EP4015657A1 - Thermisches behandeln von bauteilen - Google Patents

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EP4015657A1
EP4015657A1 EP21209527.7A EP21209527A EP4015657A1 EP 4015657 A1 EP4015657 A1 EP 4015657A1 EP 21209527 A EP21209527 A EP 21209527A EP 4015657 A1 EP4015657 A1 EP 4015657A1
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EP
European Patent Office
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component
furnace
components
oven
control station
Prior art date
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EP21209527.7A
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French (fr)
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EP4015657B1 (de
EP4015657C0 (de
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Andreas Reinartz
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Schwartz GmbH
Original Assignee
Schwartz GmbH
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Publication date
Application filed by Schwartz GmbH filed Critical Schwartz GmbH
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Publication of EP4015657B1 publication Critical patent/EP4015657B1/de
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    • 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
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • 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
    • C21D9/0056—Furnaces through which the charge is moved in a horizontal straight path
    • 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
    • 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
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the thermal treatment of metallic components, in particular steel components for a motor vehicle.
  • steel components such as B-pillars are thermally treated differently in some areas. Accordingly, there is a different ductility in some areas, which is advantageous for the crash behavior of such components. For example, occupants can be protected by a hard area of the B-pillar at seat height, while soft areas in the upper and lower areas of the B-pillar absorb energy through deformation.
  • components can be thermally treated.
  • the components are preferably steel components.
  • the steel is preferably 22MnB5.
  • components for a motor vehicle, in particular B-pillars can be thermally treated using the method described.
  • the components are preferably press-hardened in a press and, to this extent, hot-formed.
  • the method preferably includes, for each of the components, as a further step that the component is transferred to a press after the thermal treatment and is press-hardened there.
  • the process described is a process for the thermal treatment and press hardening of metallic components.
  • the method comprises steps a) to d). These are carried out in the specified order for a specific component.
  • a plurality of components are preferably thermally treated in succession, with the thermal treatment of a component being started before the thermal treatment of a preceding component is completed.
  • steps a) to d) the component runs through the first furnace and the temperature control station.
  • the first furnace and the temperature control station are different components that are spatially separated from one another.
  • the component is heated in the first furnace, preferably to a temperature above the austenitization temperature of the component.
  • the heating preferably takes place at a temperature above the AC3 temperature of the component.
  • a furnace is a device that is brought to an adjustable temperature inside and into which a component can be placed. Over time, the component takes on the temperature prevailing inside the furnace. The heat is transferred to the component by thermal radiation.
  • the first furnace is preferably a continuous furnace.
  • a continuous furnace is a furnace through which the component can be moved, with the component being heated as it passes through the furnace.
  • the first furnace is preferably a roller hearth furnace.
  • the component is preferably by burners, in particular gas burner, heated. As a result, the component can have a particularly evenly distributed temperature.
  • the entire component is heated in the first oven.
  • the component is completely taken up by the first furnace.
  • heating by a particularly large temperature difference can be achieved with an oven.
  • a component With an oven, a component can be heated in particular from room temperature to a temperature in the AC3 temperature range of the component. Such extensive heating is not possible with many other heating methods, or at least not without disproportionate effort.
  • Heating in a furnace is particularly in contrast to heating by so-called "direct energization". This would make it difficult to heat the component evenly and by a sufficiently high amount. In the case of direct energization, the speed of heating is more important. In addition, direct energization requires contact with the component. In step a) of the method described, the heating preferably takes place without contact. This does not preclude the component from being moved through the first oven with transport rollers and in this respect being in contact with the transport rollers. The heating is contactless if the heat input into the component takes place via a gas and/or thermal radiation.
  • step b) the component is held at the outlet of the first furnace in such a way that a first region of the component cools outside the first furnace, while a second region of the component remains inside the first furnace.
  • the component is at rest. It is located at the outlet of the first oven for a treatment time such that the component is partly inside and partly outside the first oven.
  • the part of the component held outside the first furnace in step b) is the first region of the component.
  • the part of the component held within the first furnace in step b) is the second region of the component.
  • the component therefore protrudes from the outlet of the first furnace.
  • the protruding first area of the component cools down. This can be done in that the component emits heat via radiation.
  • the component can be moved in a transport direction through the first furnace and all subsequent elements of the device. It is preferred that the first area of the component is arranged in front of the second area of the component in the transport direction. This means that the first area leaves the first oven first. A dividing line between the first area and the second area particularly preferably runs transversely to the transport direction. The method described is particularly suitable for such components because these components can be held particularly easily at the outlet of the first furnace according to step b).
  • the second region remaining in the first oven is exposed to a higher temperature than the first region.
  • the temperature of the second area in step b) can increase, remain constant or decrease. If the temperature of the second area falls, however, this will in any case take place more slowly than the cooling of the first area.
  • the first region has a first temperature and the second region has a second temperature, the first temperature being lower than the second temperature, preferably by at least 100 K.
  • the first area and the second area are preferably each contiguous areas.
  • the component preferably has exactly one first area, exactly one second area, a transition area between the first area and the second area and no other areas beyond that.
  • the simplest way to subdivide the component into two areas is to implement step b).
  • the first area and/or the second area can be composed of a plurality of non-contiguous partial areas. This can be realized by a corresponding design of the outlet of the first furnace.
  • step b) of the method the component is transferred from the first oven to the temperature control station.
  • “From the first oven” refers to the position in which the component was held for step b). So it is not necessary for that to happen Component at the beginning of step c) is completely in the first oven.
  • the transfer according to step c) preferably takes place directly from the first furnace into the temperature control station. This means that the component does not pass through any other element between the first oven and the temperature control station.
  • the tempering station is located downstream of the first furnace in the transport direction.
  • the component can cool down during the transfer according to step b).
  • the component is preferably not actively cooled or heated during the transfer according to step b). This means that the component only cools down through radiation during the transfer.
  • step d) the component is thermally treated differently locally in the temperature control station.
  • a temperature difference of at least 200 K is preferably achieved between different areas of the component.
  • Steps b) and d) bring about a locally different thermal treatment of the component, which is divided into two steps. This division can speed up the process as a whole. This is particularly the case when the components are partially thermally treated with overlapping times. In this way, the components can be introduced into the first oven one after the other. Before a first component has reached the exit of the first oven, a following second component can be introduced into the first oven. This is the case in particular with a continuous furnace, through which a large number of components can be conveyed one after the other at the same time. As soon as the first component has reached the outlet of the first furnace, it can be treated there in accordance with step b). Meanwhile, the second component can still be transported through the first furnace.
