WO2010048950A1 - Verfahren und vorrichtung zur thermischen behandlung eines beschichteten stahlblechkörpers - Google Patents

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WO2010048950A1
WO2010048950A1 PCT/DE2009/075063 DE2009075063W WO2010048950A1 WO 2010048950 A1 WO2010048950 A1 WO 2010048950A1 DE 2009075063 W DE2009075063 W DE 2009075063W WO 2010048950 A1 WO2010048950 A1 WO 2010048950A1
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WO
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contact
steel sheet
sheet body
temperature
contact plate
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PCT/DE2009/075063
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English (en)
French (fr)
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Vasily Ploshikhin
Andrey Prihodovsky
Jürgen Kaiser
Udo Bach
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Neue Materialien Bayreuth Gmbh
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/06—Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the thermal treatment of a coated sheet steel body.
  • metal sheets or sheet metal parts made of high-strength steel alloys are used, for example, in automobile bodies, which allow for the same strength a design with lower sheet thickness.
  • high strength sheets sometimes do not have sufficient deformability on cold forming. Therefore, for forming workpieces made of high-strength metal sheets forming processes at elevated temperatures, ie hot forming processes such as the so-called press hardening used.
  • the sheet metal plates to be reshaped are completely austenitized by heating to a temperature above AC 3 (so-called austenitization) and subsequently inserted into a pressing tool or forming tool and shaped.
  • the boards are usually provided with an Al-Si protective layer.
  • roller pass furnaces are used for heating such Al-Si-coated sheet metal materials during austenitizing.
  • the coated sheet is placed in the oven and heated relatively slowly during the passage through the roller conveyor.
  • the heating rate in conventional Rollen presseauöfen is limited, since the Al-Si layer is liquid at temperatures of about 650 0 C and adheres to the transport rollers in the oven.
  • the temperature profile must be chosen so that the Al-Si layer at lower temperatures (ie ⁇ 650 0 C) is converted by diffusion processes in a solid layer of intermetallic phases.
  • the residence time of the sheets within the furnace is typically about 5 to 10 minutes.
  • the temperature of the sheet material only limited control and control, since the temporal and thermal conditions can not be precisely defined and safely reproduced when passing the sheet from the furnace in a subsequent forming tool. This can lead to uncontrollable changes in the properties and thus, for example, in the forming behavior of the sheet metal material.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for the thermal treatment of a coated steel sheet body before a hot forming process, which are characterized compared to the prior art by a lower equipment cost, better temperature control and / or shorter process times.
  • the steel sheet body is fixed in position and brought at least a first contact plate with at least a first surface portion of the steel sheet body in contact, at least one second contact plate with at least a second surface portion of the steel sheet body brought into contact.
  • Contact plates are flat substantially or completely formed according to the contour of the surface portions of the sheet steel body and arranged in the state of contact with the sheet steel body substantially parallel to each other. At least one contact plate has a higher temperature than the steel sheet body during the contacting of the steel sheet body.
  • a sheet steel body here are both single substantially planar-shaped sheets and steel blanks, as well as three-dimensionally shaped sheet metal body made of steel and also components that are composed of several such sheets understood.
  • the temperature of the steel sheet body compensates during the contacting of the temperature of the contact plate. This leads to a thermal
  • the method according to the invention can be used variably.
  • the temperature which the contact plate has or on which the steel sheet body is brought, as well as the period of time for which the contact between contact plates and steel sheet body, can be chosen almost arbitrarily. It is thus possible to variably adapt the method according to the invention to the desired parameters of the thermal treatment and to the material to be treated.
  • the contact between sheet steel body and contact plates may be formed such that the contact plates and the sheet steel body touch directly. However, it may also be an intermediate layer, such as a contact agent, which improves the temperature balance between the contact plate and sheet steel body, be present.
  • the area associated with the contact plates surface portions can both extend over large parts of the sheet steel body or completely cover this and form only small, localized areas of the sheet steel body. If only locally limited areas are connected to the contact plates, a local thermal treatment of the steel sheet body can be carried out. Further advantageous embodiments of the method may have the following additional features:
  • At least one contact plate during contacting can have a temperature above A C 3, preferably a temperature between 20 0 C and 250 0 C above A C 3.
  • the sheet steel body may have a temperature above A C3 for a period of time between 5 s and 90 s, preferably for a period of time between 10 s and 30 s.
  • the sheet steel body can contact the two contact plates for a period of time between 10 s and 120 s, preferably for a period of time between 15 s and 40 s.
  • the contact plates can be pressed onto the sheet steel body. This has the advantage that a contact between contact plates and metal body is ensured particularly secure. In addition, thereby minimizing the delays is particularly effective possible.
  • the temperature of the at least one contact plate with a higher temperature can be controlled by a temperature control device before and / or during the contacting of the steel sheet body with the contact plates.
  • the temperature of the at least one contact plate with higher temperature can be controlled before and / or during the contacting of the steel sheet body with the contact plates by a temperature control device.
