WO2017025632A1 - Ofenvorrichtung zum wärmebehandeln einer metallplatine - Google Patents

Ofenvorrichtung zum wärmebehandeln einer metallplatine Download PDF

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WO2017025632A1
WO2017025632A1 PCT/EP2016/069265 EP2016069265W WO2017025632A1 WO 2017025632 A1 WO2017025632 A1 WO 2017025632A1 EP 2016069265 W EP2016069265 W EP 2016069265W WO 2017025632 A1 WO2017025632 A1 WO 2017025632A1
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tempering
board
furnace
oven
thermal contact
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PCT/EP2016/069265
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French (fr)
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Gerald Eckertsberger
Thomas Fuchs
Fritz Josef Ebner
Heribert Lochner
Robert Ebner
Original Assignee
Ebner Industrieofenbau Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
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    • 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
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    • F27D2019/0003—Monitoring the temperature or a characteristic of the charge and using it as a controlling value

Definitions

  • the present invention relates to a furnace apparatus for heat-treating a metal plate, and a method for heat-treating a
  • components are preferred which have a low weight while maintaining the desired strength and desired deformation behavior.
  • press-hardened components are used, which are produced from high-strength steels and have different ductile areas.
  • Examples of such components include the A and B pillars, the bumper and door bumper of a motor vehicle.
  • components having different ductile areas are made by having metal boards having areas that are heat treated differently. This different heat treatment of different areas of the metal blanks is controlled for example by means of a targeted adjustment of different temperature or cooling profiles.
  • Metal component wherein different areas of the metal component cooled with different cooling profiles or cooling rates so that the two areas have different ductile properties.
  • the furnace device has a furnace housing with a furnace space in which the board with a certain temperature
  • the furnace device has a
  • the furnace device has a tempering device, wherein the
  • Tempering device is disposed within the furnace chamber between a first position and a second position such that the
  • Tempering device is at least in the first position in thermal contact with the tempering and in the second position with the board in thermal contact can be brought.
  • the tempering device is designed as a band element and / or with a multiplicity of tempering pins. Both training will be explained in more detail below.
  • the band member has a first portion.
  • the tempering body has a tempering surface, wherein the band element is arranged so movable within the furnace space between the first position and the second position, that the first portion in the first position in thermal Konta kt with the tempering and that the first section in the second Position can be brought into thermal contact with the board.
  • the tempering body accordingly has a multiax of
  • the plurality of tempering pins between the first position and a second position is arranged such that the plurality of tempering pins in the first position is in thermal contact with the tempering body and in the second position can be brought into thermal contact with the board.
  • a method of heat treating a board is described.
  • the board is provided in a furnace room of an oven housing of a furnace apparatus in which the board is heat-treated at a certain temperature.
  • a band member is moved within the furnace space between a first position and a second position, wherein in the first position, a first portion in thermal contact with a
  • the first portion is in thermal contact with the board.
  • the board describes a metal workpiece or a semi-finished product, from which a component having a desired shape and ductility is produced.
  • the board is, for example, a metal sheet having a thickness of less than about 2 cm, more preferably less than about 1 cm.
  • a metal device such as a motor vehicle component can be manufactured.
  • the motor vehicle component may represent an A or B pillar of a motor vehicle, a bumper or a door impact beam of a motor vehicle.
  • the board can consist of a steel, in addition to iron
  • the metal member may have production-related impurities.
  • the metal member may have alloying components such as (in weight%) C: 0.02-0.6%, Mn: 0.5-2.0%, Al: 0.01-0.06%, Si : 0, 1% up to 0.4%, Cr: 0% up to 1.2%, P: 0 up to 0.035%, S: 0 up to 0.035%.
  • the metal member may include one or more of Ti, B, Mo, Ni, Cu, and / or N, wherein Ti is in a content of 0 to 0.05%, Cu in a content of 0 to 0 , 01%, B in contents of 0.0008 to 0.005%, Mo in contents of 0 up to 0.4%, Ni in contents of 0 up to 0.4%, IM in
  • the oven device is designed to heat the board.
  • the board is heated in the oven device to a desired temperature, e.g. on
  • Austenitizing temperature heated or cooled.
  • austenitizing temperature is about 750 ° C to about 1000 ° C, and the lower limit of the austenitizing temperature depends on the material of the metal component (steel and alloy portions). Above the austenitizing temperature, a complete austenitic structure is present in the metal component.
  • the furnace device has the furnace space or a plurality of different furnace spaces. For example, a certain temperature may be set in each furnace room so that the board in each of the furnace rooms is exposed to a certain temperature for heating or cooling.
  • the furnace device can in particular be designed such that a predetermined, temporally variable temperature profile in the furnace chamber can be adjusted. The temperature profile acts on the board while it is in the furnace chamber of the furnace housing of the furnace device.
  • the furnace device may be designed such that the board is stationarily stationary throughout the tempering process in the furnace housing and thus in one and the same furnace chamber.
  • the furnace device for example, a type
  • a predetermined, time-varying temperature profile (e.g., warm-up or cool-down profile) describes a local and / or temporal
  • Temperature profile of a temperature which is adjustable in a certain oven space and acts on the entire board or on predetermined areas of the board.
  • the board in a first furnace chamber can be heated to a predetermined temperature and at another time or in another second furnace chamber another temperature can be set, which acts on the board and this cools or further heated.
  • heating elements for example, heating elements or
  • Cooling elements are arranged to set a desired temperature profile in the furnace chamber, so that the Piatine is specifically heated, cooled or kept the same temperature.
  • the temperature in a furnace chamber of the furnace device may be set between about 100 ° C to about 1000 ° C.
  • Heating rate of about 1 K / s to about 20 K / s By means of the temperature control of the furnace chamber and in particular the tempering of the band element described in detail below, areas of the metal component can also be cooled, for example also. that
  • Cooling rate of about 1 K / s to about 40 K / s can be achieved.
  • the microstructure in the board during heating, holding or cooling can be seen from a time-temperature conversion diagram (ZTU diagram).
  • ZTU diagram time-temperature conversion diagram
  • Cooling rates are read during cooling.
  • Areas of the board are cooled slowly or rapidly by a first portion of the band member and / or the tempering pins in thermal contact with a predetermined surface area of the board, which is to be cooled, is brought.
  • predetermined areas of the board may be heated quickly by bringing a first portion of the ribbon member and / or the tempering pins in thermal contact with a predetermined surface area of the board to be heated rapidly.
  • thermal contact is understood to mean a thermal interaction between two corresponding elements, for example the first section of the band element and / or the tempering pins on the one hand and the board on the other hand, so that a rapid temperature exchange between the corresponding two elements is made possible.
  • Such a rapid temperature exchange between the corresponding two elements can be achieved in particular by the first element, for example, the corresponding portion of the band member and / or the tempering, in physical contact with the second element, or the desired area of the board, is present or is ,
  • the first element for example, the corresponding portion of the band member and / or the tempering, in physical contact with the second element, or the desired area of the board, is present or is ,
  • Section of the band member and / or the tempering touches the desired area of the board, so that fast thermal energy can be exchanged between the two elements. This results in cooling or heating of the desired area of the board.
  • thermal contact can be understood as meaning that there is a small distance between two elements, e.g., the corresponding portion of the band member and / or the tempering pins on the one hand and the corresponding portion of the board on the other. a distance between about 1 mm and about 2 cm.
  • the tempering body has a high heat storage capacity, so that it has several cooling cycles of the first section of the
  • the tempering body may be interchangeably disposed in the furnace space and / or provided with a cooling or heating means (i.e., a tempering means).
  • the tempering for example, be a hollow body, which is filled with a cooling medium.
  • the cooling medium may be, for example, a liquid medium, such as water or other suitable liquids.
  • Temperier stresses can be made of a material with a high
  • the band member may be made of a flexible or deformable material and by means of a drive means between the first position and the second position to be movably arranged.
  • the band element may for example be formed from a sheet-like band.
  • the band element may consist of a ring fabric, in particular of a metallic ring fabric.
  • the tempering body is a heat sink which has a temperature which is significantly cooler than the temperature in the oven space, in particular less than half the temperature in the oven space.
  • the first section of the strip element can be moved into a first position, in which the first section is in thermal contact with a tempering surface of the tempering body. This means that in the first position, the first portion rests on the tempering surface or a distance smaller than e.g. two centimeters from the tempering surface. In the first position, the first portion of the band member may thus be pre-cooled and then moved to the second position, in which the first portion is in thermal contact with the board to quench (or heat). Then the first section can be moved back to the first position
  • Pre-cooling or preheating are moved.
  • the first section can be done by means of the
  • Temperier stresses are cooled several times to temper a variety of boards or areas of boards without a high constructive effort or a time-consuming conversion of
  • Band element from a band loop, which encloses the tempering.
  • the band element as a band loop may, for example, extend over one or more rollers, at least one roller being e.g. acts as a drive roller and drives the band member to reciprocate the first portion between the first position and the second position.
  • Band element as a band loop can for example be arranged loosely over a drive roller or biased to be arranged around a drive roller.
  • the band element can be driven, for example, in the manner of a belt drive.
  • the band element may have toothed elements in the manner of a toothed belt, which may be correspondingly arranged
  • Tooth elements engage a drive roller, thus driving the band element.
  • a V-belt or toothed belt operation can be enabled.
  • a flat belt drive can be made possible when the band element is biased about the drive roller.
  • the band member may be formed as an open band with two free end portions, wherein a first end of the band member is rolled up, for example, on a first drive roller and a second, formed opposite the first end end to be rolled on another second drive roller. Accordingly, by controlling the first drive roller and the second drive roller, the band member can be reciprocated between the first position and the second position.
  • the first portion in the second position, is spaced from the tempering body.
  • the band element is arranged such that in the second position, the first Section between the Temperier emotions and the board can be arranged and the first portion is spaced from the Temperier emotions.
  • the band member further includes a second portion spaced from the first portion.
  • the second section is designed such that, in the second position, the second section can be arranged at a distance from the board.
  • the second section is designed such that in the second position, the second section is in thermal contact with the temperature control surface of the temperature control body.
  • the board or a plurality of boards can more effectively be tempered, in particular cooled, by means of the band element. While the first section is heated or cooled, for example, in the second position by a board, the second section is cooled or heated by means of the tempering body. In a subsequent production step, the band element is moved from the second position to the first position, so that the first portion is tempered by the tempering and the second section tempered the board or another board.
  • the band element can have further third sections, which are arranged between the first section and the second section and which are in thermal contact, for example, in a third position of the band element either with the temperature control surface of the temperature control element and / or a circuit board.
  • the band element is designed to be placed on the circuit board in such a way that movement of the band element relative to the temperature control body can be generated when the circuit board moves.
  • a frictional force between the band member and the board is generated. If the board is moved along the conveying direction, the board takes with its movement, the band member, so that the band member moves and optionally move from the first position to the second and vice versa.