  • the first component Before the second component reaches the outlet of the first oven, the first component can be transferred from the first oven to the temperature control station.
  • the first component can be thermally treated in step d) in the tempering station, while the second component is thermally treated according to step b) at the outlet of the first furnace.
  • the first component Before a third component reaches the outlet of the first oven, the first component can be removed from the temperature control station and the second component can be transferred from the first oven into the temperature control station. This process can be continued for any number of components.
  • the process time for the locally different thermal treatment to the extent that two components can be thermally treated differently locally at the same time.
  • Step b) can be understood as a local pre-cooling, which reduces the treatment time in the temperature control station. Since step b) can be carried out for a component while the preceding component is being thermally treated in accordance with step d) in the tempering station, the overall time for the locally different thermal treatment is reduced.
  • the locally different thermal treatment in step d) can take place in that the temperature difference previously set in step c) is increased. However, it is not necessary for the first area to be treated uniformly in step d) and/or for the second area to be treated uniformly in step d).
  • the locally different thermal treatment in step d) can also take place by dividing the component into different areas in a different way than for step b). This is particularly advantageous insofar as a more precise subdivision of the component into areas is possible in the temperature control station.
  • the tempering station also allows the shape of the areas of the component to be freely designed, while the design of the outlet of the first oven restricts the subdivision for step b). It can thus be possible that in step b) between the first area and the second area only a straight dividing line perpendicular to the transport direction is possible.
  • step d) the first area and the second area of the component are thermally treated differently.
  • steps b) and d) there is a locally different thermal treatment with the same subdivision of the component into regions.
  • the locally different thermal treatment from step b) is intensified in step d).
  • the two steps complement each other particularly well.
  • a temperature difference obtained in step b) is not partially canceled again in step d).
  • a particularly sharp division into the first area and the second area can thus be obtained.
  • a temperature of the second region of the component in steps b) and/or d) is kept within 200 K, in particular 150 K, of the value present at the start of step b).
  • the "and" case is preferred.
  • the temperature of the second region is preferably kept so high that dissolution of previously formed austenite is avoided.
  • the second area thus has lower ductility and higher strength.
  • the crash properties can be adjusted in a targeted manner.
  • the temperature of the second region in steps b) to d) is preferably kept so high that the dissolution of austenite is avoided.
  • the first furnace is a continuous furnace, through which the component is conveyed in step a), the component for step b) being stopped at the outlet of the first furnace.
  • the components can be conveyed through the first furnace one after the other. In this way, a large number of components can be thermally treated automatically.
  • step b) the movement of the component is stopped so that the component is at rest during the duration of step b). This is advantageous because it achieves a particularly sharp separation between the first area and the second area can. If the component were still moving during the duration of step b), the temperature in the component would decrease continuously over a larger transition area from the second area to the first area.
  • a transition area can arise in particular if a part of the component that is at the front in the transport direction begins to cool down earlier than a following part when it leaves the first furnace.
  • the component is preferably partially moved out of the first furnace as quickly as possible and stopped as abruptly as possible.
  • the embodiment of the method is preferred in which the component for step b) is stopped by a stopper at the outlet of the first furnace.
  • the component can be stopped particularly quickly by the stopper.
  • the stopper is preferably movable in such a way that the stopper can block the path of the component for step b) and can open the path of the component after step b).
  • step b) is carried out in such a way that the first region cools to a temperature in the range from 500 to 750.degree.
  • the first oven, the temperature control station and the second oven are three different components that are spatially separated from each other.
  • the component can cool down during the transfer from the transfer station to the second oven. This is in contrast to an approach where all process steps are performed in the same facility whenever possible without having to transfer the component.
  • the second furnace is preferably a continuous furnace.
  • the second furnace is preferably a roller hearth furnace.
  • the entire component is thermally treated in the second furnace.
  • the component is completely taken up by the second furnace.
  • the thermal treatment in an oven stands in particular in contrast to a heating by the so-called "direct energization".
  • the heating in the second oven preferably takes place without contact.
  • the second oven is preferably arranged downstream of the tempering station in the transport direction. If the device has a press, the press is preferably arranged downstream of the second furnace in the direction of transport.
  • the component Due to the thermal treatment in the second furnace, the component receives a different temperature in the first area and in the second area than would otherwise be the case. As a result, after the conclusion of the pressing process, the structure desired in each case is present with the desired strength values in the first area and in the second area. In this respect, the present embodiment is aimed at applications in which corresponding structural compositions are desired.
  • the renewed thermal treatment in the second oven also reduces a temperature difference between different areas of the component. Due to the lower temperature difference between the areas, the geometric distortion of the components is reduced. In addition, it is achieved that the components can lie flat on a roller hearth and can be reliably picked up by a press feed system.
  • the first component can be transferred from the temperature control station to the second oven if the second component is transferred from the first oven to the temperature control station.
  • the first component can then be thermally treated in the second furnace, while the second component is thermally treated in the tempering station and the third component is thermally treated at the outlet of the first furnace.
  • a device for the thermal treatment of metallic components is presented as a further aspect of the invention.
  • the device includes a first furnace, a temperature control station and a control device.
  • the control device is set up to carry out the method described.
  • the advantages and features of the method are applicable and transferable to the device and vice versa.
  • the method is preferably carried out using the device.
  • the device preferably has transport means with which the components can be transported through the device.
  • the device can have transport rollers as means of transport, via which the components can be transported through the first oven, the temperature control station and, if present, the second oven and the press.
  • the device is preferably designed in such a way that the first oven, the temperature control station and, if necessary, the second oven and/or the press can be passed through in the order mentioned, without further elements being passed through in between.
  • the device also has a transfer device for transferring the components from the first oven into the temperature control station, the transfer device having a stopper for stopping the components at the outlet of the first oven.
  • the transfer device can be part of the means of transport described above.
  • the part of the means of transport arranged between the first furnace and the temperature control station can be regarded as a transfer device.
  • the device 1 also has conveying means 12 . These serve to convey the components 2 through the device 1 with their elements.
  • the transport direction is in 1 left to right.
