EP4305368A1 - Verfahren zur wärmebehandlung metallischer werkstücke - Google Patents

Verfahren zur wärmebehandlung metallischer werkstücke

Info

Publication number
EP4305368A1
EP4305368A1 EP22721361.8A EP22721361A EP4305368A1 EP 4305368 A1 EP4305368 A1 EP 4305368A1 EP 22721361 A EP22721361 A EP 22721361A EP 4305368 A1 EP4305368 A1 EP 4305368A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpieces
hardening
heating
workpiece
chamber
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
EP22721361.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Steffen Frank
Heike Liebe
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.)
Aerospace Transmission Technologies GmbH
Original Assignee
Aerospace Transmission Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aerospace Transmission Technologies GmbH filed Critical Aerospace Transmission Technologies GmbH
Publication of EP4305368A1 publication Critical patent/EP4305368A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/02—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity of multiple-track type; of multiple-chamber type; Combinations of furnaces
    • F27B9/028—Multi-chamber type furnaces
    • 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
    • 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
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/613—Gases; Liquefied or solidified normally gaseous material
    • 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
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • 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
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for the heat treatment of metallic workpieces.
  • the heat treatment of metallic workpieces is known from the prior art.
  • the well-known basic principle of heat treatment is that metallic workpieces are heated and then hardened.
  • the invention is therefore based on the object of creating solutions by means of which a high level of reproduction accuracy can be ensured within the framework of a heat treatment that can be carried out advantageously in terms of the process technology with regard to the microstructure and the geometry of correspondingly heat-treated workpieces.
  • Proposed transmission components preferably carburized metallic workpieces are introduced into a means for heating workpieces and heated therein, wherein the means for heating workpieces as
  • Heating section of the continuous furnace are introduced for heating, wherein workpieces after heating in one of the
  • Heating section foreclosureable output section are transferred and kept warm therein at a specified temperature wherein workpieces, after being held warm, are removed from the continuous furnace through a second opening means different from the first opening means, wherein after removal, workpieces are introduced into a means for hardening for hardening.
  • the method according to the invention makes it possible to control temperature profiles or temperatures of heated workpieces or workpieces to be heated, in particular after the heating in the furnace has ended, but before the workpieces leave the furnace in order to be subsequently hardened.
  • the sequential steps of heating and hardening can be matched to one another by keeping the workpieces warm while they are still in the furnace, which means that a consistent quality of the correspondingly heat-treated workpieces and thus a high degree of reproduction accuracy can be achieved.
  • the heating zone or section or the like can be conceived and described as a chamber for heating workpieces that is present in the continuous furnace.
  • An exit section can also be understood and referred to as a chamber for keeping workpieces warm or as an exit chamber or the like.
  • a partitioning means to be arranged between the heating section and the outlet section, with the partitioning means being opened in a first step after the workpiece has been heated in the continuous furnace, preferably the heating section, in such a way that the heating section and outlet section form a reservoir.
  • workpieces are transferred from the heating section to the exit section, wherein in a third step the sealing means is closed in such a way that communication between the heating section and Output section is at least partially, preferably completely interrupted, wherein in a fourth step workpieces are kept warm in the output section and workpieces are removed from the output section through the second opening from the continuous furnace after being kept warm.
  • workpieces in the continuous furnace are heated at least at a negative pressure and/or workpieces are kept warm in a vacuum in the exit section.
  • Heating or keeping warm in a vacuum or at low pressure can have a beneficial effect on the heat treatment of workpieces.
  • a further advantageous embodiment of the invention can provide that workpieces in the continuous furnace, preferably in the heating section, are heated at atmospheric pressure and/or workpieces are kept warm at atmospheric pressure in the output section.
  • workpieces are in the output section be kept warm.
  • the temperature or a temperature profile of the workpieces can be maintained in a controlled manner before further transport to a hardening press, as a result of which a consistently high quality of heat-treated workpieces with high reproducibility can be achieved. It is irrelevant whether the food is kept warm in a vacuum or at atmospheric pressure.
  • At least one workpiece is heated in the heating section, while at least one workpiece is kept warm in the exit area.
  • the number of workpieces to be subjected to heat treatment can be significantly increased.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention can provide for pressures and/or temperatures in the heating section and in the outlet section to be regulated individually, preferably by means of a control unit.
  • Invention provide that workpieces are transported from the output area to the hardening means, in particular via a means for heating and means for hardening arranged storage means for workpieces, wherein the transport is accomplished in such a way that workpieces neither exceed nor fall below a defined temperature range when introduced into the means for hardening.
  • Such controlled temperatures or temperature stresses or similar temperature conditions of heated workpieces can make a significant contribution to a heat treatment process that enables high reproducibility under very controlled conditions.
  • the transport takes place in a vacuum or at atmospheric pressure.
  • a controlled transport can thus also take place, as a result of which a constant quality of the workpieces to be treated or treated can be achieved.
  • workpieces may be quenched by means of fluid, preferably oil, in the medium for hardening.
  • Hardening can thus take place very evenly through fluid supply, which can have a positive effect on the workpiece quality.
  • the invention can provide that workpieces are quenched by means of gas during the hardening process.
  • Gas quenching can eliminate or at least reduce any downstream washing operations.
  • a further, very advantageous embodiment of the invention can provide that workpieces are substantially transverse to a Be transported longitudinally of the second opening to the means for hardening.
  • Workpiece temperatures also affect during transport or before hardening. This can then also affect a high level of reproducibility in order to achieve consistent workpiece qualities.
  • workpieces may be transported essentially parallel to a longitudinal direction of the second opening to the means for hardening.
  • a very advantageous embodiment of the invention can provide that, after hardening, workpieces are transported from the hardening means to a washing means and are washed in the washing means, with the means for heating, the means for hardening and the means for Washing are arranged in an enclosed space in such a way that workpieces are transported in the space from the means for heating via the means for hardening to the means for washing, preferably in an automated manner, with workpieces being transported after washing either to a means for tempering workpieces, to finish the heat treatment after tempering and to transport finished workpieces from an exit outside the room, or through a discharge area different from the exit, to be ejected from the room and to be metrologically examined outside the room.
  • a hardening agent can also be referred to as a quenching agent.
  • a quenching agent may also be referred to as a hardening agent.
  • the enclosed space comprises walls.
  • the enclosed space comprises four walls.
  • the four walls are arranged in the manner of a rectangle.
  • the enclosed space thus has two long sides and two broad sides.
  • workpieces are transported after hardening from the means for quenching to a means for washing and are washed in the means for washing, the means for heating, the means for hardening and the means for washing in one enclosed space are arranged in such a way that workpieces are transported in the space from the means for heating via the means for hardening to the means for washing, preferably automatically, with workpieces after washing and before tempering the workpieces in a means for tempering through an ejection area be discharged from the room and be metrologically examined outside the room.