  • the temperature can be controlled in at least a portion of the at least one contact plate with a higher temperature before and / or during the contacting of the steel sheet body with the contact plates by a temperature control device.
  • It can be removed in a further process step, at least one contact plate. This makes it possible to influence the formation of the temperature profile of the metal body by removing one or more contact plates.
  • the sheet steel body can in an immediately subsequent
  • Work step are formed, wherein the at least one first surface portion and second surface portion are in or near the area to be reshaped.
  • the steel body can after heating in a subsequent process step with at least one cooling plate in
  • the cooling plate has a relation to the steel sheet body lower temperature, in particular a temperature between 400 0 C and 600 0 C.
  • the cooling plate can also be cooled.
  • the temperature of the sheet steel body can be controlled exactly. In particular, this allows the cooling rate of the steel sheet body to be set accurately.
  • the inventive device is designed for carrying out the method according to the invention and has a first flat formed contact plate, a second flat formed contact plate, which is arranged substantially parallel to the first contact plate, at least one heat source, which communicates with at least one of the contact plates, as well as a Locking device for varying the distance between the mutually parallel contact plates.
  • the device may have a temperature control device and / or a temperature control device.
  • the contact plates can be made of a metal and / or ceramic.
  • the at least one heat source can be integrated in a contact plate.
  • the at least one heat source may be formed as an inductive or conductive heat source.
  • the contact plates can both be made of the same material as well as of different materials.
  • contact plates that are heated made of a metallic material, such as steel.
  • Contact plates that are not heated may preferably be made of both metallic and non-metallic materials. In a particularly advantageous manner, contact plates that are not heated, made of an insulating material. This has the advantage that the heat loss is reduced.
  • the contact plates may have an insulating layer. Also, the heat loss can be reduced thereby.
  • 1 is a schematic sectional view of an embodiment of the method according to the invention
  • 2 is a schematic sectional view of another embodiment of the method according to the invention
  • 3a is a schematic sectional view of a first method step for a temperature control of the contact plates
  • Fig. 3b is a schematic sectional view of a second
  • Fig. 3c is a schematic sectional view of a third
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of the method according to the invention.
  • the steel sheet body 1 has been brought by the displacement of the first contact plate 2 by means of the closing device 11 in the direction 4 with the first contact plate 2 in contact.
  • a first surface portion 6 of the sheet steel body 1 is in communication with the first contact plate 2.
  • the first surface section 6 lies on the upper side of the sheet metal and the second surface section 7 is located on the underside of the sheet metal.
  • the first surface portion 6 and the second surface portion 7 correspond to a portion of the top or bottom of the flat sheet steel body 1.
  • the first surface portion 6 and the second surface portion 7 correspond to a portion of the top or bottom of the flat sheet steel body 1.
  • the first surface portion 6 and the second surface portion 7 correspond to a portion of the top or bottom of the flat sheet steel body 1.
  • the first surface portion 6 and the second surface portion 7 correspond to a portion of the top or bottom of the flat sheet steel body 1.
  • the first surface portion 6 and the second surface portion 7 correspond to a portion of the top or bottom of the flat sheet steel body 1.
  • the contact plates are 2.3 area according to the contour of the
  • the contact plate 2 is varied in its distance from the contact plate 3 by the closing device 11. As a result, the moving apart and moving together of the contact plates 2.3 and thus the contacting of a steel sheet body 1 introduced between these is possible.
  • the contacting can be designed such that the first contact plate 2 and the second contact plate 3 are brought into contact with the steel sheet body 1 simultaneously. However, it is also possible first to bring a contact plate 2 into contact with the steel sheet body 1 and to add a second contact plate 3 only later in time.
  • the second contact plate 3 is or was brought by an energy source 5 to a relative to the steel sheet body 1 elevated temperature.
  • Energy source 5 is understood below to mean any device that can be used to heat objects.
  • the contact plates 2, 3 are arranged running parallel to one another.
  • the second contact plate 3 has an insulation layer 8. By this insulating layer 8, the heat or cooling loss can be reduced.
  • the temperature of the steel sheet body 1 can be kept constant. However, it is also possible to vary the temperature of the steel sheet body 1 in the course of contacting by the defined change in the temperatures of the contact plates 2.3. Thus, a very variable adaptation of the temperature-time curve is possible.
  • the temperature profile along a contact plate 2, 3 can be designed such that an almost constant temperature is established over the entire contact plate 2, 3.
  • the contact plate 2, 3 can also be heated or cooled in such a way that regions with different temperatures form within the contact plate 2, 3.
  • the first surface portion 6 brought into contact with the contact plates 2, 3 and the second surface portion 7 of the sheet steel body 1 may be the same size. However, they can also have different sizes (not shown).
  • a temperature control device 9 and a temperature control device 10 may be attached on the contact plate 2. Furthermore, a temperature sensor element (not shown) may also be attached. This allows the measurement of the temperature of the steel sheet body 1 and / or the contact plates 2.3. The temperature measured in this way can serve, for example, as an input variable for the temperature control device 9 and / or the temperature control device 10, which controls and / or regulates or controls the temperature-time profile of the thermal treatment.