  • the first furnace 3 and the second furnace 6 are each designed as a continuous furnace.
  • the components 2 can be conveyed through the first furnace 3 and through the second furnace 6 by the means of conveyance 12 .
  • the part of the means of transport 12 arranged between the first oven 3 and the temperature control station 5 is a transfer device 13 for transferring the components 2 from the first oven 3 to the temperature control station 5.
  • a component 2 is—as indicated by an arrow—conveyed through the first furnace 3 (step a)).
  • a second component 2 has been stopped by a stopper 9 and is at rest at the exit 4 of the first furnace 3 (step b)).
  • a third component 2 is thermally treated differently locally in the temperature control station 5 using the nozzle 8 and a heating device (not shown) (step d)).
  • a fourth component 2 is—as indicated by an arrow—conveyed through the second oven 6 (step f)).
  • Each component 2 is conveyed through the first furnace 3 in step a) and stopped at the exit 4 of the first furnace 3 for step b).
  • the transfer device 13 has a stopper 9 for this purpose.
  • the stopper 9 can be moved in such a way that the stopper 9 can be moved into the transport path of the component 2 in order to stop a component 2 .
  • the stopper 9 can be moved out of the transport path in order to clear the way for the component 2 again.
  • step d) the first area 10 and the second area 11 of the component 2 are thermally treated differently in the temperature control station 5 .
  • the first area 10 of the component 2 is cooled with the nozzle 8 of the temperature control station 5, while the temperature of the second area 11 of the component 2 is kept within a window of +/-150 K around the value present at the beginning of step b).
  • step d) too, the temperature of the second region 11 of the component 2 is kept within a window of +/-150 K around the value present at the beginning of step b).
  • the 2 shows a temperature profile for the for 1 described procedure.
  • the temperature of component 2 is shown versus time t.
  • the treatment time in the first furnace 3 is given as t O1
  • the duration of step b) is given as a holding time tH.
  • the transfer time from the first oven 3 to the temperature control station 5 is specified as t t1 , the treatment time in the temperature control station 5 as t temp , the transfer time from the temperature control station 5 to the second oven 6 as t t2 and the treatment time in the second oven 6 as t O2 .
  • Due to the different thermal treatment of the component 2 in during the holding time t H the temperature profile shown splits with the holding time t H into the temperature T 1 of the first area 10 and the temperature T 2 of the second area 11 .
  • the component 2 is transferred from the second furnace 6 into a press (not shown in the figures) and formed there.
  • the component is cooled as quickly as possible in a water-cooled tool, for example.
  • step d By holding the component 2 at the outlet 4 of the first furnace 3, the process is accelerated to the extent that a component 2 can be pre-cooled according to step b), while the preceding component 2 is thermally treated in the tempering station 5 according to step d).

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Abstract

Verfahren zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen (2), umfassend für jedes der Bauteile (2):a) Erwärmen des Bauteils (2) in einem ersten Ofen (3),b) Halten des Bauteils (2) an einem Ausgang (4) des ersten Ofens (3), so dass ein erster Bereich (10) des Bauteils (2) außerhalb des ersten Ofens (3) abkühlt, während ein zweiter Bereich (11) des Bauteils (2) innerhalb des ersten Ofens (3) verbleibt,c) Transfer des Bauteils (2) von dem ersten Ofen (3) in eine Temperierstation (5),d) lokal unterschiedliches thermisches Behandeln des Bauteils (2) in der Temperierstation (5).Durch das Halten des Bauteils (2) am Ausgang (4) des ersten Ofens (3) wird der Prozess insoweit beschleunigt, als dass ein Bauteil (2) gemäß Schritt b) vorgekühlt werden kann, während das vorhergehende Bauteil (2) in der Temperierstation (5) gemäß Schritt d) thermisch behandelt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln von metallischen Bauteilen, insbesondere von Stahlbauteilen für ein Kraftfahrzeug.
  • Insbesondere in der Automobilindustrie ist es bekannt, Stahlbauteile durch thermische Behandlung gezielt zu härten. Dazu werden Stahlbauteile wie beispielsweise B-Säulen bereichsweise unterschiedlich thermisch behandelt. Entsprechend entsteht eine bereichsweise unterschiedliche Duktilität, was für das Crashverhalten derartiger Bauteile vorteilhaft ist. So können Insassen durch einen harten Bereich der B-Säule auf Höhe der Sitze geschützt werden, während weiche Bereiche im oberen und unteren Bereich der B-Säule durch Verformung Energie aufnehmen.
  • Die bereichsweise unterschiedliche thermische Behandlung der Bauteile ist regelmäßig der limitierende Faktor für die Taktzeit eines Gesamtprozesses.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom beschriebenen Stand der Technik die bereichsweise unterschiedliche thermische Behandlung der Bauteile zu beschleunigen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die in den Ansprüchen und in der Beschreibung dargestellten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar.
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen vorgestellt. Das Verfahren umfasst für jedes der Bauteile:
    1. a) Erwärmen des Bauteils in einem ersten Ofen,
    2. b) Halten des Bauteils an einem Ausgang des ersten Ofens, so dass ein erster Bereich des Bauteils außerhalb des ersten Ofens abkühlt, während ein zweiter Bereich des Bauteils innerhalb des ersten Ofens verbleibt,
    3. c) Transfer des Bauteils von dem ersten Ofen in eine Temperierstation,
    4. d) lokal unterschiedliches thermisches Behandeln des Bauteils in der Temperierstation.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren können Bauteile thermisch behandelt werden. Bei den Bauteilen handelt es sich vorzugsweise um Stahlbauteile. Der Stahl ist vorzugsweise 22MnB5. Beispielsweise Bauteile für ein Kraftfahrzeug, insbesondere B-Säulen, können mit dem beschriebenen Verfahren thermisch behandelt werden. Nach der thermischen Behandlung werden die Bauteile vorzugsweise in einer Presse pressgehärtet und insoweit warmumgeformt. Das Verfahren umfasst vorzugsweise für jedes der Bauteile als weiteren Schritt, dass das Bauteil nach der thermischen Behandlung in eine Presse transferiert wird und dort pressgehärtet wird. In dem Fall handelt es sich bei dem beschriebenen Verfahren um ein Verfahren zum thermischen Behandeln und Presshärten von metallischen Bauteilen.