  • the means for hardening can also be referred to as a hardening press.
  • the hardening agent can also be used as a quenching press be designated.
  • the heating means can also be referred to as a curing oven.
  • the workpieces are brought into the hardening furnace via a handling system and the heating of the workpieces as they pass through the hardening furnace is recorded by measurement .
  • the method according to the invention is preferably carried out in such a way that at least one workpiece is heated in the heating section while at least one workpiece is kept warm in the exit area. As a result, the number of workpieces that are treated can be increased.
  • the disclosure also relates to a method for the heat treatment of metallic workpieces, in particular transmission components, in which carburized metallic workpieces are introduced into a means for heating workpieces and heated therein, the means for heating workpieces being designed as a continuous furnace and wherein workpieces are introduced into the continuous furnace through a first opening device and are removed from the continuous furnace through a second opening device spaced apart from the first opening device, wherein after removal, workpieces are introduced into a means for hardening for hardening.
  • the following steps can be provided: - picking up the workpieces in a furnace exit area located in the vicinity of the second opening device by means of a handling system,
  • This processing in a time frame defined by the program can enable a particularly high reproduction accuracy, ie also a constant quality of the workpieces.
  • a particularly high level of reproduction accuracy can also be made possible by operating the handling system in such a way that a programmatically secured temporal temperature profile of the workpiece results for the transfer of the workpiece from the output device into the hardening press.
  • a high degree of reproduction accuracy can also be possible if the handling system is operated in such a way that the workpiece is brought into contact with gas in a programmed manner for the transfer of the workpiece from the output device into the hardening press.
  • Hardening press is arranged. This allows a fixed Distance for transporting the workpieces from the heating means to the hardening means can be determined. This can have an advantageous effect on the consistent quality of treated workpieces and thus on high reproduction accuracy.
  • the transfer process is activated with a ready signal from the hardening press.
  • the workpieces can be moved in a controlled manner, which can have an advantageous effect on high reproduction accuracy.
  • a transfer or transfer process can also be understood as transport or transport process and can be designated accordingly.
  • the transfer process can only be initiated when the hardening press is in a ready state.
  • Exit area of the hardening furnace takes place once the workpiece has reached a defined thermal state.
  • a defined thermal state can be attainable for all workpieces that are treated and thus make a significant contribution to the high reproduction accuracy of the method.
  • the workpiece is exposed to a quenching medium in a way that is defined in terms of programming and coordinated by adjusting means.
  • a quenching medium in a way that is defined in terms of programming and coordinated by adjusting means.
  • Such controlled quenching conditions can be another essential component for a high reproducibility of the process.
  • the workpieces are brought into the hardening furnace via a handling system and the heating of the workpieces as they pass through the hardening furnace is recorded by measurement .
  • the task is according to a further aspect of the present
  • the device at least one
  • Device further at least one means for curing
  • Workpieces includes, wherein the at least one means for
  • Flow direction is formed and comprises at least one chamber for heating workpieces, the continuous furnace comprising at least one further chamber, the at least one further chamber being a heatable chamber for keeping warm in the at least one chamber for heating Workpieces is present, the at least one further chamber being connectable or connected to the at least one chamber for heating.
  • the device according to the invention makes it possible to control and maintain temperature profiles of heated workpieces and, in particular, to harden workpieces with controlled temperatures after heating.
  • the sequential steps of heating and hardening can be coordinated with one another, as a result of which a consistent quality of the correspondingly heat-treated workpieces and thus high reproduction accuracy can be achieved.
  • the at least one chamber for heating workpieces can also be understood as a heating zone or heating section or the like, which is present in the continuous furnace.
  • the at least one further chamber for keeping workpieces warm can also be understood as an exit section or exit chamber or the like.
  • the continuous furnace comprises a heating section and an exit section that can be separated therefrom. It is essential that the exit section is present as a heatable exit section, in particular as a chamber-like exit section.
  • the at least one further chamber can be detachably connected or is connected to the at least one chamber for heating.
  • the means for heating is present as a modular means for heating.
  • Modules can be chambers that are present for heating workpieces and chambers that are for keeping workpieces warm. Modules can also be chambers for inserting workpieces. Modules can also be chambers for removing workpieces. Modules can also be combinations of the above lists.
  • the at least one further chamber can be sealed off from the at least one chamber for heating workpieces by means of at least one sealing means.
  • a means of sealing off can be present, for example, in the form of a door or the like.
  • states can be generated or are generated in the different chambers.
  • Such states can be, for example, pressure, temperature, humidity, etc.
  • isolation or isolation may be achieved reversibly.
  • the invention can also provide that at least the at least one chamber for heating workpieces and/or the at least one further chamber can be acted upon with a negative pressure. In this way, workpieces can be heated in a vacuum.
  • At least one control device is included, the at least one control device being such is configured such that temperatures in the at least one further chamber and in the at least one chamber for heating workpieces can be regulated in a chamber-specific manner.
  • the at least one control device is also configured in such a way that the at least one sealing means for sealing off the at least one chamber for heating workpieces from the at least one further chamber can be regulated, preferably as a function of the chamber-specific regulation of the temperatures.
  • Control device is designed such that negative pressures in the at least one further chamber and in the at least one chamber for heating workpieces are chamber-specific controllable.
  • At least one control device is included, with the at least one control device being designed in such a way that temperatures in the at least one additional chamber and in the at least one chamber for heating workpieces can be regulated in a chamber-specific manner and that the at least one partitioning means for sealing off the at least one chamber for heating workpieces from the at least one additional chamber can be regulated, preferably depending on the chamber-specific control of the temperatures, and that negative pressures in the at least one additional chamber and in the at least one chamber for heating workpieces can be regulated chamber-specifically.
  • a further advantageous embodiment of the invention can provide that the means for heating and the means for hardening are arranged in an enclosed space, the space comprising at least one exit area for outputting finished heat-treated workpieces and the space also comprising at least one discharge area, which is is different from the at least one exit area, wherein workpieces can be removed and inserted from the room for metrological investigations.
  • the enclosed space comprises walls.
  • the enclosed space comprises four walls. In a very particularly preferred manner, it can be provided that the four walls are arranged in the manner of a rectangle.
  • the enclosed space thus has two long sides and two broad sides.
  • a further advantageous embodiment of the invention can provide that the continuous furnace is designed as a vacuum continuous furnace, with a negative pressure being able to be applied at least in the first chamber and/or in the second chamber and/or in the at least one further chamber, with the negative pressure being preferred can be regulated chamber-specifically.
  • At least one means for interrupting a communication in particular for closing at least one section between the at least first chamber and the at least second chamber and/or between the at least first chamber and the at least one further chamber and/or is present between the at least one further chamber and the second chamber.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention can provide that at least one means for adjusting at least one temperature of the continuous furnace, in particular a control unit, is present by means of which or the temperatures are chamber-specific individually, preferably in the at least first chamber and in the at least second chamber are individually adjustable.
