WO2012120123A1 - Ofensystem zur gezielten wärmebehandlung von blechbauteilen - Google Patents

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WO2012120123A1
WO2012120123A1 PCT/EP2012/054139 EP2012054139W WO2012120123A1 WO 2012120123 A1 WO2012120123 A1 WO 2012120123A1 EP 2012054139 W EP2012054139 W EP 2012054139W WO 2012120123 A1 WO2012120123 A1 WO 2012120123A1
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profiling
heating
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Rolf-Josef Schwartz
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Schwartz, Eva
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Definitions

  • the invention relates to a furnace system and a method for targeted component zone-individual heat treatment of sheet metal components.
  • document EP 2 012 948 describes a forming tool for press hardening and temperature-controlled forming of a plate of higher and / or very high strength steels with means for tempering the forming tool and a method for press hardening and tempered forming of blanks of higher and / or very high strength steels, in which the board are heated before forming and then hot or semi-hot formed in a forming tool, wherein the forming tool has means for temperature control.
  • a plurality of controllable means for temperature control are provided in the forming tool, whereby a plurality of temperature zones can be defined, wherein at least the contact surfaces of the Umformtechnikmaschinemaschine used for forming individual temperature zones are assigned.
  • Document DE 10 2005 032 1 13 discloses an apparatus and a method for hot working and partial hardening of a component between two mold halves in a press.
  • the tool halves are each divided into at least two segments, which are separated by a heat insulation.
  • the two segments can be heated or cooled by a temperature control, so that different temperatures in different areas of the component and thus cooling curves are adjustable. This makes it possible to produce a component with regions of different hardness and ductility.
  • the document WO 2009/1 13 938 describes a press hardening method by means of which soft sections in the finished product can be achieved by reducing the cooling rate of these sections of material. This reduces the martensite in these areas and consequently increases the elongation at break of these areas.
  • the component is in a two-zone oven in the soft area on a Temperature below the material-dependent AC3 temperature heated, the area to be cured, however, to a temperature above the AC3 temperature.
  • the disadvantage of this process is that the oven can only be used to a limited extent and can no longer serve as a universal oven. Thus, this method loses economy.
  • Another disadvantage is that the separation of the areas usually can not be permanently realized with sufficient accuracy. In addition, more than two different zones are not meaningfully achievable.
  • the object of the invention is therefore to provide a furnace system and a method for the targeted heat treatment of sheet metal components, which avoids the disadvantages described above. According to the invention, this object is achieved by a furnace system having the features of independent claim 1. Advantageous developments of the furnace system will become apparent from the dependent claims 2-12.
  • the oven system according to the invention is suitable for imparting to components made of sheet steel a temperature profile in which, in a first region, which is to have a particularly high hardness after shaping, a temperature above the AC3 temperature, and in a second region, after the shaping should have a higher elongation at break than the first region, a temperature below the AC3 temperature is achieved. It is accepted that the second region has a lower hardness than the first region.
  • the furnace system according to the invention has a production furnace for heating the steel sheet parts and a profiling furnace in which the component can be given a predetermined temperature profile with temperatures above AC3 for a region to be hardened and below AC3 for a softer region.
  • the profiling furnace has at least one plane which has an upper part and a lower part and a receptacle for a product-specific intermediate flange and the product-specific intermediate flange introduced therein.
  • the product-specific intermediate flange is designed to impart the temperature profile to the component.
  • the furnace system includes a conventional, universal production furnace for heating the steel sheet parts to a temperature near but below the AC3 temperature.
  • the profiling oven has a means for further heating a selected area to be hardened later to a temperature above the AC3 temperature, while another area which is less hard but is said to have a higher breaking elongation is below the AC3 temperature is held.
  • the furnace system also has a conventional, universal production furnace for heating the steel sheet parts, which furnace is capable of heating the steel sheet parts to a temperature above the AC3 temperature.
  • the production furnace is designed to heat the steel sheet parts to at least a diffusion temperature at which a coating diffuses far enough into the steel matrix to ensure later corrosion protection and good weldability.
  • the product-specific intermediate flange is designed to impart to the component a predetermined temperature profile with temperatures above the AC3 temperature for areas to be hardened and below the AC3 temperature for more ductile, ie with higher elongation at break provided areas. Usually, such more ductile regions have a lower hardness.
  • the profiling oven has means for maintaining a temperature above the AC3 temperature in a selected area, while another area is slowly brought to a temperature below the AC3 temperature that when heated to the temperature above the AC3 temperature took place Structure transformation is reversed.
  • the typical temperature gradient for the steel 22MnB5, which is often used, is less than 25 K / s.
  • the furnace system according to the first or the second embodiment further comprises a positioning system on which the component can be stored in a defined position after heating in the production furnace and / or after heating in the profiling furnace.
  • a positioning system on which the component can be stored in a defined position after heating in the production furnace and / or after heating in the profiling furnace. This ensures that the component is in a predefined position after heating in the production furnace or after partial heating in the profiling oven.
  • the component can subsequently be inserted in a predefined position in the profiling oven or a press for the subsequent form hardening process.
  • the product-specific intermediate flange has means for actively cooling individual areas.
  • the cooling is designed as liquid cooling, for example water or oil cooling.
  • the product-specific intermediate flange has means for heating a single area or individual areas, wherein in a particular embodiment this involves electric heaters.
  • This makes it possible to selectively heat and / or cool individual, product-specific areas, so that the temperatures of these areas can be kept within close tolerances. If individual areas with a temperature above the AC3 temperature are fed into the subsequent mold hardening process, they will become particularly hard. The other areas that are deliberately fed to the mold hardening process at a temperature below the AC3 temperature will be less hard and instead have a higher elongation at break. With the electric heaters a particularly accurate temperature control is possible.
  • the method according to the invention provides for the first embodiment to heat the components in the production furnace only to a temperature below the AC3 temperature and to introduce the heat for heating defined regions to a temperature above the AC3 temperature in a later process step in the profiling furnace, is a very accurate temperature control in the production furnace is not required, so that the disadvantage of the lower controllability of gas burners over that of electric heaters in favor of the economy for the cheaper gas energy can be accepted.
  • This also applies to the furnace system according to the second embodiment: here, in the production furnace, the component is heated to a temperature above the diffusion temperature of a coating.
  • a particularly tight temperature control is also not required, as long as a temperature above the diffusion temperature is reached.
  • a closer one Temperature control is only required in the next process step, in which a selected area of the component is partially cooled so slowly to a temperature below the AC3 temperature that the microstructure transformation which has taken place due to the heating above the AC3 temperature is reversed again, while in another area, which is later to be particularly hard, the temperature is maintained at levels above the AC3 temperature.