  • Das Verfahren umfasst die Schritte a) bis d). Für ein bestimmtes Bauteil werden diese in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt. Vorzugsweise werden mehrere Bauteile nacheinander thermisch behandelt, wobei die thermische Behandlung eines Bauteils begonnen wird, bevor die thermische Behandlung eines vorhergehenden Bauteils abgeschlossen ist. In den Schritten a) bis d) durchläuft das Bauteil den ersten Ofen und die Temperierstation. Der erste Ofen und die Temperierstation sind voneinander verschiedene Bauteile, die räumlich voneinander getrennt sind.
  • In Schritt a) wird das Bauteil in dem ersten Ofen erwärmt, vorzugsweise auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur des Bauteils. Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur des Bauteils. Unter einem Ofen ist eine Einrichtung zu verstehen, die in ihrem Innern auf eine einstellbare Temperatur gebracht wird und in die ein Bauteil eingebracht werden kann. Mit der Zeit nimmt das Bauteil die im Innern des Ofens herrschende Temperatur an. Die Wärme wird durch Wärmestrahlung auf das Bauteil übertragen. Der erste Ofen ist vorzugsweise ein Durchlaufofen. Ein Durchlaufofen ist ein Ofen, durch den das Bauteil hindurchbewegt werden kann, wobei das Bauteil während des Durchlaufens des Ofens erwärmt wird. Bei dem ersten Ofen handelt es sich vorzugsweise um einen Rollenherdofen. In dem ersten Ofen wird das Bauteil vorzugsweise durch Brenner, insbesondere Gasbrenner, erwärmt. Dadurch kann das Bauteil eine besonders gleichmäßig verteilte Temperatur erhalten. In dem ersten Ofen wird das gesamte Bauteil erwärmt. Das Bauteil wird von dem ersten Ofen vollständig aufgenommen. Zudem kann mit einem Ofen eine Erwärmung um eine besonders große Temperaturdifferenz erreicht werden. Mit einem Ofen kann ein Bauteil insbesondere von Raumtemperatur auf eine Temperatur im Bereich der AC3-Temperatur des Bauteils erwärmt werden. Eine derart umfangreiche Erwärmung ist mit vielen anderen Erwärmungsmethoden nicht oder jedenfalls nicht ohne unverhältnismäßig großen Aufwand möglich.
  • Die Erwärmung in einem Ofen steht insbesondere im Gegensatz zu einer Erwärmung durch die sogenannte "direct energization". Damit wäre es nur schwer möglich, das Bauteil gleichmäßig und um einen ausreichend hohen Betrag zu erwärmen. Beim direct energization kommt es vielmehr auf die Schnelligkeit der Erwärmung an. Zudem ist beim direct energization ein Kontakt mit dem Bauteil erforderlich. In Schritt a) des beschriebenen Verfahrens erfolgt das Erwärmen vorzugsweise kontaktlos. Das schließt nicht aus, dass das Bauteil mit Transportrollen durch den ersten Ofen bewegt wird und insoweit in Kontakt mit den Transportrollen steht. Das Erwärmen ist kontaktlos, wenn der Wärmeeintrag in das Bauteil über ein Gas und/oder über Wärmestrahlung erfolgt.
  • In Schritt b) wird das Bauteil so am Ausgang des ersten Ofens gehalten, dass ein erster Bereich des Bauteils außerhalb des ersten Ofens abkühlt, während ein zweiter Bereich des Bauteils innerhalb des ersten Ofens verbleibt. Für diesen Schritt ist das Bauteil in Ruhe. Es befindet sich für eine Behandlungszeit so am Ausgang des ersten Ofens, dass sich das Bauteil teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des ersten Ofens befindet. Der in Schritt b) außerhalb des ersten Ofens gehaltene Teil des Bauteils ist der erste Bereich des Bauteils. Der in Schritt b) innerhalb des ersten Ofens gehaltene Teil des Bauteils ist der zweite Bereich des Bauteils. Das Bauteil ragt also aus dem Ausgang des ersten Ofens heraus. Der herausragende erste Bereich des Bauteils kühlt dabei ab. Das kann dadurch erfolgen, dass das Bauteil über Strahlung Wärme abgibt.
  • Das Bauteil kann in einer Transportrichtung durch den ersten Ofen und alle folgenden Elemente der Vorrichtung bewegt werden. Es ist bevorzugt, dass der erste Bereich des Bauteils in der Transportrichtung vor dem zweiten Bereich des Bauteils angeordnet ist. Das bedeutet, dass der erste Bereich den ersten Ofen zuerst verlässt. Besonders bevorzugt verläuft eine Trennlinie zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich quer zur Transportrichtung. Für derartige Bauteile eignet sich das beschriebene Verfahren besonders, weil diese Bauteile besonders einfach am Ausgangs des ersten Ofens gemäß Schritt b) gehalten werden können.
  • Der im ersten Ofen verbleibende zweite Bereich ist einer höheren Temperatur ausgesetzt als der erste Bereich. Je nach Temperatur des zweiten Bereichs zu Beginn von Schritt b) kann die Temperatur des zweiten Bereichs in Schritt b) ansteigen, konstant bleiben oder abfallen. Sofern die Temperatur des zweiten Bereichs abfällt, erfolgt dies aber jedenfalls langsamer als die Abkühlung des ersten Bereichs. Nach Schritt b) hat der erste Bereich eine erste Temperatur und der zweite Bereich eine zweite Temperatur, wobei die erste Temperatur geringer ist als die zweite Temperatur, vorzugsweise um mindestens 100 K.
  • Durch die unterschiedliche thermische Behandlung der beiden Bereiche können die beiden Bereiche im weiteren Verlauf des Verfahrens unterschiedliche Duktilitäten erhalten. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind vorzugsweise jeweils zusammenhängende Bereiche. Das Bauteil hat vorzugsweise genau einen ersten Bereich, genau einen zweiten Bereich, einen Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich und darüber hinaus keine weiteren Bereiche. Eine einfache Unterteilung des Bauteils in zwei Bereiche ist am einfachsten durch Schritt b) zu realisieren. Denkbar ist aber auch, dass sich der erste Bereich und/oder der zweite Bereich jeweils aus mehreren nicht zusammenhängenden Teilbereichen zusammensetzen. Das kann durch eine entsprechende Gestaltung des Ausgangs des ersten Ofens realisiert werden.