  • On further drive devices can be dispensed with.
  • Embodiment is particularly advantageous if the Band! Ement as a band loop, as explained above, is formed, so that in one and the same direction of movement of the band member, the first portion and the second portion alternately on different areas of the board or along the conveying direction arranged one behind the other PCBs are placed.
  • the temperature control pins consist for example of a high temperature conductive material, such as magnesium, copper or aluminum.
  • the tempering pins may have a diameter of about 4 to about 15 millimeters.
  • the tempering pins have a length of about 5 to about 50 centimeters, more preferably about 10 to about 20 centimeters.
  • the tempering body consists e.g. also made of a temperature-conductive material, such as copper.
  • a temperature-conductive material such as copper.
  • the tempering for example, a diameter of about 4, 8 millimeters. Accordingly, the
  • Receiving holes have a diameter of, for example, about 5 millimeters.
  • the temperature control body may have a thickness of approximately 20 to approximately 50 centimeters.
  • the tempering pins are arranged displaceably in the respective receiving bores such that the tempering pins can be placed on a surface of the board in the second position and can be adapted to a contour of the surface of the board.
  • the tempering pins can rest directly on the surface of the board. Elevations of the contour of the surface of the board shift the
  • Temperier Since tempering, even with an uneven design of the board, the tempering pins rest on the surface of the board. Thus, even on uneven boards, a homogeneous temperature control (heating or cooling) of the board can be implemented.
  • the temperature control pins may be formed, for example, with a corresponding spring mechanism, so that the temperature control pins with respect to a neutral position on the
  • Temperierharm can be biased. An uneven surface of the board shifts the tempering pins relative to that
  • Temperier after removing the board, the Temperierloche be moved back into the neutral position due to their bias.
  • the spring mechanism for example, appropriate train or
  • Furnace device further comprises a drive device.
  • the drive device is set up, the tempering device between the first position and the to move to the second position.
  • the drive device may have one or more drive rollers which move the band element between the first position and the second position.
  • the drive device can be a lifting device, by means of which the temperature control pins and / or the temperature control body can be moved in the direction of the circuit board.
  • the tempering body is arranged exchangeably in the furnace chamber.
  • the tempering body may thus be after tempering the first portion and / or the second portion of the band member or the tempering pins, e.g. after a certain number of tempering cycles for maintenance or for their own tempering be replaced.
  • the tempering may be formed as a passive tempering. This means that the tempering a high
  • Temperier a tempering, ie a cooling device or a heating device, on.
  • the tempering device tempered, ie, cooled or heated, the tempering, so that corresponding to that portion of the band member or the tempering, which in thermal contact with the tempering surface is tempered at a desired temperature. After tempering, the corresponding section is brought into thermal contact with the board and thus tempered.
  • the temperature control device has a tube, which within the
  • the medium for tempering is in particular gaseous or liquid.
  • the medium may be a coolant or a cooling liquid for cooling the tempering.
  • an insulating housing is provided, which is arranged in the furnace chamber.
  • the insulating housing encloses the tempering and the band member or the
  • Tempering at least partially such that the insulating thermally shields the tempering and the band member or the Temperier202e of a portion of the oven chamber, which surrounds the insulating housing.
  • the area of the furnace chamber, which surrounds the insulating housing have a high temperature and thus be used for heating the board.
  • Within the insulating prevail lower temperatures, since the insulating thermally insulated the interior of the insulating housing from the environment of the insulating housing.
  • a temperature control of the board by means of the band member or the Temperier202e be performed more efficiently, since lower thermal influences from other areas of the furnace chamber disturbing act.
  • the insulating thermally shields the tempering and the band member or the Temperier202e of a portion of the oven chamber, which surrounds the insulating housing.
  • the insulating element may be present in the first position of the tempering device between the tempering body and the circuit board.
  • the insulating element has in particular good
  • the insulating element consists for example of ceramic or ceramic composite materials.
  • the insulating element can be any suitable material.
  • Furnace device further comprises a conveyor for conveying the board within the furnace chamber.
  • the conveyor has, for example, a plurality of conveyor rollers, which can be driven. A arranged on the conveyor rollers board can be transported by rotation of the conveyor rollers along a conveying direction through the furnace chamber.
  • the conveyor may comprise a conveyor belt on which the circuit board rests. The conveyor belt is driven so that the circuit board in
  • Conveying direction is conveyed through the oven room.
  • the furnace device can be designed as a through-hole furnace in an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a furnace device with a
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a further furnace device with a band element according to an exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a furnace apparatus having a furnace housing according to an exemplary embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a schematic representation of a furnace device with
  • Fig. 5 is a schematic representation of a furnace apparatus with tempering pins and an insulating member according to an exemplary
  • the oven apparatus 100 includes
  • Oven housing 102 with a furnace chamber 113 in which the metal plate 101 is heat treatable with a certain temperature and a
  • Temperature control body 103 which is arranged in the furnace chamber 113, wherein the temperature control body 103 has a temperature control surface 104.
  • the furnace device 100 has a tempering device 105, 405, wherein the tempering device 105, 405 is disposed within the furnace chamber 113 between a first position and a second position such that the tempering device 105, 405 at least in the first position in thermal contact with the tempering 103 and in the second position with the metal plate 101 can be brought into thermal contact.
  • the tempering device is designed as a band element 105 (see FIGS. 1 and 2) and / or with a plurality of tempering pins (see FIGS. 4 and 5).
  • the oven apparatus 100 comprises a band member 105 having a first portion 106.
  • Band member 105 is movably disposed within furnace chamber 113 between a first position and a second position such that first portion 106 is in thermal contact with tempering surface 104 in the first position and that first portion 106 is in the second position with metal plate 101 can be brought into thermal contact.
  • the furnace apparatus 100 is configured to heat the metal board 101.
  • the metal plate 101 is heated in the oven apparatus 100 to a desired temperature, e.g. at austenitizing temperature, heated or cooled.
  • the austenitizing temperature is, for example, about 750 ° C to about 1000 ° C, and the lower limit of the austenitizing temperature depends on the material of the metal component (steel and alloy portions).
  • the furnace apparatus 100 has the furnace space (see FIG. 1) or a plurality of different furnace spaces. For example, in each furnace room, a certain temperature may be set so that the metal plate 101 in each of the furnace rooms is exposed to a certain temperature for heating or cooling.
  • the furnace device 100 may in particular be designed such that a predetermined, temporally variable
  • Temperature profile can be adjusted in the oven room.
  • Temperature profile acts on the metal plate 101 while it is in the furnace chamber of the furnace housing 102 of the furnace device.
  • the furnace device 100 for example, a type
  • tempering elements 111 eg
  • Heating elements or cooling elements can be arranged to set a desired temperature profile in the furnace chamber, so that the metal plate 101 is specifically heated, cooled or kept the same temperature.
  • Temperature in a furnace room of the furnace apparatus 100 may be set, for example, between about 100 ° C to about 1000 ° C.
  • specific areas of the metal plate 101 are specifically heated differently in time and in particular cooled differently in time, so as to set different structural areas in the different areas of the metal plate 101.
  • predetermined portions of the metal plate 101 may be cooled by bringing a first portion 106 of the band member 105 into thermal contact with a predetermined one
  • the tempering body 103 has in particular a high
  • Heat storage capacity so that it can perform several cooling cycles of the first portion 106 or a second portion 107 of the band member.
  • the band element 105 may consist of a flexible or deformable material and be movably arranged between the first position and the second position by means of a drive device 201 (see FIG. 2).
  • the band member 105 may for example consist of a sheet-like band
  • the band element 105 may consist of a ring fabric, in particular of a metallic ring fabric.
  • the band member 105 further includes a second portion 107 which is spaced from the first portion 106.
  • the second section 107 is, for example, designed such that in the second position the second section 107 can be arranged at a distance from the metal plate 101.
  • the second section 107 is designed such that in the second position the second section 107 is in thermal contact with the tempering surface 104 of the tempering body 103 or rests on the tempering surface 104. While the first portion 106 in the second position cools, for example, a metal plate 101, the second portion 107 is replaced by means of the
  • Cooling body 103 cooled and vice versa.
  • the band member 105 is then moved from the second position to the first position, so that the first portion 106 of the
  • Temperier Economics 103 is tempered and the second portion 107, the metal plate 101 or another metal plate tempered.
  • the band element 105 may have further third sections which are arranged between the first section 106 and the second section 107 and which, for example, in a third position of the band element 105 either with the temperature control surface 104 of the
  • Temperature control body 103 and / or a metal plate 101 are in thermal contact.
  • the first portion 106 (or the second portion 107) of the band member 105 can be moved after cooling of the metal plate 101 in the first position in which the first portion 106 is in thermal contact with the tempering surface 104 of the tempering 103. This means that in the first position of the first section 106, for example, it rests on the tempering surface 104. In the first position, the first portion 106 of the band member 105 can thus be pre-cooled and then into the second Position be moved, in which the first portion 106 is in thermal contact with the metal plate 101, to quench them.
  • the first section 106 can again be moved to the first position for pre-cooling.
  • a specific area of the metal board 101 or the entire metal board 101 with the first portion 106 (or the second portion 107) of the band member 105 may be cooled or alternatively heated.
  • the first portion 106 may be replaced by means of
  • Temperier stresses 103 are cooled several times to temper a plurality of metal plates 101 and areas of metal plates 101, without a high design complexity or a time-consuming conversion of the furnace device 100 is required.
  • the temperature control body 103 in FIG. 1 has a temperature control device 108, i. a cooling device or a heating device.
  • Temperature control 108 tempered, i. cools or heats the
  • Temperier Economics 103 so that corresponding to that portion 106, 107 of the band member 105, which is not in thermal contact with the
  • Temperature control surface 104 is tempered at a desired temperature. After tempering, the corresponding section 106, 107 brought into thermal contact with the metal plate 101 and thus tempered.
  • the tempering device 108 has a tube 109, which extends within the tempering 103. The medium for tempering the
  • Temperier Economicss is in the tube 109 (in particular from outside the furnace housing 102) can be fed.
  • the medium for tempering is
  • the medium can be a cooling center! or a cooling liquid for cooling the temperature control device 108.
  • a liquid cooling of the tempering 103th be implemented so that permanently those portions 106, 107 of the band member 105, which in thermal contact with the
  • Tempering surface 104 are cooled, then again to temper the metal plate 101.
  • the tempering body 103 is in other words a heat sink which has a temperature that is significantly cooler than the temperature in the oven space, in particular less than half the temperature in the oven
  • the band member 105 forms a
  • Bandschiinge which encloses the tempering 105.
  • the first portion 106 In the second position, the first portion 106 is spaced from the tempering body 103. In the first position, the second portion 107 is spaced from the tempering 103.
  • the band member 105 is arranged such that in the second position, the first portion 106 between the tempering 103rd and the metal plate 101 can be arranged and the first portion 106 is spaced from the tempering 103.