  • the furnace system according to the first or the second embodiment, a production furnace, which has a continuous furnace via a transport system for passing the components through the production furnace.
  • the cycle time for the heating of the components can thus be maintained at the level of conventional heating furnaces for the mold hardening process. If the downstream process step of imprinting a temperature profile on the component becomes cycle-time-determining, so that the cycle time for the overall process threatens to lengthen, a profiling furnace with several levels can be used, in which the components are partially further heated in parallel or partially parallel. The parallel use of several Profilieröfen is conceivable.
  • the profiling oven in an advantageous embodiment means for temperature control in the closed loop.
  • advantageously more than one control loop can be provided.
  • the furnace system according to the first or the second embodiment also has a handling system for handling the components.
  • the handling system can place the components specifically and quickly in the positioning system, remove them again from the positioning system and insert them into the product-specific intermediate flange in the profiling furnace and remove them again.
  • the handling system can then insert the components in a press tool for subsequent hardening.
  • a handling system executes the movements in defined and reproducible times, so that the components can be inserted with minimal temperature tolerances in the press tool for mold hardening, which has proven to be advantageous for component quality.
  • Discharge of the component provided with a temperature profile from the profiling oven Discharge of the component provided with a temperature profile from the profiling oven.
  • the component is heated in the production furnace to near its AC3 temperature and the temperature profile in the profiling oven is achieved by deliberately further heating the selected range to a temperature above the AC3 temperature, another range at a temperature below the AC3 Temperature is maintained.
  • the component is heated in the production furnace to a temperature above the diffusion temperature and thus also via the AC3 temperature of a coating.
  • the heated component is positioned by means of a positioning system and the so-positioned component is placed in a defined position in the profiling oven, where it is applied a temperature profile.
  • a selected range is kept at a temperature above the AC3 temperature and a the area is cooled down to a temperature below the AC3 temperature so slowly that the microstructure transformation that takes place during the heating is reversed.
  • the component provided with a temperature profile is discharged from the profiling oven.
  • gas burners which can be used as an energy source, for example, natural gas.
  • the introduction of the positioned component takes place in a defined position in the profiling furnace by a handling system.
  • the application of a temperature profile is controlled on the component in the profiling oven via a closed loop.
  • tightest temperature tolerances can be realized on the component, which has a positive effect on the quality of the molded component. It has proven to be advantageous if to apply the temperature profile to be cured areas of the component are heated via a product-specific intermediate flange targeted to a temperature above the AC3 temperature, while other areas that should have a higher elasticity in the finished part, at a temperature be kept below the AC3 temperature.
  • FIG. 1 shows the furnace system according to the invention in a plan view.
  • Fig. 2 is a detail view of the profiling furnace;
  • FIG. 3 shows section A-A from FIG. 2.
  • Fig. 1 shows a furnace system according to the invention in a plan view.
  • a first robot 61 positions a component 5 on a roller belt which transports the component 5 through the production furnace 10.
  • the production furnace 10 is a conventional general-purpose furnace, which is heated with natural gas burners 9 to a temperature below the AC3 temperature of the respective component material.
  • the transport speed of the components 5 through the production furnace 10 is selected so that the components 5 almost assume the temperature prevailing in the production furnace 10.
  • the production furnace 10 can also be heated to a temperature above the AC3 temperature, even above a coating-dependent diffusion temperature.
  • the AC3 temperature is 800 ° C
  • the diffusion temperature of Al-Si coatings is about 950 ° C.
  • the sheets 5 can be kept at least 950 ° C in the production furnace 10 warmed for at least 300 s at this temperature.
  • the flow rate of the components 5 can be selected by the production furnace accordingly.
  • a positioning system 20 In the transport direction behind the production furnace 10 is a positioning system 20, which brings each component 5 in a defined lying position.
  • a handling system 22 receives the component 5 and brings it into a defined position in the profiling oven 40.
  • Intermediate flange 45 has, on the one hand, a region with a heater 46 and, on the other hand, a region 48, which can be cooled.
  • a region 48 which can be selectively cooled.
  • such a region 48 have cooling holes through which a cooling medium, such as water or oil, flows.
  • a cooling medium such as water or oil
  • very well-known means such as heatpipes or inserts made of highly heat-conductive materials, such as copper alloys, for very targeted cooling.
  • heaters 46 all known heaters, such as electric heating cartridges or electric surface heating, a be set. Electric heaters have the advantage that they can be regulated very accurately and quickly. With the heater 46, the area 30, which should be particularly hard after a subsequent mold hardening process, is heated to a temperature above the AC3 temperature. Another region 50, which is to have a higher elongation at break after the subsequent shape hardening process, is kept at a temperature below the AC3 temperature by the targeted cooling 48 of this region. If in particular AlSi-coated sheets are heat-treated, which were heated to at least 950 ° C.
  • the selected region 30, which should be particularly hard after a subsequent shape hardening process is at a temperature above the AC3 temperature is maintained.
  • Another area 50, which should have a higher elongation at break after the subsequent form hardening process is brought so slowly by the targeted cooling 48 to a temperature below the AC3 temperature that the conversion of the structure of the component 5, by the heating on a Temperature above the AC3 temperature has occurred, is reversed.
  • a typical temperature gradient of less than 25 K / s is selected.
  • the temperature control takes place in at least one closed loop. After the dwell time required for heating the region 30 to the desired temperature above the AC3 temperature, the component 5, which is now provided with a temperature profile, is discharged from the profiling oven 40 by means of the handling system 22.
  • the handling system 22 is executed in the illustrated embodiment as a rake. But there are also all other suitable handling systems used. The handling system 22 places the component 5 again on the positioning system 20.
  • Fig. 2 shows the profiling furnace 40 in a detailed view as a plan view.
  • a further component 5 is located in the profiling oven 40. Areas 30 of the component 5, which should be particularly hard after the mold hardening process, are located on areas of the product-specific intermediate flange 45, which can be selectively heated by heaters 46. It is an electrical heating element, which is supplied via terminals 47 with electrical energy, which is provided by a control means (not shown).
  • Another region 50 of the component 5, which after the mold hardening process is to have a greater elongation at break than the hard region 30, is located at a region 48 of the product-specific intermediate flange 45, which can be cooled in a targeted manner. For this purpose, cooling medium is conducted through the connections 49 into the region 48.
  • the profiling oven 40 has an upper part 41 and a lower part 42 and a receptacle 44 for a product-specific intermediate flange 45 and the product-specific intermediate flange 45 itself.
  • heaters 46 can be seen, which are powered via terminals 47 with energy.