  • In Schritt b) des Verfahrens wird das Bauteil von dem ersten Ofen in die Temperierstation transferiert. "Von dem ersten Ofen" bezieht sich dabei auf die Position, in der das Bauteil für Schritt b) gehalten wurde. Es ist also nicht erforderlich, dass sich das Bauteil zu Beginn von Schritt c) vollständig im ersten Ofen befindet. Der Transfer gemäß Schritt c) erfolgt vorzugsweise unmittelbar vom ersten Ofen in die Temperierstation. Das bedeutet, dass das Bauteil zwischen dem ersten Ofen und der Temperierstation kein weiteres Element durchläuft. Die Temperierstation ist dem ersten Ofen in der Transportrichtung nachgeordnet. Während des Transfers gemäß Schritt b) kann das Bauteil abkühlen. Vorzugsweise wird das Bauteil während des Transfers gemäß Schritt b) nicht aktiv gekühlt oder erwärmt. Das bedeutet, dass das Bauteil während des Transfers lediglich durch Strahlung abkühlt.
  • In Schritt d) wird das Bauteil in der Temperierstation lokal unterschiedlich thermisch behandelt. Dabei wird vorzugsweise eine Temperaturdifferenz von mindestens 200 K zwischen verschiedenen Bereichen des Bauteils erreicht.
  • Die Schritte b) und d) bewirken eine lokal unterschiedliche thermische Behandlung des Bauteils, welche auf zwei Schritte aufgeteilt ist. Durch diese Aufteilung kann der Prozess insgesamt beschleunigt werden. Das ist insbesondere der Fall, wenn die Bauteile teilweise zeitlich überlappend thermisch behandelt werden. So können die Bauteile nacheinander in den ersten Ofen eingeführt werden. Bevor ein erstes Bauteil den Ausgang des ersten Ofens erreicht hat, kann ein folgendes zweites Bauteil in den ersten Ofen eingeführt werden. Das ist insbesondere bei einem Durchlaufofen der Fall, durch den eine Vielzahl von Bauteilen zeitglich hintereinander befördert werden können. Sobald das erste Bauteil den Ausgang des ersten Ofens erreicht hat, kann dieses dort gemäß Schritt b) behandelt werden. Das zweite Bauteil kann währenddessen noch durch den ersten Ofen befördert werden. Bevor das zweite Bauteil den Ausgang des ersten Ofens erreicht, kann das erste Bauteil vom ersten Ofen in die Temperierstation transfereitert werden. Das erste Bauteil kann Schritt d) in der Temperierstation thermisch behandelt werden, während das zweite Bauteil gemäß Schritt b) am Ausgang des ersten Ofens thermisch behandelt wird. Bevor ein drittes Bauteil den Ausgang des ersten Ofens erreicht, kann das erste Bauteil aus der Temperierstation entnommen werden und kann das zweite Bauteil vom ersten Ofen in die Temperierstation transfereitert werden. Dieser Prozess kann für beliebig viele Bauteile fortgeführt werden. Gegenüber einer Ausgestaltung mit einer lokal unterschiedlichen thermischen Behandlung nur in einer Temperierstation kann durch das beschriebene Verfahren die Prozesszeit für die lokal unterschiedliche thermische Behandlung insoweit reduziert werden, als dass zwei Bauteile gleichzeitig lokal unterschiedlich thermische behandelt werden können. Schritt b) kann als eine lokale Vorkühlung aufgefasst werden, durch welche die Behandlungszeit in der Temperierstation reduziert wird. Da Schritt b) für ein Bauteil durchgeführt werden kann, während das vorhergehende Bauteil gemäß Schritt d) in der Temperierstation thermisch behandelt wird, verkürzt sich die Gesamtzeit für die lokal unterschiedliche thermische Behandlung.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren können auch mehrere Bauteile insoweit gleichzeitig thermisch behandelt werden, als dass die Bauteile nebeneinander durch die Vorrichtung bewegt werden. So kann beispielsweise eine Gruppe von zwei bis vier Bauteilen nebeneinander in den ersten Ofen eingelegt werden und so gleichzeitig durch den ersten Ofen bewegt werden. Auch die Schritte b) bis d) werden für die Bauteile dieser Gruppe gleichzeitig durchgeführt. Dadurch kann die Vorrichtung auf voller Breite ausgenutzt werden. Verschiedene Gruppen von Bauteilen können nacheinander durch die Vorrichtung bewegt werden und insoweit zeitlich überkappend thermisch behandelt werden.
  • Die lokal unterschiedliche thermische Behandlung in Schritt d) kann dadurch erfolgen, dass die zuvor in Schritt c) eingestellte Temperaturdifferenz verstärkt wird. Allerdings ist es nicht erforderlich, dass in Schritt d) der erste Bereich einheitlich behandelt wird und/oder dass in Schritt d) der zweite Bereich einheitlich behandelt wird. Die lokal unterschiedliche thermische Behandlung in Schritt d) kann auch dadurch erfolgen, dass das Bauteil auf andere Weise in verschiedene Bereiche unterteilt wird als für Schritt b). Das ist insbesondere insoweit vorteilhaft, als dass in der Temperierstation eine genauere Unterteilung des Bauteils in Bereiche möglich ist. Auch ermöglicht die Temperierstation eine freie Gestaltung der Form der Bereiche des Bauteils, während die Gestaltung des Ausgangs des ersten Ofens die Unterteilung für Schritt b) einschränkt. So kann es möglich sein, dass in Schritt b) zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich nur eine gerade Trennlinie senkrecht zur Transportrichtung möglich ist.
  • Trotzdem ist die Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei der in Schritt d) der erste Bereich und der zweite Bereich des Bauteils unterschiedlich thermisch behandelt werden.
  • In dieser Ausführungsform erfolgt in den Schritten b) und d) eine lokal unterschiedliche thermische Behandlung mit gleicher Unterteilung des Bauteils in Bereiche. Dadurch wird die lokal unterschiedliche thermische Behandlung aus Schritt b) in Schritt d) verstärkt. Die beiden Schritte ergänzen sich so besonders gut. Insbesondere wird eine in Schritt b) erhaltene Temperaturdifferenz nicht teilweise wieder in Schritt d) aufgehoben. In dieser Ausführungsform kann so eine besonders scharfe Unterteilung in den ersten Bereich und in den zweiten Bereich erhalten werden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Temperatur des zweiten Bereichs des Bauteils in den Schritten b) und/oder d) innerhalb von 200 K, insbesondere von 150 K um den zu Beginn von Schritt b) vorliegenden Wert gehalten. Der "und"-Fall ist bevorzugt.