  • the method can also be configured such that a plurality of steel sheet bodies 1 are simultaneously brought into contact with at least one first and / or one at least one second contact plate simultaneously.
  • Fig. 2 shows a schematic sectional view of another embodiment of the method according to the invention.
  • the steel sheet body 1 was brought by moving the first contact plate 2 with this and a second contact plate 3 in contact.
  • the displacement of the two contact plates 2, 3 arranged parallel to one another takes place through the closing device 11.
  • the first contact plate 2 is or has been brought by an energy source 5 to an elevated temperature relative to the steel sheet body.
  • the second contact plate 3 is or was brought by a further energy source 5 to a relative to the steel sheet body elevated temperature.
  • the first contact plate 2 and the second contact plate 3 can be brought by the power sources 5 both to the same temperature and to different temperatures.
  • Fig. 3a shows a schematic sectional view of a first
  • Process step to a tempering of the contact plates The first contact plate 2 and the second contact plate 3 are brought into mutual contact with each other before contacting with the steel sheet body. Subsequently, the second contact plate 3 is heated by the power source 5. The temperature then transfers to the first contact plate 2 contacting the second contact plate 3.
  • FIG. 3b shows a schematic sectional view of a second method step for an application of the contact plates, which follows the method step illustrated in FIG. 3a.
  • the first contact plate 2 and the second contact plate 3 are separated from each other.
  • the sheet steel body 1 is inserted between the separate contact plates 2, 3.
  • FIG. 3c shows a schematic sectional view of a third method step for an application of the contact plates 2 and 3, which adjoins the method step illustrated in FIG. 3b.
  • the first contact plate 2 and the second contact plate 3 were brought into contact with the steel sheet body 1 by closing the closing device 11. In this case, both the first contact plate 2 and the second contact plate 2 have a relation to the steel sheet body 1 increased temperature.
  • the at least one cooling plate with which the sheet steel body 1 can be brought into contact after heating in a subsequent process step.
  • this may have similar dimensions as the contact plates 2.3.
  • two cooling plates may be present, which are brought into contact with the steel sheet body in a similar manner as the contact plates 2, 3.
  • the at least one cooling plate is cooled.
  • it may, for example, have cooling channels.
  • a flat-shaped sheet metal blank made of a steel of composition 22MnB5
  • the sheet metal blank (Trade name MBW-K1500AS from ThyssenKrupp) with an AISiI Coating is fixed as a sheet steel body 1 between a first contact plate 2 and a second contact plate 3.
  • the temperature of the contact plates was 1020 ° C.
  • the sheet metal blank was held between the contact plates for a contact time of 20 s.
  • the contact time is understood as meaning the time span in which the sheet metal blank is contacted by the two contact plates 2 and 3.
  • the metal sheet was above the A C3 temperature for a period of about 12 seconds. After completion of this thermal treatment, the sheet metal blank had a compact, firmly adhering anticorrosive coating of solid AIFeSi intermetallic phases.
  • Sheet steel body First contact plate Second contact plate Direction of energy source First surface section Second surface section Insulation layer Temperature control device Temperature control device Closing device

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung mindestens eines beschichteten, insbesondere eines Al-Si-beschichteten, Stahlblechkörpers vor einem Warmumformprozess, wobei der Stahlblechkörper (1) in seiner Lage fixiert wird, mindestens eine erste Kontaktplatte (2) mit mindestens einem ersten Flächenabschnitt (6) des Stahlblechkörpers (1) in Kontakt gebracht wird, mindestens eine zweite Kontaktplatte (3) mit mindestens einem zweiten Flächenabschnitt (7) des Stahlblechkörpers (1) in Kontakt gebracht wird, die Kontaktplatten (2, 3) flächig im wesentlichen oder vollständig entsprechend der Kontur der Flächenabschnitte (6, 7) des Stahlblechkörpers (1) ausgebildet sind und im Zustand der Kontaktierung mit dem Stahlblechkörper (1) im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind und mindestens eine Kontaktplatte (2, 3) während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers (1) eine gegenüber dem Stahlblechkörper (1) höhere Temperatur besitzt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines beschichteten
Stahlblechkörpers
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines beschichteten Stahlblechkörpers.
Zur Gewichtsreduzierung werden beispielsweise in Automobilkarosserien Metallbleche bzw. Blechformteile aus hochfesten Stahllegierungen eingesetzt, die bei gleicher Festigkeit eine Auslegung mit geringerer Blechdicke ermöglichen. Hochfeste Bleche weisen jedoch bisweilen bei einer Kaltumformung kein ausreichendes Formänderungsvermögen auf. Daher werden zur Umformung von Werkstücken aus hochfesten Metallblechen Umformprozesse bei erhöhten Temperaturen, d.h. Warmumformprozesse wie beispielsweise das sogenannte Presshärten, eingesetzt. Hierbei werden die umzuformenden Blechplatinen durch Erwärmung auf eine Temperatur oberhalb AC3 vollständig austenitisiert (sog. Austenitisierung) und anschließend in ein Presswerkzeug bzw. Umform Werkzeug eingelegt und umgeformt.
