WO2015158568A2 - Vorrichtung und verfahren zum vorkühlen von stahlblechplatinen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum vorkühlen von stahlblechplatinen Download PDF

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WO2015158568A2
WO2015158568A2 PCT/EP2015/057481 EP2015057481W WO2015158568A2 WO 2015158568 A2 WO2015158568 A2 WO 2015158568A2 EP 2015057481 W EP2015057481 W EP 2015057481W WO 2015158568 A2 WO2015158568 A2 WO 2015158568A2
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Siegfried Kolnberger
Edwin Till
Thomas Kurz
Harald Schwinghammer
Werner Deuschle
Tobias HÄGELE
Reiner Kelsch
Andreas Sommer
Jens Aspacher
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Voestalpine Metal Forming Gmbh
Schuler Pressen Gmbh
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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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for precooling sheet steel blanks.
  • the steel grades used for this purpose are boron-manganese steels, for. Eg 22MnB5.
  • a heating means may also be present, in particular an inductive heating means for heating the contact plates arranged between the sheet partially or fully inductive.
  • a comparable device is known from DE 10 2012 110 649 B3, are to be produced with the sheet metal components with partially different strength properties with low energy consumption. It is provided that is transferred into the heating station through the heat-conducting contact of the sheet with the accompanying Temperierplatten heat in the sheet and the sheet is heated in this case, in particular ⁇ sondere to temperatures above the AC3 point. In addition, areas of the sheet metal blank can also be cooled by the plates.
  • sheet metal blanks may be preheated in a separate furnace, in particular homogeneously, to a temperature, for example to a temperature above AC1, but below AC3, in which case the further heating within the tempering station of at least one area of the first type Temperature over AC3 takes place and areas of the second kind, which should remain soften len, be maintained at a temperature level between AC1 and AC3.
  • the object of the invention is to provide a method for pre-cooling of sheet metal blanks, which allows the process requirements for correspondingly rapid, homogeneous as possible cooling in the sense of a homogeneous temperature distribution over the entire board after precooling, is easy and safe feasible and results in a comprehensible cooling ,
  • the object is achieved with a device having the features of claim 4.
  • a work plate is arranged between a pressure on the board-applying tool plate and two mold plates and of the respective board, which is mounted so floating in the horrplat ⁇ te that it can heat expansion from ⁇ same.
  • Optio ⁇ nal an insulating and / or GleitSchicht that facilitates the plantedeh ⁇ tion movement may be present between the worktop and the tool plate. At the same time, the heat transfer from the worktop to the tool plate should be avoided in order to prevent thermal expansion of the tool plate.
  • the worktop can be formed with connections for a gas and / or water flow and in particular coolant flow.
  • the worktop is mounted on the tool plate ⁇ orderly in a groove such that the groove depth allows movement of the worktop in the x and y direction, in particular by a groove depth, which increases the thermal expansion over ⁇ .
  • the worktop for processing sheets of different thicknesses is designed with corresponding thickness variations such that even tailored blanks, the one or more stages or offsets or other thickness transitions on ⁇ , can be safely and uniformly cooled ,
  • the invention is exemplified erläu ⁇ tert reference to a drawing.
  • Figure 1 the structure according to the invention with a tool plate, a worktop, on the tool plate is arranged floating, and a sheet metal ⁇ board, which is to be tempered adjacent;
  • Figure 2 the arrangement of Figure 1 in a tempering state.
  • FIG. 3 shows an arrangement according to FIG. 1 for sheet steel blanks with different thicknesses
  • Figure 4 the arrangement of Figure 3 in a closed tempering position.
  • Figure 5 an arrangement with a tool and worktop according to the prior art in the open state
  • Figure 6 the arrangement of FIG. 5 a closed, by
  • the inventive device 1 for tempering and in particular ⁇ special precooling a sheet steel plate 2 has at least one massive tool plate 3, which is movable with a processing ⁇ page 4 ahead on a board 2 (arrow 5) and away from it.