  • workpieces can be introduced into the at least one means for hardening workpieces and can be quenched by means of fluid, preferably oil.
  • workpieces in an alternative development of the invention, it can be possible for workpieces to be introduced into the at least one means for hardening workpieces and quenched by means of gas.
  • the invention can advantageously provide that at least one handling device is included, by means of which workpieces can be transferred from the continuous furnace, preferably from the at least second chamber or from a storage device downstream of the at least second chamber, into the at least one means for hardening workpieces.
  • the invention also relates to a press hardening system, in which the means for heating the workpieces mentioned at the outset is designed as a hardening furnace for heating a workpiece to a defined target temperature.
  • This press-hardening system includes a hardening press for carrying out a quenching procedure under tension on the workpiece and also a control device for controlling the press-hardening system.
  • the object is also achieved by providing a device for the heat treatment of metallic workpieces, in particular transmission components, wherein: the device comprises at least one means for heating workpieces, the device further comprises at least one means for hardening workpieces, the at least one means for heating workpieces is designed as a continuous furnace through which the workpieces can be conveyed in a continuous direction, the continuous furnace has an input section, a heating section and an output section, the workpieces via a first opening device can be introduced into the input section, the workpieces can be removed from the output section via a second opening device, the output section comprises an output chamber and the output chamber can be closed in a controlled manner with respect to the heating section and the means for hardening the workpiece.
  • the furnace acts as a transport system through which the components are heated as part of their transport to the entry area of the quenching agent.
  • this results in a local offset of a cold zone in front of the furnace, which is used for the introduction of the workpiece, from a hot zone facing the means for hardening. This results in an elongation of an overall system formed including the device according to the invention.
  • the device according to the invention thus makes it possible
  • the continuous furnace is preferably designed in such a way that it comprises at least one entry chamber, which forms the entry section.
  • the input chamber and the output chamber are coupled to each other by a work transport path passing through the heating section.
  • the workpieces are preferably conveyed through the continuous furnace in connection with workpiece carriers.
  • the workpieces can be brought into the input chamber through the first opening device, preferably in conjunction with an associated workpiece carrier.
  • the workpieces are preferably conveyed on the workpiece transport path by a transport mechanism.
  • This transport mechanism can be designed in such a way that it conveys the workpieces in connection with the workpiece carriers.
  • the workpieces can be removed from the output chamber through the second opening device.
  • the workpiece carriers are preferably conveyed back to the input section.
  • the heating section is preferably dimensioned in such a way that a number of workpieces can be arranged in successive stations in this heating section.
  • the workpieces can be conveyed through the heating section by successively advancing the workpiece carriers.
  • the input chamber and the output chamber are preferably designed in such a way that they each receive only one workpiece or a workpiece carrier with one or more workpieces arranged on it.
  • the workpiece carriers can in particular be made of a ceramic or heat-resistant metallic material.
  • the material carriers are handled automatically. As part of this handling, the same is cleaned in the form of blowing off, brushing and/or
  • At least one further chamber is preferably provided. This further chamber preferably forms the heating section.
  • the communication of the further chamber with the input chamber and/or with the output chamber can be established and interrupted in a switchable manner.
  • doors, flaps or slide structures are preferably provided, which switchably separate the heating section from the input chamber upstream in the workpiece transport direction and the output chamber downstream in the workpiece transport direction.
  • the continuous furnace is preferably designed as a vacuum continuous furnace, with a vacuum being able to be applied at least in the input chamber and/or in the output chamber and/or in the at least one further chamber, with the vacuum being preferably chamber-specifically controllable.
  • At least one means is provided for interrupting communication, in particular for closing at least one section between the input chamber and output chamber and/or between the input chamber and the at least one additional chamber and/or between the at least one additional chamber and the output chamber.
  • This means for interrupting the communication can be designed in particular as a flap, door, slider or bulkhead that can be brought selectively into a release position and into a closed position. The position of this means can be changed in an advantageous manner by electronically controlled actuating means.
  • at least one means for setting at least one temperature of the continuous furnace in particular a control unit, is preferably provided, by means of which the temperatures can be individually set chamber-specifically, preferably in the input chamber and in the output chamber.
  • the dispensing chamber can advantageously be provided with a heating device.
  • This heating device is preferably operated via a control or regulating device.
  • the output chamber can advantageously be operated in a controlled or regulated manner in such a way that it enables the workpiece located therein to be kept warm in a vacuum, preferably temperature-controlled.
  • the dispensing chamber can be operated in such a way that it is kept warm at ambient pressure or reduced vacuum.
  • the workpiece transfer from the output chamber to the hardening press can be handled in such a way that it takes place either in an atmospheric environment or in a vacuum.
  • the output chamber forms a lock system through which
  • the output chamber also acts as a
  • Holding section in which the workpieces can continue to be kept at a specified temperature level in which the workpieces can continue to be kept at a specified temperature level.
  • the pressure in the dispensing chamber is preferably also low
  • the dispensing chamber is separable from the heating section by a closure device. This locking device and the
  • Opening devices are operated at different times.
  • Normal operation is the locking device closed, it will preferably only temporarily opened for moving a workpiece from the heating section into the discharge chamber.
  • the opening device is also primarily closed and is only opened temporarily for the removal of a workpiece from the removal chamber.
  • the opening device is only opened when the closing device is closed and the interior of the dispensing chamber is thus sealed off from the interior of the heating section.
  • the closing device pointing to the heating section and the opening device pointing outward are closed.
  • the closing device pointing towards the heating section releases a workpiece passageway between the heating section and the output chamber.
  • the closing device blocks this workpiece passageway.
  • the closure device atmospherically seals the heating section and the dispensing chamber from one another.
  • the at least one means for hardening the workpieces is preferably designed in such a way that the workpieces introduced into it can be quenched by means of a fluid, preferably oil.
  • the at least one means for hardening the workpieces can also be designed in such a way that the introduced workpieces are quenched by means of a gaseous medium.
  • the means for hardening is designed as a device in which the fluid provided for quenching the workpiece is actively brought to the workpiece.
  • a channel system is created in the device in interaction with the workpiece and a structure enclosing it and/or dipping into it, and the quenching medium actively flows through this channel system.
  • the flow is controlled in such a way that there is a defined heat dissipation from the zones of the workpiece that are flushed.
  • the workpiece is preferably clamped and/or supported in the quenching device. Insofar as the workpiece is clamped, the workpiece is loaded in a state in which it assumes a desired geometry with the introduction of compressive forces.
