WO2023284905A1 - Mehrzonen-heizverfahren, heizvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils - Google Patents

Mehrzonen-heizverfahren, heizvorrichtung und verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils Download PDF

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WO2023284905A1
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heating
contact
sheet steel
steel blank
temperature
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Borek Dvorak
Martin Besik
Vojtech HANSAL
Ondrej Novotny
Radovan Kout
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Benteler Maschinenbau Gmbh
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Definitions

  • Multi-zone heating process Heating device and method for manufacturing a motor vehicle component
  • the invention relates to a multi-zone heating method for sheet steel blanks according to the features of patent claim 1, a heating device for sheet steel blanks according to the features of patent claim 7 and a method for producing a motor vehicle component according to patent claim 16.
  • EP 2 730 665 B1 proposes a hot forming line for the production of hot-formed and press-hardened sheet steel products as motor vehicle components, which line has a heating device and a forming device.
  • the heating device has a temperature control station with an upper tool and a lower tool.
  • Replaceable tempering plates are arranged on the upper tool and/or the lower tool. They are used for conductive temperature control.
  • the tempering plates can be heated or cooled by a tempering source of the tempering station.
  • the temperature control plates have two areas with different temperatures that are to be brought into contact with the component surface.
  • a temperature control source for heating or cooling is arranged in the upper tool and/or in the lower tool.
  • DE 10 2017 128 574 B3 discloses a temperature control unit for heat treating a circuit board with an oven device.
  • the temperature control unit has a temperature control body with a large number of receiving bores for temperature control pins.
  • the tempering pins are movably mounted in the mounting holes. They can be controlled in such a way that a temperature control group of the temperature control pins can be extended out of the temperature control body in the direction of the circuit board to be heated, so that there is thermal contact between the temperature control group and a predetermined temperature control zone of the circuit board.
  • a large number of temperature control pins enables flexible adaptation to different component shapes or areas to be heated or cooled.
  • DE 102014 104922 B4 discloses a method and a device for cooling sheet steel blanks.
  • a steel sheet is heated to a temperature above AC3 of the respective steel material and austenitized in order to then deep-draw the component in a hot press-hardening tool and at the same time cool it at a rate above the critical hardening rate in such a way that a quench hardening structure is established, with the steel material being tempered and in particular cooled after heating above AC3 and before forming and quench hardening, until it has a desired temperature for forming.
  • the tooling plate or worktop engaging the board will have narrow slits to allow for thermal expansion of the material.
  • EP 3211 103 B1 relates to a method for producing a motor vehicle component with at least two mutually different strength ranges.
  • Typical applications are motor vehicle pillars, roof rails, rocker panels, cross members or side members and other structural components installed in the motor vehicle body.
  • the method serves to produce at least two mutually different areas of strength.
  • Pre-coated blanks are provided, in particular blanks made of a hardenable steel alloy.
  • the alloy is heated homogeneously above AC3 and kept at a heating temperature so that a pre-coating for corrosion protection alloys with the board.
  • intermediate cooling and partial heating in the first area to a temperature of at least AC3 subsequent holding and intermediate cooling, hot forming and press hardening of the partially tempered blank are carried out in order to produce the desired motor vehicle component.
  • the aim is to produce areas with a tensile strength greater than 1400 MPa and second areas with a tensile strength less than 1050 MPa and with intermediate transition areas with a width of less than 50 mm.
  • the invention is based on the object of further developing a multi-zone heating process for sheet steel blanks that has a cycle time similar to that in the production of conventional hot-formed components, with narrow transition zones between soft and hard areas being to be achieved and which can be easily integrated into existing and new hot-forming lines can be integrated.
  • a further goal is that with the multi-zone heating process, in particular thick-walled sheet metal components or multi-layer sheet metal components with a wall thickness of at least 2.5 mm, preferably with a wall thickness of at least 3 mm, in particular with a wall thickness of at least 3.5 mm, also in the form of patchwork components can be heated according to requirements within short cycle times.
  • Another goal is the production of a motor vehicle component with areas of different strength by hot forming and press hardening.
  • claim 1 solves this problem.
  • a corresponding device which is also suitable for carrying out the method, is the subject of patent claim 7.
  • the dependent claims relate to advantageous developments.
  • claim 16 solves the problem related to the motor vehicle component.
  • the multi-zone heating method according to the invention for sheet steel blanks is based on the production of sheet steel components, in particular for use in motor vehicles.
  • the term sheet steel blank includes flat, trimmed blanks or also preformed blanks.
  • the term sheet steel blank also stands for, in particular, thick-walled sheet metal components or multi-layer sheet metal components with a wall thickness of at least 2.5 mm, preferably with a wall thickness of at least 3 mm, in particular with a wall thickness of at least 3.5 mm, also in the form of patchwork components.
  • the sheet steel blank comprises a hardenable material, in particular manganese-boron steel, and has a metallic coating which protects against corrosion and scaling, in particular comprising an aluminum-silicon alloy layer.
  • the sheet steel blank can be constructed in one layer from a single material and with a homogeneous wall thickness.
  • the sheet steel blank can also be made of several materials (tailored welded blank) or with different wall thicknesses (tailor rolled blank, tailor welded blank) or with a pre-fixed reinforcement plate in multiple layers as a so-called patchwork.
  • Such a sheet steel blank is first heated to a temperature above the AC3 temperature of the steel material of the sheet steel blank for austenitizing. Then the temperature of the sheet steel plate is lowered below the AC1 temperature and kept between the AC1 temperature and the martensite start temperature of the steel material.
  • the sheet steel blank heated in this way is transferred to a multi-zone heating station.
  • the aim is to have at least a first area of the sheet steel blank and at least a second area of the sheet steel blank produce different material properties.
  • a temperature below the AC1 temperature is kept in a first area of the sheet steel blank.
  • a second area of the sheet steel blank is heated to a temperature above the AC3 temperature of the steel material of the sheet steel blank.
  • a heated contact tool is used for this purpose, which is brought into thermal contact with the surface of the sheet steel blank.
  • thermal contact means that a thermal interaction takes place between two components in order to transfer a certain amount of heat. A faster heat transfer is aimed for.
  • physical contact is provided by means of a not too low compressive force between the components.
  • Thermal contact can also be achieved by setting a small distance between the sheet steel blank to be heated and the heated contact tool in order to transfer the heat without contact.
  • the invention is characterized in that the contact tool is heated by a heating plate before it comes into thermal contact with the steel plate.
  • the heating plate is brought into thermal contact with contact surfaces of the contact tool and, after heating the contact tool, is transferred to a preheating oven to reheat the heating plate.
  • the heating plate can consist of a ceramic material, e.g. B. be made of sintered materials or silicon carbide.
  • the heating plate is only temporarily in the multi-zone heating station to heat up the contact tool. When the heating plate is removed, space is made for the sheet steel blank to be heated. The area-wise heating of the sheet steel blank above the AC3 temperature takes place via thermal contact, in particular by the fact that the contact tool is pressed against the sheet steel blank.
  • Very short cycle times for heating up the contact tool can be achieved.
  • the areas of the sheet steel blank to be heated can be set precisely. In particular, it ensures that the hardness in ductile Areas of the sheet steel board that do not exceed 210 HV.
  • the method according to the invention it is possible with the method according to the invention to make the transition zone between soft and hard areas very small, in particular with a width of less than 30 mm, preferably less than 20 mm.
  • the width of the transition zone can be controlled, for example by recesses being able to be provided in the edge area of the contact tool, such as e.g. B. Bags.
  • Such a multi-zone heating station with the associated at least one heating platen that can be oscillated back and forth can be integrated into new and existing thermoforming lines in a space-saving manner.
  • the method according to the invention therefore relates to a furnace system for forming a temperature profile on a sheet steel blank or on a sheet steel component, a temperature below the AC1 temperature being set in at least a first area of the sheet steel blank and a temperature above the AC3 temperature being set in one or more second areas. temperature is formed;
  • the sheet steel blank is fed via the transfer device to a forming station, in particular for hot forming and press hardening.
  • the method according to the invention is based on the oscillating transfer of a heating plate between the preheating oven and the multi-zone heating station.
  • the tact at which the heating plate is reciprocated preferably corresponds to the tact at which the steel sheets are heat-treated in the multi-zone heating station, that is, the tact at which the steel sheets are transferred into and out of the multi-zone heating station . Since the cycle widths can be very short, it is necessary to preheat the heating plate very quickly, since a considerable amount of heat has to be transferred from the heating plate to the contact surfaces of the contact tools in the relatively short cycle time. The goal is that the large amount of heat does not flow from the contact surface to the opposite end of the contact tool, which faces away from the sheet steel blank. Accordingly, the heating plate should be moved quickly out of the contact tool when the contact tool is opened and at the same time the at least one sheet steel blank to be heated can be introduced into the multi-zone heating station in order to quickly close the contact tool again.
  • a furnace chamber of the preheating furnace is directly adjacent to the thermally insulated multi-zone heating station.
  • the heating plate should be transferred back and forth in a direct and preferably shortest way between the heat of the preheating oven and the contact tools to be heated.
  • the heat in the multi-zone heating station is introduced exclusively or mainly from the heating plate into the multi-zone heating station. This means the heat that is necessary to heat the contact surfaces to a temperature above AC3-.