  • the component 5 can be selectively heated in the region 30 to a temperature above the AC3 temperature.
  • the handling system 22, which is located in front of the profiling furnace 40 can be seen.
  • the arrows indicate that the handling system 22 can move a component 5 vertically and horizontally so that a component 5 (not shown) on the positioning system 20 can be inserted by means of the handling system 22 into the product-specific intermediate flange 45 within the profiling furnace 40.
  • any other suitable handling system can be used.
  • only one Profilierofen 40 is described with a plane.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ofensystem und ein Verfahren zur gezielten bauteilzonen-individuellen Wärmebehandlung von Blechbauteilen. Die Erfindung schlägt ein Ofensystem vor, das dazu geeignet ist, Bauteile aus Stahlblech partiell auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur zu erwärmen. Das Ofensystem weist einen Produktionsofen zum Erwärmen der Stahlblechteile auf eine Temperatur nahe, aber unter der AC3-Temperatur auf, wobei das Ofensystem weiterhin einen Profilierofen mit mindestens einer Ebene aufweist. Die mindestens eine Ebene verfügt über ein Ober- und ein Unterteil sowie einen in eine entsprechende Aufnahme eingebrachten produktspezifischen Zwischenflansch, wobei der produktspezifische Zwischenflansch dazu ausgebildet ist, dem Bauteil ein vorgegebenes Temperaturprofil mit Temperaturen über AC3 für zu härtende Bereiche und unter AC3 für weichere Bereiche aufzuprägen. Weiterhin schlägt die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum partiellen Erwärmen von Stahlblechteilen auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur vor.

Description

OFENSYSTEM ZUR GEZIELTEN WÄRMEBEHANDLUNG VON BLECHBAUTEILEN
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Ofensystem und ein Verfahren zur gezielten bauteilzonen- individuellen Wärmebehandlung von Blechbauteilen.
In der Technik besteht bei vielen Anwendungsfällen in unterschiedlichen Branchen der Wunsch nach hochfesten Metallblechteilen bei geringem Teilegewicht. Beispielsweise ist es in der Fahrzeugindustrie das Bestreben, den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu reduzieren und den CO2-Ausstoß zu senken, dabei aber gleichzeitig die Insassensicherheit zu erhöhen. Es besteht daher ein stark zunehmender Bedarf an Karosseriebauteilen mit einem günstigen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht. Zu diesen Bauteilen gehören insbesondere A- und B-Säulen, Seitenauf- prallschutzträger in Türen, Schweller, Rahmenteile, Stoßstangenfänger, Querträger für Boden und Dach, vordere und hintere Längsträger. Bei modernen Kraftfahrzeugen besteht die Rohkarosse mit einem Sicherheitskäfig üblicherweise aus einem gehärteten Stahlblech mit ca. 1500 MPa Festigkeit. Dabei werden vielfach Al-Si- beschichtete Stahlbleche verwendet. Zur Herstellung eines Bauteils aus gehärtetem Stahlblech wurde der Prozess des so genannten Presshärtens entwickelt. Dabei werden Stahlbleche zuerst auf Austenittemperatur zwischen 850° C und 950° C erwärmt, dann in ein Pressenwerkzeug gelegt, schnell geformt und durch das wassergekühlte Werkzeug zügig auf Martensittemperatur von ca. 250° C abgeschreckt. Dabei entsteht hartes, festes Martensitgefüge mit ca. 1 .500 MPa Festigkeit. Ein solcherart gehärtetes Stahlblech weist aber nur ca. 6-8 % Bruchdehnung auf, was in speziellen Bereichen im Falle des Zusammenstoßes zweier Fahrzeuge, besonders beim Seitenaufprall, nachteilig ist. Die kinetische Energie des eindringenden Fahrzeugs kann dabei nicht in Verformungswärme umgesetzt werden. Vielmehr wird in diesem Fall das Bauteil spröd brechen und droht zusätzlich die Insassen zu verletzen. Für die Automobilindustrie ist es daher wünschenswert, Karosseriebauteile zu erhalten, die mehrere unterschiedliche Dehnungs- und Festigkeitszonen im Bauteil aufweisen, so dass sehr feste Bereiche einerseits und sehr dehnfähige Bereiche andererseits in einem Bauteil vorliegen. Dabei sollten die allgemeinen Ansprüche an eine Produktionsanlage weiterhin beachtet sein: so sollte es zu keiner Taktzeiteinbuße an der Form-Härteanlage kommen, die Gesamtanlage sollte uneingeschränkt allgemein verwendet und schnell kundenspezifisch umgerüstet werden können. Der Prozess sollte robust und wirtschaftlich sein und die Produktionsanlage nur minimalen Platz benötigen. Die Form und Kantengenauigkeit des Bauteils sollte so hoch sein, dass Hartbeschnitt weitgehend entfallen kann, um Material und Arbeit einzusparen.
Im Stand der Technik sind entsprechende Verfahren und Vorrichtungen beschrieben. Dabei benutzen diese Verfahren partiell beheizte Werkzeuge, wobei ein Bereich des Bauteils oberhalb der martensitbildenden Abschreckgeschwindigkeit abgekühlt wird. Der Rest des Bauteils wird wie üblich schroff abgekühlt und bildet Martensit. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift EP 2 012 948 ein Umformwerkzeug zum Presshärten und temperierten Umformen einer Platine aus höher- und/oder höchstfesten Stählen mit Mitteln zur Temperierung des Umformwerkzeugs sowie ein Verfahren zum Presshärten und temperierten Umformen von Platinen aus höherund/oder höchstfesten Stählen, bei welchen die Platine vor dem Umformen erhitzt werden und anschließend in einem Umformwerkzeug warm oder halbwarm umgeformt werden, wobei das Umformwerkzeug Mittel zur Temperierung aufweist. Dabei sind in dem Umformwerkzeug eine Mehrzahl regelbarer Mittel zur Temperierung vorgesehen, wodurch eine Mehrzahl an Temperaturzonen definiert werden können, wobei zumindest die Kontaktflächen der für die Umformung verwendeten Umformwerkzeugelemente einzelnen Temperaturzonen zugeordnet sind.
In dem Dokument DE 10 2005 032 1 13 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Warmumformen und partiellen Härten eines Bauteils zwischen zwei Werkzeughälften in einer Presse offenbart. Die Werkzeughälften sind jeweils in wenigstens zwei Segmente unterteilt, die durch eine Wärmeisolierung voneinander getrennt sind. Die beiden Segmente können durch eine Temperaturregelung beheizt oder gekühlt werden, so dass in verschiedenen Bereichen des Bauteils unterschiedliche Temperaturen und damit Abkühlkurven einstellbar sind. Dadurch lässt sich ein Bauteil mit Bereichen unterschiedlicher Härte und Duktilität herstellen.