  • Die Temperatur des zweiten Bereichs wird in dieser Ausführungsform vorzugsweise so hoch gehalten, dass eine Auflösung von zuvor gebildetem Austenit vermieden wird. Im Unterschied zu dem gekühlten ersten Bereich erhält der zweite Bereich so eine geringere Duktilität und höhere Festigkeit. So können beispielsweise bei einer B-Säule für ein Kraftfahrzeug die Crasheigenschaften gezielt eingestellt werden. Vorzugseise wird die Temperatur des zweiten Bereichs in den Schritten b) bis d) so hoch gehalten, dass die Auflösung von Austenit vermieden wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist der erste Ofen ein Durchlaufofen, durch welchen das Bauteil in Schritt a) befördert wird, wobei das Bauteil für Schritt b) am Ausgang des ersten Ofens gestoppt wird.
  • Die Bauteile können nacheinander durch den ersten Ofen befördert werden. So kann eine große Zahl von Bauteilen automatisiert thermisch behandelt werden. Für Schritt b) wird die Bewegung des Bauteils gestoppt, damit das Bauteil während der Dauer von Schritt b) in Ruhe ist. Das ist vorteilhaft, weil dadurch eine besonders scharfe Trennung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich erzielt werden kann. Würde sich das Bauteil während der Dauer von Schritt b) noch bewegen, würde die Temperatur im Bauteil über einen größeren Übergangsbereich vom zweiten Bereich zum ersten Bereich hin kontinuierlich abnehmen. Ein Übergangsbereich kann insbesondere dadurch entstehen, dass ein in Transportrichtung vorne liegender Teil des Bauteils beim Verlassen des ersten Ofens früher abzukühlen beginnt als ein folgender Teil. Um die Taktzeit so kurz wie möglich zu halten und um eine möglichst gleichmäßige Festigkeit im ersten Bereich zu erhalten, wird das Bauteil vorzugsweise so schnell wie möglich teilweise aus dem ersten Ofen herausbewegt und so abrupt wie möglich gestoppt.
  • Dazu ist die Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei der das Bauteil für Schritt b) von einem Stopper am Ausgang des ersten Ofens gestoppt wird.
  • Durch den Stopper kann das Bauteil besonders schnell gestoppt werden. Der Stopper ist vorzugsweise derart beweglich, dass der Stopper den Weg des Bauteils für Schritt b) versperren kann und den Weg des Bauteils nach Schritt b) freigeben kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird Schritt b) so durchgeführt, dass der erste Bereich auf eine Temperatur im Bereich von 500 bis 750 °C abkühlt.
  • Das ist insbesondere in der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens möglich, in der das Bauteil in Schritt b) für 0,5 bis 5 Sekunden am Ausgang des ersten Ofens gehalten wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin für jedes der Bauteile:
    • e) Transfer des Bauteils aus der Temperierstation in einen zweiten Ofen,
    • f) thermisches Behandeln des Bauteils in dem zweiten Ofen.
  • Der erste Ofen, die Temperierstation und der zweite Ofen sind drei voneinander verschiedene Bauteile, die räumlich voneinander getrennt sind. Während des Transfers von der Transferstation zum zweiten Ofen kann das Bauteil abkühlen. Dies steht im Gegensatz zu einer Lösung, bei der alle Verfahrensschritte nach Möglichkeit in der gleichen Einrichtung durchgeführt werden, ohne das Bauteil transferieren zu müssen.
  • Derartige Lösungen haben typischerweise das Ziel, den Aufwand für Bauteiltransfers gering zu halten oder ganz zu vermeiden. Die räumliche Trennung zwischen der Temperierstation und dem zweiten Ofen erleichtert auch die Konstruktion, weil die Anforderungen an die Temperierstation und an den zweiten Ofen unterschiedlich sind. Beides in einer Einrichtung zu integrieren, wäre daher entsprechend kompliziert.
  • Das zum ersten Ofen Gesagte gilt entsprechend für den zweiten Ofen. So ist der zweite Ofen insbesondere vorzugsweise ein Durchlaufofen. Bei dem zweiten Ofen handelt es sich vorzugsweise um einen Rollenherdofen. In dem zweiten Ofen wird das gesamte Bauteil thermisch behandelt. Das Bauteil wird von dem zweiten Ofen vollständig aufgenommen. Die thermische Behandlung in einem Ofen steht insbesondere im Gegensatz zu einer Erwärmung durch das sogenannte "direct energization". Vorzugsweise erfolgt die Erwärmung im zweiten Ofen kontaktlos. Der zweite Ofen ist vorzugsweise der Temperierstation in der Transportrichtung nachgeordnet. Weist die Vorrichtung eine Presse auf, ist die Presse vorzugsweise dem zweiten Ofen in der Transportrichtung nachgeordnet.
  • Durch die thermische Behandlung im zweiten Ofen erhält das Bauteil eine andere Temperatur im ersten Bereich und im zweiten Bereich, als dies ansonsten der Fall wäre. Dies führt dazu, dass nach dem Abschluss des Pressvorgangs das jeweils gewünschte Gefüge mit den gewünschten Festigkeitswerten im ersten Bereich und im zweiten Bereichen vorliegt. Insoweit ist die vorliegende Ausführungsform auf Anwendungsfälle gerichtet, in denen entsprechende Gefügezusammensetzungen gewünscht sind. Durch die erneute thermische Behandlung im zweiten Ofen wird zudem eine Temperaturdifferenz zwischen verschiedenen Bereichen des Bauteils verringert. Aufgrund der geringeren Temperaturdifferenz zwischen den Bereichen wird der geometrische Verzug der Bauteile verringert. Zudem wird erreicht, dass die Bauteile flach auf einem Rollenherd aufliegen können und von einem Pressen-Zuführsystem zuverlässig aufgenommen werden können.