  • the invention does not rule out that the multi-zone heating station has heating devices in order to maintain a basic temperature for the soft areas of the finished sheet steel blank.
  • the contact tool can be pressed against the heating plate on one or both sides for heating and then pressed against the second area of the steel plate on one or both sides.
  • Contact heating must be done with sufficient accumulated energy to heat areas of the desired shape and size.
  • the sheet steel blanks have an exact position in relation to the contact tool or tools, so that the areas with a temperature above AC3 can be formed exactly at the desired point.
  • Corresponding positioning devices for the sheet steel blanks are provided for this purpose.
  • the sheet steel blanks are heated from both sides by means of the contact tools, with a non-negligible compressive force being applied to the contact surface of the sheet steel blank.
  • the contact tools are preheated to a temperature above AC3 mainly by contact heating from their functional side, ie by contact with the at least one heating plate.
  • the heat required for this is outside the heating time of the sheet steel blanks in the multi-zone heating station, ie in any case with a time offset to the contact of the contact tools with the sheet steel blanks.
  • one-part or multi-part heating plates can be used for one-part or multi-part contact tools.
  • a contact tool can For example, have multiple contact blocks.
  • the contact blocks are preferably not heated permanently, but only temporarily via the oscillatingly transferable heating plate. This reduces the complexity and costs of the multi-zone heating station.
  • the contact blocks can alternatively be preheated to a temperature below the AC3 temperature of the material of the sheet steel blank, with the amount of heat required to reach the temperature in the contact area above the AC3 temperature being transferred via the oscillating transferable heating plate or heating plates is supplied.
  • the heating plate and/or the contact tool can have a contact surface corresponding to the shape of the second area of the sheet steel blank to be heated. It is possible to use masks to make certain adjustments or to form temperature control zones specific to sheet steel.
  • the heating device according to the invention for sheet steel blanks is used in particular for carrying out the multi-zone heating method described above.
  • the heating device comprises a preheating furnace for the heating plate, which is arranged as close as possible to a multi-zone heating station, in which at least one contact tool for the alternating thermal contact with the heating plate and the sheet steel blank is arranged.
  • a transfer station for the transfer of a sheet steel blank into and out of the multi-zone heating station is upstream of the multi-zone heating station.
  • a transfer device is provided for transferring the heating plate from the preheating furnace to the multi-zone heating station and back.
  • the transfer stations for the sheet steel blank and the transfer device for the heating plate are preferably kinematically coupled to one another, for example in terms of control technology, drive technology or else mechanically, so that the heating plate and the sheet steel blank can be displaced simultaneously.
  • Mechanically coupled does not mean that the movement or movements of the sheet steel plate and the heating plate or multiple heating plates must be completely synchronous. Rather, the directions of movement should be coordinated with one another, which can be achieved by mechanical coupling.
  • a mechanical coupling in this sense can also be a towing connection be between a carrier for the sheet steel blanks and a carrier for the heating plate, so that the heating plate can be shifted out of the multi-zone heating station, while the sheet steel blank is shifted in synchronously or at a slightly different time and vice versa.
  • Kinematic connections in the sense of a regulation-related or control-related connection allow a requirement-based adjustment to the timing.
  • the heater plate is heated when not in contact with the contact tool.
  • the at least one heating plate can be heated primarily or optionally by resistance heating, by radiant heat or inductively, specifically in the preheating oven and optionally also in the multi-zone heating station.
  • the heating plate consists of a heat-resistant material.
  • the heating plate In order to increase the electrical resistance of the heating plate, it can consist of several electrically isolated segments connected in series or in parallel. In principle, the heating plate can also consist of several thermally insulated segments in order to heat areas or segments of the heating plate to different degrees in order to set a desired temperature profile on the sheet steel blank.
  • the several electrically insulated segments can be individually divided into one or more groups, with the temperature of each of these groups being able to be set separately. In this way, using one and the same heating plate, an adaptation of the areas to be heated on the contact tool can be achieved and in this way the shape and size of the second area to be heated via AC3 can finally be adjusted.
  • the contact tool can also have a number of separate contact blocks for heat transfer to a number of separate areas of the sheet steel blank.
  • the contact blocks can be pressed separately from one another against the heating plate and against the sheet steel blank by means of the lifting device. That Contact tool can be a divided tool and accordingly have an upper tool and a lower tool.
  • the arrangement and shape of the contact blocks is specifically tailored to the respective sheet steel circuit board.
  • the contact blocks or the complete contact tools are interchangeable or can be adapted by using masks.
  • the transition zone between the soft and hard area of the sheet steel blank to be treated is very narrow due to the very high processing speed. This means that the contact times with the contact surfaces of the contact tools are very short.
  • the width of the transition zone can be adjusted by a special treatment of the edges of the contact surfaces of the contact tools, in particular by providing recesses in the area of the edges. The recesses can be achieved, for example, by drilling, perforating, cutting, piercing or deepening. This reduces the direct contact area in the edge region and allows the thermal junction area to be increased somewhat if required.
  • the heating device according to the invention can have one or more heating plates which can be moved into the multi-zone heating station together or independently of one another.
  • the position of the sheet steel components in the multi-zone heating station is preferably horizontal.
  • the position can optionally also be vertical or tilted.
  • a common heating plate can be used for all AC3 zones or contact blocks of the contact tool, or individual heating plates can be used for each individual contact block.
  • the heating plates can be product-specific or adapted to the shape and size of the desired area of the sheet steel blank to be thermally processed. It is important that the contact surface of the contact tools corresponds to the contact surface of the heating plate so that the entire area of the contact surfaces of the contact tools is heated evenly and without loss of time and, in particular, little heat dissipates before the contact tools come into contact with the sheet steel blank.
  • the invention includes hot plates a universal size that is not particularly adapted to the contour of the contact surfaces or to second areas of the sheet steel blank.
  • the contact tool is preferably mounted in a resilient manner. Furthermore, the contact tool preferably has contact surfaces on its upper tool and/or on its lower tool that are shape-matched to the sheet steel blank.
  • the term conformal refers to the surface topography and not the contour. The shape adjustment is particularly advantageous in the case of changes in thickness, such as occur in patchwork components when the Ac3 range extends beyond a change in thickness.
  • the sheet steel blank is in particular a preliminary product for a motor vehicle component, in particular the motor vehicle body, for example a pillar, a sill or a door frame.
  • Another aspect of the invention relates to a manufacturing method for a motor vehicle component with at least one hard and at least one soft area, comprising the following steps:
  • a sheet steel blank in particular with the properties described above, is first heated to a temperature above the AC3 temperature of the steel material of the sheet steel blank for austenitizing. Then the temperature of the sheet steel plate is lowered below the AC1 temperature and kept between the AC1 temperature and the martensite start temperature of the steel material.
  • the sheet steel blank heated in this way is transferred to a multi-zone heating station.
  • the goal is to produce at least a first area of the sheet steel blank and at least a second area of the sheet steel blank with material properties that differ from one another. For this purpose, a temperature below the AC1 temperature is kept in a first area of the sheet steel blank.
  • a second area of the sheet steel blank is heated to a temperature above the AC3 temperature of the steel material of the sheet steel blank.
  • a heated contact tool is used for this purpose, which is brought into thermal contact with the surface of the sheet steel blank.
  • the invention is characterized in that the contact tool is heated by a heating plate before it comes into thermal contact with the steel plate.
  • the heating plate is brought into thermal contact with contact surfaces of the contact tool and, after heating the contact tool, is transferred to a preheating oven to reheat the heating plate.
  • the heating plate is only temporarily in the multi-zone heating station to heat up the contact tool. When the heating plate is removed, space is made for the sheet steel blank to be heated.
  • the area-wise heating of the sheet steel blank to above the AC3 temperature takes place via thermal contact, in particular by the contact tool being pressed against the sheet steel blank.
  • the sheet steel blank that has been heat-treated in this way is transferred immediately, in particular in a few seconds, to a homogeneously cooled hot forming and press-hardening tool, where it is formed into a motor vehicle component and partially hardened, with thermal transition zones between the hard and soft area(s) being set below 30 mm.
  • the manufacturing method for the motor vehicle component is carried out using the previously described heating device according to one of claims 8 to 15 and/or includes the previously described multi-zone heating method according to one of claims 1 to 7.
  • FIG. 1 shows a heating device 1 for sheet steel blanks.
  • the sheet steel blanks 2 are blanks for the B-pillars of a motor vehicle.
  • the sheet steel blanks 2 consist of an austenitizable steel.
  • the sheet steel blanks 2 should have at least a first area 3 and a second area 4 after the heat treatment by the heating device 1 .
  • the sheet steel blank 2 has already been heated to a temperature above AC3, austenitized and finally cooled to a temperature between the AC1 temperature and the martensite start temperature of the steel material. In this state, the sheet steel blank 2 is not shown in detail Transfer means, for example via a robot, transferred to a transfer station 5 for the transfer of the heated sheet steel blank 2 to a multi-zone heating station 6.
  • the multi-zone heating station 6 has a contact tool 7, each consisting of an upper tool and a lower tool.
  • the contact tool 7 is in several parts in the area of the upper tool and the lower tool.
