereichen unterschiedlicher mechanischer eigenschaften, insbesondere ein fahrzeugbauteil, sowie ofen zum erwärmen eines blechs vor dem umformen.
EP3868901B1 (de) 2020-02-21 2022-09-21 C.R.F. Società Consortile per Azioni Verfahren zum formen eines metallblechs zu einem komplexen bauteil mit bereichen unterschiedlicher mechanischer eigenschaften, insbesondere ein fahrzeugbauteil, und ofen zum erwärmen eines blechs vor dem umformen.
DE102020111615A1 (de) * 2020-04-29 2021-11-04 Schwartz Gmbh Verfahren zum Nachrüsten einer Wärmebehandlungsanlage
DE102020133461A1 (de) * 2020-12-15 2022-06-15 Schwartz Gmbh Thermisches Behandeln von Bauteilen
KR102456443B1 (ko) 2021-01-28 2022-10-21 한국생산기술연구원 열전도 방식에 의한 고냉각능 압축프레스 및 그 제어 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208216C1 (de) * 2002-02-26 2003-03-27 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils
WO2010150683A1 (ja) * 2009-06-22 2010-12-29 新日本製鐵株式会社 鋼板の熱間プレス成形方法、鋼板の熱間プレス成形装置、及び鋼成形部材
DE102010049205B4 (de) * 2010-10-13 2012-04-26 Elisabeth Braun Warmumformlinie und Verfahren zum Warmumformen von blechförmigem Material
DE102010048209C5 (de) * 2010-10-15 2016-05-25 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten pressgehärteten Metallbauteils
KR101277864B1 (ko) * 2011-03-31 2013-06-21 주식회사 포스코 열간 성형용 블랭크 열처리 장치 및 열간 성형품 제조방법
EP2548975A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-23 LOI Thermprocess GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität
JP5380632B1 (ja) * 2012-03-13 2014-01-08 株式会社アステア 鋼板部材の強化方法
BR112015016863B1 (pt) 2013-01-18 2020-09-01 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Método de fabricação de elemento de aço formado em prensa a quente e método de fabricação de uma peça automotiva de aço
DE102013104229B3 (de) * 2013-04-25 2014-10-16 N. Bättenhausen Industrielle Wärme- und Elektrotechnik GmbH Vorrichtung zum Presshärten von Bauteilen
DE102013010946B3 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Daimler Ag Verfahren und Anlage zum Herstellen eines pressgehärteten Stahlblechbauteils
JP6100676B2 (ja) 2013-11-12 2017-03-22 株式会社神戸製鋼所 合金鋼の球状化熱処理方法
DE102014201259A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Schwartz Gmbh Wärmebehandlungsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
CN109312416A (zh) 2019-02-05
WO2017129599A1 (de) 2017-08-03
JP2019508582A (ja) 2019-03-28
BR112018014951A2 (pt) 2018-12-26
US20190032162A1 (en) 2019-01-31
MX2018008996A (es) 2019-01-10
BR112018014951B1 (pt) 2022-10-04
KR102576917B1 (ko) 2023-09-08
KR20180119579A (ko) 2018-11-02
US11078553B2 (en) 2021-08-03
JP7112329B2 (ja) 2022-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3408419A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils
DE102016118252A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils
EP3652352B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils
DE102011056444C5 (de) Verfahren und Vorrichtung zum partiellen Härten von Blechbauteilen
EP3408417B1 (de) Wärmebehandlungsverfahren
DE102009026251A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum energieeffizienten Warmumformen
WO2017144612A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei voneinander verschiedenen festigkeitsbereichen
WO2017129600A1 (de) Verfahren zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils
DE202014010318U1 (de) Wärmebehandlungsvorrichtung
EP3420111B1 (de) Verfahren zur gezielten bauteilzonenindividuellen wärmebehandlung
DE102017110864B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlblechbauteile mit unterschiedlichen Blechdicken
DE102013107870A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Formbauteilen sowie Formbauteil und Durchlaufofen
DE102011102167A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität und Erwärmungseinrichtung
DE102015215179A1 (de) Verfahren zur Wärmebehandlung und Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102016124539B4 (de) Verfahren zum Herstellen lokal gehärteter Stahlblechbauteile
EP3538677B1 (de) Temperierstation zur partiellen wärmebehandlung eines metallischen bauteils
AT15624U1 (de) Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung
WO2011082934A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erwärmen und partiellem kühlen von werstücken in einem durchlaufofen
DE102016120605A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils
DE102016118253A1 (de) Verfahren zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils
WO2017129601A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils
DE202022100505U1 (de) Wärmebehandlungsvorrichtung
DE102019124674A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Profilbauteils sowie Profilbauteil

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20180817

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20200312

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230516