  • the tool plate 3 in this case has an extension, which preferably corresponds to the spatial extent of a board 2 or is slightly larger, so that a board 2 for the purpose of temperature control and in particular Vorküh ⁇ ment is completely thermally conductive contactable.
  • an Ar ⁇ beitsplatte 6 over the surface 4 is arranged, which with respect to its extension preferably corresponding to the extension of tool plate 3 but is a thinner deformable worktop. 6
  • the plates 3, 6 may in this case be formed from corresponding hot working steels or other metals and metal alloys commonly used.
  • the worktop 6 can known per se lines bores to be traversed (not shown), isteurleit- bar through which a gaseous or liquid heating medium, and re insbesonde ⁇ a cooling gas or a cooling liquid and / or. Accordingly, the work plate 6 has to ⁇ least an inlet port and an outlet port (not shown).
  • this has a plurality of different line and / or hole arrangements, so that the board 2 zon ⁇ al is cooled differently in direct contact with a working surface 7 of the worktop 6.
  • the worktop 6 is formed with a pressure surface 8 which is parallel to the working surface 7 and directed towards the work ⁇ zeugplatte 3 and in particular with the surface 4 of the tool plate 3 at least in closed, ie contacting, state of the worktop 6 with the board 2 and the tool plate 3 is in contact.
  • the worktop 6 is arranged in a suitable manner on the tool plate 3.
  • the operation panel is fixed to the tool plate 3 6 to the geometric position of the work surface 6 on the horrplat ⁇ te to secure 3, and along the other longitudinal edges, in particular by suitable tongue and groove interventions, the working ⁇ plate 6 Although in the vertical direction, ie according to the arrow 5, is secured to the tool plate 3, but in the horizontal direction such a game in that the worktop 6 can still extend adjacent to the tool plate 3.
  • an insulating layer 11 can be provided in an advantageous further development between the die plate 3 and the work surface 6 and in particular Zvi ⁇ rule the surfaces 4.
  • the insulating layer 11 may be formed, for example, of a ceramic or other metals with poor heat-conducting materials.
  • the layer 11 may also be formed as a sliding layer from ⁇ to facilitate the sliding and thus the thermal expansion of the worktop 6 on the tool plate 3.
  • the layer 11 also be provided in particular from a storage ⁇ bronze and / or a bearing bronze with graphite inserts or other lubricants.
  • the worktop 6 has at least one step or a step or another profile 12.
  • the board 2 as so-called tailored is blank formed, that is due to different material ⁇ grades and / or different desired characteristics of the sheet has over its extent different thicknesses di and ⁇
  • the step 12 is provided in the range of the thickness jump from di to d2.
  • the working surface 6 is also in this case, at least in partial areas on the work ⁇ 3 so that the position of the step 12 always ent ⁇ speaks the location of the thickness jump of an inserted board.
  • a device 1 according to the invention can also have two opposing tool plates 3 and two opposing worktops 6 which correspond to one another. In the direction of the arrow 5 can be guided towards each other and away from each other, so that a board 2 between the corresponding worktops 6 is held in positive engagement with pressure to allow heat transfer from both sides.
  • the inventive device for tempering and especially precooling hardened by quench hardening steel blanks a full-surface, traceable positive engagement while a full-surface, traceable heat transfer without distortion of the work surfaces allows.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren von Stahlblechplatinen und insbesondere zum Vorkühlen von Stahlblechplatinen, wobei Stahlblech von einem Stahlcoil abgezogen und in Platinen geschnitten wird, die Stahlblechplatinen anschließend auf eine Temperatur oberhalb AC3 des jeweiligen Stahlwerkstoffes aufgeheizt werden und der Stahlwerkstoff teilweise oder vollständig in Austenit umgewandelt wird und anschließend in einem Presshärtewerkzeug in heißem Zustand umgeformt und gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit derart abgekühlt wird, dass sich ein Abschreckhärtegefüge einstellt, wobei nach dem Aufheizen oberhalb AC3 und vor dem Umformen und Abschreckhärten der Stahlwerkstoff temperiert und insbesondere vorgekühlt wird, bis er eine gewünschte Temperatur zur Umformung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einer, den Druck auf die Platine ausübenden Werkzeugplatte und der Platine eine Arbeitsplatte angeordnet ist, welche der Temperierung dient und an der Werkzeugplatte derart gelagert ist, dass sich die Arbeitsplatte gegenüber der Werkzeugplatte aufgrund von Wärmedehnungen oder Schrumpfungen ausdehnen und zusammenziehen kann, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Vorkühlen von Stahlblechplatinen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Vorkühlen von Stahlblechplatinen.
