VERFAHREN ZUM PRESSHÄRTEN VON WARMUMFORMBAREN PLATINEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Presshärten von Platinen aus warmumformbarem Stahl. Im Stand der Technik ist es bekannt, Platinen, beispielsweise von einem Stahlband, abzuteilen und diese Platinen dann sukzessive in einen Ofen einzubringen, in welchem die Erwärmung der einzelnen Platinen auf Austenitisierungstemperatur oder etwas höher erfolgt. Nach entsprechender Erwärmung der Platinen werden diese in ein Umformund Presshärtewerkzeug eingebracht. Das umgeformte Bauteil wird anschließend aus dem Werkzeug entnommen und beispielsweise gelagert.

[0002] Es ist auch bekannt, die Platinen, nach der Fertigung aus dem Stahlband, zunächst kaltumzuformen und einen Formbeschnitt der Platinen in einem Werkzeug vorzunehmen. Nachfolgend erfolgt dann wiederum die Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur und die Übergabe in ein Umform- und Härtewerkzeug, in welchem das umgeformte Bauteil gehärtet wird.

[0003] Es ist bekannt, unbeschichtete Platinen Presshärten zu lassen, wobei dann nachträglich sehr aufwendig Zunder entfernt werden muss, z.B. mittels Strahlen des Bauteils.

[0004] Bisher werden üblicherweise nur beschichtete Platinen eingesetzt, die beispielsweise eine Korrosionsschutzbeschichtung, insbesondere eine Al-Si Beschichtung, eine Zinkbeschichtung oder eine Beschichtung aus einem nicht metallischem Schutzlack (X-tec) aufweisen. Solche Beschichtungen dienen dazu, eine Zunderbildung während der Erwärmung und vor dem Umformschritt zu vermeiden.

[0005] Nachteil einer solchen Korrosionsschutzbeschichtung ist, dass sie zusätzliche Kosten verursacht, wobei zudem möglicherweise das Umformwerkzeug durch solche Beschichtungen verunreinigt wird, sodass es einem höheren Verschleiß unterliegt.

[0006] Auch ist nachteilig, dass durch eine Korrosionsschutzbeschichtung gegebenenfalls eine Wasserstoffversprödung der Platinen erfolgt.

[0007] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gattungsgemäßer Art zu schaffen, welches kostengünstig eingesetzt werden kann, um pressgehärtete Umformteile zu erzeugen.

[0008] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Zwischenkühlung unter Vermeidung von Sauerstoffzutritt zur Vermeidung von Zunderbildung erfolgt und dass die Platine innerhalb weniger Sekunden und vor weiterer Abkühlung auf Martensitstarttemperatur nach der Zwischenkühlung in das Formwerkzeug eingebracht wird.

[0009] Durch den Einsatz von blanken, unbeschichteten Platinen wird ein wesentlicher Kostenvorteil erreicht, weil nämlich auf eine Beschichtung verzichtet wird. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, dass die Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur dadurch schneller zu erreichen ist, als bei beschichteten Platinen. Hiermit wird also eine erhebliche Energieersparnis erreicht. Auch ist das Material ohne zusätzliche Korrosionsschutzbeschichtung kostengünstiger zu beschaffen.

[0010] Des Weiteren tritt eine Wasserstoffversprödung aufgrund einer Beschichtung nicht auf.

[0011] Um sicherzustellen, dass keine Zunderbildung erfolgt, erfolgt die Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur ohne Sauerstoffzutritt.

[0012] Des Weiteren wird die auf Austenitisierungstemperatur erwärmte Platine unter weiterer Vermeidung von Sauerstoffzutritt auf eine Temperatur unterhalb der Austenitisierungstemperatur, aber oberhalb der Martensitstarttemperatur abgekühlt. Anschließend wird die Platine unmittelbar innerhalb kürzester Zeit, also innerhalb weniger Sekunden, beispielsweise von ein bis fünf Sekunden, nach Verlassen der Kühlzone, in das Warmumformwerkzeug eingebracht, in diesem umgeformt und pressgehärtet.

[0013] Dadurch, dass ein Sauerstoffzutritt vermieden wird, wird auch eine Verzunderung vermieden. Es kommt allenfalls zu einer dünnen Oxidschichtbildung, die für die weitere Verarbeitung unschädlich ist.

[0014] Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird also die Aufwärmzeit auf Austenitisierungstemperatur verkürzt. Auch ist das unbeschichtete Material kostengünstiger zu beschaffen als beschichtetes Material, und ein Problem der Wasserstoffversprödung tritt hierbei nicht auf.

