DE102015203406A1

DE102015203406A1 - Plant for mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts, with a cooling device for intermediate cooling of the boards

Info

Publication number: DE102015203406A1
Application number: DE102015203406.2A
Authority: DE
Inventors: Markus Pfestorf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-01
Also published as: WO2016134934A2; WO2016134934A3; EP3262202A2; EP3262202B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (100) für die Serienfertigung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile (210) durch direktes Presshärten zinkbeschichteter Stahlblechplatinen (200). Die Anlage (100) umfasst einen Ofen (110), ein Presshärtewerkzeug (130) und eine Kühleinrichtung (120). Mit der Kühleinrichtung (120) können die im Ofen (110) erwärmten Stahlblechplatinen (200) zwischengekühlt werden, bevor diese in das Presshärtewerkzeug (130) eingelegt werden. Zur Verbesserung der Zwischenkühlung wird vorgeschlagen, dass die Kühleinrichtung (120) wenigstens zwei sich einander gegenüberliegende Luftmesser (121, 122) aufweist, mit denen ein Luftvorhang (L) zur aktiven Zwischenkühlung der Platinen (200) erzeugbar ist, oder dass die Kühleinrichtung (120) eine Luftdüsenanordnung aufweist, mit der ein Luftkissen erzeugbar ist, welches die Platinen (200) tragen kann und dabei auch eine aktive Zwischenkühlung der Platinen (200) ermöglicht.The invention relates to a plant (100) for mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet-metal shaped parts (210) by direct press hardening of zinc-coated sheet steel blanks (200). The plant (100) comprises a furnace (110), a press hardening tool (130) and a cooling device (120). With the cooling device (120), the steel sheet blanks (200) heated in the furnace (110) can be temporarily cooled before they are inserted into the press hardening tool (130). To improve the intercooling, it is proposed that the cooling device (120) has at least two air knives (121, 122) facing one another, with which an air curtain (L) can be produced for the active intercooling of the sinkers (200), or in that the cooling device (120 ) has an air nozzle assembly with which an air cushion can be generated, which can carry the boards (200) and thereby also allows an active intermediate cooling of the boards (200).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Serienfertigung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile durch direktes Presshärten zinkbeschichteter Stahlblechplatinen, mit einem Ofen, einem Presshärtewerkzeug und einer Kühleinrichtung zur Zwischenkühlung der im Ofen erwärmten Stahlblechplatinen.The invention relates to a plant for mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts by direct press hardening zinc coated sheet steel blanks, with an oven, a press hardening tool and a cooling device for intermediate cooling of the steel sheet blanks heated in the oven.

Pressgehärtete Blechformteile werden durch rasches Abkühlen eines zuvor auf Austenitisierungstemperatur (oder höher) erwärmten Stahlblechmaterials und gleichzeitiger Formgebung in einem Presshärtewerkzeug hergestellt. Durch die Abschreckhärtung im Presshärtewerkzeug werden Festigkeiten von bis zu 1650 MPa und mehr erreicht. Solche hochfesten Blechformteile werden bspw. als Karosserie- oder Fahrwerkbauteile im Fahrzeugbau eingesetzt. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahrensweisen zur Herstellung pressgehärteter Blechformteile bekannt.Press-hardened sheet metal parts are produced by rapidly cooling a steel sheet material previously heated to austenitizing temperature (or higher) and simultaneously molding in a press-hardening tool. Quench hardening in the press hardening tool achieves strengths of up to 1650 MPa and more. Such high-strength sheet metal parts are used, for example, as body or chassis components in vehicle construction. Various methods for producing press-hardened sheet-metal shaped parts are known from the prior art.

Ferner können solche pressgehärteten Blechformteile mit einer metallischen Korrosionsschutzbeschichtung versehen werden, wobei es sich insbesondere um eine Zink- oder Zinklegierungsbeschichtung handelt. Aus dem Stand der Technik sind Verfahrensweisen zur Herstellung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile bekannt, bei denen das Ausgangsblechmaterial bereits eine Zink- oder Zinklegierungsbeschichtung (im folgenden zusammenfassend nur als Zinkbeschichtung bezeichnet) aufweist. Hierzu wird bspw. auf die DE 10 2009 016 852 A1 der Anmelderin hingewiesen.Furthermore, such press-hardened sheet-metal shaped parts can be provided with a metallic anti-corrosion coating, which is in particular a zinc or zinc alloy coating. Methods for producing press-hardened and corrosion-protected shaped sheet metal parts are known from the prior art, in which the starting sheet material already has a zinc or zinc alloy coating (hereinafter referred to simply as zinc coating). For this purpose, for example, on the DE 10 2009 016 852 A1 the applicant pointed out.