Zum Schutz vor Korrosion bzw. vor Verzunderung und/oder Oxidation während der Wärmebehandlung werden die Platinen in der Regel mit einer Al-Si-Schutzschicht versehen.
In der industriellen Produktionspraxis kommen zur Erwärmung derartiger Al- Si-beschichteter Blechwerkstoffe während des Austenitisierens Rollendurchlauföfen zum Einsatz. Dabei wird das beschichtete Blech in den Ofen gegeben und während des Durchlaufs durch den Rollendurchlaufofen relativ langsam aufgeheizt. Die Aufheizgeschwindigkeit in konventionellen Rollendurchlauföfen ist begrenzt, da die Al-Si-Schicht bei Temperaturen von über 650 0C flüssig wird und an den Transportrollen im Ofen anhaftet. Um dies zu vermeiden, muss das Temperaturprofil so gewählt werden, dass die Al-Si-Schicht bei niedrigeren Temperaturen (d.h. <650 0C) durch Diffusionsprozesse in eine feste Schicht aus intermetallischen Phasen umgewandelt wird. Dadurch beträgt die Verweildauer der Bleche innerhalb des Ofens typischerweise ca. 5 bis 10 Minuten.
Nachteilig an dieser Vorgehensweise sind zum einen die hohen Kosten und der hohe apparative Aufwand der bis zu 55 Meter langen Rollenherdöfen und zum anderen die relativ lange Verweildauer innerhalb der Öfen.
Auch lässt sich bei diesem Verfahren die Temperatur des Blechwerkstoffs nur bedingt steuern und kontrollieren, da die zeitlichen und thermischen Rahmenbedingungen etwa bei der Übergabe des Blechs vom Ofen in ein nachfolgendes Umform Werkzeug nicht genau definiert und sicher reproduziert werden können. Dies kann zu unkontrollierbaren Änderungen in den Eigenschaften und damit beispielsweise im Umformverhalten des Blech Werkstoffs führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung eines beschichteten Stahlblechkörpers vor einem Warmumformprozess bereitzustellen, welche sich im Vergleich zum Stand der Technik durch einen geringeren apparativen Aufwand, bessere Temperaturkontrolle und/oder verkürzte Prozesszeiten auszeichnen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 realisiert. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen 2 - 10 realisiert. Für die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens werden in den Unteransprüchen 12 - 15 realisiert.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur thermischen Behandlung mindestens eines beschichteten, insbesondere Al-Si-beschichteten, Stahlblechkörpers vor einem Warmumformprozess wird der Stahlblechkörper in seiner Lage fixiert und mindestens eine erste Kontaktplatte mit mindestens einem ersten Flächenabschnitt des Stahlblechkörpers in Kontakt gebracht, mindestens eine zweite Kontaktplatte mit mindestens einem zweiten Flächenabschnitt des Stahl blech körpers in Kontakt gebracht. Die
Kontaktplatten sind flächig im wesentlichen oder vollständig entsprechend der Kontur der Flächenabschnitte des Stahlblechkörpers ausgebildet und im Zustand der Kontaktierung mit dem Stahlblechkörper im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet. Mindestens eine Kontaktplatte besitzt während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers eine gegenüber dem Stahlblechkörper höhere Temperatur.
Unter einem Stahlblechkörper werden hierbei sowohl einzelne im wesentlichen planar geformte Bleche und Blechplatinen aus Stahl, als auch dreidimensional geformte Blechform körper aus Stahl und auch Bauteile, die aus mehreren derartiger Bleche aufgebaut sind, verstanden.
Durch den Kontakt der Kontaktplatten mit dem beschichten Stahlblechkörper wird eine schnelle Aufheizung erreicht. Bei einem Al-Si-beschichteten Stahlblechkörper wird eine guthaftende Schutzschicht innerhalb kurzer Prozesszeiten erzeugt.
Die Temperatur des Stahlblechkörpers gleicht während der Kontaktierung die Temperatur der Kontaktplatte aus. Dies führt zu einer thermischen
Behandlung des Stahlblechkörpers. Durch das erfindungsgemäße Verfahren -A-
ist es möglich, eine genau definierte Temperatur in die Bereiche des Stahlblechkörpers, die mit den Kontaktflächen in Verbindung stehen, einzubringen. Dadurch können die sich durch die thermische Behandlung einstellenden Werkstoffeigenschaften sehr exakt und homogen eingestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist variabel einsetzbar. Insbesondere können die Temperatur, die die Kontaktplatte besitzt bzw. auf die der Stahlblechkörper gebracht wird, sowie die Zeitspanne, für die die Kontaktierung zwischen Kontaktplatten und Stahlblechkörper besteht, nahezu beliebig gewählt werden. So ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren variabel an die gewünschten Parameter der thermischen Behandlung sowie an den zu behandelnden Werkstoff anzupassen.