Das Dokument WO 2009/1 13 938 beschreibt ein Presshärteverfahren, mit dem weiche Abschnitte im Fertigprodukt erreicht werden können, indem die Abkühlgeschwindigkeit dieser Materialabschnitte verringert werden. Dadurch wird der Martensitanteil in diesen Bereichen verringert und folglich die Bruchdehnung dieser Bereiche erhöht.
Dabei weisen alle Verfahren, die ein partiell beheiztes Werkzeugs benutzen, den Nachteil auf, dass das Bauteil mit Verzug behaftet ist, da das Bauteil mit partiell unterschiedlichen Temperaturen von ca. 300° C bis 500° C im weichen Bereich und von ca. 100° C in martensitischen Bereichen dem Werkzeug entnommen wird und außerhalb des Formzwangs weiter abkühlt. Darüber hinaus wird die Taktzeit des Verfahrens verlängert, da das schnelle Abkühlen zugunsten der Perlit-Ferrit-Bildung verlangsamt wird, womit im gleichen Zug die Wirtschaftlichkeit reduziert wird. Zusätzlich sind solche Werkzeuge sehr komplex und damit teuer und störanfällig.
Bei einem anderen, im Stand der Technik beispielsweise aus den Dokumenten DE 10 350 885, DE 10 240 675, DE 10 2005 051 403 oder DE 10 2007 012 180 bekannten Verfahren wird das Bauteil in einem Zwei-Zonen-Ofen im weichen Bereich auf eine Temperatur unter die werkstoffabhängige AC3-Temperatur erwärmt, der zu härtende Bereich hingegen auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur. Dabei entsteht dehnbarer weicher Perlit-Ferrit in dem einen und harter Martensit im anderen Bereich des Bauteils. Nachteil dieses Prozesses ist, dass der Ofen nur noch eingeschränkt verwendbar ist und nicht mehr als Universalofen dienen kann. Damit verliert dieses Verfahren an Wirtschaftlichkeit. Ein weiterer Nachteil ist, dass die Trennung der Bereiche meist nicht dauerhaft mit genügender Genauigkeit realisiert werden kann. Darüber hinaus sind mehr als zwei unterschiedliche Zonen nicht sinnvoll erreichbar. Des Weiteren ist es bei Verwendung von Al-Si-beschichteten Bauteilen erforderlich, die Temperatur ca. 300 Sekunden lang auf ca. 950° C zu halten, damit die Diffusion der Beschichtung in den Grundwerkstoff stattfinden kann. Bei niedrigeren Temperaturen dauert dieser Prozess wesentlich länger, und die Wirtschaftlichkeit der Gesamtanlage wird reduziert. Daneben ist in der Praxis ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem die weichen Bereiche partiell langsam abgekühlt werden. Dabei wird das Bauteil vollständig oberhalb der Austenittemperatur über die erforderliche Diffusionszeit und -temperatur hinaus erhitzt und anschließend in einem separaten oder auch dem gleichen Ofen durch partielles Heraushängen an Luft langsam wieder unter Austenittemperatur abgekühlt. Wenn anschließend der Formhärteprozess im Werkzeug durchgeführt wird, sind die Nachteile bezüglich der mangelnden Formgenauigkeit und der Wirtschaftlichkeit des Produktionsofens eliminiert. Nachteil dieses Verfahrens ist die langsamere Taktzeit durch den zusätzlichen Arbeitsschritt. Ein weiterer Nachteil besteht in der Undefinierte Abkühlungsrate, die bei Bauteilen unter 1 ,2 mm Dicke gelegentlich zur Martensitbildung führt. Die Abkühlrate ist Undefiniert, da die Abkühlung in nicht genau zu definierender Umgebungstemperatur stattfindet. Der Prozess kann daher nicht als robust bezeichnet werden. Des Weiteren ist dieser Prozess nur mit zwei unterschiedlich harten Zonen darstellbar.
Schließlich können auch unterschiedliche Stähle miteinander verschweißt werden, so dass nicht härtbarer Stahl in den weichen und härtbarer Stahl in den harten Zonen vorliegen. Bei einem anschließenden Härteprozess kann das gewünschte Härteprofil über dem Bauteil erreicht werden. Die Nachteile dieses Verfahrens liegen in der gelegentlich unsicheren Schweißnaht bei einem üblicherweise für Karosserieteile verwendeten Al-Si-beschichteten ca. 0,8-1 ,5 mm dicken Blech, des dortigen schroffen Härteübergangs sowie in den wegen des zusätzlichen Fertigungsschritts des Ver- schweißens erhöhten Kosten des Bleches. In Tests kam es gelegentlich zu Ausfällen durch Bruch in der Nähe der Schweißnaht, so dass der Prozess nicht als robust bezeichnet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Ofensystem und ein Verfahren zur gezielten Wärmebehandlung von Blechbauteilen bereitzustellen, das die oben beschriebenen Nachteile vermeidet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Ofensystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Ofensystems ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 - 12.
Weiterhin wird die Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 14 - 19.
Das erfindungsgemäße Ofensystem ist dazu geeignet, Bauteilen aus Stahlblech ein Temperaturprofil aufzuprägen, bei dem in einem ersten Bereich, der nach der Formgebung eine besonders hohe Härte aufweisen soll, eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur, und in einem zweiten Bereich, der nach der Formgebung eine höhere Bruchdehnung als der erste Bereich aufweisen soll, eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur erreicht wird. Dabei wird in Kauf genommen, dass der zweite Bereich eine geringere Härte als der erste Bereich aufweist.
Das erfindungsgemäße Ofensystem weist einen Produktionsofen zum Erwärmen der Stahlblechteile sowie einen Profilierofen auf, in dem dem Bauteil ein vorgegebenes Temperaturprofil mit Temperaturen über AC3 für einen zu härtenden Bereich und unter AC3 für einen weicheren Bereich aufgeprägt werden kann. Der Profilierofen weist mindestens eine Ebene auf, die über ein Oberteil und ein Unterteil sowie eine Aufnahme für einen produktspezifischen Zwischenflansch und den darin eingebrachten produktspezifischen Zwischenflansch verfügt. Dabei ist der produktspezifische Zwischenflansch dazu ausgebildet, dem Bauteil das Temperaturprofil aufzuprägen.