  • Für die Reihenfolge der Schritte a) bis f) gilt das zuvor für die Schritte a) bis d) Gesagte entsprechend. In Fortführung des oben beschriebenen Beispiels kann so das erste Bauteil aus der Temperierstation in den zweiten Ofen transferiert werden, wenn das zweite Bauteil vom ersten Ofen in die Temperierstation transferiert wird. Anschließend kann das erste Bauteil im zweiten Ofen thermisch behandelt werden, während das zweite Bauteil in der Temperierstation thermisch behandelt wird und das dritte Bauteil am Ausgang des ersten Ofens thermisch behandelt wird.
  • Als ein weiterer Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen vorgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Ofen, eine Temperierstation und eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das beschriebene Verfahren durchzuführen.
  • Die Vorteile und Merkmale des Verfahrens sind auf die Vorrichtung anwendbar und übertragbar, und umgekehrt. Das Verfahren wird vorzugsweise mit der Vorrichtung durchgeführt.
  • Die Vorrichtung weist vorzugsweise Beförderungsmittel auf, mit denen die Bauteile durch die Vorrichtung befördert werden können. Beispielsweise kann die Vorrichtung Transportrollen als Beförderungsmittel aufweisen, über welche die Bauteile durch den ersten Ofen, die Temperierstation und, falls vorhanden, den zweiten Ofen und die Presse befördert werden können. Vorzugsweise ist die Vorrichtung so ausgebildet, dass der erste Ofen, die Temperierstation und gegebenenfalls der zweite Ofen und/oder die Presse in der genannten Reihenfolge durchlaufen werden können, ohne dass dazwischen weitere Elemente durchlaufen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung weiterhin eine Transfereinrichtung zum Transfer der Bauteile vom ersten Ofen in die Temperierstation auf, wobei die Transfereinrichtung einen Stopper zum Stoppen der Bauteile am Ausgang des ersten Ofens aufweist.
  • Die Transfereinrichtung kann Teil der zuvor beschriebenen Beförderungsmittel sein. So kann der zwischen dem ersten Ofen und der Temperierstation angeordnete Teil der Beförderungsmittel als Transfereinrichtung aufgefasst werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Die Figuren und die darin dargestellten Größenverhältnisse sind nur schematisch. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen,
    Fig. 2:
    einen Temperaturverlauf bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen mit der Vorrichtung aus Fig. 1.
    Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen 2. Die Vorrichtung 1 umfasst einen ersten Ofen 3, eine Temperierstation 5 und einen zweiten Ofen 6. Der erste Ofen 3, die Temperierstation 5 und der zweite Ofen 6 sind derart angeordnet, dass die Bauteile 2 zuerst den ersten Ofen 3, anschließend die Temperierstation 5 und anschließend den zweiten Ofen 6 durchlaufen können.
  • Die Vorrichtung 1 weist zudem Beförderungsmittel 12 auf. Diese dienen dazu, die Bauteile 2 durch die Vorrichtung 1 mit ihren Elementen zu befördern. Die Transportrichtung ist in Fig. 1 von links nach rechts. Der erste Ofen 3 und der zweite Ofen 6 sind jeweils als ein Durchlaufofen ausgebildet. Durch die Beförderungsmittel 12 können die Bauteile 2 durch den ersten Ofen 3 und durch den zweiten Ofen 6 befördert werden. Der zwischen dem ersten Ofen 3 und der Temperierstation 5 angeordnete Teil der Beförderungsmittel 12 ist eine Transfereinrichtung 13 zum Transfer der Bauteile 2 vom ersten Ofen 3 in die Temperierstation 5 dar.
  • Die Temperierstation 5 weist eine Düse 8 zum Austragen von Druckluft auf einen Teil des in der Temperierstation 5 befindlichen Bauteils 2 auf. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 eine Steuereinrichtung 7, welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren zur thermischen Behandlung von Bauteilen 2 durchzuführen, bei dem für jedes der Bauteile 2 folgende Schritte durchgeführt werden:
    1. a) Erwärmen des Bauteils 2 in dem ersten Ofen 3,
    2. b) für 0,5 bis 5 Sekunden Halten des Bauteils 2 an einem Ausgang 4 des ersten Ofens 3, so dass ein erster Bereich 10 des Bauteils 2 außerhalb des ersten Ofens 3 auf eine Temperatur im Bereich von 500 bis 750 °C abkühlt, während ein zweiter Bereich 11 des Bauteils 2 innerhalb des ersten Ofens 3 verbleibt,
    3. c) Transfer des Bauteils 2 von dem ersten Ofen 3 in die Temperierstation 5,
    4. d) lokal unterschiedliches thermisches Behandeln des Bauteils 2 in der Temperierstation 5, indem der erste Bereich 10 und der zweite Bereich 11 des Bauteils 2 unterschiedlich thermisch behandelt werden,
    5. e) Transfer des Bauteils 2 aus der Temperierstation 5 in den zweiten Ofen 6,
    6. f) thermisches Behandeln des Bauteils 2 in dem zweiten Ofen 6.
  • Zur Veranschaulichung sind in Fig. 1 beispielhaft vier Bauteile 2 eingezeichnet. Ein Bauteil 2 wird - wie durch einen Pfeil angedeutet - durch den ersten Ofen 3 befördert (Schritt a)). Ein zweites Bauteil 2 wurde von einem Stopper 9 gestoppt und befindet sich am Ausgang 4 des ersten Ofens 3 in Ruhe (Schritt b)). Ein drittes Bauteil 2 wird in der Temperierstation 5 unter Verwendung der Düse 8 und einer (nicht gezeigten) Beheizungseinrichtung lokal unterschiedlich thermisch behandelt (Schritt d)). Ein viertes Bauteil 2 wird - wie durch einen Pfeil angedeutet - durch den zweiten Ofen 6 befördert (Schritt f)).
  • Jedes Bauteil 2 wird in Schritt a) durch den ersten Ofen 3 befördert und für Schritt b) am Ausgang 4 des ersten Ofens 3 gestoppt. Dazu weist die Transfereinrichtung 13 einen Stopper 9 auf. Der Stopper 9 ist derart beweglich, dass der Stopper 9 zum Stoppen eines Bauteils 2 in die Transportbahn des Bauteils 2 bewegt werden kann. Nachdem Schritt b) abgeschlossen ist, kann der Stopper 9 aus der Transportbahn heraus bewegt werden, um den Weg für das Bauteil 2 wieder freizugeben.