Es ist bekannt, zum Erzeugen hochfester Stahlblechbauteile Stahlblech in Platinen zu schneiden, die Stahlblechplatinen anschließend auf eine Temperatur oberhalb AC3 des jeweiligen Stahlwerkstoffes aufzuheizen und damit den Stahlwerkstoff in ein teilweises oder vollständiges Austenitgefüge umzuwandeln und anschließend in einem Presshärtewerkzeug gleichzeitig in das Blechbauteil umzuformen und dabei mit einer Geschwindig¬ keit über der kritischen Härtegeschwindigkeit derart abzuküh¬ len, dass sich ein im Wesentlichen martensitisches Gefüge einstellt .
Die hierfür verwendeten Stahlgüten sind Bor-Mangan-Stähle, z. B. 22MnB5.
Es hat sich gezeigt, dass sich bei der Verwendung von derarti¬ gen presshärtenden Stählen dann Probleme ergeben, wenn diese zum Schutz vor Korrosion mit einer Zinkschicht versehen sind. Kommt ein Stahlgefüge beim Umformen mit flüssigem Zink in Kontakt, kann sich das als "liquid metal embrittlement " bekannte Phänomen ergeben. Hierbei kommt es zu Rissen in der Oberfläche, die teilweise tief in das Stahlmaterial hineinragen kön¬ nen. Ein solches Stahlmaterial hat dann zwar eine hohe Härte, könnte jedoch im Bereich der Risse schnell ermüden bzw. reißen .
Um ein derartiges "liquid metal embrittlement " zu vermeiden ist es vom Anmelder bekannt, einen sogenannten umwandlungsver- zögerten Stahlwerkstoff einzusetzen, der noch bei Temperaturen presshärtbar ist, bei denen die peritektische Temperatur des Zink-Eisen-Diagramms bereits unterschritten ist, so dass keine flüssigen Zinkphasen mit dem Austenit während des Umformens in Berührung kommen.
Hierfür ist es jedoch notwendig, dass das Stahlmaterial zu¬ nächst vom Coil abgezogen wird, anschließend in die vorbe¬ stimmten Platinen geschnitten wird, die geschnittenen Platinen anschließend auf eine Temperatur oberhalb AC3 erhitzt und da¬ mit zumindest teilweise in den austenitisierten Zustand ge¬ bracht werden und die Stahlplatinen nach dem Aufheizen oberhalb AC3 auf eine Temperatur unterhalb der peritektischen Temperatur des Zink-Eisen-Diagramms abgekühlt und erst anschlie¬ ßend umgeformt werden.
Hierzu muss ein vorzugsweise auf das Stahlmaterial abgestimm¬ ter Vorkühlschritt vorgenommen werden, der jedoch eine sichere Prozessbeherrschung und damit eine noch ausreichende Tempera¬ tur für die Presshärtung gewährleistet.
Aus der EP 2 014 777 AI sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Metallblech bekannt, wobei das Metallblech mittels Wärmeleitung thermisch behandelt wird, wobei das Blech in seiner Lage fixiert wird und mindestens ei¬ ne erste Kontaktplatte mit mindestens einem ersten Flächenab¬ schnitt des Blechs in Kontakt gebracht wird und mindestens ei¬ ne zweite Kontaktplatte mit mindestens einem zweiten Flächen¬ abschnitt des Blechs in Kontakt gebracht wird, wobei die Kon¬ taktplatten flächig entsprechend der Kontur der Flächenabschnitte des Blechs ausgebildet sind und im Zustand der Kon- taktierung mit dem Blech parallel zueinander verlaufend angeordnet sind und mindestens eine Kontaktplatte während der Kon- taktierung des Blechs eine gegenüber dem Blech höhere oder niedrigere Temperatur besitzt, wobei mehrere Kontaktplatten untereinander mittels flexiblen Übergangselementen verbunden sein können.