[0015] Als zweite Lösung der eingangs angegebenen Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren zum Presshärten von Platinen aus warmumformbarem Stahl mit folgenden Verfahrensschritten vor:

• eine blanke, unbeschichtete Platine wird zu einem Formteil umgeformt,
• die blanke, mindestens teilweise oder auch vollständig umgeformte Platine wird durch eine Erwärmungszone transportiert und kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mindestens teilweise mindestens auf Austenitisierungstemperatur erwärmt,
• während der Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur wird Sauerstoffzutritt verhindert,
• die so erwärmte Platine wird unter Vermeidung von Sauerstoffzutritt auf eine Temperatur unter Austenitisierungstemperatur, aber über Martensitstarttemperatur abgekühlt im Wege einer Zwischenkühlung,
• die Platine wird nachfolgend innerhalb weniger Sekunden und vor weiterer Abkühlung auf Martensitstarttemperatur in ein Warmumformwerkzeug eingebracht, in dem Werkzeug restumgeformt, sofern sie noch nicht vollständig umgeformt ist, und zumindest in Teilbereichen pressgehärtet,
• die umgeformte Platine wird aus dem Werkzeug entnommen und anderweitig abgelegt.

[0016] Dieser Vorschlag unterscheidet sich nur insofern von dem Vorschlag gemäß Anspruch 1, als Anspruch 1 von einer blanken unbeschichteten Platine ausgegangen wird, wohingegen gemäß Anspruch 2 diese blanke unbeschichtete Platine teilweise oder auch vollständig umgeformt ist, so dass ein entsprechendes Formteil aus dem Platinenwerkstoff gebildet ist. Dieses Formteil wird dann entsprechend der weiteren Verfahrensmerkmale behandelt. Die Vorteile, die bezüglich der ersten Lösung angegeben sind, treffen auch auf die zweite Lösung zu.

[0017] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Platine in einem Durchlaufofen erwärmt wird.

[0018] Auch kann vorgesehen sein, dass die Platine durch einen Rollenherdofen transportiert und erwärmt wird.

[0019] Dadurch, dass die Platinen unbeschichtet sind, fällt ein geringerer Verschleiß der Rollen im Rollenherdofen an, da die Rollen nicht durch das Beschichtungsmaterial beschädigt werden, sodass die Wartungskosten geringer sind.

[0020] Auch kann vorgesehen sein, dass der Durchlaufofen mit Gas oder elektrisch beheizt wird.

[0021] Die Beheizung mit Gas ist bevorzugt, wobei aber auch eine Beheizung mittels elektrischen Stroms möglich ist. Entsprechende strombetriebene Heizaggregate sind im Stand der Technik bekannt.

[0022] Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Platine induktiv oder konduktiv erwärmt wird, gegebenenfalls auch vor dem Durchlaufofen.

[0023] Auch kann vorgesehen sein, dass die Platine vor dem Eintritt in die Erwärmungszone gerichtet und/oder gewalzt wird.

[0024] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Erwärmung unter Schutzgas, insbesondere Inertgas vorgenommen wird.

[0025] Diese Verfahrensweise ist gut beherrschbar und führt mit hoher Sicherheit zur Vermeidung von Zunderbildung.

[0026] Weiterhin kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Zwischenkühlung mittels eines Bleibades, Salzbades oder eines Bades in vergleichbarem Medium durchgeführt wird, in welchem die Platinentemperatur auf einen Bereich unter 750°C und über Martensitstarttemperatur von 420°C eingestellt wird.

[0027] Damit ist in einfacher Weise die Temperatur in dem gewünschten Bereich einstellbar, so dass sie zumindest unterhalb 750°C liegt, um Zunderbildung zu vermeiden, andererseits aber erheblich über der Martensitstarttemperatur eingestellt wird, damit die Umformung und Presshärtung möglich ist.

[0028] Alternativ kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Zwischenkühlung mittels eines kühlen Inertgases durchgeführt wird und zwar auf eine Temperatur zwischen 750°C und 420°C.

[0029] Auch kann vorgesehen sein, dass die Zwischenkühlung in einem gekühlten Werkzeug oder zwischen gekühlten Platten einer Vorrichtung erfolgt.

[0030] Bevorzugt ist auch vorgesehen, dass die Platine vom Durchlaufofen über ein an diesen angeschlossenes geschlossenes System an die Zwischenkühlung angeschlossen wird, sodass ohne Sauerstoffzutritt, vorzugsweise unter einer Inertgasatmosphäre, der Transport der Platine vom Durchlaufofen in die Zwischenkühlung vorgenommen wird.

[0031] Hierbei kann der Durchlaufofen beispielsweise als Rollenherdofen ausgebildet sein.

[0032] Um den Sauerstoffzutritt zur Platine zu vermeiden, wenn diese den Durchlaufofen verlässt und in die Zwischenkühlung eingeführt wird, ist vorgesehen, dass der Transport vom Durchlaufofen in die Zwischenkühlung ohne Sauerstoffzutritt erfolgt, beispielsweise dadurch, dass ein Verbindungskanal diese beiden Aggregate miteinander verbindet, sodass hierdurch der Zutritt von Luftsauerstoff verhindert wird und die Schutzgasatmosphäre aufrechterhalten werden kann.