  • the band member 105 is on the
  • Metal plate 101 can be placed so placed that during movement of the
  • Temperature control body 103 can be generated. By laying the band member 105 on the metal plate 101, a frictional force is generated between the band member 105 and the metal plate 101. When the metal plate 101 is moved along the conveying direction 114, the metal plate 101 takes on its
  • the band member 105 Moving due to the frictional force the band member 105, so that the band member 105 moves and move from the first position to the second position and vice versa.
  • the first portion 106 and the second portion 107 is alternately on different areas of the metal plate 101 or along the conveying direction 114 of metal plates 101 arranged one behind the other.
  • an insulating housing 110 is disposed in the furnace room.
  • Insulating housing 110 encloses at least partially the tempering body 103 and the band member 105 such that the insulating housing 110 the
  • the insulating housing 110 may, for example, have a hood shape and be slipped over the tempering body 103, the insulating housing 110 having an opening in the direction of metal plate 101 so that the band element 105 can be brought into contact with the metal plate 101 with a section 106, 107.
  • the area of the furnace chamber which surrounds the insulating housing 110 may have a high temperature and thus be used for heating the metal circuit board 101. Within the insulating housing 110 then prevail lower temperatures, since the
  • Insulating housing 110 the interior of the insulating housing 110 of the
  • the furnace device 100 further has a conveyor 112 for conveying the metal plate 101 within the furnace chamber along the conveying direction 114.
  • the conveyor 112 has, for example, a plurality of
  • Conveyor rollers arranged metal plate 101 can by means of rotation of the
  • Conveyor rollers along a conveying direction 114 are conveyed through the oven chamber.
  • band member 105 as tempering can in the
  • the plurality of tempering pins 405 are used with a corresponding design of the tempering 103.
  • FIG. 2 shows a furnace apparatus 100 according to another exemplary embodiment. Additionally or alternatively to the features of
  • the drive device 201 is configured to move the band member 105 between the first position and the second position.
  • the drive device 201 has one or more drive rollers 202 which move the belt element 105 between the first position and the second position.
  • the band member 105 as a band loop may, for example, extend over one or more drive rollers 202, wherein at least one drive roller is driven and thus drives the band member to reciprocate the portions 106, 107 between the first position and the second position
  • the band element 105 as a band loop can be arranged, for example, loosely about a drive roller 202 or pretensioned about a drive roller 202.
  • the band member 105 may be driven, for example, in the manner of a belt drive.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an oven device 100 from FIG. 1 or FIG. 2.
  • the oven device 100 from FIG shown that also several tempering 103, 103 'z. B. along the conveying direction 114 can be arranged.
  • one band element 105 can run around each temperature control body 103, 103 '.
  • a band element 105 can also run around a plurality of tempering bodies 103, 103 1 .
  • tempering 103, 103 * interchangeable in the
  • Furnace housings 102 are arranged and / or provided by means of a cooling or heating device (i.e., by means of the tempering device 108).
  • the tempering bodies 103, 103 ⁇ can thus be exchanged for tempering of the first section 106 and / or of the second section 107 or after a certain number of tempering cycles for maintenance or for their own tempering.
  • Temperier stresses 103, 103 v be formed. This means that the
  • Temperature control body 103, 103 1 have a high heat storage capacity and is not actively tempered when placed in the oven chamber. This means that the temperature control bodies 103, 103 'themselves warm up or cool down after repeated heating or cooling of the corresponding sections 106 and 107 of the belt element 105. After a predetermined
  • the furnace apparatus 100 can continue without corresponding long makeready times
  • FIGS. 4 and 5 show further exemplary embodiments of FIGS.
  • Furnace apparatus 100 for heat-treating the board 101 The
  • Oven device 100 has the furnace housing 102 with the furnace chamber 113, in which the metal plate 101 at a certain temperature
  • Furnace space 113 is arranged on. Furthermore, the furnace device 100 has a multiplicity of tempering pins 405.
  • the tempering body 103 has correspondingly a multiplicity of receiving bores 501 (see FIG. 5), into each of which one of the tempering pins 405 can be inserted.
  • the plurality of tempering pins 405 are movably disposed between the first position and a second position such that the plurality of tempering pins 405 are in thermal contact with the tempering body 103 in the first position and in thermal contact with the board 101 in the second position ,
  • the tempering body 103 can be moved together with the temperature control pins 405 relative to the circuit board 101.
  • the plurality of tempering pins 405 may move relative to the tempering body 103 and the board 101 (see embodiment in FIG. 5).
  • the tempering pins 405 are guided in the receiving bores 501 of the tempering body 103.
  • the temperature control pins 405 are thermally coupled to the temperature control body 501 and can thus be heated or cooled accordingly.
  • the temperature control pins 405 are displaceable in the respective
  • Receiving holes 501 arranged that the tempering pins 405 are placed in the second position on a surface of the board 101 and can be adapted to a contour of the surface of the board 101.
  • the tempering pins 405 are in the second position directly on the surface of the board 101. Elevations of the contour of the surface of the board 101 shifts the corresponding temperature control pins 405 in the direction
  • Temperature control body 103 continues. Thus, even with an uneven finish of the board 101 (see FIG. 4), the tempering pins 405 rest on the surface of the board 101.
  • the tempering pins 405 and / or the tempering bodies 103 can be moved by means of a drive device 401 along a stroke direction 402 to the board 101 or be removed therefrom.
  • the drive device 401 may, for example, have a pneumatically or hydraulically operated lifting device.
  • the tempering body 103 may have a central area with the plurality of receiving bays 501.
  • the central region is cooled, for example, by an integrated tube 109, which runs around the central region and through which a cooling medium flows.
  • the Zentraf Scheme of Temperier stressess 103 is on a
  • the oven apparatus 100 includes
  • Insulating element 502 (insulating block), which selectively between the
  • Temperier stresses 103 and the board 101 can be introduced.
  • the insulating element 502 may be present in the first position of the tempering device 105, 405 between the tempering body 103 and the circuit board 101.
  • the temperature control 105, 405 can be brought more effectively by the tempering 103 to a desired temperature, since the
  • Temperierismesky 103 by means of the insulating member 502 from the thermal action of the board 101 and the surrounding furnace chamber 113 is isolated.
  • the insulating element 502 can be selectively introduced, for example, by means of a further conveying device between the tempering body 103 and the tempering device 105, 405 on the one hand and the circuit board 11 on the other hand, and moved along a traversing device 503, for example.
  • the travel direction 503 is formed, for example, orthogonal to the conveying direction 114 of the board 101 in the furnace device 100.
  • “encompassing” does not exclude other elements or steps, and "a” or “an” does not exclude a multitude. It should also be appreciated that features or steps described with reference to one of the above embodiments may also be used in combination with other features or steps of others above

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ofen Vorrichtung (100) zum Wärmebehandeln einer Platine (101). Die Ofenvorrichtung ( 100) weist ein Ofengehäuse (102) mit einem Ofenraum (113), in welchem die Platine (101) mit einer bestimmten Temperatur wärmebehandelbar ist, einen Temperierkörper (103), welcher in dem Ofenraum (113) angeordnet ist auf. Ferner weist die Ofenvorrichtung (100) einen Temperierkörper (103) und eine Temperiereinrichtung auf. Die Temperiereinrichtung ist innerhalb des Ofenraums (113) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet, dass die Temperiereinrichtung zumindest in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper (103) ist und in der zweiten Position mit der Platine (101) in thermischen Kontakt bringbar ist.

Description

Ofenvorrichtung zum Wärmebehandeln einer Metallplatine
-
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ofenvorrichtung zum Wärmebehandeln einer Metallplatine sowie ein Verfahren zum Wärmebehandeln einer
Metallplatine.
Hintergrund der Erfindung
Im Karosseriebau für Kraftfahrzeuge werden Bauteile bevorzugt, welche ein geringes Gewicht bei gleichzeitig gewünschter Festigkeit und gewünschtem Verformungsverhalten aufweisen. In Bereichen der Karosserie, die im Fall eines Crashs besonders hohen Belastungen ausgesetzt sein kann, werden pressgehärtete Bauteile eingesetzt, die aus hochfesten Stählen erzeugt sind und unterschiedliche duktile Bereiche aufweisen. Als Beispiele für solche Bauteile sind die A- und B-Säule, die Stoßstange und Türaufprallträger eines Kraftfahrzeugs zu nennen. Bauteile mit unterschiedlichen duktilen Bereichen werden beispielsweise hergestellt, indem Metallplatinen Bereiche aufweisen, welche unterschiedlich wärmebehandelt werden. Diese unterschiedliche Wärmebehandlung unterschiedlicher Bereiche der Metallplatinen wird beispielsweise mittels einer gezielten Einstellung von unterschiedlichen Temperatur- bzw. Abkühlprofilen gesteuert.
DE 10 2012 216 468 offenbart beispielsweise die Herstellung eines
Metallbauteils, bei welchen unterschiedliche Bereiche des Metall Bauteils mit unterschiedlichen Abkühlprofilen bzw. Abkühlgeschwindigkeiten abgekühlt werden, so dass die beiden Bereiche unterschiedliche duktile Eigenschaften aufweisen.
Darstellung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ofenvorrichtung bereitzustellen, welche eine flexible und effiziente Wärmebehandlung einer Metallplatine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Ofenvorrichtung zum Wärmebehandeln einer Metallplatine sowie einem Verfahren zum Wärmebehandeln einer Metallplatine gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine
Ofenvorrichtung zum Wärmebehandeln einer Platine (z.B. einer Metallpfatine) beschrieben. Die Ofenvorrichtung weist ein Ofengehäuse mit einem Ofenraum auf, in welchem die Platine mit einer bestimmten Temperatur
wärmebehandelbar ist. Ferner weist die Ofenvorrichtung einen
Temperierkörper auf, welcher in dem Ofenraum angeordnet ist. Ferner weist die Ofenvorrichtung eine Temperiereinrichtung auf, wobei die
Temperiereinrichtung innerhalb des Ofenraums zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet ist, dass die
Temperiereinrichtung zumindest in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper ist und in der zweiten Position mit der Platine in thermischen Kontakt bringbar ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Temperiereinrichtung als Bandelement und/oder mit einer Vielzahl von Temperierstiften ausgebildet. Beide Ausbildungen werden im Folgenden genauer erläutert. Das Bandelement weist einen ersten Abschnitt auf. Der Temperierkörper weist eine Temperierfläche auf, wobei das Bandelement innerhalb des Ofenraums zwischen der ersten Position und der zweiten Position derart bewegbar angeordnet ist, dass der erste Abschnitt in der ersten Position in thermischen Konta kt mit der Temperierfläche ist und dass der erste Abschnitt in der zweiten Position mit der Platine in thermischen Kontakt bringbar ist.