  • the application of the quenching medium can be controlled in such a way that a defined energy discharge from the workpiece takes place, in which case the workpiece assumes a defined thermal expansion state.
  • the workpiece can be relieved or, in particular, mandrel structures can be moved out of the workpiece.
  • the quenching process can be continued in the quenching device, which can also be referred to as a means for hardening, or the workpiece can already be removed in this state from the hardening device, which can also be referred to as a means for hardening or quenching device and fed to another device, in which a further heat discharge from the workpiece takes place, which is defined in terms of its temporal characteristics.
  • the workpiece can be quenched in a clamped state at intervals. These intervals can be tailored to provide sequential reheating of selected and already quenched zones of the workpiece.
  • the quenching medium can then be applied again to these reheated zones.
  • Different quenching media can be actively applied to the workpiece in chronological sequence or coordinated for different workpiece zones. It is thus possible, as part of a first quenching step, to apply a reactive quenching medium to the workpiece, which causes oxide removal or a layer-forming reaction with the workpiece. In a subsequent step, a quenching or reaction medium that differs in terms of its composition can then be applied to the workpiece.
  • the quenching device is designed so that in this individual workpieces or groups of workpieces
  • the workpieces or the workpiece are held in a defined position in the quenching device. This position can be determined by receiving structures and/or by inserting the workpiece into the quenching device.
  • Enclosure bells or valve devices also be used automatically in the quenching device.
  • Workpiece in the quench allows the Processing of the heat treatment of a single workpiece while ensuring a required microstructure.
  • the system ie the device according to the invention, comprising means for hardening and means for heating workpieces, is therefore suitable for the treatment of different workpieces in different batches, including batch 1 in a chronological sequence.
  • the device according to the invention can thus also enable a particularly high degree of flexibility with regard to the number of workpieces to be treated and workpiece geometries.
  • the quenching device is designed in particular as a hardening press.
  • the stamps provided for building up the pressing stress are preferably moved in the vertical direction.
  • the workpiece is preferably at or above the level at which it passed through the heating section of the continuous furnace or at which it was tapped from the discharge chamber.
  • the quenching medium is thus brought to the fixed workpiece and not the workpiece to the quenching medium.
  • the device according to the invention preferably also comprises at least one handling device, by means of which workpieces can be transferred from the continuous furnace, preferably from the output chamber or from a storage device downstream of the output chamber, into the at least one means for hardening workpieces.
  • the device according to the invention forms part of an assembly which functions as a hardening cell.
  • the hardening cell is preferably constructed in such a way that it covers those process steps that are necessary for hardening the components. These hardening process steps are austenitizing, quenching (preferably in oil), washing, deep freezing and tempering.
  • austenitizing in vacuum and quenching in oil is accomplished within the hardening cell with the integration of an airlock acting as a holding chamber, which can be understood and referred to as a discharge chamber, a handling system and a hardening press.
  • Austenitizing is done by heating and holding in a vacuum. In this way, it is achieved in an advantageous manner that the process takes place with reduced release of particles and the workpiece surface is exposed to a reduced extent to reaction events.
  • the workpieces are heated by passing them through a furnace designed as a continuous furnace, which is located between two lock devices. The workpieces are thus transported from an entry lock area through the furnace along a flow direction to an exit lock area. The opening of the sluice devices towards the inside of the furnace takes place only after a sufficient reduction in pressure in the respective sluice chamber.
  • the transfer times incurred for moving the workpiece from the austenitizing furnace to the start of quenching can be maintained in a reproducible manner with high accuracy and can also be kept very short.
  • Ausschleuse Scheme forming output chamber at the end of the furnace, in which a pressure equalization to the ambient pressure takes place as a heatable chamber, in which the Heating can be continued in order to maintain the workpiece temperature reached in the continuous furnace or to set it in a defined manner.
  • the dispensing chamber is designed as a heatable dispensing chamber that can be operated both at atmospheric pressure and in a vacuum.
  • the quenching process begins when the door of the output chamber, which acts as a pressure equalization chamber, is opened.
  • Continuous austenitizing furnace and the hardening press is automated according to a particular aspect of the present invention.
  • a program-technically defined and reproducible workpiece transfer between the continuous furnace and the press with regard to the workpiece transfer path and the temporal dynamics of the workpiece transfer can be ensured.
  • the flaps, doors and bulkheads and/or locks at the beginning, at the end and inside the continuous furnace are opened in conjunction with a control device.
  • the workpieces are heated in such a way that a defined heating over time in the furnace and in the exit area, i.e. the ejection or output chamber, results in high temperature stability. This can have a particularly advantageous effect on the consistent quality of heat-treated workpieces.
  • the deterrent is preferably as
  • Oil quenching device in particular in the form of a Mandrel hardening press designed for oil quenching. This advantageously ensures a controlled distortion behavior.
  • quenching in gas can also take place.
  • the system according to the invention can be designed in such a way that it enables a combination of vacuum austenitizing with a gas quenching process in the hardening press.
  • Gas quenching can be carried out with or without support.
  • the workpiece is preferably clamped in the hardening press by inserting the workpiece into the press and driving a mandrel, preferably from below, into an oversized hole in the workpiece.
  • the workpiece or component can be covered from above. For example, it may be possible for a hood to be lowered over the component from above. Subsequently, oil is again preferably pressed through this arrangement from below.
  • the press can advantageously control several, in particular two, different oil inflows.
  • the hardening press offers channels that allow different fluid throughputs and these channels for supplying the quenching medium can be opened or closed individually in a time-controlled manner.
  • the mandrel is also designed in such a way that it includes oil channels.
  • the workpieces can be removed from the hardening press after sufficient cooling and subjected to a preferably multi-stage washing treatment.
  • a washing medium is passed through the channels for supplying the quenching medium by channel switching.
  • This washing medium can be subjected to a separation treatment, by which washed-off quenching medium is separated.
  • This pre-cleaning which is carried out within the hardening press, can also be carried out in connection with a gaseous medium.
  • the washed workpieces are preferably automatically transported to a preferably combined freezer/oven.
  • the transformation of martensite is driven further by deep-freezing and the structure is strengthened. Subsequent tempering then removes residual internal stresses. After this thermal post-treatment, the workpiece treatment in this system is complete and the component can be output.
  • the hardening system according to the invention is preferably designed in the manner of a sealed, enclosed cell with a preferably elongated rectangular cross section.
  • the continuous furnace used according to the invention can extend in the longitudinal direction of this cell.
  • the hardening press can be located in a longitudinal end area of this cell.
  • the workpiece store can be located in the area of the longitudinal end area of the cell opposite the hardening press.
  • a very compact cell can be provided in a particularly advantageous manner.
  • An embodiment of the invention can provide that within the cell a workpiece carrier circuit takes place through the furnace and outside of the furnace back along it.
  • the means for heating and the means for hardening in one cell in such a way that a longitudinal extent of the output region of the means for heating, which is preferably designed as a continuous furnace, is arranged approximately parallel to a longitudinal extent of an insertion device of the means for heating.
  • a very compact unit consisting of means for hardening and means for heating workpieces can thus be provided as part of a device for heat-treating workpieces.