Bei dieser Vorrichtung ist von Nachteil, dass die Kühlung der entsprechenden Metallbleche nicht nachvollziehbar gleichmäßig erfolgt .
Aus der EP 2 182 082 AI ist eine vergleichbare Vorrichtung be¬ kannt, bei der zudem ebenfalls eine Erwärmungseinrichtung vorhanden sein kann, insbesondere eine induktive Erwärmungseinrichtung, um das zwischen den Kontaktplatten angeordnete Blech teilweise oder vollständig induktiv aufzuheizen.
Aus der DE 20 2013 103 764 Ul ist eine Temperierstation mit Induktorerwärmung bekannt, welche in eine Warmformlinie zum Warmumformen und Presshärten von Metallblechen eingebunden werden kann, wobei die Temperierstation einen Induktor als Wärmequelle besitzt und mittels der Temperierstation in dem Bauteil Bereiche mit voneinander verschiedenen Temperaturen einstellbar sind, wobei ein Unterwerkzeug und/oder ein Oberwerkzeug mindestens einen Flächeninduktor aufweisen und auf dem Flächeninduktor je eine Temperatierplatte zur Aufnahme des zu erwärmenden Bauteils angeordnet ist, wobei in der Tempe¬ rierplatte mindestens ein Kühlkanal zur Durchleitung eines gasförmigen Kühlmediums angeordnet ist, so dass zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen Temperaturen einstellbar sind, was letztlich dazu führt, dass ein Bauteil mit unterschiedli¬ chen Härtebereichen erzeugt werden kann.
Eine vergleichbare Vorrichtung ist aus der DE 10 2012 110 649 B3 bekannt, mit der Blechbauteile mit partiell voneinander verschiedenen Festigkeitseigenschaften mit geringem Energiebedarf hergestellt werden sollen. Hierbei ist vorgesehen, dass in der Temperierstation durch den wärmeleitenden Kontakt des Blechs mit den anliegenden Temperierplatten Wärme in das Blech übertragen wird und das Blech hierbei aufgeheizt wird, insbe¬ sondere auf Temperaturen oberhalb des AC3-Punktes. Darüber hinaus können Bereiche der Blechplatine auch durch die Platten gekühlt werden. Bei einer Ausführungsform können Blechplatinen in einem gesonderten Ofen, insbesondere homogen, auf eine Temperatur vorerwärmt werden, beispielsweise auf eine Temperatur oberhalb von AC1, jedoch unterhalb von AC3, wobei dann die weitere Erwärmung innerhalb der Temperierstation von zumindes- tens einem Bereich erster Art auf eine Temperatur über AC3 erfolgt und Bereiche zweiter Art, welche weicher verbleiben sol¬ len, auf einem Temperaturniveau zwischen AC1 und AC3 gehalten werden .
Allen bisher bekannten Verfahren zur Direkterwärmung ist gemein, dass diese ausweislich des genannten Standes der Technik auch zum Abkühlen verwendet werden sollen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die genannten Vorrichtungen beim Abkühlen zu unterschiedlichen Bauteileigenschaften führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Vorkühlen von Blechplatinen zu schaffen, welches ein den Prozessanforderungen für entsprechend rasches, möglichst homogenes Abkühlen im Sinne einer homogenen Temperaturverteilung über die gesamte Platine nach dem Vorkühlen erlaubt, einfach und sicher durchführbar ist und eine nachvollziehbare Abkühlung ergibt.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen. Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass es beim Anlegen einer bereits auf oberhalb AC3 erhitzten Blechplatine in einem Tem¬ perier- bzw. Vorkühlwerkzeug dazu kommt, dass aufgrund der Wärmeausdehnung der Vorkühlplatten sich diese aufwölben. Durch diese Aufwölbung ist nicht in allen Bereichen der Stahlblechplatine mit einem vollflächigen Kontakt, zumindest einem voll¬ flächig gleichmäßigen Kontakt, und einer vollflächig gleichmäßigen Pressung zu rechnen, so dass die Wärmeübergänge zwischen der Stahlblechplatine und den Kühlplatten uneinheitlich sind. Hierdurch kommt es zu unterschiedlichen Materialeigenschaften, was - zumindest wenn es ungezielt erfolgt - unerwünscht ist.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch beseitigt, dass zwischen einer den Druck auf die Platine ausübenden Werkzeugplatte bzw. beiden Werkzeugplatten und der jeweiligen Platine eine Arbeitsplatte angeordnet ist, welche an der Werkzeugplat¬ te so schwimmend gelagert ist, dass sie Wärmedehnungen aus¬ gleichen kann.