In der beispielhaften Ausführungsform mit einer Vielzahl von Temperierstiften weist der Temperierkörper entsprechend eine Vielza hl von
Aufnahmebohrungen auf, in welche jeweils einer der Temperierstifte einbringbar ist. Die Vielzahl von Temperierstiften zwischen der ersten Position und einer zweiten Position ist derart bewegbar angeordnet, dass die Vielzahl von Temperierstiften in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper vorliegt u nd in der zweiten Position mit der Platine in thermischen Kontakt bringbar ist.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Wärmebehandeln einer Platine beschrieben . Gemäß dem Verfahren wird die Platine in einem Ofenraum eines Ofengehäuses einer Ofenvorrichtung bereitgestellt, in welchem die Platine mit einer bestimmten Temperatur wärmebehandelt wird. Ein Bandelement wird innerhalb des Ofenraums zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegt, wobei in der ersten Position ein erster Abschnitt in thermischen Kontakt mit einer
Temperierfläche eines Temperierkörpers, welcher in dem Ofenraum
angeordnet ist, ist und in der zweiten Position der erste Abschnitt mit der Platine in thermischem Kontakt ist.
Die Platine beschreibt ein Metallwerkstück bzw. ein Halbzeug, aus welchem ein Bauteil mit einer gewünschten Form und Duktilität hergestellt wird. Die Platine ist beispielsweise ein Metallblech mit einer Dicke von weniger als ungefähr 2 cm, insbesondere weniger als ungefähr 1 cm . Mittels des Metallbauteils kann beispielsweise eine Metallvorrichtung, wie z.B. eine Kraftfahrzeugkomponente hergestellt werden. Beispielsweise kann die Kraftfahrzeugkomponente eine A- oder B-Säule eines Kraftfahrzeugs, eine Stoßstange oder ein Türaufprallträger eines Kraftfahrzeugs darstellen.
Die Platine kann aus einem Stahl bestehen, der neben Eisen
herstellungsbedingte Verunreinigungen aufweisen kann. Ferner kann das Metallbauteil Legierungsbestandteile aufweisen, wie beispielsweise (in Gew.- %) C: 0,02-0,6%, Mn : 0,5-2,0%, AI : 0,01-0,06%, Si: 0, 1 %bis zu 0,4%, Cr: 0% bis zu 1,2%, P: 0 bis zu 0,035%, S: 0 bis zu 0,035%. Ferner kann das Metallbauteil eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe aus Ti, B, Mo, Ni, Cu und/oder N aufweisen, wobei Ti in einem Gehalt von 0 bis zu 0,05%, Cu in einem Gehalt von 0 bis zu 0,01%, B in Gehalten von 0,0008 bis 0,005%, Mo in Gehalten von 0 bis zu 0,4%, Ni in Gehalten von 0 bis zu 0,4%, IM in
Gehalten von 0 bis zu 0,01%, enthalten sein können.
Die Ofenvorrichtung ist zum Erhitzen der Platine ausgebildet. Die Platine wird in der Ofeneinrichtung auf eine gewünschte Temperatur, z.B. auf
Austenitisierungstemperatur, erwärmt oder abgekühlt. Die
Austenitisierungstemperatur beträgt beispielsweise ungefähr 750° C bis ungefähr 1000° C, wobei die untere Grenze der Austenitisierungstemperatur von dem Material des Metallbauteils (Stahl- und Legierungsanteile) abhängt. Oberhalb der Austenitisierungstemperatur liegt ein vollständiges austenitisches Gefüge im Metallbauteil vor.
Die Ofenvorrichtung weist den Ofenraum oder eine Vielzahl verschiedener Ofenräume auf. In jedem Ofenraum kann beispielsweise eine bestimmte Temperatur eingestellt werden, so dass die Platine in jedem der Ofenräume einer bestimmten Temperatur zum Erhitzen oder zum Abkühlen ausgesetzt ist. Die Ofenvorrichtung kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass ein vorbestimmtes, zeitlich veränderbares Temperaturprofil in dem Ofenraum eingestellt werden kann. Das Temperaturprofil wirkt auf die Platine ein, während sich diese in dem Ofenraum des Ofengehäuses der Ofenvorrichtung befindet. Beispielsweise kann die Ofenvorrichtung derart ausgebildet sein, dass die Platine ortsfest während des gesamten Temperiervorgangs stationär in dem Ofengehäuse und somit in ein- und demselben Ofenraum vorliegt. Alternativ kann die Ofenvorrichtung beispielsweise nach Bauart eines
Durchlaufofens ausgebildet sein, so dass die Piatine durch eine Förderrichtung sequenziell oder kontinuierlich durch den Ofenraum bzw. durch mehrere, entiang der Förderrichtung hintereinander angeordneter Ofenräume befördert wird.
Ein vorbestimmtes, zeitlich veränderbares Temperaturprofil (z.B. Aufwärmund/oder Abkühlprofil) beschreibt einen örtlichen und/oder zeitlichen
Temperaturverlauf einer Temperatur, welche in einem bestimmten Ofenraum einstellbar ist und auf die gesamte Platine bzw. auf vorbestimmte Bereiche der Platine wirkt. So kann beispielsweise in der Ofenvorrichtung die Platine in einem ersten Ofenraum auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden und zu einem anderen Zeitpunkt bzw. in einen weiteren zweiten Ofenraum eine andere Temperatur eingestellt werden, welche auf die Platine wirkt und diese abkühlt oder weiter erwärmt.
Hierzu können in dem Ofenraum beispielsweise Heizelemente oder
Kühlelemente angeordnet werden, um ein gewünschtes Temperaturprofil in dem Ofenraum einzustellen, so dass die Piatine gezielt erwärmt, abgekühlt oder temperaturgleich gehalten wird. Die Temperatur in einem Ofenraum der Ofenvorrichtung kann beispielsweise zwischen ungefähr 100° C bis ungefähr 1000° C eingestellt werden.
Um gezielt unterschiedlich duktile Bereiche einer Platine einzustellen, werden gezielt bestimmte Bereiche der Platine zeitlich unterschiedlich erwärmt und insbesondere zeitlich unterschiedlich abgekühlt, um somit unterschiedliche Gefügebereiche in den verschiedenen Bereichen der Platine einzustellen .
Insbesondere bei einer Erwärmung des Metallbauteils kann die
Erwärmungsgeschwindigkeit von ungefähr 1 K/s bis ungefähr 20 K/s betragen. Mittels der Temperierung des Ofenraumes und insbesondere der Temperierung des weiter unten im Detail beschrieben Bandelements können Bereiche des Metallbauteils beispielsweise auch abgekühlt werden, d.h. dass
Abkühlgeschwindigkeit von ungefähr 1 K/s bis ungefähr 40 K/s erzielbar sind.
Welche Gefüge sich in der Platine während des Erwärmens, Haltens oder Abkühlens einstellen, kann aus einem Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubild (ZTU-Diagramm) entnommen werden. In einem ZTU-Diagramm kann die Gefügeentwicklung bei unterschiedlichen Temperaturverläufen bzw.
Abkühlgeschwindigkeiten während des Abkühlens abgelesen werden. Mittels der vorliegenden Erfindung können insbesondere vorbestimmte
Bereiche der Platine langsam oder schnell abgekühlt werden, indem ein erster Abschnitt des Bandelements und/oder die Temperierstifte in thermischen Kontakt mit einem vorbestimmten Oberflächenbereich der Platine, welcher abgekühlt werden soll, gebracht wird. Alternativ können insbesondere vorbestimmte Bereiche der Platine schnell erhitzt werden, indem ein erster Abschnitt des Bandelements und/oder die Temperierstifte in thermischen Kontakt mit einem vorbestimmten Oberflächenbereich der Platine, welcher schnell erhitzt werden soll, gebracht wird. Im Weiteren wird mit dem Begriff„thermischer Kontakt" eine thermische Wechselwirkung zwischen zwei entsprechenden Elementen, z.B. dem ersten Abschnitt des Bandelements und/oder der Temperierstifte einerseits und der Platine andererseits, verstanden, so dass ein schneller Temperaturaustausch zwischen den entsprechenden zwei Elementen ermöglicht wird. Ein solcher schneller Temperaturaustausch zwischen den entsprechenden zwei Elementen (z.B. dem entsprechenden Abschnitt des Bandelements und/oder der Temperierstifte einerseits und der Platine andererseits) kann insbesondere dadurch erzielt werden, indem das erste Element, z.B. der entsprechende Abschnitt des Bandelements und/oder der Temperierstifte, in physischen Kontakt mit dem zweiten Element, bzw. dem gewünschten Bereich der Platine, vorliegt bzw. ist. Dies bedeutet beispielsweise, dass der entsprechende
Abschnitt des Bandelements und/oder der Temperierstifte den gewünschten Bereich der Platine berührt, so dass schnell thermische Energie zwischen beiden Elementen ausgetauscht werden kann. Dies führt zu einer Kühlung oder Erwärmung des gewünschten Bereichs der Platine.
Alternativ kann unter thermischen Kontakt verstanden werden, dass zwischen zwei Elementen, z.B, dem entsprechenden Abschnitt des Bandelements und/oder der Temperierstifte einerseits und des entsprechenden Bereichs der Platine andererseits ein geringer Abstand besteht, d.h. ein Abstand zwischen ungefähr 1 Millimeter und ungefähr 2 Zentimeter.
Der Temperierkörper weist insbesondere eine hohe Wärmespeicherkapazität auf, so dass dieser mehrere Kühlzyklen des ersten Abschnitts des
Bandelements und/oder der Temperierstifte durchführen kann. Wie weiter unten im Detail bezüglich verschiedener beispielhafter Ausführungsformen beschrieben, kann der Temperierkörper austauschbar in dem Ofenraum angeordnet werden und/oder mittels einer Kühl- oder Heizeinrichtung (d.h. einer Temperiereinrichtung) versehen werden. Der Temperierkörper kann beispielsweise ein Hohlkörper sein, welcher mit einem Kühlmedium gefüllt ist. Das Kühlmedium kann beispielsweise ein flüssiges Medium, wie beispielsweise Wasser oder andere geeignete Flüssigkeiten, sein. Die Wände des
Temperierkörpers können aus einem Material mit einer hohen
Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise einem metallischen Material, bestehen. Das Bandelement kann aus einem flexiblen bzw. verformbaren Material bestehen und mittels einer Antriebseinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar angeordnet sein. Das Bandelement kann beispielsweise aus einem blechartigen Band ausgebildet sein. Ferner kann das Bandelement aus einem Ringgewebe, insbesondere aus einem metallischen Ringgewebe, bestehen.
Die Möglichkeit des schnellen Abkühiens oder Erhitzens der Platine oder eines bestimmten Bereichs der Platine kann mittels der vorliegenden Erfindung durch Einsatz eines vorgekühlten bzw. erhitzten Abschnitts des Bandelements erzielt werden. Der Temperierkörper ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit anderen Worten ein Kühlkörper, welcher eine Temperatur aufweist, die deutlich kühler als die Temperatur in dem Ofenraum, insbesondere weniger als die Hälfte der Temperatur in dem Ofenraum, ist.