Der Kontakt zwischen Stahlblechkörper und Kontaktplatten kann derart ausgebildet sein, dass sich die Kontaktplatten und der Stahlblechkörper direkt berühren. Es kann allerdings auch eine Zwischenschicht, wie etwa ein Kontaktmittel, das den Temperaturausgleich zwischen Kontaktplatte und Stahlblechkörper verbessert, vorhanden sein.
Es kann sowohl nur ein Stahlblechkörper als auch mehrere Stahlblechkörper gleichzeitig zwischen den Kontaktplatten erfasst werden.
Die mit den Kontaktplatten in Verbindung stehenden Flächenabschnitte können sich sowohl über weite Teile des Stahlblechkörpers erstrecken bzw. diesen vollkommen bedecken als auch nur kleine, lokal begrenzte Bereiche des Stahlblechkörpers bilden. Stehen nur lokal begrenzte Bereiche mit den Kontaktplatten in Verbindung kann dadurch eine lokale thermische Behandlung des Stahlblechkörpers durchgeführt werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens können folgende zusätzliche Merkmale aufweisen:
- Mindestens eine Kontaktplatte kann während der Kontaktierung eine Temperatur oberhalb von AC3, vorzugsweise eine Temperatur zwischen 200C und 2500C oberhalb von AC3 besitzen.
- Der Stahlblechkörper kann für eine Zeitspanne zwischen 5 s und 90 s, vorzugsweise für eine Zeitspanne zwischen 10 s und 30 s, eine Temperatur oberhalb von AC3 besitzen.
- Der Stahlblechkörper kann für eine Zeitspanne zwischen 10 s und 120 s, vorzugsweise für eine Zeitspanne zwischen 15 s und 40 s, die beiden Kontaktplatten kontaktieren.
- Die Kontaktplatten können auf den Stahlblechkörper gepresst werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Kontakt zwischen Kontaktplatten und Metallkörper besonders sicher gewährleistet wird. Darüber hinaus ist dadurch eine Minimierung der Verzüge besonders wirkungsvoll möglich.
- Die Temperatur der mindestens einen Kontaktplatte mit höherer Temperatur kann vor und/oder während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers mit den Kontaktplatten durch eine Temperaturregeleinrichtung geregelt werden.
- Die Temperatur der mindestens einen Kontaktplatte mit höherer Temperatur kann vor und/oder während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers mit den Kontaktplatten durch eine Temperaturkontrolleinrichtung kontrolliert werden. - Die Temperatur kann in mindestens einem Teilbereich der mindestens einen Kontaktplatte mit höherer Temperatur vor und/oder während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers mit den Kontaktplatten durch eine Temperaturregeleinrichtung geregelt werden. - Es kann in einem weiteren Verfahrensschritt mindestens eine Kontaktplatte entfernt werden. Dadurch wird es möglich, die Ausbildung des Temperaturprofils des Metallkörpers durch das Entfernen einer oder mehrerer Kontaktplatten zu beeinflussen. - Der Stahlblechkörper kann in einem unmittelbar anschließenden
Arbeitsschritt umgeformt werden, wobei der mindestens eine erste Flächenabschnitt und zweite Flächenabschnitt im oder in der Nähe des umzuformenden Bereichs liegen.
- Der Stahlblechkörper kann nach dem Erwärmen in einem anschließenden Verfahrensschritt mit mindestens einer Abkühlplatte in
Kontakt gebracht wird und wobei die Abkühlplatte eine gegenüber dem Stahlblechkörper niedrigere Temperatur, insbesondere eine Temperatur zwischen 4000C und 6000C, besitzt. Hierbei kann die Abkühlplatte auch gekühlt werden. Durch die aktive Kühlung der Abkühlplatte kann die Temperatur des Stahlblechkörpers exakt gesteuert werden. Insbesondere kann dadurch die Abkühlgeschwindigkeit des Stahlblechkörpers genau eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet und weist eine erste flach ausgebildete Kontaktplatte, ein zweite flach ausgebildete Kontaktplatte, welche im Wesentlichen parallel zur ersten Kontaktplatte angeordnet ist, mindestens eine Wärmequelle, welche mit mindestens einer der Kontaktplatten in Verbindung steht, sowie eine Schließvorrichtung zur Variation des Abstandes der parallel zueinander angeordneten Kontaktplatten auf.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung können folgende zusätzliche Merkmale aufweisen: - Die Vorrichtung kann eine Temperaturregeleinrichtung und/oder eine Temperaturkontrolleinrichtung aufweisen.
- Die Kontaktplatten können aus einem Metall und/oder aus Keramik bestehen. - Die mindestens eine Wärmequelle kann in einer Kontaktplatte integriert sein.
- Die mindestens eine Wärmequelle kann als induktive oder konduktive Wärmequelle ausgebildet sein.
Die Kontaktplatten können sowohl alle aus dem gleichen Werkstoff als auch aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein. Vorzugsweise bestehen Kontaktplatten, die erwärmt werden, aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Stahl.