Zwischen der Arbeitsplatte und der Werkzeugplatte kann optio¬ nal eine Isolations- und/oder GleitSchicht , die die Wärmedeh¬ nungsbewegung erleichtert, vorhanden sein. Gleichzeitig soll der Wärmeübertrag von der Arbeitsplatte auf die Werkzeugplatte vermieden werden, um eine Wärmeausdehnung der Werkzeugplatte zu unterbinden. Zudem kann die Arbeitsplatte mit Anschlüssen für eine Gas- und/oder Wasserdurchströmung und insbesondere Kühlmitteldurchströmung ausgebildet sein.
Insbesondere ist die Arbeitsplatte an der Werkzeugplatte um¬ fänglich in einer Nut derart gelagert, dass die Nuttiefe eine Bewegung der Arbeitsplatte in x- und y-Richtung ermöglicht, insbesondere durch eine Nuttiefe, die die Wärmedehnung über¬ steigt .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird die Arbeitsplatte zur Bearbeitung von Blechen unterschiedlicher Dicken (tailored blanks) mit entsprechenden Dickenschwankungen derart ausgebildet, dass auch tailored blanks, die eine oder mehrere Stufen bzw. Versätze oder andere Dickenübergänge auf¬ weisen, sicher und einheitlich abgekühlt werden können.
Bei der Verwendung einer zusätzlichen Arbeitsplatte zwischen Werkzeugplatte und Platine ist von Vorteil, dass diese bei ei¬ ner entsprechenden schwimmenden Lagerung ohne Verzug und mit der entsprechenden Pressung eine einheitliche uniforme Abkühlung ermöglicht. Die Arbeitsplatte wird dabei durch den Druck der ebenen bzw. entsprechend geformten Werkzeugplatte derart verformt, dass ein vollflächiger Kontakt zwischen Arbeitsplat¬ te und Platine ermöglicht wird. Der Wärmeverzug der Arbeits¬ platte wird dadurch ausgeglichen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu¬ tert .
Es zeigen dabei:
Figur 1: den erfindungsgemäßen Aufbau mit einer Werkzeugplatte, einer Arbeitsplatte, die an der Werkzeugplatte schwimmend gelagert angeordnet ist, und einer Blech¬ platine, die anliegend temperiert werden soll;
Figur 2: die Anordnung nach Fig. 1 in einem temperierenden Zustand;
Figur 3: eine Anordnung nach Fig. 1 für Stahlblechplatinen mit unterschiedlicher Dicke;
Figur 4: die Anordnung nach Fig. 3 in einer geschlossenen temperierenden Stellung;
Figur 5: eine Anordnung mit einer Werkzeug- und Arbeitsplatte nach dem Stand der Technik in geöffnetem Zustand;
Figur 6: die Anordnung nach Fig. 5 ein geschlossenem, durch
Wärmeeinleitung verzogenem Zustand.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Temperieren und insbe¬ sondere Vorkühlen einer Stahlblechplatine 2 besitzt zumindest eine massive Werkzeugplatte 3, welche mit einer Bearbeitungs¬ seite 4 voran auf eine Platine 2 zu (Pfeilrichtung 5) und von dieser weg beweglich ist. Die Werkzeugplatte 3 besitzt dabei eine Ausdehnung, die vorzugsweise der räumlichen Ausdehnung einer Platine 2 entspricht oder etwas größer ist, so dass eine Platine 2 zum Zwecke der Temperierung und insbesondere Vorküh¬ lung vollständig wärmeleitend kontaktierbar ist.