Der erste Abschnitt des Bandelements kann nach Abkühlen der Platine in eine erste Position verfahren werden, in welcher der erste Abschnitt in thermischen Kontakt mit einer Temperierfläche des Temperierkörpers steht. Dies bedeutet, dass in der ersten Position der erste Abschnitt auf der Temperierfläche aufliegt oder einen Abstand kleiner als z.B. zwei Zentimeter von der Temperierfläche aufweist. In der ersten Position kann der erste Abschnitt des Bandelements somit vorgekühlt (bzw. vorgewärmt) werden und anschließend in die zweite Position verfahren werden, in welcher der erste Abschnitt in thermischen Kontakt mit der Platine steht, um diese abzuschrecken (bzw. zu erhitzen). Anschließend kann der erste Abschnitt erneut in die erste Position zur
Vorkühlung bzw. Vorwärmung verfahren werden.
Somit kann effektiv ein bestimmter Bereich der Platine oder die gesamte Platine mit dem ersten Abschnitt des Bandelements abgekühlt oder alternativ erhitzt werden. Gleichzeitig kann der erste Abschnitt mittels des
Temperierkörpers mehrmals abgekühlt werden, um eine Vielzahl von Platinen bzw. Bereichen von Platinen zu temperieren, ohne dass ein hoher konstruktiver Aufwand oder eine zeitlich aufwändige Umrüstung der
Ofen Vorrichtu g erforderlich ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform, bildet das
Bandelement eine Bandschlinge aus, welche den Temperierkörper umschließt.
Das Bandelement als Bandschlinge kann beispielsweise über eine oder mehrere Rollen verlaufen, wobei zumindest eine Rolle z.B. als Antriebsrolle fungiert und das Bandelement antreibt, um den ersten Abschnitt zwischen der ersten Position und der zweiten Position hin- und herzubewegen. Das
Bandelement als Bandschlinge kann beispielsweise lose über eine Antriebsrolle angeordnet werden oder vorgespannt um eine Antriebsrolle angeordnet werden. Das Bandelement kann beispielsweise nach Art eines Riemenantriebs angetrieben werden. So kann das Bandelement beispielsweise Zahnelemente nach Art eines Zahnriemens aufweisen, welche in entsprechende
Zahnelemente eine Antriebsrolle eingreifen, um somit das Bandelement anzutreiben. Mit anderen Worten kann ein Keilriemen bzw. Zahnriemenbetrieb ermöglicht werden. Alternativ kann bei Vorspannung des Bandelements um die Antriebsrolle ein Flachriemenantrieb ermöglicht werden.
Ferner kann das Bandelement als offenes Band mit zwei freien Endbereichen ausgebildet sein, wobei ein erstes Ende des Bandelements beispielsweise auf einer ersten Antriebsrolle aufgerollt ist und ein zweites, gegenüber dem ersten Ende ausgebildetes Ende an einer weiteren zweiten Antriebsrolle aufgerollt sein. Entsprechend kann durch Steuerung der ersten Antriebsrolle und der zweiten Antriebsrolle das Bandelement zwischen der ersten Position und der zweiten Position hin- und herbewegt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist in der zweiten Position der erste Abschnitt beabstandet von dem Temperierkörper. Das Bandelement ist derart angeordnet, dass in der zweiten Position der erste Abschnitt zwischen dem Temperierkörper und der Platine anordbar ist und der erste Abschnitt von dem Temperierkörper beabstandet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Bandelement ferner einen zweiten Abschnitt auf, welcher von dem ersten Abschnitt beabstandet ist. Der zweite Abschnitt derart ausgebildet, dass in der zweiten Position der zweite Abschnitt beabstandet von der Platine anordbar ist.
Insbesondere ist in einer weiteren beispielhaften Ausführung der zweite Abschnitt derart ausgebildet, dass in der zweiten Position der zweite Abschnitt in thermischen Kontakt mit der Temperierfläche des Temperierkörpers ist.
Durch Ausbildung des zweiten Abschnitts des Bandelements kann effektiver die Platine oder mehrere Platinen mittels des Bandelements temperiert, insbesondere abgekühlt, werden. Während der erste Abschnitt beispielsweise in der zweiten Position durch eine Platine erwärmt oder gekühlt wird, wird der zweite Abschnitt mittels des Temperierkörpers abgekühlt bzw. erhitzt. In einem folgenden Produktionsschritt wird das Bandelement von der zweiten Position in die erste Position bewegt, so dass der erste Abschnitt von dem Temperierkörper temperiert wird und der zweite Abschnitt die Platine oder eine weitere Platine temperiert.
Entsprechend kann das Bandelement weitere dritte Abschnitte aufweisen, welche zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet sind und welche beispielsweise in einer dritten Position des Bandelements entweder mit der Temperierfläche des Temperierkörpers und/oder einer Platine in thermischem Kontakt stehen.
Somit kann der Durchsatz durch die Ofenvorrichtung erhöht werden und somit die gesamte Ofenvorrichtung effizienter gestaltet werden. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Bandelement auf der Platine derart auflegbar ausgebildet, dass bei Bewegung der Platine eine Bewegung des Bandelements relativ zu dem Temperierkörper erzeugbar ist. Mittels Auflegens des Bandelements auf der Platine wird eine Reibkraft zwischen dem Bandelement und der Platine erzeugt. Wird die Platine entlang der Förderrichtung bewegt, so nimmt die Platine bei ihrer Bewegung das Bandelement mit, so dass sich das Bandelement bewegt und gegebenenfalls von der ersten Position in die zweite und umgekehrt bewegen lässt. Auf weitere Antriebsvorrichtungen kann dabei verzichtet werden. Diese
Ausführungsform ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Bande!ement als Bandschlinge, wie oben erläutert, ausgebildet wird, so dass bei ein- und derselben Bewegungsrichtung des Bandelements der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt alternierend auf verschiedene Bereiche der Platine oder auf entlang der Förderrichtung hintereinander angeordneter Platinen auflegbar sind.
Die Temperierstifte bestehen beispielsweise aus einem hoch- temperaturleitfähigen Material, wie beispielsweise Magnesium, Kupfer oder Aluminium. Die Temperierstifte können beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 4 bis ungefähr 15 Millimeter aufweisen. Die Temperierstifte weisen beispielsweise eine Länge von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Zentimeter, insbesondere von ungefähr 10 bis ungefähr 20 Zentimeter auf.
Der Temperierkörper besteht z.B. ebenfalls aus einem temperaturleitfähigen Material, wie beispielsweise aus Kupfer. In einer beispielhaften
Ausführungsform weisen die Temperierstifte beispielsweise einen Durchmesser von ungefähr 4, 8 Millimeter auf. Entsprechend können die
Aufnahmebohrungen einen Durchmesser von beispielsweise ungefähr 5 Millimeter aufweisen. Zur besseren Führung der Temperierstifte kann der Temperierkörper eine Dicke von ungefähr 20 bis ungefähr 50 Zentimeter aufweisen. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind die Temperierstifte derart verschiebbar in den jeweiligen Aufnahmebohrungen angeordnet, dass die Temperierstifte in der zweiten Position auf einer Oberfläche der Platine auflegbar sind und an eine Kontur der Oberfläche der Platine anpassbar sind.
Die Temperierstifte können direkt auf der Oberfläche der Platine aufliegen. Erhebungen der Kontur der Oberfläche der Platine verschieben die
entsprechenden Temperierstifte in Richtung Temperierkörper und Vertiefungen in der Kontur der Oberfläche der Platine verschieben die entsprechenden
Temperierstifte von dem Temperierkörper fort. Somit können selbst bei einer unebenen Ausführung der Platine die Temperierstifte auf der Oberfläche der Platine aufliegen. Somit kann selbst bei unebenen Platinen eine homogene Temperierung (Erwärmung oder Abkühlung) der Platine umgesetzt werden.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform können die Temperierstifte beispielsweise mit einem entsprechenden Federmechanismus ausgebildet sein, sodass die Temperierstifte bezüglich einer Neutralposition an dem
Temperierkörper vorgespannt werden können. Eine unebene Oberfläche der Platine verschiebt die Temperierstifte entsprechend relativ zu dem
Temperierkörper, wobei nach Entfernen der Platine die Temperierstifte aufgrund ihrer Vorspannung wieder in die Neutralposition verschoben werden. Der Federmechanismus kann beispielsweise entsprechende Zug- oder
Druckfedern aufweisen, welche jeweils einem der Temperierstifte
entsprechend zugeordnet ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die
Ofenvorrichtung ferner eine Antriebseinrichtung auf. Die Antriebseinrichtung ist eingerichtet, die Temperiereinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. Wie weiter oben bereits erläutert kann die Antriebseinrichtung eine oder mehrere Antriebsrollen aufweisen, welche das Bandelement zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegen. Ferner kann die Antriebseinrichtung eine Hebeeinrichtung sein, mittels welcher die Temperierstifte und/oder der Temperierkörper in Richtung Platine bewegt werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist der Temperierkörper austauschbar in dem Ofenraum angeordnet. Der Temperierkörper kann somit nach Temperieren des ersten Abschnitts und/oder des zweiten Abschnitts des Bandelements oder der Temperierstifte z.B. nach einer gewissen Anzahl an Temperierzyklen zur Wartung oder zur eigenen Temperierung ausgetauscht werden. Beispielsweise kann der Temperierkörper als passiver Temperierkörper ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass der Temperierkörper eine hohe
Wärmespeicherkapazität aufweist und bei Anordnung in dem Ofenraum nicht aktiv temperiert wird. Dies bedeutet, dass sich der Temperierkörper nach mehrmaligen Erwärmen bzw. Abkühlen der entsprechenden Abschnitte des Bandelements bzw. der Temperierstifte selbst aufwärmt oder abkühlt.