[0033] Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass der Durchlaufofen und/oder die Zwischenkühlung eingangsseitig und ausgangsseitig mittels jeweils angeordneter Schleusen gegen Luftzutritt geschützt wird oder werden.

[0034] Solche Schleusen vermeiden weitestgehend den Luftzutritt, wenn Platinen in die Aggregate eingebracht beziehungsweise aus diesen heraustransportiert werden.

[0035] Je nach Verwendungszweck ist vorzugsweise vorgesehen, dass Teile der Platine unterschiedliche lange gekühlt oder der kühlenden Schutzgasatmosphäre ausgesetzt werden, um Bereiche mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften oder mechanischen Eigenschaften zu erzeugen.

[0036] Dazu kann vorgesehen sein, dass die Transportgeschwindigkeit der Platine zu dem Zweck nach Anspruch 14 gesteuert wird.

[0037] Auch kann vorgesehen sein, dass der Transport der Platine in das Umformwerkzeug mittels eines Rollenganges und/oder mittels eines Handling-Roboters erfolgt.

[0038] Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass alternativ Bereiche mit folgenden Gefügeausbildungen der Platine erzeugt werden:

• 100 % martensitisches Gefüge,
• überwiegend martensitisches Gefüge mit Bestandteilen von Austenit, Ferrit, Bainit und/oder Perlit,
• 1 % bis 99 % Martensit oder 1 % bis 99 % Bainit,
• 1 % bis 99 % Martensit und Rest Austenit,
• überwiegend Bainit, Rest Austenit, Ferrit, Martensit und/oder Perlit.

[0039] Insbesondere ist bevorzugt vorgesehen, dass die Platine aus Stahl der Qualität 22MnB5 oder gleichwertig eingesetzt wird.

[0040] Sofern die Platine vor dem Presshärten in einer Presse bereits teilweise oder ganz umgeformt wird, so findet eine Restumformung der nur teilweise umgeformten Platine der Größenordnung von 0,1 % bis 10 % beim Presshärten statt.

[0041] Diese Restumformung kann bauteilabhängig variieren.

[0042] Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass die Platine aus einem rechteckigen Blech besteht.

[0043] Auch kann vorgesehen sein, dass die Platine aus einem vorgeschnittenen Blechteil besteht.

[0044] In diesem Falle wird im ersten Schritt aus einer rechteckigen Platine ein Blechteil ausgeschnitten, welches dann quasi die weitere Platine darstellt, die entsprechend verfahrensmäßig behandelt wird.

[0045] Vorzugsweise ist zudem vorgesehen, dass eine Optimierung des Schnittes des Blechteils nach einem der Pressvorgänge vorgenommen wird.

[0046] Auch kann vorgesehen sein, dass in die Platine Löcher, Aussparungen, Konturen oder andere Bearbeitungen eingebracht werden, und zwar vor oder nach einem der Pressvorgänge.

[0047] Häufig weisen entsprechende Bauteile relevante Löcher als Aussparungen und Konturen oder auch Abarbeitungen auf, diese können in die Platine ebenfalls entweder vor oder nach den Pressvorgängen eingebracht werden.

[0048] Eine mögliche Verfahrensweise wird darin gesehen, dass die Platine bei Raumtemperatur umgeformt wird.

[0049] Eine unter Umständen vorteilhafte Variante wird darin gesehen, dass die Platine bei gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur umgeformt wird, um die Umformeigenschaften zu verbessern, wobei die Temperaturerhöhung durch Erwärmung der Platine und/oder des Umformwerkzeuges erfolgt.

[0050] Die Umformung bei höheren Temperaturen gegenüber Raumtemperatur führt unter Umständen zu besseren Umformeigenschaften. Hierbei kann zum Zwecke der Temperaturerhöhung sowohl die Platine als auch das entsprechende Werkzeug erwärmt werden.

[0051] Eine alternative, möglicherweise vorteilhafte Verfahrensweise wird darin gesehen, dass die Platine bei gegenüber Raumtemperatur abgesenkter Temperatur umgeformt wird, wobei die Temperaturabsenkung der Platine und/oder des Umformwerkzeuges erfolgt.

[0052] Hierbei ist gegebenenfalls vorgesehen, dass die Temperaturabsenkung durch Kühlung mit Stickstoff, gegebenenfalls flüssigem Stickstoff, erfolgt.

[0053] Bei abgesenkter Temperatur, was beispielsweise durch ein mit Stickstoff gekühltes Bauteil (Platine) oder Werkzeug erfolgen kann, werden unter Umständen Effekte erreicht, die einem Schmierstoff gleichen, wobei der tiefgekühlte Stickstoff nach dem Umformen aber selbstständig verschwindet und keine nachteiligen Folgen hat.