Kontaktplatten, die nicht erwärmt werden, können bevorzugt sowohl aus metallischen als auch nicht-metallischen Werkstoffen hergestellt werden. In besonders vorteilhafter Weise werden Kontaktplatten, die nicht erwärmt werden, aus einem Isolationsmaterial hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmeverlust verringert wird.
Die Kontaktplatten können eine Isolationsschicht aufweisen. Auch dadurch kann der Wärmeverlust verringert werden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3a eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Verfahrensschrittes zu einer Temperierung der Kontaktplatten,
Fig. 3b eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten
Verfahrensschrittes zu einer Anwendung der Kontaktplatten,
Fig. 3c eine schematische Schnittdarstellung eines dritten
Verfahrensschrittes zu einer Anwendung der Kontaktplatten.
Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Stahlblechkörper 1 ist durch das Verschieben der ersten Kontaktplatte 2 mit Hilfe der Schließvorrichtung 11 in Richtung 4 mit der ersten Kontaktplatte 2 in Kontakt gebracht worden. Ein erster Flächenabschnitt 6 des Stahlblechkörpers 1 steht mit der ersten Kontaktplatte 2 in Verbindung. Der erste Flächenabschnitt 6 liegt auf der Blechoberseite und der zweite Flächenabschnitt 7 befindet sich auf der Blechunterseite.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform entsprechen der erste Flächenabschnitt 6 und der zweite Flächenabschnitt 7 einen Teilbereich der Ober- bzw. Unterseite des flach ausgebildeten Stahlblechkörpers 1. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, in denen der erste
Flächenabschnitt 6 bzw. der zweite Flächenabschnitt 7 der gesamten Unterseite bzw. der gesamten Oberseite eines flach ausgebildeten Stahlblechkörpers 1 entsprechen. Außerdem ist der Stahl blech körper 1 mit der zweiten Kontaktplatte 3 in Kontakt gebracht worden. Ein zweiter Flächenabschnitt 7 steht mit der zweiten Kontaktplatte 3 in Verbindung.
Dabei sind die Kontaktplatten 2,3 flächig entsprechend der Kontur der
Flächenabschnitte 6,7 des Stahlblechkörpers 1 ausgebildet und im Zustand der Kontaktierung mit dem Metallkörper 1 parallel zueinander verlaufend angeordnet.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 wird durch die Schließvorrichtung 11 die Kontaktplatte 2 in ihrem Abstand zur Kontaktplatte 3 variiert. Dadurch ist das Auseinander- und Zusammenfahren der Kontaktplatten 2,3 und damit die Kontaktierung eines zwischen diesen eingebrachten Stahlblechkörpers 1 möglich.
Zur Kontaktierung der Kontaktplatten 2,3 mit dem Stahlblechkörper 1 sind jedoch auch anders aufgebaute Schließvorrichtungen geeignet. So kann entweder nur eine Kontaktplatte oder mehrere Kontaktplatten verschiebbar sein.
Die Kontaktierung kann derart gestaltet sein, dass die erste Kontaktplatte 2 und die zweite Kontaktplatte 3 simultan mit dem Stahlblechkörper 1 in Kontakt gebracht werden. Es kann aber auch zunächst eine Kontaktplatte 2 mit dem Stahlblechkörper 1 in Kontakt gebracht werden und erst zeitlich später eine zweite Kontaktplatte 3 hinzukommen.
Die zweite Kontaktplatte 3 wird bzw. wurde durch eine Energiequelle 5 auf eine gegenüber dem Stahlblechkörper 1 erhöhte Temperatur gebracht. Unter Energiequelle 5 wird im weiteren jede Einrichtung verstanden, die zur Erwärmung von Gegenständen eingesetzt werden kann. Die Kontaktplatten 2,3 sind dabei parallel zueinander verlaufend angeordnet. Die zweite Kontaktplatte 3 weist eine Isolationsschicht 8 auf. Durch diese Isolationsschicht 8 kann der Wärme- bzw. Kühlverlust verringert werden.
Während der Kontaktierung der Kontaktplatten 2,3 mit dem Stahlblechkörper 1 kann die Temperatur des Stahlblechkörpers 1 konstant gehalten werden. Es ist jedoch auch möglich die Temperatur des Stahlblechkörpers 1 im Verlauf der Kontaktierung durch die definierte Änderung der Temperaturen der Kontaktplatten 2,3 zu variieren. Somit ist eine sehr variable Anpassung des Temperatur-Zeit-Verlaufs möglich.
Der Temperaturverlauf entlang einer Kontaktplatte 2,3 kann derart ausgebildet sein, dass sich über die gesamte Kontaktplatte 2,3 eine nahezu konstante Temperatur einstellt. Die Kontaktplatte 2,3 kann jedoch auch derart erwärmt oder gekühlt werden, dass sich innerhalb der Kontaktplatte 2,3 Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen bilden. Somit wird es möglich in unterschiedlichen Bereichen des Stahlblechkörper 1 unterschiedliche Temperatur-Zeit-Verläufe zu verwirklichen und damit eine selektive und individuell an den Anwendungszweck angepasste Temperaturbeaufschlagung einzelner Teilbereiche der Flächenabschnitte 6 und 7 des Stahlblechkörpers 1 zu erzielen.