In einer ersten Ausführungsform weist das Ofensystem einen üblichen, universellen Produktionsofen zum Erwärmen der Stahlblechteile auf eine Temperatur nahe, aber unterhalb der AC3-Temperatur auf. Der Profilierofen weist ein Mittel zum weiteren Aufheizen eines ausgewählten Bereichs, der später gehärtet werden soll, auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur auf, während ein anderer Bereich, der weniger hart bleibt, aber eine höhere Bruchdehnung aufweisen soll, unterhalb der AC3-Temperatur gehalten wird. In einer zweiten Ausführungsform weist das Ofensystem ebenfalls einen üblichen, universellen Produktionsofen zum Erwärmen der Stahlblechteile auf, wobei dieser Ofen dazu geeignet ist, die Stahlblechteile auf eine Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur aufzuheizen. Beispielsweise ist der Produktionsofen dazu ausgebildet, die Stahlblechteile mindestens auf eine Diffusionstemperatur aufzuheizen, bei der eine Beschichtung weit genug in die Stahl-Matrix eindiffundiert, um den späteren Korrosionsschutz und eine gute Verschweißbarkeit zu gewährleisten. Der produktspezifische Zwischenflansch ist dazu ausgebildet, dem Bauteil ein vorgegebenes Temperaturprofil mit Temperaturen über der AC3-Temperatur für zu härtende Bereiche und unter der AC3-Temperatur für duktilere, das heißt mit höherer Bruchdehnung versehene Bereiche aufzuprägen. Dabei weisen üblicherweise solche duktileren Bereiche eine geringere Härte auf. Dazu weist der Profilierofen Mittel zum Halten einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur in einem ausgewählten Bereich auf, während ein anderer Bereich so langsam auf eine Temperatur unterhalb der AC3- Temperatur gebracht wird, dass die beim Aufheizen auf die Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur stattgefundene Gefügeumwandlung rückgängig gemacht wird. Dabei beträgt beispielsweise der typische Temperaturgradient bei dem oft verwendeten Stahl 22MnB5 weniger als 25 K/s. Bei einem solchen Temperaturgradienten wird aus dem Austenit-Gefüge kein Martensit-Gefüge, sondern nicht martensitisches Gefüge, beispielsweise ein Perlit/Ferrit-Gefüge, erzeugt, dass eine höhere Duktilität bei geringerer Härte als martensitisches Gefüge aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform verfügt das Ofensystem nach der ersten oder der zweiten Ausführungsform weiterhin über ein Positioniersystem, auf dem das Bauteil nach der Erwärmung im Produktionsofen und/oder nach der Erwärmung im Profilierofen in eine definierte Position abgelegt werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass sich das Bauteil nach der Erwärmung im Produktionsofen beziehungsweise nach der partiellen Erwärmung im Profilierofen in einer vordefinierten Lage befindet. So kann das Bauteil anschließend gerichtet in eine vordefinierte Lage in den Profilierofen beziehungsweise eine Presse für den nachfolgenden Formhärtungsvorgang eingelegt werden. Je genauer die Einlegeposition des Bauteils eingehalten werden kann, desto weniger Beschnitt ist am fertigen, partiell harten Blechteil erforderlich. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform verfügt der produktspezifische Zwischenflansch über Mittel zur aktiven Kühlung einzelner Bereiche. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kühlung als Flüssigkeitskühlung, beispielsweise Wasser- oder Ölkühlung, ausgeführt.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform verfügt der produktspezifische Zwischenflansch über Mittel zur Beheizung eines einzelnen Bereichs oder einzelner Bereiche, wobei es sich in einer besonderen Ausführungsform hierbei um elektrische Heizungen handelt. Dadurch ist es möglich, einzelne, produktspezifische Bereiche gezielt zu beheizen und/oder zu kühlen, so dass die Temperaturen dieser Bereiche in engen Toleranzen gehalten werden können. Werden einzelne Bereiche mit einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur dem anschließenden Formhär- tungsprozess zugeführt, werden sie besonders hart werden. Die anderen Bereiche, die gezielt mit einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur dem Formhärtepro- zess zugeführt werden, werden weniger hart werden und stattdessen eine höhere Bruchdehnung aufweisen. Mit den elektrischen Heizungen ist eine besonders genaue Temperaturführung möglich.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Produktionsofen nach der ersten oder der zweiten Ausführungsform mit Gasbrennern zu beheizen. Dadurch ist eine besonders wirtschaftliche Erwärmung der Bauteile möglich. Da das erfindungsgemäße Verfahren nach der ersten Ausführungsform vorsieht, die Bauteile in dem Produktionsofen nur auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur aufzuheizen und die Wärme für die Aufheizung definierter Bereiche auf eine Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur in einem späteren Prozessschritt in dem Profilierofen einzubringen, ist eine sehr genaue Temperaturregelung im Produktionsofen nicht erforderlich, so dass der Nachteil der schlechteren Regelbarkeit von Gasbrennern gegenüber der von elektrischen Heizungen zugunsten der Wirtschaftlichkeit für den günstigeren Energieträger Gas in Kauf genommen werden kann. Dies trifft auch für das Ofensystem nach der zweiten Ausführungsform zu: hier wird im Produktionsofen das Bauteil auf eine Temperatur oberhalb der Diffusionstemperatur einer Beschichtung aufgeheizt. Eine besonders enge Temperaturregelung ist dazu ebenfalls nicht erforderlich, solange eine Temperatur oberhalb der Diffusionstemperatur erreicht wird. Eine genauere Temperaturführung ist erst im nächsten Verfahrensschritt erforderlich, bei dem ein ausgewählter Bereich des Bauteils partiell so langsam auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temeratur abgekühlt wird, dass die Gefügeumwandlung, die durch die Aufheizung über die AC3-Temperatur stattgefunden hat, wieder rückgängig gemacht wird, während in einem anderen Bereich, der später besonders hart werden soll, die Temperatur auf werten oberhalb der AC3-Temperatur gehalten wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Ofensystem nach der ersten oder der zweiten Ausführungsform einen Produktionsofen auf, der als Durchlaufofen über ein Transportsystem zum Durchleiten der Bauteile durch den Produktionsofen verfügt. Die Zykluszeit für die Erwärmung der Bauteile lässt sich so auf dem Niveau herkömmlicher Erwärmungsöfen für das Formhärteverfahren halten. Wenn der nachgeschaltete Verfahrensschritt des Aufprägens eines Temperaturprofils auf das Bauteil zykluszeitbestimmend wird, so dass sich die Zykluszeit für den Gesamt- prozess zu verlängern droht, kann ein Profilierofen mit mehreren Ebenen eingesetzt werden, in dem die Bauteile parallel oder teilparallel partiell weiter erwärmt werden. Auch der parallele Einsatz mehrerer Profilieröfen ist denkbar.