[0054] Es ist noch anzumerken, dass das Material, aus welchem die Platine vorzugsweise besteht, nicht nur ein 22MnB5 sein kann oder auch ein vergleichbarer Werkstoff. Ebenso kann bei einem bestehenden Werkstoff die Analyse optimiert werden, um dies dem Verfahrensablauf anzupassen. Beispielsweise kann der C-Gehalt, der Mn-Gehalt oder der B-Gehalt entsprechend angepasst werden, ebenso wie auch andere Legierungselemente.

[0055] Eine weitere Verfahrensbesonderheit besteht darin, dass die Platine aus Tailored-Blanks-Material mit wechselnder Materialdicke eingesetzt wird.

[0056] Sogenanntes Tailored-Blanks-Material ist im Stand der Technik bekannt. Hierbei werden Platinen aus einem Ausgangswerkstoff zu einer unterschiedlichen Dicke gewalzt und dann Platinenstücke mit unterschiedlicher Materialdicke zueinander verbunden, insbesondere verschweißt und weiterverarbeitet. Auch solche Materialien können für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden.

[0057] Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Platine aus flexibel gewalztem Material mit wechselnder Materialdicke eingesetzt wird.

[0058] Auch solches flexibel gewalzte Material ist im Stand der Technik bekannt. Hierbei wird Bandmaterial auf unterschiedliche Dicke ausgewalzt und anschließend in Platinen aufgeteilt, so dass die Platinen nicht eine einheitliche Blechdicke aufweisen, sondern unterschiedliche Blechdicke haben.

[0059] Auch dieses Material ist für die erfindungsgemäßen Zwecke vorteilhafter Weise einsetzbar.

[0060] Eine Besonderheit besteht darin, dass die Platine vollständig oder teilweise aus dünnem Material von 1,5 mm oder weniger eingesetzt wird.

[0061] Sofern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Materialien eingesetzt werden, die 1,5 mm dick sind oder dünner, so ist dies verfahrensmäßig gut einsetzbar. Durch die vorgesehene Zwischenkühlung ist das Material nach der Zwischenkühlung steifer als bei einem Presshärten ohne Zwischenkühlung, was zu einer vorteilhaften Verfahrensweise führt.

[0062] Eine weitere Besonderheit wird darin gesehen, dass die Platine in der Erwärmungszone für eine Zeit von weniger als 5 Minuten erwärmt wird, um eine Kornvergröberung zu vermeiden oder zu minimieren.

[0063] Da erfindungsgemäß keine Haltezeit von 5 Minuten oder mehr notwendig ist, wie im Stand der Technik dies bei einer Beschichtung beispielsweise mit AlSi erforderlich ist, kann erfindungsgemäß durch angepasste Temperatur und Zeit das Gefüge des Materials der Platine optimiert werden. Hierdurch kann eine Kornvergröberung verhindert werden, und es kann besser auf Kundenwünsche reagiert werden, wenn ein kundenspezifisches Gefüge/Korngröße eingestellt werden soll.

[0064] Eine bevorzugte Verfahrensweise ist in schematisierter Form in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.

[0065] Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine prinzipielle Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0066] Gemäß der Erfindung wird eine Platine 1 in Richtung der Bewegungspfeile 2 durch eine mit 3 bezeichnete Erwärmungszone transportiert, in der die Platine kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, mindestens auf Austenitisierungstemperatur oder etwas darüber erwärmt wird, im Ausführungsbeispiel auf etwa 1000°C.

[0067] Bei der Platine 1 handelt es sich um unbeschichtetes Stahlmaterial aus warmumformbarem Stahl. Hierbei wird während der Erwärmung in der Erwärmungszone 4 auf Austenitisierungstemperatur der Sauerstofftritt verhindert. Die auf Austenitisierungstemperatur erwärmte Platine 1 wird unter weiterer Vermeidung von Sauerstoffzutritt in einer Zwischenkühlungszone 4 auf eine Temperatur unterhalb der Austenitisierungstemperatur, aber oberhalb der Martensitstarttemperatur gekühlt, beispielsweise auf 600°C. Die Platine 1 wird dann innerhalb weniger Sekunden nach Verlassen der Kühlzone 4 in das Umformwerkzeug 5 eingebracht. Dabei beträgt die Temperatur im Beispiel etwa 550°C. Im Umformwerkzeug 5 wird die Platine 1 umgeformt und mindestens in Teilbereichen pressgehärtet. Anschließend kann die umgeformte Platine 1' aus dem Umformwerkzeug 5 entnommen werden und anderweitig gelagert werden.

[0068] In der Zeichnung ist das Umformwerkzeug 5 nur schematisch verdeutlicht. Es besteht aus einem Oberteil und einem Unterteil. Diese beiden Teile sind entsprechend des Pfeiles 6 einander annäherbar und voneinander entfernbar. Bei geöffnetem Werkzeug kann die Platine 1 eingelegt werden und durch Schließen des Werkzeugs kann die Platine 1 umgeformt und pressgehärtet werden. Nach dem Öffnen des Umformwerkzeugs 5 ist die Platine 1' in der umgeformten Form entnehmbar.