Zum Zwecke des Temperierens ist über die Fläche 4 eine Ar¬ beitsplatte 6 angeordnet, welche bezüglich ihrer Ausdehnung vorzugsweise der Ausdehnung der Werkzeugplatte 3 entspricht, jedoch eine dünnere, deformierbare Arbeitsplatte 6 ist. Die Platten 3, 6 können hierbei aus entsprechenden Warmar- beitsstählen oder anderen üblicherweise eingesetzten Metallen und Metalllegierungen ausgebildet sein.
Die Arbeitsplatte 6 kann mit an sich bekannten Leitungen und/oder Bohrungen (nicht gezeigt) durchzogen sein, durch die ein gasförmiges oder flüssiges Temperiermedium und insbesonde¬ re ein kühlendes Gas oder eine kühlende Flüssigkeit durchleit- bar ist. Dementsprechend verfügt die Arbeitsplatte 6 über zu¬ mindest einen Zulaufanschluss und einen Ablaufanschluss (nicht gezeigt ) .
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Arbeitsplatte 6 besitzt diese eine Mehrzahl von unterschiedlichen Leitungsund/oder Bohrungsanordnungen, so dass die Platine 2 im direkten Kontakt mit einer Arbeitsfläche 7 der Arbeitsplatte 6 zon¬ al unterschiedlich abgekühlt wird.
Die Arbeitsplatte 6 ist mit einer Druckfläche 8 ausgebildet, welche zur Arbeitsfläche 7 parallel verläuft und hin zur Werk¬ zeugplatte 3 gerichtet ist und insbesondere mit der Fläche 4 der Werkzeugplatte 3 zumindest in geschlossenem, d. h. kontaktierendem, Zustand der Arbeitsplatte 6 mit der Platine 2 und der Werkzeugplatte 3 in Kontakt steht. In Randbereichen 9 ist die Arbeitsplatte 6 in geeigneter Weise an der Werkzeugplatte 3 angeordnet .
Um die Arbeitsplatte 6 an der Werkzeugplatte 3 anzuordnen sind Halterungen 10 entlang der Längskanten der Werkzeugplatte 3 und/oder der Arbeitsplatte 6 derart angeordnet, dass die Ar¬ beitsplatte 6 an der Werkzeugplatte 3 zumindest in drei senk¬ recht aufeinander stehenden Richtungen der Aufspannebene beweglich ist. Dies bedeutet, dass, wenn die Arbeitsplatte 6 in kühlem Zustand mit einer heißen Platine 2 in Kontakt gerät, sich die Arbeitsplatte 6 in zumindest derartiger Weise frei ausdehnen kann, dass es zu keiner Aufwölbung und zu keinem Verzug der Arbeitsplatte 6 kommt.
Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass bei einer quadra¬ tischen oder rechteckigen Grundform der Werkzeugplatte 3 und/oder der Arbeitsplatte 6 entlang einer Kante 9 die Arbeitsplatte 6 an der Werkzeugplatte 3 fest angeordnet ist, um die geometrische Lage der Arbeitsplatte 6 an der Werkzeugplat¬ te 3 zu sichern, und entlang der übrigen Längskanten, insbesondere durch geeignete Nut- und Federeingriffe, die Arbeits¬ platte 6 zwar in vertikaler Richtung, d. h. entsprechend der Pfeilrichtung 5, an der Werkzeugplatte 3 gesichert ist, jedoch in horizontaler Richtung ein derartiges Spiel besteht, dass die Arbeitsplatte 6 sich an der Werkzeugplatte 3 anliegend noch ausdehnen kann.
Hierzu kann bei einer vorteilhaften Weiterbildung zwischen der Werkzeugplatte 3 und der Arbeitsplatte 6 und insbesondere zwi¬ schen den Flächen 4, 8 eine Isolationsschicht 11 vorgesehen sein .