  • a system can also be taken from the present disclosure, which comprises at least two, preferably several devices for the heat treatment of workpieces, in particular at least two, preferably several means for heating and means for hardening workpieces.
  • the heat treatment of the workpiece can be carried out as a so-called batch process.
  • This batch process enables heat treatment as part of a single workpiece treatment as well as subsequent treatment of different single workpieces.
  • different quenching procedures specifically defined for the respective workpiece can be processed in direct succession.
  • Hardening system designed in such a way that workpiece transport, especially through the austenitizing furnace, is largely independent of component size and geometry.
  • the workpieces are preferably guided through the continuous furnace on trays or are accordingly passable.
  • the hardening plant which is designed as a cell, for the processing of external orders.
  • the hardening system preferably comprises a circulatory conveyor system for returning the pallets, trays or workpiece carriers.
  • a wide variety of workpiece carriers can be stored in a carrier store.
  • Workpiece handling within the system designed as a processing cell is preferably automated in all stations, monitored and documented by handling systems.
  • the invention further relates to the use of a device according to the invention for the heat treatment of preferably carburized workpieces.
  • the device according to the invention comprises at least one means for heating and at least one means for hardening. According to the above statements, it is particularly advantageous here that heat-treated workpieces can be obtained with consistent quality.
  • the device according to the invention comprising at least one means for heating and at least one means for hardening, has the further advantage that it saves a lot of space, ie is compact.
  • the invention also provides a system comprising at least two devices according to the invention.
  • a resulting compact system can enable a significantly increased number of workpieces to be heat-treated, with the quality of the workpieces being able to be kept constant.
  • the system comprises at least two means for heating and at least two means for hardening. It may be possible for the means for heating and/or the means for hardening to be regulated or controllable or to be controlled or regulated by means of a common control device or the like.
  • workpieces can be all metallic workpieces or the like
  • Objects that are exposed to at least one heat treatment in a hardening oven as part of heat treatments are preferably used as gear components designed.
  • Transmission components can preferably be designed as gears.
  • the at least one further chamber can be referred to as a dispensing chamber within the scope of the invention and disclosure.
  • a dispensing chamber may be referred to as the at least one other chamber.
  • the at least one chamber for heating workpieces can be referred to as a heating section within the scope of the invention and disclosure.
  • the heating section can be referred to as a chamber for heating workpieces.
  • the at least one further chamber for keeping workpieces warm within the scope of the invention and disclosure can be referred to as the exit section.
  • the exit section can be described as another chamber for holding workpieces.
  • the hardening furnace can be referred to as a means for heating workpieces.
  • the means of heating workpieces can be referred to as a hardening furnace.
  • a means of interrupting a communication may be referred to as an isolation means.
  • a means of sealing off can be referred to as a means of interrupting a communication.
  • Figure 1 is a schematic representation to illustrate the Structure of a device according to the invention for the heat treatment of workpieces using a continuous furnace and a hardening press;
  • FIG. 2 shows a further schematic illustration to illustrate the structure of a hardening system according to the invention constructed as a hardening cell
  • FIG. 3 shows a flowchart to illustrate the sequence according to the invention for the heat treatment of workpieces in the device according to FIG.
  • FIG. 4 shows a schematic representation to explain the embedding of the furnace designed as a continuous furnace between an inlet lock chamber and an outlet lock chamber and between two workpiece transfer systems.
  • FIGS. 1 and 2 The disclosed method according to the invention for the heat treatment of metallic workpieces WB, in particular transmission components, can be inferred from FIGS. 1 and 2 in particular, with preferably carburized metallic
  • Heating section TKH of the continuous furnace are introduced for heating, with workpieces WB after heating in one of the
  • Heating section TKH foreclosureable output section TKO are transferred and are kept warm therein at a specified temperature, wherein workpieces WB after being kept warm through a second opening device 2, from the first
  • Opening device 1 is different from the continuous furnace are discharged, with workpieces WB being introduced into a medium PQ for hardening after being discharged for hardening.
  • a disclosed method according to the invention for the heat treatment of metal workpieces WB in particular transmission components, can be seen, in which preferably carburized metal workpieces WB are introduced into a means for heating workpieces TK and are heated therein, with the means for heating workpieces TK as is configured as a continuous furnace and wherein workpieces WB are introduced into the continuous furnace TK through a first opening device 1 and are removed from the continuous furnace TK through a second opening device 2 spaced apart from the first opening device, wherein workpieces WB after being removed for hardening are placed in a hardening agent PQ be introduced.
  • the following steps can be provided:
  • Figure 1 illustrates the structure of an embodiment of a device according to the invention Heat treatment of metallic workpieces, especially transmission components.
  • the device according to the invention comprises at least one means TK for heating workpieces WP.
  • the device also comprises at least one means PQ for hardening workpieces, the at least one means TK for heating workpieces WP being designed as a continuous furnace through which the workpieces WP travel in a continuous direction DTK, the continuous furnace having an input section TKI, a heating section TKH and an outlet section TKO, the workpieces being able to be introduced into the inlet section TKI via a first opening device 1, the workpieces being able to be removed from the outlet section TKO via a second opening device 2 and both the inlet section TKI and the outlet section TKO opposite the heating section TKH can be temporarily isolated.
  • This structure makes it possible to heat the components WP as part of their transfer to the
  • the continuous furnace TK is designed here such that it includes at least one input chamber CI, the
  • C2 includes, which forms the output section TKO, these two chambers CI, C2 connected to each other by a through
  • the workpieces WP are in the
  • Input chamber CI through the first opening device 1 recoverable. Furthermore, the workpieces WP can be removed from the output chamber C2 through the second opening device 2 .
  • the at least one chamber for heating workpieces can be understood and referred to as a heating section TKH. This also applies vice versa.
  • the at least one further chamber for keeping workpieces warm can be understood and referred to as the exit section TKO. This also applies vice versa.
  • At least one further chamber C3 is provided, with this further chamber C3 forming the heating section TKH here, through which the input chamber CI communicates with the output chamber C2.
  • the continuous furnace TK is designed as a vacuum continuous furnace, with a negative pressure being able to be applied at least in the input chamber CI and/or in the output chamber C2 and/or in the at least one further chamber C3.
  • This negative pressure can be regulated chamber-specifically and is set to ambient pressure before the openings 1, 2 are opened.
  • Chamber CI and the heating section TKH provided. Furthermore, a means 4 between the second chamber C2 and the
  • Heating section TKH provided. This means 3.4 to
  • Interruption of communication with the chamber C3 can be designed in particular as a flap, door, slider or bulkhead that in a release position and in a
  • Closing position can be brought. The change of position this
  • Means 3, 4 can advantageously by electronically controlled actuators and / or actuators are accomplished.
  • At least one means 5 for setting at least one temperature of the continuous furnace TK in particular a control unit CPU, by means of which the temperatures TI, T2, T3 are individually chamber-specific, preferably in the output chamber C2 and in the at least third chamber C3 are individually adjustable.
  • the at least one means PQ for hardening the workpieces WP is designed here in such a way that the workpieces WP introduced into it can be quenched by means of a fluid, preferably oil or gas.