Um die Temperaturtoleranzen am Bauteil bei der gezielten Erwärmung einzelner Bereiche besonders eng halten zu können, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Temperaturführung in einem geschlossenen Regelkreis zu steuern. Dazu weist der Profilierofen in einer vorteilhaften Ausführungsform Mittel zur Temperaturführung im geschlossenen Regelkreis auf. Dabei kann vorteilhafterweise auch mehr als ein Regelkreis vorgesehen werden.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Ofensystem nach der ersten oder der zweiten Ausführungsform weiterhin über ein Handlingsystem zum Hand- ling der Bauteile verfügt. Das Handlingsystem kann die Bauteile gezielt und schnell in das Positioniersystem ablegen, dem Positioniersystem wieder entnehmen und in den produktspezifischen Zwischenflansch im Profilierofen einlegen und wieder entnehmen. Weiter kann das Handlingsystem die Bauteile anschließend in ein Pressenwerkzeug zum anschließenden Formhärten einlegen. Durch die Verwendung eines Handlingsystems ist die Verletzungsgefahr des Bedienpersonals durch die heißen Bauteile minimiert. Ein Handlingsystem führt die Bewegungen in definierten und reproduzierbaren Zeiten aus, so dass die Bauteile mit minimalen Temperaturtoleranzen in das Pressenwerkzeug zur Formhärtung eingelegt werden können, was sich als vorteilhaft für die Bauteilqualität erwiesen hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die folgenden Prozessschritte aus:
Erwärmen eines Bauteils im Produktionsofen;
Positionieren des erwärmten Bauteils mittels eines Positioniersystems;
Einbringen des positionierten Bauteils in eine definierte Position in dem Profilierofen;
Aufbringen eines Temperaturprofils auf das Bauteil im Profilierofen, wobei ein ausgewählter Bereich auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur und ein anderer Bereich auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gebracht beziehungsweise gehalten wird;
Austragen des mit einem Temperaturprofil versehenen Bauteils aus dem Profilierofen.
Dabei wird das Bauteil in einer ersten Ausführungsform im Produktionsofen bis nahe an seine AC3-Temperatur aufgeheizt und das Temperaturprofil im Profilierofen durch gezieltes weiteres Aufheizen des ausgewählten Bereichs auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur erreicht, wobei ein anderer Bereich auf einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gehalten wird.
In einer zweiten Ausführungsform wird das Bauteil im Produktionsofen auf eine Temperatur oberhalb der Diffusionstemperatur und somit auch über die AC3-Temperatur einer Beschichtung aufgeheizt. Nach Erreichen der erforderlichen temperaturabhängigen Verweildauer wird das erwärmte Bauteils mittels eines Positioniersystems positioniert und das so positionierte Bauteil in eine definierte Position in den Profilierofen verbracht, wo ihm ein Temperaturprofil aufgebracht wird. Dabei wird ein ausgewählter Bereich auf einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gehalten und ein an- derer Bereich auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur so langsam abgekühlt, dass die bei der Aufheizung stattgefundene Gefügeumwandlung rückgängig gemacht wird. Anschließend wird das mit einem Temperaturprofil versehene Bauteil aus dem Profilierofen ausgetragen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Erwärmung des Bauteils im Produktionsofen mittels Gasbrennern erfolgt, wobei als Energieträger beispielsweise Erdgas benutzt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Einbringen des positionierten Bauteils in eine definierte Position in dem Profilierofen durch ein Handlingsystem. Die Vorteile hiervon sind, dass die Verletzungsgefahr für das Bedienpersonal minimiert ist und der Prozess durch die konstanten Handlingzeiten robuster wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein solches System für bereits vorhandene Anlagen nachrüst- bar ist.
Vorteilhafterweise wird das Aufbringen eines Temperaturprofils auf das Bauteil im Profilierofen über einen geschlossenen Regelkreis gesteuert. Dadurch können engste Temperaturtoleranzen am Bauteil verwirklicht werden, was sich positiv auf die Qualität des form gehärteten Bauteils auswirkt. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zur Aufbringung des Temperaturprofils zu härtende Bereiche des Bauteils über einen produktspezifischen Zwischenflansch gezielt auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt werden, während andere Bereiche, die im Fertigteil eine höhere Dehnfähigkeit aufweisen sollen, auf einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gehalten werden.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildung.
Es zeigt:
Fig. 1 das erfindungsgemäße Ofensystem in einer Draufsicht; Fig. 2 eine Detailansicht des Profilierofens;
Fig. 3 Schnitt A-A aus Fig. 2.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ofensystem in einer Draufsicht. Ein erster Roboter 61 positioniert ein Bauteil 5 auf einem Rollenband, das das Bauteil 5 durch den Produktionsofen 10 transportiert. Bei dem Produktionsofen 10 handelt es sich um einen üblichen Universalofen, der mit Erdgasbrennern 9 auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur des jeweiligen Bauteilmaterials aufgeheizt ist. Die Transportgeschwindigkeit der Bauteile 5 durch den Produktionsofen 10 ist so gewählt, dass die Bauteile 5 die im Produktionsofen 10 herrschende Temperatur nahezu annehmen. Der Produktionsofen 10 kann aber auch auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur, sogar oberhalb einer beschichtungsabhängigen Diffusionstemperatur, aufgeheizt sein. Bei den üblicherweise eingesetzten Stahlblechen 5 liegt die AC3-Temperatur beispielsweise bei 800° C, während die Diffusionstemperatur von Al-Si-Beschichtungen ca. 950° C beträgt. Werden solcherart beschichtete Stahlbleche 5 verwendet, können die Bleche 5 auf mindestens 950° C im Produktionsofen 10 aufgewärmt mindestens 300 s auf dieser Temperatur gehalten werden. Dazu kann die Durchlaufgeschwindigkeit der Bauteile 5 durch den Produktionsofen entsprechend gewählt werden. In Transportrichtung hinter dem Produktionsofen 10 befindet sich ein Positioniersystem 20, das jedes Bauteil 5 in eine definierte Liegeposition bringt. Ein Handlingsystem 22 nimmt das Bauteil 5 auf und bringt es in eine definierte Position