Beim Presshärten zinkvorbeschichteter Blechmaterialien kann es zu Mikrorissen in der Zinkbeschichtung kommen, die durch die Zinkbeschichtung hindurch bis in das Stahlblechmaterial hineinreichen können. Diesbezüglich wird auf die entsprechenden Erläuterungen in der DE 10 2011 053 939 A1 hingewiesen.Press-hardening of zinc precoated sheet materials can result in microcracks in the zinc coating that can extend through the zinc coating into the steel sheet material. In this regard, the corresponding explanations in the DE 10 2011 053 939 A1 pointed.

In der DE 10 2011 053 939 A1 wird ein Verfahren zum Herstellen eines gehärteten Stahlbauteils mit einer Beschichtung aus Zink oder einer Zinklegierung vorgeschlagen, bei dem die vorbeschichtete Platine (ohne Vorformen) erhitzt und in einem Presshärtewerkzeug umgeformt bzw. warmumgeformt und pressgehärtet wird (so genanntes direktes Presshärten), wobei die Platine oder Teile der Platine nach dem Erhitzen und vor dem Umformen und Presshärten mittels einer Kühleinrichtung rasch zwischengekühlt werden (Zwischenkühlschritt). Durch Einstellung als Umwandlungsverzögerer wirkender Legierungselemente kann trotz dieser Zwischenkühlung eine Abschreckhärtung (im Presshärtewerkzeug) noch sicher erreicht werden. Mit dieser Verfahrensweise gelingt es, beim Presshärten von zink- oder zinklegierungsbeschichteten Stahlblechen einerseits eine Abschreckhärtung herbeizuführen und andererseits Rissbildung zu vermeiden oder zu vermindern.In the DE 10 2011 053 939 A1 a method for producing a hardened steel component with a coating of zinc or a zinc alloy is proposed in which the precoated board is heated (without preforming) and hot worked in a press hardening tool and press hardened (so-called direct press hardening), wherein the board or Parts of the board after the heating and before the forming and press-hardening are rapidly cooled by means of a cooling device (intermediate cooling step). By setting as a retarder acting alloying elements, despite this intermediate cooling quench hardening (in the press hardening tool) can still be achieved safely. With this procedure, it is possible on the one hand to induce quench hardening during press hardening of zinc or zinc alloy coated steel sheets and, on the other hand, to avoid or reduce cracking.

Ausgehend von dem in der DE 10 2011 053 939 A1 beschriebenen Stand der Technik soll die Erfindung Möglichkeiten aufzeigen, wie bei der Serienfertigung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile unter Verwendung von zink- oder zinklegierungsbeschichteten Stahlblechen das Zwischenkühlen der erwärmten Platinen verbessert werden kann.Starting from the in the DE 10 2011 053 939 A1 As described in the prior art, the invention is intended to show ways in which the intermediate cooling of the heated blanks can be improved in mass production of press-hardened and corrosion-protected shaped sheet metal parts using zinc or zinc alloy coated steel sheets.

Dies gelingt mit einer erfindungsgemäßen Anlage entsprechend den unabhängigen Patentansprüchen, wobei Patentanspruch 1 eine erste Ausführungsmöglichkeit und Patentanspruch 5 eine zweite Ausführungsmöglichkeit betrifft. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und aus den nachfolgenden Erläuterungen. Die Ausführungsmöglichkeiten bzw. deren Weiterbildungen, Ausgestaltungen und Merkmale sind ausdrücklich auch miteinander kombinierbar.This is achieved with a system according to the invention according to the independent claims, wherein claim 1 relates to a first embodiment and claim 5, a second embodiment. Preferred developments and refinements emerge from the dependent claims and from the following explanations. The execution options and their developments, refinements and features are expressly combined with each other.