Nachdem eine vorbestimmte Grenztemperatur des Temperierkörpers erreicht ist, kann dieser ausgetauscht werden und beispielsweise mit einem anderen, vortemperierten Temperierkörper ersetzt werden. Somit kann die
Ofenvorrichtung ohne lange Rüstzeiten weiter entsprechende Platinen temperieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der
Temperierkörper eine Temperiervorrichtung, d.h. eine Kühlvorrichtung oder eine Wärmevorrichtung, auf. Die Temperiervorrichtung temperiert, d.h. kühlt oder erwärmt, den Temperierkörper, so dass entsprechend derjenige Abschnitt des Bandelements bzw. der Temperierstifte, welcher in thermischen Kontakt mit der Temperierfläche ist, mit einer gewünschten Temperatur temperiert wird. Nach der Temperierung wird der entsprechende Abschnitt in thermischen Kontakt mit der Platine gebracht und diese somit temperiert. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Temperiervorrichtung ein Rohr auf, welches innerhalb des
Temperierkörpers verläuft. Das Medium zum Temperieren des
Temperierkörpers ist in das Rohr (insbesondere von außerhalb des
Ofengehäuses) einspeisbar. Das Medium zum Temperieren ist insbesondere gasförmig oder flüssig. Beispielsweise kann das Medium ein Kühlmittel bzw. eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen des Temperierkörpers sein. Somit kann eine Flüssigkeitskühlung des Temperierkörpers umgesetzt werden, so dass permanent diejenigen Abschnitte des Bandelements bzw. der Temperierstifte, welche sich in thermischen Kontakt mit der Temperierfläche befinden, gekühlt werden, um anschließend erneut die Platine zu temperieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Isoliergehäuse bereitgestellt, welches in dem Ofenraum angeordnet ist. Das Isoliergehäuse umschließt den Temperierkörper und das Bandelement bzw. die
Temperierstifte zumindest teilweise derart, dass das Isoliergehäuse den Temperierkörper und das Bandelement bzw. die Temperierstifte von einem Bereich des Ofenraums, welcher das Isoliergehäuse umgibt, thermisch abschirmt. Beispielsweise kann der Bereich des Ofenraums, welcher das Isoliergehäuse umgibt, eine hohe Temperatur aufweisen und somit zum Heizen der Platine eingesetzt werden. Innerhalb des Isoliergehäuses herrschen dann niedriger Temperaturen, da das Isoliergehäuse den Innenraum des Isoliergehäuses von der Umgebung des Isoliergehäuses thermisch isoliert. Somit kann eine Temperierung der Platine mittels des Bandelements bzw. der Temperierstifte effizienter durchgeführt werden, da geringere thermische Einflüsse von anderen Bereichen des Ofenraums störend einwirken. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die
Ofenvorrichtung ein Isolierelement (Isolierblock) auf, welches selektiv zwischen dem Temperierkörper und der Platine einbringbar ist. Insbesondere kann das Isolierelement in der ersten Position der Temperiereinrichtung zwischen den Temperierkörper und der Platine vorliegen. Somit kann die Temperiereinrichtung effektiver von dem Temperierkörper auf eine
gewünschte Temperatur gebracht (aufgewärmt oder gekühlt) werden, da der Temperierkörper mittels des Isolierelements von der thermischen Einwirkung der Platine isoliert wird. Das Isolierelement weist insbesondere gute
Dämmeigenschaften auf. Das Isolierelement besteht beispielsweise aus Keramik bzw. Keramikverbundmaterialien. Das Isolierelement kann
beispielsweise mittels einer weiteren Fördereinrichtung selektiv zwischen dem Temperierkörper und der Temperiereinrichtung einerseits und der Platine andererseits eingebracht werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die
Ofenvorrichtung ferner eine Fördereinrichtung zum Fördern der Platine innerhalb des Ofenraums auf. Die Fördereinrichtung weist beispielsweise eine Vielzahl von Förderrollen auf, welche angetrieben werden können. Eine auf den Förderrollen angeordnete Platine kann mittels Drehung der Förderrollen entlang einer Förderrichtung durch den Ofenraum befördert werden. Alternativ kann die Fördereinrichtung ein Förderband aufweisen, auf welchem die Platine aufliegt. Das Förderband wird angetrieben, so dass die Platine in
Förderrichtung durch den Ofenraum befördert wird. Mittels der
Fördereinrichtung kann insbesondere die Ofenvorrichtung als Durchiaufofen in einer beispielhaften Ausführungsform ausgebildet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden.
Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit
Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige
Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispieie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ofenvorrichtung mit einem
Bandelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ofenvorrichtung mit einem Bandelement gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung , und
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ofenvorrichtung mit einem Ofengehäuse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ofenvorrichtung mit
Temperierstiften gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung und Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ofenvorrichtung mit Temperierstiften und einem Isolierelement gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführunqsformen
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.
Fig. 1 zeigt eine Ofenvorrichtung 100 zum Wärmebehandeln einer Platine 101, insbesondere eine Metallplatine. Die Ofenvorrichtung 100 weist ein
Ofengehäuse 102 mit einem Ofenraum 113, in welchem die Metallplatine 101 mit einer bestimmten Temperatur wärmebehandelbar ist und einen
Temperierkörper 103, welcher in dem Ofenraum 113 angeordnet ist auf, wobei der Temperierkörper 103 eine Temperierfläche 104 aufweist.
Ferner weist die Ofenvorrichtung 100 eine Temperiereinrichtung 105, 405 auf, wobei die Temperiereinrichtung 105, 405 innerhalb des Ofenraums 113 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet ist, dass die Temperiereinrichtung 105, 405 zumindest in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper 103 ist und in der zweiten Position mit der Metallplatine 101 in thermischen Kontakt bringbar ist.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Temperiereinrichtung als Bandelement 105 (siehe Fig. 1 und Fig. 2) und/oder mit einer Vielzahl von Temperierstiften (siehe Fig. 4 und Fig. 5) ausgebildet. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform in Fig. 1 weist die Ofenvorrichtung 100 ein Bandelement 105 mit einem ersten Abschnitt 106 auf. Das
Bandelement 105 ist innerhalb des Ofenraums 113 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet, dass der erste Abschnitt 106 in der ersten Position in thermischem Kontakt mit der Temperierfläche 104 ist und dass der erste Abschnitt 106 in der zweiten Position mit der Metallplatine 101 in thermischen Kontakt bringbar ist.
Die Ofenvorrichtung 100 ist zum Erhitzen der Metallplatine 101 ausgebildet. Die Metallplatine 101 wird in der Ofenvorrichtung 100 auf eine gewünschte Temperatur, z.B. auf Austenitisierungstemperatur, erwärmt oder abgekühlt. Die Austenitisierungstemperatur beträgt beispielsweise ungefähr 750° C bis ungefähr 1000° C, wobei die untere Grenze der Austenitisierungstemperatur von dem Material des Metallbauteils (Stahl- und Legierungsanteile) abhängt.
Die Ofenvorrichtung 100 weist den Ofenraum (siehe Fig. 1) oder eine Vielzahl verschiedener Ofenräume auf. In jedem Ofenraum kann beispielsweise eine bestimmte Temperatur eingestellt werden, so dass die Metallplatine 101 in jedem der Ofenräume einer bestimmten Temperatur zum Erhitzen oder zum Abkühlen ausgesetzt ist. Die Ofen Vorrichtung 100 kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass ein vorbestimmtes, zeitlich veränderbares
Temperaturprofil in dem Ofenraum eingestellt werden kann. Das
Temperaturprofil wirkt auf die Metallplatine 101 ein, während sich diese in dem Ofenraum des Ofengehäuses 102 der Ofenvorrichtung befindet.
In Fig. 1 ist die Ofenvorrichtung 100 beispielsweise nach Bauart eines
Durchlaufofens ausgebildet, so dass die Metallplatine 101 entlang einer Förderrichtung 114 sequenziell oder kontinuierlich durch den Ofenraum bzw. durch mehrere, entlang der Förderrichtung 114 hintereinander angeordneter Ofenräume befördert wird. In dem Ofenraum können beispielsweise Temperierelemente 111, z.B.
Heizelemente oder Kühlelemente, angeordnet werden, um ein gewünschtes Temperaturprofil in dem Ofenraum einzustellen, so dass die Metaliplatine 101 gezielt erwärmt, abgekühlt oder temperaturgleich gehalten wird. Die
Temperatur in einem Ofenraum der Ofenvorrichtung 100 kann beispielsweise zwischen ungefähr 100° C bis ungefähr 1000° C eingestellt werden.
Um gezielt unterschiedlich duktile Bereiche einer Metallplatine 101
einzustellen, werden gezielt bestimmte Bereiche der Metallplatine 101 zeitlich unterschiedlich erwärmt und insbesondere zeitlich unterschiedlich abgekühlt, um somit unterschiedliche Gefügebereiche in den verschiedenen Bereichen der Metallplatine 101 einzustellen.
In der Ofenvorrichtung 100 können insbesondere vorbestimmte Bereiche der Metallplatine 101 abgekühlt werden, indem ein erster Abschnitt 106 des Bandelements 105 in thermischen Kontakt mit einem vorbestimmten
Oberflächenbereich der Metallplatine 101, welcher abgekühlt werden soll, gebracht wird. In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 liegt der zweite Abschnitt 107 auf der Metallplatine 101 auf.
Der Temperierkörper 103 weist insbesondere eine hohe
Wärmespeicherkapazität auf, so dass dieser mehrere Kühlzyklen des ersten Abschnitts 106 oder eines zweiten Abschnitts 107 des Bandelements durchführen kann.
Das Bandelement 105 kann aus einem flexiblen bzw. verformbaren Material bestehen und mittels einer Antriebseinrichtung 201 (siehe Fig. 2) zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegbar angeordnet sein. Das Bandelement 105 kann beispielsweise aus einem blechartigen Band
ausgebildet sein. Ferner kann das Bandelement 105 aus einem Ringgewebe, insbesondere aus einem metallischen Ringgewebe, bestehen. Das Bandelement 105 weist ferner einen zweiten Abschnitt 107 auf, welcher von dem ersten Abschnitt 106 beabstandet ist. Der zweite Abschnitt 107 ist z.B. derart ausgebildet, dass in der zweiten Position der zweite Abschnitt 107 beabstandet von der Metallplatine 101 anordbar ist. Insbesondere ist der zweite Abschnitt 107 derart ausgebildet, dass in der zweiten Position der zweite Abschnitt 107 in thermischem Kontakt mit der Temperierfläche 104 des Temperierkörpers 103 ist bzw. auf der Temperierfläche 104 aufliegt. Während der erste Abschnitt 106 in der zweiten Position beispielsweise eine Metallplatine 101 abkühlt, wird der zweite Abschnitt 107 mittels des
Temperierkörpers 103 abgekühlt und umgekehrt. In einem folgenden
Produktionsschritt wird das Bandelement 105 dann von der zweiten Position in die erste Position bewegt, so dass der erste Abschnitt 106 von dem
Temperierkörper 103 temperiert wird und der zweite Abschnitt 107 die Metallplatine 101 oder eine weitere Metallplatine temperiert.
Entsprechend kann das Bandelement 105 weitere dritte Abschnitte aufweisen, welche zwischen dem ersten Abschnitt 106 und dem zweiten Abschnitt 107 angeordnet sind und welche beispielsweise in einer dritten Position des Bandelements 105 entweder mit der Temperierfläche 104 des
Temperierkörpers 103 und/oder einer Metallplatine 101 in thermischem Kontakt stehen. Der erste Abschnitt 106 (bzw. der zweite Abschnitt 107) des Bandelements 105 kann nach Abkühlen der Metallplatine 101 in die erste Position verfahren werden, in welcher der erste Abschnitt 106 in thermischem Kontakt mit der Temperierfläche 104 des Temperierkörpers 103 steht. Dies bedeutet, dass in der ersten Position des ersten Abschnitts 106 dieser auf der Temperierfiäche 104 z.B. aufliegt. In der ersten Position kann der erste Abschnitt 106 des Bandelements 105 somit vorgekühlt werden und anschließend in die zweite Position verfahren werden, in welcher der erste Abschnitt 106 in thermischem Kontakt mit der Metallplatine 101 steht, um diese abzuschrecken.