Der mit den Kontaktplatten 2,3 in Kontakt gebrachten erste Flächenabschnitt 6 und zweite Flächenabschnitt 7 des Stahlblechkörpers 1 können die gleiche Größe besitzen. Sie können jedoch auch unterschiedliche Größen besitzen (nicht abgebildet).
An der Kontaktplatte 2 ist eine Temperaturregeleinrichtung 9 und eine Temperaturkontrolleinrichtung 10 angebracht sein. Ferner kann auch ein Temperatursensorelement (nicht abgebildet) angebracht sein. Dies ermöglicht die Messung der Temperatur des Stahlblechkörpers 1 und/oder der Kontaktplatten 2,3. Die auf diese Weise gemessene Temperatur kann beispielsweise als Eingangsgröße für die Temperaturregeleinrichtung 9 und/oder die Temperaturkontrolleinrichtung 10 dienen, die den Temperatur- Zeit-Verlauf der thermischen Behandlung steuert und/oder regelt bzw. kontrolliert.
Das Verfahren kann auch derart ausgestaltet sein, dass gleichzeitig mehrere Stahlblechkörper 1 gleichzeitig im Kontakt mit mindestens einer ersten und/oder einer mindestens einer zweiten Kontaktplatte in Kontakt gebracht werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Stahlblechkörper 1 wurde durch Verschieben der ersten Kontaktplatte 2 mit dieser sowie einer zweiten Kontaktplatte 3 in Kontakt gebracht. Dabei erfolgt die Verschiebung der beiden parallel zueinander angeordneten Kontaktplatten 2,3 durch die Schließvorrichtung 11. Die erste Kontaktplatte 2 wird bzw. wurde durch eine Energiequelle 5 auf eine gegenüber dem Stahlblechkörper erhöhte Temperatur gebracht. Die zweite Kontaktplatte 3 wird bzw. wurde durch eine weitere Energiequelle 5 auf eine gegenüber dem Stahlblechkörper erhöhte Temperatur gebracht. Dabei können die erste Kontaktplatte 2 und die zweite Kontaktplatte 3 durch die Energiequellen 5 sowohl auf die gleiche Temperatur als auch auf unterschiedliche Temperaturen gebracht werden.
Fig. 3a zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten
Verfahrensschrittes zu einer Temperierung der Kontaktplatten. Die erste Kontaktplatte 2 und zweite Kontaktplatte 3 werden zeitlich vor der Kontaktierung mit dem Stahlblechkörper in gegenseitigen Kontakt zueinander gebracht. Anschließend wird die zweite Kontaktplatte 3 durch die Energiequelle 5 aufgeheizt. Die Temperatur überträgt sich anschließend auf die mit der zweiten Kontaktplatte 3 in Kontakt stehenden ersten Kontaktplatte 2.
Fig. 3b zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Verfahrensschrittes zu einer Anwendung der Kontaktplatten, der sich an den in Fig. 3a dargestellten Verfahrensschritt anschließt. Die erste Kontaktplatte 2 und die zweite Kontaktplatte 3 werden voneinander getrennt. Der Stahlblechkörper 1 wird zwischen die getrennten Kontaktplatten 2,3 eingeführt.
Fig. 3c zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Verfahrensschrittes zu einer Anwendung der Kontaktplatten 2 und 3, der sich an den in Fig. 3b dargestellten Verfahrensschritt anschließt. Die erste Kontaktplatte 2 und die zweite Kontaktplatte 3 wurden durch Schließen der Schließvorrichtung 11 mit dem Stahlblechkörper 1 in Kontakt gebracht. Dabei besitzen sowohl die erste Kontaktplatte 2 als auch die zweite Kontaktplatte 2 eine gegenüber dem Stahlblechkörper 1 erhöhte Temperatur.
In den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt ist die mindestens eine Abkühlplatte, mit der der Stahlblechkörper 1 nach dem Erwärmen in einem anschließenden Verfahrensschritt in Kontakt gebracht werden kann. Diese kann hierbei jedoch ähnliche Abmessungen wie die Kontaktplatten 2,3 aufweisen. In vorteilhafter weise können zwei Abkühlplatten vorhanden sein, die in ähnlicher Weise wie die Kontaktplatten 2,3 mit dem Stahlblechkörper in Kontakt gebracht werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine Abkühlplatte gekühlt. Dazu kann sie beispielsweise Kühlkanäle aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens wurde eine flach ausgebildete Blechplatine aus einem Stahl der Zusammensetzung 22MnB5
(Handelsbezeichnung MBW-K1500AS von ThyssenKrupp) mit einer AISiI O- Beschichtung als Stahlblechkörper 1 zwischen einer ersten Kontaktplatte 2 und einer zweiten Kontaktplatte 3 fixiert. Die Temperatur der Kontaktplatten betrug 10200C. Die Blechplatine wurde für eine Kontaktzeit von 20 s zwischen den Kontaktplatten gehalten. Unter der Kontaktzeit wird hierbei die Zeitspanne, in der die Blechplatine von den beiden Kontaktplatten 2 und 3 kontaktiert wird, verstanden. Die Blechplatine befand sich für eine Zeitspanne von ca. 12 s oberhalb der AC3 -Temperatur. Nach Beendigung dieser thermischen Behandlung wies die Blechplatine eine kompakte, festhaftende Korrosions- bzw. Verzunderungsschutzschicht aus festen AIFeSi- intermetallischen Phasen auf.