[0069] Das Aggregat in der Erwärmungszone 3 ist beispielsweise ein Durchlaufofen oder ein Rollenherdofen, in den die Platine durch eine gegen Luftzutritt schützende Schleuse eingeführt wird, und durch eine weitere Schleuse am Ende abgeführt wird. Beim Eintritt in die Zwischenkühlungszone 4 kann wiederum am Eintritt eine Schleuse und am Austritt eine Schleuse gegen Luftzutritt vorgesehen sein. Der Durchlaufofen, der die Erwärmungszone 3 bildet, ist vorzugsweise mit Gas beheizt, wobei die Erwärmung in dem Durchlaufofen unter Schutzgasatmosphäre erfolgt, um eine Verzunderung der Platine zu vermeiden. Die auf Austenitisierungstemperatur erwärmte Platine 1 tritt unter einem Schutzgehäuse in die Zwischenkühlungszone 4 ein, wobei wiederum Sauerstoffzutritt oder Luftzutritt vermieden wird. Die Zwischenkühlung 4 kann beispielsweise in Form eines Bleibades realisiert werden. Hier kann die Temperatur der Platine auf ca. 600°C abgekühlt werden, wobei sie jedenfalls deutlich über Martensitstarttemperatur bleibt, damit eine Umformung und Presshärtung in dem entsprechenden Umformwerkzeug 5 durchgeführt werden kann. Die Platine 1 verlässt also die Zwischenkühlung 4 bei beispielsweise 600°C und wird innerhalb weniger Sekunden in das Umformwerkzeug eingebracht, wobei die Platine 1 dann noch eine Resttemperatur hat, die etwas niedriger ist, beispielsweise bei 550°C liegen kann.

[0070] Die Erfindung stellt ein Verfahren vor, welches zu einem qualitativ hochwertigen Umformprodukt führt, wobei das Ausgangsmaterial kostengünstig zu beschaffen und zur Verfügung zu stellen ist und die Energieaufwendung vom Beginn der Erwärmung bis zur Umformung relativ niedrig gehalten ist. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

[0071] Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

[0072] Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Presshärten von Platinen (1) aus warmumformbarem Stahl mit folgenden Verfahrensschritten:

a) eine blanke, unbeschichtete Platine (1) wird durch eine Erwärmungszone (3) transportiert und kontinuierlich oder auch diskontinuierlich mindestens teilweise mindestens auf Austenitisierungstemperatur erwärmt,

b) während der Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur wird Sauerstoffzutritt und Zunderbildung verhindert,

c) die so erwärmte Platine (1) wird auf eine Temperatur unter Austenitisierungstemperatur, aber über Martensitstarttemperatur abgekühlt im Wege einer Zwischenkühlung (4),

d) die Platine (1) wird nachfolgend in ein Warmumformwerkzeug (5) eingebracht, in dem Werkzeug (5) umgeformt und zumindest in Teilbereichen pressgehärtet,

e) die umgeformte Platine (1) wird aus dem Werkzeug entnommen und anderweitig abgelegt,
dadurch gekennzeichnet, dass

f) die Zwischenkühlung (4) unter Vermeidung von Sauerstoffzutritt und unter Vermeidung von Zunderbildung erfolgt und