  • There are pairs of directly opposite contact blocks 8, 9, 10, 11 are provided.
  • Two sheet steel blanks 2 can be processed at the same time.
  • the contact tool 7 is attached to a lifting device 12, via which both the upper tool with the contact blocks 9, 11 and the lower tool with the contact blocks 8, 10 can be moved towards and away from each other according to the double arrows shown.
  • In the first step (above) there is a heating plate 13 between the opposing contact blocks 8 - 11.
  • the heating plate 13 has a temperature above the AC3 temperature and gives off the necessary heat for heating the contact tool 7 via direct physical contact.
  • the lifting device 12 presses the contact blocks 8 - 11 against the heating plate 13.
  • the contact tool 7 is actuated by actuating the lifting device 12 open.
  • the heating plate 13 is shifted to the left in the image plane into a preheating oven 14 .
  • the displacement takes place over the shortest possible path and in a linear manner.
  • the preheating furnace 14 is located directly next to the multi-zone heating station 6.
  • the transfer station 5 or a carrier for the sheet steel blanks 2 is brought into a position between the contact tools 7 in the multi-zone heating station 6.
  • the lifting device 12 is actuated and the contact blocks 8 - 11 are pressed against the sheet steel blanks 2 in order to heat them in the area 4 to a temperature above AC3.
  • the movement of the sheet steel plates 2 and the heating plate 13 is synchronized, which is indicated by a mechanical coupling 15.
  • the mechanical clutch 15 can be a chain between the heating plate 13 and a Be transfer device for the heating plate 13 and a positioning frame for the steel blanks 2.
  • the contact tool 7 is opened again and the sheet steel blanks 2 are transported out of the multi-zone heating station 6 again.
  • the heated heating plate 13 is again shifted between the contact blocks 8 to 11 of the contact tool 7 .
  • the heat-treated sheet steel blanks 2 are exchanged, as indicated by the double-headed arrow. The cycle begins again.
  • the sheet steel blanks, which are heated differently in some areas, are preferably fed directly to a homogeneously cooled press-hardening tool, hot-formed and hardened.
  • the heating plate 13 is not inductively heated within the multi-zone heating station 6. Tempering to a temperature above AC3 takes place exclusively within the preheating oven 14.
  • the exemplary embodiment in FIG. 2 is supplemented by thermal insulation in the area of the multi-zone heating station 6 .
  • the heating in the preheating oven 14 takes place in a thermally insulated oven chamber 16 .
  • the heating takes place mainly inductively or by resistance heating, but can also take place by radiant heat or by burners or other heating devices 17 arranged there.
  • the furnace chamber 16 is located in the immediate vicinity of the multi-zone heating station 6 with the lifting device 12 for the contact tool 7.
  • the heating plate 13 which is moved in an oscillating manner between the furnace chamber 16 and the multi-zone heating station 16.
  • the movement is linear in a direct way.
  • the heat absorbed by the contact tool 7 should be introduced into the circuit boards 2 as quickly as possible.
  • the cycle times are very short, so that very narrow transition zones can also be reached.
  • the thermal transition zones between hard and soft areas are preferably below 30 mm, values below 20 mm are also possible.
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 shows a multi-zone heating method based on the heating device 1 described above in four steps that follow one another from top to bottom, reference being made to the previously introduced reference symbols for components that remain functionally the same.
  • the difference from the exemplary embodiment in FIGS. 1 and 2 is that the heating plate 13 there is not mechanically connected to the product carrier 19 .
  • the clutch 15 shown in Figure 1 is missing.
  • Step 1 of FIG. 3 shows the heating of the heating plate 13 with the contact tool 7 open.
  • the contact tool 7 is already heated.
  • the heating plate 13 was retracted into the preheating oven 14. Now the boards 2 are transferred into the multi-zone heating station 6 and the contact tool 7 is closed, while at the same time the heating plate 13 next to it is heated.
  • Step 3 shows the heating of the contact tool 7 by means of the heating plate 13, which was relocated to the multi-zone heating station 6 for this purpose. Subsequently (step 4), the heating plate 13 is moved back into the preheating furnace 14, where it is heated up, while at the same time the next two sheet steel blanks 2 are heat-treated in the multi-zone heating station 6.
  • Figures 4 to 8 show different manufacturing layouts.
  • a continuous furnace is provided, in which the sheet steel blanks 2 are heated to a temperature above their AC3 temperature. This is followed by an intermediate cooling station 21, in which the temperature is lowered below AC1 and kept above the martensite start temperature.
  • the sheet steel blank is then moved from a transfer station 5 to the multi-zone heating station 6, in which the heating plate 13 was previously located.
  • the hatched area symbolizes the heating plate 13 in the preheating oven 14.
  • the sheet steel blank is moved back to the transfer station and from there to a hot-forming and press-hardening tool.
  • FIG. 1 The exemplary embodiment in FIG.
  • the exemplary embodiment in FIG. 6 differs from the previous one in that the sheet steel blanks are transferred from the continuous furnace 20 and the subsequent intermediate cooling station 20 directly into the multi-zone heating station 6 .
  • the preheating furnace 14 with the heating plate 13 is directly adjacent to the multi-zone heating station 6 .
  • This concept can be implemented, for example, by means of conveyors that are height-staggered and synchronized with one another. The synchronization is somewhat more complex due to the more compact design.
  • FIG. 7 shows an L production line, again with a continuous furnace 20 for heating to a temperature above AC3. This is followed by the intermediate cooling station 21 for cooling to a temperature below AC1 and above the martensite start temperature.
  • the mode of operation is the same as in FIGS. 4 and 5.
  • the sheet steel blanks are transferred after the continuous furnace 20 and the intermediate cooling station 21 at an angle of 90°. Only the conveying direction of the sheet steel blanks 2 was changed, so that the multi-zone heating station 6 and also the preheating furnace 14 with the heating plate 13 are located directly next to the intermediate cooling station 21.
  • the transfer station 5 causes the movement of the sheet steel blanks to change by 90° towards the post-processing station 22.
  • FIG. 8 differs from that in FIG. 7 in that instead of a continuous furnace 20 and an intermediate cooling station 21, a multiple-hearth furnace 23 is used, which has intermediate cooling chambers.
  • a multiple-hearth furnace 23 is used, which has intermediate cooling chambers.
  • the function of the arrangement according to FIG. 7 corresponds to the explanations given there is referred to.
  • This variant is even more space-saving than the design of Figures 4 to 7 because it requires less floor space.

Abstract

Mehrzonen-Heizverfahren für Stahlblechplatinen (2) mit folgenden Schritten: 1.1. Eine Stahlblechplatine (2) wird zum Austenitisieren auf eine Temperatur über der Ac3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine (2) erwärmt; 1.2. Anschließend wird die Temperatur der Stahlblechplatine (2) unter die Ac1-Temperatur des Stahlwerkstoffs gesenkt und zwischen der Ac1-Temperatur und der Martensitstarttemperatur MS des Stahlwerkstoffs gehalten; 1.3. Die erwärmte Stahlblechplatine (2) wird in eine Mehrzonen-Heizstation (6) transferiert, wobei in einem ersten Bereich (3) der Stahlblechplatine eine Temperatur unter der Ac1-Temperatur gehalten wird und wobei ein zweiter Bereich (4) der Stahlblechplatine (2) auf eine Temperatur über der Ac3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine 2 erwärmt wird, indem ein erhitztes Kontaktwerkzeug (7) mit wenigstens einer Kontaktfläche mit der Oberfläche der Stahlplatine (2) in thermischen Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass 1.4. das Kontaktwerkzeug (7) vor dem thermischen Kontakt mit der Stahlplatine (2) über eine Heizplatte (1) erwärmt wird, die mit Kontaktflächen des Kontaktwerkzeugs (7) in thermischen Kontakt gebracht wird und nach dem Aufheizen des Kontaktwerkzeugs (7) in einen Vorheizofen (14) transferiert wird, um die Heizplatte (13) erneut aufzuheizen und um am Kontaktwerkzeug (7) Platz für die zu erhitzende Stahlblechplatine (2) zu schaffen.

Description

Mehrzonen-Heizverfahren. Heizvorrichtunq und Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeuqbauteils
Die Erfindung betrifft ein Mehrzonen-Heizverfahren für Stahlblechplatinen gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, eine Heizvorrichtung für Stahlblechplatinen gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 7 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils gemäß Patentanspruch 16. .
Aus der EP 2730 665 B1 ist es bekannt, Kraftfahrzeugkarosserien aus metallischen Werkstoffen herzustellen. Hierzu werden insbesondere hochfeste und höchstfeste Stähle eingesetzt, die zumindest partiell hohe Härten oder aber duktile Eigenschaften aufweisen, so dass die Festigkeit und auch die Crashperformance einer Kraftfahrzeugkarosserie gesteigert wird, bei gleichzeitiger Gewichtseinsparung. Üblicherweise werden zur Herstellung von Stahlblechplatinen mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität die Stahlblechplatinen zunächst in einem Ofen auf eine Temperatur homogen erwärmt und anschließend in eine Heizstation in zumindest Teilbereichen weiter auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur (AC3) erwärmt. Die Platine wird im Anschluss daran formgepresst und durch Abschrecken gehärtet. Es kann eine Zwischenkühlung erfolgen.