in den Profilierofen 40. In dem Profilierofen 40 befinden sich ein Oberteil 41 und ein Unterteil 42 sowie eine Aufnahme 44 für einen produktspezifischen Zwischenflansch 45 und der produktspezifische Zwischenflansch 45 selbst. Der Zwischenflansch 45 weist einerseits einen Bereich mit einer Heizung 46 und andererseits einen Bereich 48 auf, der gekühlt werden kann. Es ist daneben auch möglich, in dem Profilierofen 40 nur Mittel zur gezielten Erwärmung 46 oder auch nur einen Bereich 48, der gezielt gekühlt werden kann, vorzusehen. Dabei kann ein solcher Bereich 48 Kühlbohrungen aufweisen, durch die ein Kühlmedium, wie Wasser oder Öl, fließt. Es ist aber auch möglich, zur sehr gezielten Kühlung bekannte Mittel wie He- atpipes oder Einsätze aus hochwärmeleitenden Materialien, wie beispielsweise Kupferlegierungen, einzusetzen. Als Heizungen 46 können alle bekannten Heizungen, wie beispielsweise elektrische Heizpatronen oder elektrische Flächenheizungen, ein- gesetzt werden. Elektrische Heizungen weisen den Vorteil auf, dass sie sich sehr genau und schnell regeln lassen. Mit der Heizung 46 wird der Bereich 30, der nach einem sich anschließenden Formhärtungsprozess besonders hart sein soll, auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt. Ein anderer Bereich 50, der nach dem sich anschließenden Formhärtungsprozess eine höhere Bruchdehnung aufweisen soll, wird durch die gezielte Kühlung 48 dieses Bereichs auf einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gehalten. Werden insbesondere AlSi- beschichtete Bleche wärmebehandelt, die im Produktionsofen auf mindesten 950° C aufgeheizt wurden, können diese im produktspezifischen Zwischenflansch 45 so nachbehandelt werden, dass der ausgewählte Bereich 30, der nach einem sich anschließenden Formhärtungsprozess besonders hart sein soll, auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gehalten wird. Ein anderer Bereich 50, der nach dem sich anschließenden Formhärtungsprozess eine höhere Bruchdehnung aufweisen soll, wird durch die gezielte Kühlung 48 so langsam auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gebracht, dass die Umwandlung des Gefüges des Bauteils 5, die durch die Aufheizung auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur stattgefunden hat, rückgängig gemacht wird. Dabei wird beispielsweise bei dem oft verwendeten Stahl 22MnB5 ein typischer Temperaturgradient kleiner 25 K/s gewählt. Bei einem solchen Temperaturgradienten wird aus dem Austenit-Gefüge kein Martensit- Gefüge, sondern Perlit/Ferrit-Gefüge erzeugt. Martensitisches Gefüge weist eine besonders hohe Härte auf, wobei die Duktilität dieses Gefüges geringer ist als die des weicheren, nicht martensitisches Gefüges. Die Temperaturregelung erfolgt in mindestens einem geschlossenen Regelkreis. Nach der zur Erwärmung des Bereichs 30 auf die gewünschte Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur benötigten Verweilzeit wird das nun mit einem Temperaturprofil versehene Bauteil 5 aus dem Profilierofen 40 mittels des Handlingsystems 22 ausgetragen. Das Handlingsystem 22 ist in der dargestellten Ausführungsform als Rechen ausgeführt. Es sind aber auch alle anderen geeigneten Handlingsysteme einsetzbar. Das Handlingsystem 22 legt das Bauteil 5 erneut auf dem Positioniersystem 20 ab. Es ist aber ebenso vorstellbar, das Bauteil 5 nach dem Aufprägen eines Temperaturprofils auf einer anderen Übergabestation abzulegen. Ein zweiter Roboter 60 übernimmt anschließend das Bauteil 5, um es in das Werkzeug 70 einer Presse zum Formhärten einzulegen. Üblicherweise kann aber das Bauteil 5 ohne erneute Positionierung direkt in das Pressenwerkzeug 70 eingelegt werden, da im Profilierofen 40 keine Relativbewegung und somit keine Umorientierung des Bauteils 5 mehr stattfindet.
Fig. 2 zeigt den Profilierofen 40 in einer Detailansicht als Draufsicht. Zu erkennen ist ein sich vor dem Profilierofen 40 auf dem Positioniersystem 20 befindliches Bauteil 5. Ein weiteres Bauteil 5 befindet sich in dem Profilierofen 40. Bereiche 30 des Bauteils 5, die nach dem Formhärteprozess besonders hart sein sollen, befinden sich an Bereichen des produktspezifischen Zwischenflansches 45, die durch Heizungen 46 gezielt beheizt werden können. Dabei handelt es sich um ein elektrisches Heizelement, das über Anschlüsse 47 mit elektrischer Energie versorgt wird, die von einem Regelmittel (nicht dargestellt) zur Verfügung gestellt wird. Ein anderer Bereich 50 des Bauteils 5, der nach dem Formhärteprozess eine größere Bruchdehnung als der harte Bereich 30 aufweisen soll, befindet sich an einem Bereich 48 des produktspezifischen Zwischenflansches 45, der gezielt gekühlt werden kann. Dazu wird Kühlmedium durch die Anschlüsse 49 in den Bereich 48 geleitet.
Fig. 3 ist der Schnitt A-A aus Fig. 2 durch den Profilierofen 40. Der Profilierofen 40 weist ein Oberteil 41 und ein Unterteil 42 sowie eine Aufnahme 44 für einen produktspezifischen Zwischenflansch 45 und den produktspezifischen Zwischenflansch 45 selbst auf. In dem produktspezifischen Zwischenflansch 45 sind Heizungen 46 zu erkennen, die über Anschlüsse 47 mit Energie versorgt werden. Dadurch kann das Bauteil 5 im Bereich 30 gezielt auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur beheizt werden. Weiterhin ist das Handlingsystem 22, das sich vor dem Profilierofen 40 befindet, zu erkennen. Die Pfeile deuten an, dass das Handlingsystem 22 ein Bauteil 5 vertikal und horizontal bewegen kann, so dass ein auf dem Positioniersystem 20 (nicht dargestellt) befindliches Bauteil 5 mittels des Handlingsystems 22 in den produktspezifischen Zwischenflansch 45 innerhalb des Profilierofens 40 eingelegt werden kann.
Statt der erwähnten Roboter kann auch jedes andere geeignete Handlingsystem eingesetzt werden. In der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist nur ein Profilierofen 40 mit einer Ebene beschrieben. Es ist aber genauso möglich, in dem Profilierofen 40 mehr als eine Ebene vorzusehen, wobei in jeder Ebene jeweils ein Ober- und Unterteil sowie eine Aufnahme für einen produktspezifischen Zwischenflansch vorgesehen ist, so dass mehreren Bauteile 5 parallel oder teilparallel ein Temperaturprofil aufgeprägt werden kann. Ebenso ist es zur Kapazitätserhöhung des Ofensystems 1 möglich, mehrere Profilieröfen 40 vorzusehen.