g) dass die Platine (1) innerhalb weniger Sekunden und vor weiterer Abkühlung auf Martensitstarttemperatur nach der Zwischenkühlung (4) in das Formwerkzeug (5) eingebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die blanke, unbeschichtete Platine (1) zunächst mindestens teilweise oder auch vollständig vor dem Transport durch die Erwärmungszone (3) zu einem Formteil umgeformt wird, und nach der Zwischenkühlung (4) im Warmumformwerkzeug (5) restumgeformt wird, sofern sie noch nicht vollständig umgeformt ist, und zumindest in Teilbereichen pressgehärtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) in einem Durchlaufofen erwärmt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) durch einen Rollenherdofen transportiert und erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufofen oder der Rollenherdofen mit Gas oder elektrisch beheizt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) induktiv oder konduktiv erwärmt wird, gegebenenfalls auch vor dem Durchlaufofen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) vor dem Eintritt in die Erwärmungszone (3) gerichtet und/oder gewalzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung unter Schutzgas, insbesondere Inertgas vorgenommen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkühlung (4) mittels eines Bleibades, eines Salzbades oder eines Bades in vergleichbarem Medium durchgeführt wird, in welchem die Platinentemperatur auf einen Bereich unter 750°C und über Martensitstarttemperatur von 420°C eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkühlung (4) mittels eines kühlen Inertgases durchgeführt wird und zwar auf eine Temperatur zwischen 750°C und 420°C.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkühlung in einem gekühlten Werkzeug oder zwischen gekühlten Platten einer Vorrichtung erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) vom Durchlaufofen über ein an diesen angeschlossenes geschlossenes System an die Zwischenkühlung (4) angeschlossen wird, sodass ohne Sauerstoffzutritt, vorzugsweise unter einer Inertgasatmosphäre, der Transport der Platine (1) vom Durchlaufofen in die Zwischenkühlung (4) vorgenommen wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlaufofen und/oder die Zwischenkühlung (4) eingangsseitig und ausgangsseitig mittels jeweils angeordneter Schleusen gegen Luftzutritt geschützt wird oder werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Platine (1) unterschiedliche lange gekühlt oder der kühlenden Schutzgasatmosphäre ausgesetzt werden, um Bereiche mit unterschiedlichen technischen Eigenschaften oder mechanischen Eigenschaften zu erzeugen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportgeschwindigkeit der Platine (1) zu dem Zweck nach Anspruch 14 gesteuert wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport der Platine (1) in das Umformwerkzeug (5) mittels eines Rollenganges und/oder mittels eines Handling-Roboters erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) aus Stahl der Qualität 22MnB5 oder gleichwertig eingesetzt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Restumformung in der Größenordnung von 0,1 % bis 10 % beim Presshärten erfolgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) aus einem rechteckigen Blech besteht.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) aus einem vorgeschnittenen Blechteil besteht.

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimierung des Schnittes des Blechteils nach einem der Pressvorgänge vorgenommen wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in die Platine (1) Löcher, Aussparungen, Konturen oder andere Bearbeitungen eingebracht werden, und zwar vor oder nach einem der Pressvorgänge.

23. Verfahren nach Anspruch 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) bei Raumtemperatur umgeformt wird.

24. Verfahren nach Anspruch 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) bei gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur umgeformt wird, um die Umformeigenschaften zu verbessern, wobei die Temperaturerhöhung durch Erwärmung der Platine und/oder des Umformwerkzeuges erfolgt.

25. Verfahren nach Anspruch 2 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) bei gegenüber Raumtemperatur abgesenkter Temperatur umgeformt wird, wobei die Temperaturabsenkung der Platine (1) und/oder des Umformwerkzeuges erfolgt.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturabsenkung durch Kühlung mit Stickstoff, gegebenenfalls flüssigem Stickstoff, erfolgt.

27. Verfahren nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) aus Tailored-Blanks-Material mit wechselnder Materialdicke eingesetzt wird.

28. Verfahren nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) aus flexibel gewalztem Material mit wechselnder Materialdicke eingesetzt wird.

29. Verfahren nach Anspruch 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) vollständig oder teilweise aus dünnem Material von 1,5 mm oder weniger eingesetzt wird.

30. Verfahren nach Anspruch 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) in der Erwärmungszone (3) für eine Zeit von weniger als 5 Minuten erwärmt wird, um eine Kornvergröberung zu vermeiden oder zu minimieren.

Claims

1. A method for press-hardening blanks (1) of thermoformable steel, comprising the following method steps:

a) a bare, non-coated blank (1) is transported through a heating zone (3) and is heated continuously or also discontinuously at least partially to at least austenitization temperature,

b) during heating to austenitization temperature, oxygen access and scale formation is avoided,

c) the blank (1) thus heated is cooled down to a temperature below the austenitization temperature, but above the martensite start temperature by way of an intermediate cooling step (4),

d) the blank (1) is then introduced into a thermoforming tool (5), formed in the tool (5), and press-hardened at least in some areas,

e) the formed blank (1) is removed from the tool and placed down somewhere else,
characterized by that

f) the intermediate cooling step (4) is performed under avoidance of oxygen access and under avoidance of scale formation, and

g) the blank (1) is introduced into the forming tool (5) within a few seconds after the intermediate cooling step (4) and before further cooling down to the martensite start temperature.

2. The method of claim 1, wherein before the transport through the heating zone (3), the bare, non-coated blank (1) is first formed at least partially or also completely to a formed part, and after the intermediate cooling step (4) in the thermoforming tool (5), the residual forming process is performed, if it has not yet been completely formed, and is press-hardened at least in some areas.

3. The method of claim 1 or 2, characterized by that the blank (1) is heated in a continuous furnace.

4. The method of one of claims 1 to 3, characterized by that the blank (1) is transported through a roller-hearth furnace and is heated therein.

5. The method of claim 3 or 4, characterized by that the continuous furnace or the roller-hearth furnace is heated by gas or electrically.

6. The method of one of claims 1 to 5, characterized by that the blank (1) is heated inductively or conductively, if applicable, also before the continuous furnace.

7. The method of one of claims 1 to 6, characterized by that the blank (1) is straightened and/or rolled before the entry into the heating zone (3).