Anschließend kann der erste Abschnitt 106 erneut in die erste Position zu Vorkühlung verfahren werden.
Es kann somit effektiv ein bestimmter Bereich der Metallplatine 101 oder die gesamte Metallplatine 101 mit dem ersten Abschnitt 106 (bzw. dem zweiten Abschnitt 107) des Bandelements 105 abgekühlt oder alternativ erhitzt werden. Gleichzeitig kann der erste Abschnitt 106 mittels des
Temperierkörpers 103 mehrmals abgekühlt werden, um eine Vielzahl von Metallplatinen 101 bzw. Bereichen von Metallplatinen 101 zu temperieren, ohne dass ein hoher konstruktiver Aufwand oder eine zeitlich aufwändige Umrüstung der Ofenvorrichtung 100 erforderlich ist. Der Temperierkörper 103 in Fig. 1 weist eine Temperiervorrichtung 108, d.h. eine Kühlvorrichtung oder eine Wärmevorrichtung, auf. Die
Temperiervorrichtung 108 temperiert, d.h. kühlt oder erwärmt, den
Temperierkörper 103, so dass entsprechend derjenige Abschnitt 106, 107 des Bandelements 105, welcher nicht in thermischem Kontakt mit der
Temperierfläche 104 ist, mit einer gewünschten Temperatur temperiert wird. Nach der Temperierung wird der entsprechende Abschnitt 106, 107 in thermischen Kontakt mit der Metallplatine 101 gebracht und diese somit temperiert. Die Temperiervorrichtung 108 weist ein Rohr 109 auf, welches innerhalb des Temperierkörpers 103 verläuft. Das Medium zum Temperieren des
Temperierkörpers ist in das Rohr 109 (insbesondere von außerhalb des Ofengehäuses 102) einspeisbar. Das Medium zum Temperieren ist
insbesondere gasförmig oder flüssig. Beispielsweise kann das Medium ein Kühlmitte! bzw. eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen der Temperiervorrichtung 108 sein. Somit kann eine Flüssigkeitskühlung des Temperierkörpers 103 umgesetzt werden, so dass permanent diejenigen Abschnitte 106, 107 des Bandelements 105, welche sich in thermischem Kontakt mit der
Temperierfläche 104 befinden, gekühlt werden, um anschließend erneut die Metallplatine 101 zu temperieren. Der Temperierkörper 103 ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit anderen Worten ein Kühlkörper, welcher eine Temperatur aufweist, die deutlich Kühler als die Temperatur in dem Ofenraum, insbesondere weniger als die Hälfte der Temperatur in dem
Ofenraum, ist. In dem Ausführungsbeispiei in Fig. 1 bildet das Bandelement 105 eine
Bandschiinge aus, welche den Temperierkörper 105 umschließt. In der zweiten Position ist der erste Abschnitt 106 beabstandet von dem Temperierkörper 103. In der ersten Position ist der zweite Abschnitt 107 beabstandet von dem Temperierkörper 103. Das Bandelement 105 ist derart angeordnet, dass in der zweiten Position der erste Abschnitt 106 zwischen dem Temperierkörper 103 und der Metallplatine 101 anordbar ist und der erste Abschnitt 106 von dem Temperierkörper 103 beabstandet ist.
In dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist das Bandelement 105 auf der
Metallplatine 101 derart auflegbar ausgebildet, dass bei Bewegung der
Metallplatine 101 eine Bewegung des Bandelements 105 relativ zu dem
Temperierkörper 103 erzeugbar ist. Mittels Auflegens des Bandelements 105 auf der Metallplatine 101 wird eine Reibkraft zwischen dem Bandelement 105 und der Metallplatine 101 erzeugt. Wird die Metallplatine 101 entlang der Förderrichtung 114 bewegt, so nimmt die Metallplatine 101 bei ihrer
Bewegung aufgrund der Reibkraft das Bandelement 105 mit, so dass sich das Bandelement 105 bewegt und von der ersten Position in die zweite Position und umgekehrt bewegen lässt. Bei ein- und derselben Bewegungsrichtung des Bandelements 105 wird der erste Abschnitt 106 und der zweite Abschnitt 107 alternierend auf verschiedene Bereiche der Metallplatine 101 oder auf entlang der Förderrichtung 114 hintereinander angeordneter Metallplatinen 101 aufgelegt.
Ferner ist ein Isoliergehäuse 110 in dem Ofenraum angeordnet. Das
Isoliergehäuse 110 umschließt zumindest teilweise den Temperierkörper 103 und das Bandelement 105 derart, dass das Isoliergehäuse 110 den
Temperierkörper 103 und das Bandelement 105 von einem Bereich des Ofenraums, welcher das Isoliergehäuse 110 umgibt, thermisch abschirmt. Das Isoliergehäuse 110 kann beispielsweise eine Haubenform aufweisen und über den Temperierkörper 103 gestülpt werden, wobei das Isoliergehäuse 110 in Richtung Metallplatine 101 eine Öffnung aufweist, sodass das Bandelement 105 mit einem Abschnitt 106, 107 in Kontakt mit der Metallplatine 101 gebracht werden kann. Beispielsweise kann der Bereich des Ofenraums, welcher das Isoliergehäuse 110 umgibt, eine hohe Temperatur aufweisen und somit zum Heizen der Metallplatine 101 eingesetzt werden. Innerhalb des Isoliergehäuses 110 herrschen dann niedriger Temperaturen, da das
Isoliergehäuse 110 den Innenraum des Isoliergehäuses 110 von der
Umgebung des Isoliergehäuses 110 thermisch isoliert. Somit kann eine Temperierung der Metallplatine 101 mittels des Bandelements 105 effizienter durchgeführt werden, da geringere thermische Einflüsse von anderen
Bereichen des Ofenraums störend einwirken.
Die Ofenvorrichtung 100 weist ferner eine Fördereinrichtung 112 zum Fördern der Metallplatine 101 innerhalb des Ofenraums entlang der Förderrichtung 114 auf. Die Fördereinrichtung 112 weist beispielsweise eine Vielzahl von
Förderrollen auf, welche angetrieben werden können. Eine auf den
Förderrollen angeordnete Metallplatine 101 kann mittels Drehung der
Förderrollen entlang einer Förderrichtung 114 durch den Ofenraum befördert werden. Anstatt dem Bandelement 105 als Temperiereinrichtung kann in der
Ofenvorrichtung 100 aus Fig. 1 auch die Vielzahl von Temperierstifte 405 mit einer entsprechenden Ausbildung des Temperierkörpers 103 eingesetzt werden.
Fig. 2 zeigt eine Ofenvorrichtung 100 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. Zusätzlich oder alternativ zu den Merkmalen der
Ofenvorrichtung 100 aus Fig. 1 weist die Ofenvorrichtung 100 aus Fig. 2 eine Antriebseinrichtung 201 auf. Die Antriebseinrichtung 201 ist eingerichtet, das Bandelement 105 zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen. Die Antriebseinrichtung 201 weist eine oder mehrere Antriebsrollen 202 auf, welche das Bandelement 105 zwischen der ersten Position und der zweiten Position bewegen. Das Bandelement 105 als Bandschlinge kann beispielsweise über eine oder mehrere Antriebsrollen 202 verlaufen, wobei zumindest eine Antriebsrollen angetrieben wird und das Bandelement somit antreibt, um die Abschnitte 106, 107 zwischen der ersten Position und der zweiten Position hin- und
herzubewegen. Das Bandelement 105 als Bandschlinge kann beispielsweise lose über eine Antriebsrolle 202 oder vorgespannt um eine Antriebsrolle 202 angeordnet werden. Das Bandelement 105 kann beispielsweise nach Art eines Riemenantriebs angetrieben werden. So kann das Bandelement 105
beispielsweise Zahnelemente nach Art eines Zahnriemens aufweisen, welche in entsprechende Zahnelemente eine Antriebsrolle 202 eingreifen, um somit das Bandelement 105 anzutreiben. Mit anderen Worten kann ein Keilriemen bzw. Zahnriemenbetrieb ermöglicht werden. Alternativ kann bei Vorspannung des Bandelements 105 um die Antriebsrolle 202 ein Flachriemenantrieb ermöglicht werden. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ofenvorrichtung 100 aus Fig. 1 oder Fig. 2. In der Ofenvorrichtung 100 aus Fig. 3 wird anschaulich dargestellt, dass auch mehrere Temperierkörper 103, 103' z. B. entlang der Förderrichtung 114 angeordnet werden können. Um jeden Temperierkörper 103, 103' kann beispielsweise jeweils ein Bandelement 105 verlaufen. Ferner kann auch ein Bandelement 105 um mehrere Temperierkörper 103, 1031 verlaufen.
Ferner können die Temperierkörper 103, 103* austauschbar in dem
Ofengehäuse 102 angeordnet werden und/oder mittels einer Kühl- oder Heizeinrichtung (d.h. mittels der Temperiervorrichtung 108) versehen werden.
Die Temperierkörper 103, 103Λ können somit nach Temperieren des ersten Abschnitts 106 und/oder des zweiten Abschnitts 107 bzw. nach einer gewissen Anzahl an Temperierzyklen zur Wartung oder zur eigenen Temperierung ausgetauscht werden.
Beispielsweise können die Temperierkörper 103, 103' als passive
Temperierkörper 103, 103v ausgebildet sein. Dies bedeutet, dass die
Temperierkörper 103, 1031 eine hohe Wärmespeicherkapazität aufweisen und bei Anordnung in dem Ofenraum nicht aktiv temperiert wird. Dies bedeutet, dass sich die Temperierkörper 103, 103' nach mehrmaligen Erwärmen bzw. Abkühlen der entsprechenden Abschnitte 106 und 107 des Bandelements 105 selbst aufwärmen bzw. abkühlen. Nachdem eine vorbestimmte
Grenztemperatur des jeweiligen Temperierkörpers 103, 1031 erreicht ist, kann dieser ausgetauscht werden und beispielsweise mit einem anderen,
vortemperierten Temperierkörper 103, 103' ersetzt werden. Somit kann die Ofenvorrichtung 100 ohne lange Rüstzeiten weiter entsprechende
Metallplatinen 101 temperieren.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen weitere beispielhafte Ausführungsformen der
Ofenvorrichtung 100 zum Wärmebehandeln der Platine 101. Die
Ofenvorrichtung 100 weist das Ofengehäuse 102 mit dem Ofenraum 113, in welchem die Metallplatine 101 mit einer bestimmten Temperatur
wärmebehandelbar ist, und den Temperierkörper 103, welcher in dem
Ofenraum 113 angeordnet ist, auf. Ferner weist die Ofenvorrichtung 100 eine Vielzahl von Temperierstiften 405 auf. Der Temperierkörper 103 weist entsprechend eine Vielzahl von Aufnahmebohrungen 501 (siehe Fig. 5) auf, in welche jeweils einer der Temperierstifte 405 einbringbar ist. Die Vielzahl von Temperierstiften 405 sind zwischen der ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet, dass die Vielzahl von Temperierstiften 405 in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper 103 ist und in der zweiten Position mit der Platine 101 in thermischen Kontakt bringbar ist.