  • the device according to the invention comprises a handling device TS by means of the workpieces WP from the continuous furnace TK, i.e. from the output chamber C2 or from a storage device downstream of the output chamber C2, into which at least one means PQ for hardening the workpieces WP can be transferred.
  • the handling device TS can be formed by a robot arm or a portal system.
  • the control device CPU is used to control a heat treatment process of preferably metallic workpieces.
  • carburized workpieces are preferably introduced through a first opening device 1 into chambers CI, C2, C3 of a means TK for heating workpieces to a predetermined temperature and heated there.
  • the workpieces WP are discharged from a discharge chamber C2 through a second opening device 2 different from the first opening device 1 and transported to and quenched by a means for hardening workpieces.
  • the controller also controls the pressures in chambers CI, C2, C3.
  • the process sequence controlled by the control device CPU is explained further in connection with FIG.
  • the continuous furnace TK provides several heating zones ZI, Z2, Z3, AK.
  • the continuous furnace TK provides several heating zones ZI, ZTK, AK.
  • the heating zone of the heating section ZTK is subdivided into further zones Z2, Z3.
  • the temperature in these zones can be controlled according to the control unit CPU.
  • the heating section TKH is constructed in such a way that it defines a number of heating zones Z2, Z3 in which different temperatures and heating outputs can be set to a sufficient extent.
  • Both the input area TKI, the heating section TKH and the output area TKO are designed in such a way that these measuring points TUS provide for recording, monitoring and documenting the workpiece heating.
  • the pressures in these chambers can be lowered to below ambient pressure via a vacuum pump VP.
  • the chambers CI, C2, C3 are coupled to one another via a line system and electrically controllable valves provided therein.
  • the chambers CI, C2, C3 can communicate with each other temporarily, so that within a
  • Partial ventilation of a chamber CI, C2 a correspondingly antiphase partial venting of the other chamber C2, CI can be accomplished.
  • the representation according to FIG. 2 shows a press-hardening system constructed including the device according to FIG. 1 and designed as a cell.
  • This press hardening system includes a hardening furnace TK, an output lock TKO for the output of workpieces WP from the hardening furnace TK and a hardening press PQ for clamping a workpiece WP and for accomplishing a quenching process of the workpiece WP in the clamped state.
  • a handling system TS is provided in an intermediate area between the discharge chamber TKO, which functions as an output lock, and the hardening press PQ.
  • This handling system TS is operated in such a way that a programmatically secured temporal temperature profile of the workpiece WP results for the movement of the workpiece WP from the output lock into the hardening press PQ.
  • Running vacuum furnace for heating a workpiece WP in a low-oxygen environment is designed as a continuous furnace.
  • the workpiece handling between the hardening furnace TK and the hardening press PQ is accomplished here in such a way that the workpiece WP after the exit from the opening device 2 of the output lock TKO transverse to
  • Hardening press PQ is guided.
  • the PQ hardening presses are linked across the corner by the TS transfer system with regard to workpiece movement.
  • Output sluice TKO of the hardening furnace TK to the hardening press PQ and the quenching process in the hardening press PQ are technically time-coupled.
  • the spending of Workpiece from the output chamber TKO into the hardening press PQ is handled as a thermally relevant sub-step of the quenching process.
  • a workpiece transfer system WPH1, WPH2 is provided, which extends along the hardening furnace TK between an output area of the hardening press PQ and an entry opening 1 of the entry lock TK1 of the hardening furnace TK.
  • the workpiece transfer system WPH1, WPH2 includes several linked conveyor modules. About a first module of the
  • Workpiece transfer system WPH1 an after-cooling station 6, a washing station 7 and/or a test station 8 can be loaded with workpieces.
  • a second module of the workpiece transfer system can be used to return the respective workpiece to the input area of the cell CW. From there, the hardened and washed workpieces can be taken to the cooling cells 10, 11, 12, 13.
  • the press hardening system is designed in such a way that workpieces WP located in the area of the test station 8 can be removed from the press hardening system.
  • the press hardening system can be designed so that the
  • Die set-up takes place. This die device is used to hold the workpiece and to provide it
  • PQ can be the quenching medium in combination with the
  • Die device controlled by valve devices are performed on the workpiece. If the workpiece is supported using a core or mandrel, it is possible to carry out the quenching process in such a way that the workpiece is not completely cooled. After this partial cooling, the supporting structures such as mandrels, Cores or matrices are subtracted. Then there is further cooling. This can also take place outside of the hardening press, for example in a bath.
  • a handling system TS is provided in the device according to FIG. 1 and in the press hardening system according to FIG. This handling system TS is arranged in an intermediate area between the output chamber TKO and the hardening press PQ. This handling system TS is operated in such a way that, for the transfer of the workpiece WP from the output chamber TKO into the hardening press PQ, there is a program-technically secured time sequence of movements for the transfer of the workpiece WP.
  • the handling system is configured in connection with a corresponding control device in such a way that the delivery process and the quenching process are linked in terms of time.
  • the transfer process can be activated with a ready signal from the hardening press PQ or can only be initiated in a ready state PQ of the hardening press. Furthermore, a signal confirming the completion of the transfer process of the workpiece WP into the press PQ can start the press hardening process.
  • the TS handling system is located in a CW hardening cell, which houses the TK hardening furnace and the PQ hardening press.
  • the hardening cell CW is designed as a rectangular cuboid structure, the oven extends in the longitudinal direction of this cuboid structure.
  • the hardening press is located in a longitudinal end area.
  • the workpiece transfer process handled by the TS handling system is monitored and documented with regard to its timing. For this purpose, in particular the thermal time profile of the workpiece can be measured and recorded.
  • the illustration according to FIG. 1 The illustration according to FIG. 1
  • the TS workpiece handling system for transporting the workpieces from the TK hardening furnace to the PQ hardening press.
  • the hardening cell CW includes a workpiece return system WPH for moving the workpieces WP from the hardening press PQ to an input and output area 9, 9a.
  • the TK hardening furnace is designed as a continuous furnace.
  • the WPH workpiece return system runs parallel to the TK hardening furnace.
  • the workpiece washing device 7 is arranged in an intermediate area between the workpiece output area 9a and the hardening press PQ and can be loaded via the workpiece return system WPH.
  • a means for washing may be referred to as a workpiece washer.
  • a workpiece washing device can be referred to as a means for washing.
  • the hardening furnace TK has an input lock TKI and a
  • Exit gate TKO open A loading system LS is provided in a zone upstream of the entry lock TKI.
  • WPH1 About the workpiece return system WPH1, WPH2 is a
  • TK adjacent area of hardness cell CW is a
  • a first cooling cell 10 is provided in the area of the hardening cell CW.
  • the workpiece storage WPB1, WPB2 and/or the cooling cells 10, 11, 12, 13 are via the
  • Feeding system LS accessible, so from these modules
  • Workpieces WP can be removed by the loading system and in these modules can be introduced.
  • the cooling cells 10, 11, 12, 13 can also be equipped with heating devices, so that a tempering process can also be carried out via these cells.
  • the hardening cell CW is enclosed by a cell wall CW2.
  • the workpiece return system WPH is connected to an output lock 8 .
  • a workpiece discharge from the hardening cell CW can be accomplished via this output lock 8 in order to carry out a workpiece inspection.
  • Checked workpieces WP can also be returned to the system via the output lock, for example to be used in the cooling cell modules 10, 11, 12, 13.
  • the enclosed space comprises walls.
  • the enclosed space comprises four walls. These four walls can be formed by the cell wall CW2.
  • the cell wall CW2 can enclose the space.
  • An enclosed space can thus be enclosed by the cell wall CW2.
  • the operation of the hardening cell is controlled by a control device CPU (see Fig. 1), which is subdivided here by way of example into two modules CE, CP1 coupled with signals, with the module CE being used primarily for workpiece handling in the entrance area of the hardening furnace TK and the module CP1 controls the workpiece flow in the TK hardening furnace, the TS transfer system and the PQ hardening press.