8. The method of one of claims 1 to 7, characterized by that the heating is performed in protecting atmosphere, in particular inert gas.

9. The method of one of claims 1 to 8, characterized by that the intermediate cooling step (4) is performed by means of a lead bath, a salt bath, or a bath in a comparable medium, in which the blank temperature is adjusted to a range below 750°C and above the martensite start temperature of 420°C.

10. The method of one of claims 1 to 8, characterized by that the intermediate cooling step (4) is performed by means of a cool inert gas, namely to a temperature between 750°C and 420°C.

11. The method of one of claims 1 to 7, characterized by that the intermediate cooling process is made in a cooled tool or between cooled plates of a device.

12. The method of one of claims 3 to 11, characterized by that the blank (1) is connected from the continuous furnace via a closed system connected thereto to the intermediate cooling system (4), so that the transport of the blank (1) from the continuous furnace into the intermediate cooling system (4) is performed without oxygen access, preferably under an inert gas atmosphere.

13. The method of one of claims 3 to 12, characterized by that the continuous furnace and/or the intermediate cooling system (4) is or are protected at the inlet and outlet against air access by means of respectively disposed locks.

14. The method of one of claims 1 to 13, characterized by that parts of the blank (1) are cooled or exposed to the cooling inert gas atmosphere for different lengths of time, in order to generate sections with different technical or mechanical properties.

15. The method of claim 14, characterized by that the speed of transportation of the blank (1) is controlled for the purpose of claim 14.

16. The method of one of claims 1 to 14, characterized by that the transport of the blank (1) into the forming tool (5) is made by means of a roller conveyor and/or by means of a handling robot.

17. The method of one of claims 1 to 16, characterized by that the blank (1) made of steel having the grade 22MnB5 or equivalent is employed.

18. The method of claim 2, characterized by that the residual forming process in the order of 0.1 % to 10 % is made during press-hardening.

19. The method of one of claims 1 to 18, characterized by that the blank (1) consists of a rectangular sheet.

20. The method of one of claims 1 to 18, characterized by that the blank (1) consists of a pre-cut sheet-metal part.

21. The method of claim 19 or claim 20, characterized by that an optimization of the cut of the sheet-metal part is performed after one of the pressing steps.

22. The method of one of claims 1 to 21, characterized by that holes, cutouts, contours, or other structures are introduced into the blank (1), namely before or after one of the pressing steps.

23. The method of claims 2 to 22, characterized by that the blank (1) is formed at room temperature.

24. The method of claims 2 to 22, characterized by that the blank (1) is formed at a temperature higher than room temperature, in order to improve the forming characteristics, wherein the temperature increase is made by heating the blank and/or the forming tool.

25. The method of claims 2 to 22, characterized by that the blank (1) is formed at a temperature lower than room temperature, wherein the temperature decrease of the blank (1) and/or of the forming tool is made.

26. The method of claim 25, characterized by that the temperature decrease is made by cooling with nitrogen, if applicable, liquid nitrogen.

27. The method of claims 1 to 26, characterized by that the blank (1) made of a tailored-blanks material with varying thickness is employed.

28. The method of claims 1 to 26, characterized by that the blank (1) made of flexibly rolled material with varying thickness is employed.

29. The method of claims 1 to 28, characterized by that the blank (1) completely or partially made of a thin material of 1.5 mm or less is employed.

30. The method of claims 1 to 29, characterized by that the blank (1) is heated in the heating zone (3) for a time of less than 5 minutes, in order to avoid or minimize grain coarsening.

Revendications

1. Procédé de durcissement à la presse de plaques (1) en acier déformable à chaud, comprenant les étapes du procédé suivantes:

a) une plaque (1) dénudée, non revêtue est transportée à travers une zone de chauffage (3) et est chauffée de façon continue ou aussi discontinue au moins partiellement à au moins la température d'austénitisation,

b) pendant le chauffage à la température d'austénitisation, l'accès d'oxygène et la formation de calamine sont empêchés,

c) la plaque (1) ainsi chauffée est refroidie à une température au-dessous de la température d'austénitisation, mais au-dessus de la température martensite de départ par une étape de refroidissement intermédiaire (4),

d) la plaque (1) est puis introduite dans un outil (5) de déformation à chaud, formée dans l'outil (5) et durcie à la presse au moins dans des parties,

e) la plaque (1) formée est enlevée de l'outil et déposée ailleurs,
caractérisé en ce que

f) l'étape de refroidissement intermédiaire (4) est faite en évitant l'accès d'oxygène et en évitant la formation de calamine, et

g) la plaque (1) est introduite dans l'outil de formage (5) pendant un temps de quelques secondes après l'étape de refroidissement intermédiaire (4) et avant refroidissement continu à la température martensite de départ.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel avant le transport à travers la zone de chauffage (3), la plaque (1) dénudée, non revêtue est d'abord formée au moins partiellement ou aussi complètement à une pièce formée, et après l'étape de refroidissement intermédiaire (4) dans l'outil (5) de déformation à chaud, le procédé de formage résiduel est réalisé, en cas qu'elle n'était pas encore complètement formée, et est durcie à la presse au moins dans des parties.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque (1) est chauffée dans un four continu.