BEZUGSZEICHENLISTE
Stahlblechkörper Erste Kontaktplatte Zweite Kontaktplatte Richtung Energiequelle Erster Flächenabschnitt Zweiter Flächenabschnitt Isolationsschicht Temperaturregeleinrichtung Temperaturkontrolleinrichtung Schließvorrichtung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur thermischen Behandlung mindestens eines beschichteten, insbesondere eines Al-Si-beschichteten, Stahlblechkörpers vor einem Warmumformprozess, wobei
- der Stahlblechkörper (1 ) in seiner Lage fixiert wird,
- mindestens eine erste Kontaktplatte (2) mit mindestens einem ersten Flächenabschnitt (6) des Stahlblechkörpers (1 ) in Kontakt gebracht wird,
- mindestens eine zweite Kontaktplatte (3) mit mindestens einem zweiten Flächenabschnitt (7) des Stahlblechkörpers (1 ) in Kontakt gebracht wird,
- die Kontaktplatten (2, 3) flächig im wesentlichen oder vollständig entsprechend der Kontur der Flächenabschnitte (6,7) des Stahlblechkörpers (1 ) ausgebildet sind und im Zustand der Kontaktierung mit dem Stahlblechkörper (1 ) im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind und
- mindestens eine Kontaktplatte (2, 3) während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers (1 ) eine gegenüber dem Stahlblechkörper (1 ) höhere Temperatur besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die mindestens eine Kontaktplatte (2, 3) mit höherer Temperatur während der Kontaktierung eine Temperatur oberhalb von AC3, insbesondere eine Temperatur zwischen 200C und 2500C oberhalb von Ac3, besitzt.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stahlblechkörper (1 ) für eine Zeitspanne zwischen 5 s und 90 s, insbesondere für eine Zeitspanne zwischen 10 s und 30 s, ein Temperatur oberhalb von AC3 besitzt.
4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stahlblechkörper (1 ) für eine Zeitspanne zwischen 10 s und 120 s, vorzugsweise für eine Zeitspanne zwischen 15 s und 40 s, die beiden Kontaktplatten (2,3) kontaktiert.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktplatten (2,3) auf den Stahlblechkörper (1 ) gepresst werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Temperatur in mindestens einem Teilbereich der mindestens einen Kontaktplatte (2,3) mit höherer Temperatur vor und/oder während der Kontaktierung des Stahlblechkörpers (1 ) mit den Kontaktplatten (2,3) durch eine Temperaturregeleinrichtung (9) geregelt und/oder durch eine Temperaturkontrolleinrichtung (10) kontrolliert wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt mindestens eine Kontaktplatte (2,3) entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stahlblechkörper (1 ) in einem unmittelbar anschließenden Arbeitsschritt umgeformt wird und der mindestens eine erste Flächenabschnitt (6) und zweite Flächenabschnitt (7) im oder in der Nähe des umzuformenden Bereichs liegen.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Stahlblechkörper (1 ) nach dem Erwärmen in einem anschließenden Verfahrensschritt mit mindestens einer Abkühlplatte in Kontakt gebracht wird und wobei die Abkühlplatte eine gegenüber dem Stahlblechkörper (1 ) niedrigere Temperatur, insbesondere eine Temperatur zwischen 4000C und 6000C, besitzt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die mindestens eine Kühlplatte gekühlt wird.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- einer ersten flächig ausgebildeten Kontaktplatte (2),
- einer zweiten flächig ausgebildeten Kontaktplatte (3), welche im Wesentlichen parallel zur ersten Kontaktplatte (2) angeordnet ist, mindestens einer Wärmequelle (5), welche mit mindestens einer der Kontaktplatten (2, 3) in Verbindung steht,
- einer Schließvorrichtung (11 ) zur Variation des Abstandes der parallel zueinander angeordneten Kontaktplatten (2, 3).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11 , wobei die Vorrichtung eine Temperaturregeleinrichtung (9) und/oder eine Temperaturkontrolleinrichtung (10) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 12, wobei die Kontaktplatten (2, 3) aus Metall und/oder aus Keramik bestehen.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 13, wobei die mindestens eine Wärmequelle (5) in einer der Kontaktplatten (2, 3) integriert ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 14, wobei die mindestens eine Wärmequelle (5) als induktive oder konduktive Wärmequelle ausgebildet ist.
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