Eine erfindungsgemäße Anlage bzw. Vorrichtung umfasst:

– einen Ofen bzw. eine Ofeneinrichtung (d. h. wenigstens ein Ofen bzw. wenigstens eine Ofeneinrichtung), in dem bzw. in der die Stahlblechplatinen (im Folgenden auch nur als Platinen bezeichnet) auf Austenitisierungstemperatur (oder höher) erwärmt bzw. aufgeheizt werden können;
– ein Presshärtewerkzeug (d. h. wenigstens ein Presshärtewerkzeug), welches typischerweise in einer Presse eingebaut ist, in dem die erwärmten Platinen direkt umgeformt bzw. warmumgeformt und pressgehärtet werden können;
– eine Kühl- bzw. Zwischenkühleinrichtung (d. h. wenigstens eine Kühleinrichtung), mit der die im Ofen erwärmten bzw. aufgeheizten Platinen vor dem Einlegen in das Presshärtewerkzeug vollständig oder zumindest bereichsweise bzw. abschnittsweise zwischengekühlt werden können; und
– gegebenenfalls (wenigstens) einen Roboter oder dergleichen für das automatisierte Verbringen bzw. Transportieren der Platinen.

A plant or device according to the invention comprises:

A furnace or a furnace device (ie at least one furnace or at least one furnace device) in which the sheet steel blanks (hereinafter also referred to as blanks) can be heated or heated to austenitizing temperature (or higher);
A press-hardening tool (ie at least one press-hardening tool) which is typically installed in a press in which the heated platens can be directly hot-formed and press-hardened;
A cooling or intermediate cooling device (ie at least one cooling device), with which the boards heated or heated in the furnace can be completely or at least partially or partially intercooled before they are placed in the press hardening tool; and
Optionally (at least) a robot or the like for the automated transport of the boards.

Die erste Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung zwei einander gegenüberliegend angeordnete Luftmesser aufweist, mit denen ein Luftvorhang zur aktiven Zwischenkühlung der Platinen erzeugbar ist. Die beiden Luftmesser liegen sich, einander gegenüber. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung wenigstens zwei Luftmesser aufweist, die, insbesondere ortsfest, sich einander gegenüberliegend angeordnet sind und mit denen ein Luftvorhang erzeugbar ist, wobei dieser Luftvorhang eine aktive Zwischenkühlung der zwischen diesen Luftmessern hindurchbewegten erwärmten Platinen ermöglicht. Bevorzugt sind die beiden Luftmesser auf gegenüberliegenden Seiten eines Beabstandungsspalts angeordnet und insbesondere ortsfest angeordnet, wobei die erwärmten Platinen durch diesen Beabstandungsspalt hindurchbewegt und dabei durch den mithilfe der Luftmesser erzeugten Luftvorhang aktiv zwischengekühlt werden können. Besonders bevorzugt handelt es sich um wenigstens ein oberes und wenigstens ein unteres Luftmesser.The first possible embodiment of a system according to the invention is characterized in that the cooling device has two oppositely arranged air knife, with which an air curtain for active intermediate cooling of the boards can be generated. The two air knives lie opposite each other. It is preferably provided that the cooling device has at least two air knives which, in particular stationary, are arranged opposite one another and with where an air curtain can be generated, said air curtain allows an active intercooling of moving between these air knives heated boards. Preferably, the two air knives are arranged on opposite sides of a spacing gap and in particular arranged stationary, wherein the heated boards are moved through this spacing gap and thereby actively cooled by the air curtain generated by the air knife. Particularly preferred is at least one upper and at least one lower air knife.

Unter einer aktiven Zwischenkühlung wird eine gezielte Abkühlung bzw. ein definiertes Herunterkühlen der erwärmten Platinen durch Beaufschlagung mit kühlender Luft (oder gegebenenfalls kühlendem Gas, bspw. Kohlendioxid, oder auch Dampf) verstanden. Mit dieser, durch die Kühleinrichtung bewerkstelligten Zwischenkühlung sollen die zuvor im Ofen auf Austenitisierungstemperatur (oder höher) erwärmten bzw. erhitzten Platinen rasch und gezielt heruntergekühlt werden, wobei bspw. eine Abkühlung von über 900°C auf ca. 750°C oder sogar nur auf ca. 700°C stattfindet und Abkühlgeschwindigkeiten von mindestens 10 K/sec, bevorzugt mindestens 20 K/sec und insbesondere mindestens 30 K/sec erreicht werden können.Under an active intercooling targeted cooling or a defined cooling down of the heated boards by exposure to cooling air (or possibly cooling gas, for example. Carbon dioxide, or steam) understood. With this, accomplished by the cooling device intercooling previously heated in the oven on Austenitisierungstemperatur (or higher) or heated boards are cooled down quickly and selectively, for example, a cooling of about 900 ° C to about 750 ° C or even only on about 700 ° C takes place and cooling rates of at least 10 K / sec, preferably at least 20 K / sec and in particular at least 30 K / sec can be achieved.