Die Isolationsschicht 11 kann beispielsweise aus einer Keramik oder anderen gegenüber Metallen schlechter wärmeleitenden Materialien ausgebildet sein.
Darüber hinaus kann die Schicht 11 auch als Gleitschicht aus¬ gebildet sein, um das Gleiten und damit die Wärmeausdehnung der Arbeitsplatte 6 an der Werkzeugplatte 3 zu erleichtern. Hierzu kann die Schicht 11 auch insbesondere aus einer Lager¬ bronze und/oder einer Lagerbronze mit Graphiteinsätzen oder anderen Gleitmitteln versehen sein. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Schicht 11 zwei- oder mehrlagig auszubilden und insbesondere arbeitsplattenseitig eine Gleitschicht vorzusehen und zwischen der Gleitschicht und der Werkzeugplatte 3 eine Isolationsschicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform (Fig. 3, 4) sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei bei dieser Ausführungsform die Arbeitsplatte 6 über zumindest eine Stufe oder einen Absatz oder eine sonstiges Profil 12 verfügt. Hierbei ist die Platine 2 als sogenannte tailored blank ausgebildet, d. h. aufgrund unterschiedlicher Material¬ güten und/oder unterschiedlicher gewünschter Eigenschaften besitzt das Blech über seine Erstreckung unterschiedliche Dicken di und d2 · Um diese unterschiedlichen Blechdicken di und d2 be¬ züglich der Höhe zu kompensieren und trotz unterschiedlicher Höhen einen gleichmäßigen Kontakt der Arbeitsfläche 7 auf der Platine 2 zu gewährleisten ist die Stufe 12 im Bereich des Dickensprungs von di zu d2 vorgesehen.
Selbstverständlich ist dies auch bei komplexeren Formen und komplexer verlaufenden Dickensprüngen möglich.
Um zu gewährleisten, dass durch die Verschieblichkeit der Arbeitsplatte 6 an der Werkzeugplatte 3 die Platine mit unter¬ schiedlichen Dicken und die Arbeitsplatte mit der Stufe 12 ei¬ nen sicheren Formschluss erreichen, ist die Arbeitsplatte 6 auch in diesem Fall zumindest teilbereichsweise an der Werk¬ zeugplatte 3 derart fixiert, dass die Lage der Stufe 12 immer auch der Lage des Dickensprungs einer eingelegten Platine ent¬ spricht .
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann selbstverständlich auch über zwei gegenüberliegende Werkzeugplatten 3 und zwei gegenüberliegende Arbeitsplatten 6 verfügen, welche entspre- chend der Pfeilrichtung 5 aufeinander zu führbar und voneinander weg bewegbar sind, so dass eine Platine 2 zwischen den entsprechenden Arbeitsplatten 6 im Formschluss mit Druck gehalten wird, um einen Wärmeübergang von beiden Seiten zu ermöglichen .
Auch bei einer entsprechenden Ausführungsform mit einem Dickensprung oder mehreren Dickensprüngen bei tailored blanks und den entsprechenden Stufen in den Arbeitsplatten 6 können gegenüberliegende Arbeitsplatten mit den entsprechend verlau¬ fenden Stufen ausgebildet sein.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Temperieren und insbesondere Vorkühlen von durch Abschreckhärtung härtbaren Stahlplatinen einen vollflächigen, nachvollziehbaren Formschluss und dabei einen vollflächigen, nachvollziehbaren Wärmeübergang ohne Verzug der Arbeitsflächen ermöglicht.