Der Temperierkörper 103 kann zusammen mit den Temperierstifte 405 relativ zu der Platine 101 bewegt werden. Alternativ kann sich die Vielzahl von Temperierstifte 405 relativ zu dem Temperierkörper 103 und der Platine 101 bewegen (siehe Ausführungsbeispiel in Fig. 5). Die Temperierstifte 405 werden in den Aufnahmebohrungen 501 des Temperierkörpers 103 geführt. Die Temperierstifte 405 sind mit dem Temperierkörper 501 thermisch gekoppelt und können somit erwärmt oder entsprechend gekühlt werden.
Die Temperierstifte 405 sind derart verschiebbar in den jeweiligen
Aufnahmebohrungen 501 angeordnet, dass die Temperierstifte 405 in der zweiten Position auf einer Oberfläche der Platine 101 auflegbar sind und an eine Kontur der Oberfläche der Platine 101 anpassbar sind.
Die Temperierstifte 405 liegen in der zweiten Position direkt auf der Oberfläche der Platine 101 auf. Erhebungen der Kontur der Oberfläche der Platine 101 verschiebt die entsprechenden Temperierstifte 405 in Richtung
Temperierkörper 103 und Vertiefungen in der Kontur der Oberfläche der Platine 101 verschieben die entsprechenden Temperierstifte 405 von dem
Temperierkörper 103 fort. Somit können selbst bei einer unebenen Ausführung der Platine 101 (siehe Fig. 4) die Temperierstifte 405 auf der Oberfläche der Platine 101 aufliegen.
Die Temperierstifte 405 und/oder die der Temperierkörper 103 können mittels einer Antriebsvorrichtung 401 entlang einer Hubrichtung 402 zu der Platine 101 bewegt werden oder von dieser entfernt werden. Die Antriebsvorrichtung 401 kann beispielsweise eine pneumatisch oder hydraulisch betriebene Hubeinrichtung aufweisen. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann der Temperierkörper 103 einem Zentralbereich mit der Vielzahl von Aufnahmebohnen 501 aufweisen. Der Zentralbereich wird gekühlt, beispielsweise durch ein integriertes Rohr 109, welches um den Zentralbereich herum verläuft und durch welches ein Kühlmedium strömt. Somit wird der Zentrafbereich des Temperierkörpers 103 auf einer
gewünschten Temperatur gehalten.
Wie in Fig. 5 ferner dargestellt, weist die Ofenvorrichtung 100 ein
Isolierelement 502 (Isolierblock) auf, welches selektiv zwischen dem
Temperierkörper 103 und der Platine 101 einbringbar ist. Insbesondere kann das Isolierelement 502 in der ersten Position der Temperiereinrichtung 105, 405 zwischen den Temperierkörper 103 und der Platine 101 vorliegen. Somit kann die Temperiereinrichtung 105, 405 effektiver von dem Temperierkörper 103 auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden, da der
Temperierkörper 103 mittels des Isolierelements 502 von der thermischen Einwirkung der Platine 101 und des umliegenden Ofenraumes 113 isoliert wird. Das Isolierelement 502 kann beispielsweise mittels einer weiteren Fördereinrichtung selektiv zwischen dem Temperierkörper 103 und der Temperiereinrichtung 105, 405 einerseits und der Platine 11 andererseits eingebracht werden und beispielsweise entlang einer Verfahreinrichtung 503 bewegt werden. Die Verfahrrichtung 503 ist beispielsweise orthogonal zu der Förderrichtung 114 der Platine 101 in der Ofenvorrichtung 100 ausgebildet. Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben
beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezuqszeichenliste:
100 Ofenvorrichtung
101 Metallplatine
102 Ofengehäuse
103 Temperierkörper
104 Temperierfläche
105 Bandelement
106 erster Abschnitt
107 zweiter Abschnitt
108 Temperiervorrichtung
109 Rohr
110 Isoliergehäuse
111 Temperierelemente
112 Fördereinrichtung
113 Ofenraum
114 Förderrichtung
201 Antriebseinrichtung
202 Antriebsrolle
401 Antriebsvorrichtung
402 Antriebsrichtung
405 Temperierstift
501 Aufnahmebohrung
502 Isolierelement
503 Verfahrrichtung Isolierelement

Claims

Patentansprüche
1. Ofenvorrichtung (100) zum Wärmebehandeln einer Platine (101), insbesondere einer Metallplatine, die Ofenvorrichtung (100) aufweisend
ein Ofengehäuse (102) mit einem Ofenraum (113), in welchem die
Platine (101) mit einer bestimmten Temperatur wärmebehandelbar ist,
einen Temperierkörper (103), welcher in dem Ofenraum (113) angeordnet ist,
wobei der Temperierkörper (103) eine Temperierfläche (104) aufweist,
eine Temperiereinrichtung,
wobei die Temperiereinrichtung innerhalb des Ofenraums (113) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet ist, dass die Temperiereinrichtung zumindest in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper (103) ist und in der zweiten Position mit der Platine (101) in thermischen Kontakt bringbar ist.
2. Ofenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1,
wobei die Temperieretnrichtung als Bandelement (105) ausgebildet ist, wobei das Bandelement (105) einen ersten Abschnitt (106) aufweist, wobei der Temperierkörper (103) eine Temperierfläche (104) aufweist, wobei das Bandelement (105) innerhalb des Ofenraums (113) zwischen der ersten Position und der zweiten Position derart bewegbar angeordnet ist, dass der erste Abschnitt (106) in der ersten Position in thermischen Kontakt mit der Temperierfläche (104) ist und dass der erste Abschnitt (106) in der zweiten Position mit der Platine (101) in thermischen Kontakt bringbar ist.
3. Ofenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 2,
wobei das Bandelement (105) eine Bandschlinge ausbildet, welche den
Temperierkörper (103) umschließt, wobei das Bandelement (105) derart angeordnet ist, dass in der zweiten Position der erste Abschnitt (106) zwischen dem Temperierkörper (103) und der Platine (101) anordbar ist.
4. Ofenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 2 oder 3,
wobei in der zweiten Position der erste Abschnitt (106) beabstandet von dem Temperierkörper (103) ist.
5. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4,
wobei das Bandelement (105) ferner einen zweiten Abschnitt (107) aufweist, welcher von dem ersten Abschnitt (106) beabstandet ist, und
wobei der zweite Abschnitt (107) derart ausgebildet ist, dass in der zweiten Position der zweite Abschnitt (107) beabstandet von der Platine (101) anordbar ist.
6. Ofenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 5,
wobei der zweite Abschnitt (107) derart ausgebildet ist, dass in der zweiten Position der zweite Abschnitt (107) in thermischem Kontakt mit der
Temperierfläche (104) des Temperierkörpers (103) ist.
7. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6,
wobei das Bandelement (105) auf der Platine (101) derart auflegbar ausgebildet ist, dass bei Bewegung der Platine (101) eine Bewegung des Bandelements (105) relativ zu dem Temperierkörper (103) erzeugbar ist.
8. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7,
wobei das Bandelement (105) ein Ringgewebe, insbesondere ein metallisches Ringgewebe, aufweist.
9. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend eine Antriebseinrichtung (201),
wobei die Antriebseinrichtung (201) eingerichtet ist, die Temperiereinrichtung zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu bewegen.
10. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei die Temperiereinrichtung eine Vielzahl von Temperierstiften (405) aufweist,
wobei der Temperierkörper (103) eine Vielzahl von Aufnahmebohrungen (501) aufweist, in welche jeweils einer der Temperierstifte (405) einbringbar ist, wobei die Vielzahl von Temperierstiften (405) zwischen der ersten Position und einer zweiten Position derart bewegbar angeordnet ist, dass die Vielzahl von Temperierstiften (405) in der ersten Position in thermischen Kontakt mit dem Temperierkörper (103) ist und in der zweiten Position mit der Platine (101) in thermischen Kontakt bringbar ist.
11. Ofenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 10,
wobei die Temperierstifte (405) derart verschiebbar in den jeweiligen
Aufnahmebohrungen (501) angeordnet sind, dass die Temperierstifte (405) in der zweiten Position auf einer Oberfläche der Platine (101) auflegbar sind und an eine Kontur der Oberfläche der Platine (101) anpassbar sind.
12. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11,
wobei der Temperierkörper (103) austauschbar in dem Ofenraum (113) angeordnet ist.
13. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12,
wobei der Temperierkörper (103) in Richtung der Platine (101) verfahrbar angeordnet ist.
14. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13,
wobei der Temperierkörper (103) eine Temperiervorrichtung (108) aufweist.
15. Ofenvorrichtung (100) gemäß Anspruch 14,
wobei die Temperiervorrichtung (108) ein Rohr (109) aufweist, welches innerhalb des Temperierkörpers (103) verläuft,
wobei ein Medium zum Temperieren des Temperierkörpers in das Rohr einspeisbar ist.
16. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner aufweisend
ein Isoliergehäuse (110), welches in dem Ofenraum (113) angeordnet ist,
wobei das Isoliergehäuse (110) den Temperierkörper (103) und das
Bandelement (105) zumindest teilweise derart umschließt, dass das
Isoliergehäuse (110) den Temperierkörper (103) und das Bandelement (105) von einem Bereich des Ofenraums (113), welcher das Isoliergehäuse (110) umgibt, thermisch abschirmt.
17. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner aufweisend
ein Isolierelement (502), welches selektiv zwischen dem
Temperierkörper (103) und der Platine (101) einbringbar ist.
18. Ofenvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner aufweisend
eine Fördereinrichtung (112) zum Fördern der Platine (101) innerhalb des Ofenraums (113)
19. Verfahren zum Wärmebehandeln einer Platine (101), das Verfahren aufweisend Bereitstellen der Platine (101) in einem Ofenraum (113) eines
Ofengehäuses (102) einer Ofenvorrichtung (100), in welchem die Platine (101) mit einer bestimmten Temperatur wärmebehandelt wird,
Bewegen einer Temperiereinrichtung (105) innerhalb des Ofenraums (113) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position,
wobei in der ersten Position die Temperiereinrichtung in thermischen Kontakt mit einem Temperierkörper (103), welcher in dem Ofenraum (113) angeordnet ist, ist, und
wobei in der zweiten Position die Temperiereinrichtung mit der Platine (101) in thermischem Kontakt ist.
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