Unter einem Luftmesser wird eine speziell gestaltete Luftdüse oder Gruppe von Luftdüsen verstanden, mit der ein linienförmiger schmaler Luftstrom, der bspw. nur zwischen 0,5 mm und 1,0 mm dünn ist, erzeugbar ist. Der erzeugte messerartige Luftstrom kann als Luftvorhang bezeichnet werden. Vereinfachend kann davon ausgegangen werden, dass die beiden gegenüberliegenden Luftmesser einen Luftvorhang erzeugen, der aus unterschiedlichen Luftströmen besteht. Luftmesser sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden in Presswerken bspw. zum Abblasen von Blechen und Coils verwendet.An air knife is understood to be a specially designed air nozzle or group of air nozzles, with which a linear narrow air stream, which, for example, is only thin between 0.5 mm and 1.0 mm, can be produced. The generated knife-like air flow can be referred to as air curtain. To simplify, it can be assumed that the two opposing air knives generate an air curtain consisting of different air streams. Air knives are known from the prior art and are used in press shops, for example, for blowing off sheets and coils.

Die Luftmesser der Kühleinrichtung können zur Erzeugung eines Flüssigkeitstropfen und/oder Eispartikel enthaltenden Luftvorhangs ausgebildet sein. Bei den Flüssigkeitstropfen handelt es sich z. B. um Wassertropfen, die, bspw. als Wasserdampf oder Sprühnebel, dem Luftvorhang beigemischt werden. Bei den Eispartikeln kann es sich bspw. um Trockeneispartikel oder Schneeflocken handeln, die dem Luftvorhang beigemischt werden. Die beigemischten Flüssigkeitstropfen oder Eispartikel bewirken eine Verbesserung der Abkühlung und ermöglichen bspw. höhere Abkühlgeschwindigkeiten und/oder kürzere Taktzeiten. Ferner kann durch Verändern der Dosierung die Abkühlwirkung beeinflusst werden.The air knives of the cooling device can be designed to produce an air curtain containing liquid drops and / or ice particles. The liquid drops are, for. B. to water drops that, for example. As water vapor or mist, the air curtain are mixed. The ice particles may, for example, be dry ice particles or snowflakes that are added to the air curtain. The admixed liquid droplets or ice particles cause an improvement in the cooling and allow, for example, higher cooling rates and / or shorter cycle times. Furthermore, by changing the dosage, the cooling effect can be influenced.

Bevorzugt sind die Luftmesser der Kühleinrichtung in einem Platinen-Auslaufbereich des Ofens angeordnet, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass ein unteres Luftmesser zwischen Transportrollen bzw. Transportwalzen (einer Rollenbahn oder dergleichen) angeordnet ist. Die Kühleinrichtung für das Zwischenkühlen kann somit quasi platzneutral in der Anlage angeordnet werden. Außerdem kann die Auslaufbewegung der Platinen für das Hindurchbewegen zwischen den Luftmessern mitgenutzt werden, so dass die Zwischenkühlung zeitneutral erfolgen kann.Preferably, the air knives of the cooling device are arranged in a sinker outlet region of the furnace, wherein provision is made, in particular, for a lower air knife to be arranged between transport rollers or transport rollers (a roller conveyor or the like). The cooling device for the intermediate cooling can thus be arranged virtually neutral in space in the system. In addition, the discharge movement of the boards can be shared for passing between the air knives, so that the intermediate cooling can be made time-neutral.