Die EP 2 730 665 B1 schlägt zur Herstellung warmgeformter und pressgehärteter Stahlblechprodukte als Kraftfahrzeugbauteile eine Warmform linie vor, die eine Erwärmungsvorrichtung und eine Umform Vorrichtung aufweist. Die Erwärmungsvorrichtung weist eine Temperierstation mit einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug auf. An dem Oberwerkzeug und/oder dem Unterwerkzeug sind austauschbare Temperierplatten angeordnet. Sie dienen zur konduktiven Temperierung. Die Temperierplatten sind durch eine Temperierquelle der Temperierstation erwärmbar oder kühlbar. Die Temperierplatten weisen zwei Bereiche unterschiedlicher Temperaturen auf, die in Kontakt mit der Bauteiloberfläche gebracht werden sollen.
In dem Oberwerkzeug und/oder in dem Unterwerkzeug ist eine Temperierquelle zum Heizen oder Kühlen angeordnet. Die DE 10 2017 128 574 B3 offenbart eine Temperiereinheit zum Wärmebehandeln einer Platine mit einer Ofenvorrichtung. Die Temperiereinheit weist einen Temperierkörper auf mit einer Vielzahl von Aufnahmebohrungen für Temperierstifte. Die Temperierstifte sind beweglich in den Aufnahmebohrungen gelagert. Sie sind derart steuerbar, dass eine Temperiergruppe der Temperierstifte aus dem Temperierkörper in Richtung der zu erwärmenden Platine ausfahrbar ist, damit ein thermischer Kontakt zwischen der Temperiergruppe und einer vorbestimmten Temperierzone der Platine entsteht. Eine Vielzahl von Temperierstiften ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Bauteilformen bzw. zu erwärmende bzw. zu kühlende Bereiche.
Die DE 102014 104922 B4 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen von Stahlblechplatinen. Ein Stahlblech wird auf eine Temperatur oberhalb AC3 des jeweiligen Stahlwerkstoffes aufgeheizt und austenitisiert, um das Bauteil anschließend in einen Presshärtewerkzeug in heißem Zustand tiefzuziehen und gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Härtegeschwindigkeit derart abzukühlen, dass sich ein Abschreckhärtegefüge einstellt, wobei nach dem Aufheizen oberhalb AC3 und vor dem Umformen und Abschreckhärten der Stahlwerkstoff temperiert und insbesondere gekühlt wird, bis er eine gewünschte Temperatur zur Umformen besitzt. Es ist vorgesehen, dass die auf die Platine ausübende Werkzeugplatte oder Arbeitsplatte schmale Schlitze aufweist, um eine Wärmeausdehnung des Materials zu ermöglichen.
Die EP 3211 103 B1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Festigkeitsbereichen. Typische Anwendungsfälle sind Kraftfahrzeugsäulen, Dachholme, Schweller, Querträger oder Längsträger sowie weitere in der Kraftfahrzeugkarosserie verbaute Strukturbauteile. Das Verfahren dient dazu, mindestens zwei Bereiche miteinander verschiedener Festigkeit herzustellen. Es werden vorbeschichtete Platinen bereitgestellt, insbesondere Platinenzuschnitte, die aus einer härtbaren Stahllegierung bestehen. Die Legierung wird homogen über AC3 erwärmt und auf eine Aufwärmtemperatur gehalten, so dass eine Vorbeschichtung für den Korrosionsschutz mit der Platine durchlegiert. Über eine Zwischenkühlung und partielles Erwärmen im ersten Bereich über eine Temperatur von mindestens AC3, anschließendes Halten und Zwischenkühlen wird schließlich eine Warmumformung und ein Presshärten der so partiell temperierten Platine durchgeführt, um das gewünschte Kraftfahrzeugbauteil herzustellen. Das Ziel ist es, dass Bereiche mit einer Zugfestigkeit größer 1400 MPa und zweite Bereiche mit einer Zugfestigkeit kleiner als 1050 MPa sowie mit dazwischenliegenden Übergangsbereichen mit einer Breite kleiner 50 mm herzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrzonenheizverfahren für Stahlblechplatinen weiter zu entwickeln, dass eine ähnliche Zykluszeit wie bei der Herstellung von üblichen warmgeformten Bauteilen besitzt, wobei schmale Übergangszonen zwischen weichen und harten Bereichen erreicht werden sollen und welches sich einfach in bestehende und neue Warmform linien integrieren lässt. Ein weiteres Ziel ist, dass mit dem Mehrzonenheizverfahren insbesondere dickwandige Blechbauteile oder mehrlagige Blechbauteile mit einer Wanddicke von wenigstens 2,5 mm, bevorzugt mit einer Wanddicke von wenigstens 3 mm, insbesondere mit einer Wanddicke von wenigstens 3,5 mm auch in Form von Patchwork-Bauteilen anforderungsgerecht innerhalb kurzer Taktzeiten erwärmt werden können. Ein weiteres Ziel ist die Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils mit Bereichen unterschiedlicher Festigkeit durch Warmformen und Presshärten.
Ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 löst diese Aufgabe. Eine entsprechende Vorrichtung, die auch zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, ist Gegenstand des Patentanspruches 7. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen. Anspruch 16 schließlich löst die auf das Kraftfahrzeugbauteil gerichtete Aufgabe.
Das erfindungsgemäße Mehrzonenheizverfahren für Stahlblechplatinen stellt auf die Herstellung von Stahlblechbauteilen, insbesondere für die Verwendung bei Kraftfahrzeugen ab. Der Begriff Stahlblechplatine umfasst flache, beschnittene Platinen oder auch vorgeformte Platinen. Der Begriff Stahlblechplatine steht aber auch für insbesondere dickwandige Blechbauteile oder mehrlagige Blechbauteile mit einer Wanddicke von wenigstens 2,5 mm, bevorzugt mit einer Wanddicke von wenigstens 3 mm, insbesondere mit einer Wanddicke von wenigstens 3,5 mm auch in Form von Patchwork-Bauteilen. Erfindungsgemäß umfasst die Stahlblechplatine aus einem härtbaren Werkstoff, insbesondere Mangan-Bor-Stahl und weist eine metallische vor Korrosion und Verzunderung schützende Beschichtung, insbesondere umfassend eine Aluminium-Silizium-Legierungsschicht auf. Die Stahlblechplatine kann einlagig aus einem einzigen Werkstoff und mit homogener Wanddicke ausgebildet sein. Die Stahlblechplatine kann aber auch aus mehreren Werkstoffen (Tailored Welded Blank) oder mit verschiedener Wanddicke (Tailor Rolled Blank, Tailor Welded Blank) oder mit einem vorfixierten Verstärkungsblech mehrlagig als so genanntes Patchwork ausgebildet sein.
Eine solche Stahlblechplatine wird zunächst zum Austenitisieren auf eine Temperatur über der AC3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine erwärmt. Anschließend wird die Temperatur der Stahlblechplatine unter die AC1 -Temperatur gesenkt und zwischen der AC1 -Temperatur und der Martensitstarttemperatur des Stahlwerkstoffes gehalten. Die so gewärmte Stahlblechplatine wird in eine Mehrzonen- Heizstation transferiert. Das Ziel ist es, wenigstens einen ersten Bereich der Stahlblechplatine und wenigstens einen zweiten Bereich der Stahlblechplatine mit voneinander abweichenden Materialeigenschaften herzustellen. Hierzu wird in einem ersten Bereich der Stahlblechplatine eine Temperatur unter der AC1 -Temperatur gehalten. Ein zweiter Bereich der Stahlblechplatine wird auf eine Temperatur über der AC3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine erwärmt. Hierfür wird ein erhitztes Kontaktwerkzeug verwendet, das mit der Oberfläche der Stahlblechplatine in thermischem Kontakt gebracht wird.
Der Begriff "thermischer Kontakt" bedeutet, dass eine thermische Wechselwirkung zwischen zwei Bauteilen stattfindet, um eine bestimmte Wärmemenge zu übertragen. Ein schneller Wärmeübergang wird angestrebt. Hierzu ist insbesondere ein physischer Kontakt durch eine nicht zu niedrige Druckkraft zwischen den Bauteilen vorgesehen.
Ein thermischer Kontakt kann auch dadurch erreicht werden, dass ein geringer Abstand zwischen der zu erwärmenden Stahlblechplatine und dem erhitzten Kontaktwerkzeug eingestellt wird, um die Wärme berührungslos zu übertragen.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kontaktwerkzeug vor dem thermischen Kontakt mit der Stahlplatine über eine Heizplatte erwärmt wird. Die Heizplatte wird mit Kontaktflächen des Kontaktwerkzeuges in thermischem Kontakt gebracht und nach dem Aufheizen des Kontaktwerkzeuges in einen Vorheizofen transferiert, um die Heizplatte erneut aufzuheizen. Die Heizplatte kann aus einem keramischen Werkstoff bestehen, z. B. aus Sinterwerkstoffen oder aus Siliziumcarbid gefertigt sein. Die Heizplatte befindet sich nur temporär zum Aufheizen des Kontaktwerkzeuges in der Mehrzonen-Heizstation. Wenn die Heizplatte entfernt wird, wird Platz für die zu erhitzende Stahlblechplatine geschaffen. Das bereichsweise Erhitzen der Stahlblechplatine über die AC3-Temperatur erfolgt über den thermischen Kontakt, insbesondere dadurch, dass das Kontaktwerkzeug gegen die Stahlblechplatine gepresst wird.