  • In Schritt d) werden der erste Bereich 10 und der zweite Bereich 11 Bauteils 2 in der Temperierstation 5 unterschiedlich thermisch behandelt. Dazu wird der erste Bereich 10 des Bauteils 2 mit der Düse 8 der Temperierstation 5 abgekühlt, während die Temperatur des zweiten Bereichs 11 des Bauteils 2 innerhalb eines Fensters von +/-150 K um den zu Beginn von Schritt b) vorliegenden Wert gehalten wird. Auch in Schritt d) wird die Temperatur des zweiten Bereichs 11 des Bauteils 2 innerhalb eines Fensters von +/- 150 K um den zu Beginn von Schritt b) vorliegenden Wert gehalten.
  • Fig. 2 zeigt einen Temperaturverlauf bei dem für Fig. 1 beschriebenen Verfahren. Gezeigt ist die Temperatur des Bauteils 2 gegenüber der Zeit t. Die Behandlungszeit im ersten Ofen 3 ist mit tO1 angegeben, die Dauer von Schritt b) ist als eine Haltezeit tH angegeben. Die Transferzeit vom ersten Ofen 3 zur Temperierstation 5 ist mit tt1 angegeben, die Behandlungszeit in der Temperierstation 5 mit ttemp, die Transferzeit von der Temperierstation 5 zum zweiten Ofen 6 mit tt2 und die Behandlungszeit im zweiten Ofen 6 mit tO2. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Behandlung des Bauteils 2 in während der Haltezeit tH spaltet sich der gezeigte Temperaturverlauf mit der Haltezeit tH in die Temperatur T1 des ersten Bereichs 10 und die Temperatur T2 des zweiten Bereichs 11 auf. Nachdem das Bauteil 2 im zweiten Ofen 6 thermisch behandelt worden ist, wird das Bauteil 2 aus dem zweiten Ofen 6 in eine (in den Figuren nicht gezeigte) Presse transferiert und dort umgeformt. Dabei wird das Bauteil in einem beispielsweise wassergekühlten Werkzeug schnellstmöglich abgekühlt.
  • Durch das Halten des Bauteils 2 am Ausgang 4 des ersten Ofens 3 wird der Prozess insoweit beschleunigt, als dass ein Bauteil 2 gemäß Schritt b) vorgekühlt werden kann, während das vorhergehende Bauteil 2 in der Temperierstation 5 gemäß Schritt d) thermisch behandelt wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Bauteil
    3
    erster Ofen
    4
    Ausgang
    5
    Temperierstation
    6
    zweiter Ofen
    7
    Steuereinrichtung
    8
    Düse
    9
    Stopper
    10
    erster Bereich
    11
    zweiter Bereich
    12
    Beförderungsmittel
    13
    Transfereinrichtung
    T
    Temperatur
    t
    Zeit
    TA
    Austenitisierungstemperatur des Bauteils
    T1
    Temperatur des ersten Bereichs des Bauteils
    T2
    Temperatur des zweiten Bereichs des Bauteils
    tO1
    Behandlungszeit im ersten Ofen
    tH
    Haltezeit am Ausgang des ersten Ofens
    tt1
    Transferzeit vom ersten Ofen zur Temperierstation,
    ttemp
    Behandlungszeit in der Temperierstation,
    tt2
    Transferzeit von der Temperierstation zum zweiten Ofen
    tO2
    Behandlungszeit im zweiten Ofen

Claims (10)

  1. Verfahren zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen (2), umfassend für jedes der Bauteile (2):
    a) Erwärmen des Bauteils (2) in einem ersten Ofen (3),
    b) Halten des Bauteils (2) an einem Ausgang (4) des ersten Ofens (3), so dass ein erster Bereich (10) des Bauteils (2) außerhalb des ersten Ofens (3) abkühlt, während ein zweiter Bereich (11) des Bauteils (2) innerhalb des ersten Ofens (3) verbleibt,
    c) Transfer des Bauteils (2) von dem ersten Ofen (3) in eine Temperierstation (5),
    d) lokal unterschiedliches thermisches Behandeln des Bauteils (2) in der Temperierstation (5).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt d) der erste Bereich (10) und der zweite Bereich (11) des Bauteils (2) unterschiedlich thermisch behandelt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Temperatur des zweiten Bereichs (11) des Bauteils (2) in den Schritten b) und/oder d) innerhalb von 200 K um den zu Beginn von Schritt b) vorliegenden Wert gehalten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Ofen (3) ein Durchlaufofen ist, durch welchen das Bauteil (2) in Schritt a) befördert wird, und wobei das Bauteil (2) für Schritt b) am Ausgang (4) des ersten Ofens (3) gestoppt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bauteil (2) für Schritt b) von einem Stopper (9) am Ausgang (4) des ersten Ofens (3) gestoppt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Schritt b) so durchgeführt wird, dass der erste Bereich (10) auf eine Temperatur im Bereich von 500 bis 750 °C abkühlt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (2) in Schritt b) für 0,5 bis 5 Sekunden am Ausgang (4) des ersten Ofens (3) gehalten wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend für jedes der Bauteile (2):
    e) Transfer des Bauteils (2) aus der Temperierstation (5) in einen zweiten Ofen (6),
    f) thermisches Behandeln des Bauteils (2) in dem zweiten Ofen (6).
  9. Vorrichtung (1) zur thermischen Behandlung von metallischen Bauteilen (2), umfassend einen ersten Ofen (3), eine Temperierstation (5) und eine Steuereinrichtung (7), welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, weiterhin aufweisend eine Transfereinrichtung (13) zum Transfer der Bauteile (2) vom ersten Ofen (3) in die Temperierstation (5), wobei die Transfereinrichtung (13) einen Stopper (9) zum Stoppen der Bauteile (2) am Ausgang (4) des ersten Ofens (3) aufweist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2336374A1 (de) * 2009-12-16 2011-06-22 Schwartz, Eva Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen und partiellem Kühlen von Werstücken in einem Durchlaufofen
WO2017129599A1 (de) * 2016-01-25 2017-08-03 Schwartz Gmbh Verfahren und vorrichtung zur wärmebehandlung eines metallischen bauteils
DE102016118252A1 (de) * 2016-09-27 2018-03-29 Schwartz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines metallischen Bauteils

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