4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plaque (1) est transportée à travers un four à sole à rouleaux et est chauffée là-dedans.

5. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le four continu ou le four à sole à rouleaux est chauffé par gaz ou électriquement.

6. Procédé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la plaque (1) est chauffée inductivement ou conductivement, le cas échéant, aussi avant le four continu.

7. Procédé selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la plaque (1) est redressée et/ou laminée avant l'entrée dans la zone de chauffage (3).

8. Procédé selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le chauffage est réalisé sous gaz protecteur, en particulier gaz inerte.

9. Procédé selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement intermédiaire (4) est réalisée au moyen d'un bain de plomb, d'un bain de sel, ou d'un bain dans un milieu comparable, dans lequel la température de la plaque est réglée à une gamme au-dessous de 750°C et au-dessus de la température martensite de départ de 420°C.

10. Procédé selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape de refroidissement intermédiaire (4) est réalisée au moyen d'un gaz inerte frais, à savoir à une température entre 750°C et 420°C.

11. Procédé selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le procédé de refroidissement intermédiaire est réalisé dans un outil refroidi ou entre des plaques refroidies d'un dispositif.

12. Procédé selon une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que la plaque (1) est raccordée à partir du four continu par l'intermédiaire d'un système fermé raccordé à celui-ci au système de refroidissement intermédiaire (4), de façon que le transport de la plaque (1) à partir du four continu dans le système de refroidissement intermédiaire (4) soit réalisé sans l'accès d'oxygène, de préférence sous une atmosphère de gaz inerte.

13. Procédé selon une des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que le four continu et/ou le système de refroidissement intermédiaire (4) est ou sont protégé(s) à l'entrée et la sortie contre l'accès d'air au moyen de sas respectivement disposés.

14. Procédé selon une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que des parties de la plaque (1) sont refroidies ou exposées à l'atmosphère refroidissante de gaz inerte pendant des temps différents, afin de générer des sections ayant des propriétés techniques ou mécaniques différentes.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la vitesse de transportation de la plaque (1) est commandée pour le but selon la revendication 14.

16. Procédé selon une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le transport de la plaque (1) dans l'outil de formage (5) est fait au moyen d'un convoyeur à rouleaux et/ou au moyen d'un robot de manutention.

17. Procédé selon une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la plaque (1) en acier du type 22MnB5 ou équivalent est utilisée.

18. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le procédé de formage résiduel de l'ordre de 0,1 % à 10 % est réalisé pendant le durcissement à la presse.

19. Procédé selon une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la plaque (1) consiste en une pièce en tôle rectangulaire.

20. Procédé selon une des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la plaque (1) consiste en une pièce en tôle pré-découpée.

21. Procédé selon la revendication 19 ou revendication 20, caractérisé en ce qu'une optimisation de la coupure de la pièce en tôle est faite après une des étapes de pression.

22. Procédé selon une des revendications 1 à 21, caractérisé en ce que des trous, évidements, contours ou d'autres structures sont réalisés dans la plaque (1), à savoir avant ou après une des étapes de pression.

23. Procédé selon la revendication 2 à 22, caractérisé en ce que la plaque (1) est formée à température ambiante.

24. Procédé selon la revendication 2 à 22, caractérisé en ce que la plaque (1) est formée à une température supérieure à la température ambiante, afin d'améliorer les caractéristiques de formage, l'élévation de température étant réalisée par chauffage de la plaque et/ou l'outil de formage.

25. Procédé selon la revendication 2 à 22, caractérisé en ce que la plaque (1) est formée à une température inférieure à la température ambiante, la diminution de température de la plaque (1) et/ou de l'outil de formage étant réalisée.

26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que la diminution de température est réalisée par refroidissement avec de l'azote, le cas échéant, de l'azote liquide.

27. Procédé selon la revendication 1 à 26, caractérisé en ce que la plaque (1) en un matériau de flancs raboutés («tailored blanks») avec une épaisseur variable est utilisée.

28. Procédé selon la revendication 1 à 26, caractérisé en ce que la plaque (1) en un matériau laminé de manière flexible avec une épaisseur variable est utilisée.

29. Procédé selon la revendication 1 à 28, caractérisé en ce que la plaque (1) complètement ou partiellement en un matériau mince de 1,5 mm ou moins est utilisée.

30. Procédé selon la revendication 1 à 29, caractérisé en ce que la plaque (1) est chauffée dans la zone de chauffage (3) pendant un temps inférieur à 5 minutes, afin d'éviter ou minimiser un grossissement du grain.

Zeichnung