Es können sehr kurze Zykluszeiten zum Aufheizen des Kontaktwerkzeuges erreicht werden. Durch entsprechende Gestaltung des Kontaktwerkezeuges und/oder der Heizplatten, das heißt durch bestimmte Formgebung der Heizplatten oder der Kontaktwerkzeuge können die zu erwärmenden Bereiche der Stahlblechplatine präzise eingestellt werden. Insbesondere wird sichergestellt, dass die Härte in duktilen Bereichen der Stahlblechplatine die 210 HV nicht überschreitet. Gleichzeitig ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die Übergangszone zwischen weichen und harten Bereichen sehr klein zu gestalten, insbesondere mit einer Breite kleiner als 30 mm, bevorzugt kleiner als 20 mm. Durch entsprechende Formgebung der Randbereiche des Kontaktwerkzeuges kann die Breite der Übergangszone gesteuert werden, beispielsweise indem Ausnehmungen im Randbereich des Kontaktwerkzeuges vorgesehen werden können, wie z. B. Taschen.
Eine solche Mehrzonen-Heizstation mit der dazugehörigen wenigstens einen pendelnd hin und her transferierbaren Heizplatte lässt sich platzsparend in neue und bestehende Warmform linien integrieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft mithin ein Ofensystem zur Bildung eines Temperaturprofils auf einer Stahlblechplatine oder auf einem Stahlblechbauteil, wobei in der Stahlblechplatine in wenigstens einem ersten Bereich eine Temperatur unterhalb der AC1 -Temperatur eingestellt wird und in einem oder mehreren zweiten Bereichen eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur gebildet wird;
Nach der Wärmebehandlung wird die Stahlblechplatine über die Transfereinrichtung einer Umformstation, insbesondere zum Warmformen und Presshärten zugeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem pendelnden Transfer einer Heizplatte zwischen dem Vorheizofen und der Mehrzonen-Heizstation. Der Takt, in welchem die Heizplatte hin und her bewegt wird, entspricht vorzugsweise dem Takt, mit dem die Stahlblechplatinen in der Mehrzonen-Heizstation wärmebehandelt werden, das heißt, dem Takt, in welchem die Stahlblechplatinen in die und aus der Mehrzonen-Heizstation transferiert werden. Da die Zyklusweiten sehr kurz sein können, ist es notwendig, die Heizplatte sehr schnell entsprechend vorzuwärmen, da in der relativ kurzen Taktzeit eine erhebliche Wärmemenge von der Heizplatte auf die Kontaktflächen der Kontaktwerkzeuge übertragen werden muss. Das Ziel ist es, dass die hohe Wärmemenge nicht von der Kontaktfläche bis zum gegenüberliegenden Ende des Kontaktwerkzeuges, das der Stahlblechplatine abgewandt ist, abströmt. Dementsprechend soll die Heizplatte schnell aus dem Kontaktwerkzeug hinausbewegt werden, wenn das Kontaktwerkzeug geöffnet wird und gleichzeitig die wenigstens eine zu erwärmende Stahlblechplatine in die Mehrzonen-Heizstation eingebracht werden, um das Kontaktwerkzeug schnell wieder zu schließen.
In vorteilhafter Weiterbildung grenzt ein Ofenraum des Vorheizofens unmittelbar an die thermisch isolierte Mehrzonen-Heizstation. Die Heizplatte soll auf direkten und bevorzugt auf kürzestem Wege zwischen der Hitze des Vorheizofens und den zu erwärmenden Kontaktwerkzeugen pendeln hin und her transferiert werden. Die Wärme in der Mehrzonen-Heizstation wird ausschließlich oder überwiegend von der Heizplatte in die Mehrzonen-Heizstation eingebracht. Hierbei ist die Wärme gemeint, die notwendig ist, um die Kontaktflächen auf eine Temperatur oberhalb AC3- zu erwärmen. Die Erfindung schließt nicht aus, dass die Mehrzonen-Heizstation Heizeinrichtungen aufweist, um eine Grundtemperatur zu halten für die weichen Bereiche der fertigen Stahlblechplatine.
Das Kontaktwerkzeug kann in vorteilhafter Weiterbildung zum Aufheizen einseitig oder beidseitig gegen die Heizplatte gepresst werden und anschließend ein- oder beidseitig gegen den zweiten Bereich der Stahlplatine gepresst werden. Die Kontakterwärmung muss mit ausreichend akkumulierter Energie erfolgen, um die Bereiche der gewünschten Form und Größe aufheizen zu können. Die Stahlblechplatinen haben hierbei eine genaue Position in Bezug auf das oder die Kontaktwerkzeuge, so dass die Bereiche mit eine Temperatur oberhalb der AC3 exakt an der gewünschten Stelle gebildet werden können. Hierzu sind entsprechende Positioniereinrichtungen für die Stahlblechplatinen vorgesehen. Vorzugsweise werden die Stahlblechplatinen von beiden Seiten mittels der Kontaktwerkzeuge erwärmt, wobei jeweils eine nicht zu vernachlässigende Druckkraft auf die Kontaktfläche der Stahlblechplatine aufgebracht wird. Das Vorheizen der Kontaktwerkzeuge auf eine Temperatur über AC3 erfolgt überwiegend durch die Kontakterwärmung von ihrer Funktionsseite her, das heißt durch den Kontakt mit der wenigstens einen Heizplatte. Die hierfür erforderliche Wärme wird außerhalb der Erwärmungszeit der Stahlblechplatinen in der Mehrzonen- Heizstation, das heißt in jedem Fall zeitlich versetzt zum Kontakt der Kontaktwerkzeuge mit den Stahlblechplatinen.
Je nach Form und Anzahl der Bereiche können ein- oder mehrteilige Heizplatten für ein oder mehrteilige Kontaktwerkzeuge verwendet werden. Ein Kontaktwerkzeug kann beispielsweise mehrere Kontaktblöcke aufweisen. Die Kontaktblöcke werden bevorzugt nicht permanent, sondern nur zeitweise über die pendelnd transferierbare Heizplatte beheizt. Das senkt Komplexität und Kosten der Mehrzonen-Heizstation.
Um die Aufheizzeit und Taktzeit weiter zu reduzieren, können die Kontaktblöcke alternativ auf eine Temperatur unterhalb der AC3-Temperatur des Werkstoffs der Stahlblechplatine vorerwärmt werden, wobei die Wärmemenge zum Erreichen der Temperatur im Kontaktbereich oberhalb der AC3-Temperatur über die pendelnd transferierbare Heizplatte bzw. Heizplatten zugeführt wird.
Die Heizplatte und/oder das Kontaktwerkzeug können eine der Form des zu erwärmenden zweiten Bereichs der Stahlblechplatine entsprechende Kontaktfläche aufweisen. Es ist möglich, Masken zu verwenden, um bestimmte Anpassungen vorzunehmen bzw. stahlblechplatinenspezifische Temperierzonen auszubilden.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung für Stahlblechplatinen dienen insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Mehrzonen-Heizverfahren. Die Heizvorrichtung weist einen Vorheizofen für die Heizplatte vorgesehen, der möglichst nah an einer Mehrzonen-Heizstation angeordnet ist, in welcher wenigstens ein Kontaktwerkzeug für den abwechselnden thermischen Kontakt mit der Heizplatte und der Stahlblechplatine angeordnet ist. Eine Transferstation für den Transfer einer Stahlblechplatine in und aus der Mehrzonen-Heizstation ist der Mehrzonen- Heizstation vorgelagert. Darüber hinaus ist eine Transfereinrichtung zum Transfer der Heizplatte von dem Vorheizofen in die Mehrzonen-Heizstation und zurück vorgesehen.
Vorzugsweise sind die Transferstationen für die Stahlblechplatine und die Transfereinrichtung für die Heizplatte kinematisch, z.B. regelungstechnisch, Antriebstechnisch oder auch mechanisch miteinander gekoppelt, so dass die Heizplatte und die Stahlblechplatine gleichzeitig verlagerbar sind. Mechanisch gekoppelt bedeutet nicht, dass die Bewegung bzw. die Bewegungen der Stahlblechplatine und der Heizplatte bzw. der mehreren Heizplatten vollkommen synchron erfolgen müssen. Vielmehr sollen die Bewegungsrichtungen aufeinander abgestimmt werden, was durch eine mechanische Kopplung erreicht werden kann. Eine mechanische Kopplung in diesem Sinne kann auch eine Schleppverbindung zwischen einem Träger für die Stahlblechplatinen und einem Träger für die Heizplatte sein, so dass die Heizplatte aus der Mehrzonen-Heizstation heraus verlagert werden kann, während die Stahlblechplatine synchron oder zeitlich etwas versetzt hineinverlagert wird und umgekehrt. Kinematische Verbindungen im Sinne einer regelungstechnischen oder steuerungstechnischen Verbindung erlauben eine anforderungsgerechte Anpassung an die Taktung.