Bezugszeichenliste :
1 Vorrichtung
2 Stahlblechplatine
3 Werkzeugplatte
4 Bearbeitungsseite
5 Pfeilrichtung
6 Arbeitsplatte
7 Arbeitsfläche
8 Druckfläche
9 Randbereiche
10 Halterungen
11 Isolationsschicht
12 Absatz, Stufe di Blechdicke d2 Blechdicke

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Temperieren von Stahlblechplatinen und insbesondere zum Vorkühlen von Stahlblechplatinen, wobei Stahlblech von einem Stahlcoil abgezogen und in Platinen geschnitten wird, die Stahlblechplatinen anschließend auf eine Temperatur oberhalb AC3 des jeweiligen Stahlwerkstoffes aufgeheizt werden und der Stahlwerkstoff teilweise oder vollständig in Austenit umgewandelt wird und anschließend in einem Presshärtewerkzeug in heißem Zustand umgeformt und gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit derart abgekühlt wird, dass sich ein Abschreckhärtegefüge einstellt, wobei nach dem Aufheizen oberhalb AC3 und vor dem Umformen und Abschreckhärten der Stahlwerkstoff temperiert und insbesondere vorgekühlt wird, bis er eine gewünschte Temperatur zur Umformung besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einer, den Druck auf die Platine ausübenden Werkzeugplatte und der Platine eine Arbeitsplatte angeordnet ist, welche der Tem¬ perierung dient und an der Werkzeugplatte derart gelagert ist, dass sich die Arbeitsplatte gegenüber der Werkzeug¬ platte aufgrund von Wärmedehnungen oder Schrumpfungen ausdehnen und zusammenziehen kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplatte mittels Gas- und/oder Wasserdurchströmung ge¬ kühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Arbeitsplatte und Werkzeugplatte eine ein- oder mehrschichtige Gleit- und/oder Isolationsschicht ange¬ ordnet wird.
4. Vorrichtung zum Temperieren und insbesondere Vorkühlen von Stahlblechplatinen, die zuvor auf eine Temperatur größer AC3 aufgeheizt worden sind und nach dem Vorkühlen einem Umformschritt unterworfen werden, bei dem sie zudem abschreckgehärtet werden, insbesondere Vorrichtung zum Durch¬ führen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest einer, den Druck auf eine Platine ausübenden Werkzeugplatte (3) und der zu temperierenden Platine (2) eine Arbeitsplatte (6) angeordnet ist, welche an der Werkzeugplatte schwimmend ge¬ lagert ist, so dass die Arbeitsplatte (6) sich gegenüber der Werkzeugplatte frei ausdehnen und zusammenziehen kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Arbeitsplatte (6) und der Werkzeugplatte (3) eine Isolationsschicht und/oder Gleitschicht (11) vorhanden ist .
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleit- und/oder Isolationsschicht (11) mehrlagig ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplatte (6) mit Anschlüssen für eine Gas- und/oder Wasserdurchströmung und insbesondere Kühlmitteldurchströmung und entsprechenden Bohrungen und/oder Leitungen ausgebildet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplatte (6) an der Werkzeug¬ platte (3) umfänglich in einer nutförmigen Aufnahme derart gelagert ist, dass die Nuttiefe eine Bewegung der Arbeits¬ platte in x- und y-Richtung ermöglicht, insbesondere durch eine Nuttiefe, die die Wärmedehnung übersteigt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplatte (6) zur Bearbeitung von Blechen unterschiedlicher Dicken (tailored blanks) mit entsprechenden Dickenänderungen (12) derart ausgebildet ist, dass auch tailored blanks, die eine oder mehrere Stu¬ fen bzw. Versätze oder Dickenunterschiede aufweisen, si¬ cher, einheitlich und vollflächig berührt und abgekühlt werden können.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsplatte (6) aus einem Warmar- beitsstahl und/oder einer Amco-Legierung oder anderen geeigneten Warmarbeitslegierungen ausgebildet ist, wobei eine gegebenenfalls vorhandene Isolier- und/oder Gleitschicht aus einer Lagerbronze, insbesondere mit Gaphiteinsätzen ausgebildeten Lagerbronze, und/oder einer Keramik ausgebildet ist.
PCT/EP2015/057481 2014-04-17 2015-04-07 Vorrichtung und verfahren zum vorkühlen von stahlblechplatinen WO2015158568A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014105519.5 2014-04-17
DE102014105519.5A DE102014105519B4 (de) 2014-04-17 2014-04-17 Vorrichtung und Verfahren zum Vorkühlen von Stahlblechplatinen

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