  • a control device CPU see Fig. 1
  • the module CE being used primarily for workpiece handling in the entrance area of the hardening furnace TK and the module CP1 controls the workpiece flow in the TK hardening furnace, the TS transfer system and the PQ hardening press.
  • control module CP1 All control tasks relevant to the handling of the workpiece WP from entry into the hardening furnace TK to the end of the hardening process, including the temperature control of the hardening furnace TK, are thus coordinated by the control module CP1.
  • the control module CP1 thus takes over the "hot handling” and the control module CE the “cold handling".
  • the processes in "hot handling” are documented specifically for each workpiece. For “cold handling”, documentation is only provided with regard to the trouble-free handling process.
  • the cold handling control processed via the CE module also includes the workpiece handling after exit from the PQ hardening press.
  • thermo workpiece post-treatment in particular cooling and renewed tempering, can be fed back to module CP1.
  • FIG. 3 shows a control device CPU and a flow chart of a process processed by this control device.
  • the control device CPU controls the sequence of the method according to the invention for carrying out a press hardening process, in which workpieces are heated in a hardening furnace as part of a tempering step and quenched in a hardening press as part of a quenching step.
  • the control device CPU is coupled here, for example, via a bus system with the switching elements of the controlled components of the hardening system.
  • control used here also includes regulation; the control device can represent a control device in this respect, and adjust manipulated variables taking into account returned signals, in particular with regard to pressure, temperature, workpiece position and dynamically.
  • a workpiece WP is in step S1 by the
  • step S2 the pressure in the chamber CI is adjusted to the ambient pressure in a system state in which the barrier wall 3 is closed.
  • step S3 the opening device 1 is opened.
  • step S4 the workpiece WP is introduced into the input chamber CI.
  • step S5 the opening device 1 is closed.
  • step S6 the pressure in the chamber CI is lowered to the internal pressure in the third chamber C3.
  • step S7 the barrier wall 3 is opened.
  • step S8 the workpiece is conveyed into the third chamber C3 in the throughput direction of the furnace TK.
  • step S9 the barrier wall 3 is closed.
  • steps S10 to S15 the workpiece is conveyed through zones or stations of the furnace TK that follow in the throughput direction DTK and is heated in a defined manner in these zones.
  • a defined negative pressure prevails in chamber C3, which is set and maintained via a control routine that is not described further here.
  • Chamber C3 is located in step S16 in the discharge chamber
  • step S17 the barrier wall 4 is opened and the workpiece WP is brought into the output chamber C2 forming the discharge section TKO.
  • the barrier wall 4 is closed in step S18. in the
  • Step S19 increases the pressure in the chamber C2
  • Ambient pressure level increased can be accomplished by equalizing the pressure by feeding of an inert gas into chamber C2.
  • step S20 the temperature in the discharge chamber C2 is adjusted to a workpiece holding temperature.
  • step S21 it is queried whether the transfer system TS and the hardening press PQ are in a ready state suitable for processing the quenching process.
  • step S22 the quenching process is activated.
  • the opening device 2 is opened in step Q1.
  • the transfer system TS picks up the workpiece WP from the chamber C2 and transfers it to the hardening press PQ on a defined path with a defined speed profile.
  • the hardening press PQ clamps the workpiece used.
  • step Q4 the clamped workpiece is subjected to a quenching medium.
  • Steps Q1 to Q4 form a process step group that is processed in a time frame defined by the program.
  • the release of the workpiece WP in the chamber C2 and the process of transferring the workpiece WP into the hardening press PQ form part of the quenching process, which is carried out in a parameterized manner specific to the workpiece.
  • the handling system TS is operated in such a way that for the transfer of the workpiece WP from the output device TKO into the hardening press PQ, a program-technically secured temporal temperature profile of the workpiece WP as well as a program-technically secured temporal gas contacting of the workpiece WP results.
  • the transfer process beginning with the opening of the opening device 2 can only be carried out in conjunction with a ready signal from the hardening press. In this respect, there is no waiting time or lengthening of the process time outside of the defined process.
  • the hardening press PQ is opened in step S23 and the workpiece is removed from the hardening press PQ in step S24.
  • step S25 the workpiece is inserted into a workpiece carrier and fed to a washing station in step S26.
  • the opening device 2 is opened and the workpiece is picked up in the output area TKO of the hardening furnace when the workpiece has reached a defined thermal state and the transfer system and the hardening press in one
  • the process step group Q1 to Q4 (Q1, Q2, Q3, Q4) takes its course when the opening device 2 is opened.
  • An exit area may be referred to as an exit section.
  • An exit section can be referred to as an exit area.
  • step Q4 the workpiece is exposed to a quenching medium in a way that is defined by the program and coordinated by means of adjusting means.
  • the heating of the workpieces as part of the passage through the hardening furnace AND is measured and recorded and documented for each workpiece.
  • FIG. 4 shows a press hardening system with a hardening furnace TK, which is designed as a continuous furnace and has a furnace inlet TKI and a furnace outlet TKO.
  • Press hardening plant also includes a hardening press PQ, for
  • a handling system TS is provided in an intermediate area between the furnace outlet TKO and the hardening press PQ. Furthermore, a workpiece loading system LS is provided in an area adjacent to the furnace entrance TKI. The handling system TS and the workpiece loading system LS are connected to one another via a workpiece carrier conveyor path DTR, which runs past the continuous furnace TK.
  • the workpiece carriers are returned to the entrance area of the continuous furnace TK via the workpiece carrier conveyor path.
  • the workpiece carriers move through zones both in the input area of the continuous furnace TK and in the output area of the continuous furnace TK, in which a workpiece handling by transfer systems, which are formed in particular by a robot arm or a portal robot, takes place.
  • the workpiece carrier conveyor path runs parallel to the continuous furnace.
  • the workpiece conveyor path WPH described in connection with FIG. 2 again runs parallel to this workpiece carrier conveyor path from the exit from the hardening press PQ back to the cooling cells 10 . . . 13.
  • An opening device can be referred to as an opening.
  • An opening may be referred to as an opening device.
  • an inventive means for heating workpieces in the course of heat treatments will be affected, the means for heating as a continuous furnace with a
  • Flow direction is formed and comprises at least one chamber for heating workpieces, wherein the continuous furnace comprises at least one further chamber, wherein the at least a further chamber is present as a heatable chamber for keeping workpieces heated in the at least one chamber for heating warm, the at least one further chamber being connectable or connected to the at least one chamber for heating.
  • This heating means according to the invention can make it possible to control temperature profiles of heated workpieces. This can have a very positive effect on the consistent quality of the workpieces.
  • a means for heating with the at least one means for heating workpieces being designed as a continuous furnace, through which the workpieces can be conveyed in a direction of flow, with the continuous furnace having an input section, a heating section and an output section, with the workpieces a first opening device can be introduced into the input section, with the workpieces being able to be removed from the output section via a second opening device, with the output section comprising an output chamber provided for taking over the workpiece from the heating section and the output chamber being able to be closed in a controlled manner with respect to the heating section and the means for hardening the workpiece .
  • This heating means according to the invention can make it possible to control temperature profiles of heated workpieces. This can have a very positive effect on the consistent quality of the workpieces.
  • the use of such a means for heating workpieces during heat treatments is also disclosed.
  • Device features can also be considered and formulated as process features.
  • Process features can be considered and formulated as device features.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