Die Heizplatte wird erwärmt, wenn sie nicht mit dem Kontaktwerkzeug in Kontakt steht. Die Erwärmung der wenigstens einen Heizplatte kann hauptsächlich oder optional durch Widerstandsheizung, durch Strahlungswärme sowie induktiv erfolgen, und zwar in dem Vorheizofen und optional zusätzlich auch in der Mehrzonen-Heizstation. Die Heizplatte besteht aus einem hitzebeständigen Material.
Um den elektrischen Widerstand der Heizplatte zu erhöhen, kann sie aus mehreren elektrisch isolierten Segmenten bestehen, die in einer Reihe oder parallel geschaltet sind. Grundsätzlich kann die Heizplatte auch aus mehreren thermisch isolierten Segmenten bestehen, um Bereiche bzw. Segmente der Heizplatte unterschiedlich stark zu erhitzen, um ein gewünschtes Temperaturprofil an der Stahlblechplatine einzustellen.
In einer Weiterbildung der Erfindung können einzeln der mehreren elektrisch isolierten Segmente in eine oder mehrere Gruppen aufgeteilt werden, wobei die Temperatur jeder dieser Gruppen separat eingestellt werden kann. Auf diese Weise kann unter Verwendung ein und derselben Heizplatte eine Anpassung der zu erwärmenden Bereiche am Kontaktwerkzeug erreicht werden und auf diesem Wege schließlich die Form und Größe des über AC3 zu erwärmenden zweiten Bereichs eingestellt werden.
Mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung bzw. der Mehrzonen-Heizeinrichtung können ein oder mehrere Stahlblechplatinen gleichzeitig in einem Zyklus bearbeitet werden. Das Kontaktwerkzeug kann zudem mehrere getrennte Kontaktblöcke für die Wärmeübertragung auf mehrere getrennte Bereiche der Stahlblechplatine aufweisen. Zudem können die Kontaktblöcke mittels der Hubeinrichtung getrennt voneinander gegen die Heizplatte und gegen die Stahlblechplatine pressbar sein. Das Kontaktwerkzeug kann ein geteiltes Werkzeug sein und dementsprechend ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweisen.
Die Anordnung und Form der Kontaktblöcke ist spezifisch auf die jeweilige Stahlblechplatine abgestellt. Die Kontaktblöcke bzw. die kompletten Kontaktwerkzeuge sind austauschbar bzw. können durch die Verwendung von Masken adaptiert werden.
Die Übergangszone zwischen dem weichen und harten Bereich der zu behandelnden Stahlblechplatine ist aufgrund der sehr hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit sehr eng. Das heißt, die Kontaktzeiten mit den Kontaktflächen der Kontaktwerkzeuge sind sehr kurz. Denn zusätzlich kann die Breite der Übergangszone durch eine spezielle Behandlung der Ränder der Kontaktflächen der Kontaktwerkzeuge angepasst werden, insbesondere, indem in dem Bereich der Ränder Aussparungen vorgesehen werden. Die Aussparungen können beispielsweise durch Bohren, Perforieren, Schneiden, Einstechen oder Vertiefen erreicht werden. Dadurch wird die unmittelbare Kontaktfläche im Randbereich verringert und der thermische Übergangsbereich kann etwas vergrößert werden, falls dies erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann ein oder mehrere Heizplatten aufweisen, die gemeinsam oder auch unabhängig voneinander in die Mehrzonen-Heizstation verlagerbar sind.
Die Position der Stahlblechbauteile in der Mehrzonen-Heizstation ist bevorzugt horizontal. Die Position kann optional auch vertikal sein oder geneigt sein.
Es kann eine gemeinsame Heizplatte für alle AC3-Zonen bzw. Kontaktblöcke des Kontaktwerkzeuges verwendet werden oder es können einzelne Heizplatten für jeden einzelnen Kontaktblock verwendet werden. Die Heizplatten können produktspezifisch bzw. an Form und Größe des gewünschten thermisch zu bearbeitenden Bereichs der Stahlblechplatine anpasst sein. Wichtig ist, dass die Kontaktfläche der Kontaktwerkzeuge der Kontaktfläche der Heizplatte entspricht, damit der komplette Bereich der Kontaktflächen der Kontaktwerkzeuge gleichmäßig und ohne Zeitverlust erwärmt wird und insbesondere wenig Wärme abfließt, bevor die Kontaktwerkzeuge mit der Stahlblechplatine in Kontakt gelangen. Die Erfindung schließt Heizplatten mit einer universalen Größe ein, die nicht besonders an die Kontur der Kontaktflächen bzw. an zweite Bereiche der Stahlblechplatine angepasst sind.
Bevorzugt ist das Kontaktwerkzeug federelastisch gelagert. Weiterhin bevorzugt besitzt das Kontaktwerkzeug an seinem Oberwerkzeug und/oder an seinem Unterwerkzeug an die Stahlblechplatine formangepasste Kontaktflächen. Der Begriff formangepasst bezieht sich auf die Oberflächentopografie und nicht auf die Kontur. Die Formanpassung ist insbesondere bei Dickensprüngen von Vorteil, wie sie bei Patchwork-Bauteilen Vorkommen, wenn der Ac3-Bereich sich über einen Dickensprung hinaus erstreckt.
Die Stahlblechplatine ist insbesondere ein Vorprodukt für ein Kraftfahrzeugbauteil, insbesondere der Kraftfahrzeugkarosserie, beispielsweise eine Säule, ein Schweller oder Türrahmen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Kraftfahrzeugbauteil mit wenigstens einem harten und wenigstens einen weichen Bereich, umfasst folgende Schritte:
Eine Stahlblechplatine insbesondere mit zuvor beschriebenen Eigenschaften wird zunächst zum Austenitisieren auf eine Temperatur über der AC3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine erwärmt. Anschließend wird die Temperatur der Stahlblechplatine unter die AC1 -Temperatur gesenkt und zwischen der AC1- Temperatur und der Martensitstarttemperatur des Stahlwerkstoffes gehalten. Die so gewärmte Stahlblechplatine wird in eine Mehrzonen-Heizstation transferiert. Das Ziel ist es, wenigstens einen ersten Bereich der Stahlblechplatine und wenigstens einen zweiten Bereich der Stahlblechplatine mit voneinander abweichenden Materialeigenschaften herzustellen. Hierzu wird in einem ersten Bereich der Stahlblechplatine eine Temperatur unter der AC1 -Temperatur gehalten. Ein zweiter Bereich der Stahlblechplatine wird auf eine Temperatur über der AC3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine erwärmt. Hierfür wird ein erhitztes Kontaktwerkzeug verwendet, das mit der Oberfläche der Stahlblechplatine in thermischem Kontakt gebracht wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kontaktwerkzeug vor dem thermischen Kontakt mit der Stahlplatine über eine Heizplatte erwärmt wird. Die Heizplatte wird mit Kontaktflächen des Kontaktwerkzeuges in thermischem Kontakt gebracht und nach dem Aufheizen des Kontaktwerkzeuges in einen Vorheizofen transferiert, um die Heizplatte erneut aufzuheizen. Die Heizplatte befindet sich nur temporär zum Aufheizen des Kontaktwerkzeuges in derMehrzonen-Heizstation. Wenn die Heizplatte entfernt wird, wird Platz für die zu erhitzende Stahlblechplatine geschaffen. Das bereichsweise Erhitzen der Stahlblechplatine über die AC3- Temperatur erfolgt über den thermischen Kontakt, insbesondere dadurch, dass das Kontaktwerkzeug gegen die Stahlblechplatine gepresst wird. Abschließend wird die so wärmebehandelte Stahlblechplatine unverzüglich, insbesondere in wenigen Sekunden in ein homogen gekühltes Warmform- und Presshärtewerkzeug transferiert und darin zum Kraftfahrzeugbauteil geformt und partiell gehärtet, wobei thermische Übergangszonen zwischen harten und weichen Bereich(en) unter 30 mm eingestellt werden.
Das Herstellungsverfahren für das Kraftfahrzeugbauteil wird unter Verwendung der zuvor beschriebener Heizvorrichtung gemäß einer der Ansprüche 8 bis 15 durchgeführt und/oder umfasst das zuvor beschriebene Mehrzonenheizverfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 7.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, die in rein schematischen Zeichnungen dargestellt sind. Die Figuren zeigen ein Mehrzonen- Heizverfahren in unterschiedlichen Ausführungsformen.
Die Figur 1 zeigt eine Heizvorrichtung 1 für Stahlblechplatinen. Bei den Stahlblech platinen 2 handelt es sich bei diesem Ausführungsbeispiel um Platinen für B-Säulen eines Kraftfahrzeuges. Die Stahlblechplatinen 2 bestehen aus einem austenitisierbaren Stahl. Die Stahlblechplatinen 2 sollen nach der Wärmebehandlung durch die Heizvorrichtung 1 wenigstens einen ersten Bereich 3 und einen zweiten Bereich 4 aufweisen. Die Stahlblechplatine 2 ist bereits auf eine Temperatur über AC3 erwärmt worden, austenitisiert und schließlich auf eine Temperatur zwischen der AC1 - Temperatur und der Martensitstarttemperatur des Stahlwerkstoffs abgekühlt worden. In diesem Zustand wird die Stahlblechplatine 2 über ein nicht näher dargestelltes Transfermittel, beispielsweise über einen Roboter, in eine Transferstation 5 übergeben, für den Transfer der erwärmten Stahlblechplatine 2 zu einer Mehrzonen- Heizstation 6.