Bezugszeichenliste:
1 Ofensystem
5 Stahlblechteil, Bauteil
9 Gasbrenner
10 Produktionsofen
20 Positioniersystem
22 Handlingsystem
30 harter Bereich
40 Profilierofen
41 Oberteil
42 Unterteil
44 Aufnahme
45 produktspezifischer Zwischenflansch
46 Heizelement
47 Anschluss
48 gekühlter Bereich
49 Kühlwasseranschluss
50 dehnfähiger Bereich
60 Zweiter Roboter
61 Erster Roboter
70 Pressenwerkzeug

Claims

Patentansprüche:
1. Ofensystem (1) zum Aufprägen eines Temperaturprofils auf Stahlblechteile (5), wobei ein ausgewählter Bereich eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufweist, während ein anderer Bereich eine Temperatur unterhalb der AC3- Temperatur aufweist, mit einem Produktionsofen (10) zum Erwärmen der Stahlblechteile (5),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Ofensystem (1) weiterhin einen Profilierofen (40) mit mindestens einer Ebene aufweist, wobei die mindestens eine Ebene über ein Oberteil (41) und ein Unterteil (42) sowie eine Aufnahme (44) für einen produktspezifischen Zwischenflansch (45) und den darin eingebrachten produktspezifischen Zwischenflansch (45) verfügt, und wobei der produktspezifische Zwischenflansch (45) dazu ausgebildet ist, dem Bauteil (5) ein vorgegebenes Temperaturprofil mit Temperaturen über AC3 für einen zu härtenden Bereich (30) und unter AC3 für einen duktileren Bereich (50) aufzuprägen.
2. Ofensystem (1) nach Anspruch 1 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Produktionsofen (10) dazu geeignet ist, das Bauteil (5) auf eine Temperatur nahe, aber unterhalb der AC3-Temperatur aufzuwärmen, und der Profilierofen (40) ein Mittel zum weiteren Aufheizen eines ausgewählten Bereichs (30) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufweist, während ein anderer Bereich (50) unterhalb der AC3-Temperatur gehalten wird.
3. Ofensystem (1) nach Anspruch 1 ,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Produktionsofen (10) dazu geeignet ist, das Bauteil (5) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Tempertur aufzuwärmen, und der Profilierofen (40) Mittel zum Halten einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur in einem ausgewählten Bereichs (30) aufweist, während ein anderer Bereich (50) so langsam auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gebracht wird, dass die beim Aufheizen auf die Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur stattgefundene Gefügeumwandlung rückgängig gemacht wird.
4. Ofensystem (1) nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Ofensystem (1) weiterhin über ein Positioniersystem (20) verfügt, auf dem das Bauteil (5) nach der Erwärmung im Produktionsofen (10) und/oder nach der Erwärmung im Profilierofen (40) in eine definierte Position abgelegt werden kann.
5. Ofensystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der produktspezifische Zwischenflansch über Mittel zur aktiven Kühlung einzelner Bereiche (48) verfügt.
6. Ofensystem (1) nach Anspruch 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der produktspezifische Zwischenflansch (45) über eine Flüssigkeitskühlung in einzelnen Bereichen (48) verfügt.
7. Ofensystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der produktspezifische Zwischenflansch (45) über Mittel zur Beheizung (46) einzelner Bereiche verfügt.
8. Ofensystem (1 ) nach Anspruch 6 oder 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der produktspezifische Zwischenflansch (45) über elektrische Heizungen (46) zur Beheizung einzelner Bereiche verfügt.
9. Ofensystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Produktionsofen (10) mittels Gasbrennern (9) beheizt wird.
10. Ofensystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Produktionsofen (10) weiterhin über ein Transportsystem zum Durchleiten der Bauteile (5) durch den Produktionsofen (10) verfügt.
11. Ofensystem (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Ofensystem (1) weiterhin über ein Handlingsystem (22, 60, 61) zum Handling der Bauteile (5) verfügt.
12. Ofensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Profilierofen (40) über Mittel zur Temperaturführung im geschlossenen Regelkreis verfügt.
13. Verfahren zum partiellen Erwärmen von Stahlblechteilen (5) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur,
mit den Schritten
Erwärmen eines Bauteils (5) im Produktionsofen (10);
Positionieren des erwärmten Bauteils (5) mittels eines Positioniersystems (20); Einbringen des positionierten Bauteils (5) in eine definierte Position in dem Profilierofen (40);
Aufbringen eines Temperaturprofils auf das Bauteil (5) im Profilierofen (40), wobei ein ausgewählter Bereich auf eine Temperatur oberhalb der AC3- Temperatur und ein anderer Bereich auf eine Temperatur unterhalb der AC3- Temperatur gebracht beziehungsweise gehalten wird;
Austragen des mit einem Temperaturprofil versehenen Bauteils (5) aus dem Profilierofen (40).
14. Verfahren nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Bauteil (5) im Produktionsofen (10) bis nahe an seine AC3- Temperatur aufgeheizt und das Temperaturprofil im Profilierofen (40) durch gezieltes weiteres Aufheizen des ausgewählten Bereichs (30) auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeprägt wird, wobei ein anderer Bereich (50) auf einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gehalten wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Bauteil (5) im Produktionsofen (10) auf eine Temperatur oberhalb der Diffusionstemperatur einer Beschichtung aufgeheizt wird und nach Erreichen einer erforderlichen temperaturabhängigen Verweildauer in den Profilierofen (40) verbracht wird, wo ein ausgewählter Bereich (30) auf einer Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gehalten und ein anderer Bereich (50) auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur so langsam abgekühlt wird, dass die bei der Aufheizung stattgefundene Gefügeumwandlung rückgängig gemacht wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Erwärmung des Bauteils (5) im Produktionsofen (10) mittels Gasbrennern (9) erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Einbringen des positionierten Bauteils (5) in eine definierte Position in dem Profilierofen (40) durch ein Handlingsystem (22) erfolgt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass das Aufbringen eines Temperaturprofils auf das Bauteil (5) im Profilierofen (40) über einen geschlossenen Regelkreis gesteuert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass zur Aufbringung des Temperaturprofils zu härtende Bereiche (30) des Bauteils (5) über einen produktspezifischen Zwischenflansch (45) gezielt auf eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur aufgeheizt werden, während andere Bereiche (50), die im Fertigteil eine höhere Dehnfähigkeit aufweisen sollen, auf einer Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur gehalten werden.
PCT/EP2012/054139 2011-03-10 2012-03-09 Ofensystem zur gezielten wärmebehandlung von blechbauteilen WO2012120123A1 (de)

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