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

Description

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

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken (WB), insbesondere Getriebekomponenten, wobei vorzugsweise aufgekohlte metallische Werkstücke in ein Mittel (TK) zum Erwärmen von Werkstücken eingeführt werden und darin erwärmt werden, wobei das Mittel (TK) zum Erwärmen von Werkstücken als Durchlaufofen ausgestaltet ist und wobei Werkstücke (WB) in den Durchlaufofen durch eine erste Öffnungseinrichtung (1) in einen Heizabschnitt (TKH) des Durchlaufofens zum Erwärmen eingebracht werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Erwärmen in einen von dem Heizabschnitt (TKH) abschottbaren Ausgangsabschnitt (TKO) überführt werden und darin bei einer festgelegten Temperatur warm gehalten werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Warmhalten durch eine zweite Öffnungseinrichtung (2), die von der ersten Öffnungseinrichtung (1) verschieden ist, aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Ausbringen zum Härten in ein Mittel (PQ) zum Härten eingeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zwischen Heizabschnitt (TKH) und Ausgangsabschnitt (TKO) ein Abschottmittel angeordnet ist, wobei in einem ersten Schritt das Abschottmittel nach Erwärmen des Werkstücks (WP) in dem Durchlaufofen, vorzugsweise Heizabschnitt (TKH) geöffnet wird, derart, dass Heizabschnitt (TKH) und Ausgangsabschnitt (TKO) ein Reservoir bilden, wobei in einem folgenden zweiten Schritt Werkstücke (WB) von dem Heizabschnitt (TKH) in den Ausgangsabschnitt (TKO) überführt werden, wobei in einem dritten Schritt das Abschottmittel verschlossen wird, derart, dass eine Kommunikation zwischen Heizabschnitt (TKH) und Ausgangsabschnitt (TKO) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig unterbrochen wird, wobei in einem vierten Schritt Werkstücke (WB) in dem Ausgangsabschnitt (TKO) warmgehalten werden und wobei Werkstücke (WB) nach dem Warmhalten aus dem Ausgangsabschnitt (TKO) durch die zweite Öffnungseinrichtung (2) aus dem Durchlaufofen ausgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Werkstücke (WB) in dem Durchlaufofen, vorzugsweise in dem Heizabschnitt (TKH) zumindest bei einem Unterdrück erwärmt werden und/oder wobei Werkstücke (WB) im Ausgangsabschnitt (TKO) im Vakuum warmgehalten werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Werkstücke (WB) in dem Durchlaufofen, vorzugsweise in dem Heizabschnitt (TKH) bei Atmosphärendruck erwärmt werden und/oder wobei Werkstücke (WB) im Ausgangsabschnitt (TKO) bei Atmosphärendruck warmgehalten werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Werkstück (WB) in dem Heizabschnitt (TKH) erwärmt wird, während zumindest ein Werkstück (WB) im Ausgangsbereich (TKO) warmgehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Drücke und/oder Temperaturen in dem Heizabschnitt (TKH) und in dem Ausgangsabschnitt (TKO) vorzugsweise mittels einer Steuereinheit (CPU) individuell geregelt werden.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Werkstücke (WB) von dem Ausgangsbereich (TKO) zum Mittel (PQ) zum Härten, insbesondere über ein zwischen Mittel (TK) zum Erwärmen und Mittel (PQ) zum Härten angeordnetes Ablagemittel für Werkstücke transportiert werden, wobei der Transport derart bewerkstelligt wird, dass Werkstücke (WB) beim Einbringen in das Mittel (PQ) zum Härten eine definierte Temperaturspanne weder überschreiten noch unterschreiten.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Transport im Vakuum oder bei Atmosphärendruck erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei Werkstücke (WB) im Mittel (PQ) zum Härten mittels Fluid, vorzugsweise Öl, abgeschreckt werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei Werkstücke (WB) im Mittel (PQ) zum Härten mittels Gas abgeschreckt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei Werkstücke (WB) im Wesentlichen quer zu einer Längsrichtung der zweiten Öffnung (2) zum Mittel (PQ) zum Härten transportiert werden.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei Werkstücke (WB) nach dem Härten aus dem Mittel zum Härten (PQ) zu einem Mittel (7) zum Waschen transportiert werden und in dem Mittel (7) zum Waschen gewaschen werden, wobei das Mittel (TK) zum Erwärmen, das Mittel (PQ) zum Härten und das Mittel (7) zum Waschen in einem umschlossenen Raum derart angeordnet sind, dass Werkstücke (WB) in dem Raum von dem Mittel (TK) zum Erwärmen über das Mittel (PQ) zum Härten zu dem Mittel (7) zum Waschen vorzugsweise automatisiert transportiert werden, wobei Werkstücke (WB) nach dem Waschen entweder zu einem Mittel zum Anlassen von Werkstücken transportiert werden, um die Wärmebehandlung nach dem Anlassen zu beenden und fertig behandelte Werkstücke (WB) aus einem Ausgang aus dem Raum zu transportieren, oder aus einem Ausschleusungsbereich, der von dem Ausgang verschieden ist, aus dem Raum auszuschleusen und außerhalb des Raums messtechnisch zu untersuchen.
EP22721361.8A 2021-04-16 2022-04-08 Verfahren zur wärmebehandlung metallischer werkstücke Pending EP4305368A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021109671 2021-04-16
PCT/EP2022/059352 WO2022218829A1 (de) 2021-04-16 2022-04-08 Verfahren zur wärmebehandlung metallischer werkstücke

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4305368A1 true EP4305368A1 (de) 2024-01-17

Family

ID=81580563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22721361.8A Pending EP4305368A1 (de) 2021-04-16 2022-04-08 Verfahren zur wärmebehandlung metallischer werkstücke

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4305368A1 (de)
DE (1) DE102022108510A1 (de)
WO (1) WO2022218829A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023109261A1 (de) 2022-04-14 2023-10-19 Aerospace Transmission Technologies GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung wärmebehandelter Werkstücke, insbesondere schräg verzahnter Zahnräder sowie Steuereinrichtung hierzu
DE102023109259A1 (de) 2022-04-14 2023-10-19 Aerospace Transmission Technologies GmbH Verfahren zur Fertigung wärmebehandelter Werkstücke, insbesondere schräg verzahnter Zahnräder sowie Härtepresse hierzu
CN117821730A (zh) * 2024-01-05 2024-04-05 宁波久生模具科技有限公司 一种模具热处理方法

Family Cites Families (7)

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

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022218829A1 (de) 2022-10-20
WO2022218829A9 (de) 2022-12-08
DE102022108510A1 (de) 2022-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP4305368A1 (de) Verfahren zur wärmebehandlung metallischer werkstücke
DE102022108511A1 (de) Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
DE102022108513A1 (de) Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Anlage und eines Prozesses zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
EP4074846A1 (de) Steuereinrichtung und verfahren zur steuerung einer presshärteanlage
DE102022108512A1 (de) Verfahren zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
DE102022108514A1 (de) Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Presshärteanlage
DE4208485C1 (de)
DE4110114C2 (de)
DE102021109682A1 (de) Steuereinrichtung und Verfahren zur Steuerung einer Presshärteanlage
EP0120233A2 (de) Verfahren zur Wärmerückgewinnung bei der Wärmebehandlung von metallischem Nutzgut und Durchlaufofen dazu
EP2717008A2 (de) Gasdichter schutzgasbegaster Industrieofen, insbesondere Kammerofen, Durchstossofen, Drehherdofen oder Ringherdofen
EP0621904B1 (de) Vorrichtung zur wärmebehandlung metallischer werkstücke
DE10310739A1 (de) Anlage zum Wärmebehandeln von Werkstücken
WO2007054398A1 (de) Anlage zur trockenen umwandlung eines material-gefüges von halbzeugen
EP1531186B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Wärmebehandlung metallischer Werkstücke
DE102021109672A1 (de) Vorrichtung zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
DE102021109676A1 (de) Härtezelle zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
EP3253893A1 (de) Verfahren, ofeneinrichtung und anlage zum formhärten von werkstücken
DE102021109678A1 (de) Presshärteanlage zur Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
DE102021109677A1 (de) Härteofen zur Erwärmung von metallischen Werkstücken
WO2010055163A1 (de) Verfahren und anlage zum kontinuierlichen einsatzhärten
DE102019201924A1 (de) Modulare Wärmebehandlungsanlage für die chargenweise Wärmebehandlung von metallischen Werkstücken
EP1153146B1 (de) Durchlaufofen mit einer einrichtung zum abschrecken von werkstücken sowie abschreckverfahren
DE10139639A1 (de) Ofen zur Wärmebehandlung
DE19917039C1 (de) Anlage und Verfahren zur Wärmebehandlung von Teilen

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: 20231011

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