Die Mehrzonen-Heizstation 6 besitzt ein Kontaktwerkzeug 7, das jeweils aus einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug besteht. Das Kontaktwerkzeug 7 ist im Bereich des Oberwerkzeugs und des Unterwerkzeugs jeweils mehrteilig. Es sind jeweils paarweise unmittelbar gegenüberliegende Kontaktblöcke 8, 9, 10, 11 vorgesehen. Es können zwei Stahlblechplatinen 2 gleichzeitig bearbeitet werden. Das Kontaktwerkzeug 7 ist an einer Hubeinrichtung 12 befestigt, über welche sowohl das Oberwerkzeug mit den Kontaktblöcken 9, 11 und das Unterwerkzeug mit den Kontaktblöcken 8, 10 aufeinander zu und voneinander weg verlagert werden können entsprechend der eingezeichneten Doppelpfeile. Zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktblöcken 8 - 11 befindet sich im ersten Schritt (oben) eine Heizplatte 13. Die Heizplatte 13 besitzt eine Temperatur oberhalb der AC3-Temperatur und gibt die notwendige Wärme zum Aufheizen des Kontaktwerkzeugs 7 über unmittelbaren physischen Kontakt ab. Die Hubeinrichtung 12 presst die Kontaktblöcke 8 - 11 gegen die Heizplatte 13. Wenn die gewünschte Temperatur an den Kontaktblöcken 8 - 11 erreicht wurde und/oder eine definierte Wärmemenge an die Kontaktblöcke 8 - 11 übertragen wurde, wird das Kontaktwerkzeug 7 durch Betätigen der Hubeinrichtung 12 geöffnet.
Im nächsten Schritt wird die Heizplatte 13 in der Bildebene nach links in einen Vorheizofen 14 verlagert. Die Verlagerung erfolgt auf möglichst kurzem Wege und linear. Der Vorheizofen 14 liegt unmittelbar neben der Mehrzonen-Heizstation 6. Gleichzeitig wird die Transferstation 5 bzw. ein Träger für die Stahlblechplatinen 2 in eine Position zwischen den Kontaktwerkzeugen 7 in der Mehrzonen-Heizstation 6 gebracht. Die Hubeinrichtung 12 wird betätigt und die Kontaktblöcke 8 - 11 werden gegen die Stahlblechplatinen 2 gepresst, um diese in dem Bereich 4 auf eine Temperatur über AC3 zu erwärmen.
Die Bewegung der Stahlblechplatinen 2 und der Heizplatte 13 erfolgt synchronisiert, was durch eine mechanische Kupplung 15 angedeutet wird. Die mechanische Kupplung 15 kann eine Verkettung zwischen der Heizplatte 13 bzw. einer Transfereinrichtung für die Heizplatte 13 und einem Positionsrahmen für die Stahlplatinen 2 sein.
Nachdem die Stahlblechplatinen 2 bereichsweise eine Temperatur über der AC3- Temperatur ihres Werkstoffs angenommen haben, wird das Kontaktwerkzeug 7 wieder geöffnet und die Stahlblechplatinen 2 werden wieder aus der Mehrzonen-Heizstation 6 heraus transportiert. Gleichzeitig wird die aufgeheizte Heizplatte 13 wieder zwischen die Kontaktblöcke 8 bis 11 des Kontaktwerkzeugs 7 verlagert. Die wärmebehandelten Stahlblechplatinen 2 werden ausgetauscht, wie anhand des Doppelpfeils angezeigt wird. Der Zyklus beginnt erneut. Die bereichsweise unterschiedlich erwärmten Stahlblechplatinen werden vorzugsweise unmittelbar einem homogen gekühlten Presshärtewerkzeug zugeführt, warmgeformt und gehärtet.
Die Heizplatte 13 wird nicht innerhalb der Mehrzonen-Heizstation 6 induktiv erwärmt. Das Temperieren auf eine Temperatur oberhalb AC3 erfolgt ausschließlich innerhalb des Vorheizofens 14.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist durch eine thermische Isolierung im Bereich der Mehrzonen-Heizstation 6 ergänzt. Es ist zu erkennen, dass die Erwärmung im Vorheizofen 14 in einer thermisch isolierten Ofenkammer 16 erfolgt. Die Erwärmung erfolgt hauptsächlich induktiv oder durch Widerstandsheizung, kann aber zusätzlich durch Strahlungswärme oder durch dort angeordnete Brenner oder andere Heizeinrichtungen 17 erfolgen. Die Ofenkammer 16 befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zu der Mehrzonen-Heizstation 6 mit der Hubvorrichtung 12 für das Kontaktwerkzeug 7. Hinsichtlich der Funktionsweise des Kontaktwerkzeugs 7 wird auf die Erläuterungen zu Figur 1 Bezug genommen. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der Figur 1 befinden sich ergänzend in der Mehrzonen- Heizstation 6 weitere Heizeinrichtungen 18, die allerdings nicht geeignet sind, den Raum, in welchem das Kontaktwerkzeug 7 bewegt wird, auf eine Temperatur über AC3 zu erwärmen. Das erfolgt ausschließlich über die Heizplatte 13, die pendelnd zwischen dem Ofenraum 16 und der Mehrzonen-Heizstation 16 bewegt wird. Die Bewegung erfolgt linear auf direktem Wege. Die von dem Kontaktwerkzeug 7 aufgenommene Wärme soll möglichst rasch in die Platinen 2 eingebracht werden. Die Zykluszeiten sind sehr kurz, so dass auch sehr schmale Übergangszonen erreicht werden können. Die thermischen Übergangszonen zwischen harten und weichen Bereichen liegen vorzugsweise unter 30 mm, Werte unter 20 mm sind ebenfalls möglich.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 3 zeigt in vier von oben nach unten aufeinander folgenden Schritten ein Mehrzonen-Heizverfahren auf Basis der vorstehend beschriebenen Heizvorrichtung 1, wobei für funktional gleichbleibende Komponenten auf die zuvor eingeführten Bezugszeichen verwiesen wird. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 und 2 besteht darin, dass die dortige Heizplatte 13 nicht mechanisch mit dem Produktträger 19 verbunden ist. Die in Figur 1 dargestellte Kupplung 15 fehlt. Der Ablauf des Verfahrens, bei welchem die Heizplatte 13 abwechselnd vom Vorheizofen 14 in die Mehrzonen-Heizstation 6 verlagert wird, bleibt jedoch gleich. Der Schritt 1 der Figur 3 zeigt das Aufheizen der Heizplatte 13 bei geöffnetem Kontaktwerkzeug 7. Das Kontaktwerkzeug 7 ist bereits aufgeheizt. Die Heizplatte 13 wurde in den Vorheizofen 14 zurückgefahren. Nun werden die Platinen 2 in die Mehrzonen-Heizstation 6 transferiert und das Kontaktwerkzeug 7 wird geschlossen, während gleichzeitig die Heizplatte 13 nebenan aufgeheizt wird.
Der Schritt 3 zeigt das Aufheizen des Kontaktwerkzeugs 7 mittels der Heizplatte 13, die hierfür wieder in die Mehrzonen-Heizstation 6 verlagert wurde. Anschließend (Schritt 4) wird die Heizplatte 13 wieder in den Vorheizofen 14 verlagert, wo sie aufgeheizt wird, während zeitgleich die nächsten beiden Stahlblechplatinen 2 in der Mehrzonen-Heizstation 6 wärmebehandelt werden.
Die Figuren 4 bis 8 zeigen unterschiedliche fertigungstechnische Layouts. Bei einem I-Layout (Träger 4) ist ein Durchlaufofen vorgesehen, in welchem die Stahlblechplatinen 2 auf eine Temperatur über ihre AC3-Temperatur erwärmt werden. Es schließt sich eine Zwischenkühlstation 21 an, in welcher die Temperatur unter AC1 gesenkt wird und oberhalb der Martensitstarttemperatur gehalten wird. Anschließend wird die Stahlblechplatine von einer Transferstation 5 in die Mehrzonen-Heizstation 6 verlagert, in der sich zuvor noch die Heizplatte 13 befand. Die schraffiert dargestellte Fläche symbolisiert die Heizplatte 13 im Vorheizofen 14. Nach dem partiellen Erwärmen wird die Stahlblechplatine zurück zur Transferstation verlagert und von dort zu einem Warmform- und Presshärtewerkzeug. Das Ausführungsbeispiel der Figur 5 unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, dass sich auf den Durchlaufofen 20 und die Zwischenkühlstation 21 zwei Mehrzonen-Heizstationen 6 mit jeweils zwei Heizplatten 13 und zwei Vorheizöfen 14 anschließen. Dadurch kann entweder die Kapazität bzw. die Taktung erhöht werden oder es können in den jeweiligen Mehrzonen-Heizstationen Anpassungen für einen Produktwechsel vorgenommen werden, ohne den Fertigungsprozess zu unterbrechen.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 6 unterscheidet sich von dem vorhergehenden dadurch, dass der Transfer der Stahlblechplatinen aus dem Durchlaufofen 20 und der anschließenden Zwischenkühlstation 20 unmittelbar in die Mehrzonen-Heizstation 6 erfolgt. Wie bei den vorhergegangenen Ausführungsbeispielen auch schließt sich unmittelbar an die Mehrzonen-Heizstation 6 benachbart der Vorheizofen 14 mit der Heizplatte 13 an. Dieses Konzept kann beispielsweise durch zueinander höhenversetzte und synchronisierte Förderer realisiert werden. Die Synchronisation ist aufgrund der kompakteren Bauweise etwas aufwendiger.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 7 zeigt eine L-Produktionslinie, wiederum mit einen Durchlaufofen 20 zum Erhitzen auf eine Temperatur über AC3. Es folgt die Zwischenkühlstation 21 zum Abkühlen auf eine Temperatur unter AC1 und oberhalb der Martensitstarttemperatur. Die Funktionsweise ist dieselbe wie bei den Figuren 4 und 5. Der Transfer der Stahlblechplatinen erfolgt im Anschluss an den Durchlaufofen 20 und die Zwischenkühlstation 21 im Winkel von 90°. Lediglich die Förderrichtung der Stahlblechplatinen 2 wurde geändert, so dass sich die Mehrzonen-Heizstation 6 und auch der Vorheizofen 14 mit der Heizplatte 13 unmittelbar neben der Zwischenkühlstation 21 befinden. Die Transferstation 5 bewirkt die Bewegungsänderung der Stahlblechplatinen um 90° hin zu der Nachbearbeitungsstation 22.
Das Ausführungsbeispiel der Figur 8 unterscheidet sich von demjenigen der Figur 7, dass anstelle eines Durchlaufofens 20 und einer Zwischenkühlstation 21 ein Etagenofen 23 zum Einsatz kommt, der Zwischenkühlkammern aufweist. Im Übrigen entspricht die Funktion der Anordnung gemäß Figur 7. Auf die dortigen Erläuterungen wird Bezug genommen. Diese Variante ist noch raumsparender als die Bauform der Figuren 4 bis 7, weil sie weniger Grundfläche erfordert.
Bezuqszeichen:
1 - Heizvorrichtung
2 - Stahlblechplatine
3 - erster Bereich von 2
4 - zweiter Bereich von 2 5 - Transferstation von 2
6 - Mehrzonen-Heizstation
7 - Kontaktwerkzeug von 6
8 - Kontaktblock von 7
9 - Kontaktblock von 7
10 - Kontaktblock von 7
11 - Kontaktblock von 7
12 - Hubeinrichtung
13 - Heizplatte
14 - Vorheizofen
15 - Kupplung
16 - Ofenkammer
17 - Heizeinrichtung in 16
18 - Heizeinrichtung in 6
19 - Produktträger
20 - Durchlaufofen
21 - Zwischenkühlstation
22 - Warmform- und Presshärtewerkzeug
23 - Etagenofen

Claims

Patentansprüche
1. Mehrzonen-Heizverfahren für Stahlblechplatinen (2) mit folgenden Schritten:
• Eine Stahlblechplatine (2) wird zum Austenitisieren auf eine Temperatur über der Ac3-Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine (2) erwärmt;
• Anschließend wird die Temperatur der Stahlblechplatine (2) unter die Ac1- Temperatur des Stahlwerkstoffs gesenkt und zwischen der Ac1 -Temperatur und der Martensitstarttemperatur (MS) des Stahlwerkstoffs gehalten;
• Die erwärmte Stahlblechplatine (2) wird in eine Mehrzonen-Heizstation (6) transferiert, wobei in einem ersten Bereich (3) der Stahlblechplatine eine Temperatur unter der Ac1 -Temperatur gehalten wird und wobei ein zweiter Bereich (4) der Stahlblechplatine (2) auf eine Temperatur über der Ac3- Temperatur des Stahlwerkstoffes der Stahlblechplatine (2) erwärmt wird, indem ein erhitztes Kontaktwerkzeug (7) mit wenigstens einer Kontaktfläche mit der Oberfläche der Stahlplatine (2) in thermischen Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
• das Kontaktwerkzeug (7) vor dem thermischen Kontakt mit der Stahlplatine (2) über eine Heizplatte (13) erwärmt wird, die mit Kontaktflächen des Kontaktwerkzeugs (7) in thermischen Kontakt gebracht wird und nach dem Aufheizen des Kontaktwerkzeugs (7) in einen Vorheizofen (14) transferiert wird, um die Heizplatte (13) erneut aufzuheizen und um am Kontaktwerkzeug (7) Platz für die zu erhitzende Stahlblechplatine (2) zu schaffen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatte (13) zwischen dem Vorheizofen (2) und der Mehrzonen-Heizstation (6) hin und her transferiert wird, entsprechen dem Takt, mit dem mehrere Stahlblechplatinen (2) nacheinander in die und aus der Mehrzonen-Heizstation (6) transferiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ofenraum (16) des Vorheizofens (14) unmittelbar an die thermisch isolierte Mehrzonen-Heizstation (6) grenzt, wobei die Heizplatte (2) zwischen der Hitze des Vorheizofens (14) und dem zu erwärmenden Kontaktwerkzeug (7) hin und her transferiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die Wärmemenge für die Erwärmung des zweiten Bereichs (4) über der Ac3- Temperatur in der Mehrzonen-Heizstation (6) ausschließlich oder überwiegend von der Heizplatte (13) in die Mehrzonen-Heizstation (6) eingebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktwerkzeug (7) zum Aufheizen einseitig oder beidseitig gegen die Heizplatte (13) gepresst wird und anschließend ein oder beidseitig gegen den zweiten Bereich (4) der Stahlblechplatine (2) gepresst wird, wobei das Kontaktwerkzeug (7) mehrteilig ist und ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrteilige Heizplatte (13) und/oder ein mehrteiliges Kontaktwerkzeug (7) für mehrere zueinander beanstandete zweite Bereiche (4) verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatte (13) und/oder das Kontaktwerkzeug (7) eine der Kontur des zu erwärmenden zweiten Bereichs (4) entsprechende Kontaktfläche aufweist.
8. Heizvorrichtung (1) für Stahlblechplatinen (2), die einen ersten und einen zweiten Bereich (3,4) aufweisen, mit einem Vorheizofen (14) für eine Heizplatte (13), mit einer Mehrzonen-Heizstation (6), die ein Kontaktwerkzeug (7) für den abwechselnden thermischen Kontakt mit der Heizplatte (13) und der Stahlblechplatine (2) aufweist, um einen zweiten Bereich (4) der Stahlblechplatine (2) über die Ac3-Temperatur der des Werkstoffs der Stahlblechplatine (2) zu erwärmen, und mit einer Transferstation (5) für den Transfer einer Stahlblechplatine (2) in und aus der Mehrzonen-Heizstation (6) sowie mit einer Transfereinrichtung zum Transfer der Heizplatte (13) von dem Vorheizofen (2) in die Mehrzonen-Heizstation (6) und zurück.
9. Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transferstation (5) für die Stahlblechplatine (2) mit der Transfereinrichtung für die Heizplatte (13) kinematisch gekoppelt ist, so dass die Heizplatte (13) und die Stahlblechplatine (2) gleichzeitig verlagerbar sind.
10. Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatte (13) aus mehreren elektrisch isolierten Segmenten besteht, wobei Temperatur in jedem der Segmente durch induktive Erwärmung oder durch Widerstandserwärmung separat einstellbar ist.
11. Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktwerkzeug (7) an einer Hubeinrichtung (12) angeordnet ist, um das Kontaktwerkzeug (7) zur Wärmeübertragung zuerst gegen die Heizplatte (13) und anschließend gegen die Stahlblechplatine (2) zu pressen.
12. Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktwerkzeug (7) mehrere getrennte Kontaktblöcke (8-11) für Wärmeübertragung auf mehrere getrennte zweite Bereiche (4) der Stahlblechplatine (2) aufweist.
13. Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich Kontaktblöcke (8-11) mittels der Hubeinrichtung (12) getrennt voneinander gegen die Heizplatte (13) und gegen die Stahlblechplatine (2) pressbar sind.
14. Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Ränder von Kontaktflächen der Kontaktwerkzeuge (7) Aussparungen aufweisen, um die Breite einer thermisch behandelten Übergangszone zwischen einem ersten Bereich (3) und einem zweiten Bereich (4) der Stahlblechplatine (2) zu vergrößern.
15. Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktwerkzeug (7) federelastisch gelagert ist und an seinem Oberwerkzeug und/oder Unterwerkzeug an die Stahlblechplatine (2) formangepasste Kontaktflächen besitzt.
16. Verfahren zum Herstellen eines Kraftfahrzeugbauteils mit wenigstens einem harten und wenigstens einem weichen Bereich, mit den Schritten:
• Durchführung eines Mehrzonen-Heizverfahrens gemäß einer der Ansprüche 1 bis 7,
• anschließend wird die partiell unterschiedlich erwärmte Stahlblechplatine in ein homogen gekühltes Warmform- und Presshärtewerkzeug transferiert, und darin zum Kraftfahrzeugbauteil geformt und partiell gehärtet, wobei thermische Übergangszonen zwischen harten und weichen Bereich(en) unter 30 mm eingestellt werden.
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