Die zweite Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung eine Luftdüsenanordnung aufweist, mit der ein Luftkissen erzeugbar ist, welches die Platinen tragen und dabei auch eine aktive Zwischenkühlung (gemäß obenstehender Definition) selbiger ermöglichen kann. Die Kühleinrichtung kann ferner seitliche Führungselemente für die Platinen aufweisen.The second possible embodiment of a system according to the invention is characterized in that the cooling device has an air nozzle arrangement, with which an air cushion can be generated, which carry the boards and thereby also an active intermediate cooling (according to the above definition) selbiger can allow. The cooling device may further comprise lateral guide elements for the boards.

Unter einer Luftdüsenanordnung wird eine Vielzahl von Luftdüsen (d. h. wenigstens zwei Luftdüsen) verstanden, die derart ausgestaltet und angeordnet sind, dass damit die Erzeugung eines Luftkissens möglich ist. Die Luftdüsen sind insbesondere ortsfest angeordnet. Bevorzugt wird mit den Luftdüsen eine beidseitige Luft- oder gegebenenfalls auch Gasbeaufschlagung ermöglicht, insbesondere von unten und oben, so dass die vorzugsweise relativ zur Luftdüsenanordnung bewegten Platinen gleichzeitig von beiden Seiten aktiv gekühlt werden können. Analog zur ersten Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage kann die Luftdüsenanordnung zur Erzeugung eines Flüssigkeitstropfen und/oder Eispartikel enthaltenden Luftkissens ausgebildet sein. Ebenso kann die Luftdüsenanordnung im Auslaufbereich des Ofens angeordnet sein.An air nozzle arrangement is understood to mean a multiplicity of air nozzles (that is to say at least two air nozzles) which are designed and arranged such that the generation of an air cushion is possible. The air nozzles are arranged in particular stationary. Preferably, with the air nozzles a two-sided air or possibly also gas admission is made possible, in particular from below and above, so that the preferably relative to the air nozzle arrangement moving boards can be actively cooled simultaneously from both sides. Analogously to the first possible embodiment of a system according to the invention, the air nozzle arrangement can be designed to produce an air cushion containing liquid droplets and / or ice particles. Likewise, the air nozzle arrangement can be arranged in the outlet region of the furnace.

Sowohl die Luftdüsenanordnung der zweiten Ausführungsmöglichkeit als auch die Luftmesser der ersten Ausführungsmöglichkeit kann/können derart ausgebildet sein, dass diese ein- und ausschaltbar und/oder in der erbringbaren Kühlleistung bzw. Kühlwirkung veränderbar ist/sind. Bevorzugt wird die Luftdüsenanordnung bzw. werden die Luftmesser nur dann eingeschaltet, wenn eine zuvor erwärmte Platine zwischengekühlt werden soll. In den Taktzeitpausen kann die Luftdüsenanordnung bzw. können die Luftmesser ausgeschaltet werden, um bspw. den Energiebedarf zu senken (Ein- und Ausschalten im Fertigungstaktzeitrhythmus). Anstelle des Ausschaltens ist auch ein Schlummermodus oder dergleichen denkbar. Das Ein- und Ausschalten und/oder das Verändern der Kühlleistung kann bspw. mithilfe einer Steuereinrichtung bewerkstelligt werden.Both the air nozzle arrangement of the second embodiment possibility and the air knife of the first embodiment possibility can / be designed such that it can be switched on and off and / or changeable in the achievable cooling performance or cooling effect / are. Preferably, the air nozzle assembly or the air knife is only turned on when a previously heated board is to be cooled. In the cycle time intervals, the air nozzle assembly or the air knife can be turned off, for example, to reduce energy consumption (switching on and off in the production cycle clock cycle). Instead of turning off a sleep mode or the like is conceivable. The switching on and off and / or changing the cooling capacity can, for example, be accomplished by means of a control device.

Die erfindungsgemäße Anlage kann Einrichtungen zur Temperaturmessung der Platinen aufweisen, um bspw. am Presshärtewerkzeug die Einlegetemperatur der zwischengekühlten Platinen erfassen bzw. messen zu können. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Anlage wenigstens eine, insbesondere im Bereich der Kühleinrichtung angeordnete, Wärmebildkamera oder dergleichen (bspw. eine Infrarot- oder Thermographiekamera) und/oder wenigstens einen und insbesondere mehrere im Bereich der Kühleinrichtung angeordnete thermische Linienscanner oder dergleichen (bspw. Zeilenpyrometer) aufweist, mit der bzw. mit denen die Abkühlung und insbesondere der Abkühlungsfortschritt (Abkühlungsverlauf über der Zeit) beim Zwischenkühlen der Platinen erfasst werden kann bzw. erfassbar ist.The plant according to the invention may have means for measuring the temperature of the boards to, for example, the press hardening tool To capture or measure the insertion temperature of the intermediately cooled boards. It is preferably provided that the system according to the invention comprises at least one thermal imaging camera or the like (for example an infrared or thermographic camera) and / or at least one and in particular a plurality of thermal line scanners or the like arranged in the region of the cooling device (eg. Line pyrometer), with which or with which the cooling and in particular the cooling progress (cooling over time) can be detected during intermediate cooling of the boards or is detectable.

Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Anlage eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Luftdüsenanordnung oder der Luftmesser. Diese Steuereinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, mithilfe der Wärmebildkamera oder den thermischen Linienscannern die Zwischenkühlung der Platinen in einem Regelkreis regeln zu können. Eine solche Regelung kann bspw. derart erfolgen, dass bei jeder zwischenzukühlenden Platine der Abkühlungsfortschritt erfasst und gegebenenfalls die Kühlleistung der Luftdüsenanordnung oder der Luftmesser verändert wird, um eine gewünschte bzw. erforderliche Abkühlung und/oder Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen.The system according to the invention preferably comprises a control device for controlling the air nozzle arrangement or the air knife. This control device is designed, in particular, to be able to control the intercooling of the boards in a control loop with the aid of the thermal imaging camera or the thermal line scanners. Such a regulation can, for example, be carried out in such a way that the cooling progress is recorded for each plate to be cooled and if necessary the cooling capacity of the air nozzle arrangement or the air knife is changed in order to achieve a desired or required cooling and / or cooling rate.

Beide Ausführungsmöglichkeiten einer erfindungsgemäßen Anlage ermöglichen die Serienfertigung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile durch direktes Presshärten zinkbeschichteter Platinen (hiermit sind mit einer Zink- oder Zinklegierungsbeschichtung vorbeschichtete Stahlblechplatinen gemeint). Unter einem direkten Presshärten wird verstanden, dass eine erwärmte Platine ohne Vorformen direkt im Presshärtewerkzeug zu einem Blechformteil umgeformt und gleichzeitig durch rasches Abkühlen eine Härtung bzw. Festigkeitserhöhung herbeigeführt wird (siehe hierzu auch entsprechende Erläuterungen in der DE 10 2011 053 939 A1 ). Im Vergleich zum indirekten Presshärten, das ein Vorformen des Blechmaterials vorsieht, sind beim direkten Presshärten der Aufwand und die damit verbundenen Kosten (insbesondere Werkzeugkosten aufgrund mehrerer erforderlicher Werkzeuge) deutlich geringer. Durch die in der erfindungsgemäßen Anlage ermöglichte Zwischenkühlung wird die sonst beim direkten Presshärten zinkbeschichteter Platinen vorhandene Rissgefahr beseitigt oder zumindest verringert. Die Erfindung eignet sich auch für die Nachrüstung bestehender Anlagen.Both embodiments of a system according to the invention allow mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts by direct press hardening of zinc-coated blanks (hereby meant with a zinc or zinc alloy coating precoated sheet steel blanks). Direct press hardening is understood to mean that a heated blank without preforming is shaped directly into a sheet metal part in the press hardening tool and at the same time a hardening or strength increase is brought about by rapid cooling (see also corresponding explanations in US Pat DE 10 2011 053 939 A1 ). In comparison to indirect press hardening, which provides for preforming of the sheet material, the expense and the associated costs (in particular tool costs due to several tools required) are significantly lower in direct press hardening. The intercooling enabled in the system according to the invention eliminates or at least reduces the danger of cracking that otherwise exists in direct zinc-coated boards. The invention is also suitable for retrofitting existing systems.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiden in den Figuren gezeigten Ausführungsmöglichkeiten näher erläutert. Die Merkmale dieser Ausführungsmöglichkeiten sind im Rahmen der Erfindung auch zu weiteren Ausführungsmöglichkeiten kombinierbar.The invention will be explained in more detail with reference to the two embodiments shown in the figures. The features of these embodiments are in the context of the invention also combinable to other possible embodiments.

1 zeigt schematisch die erste Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage für die Serienfertigung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile. 1 schematically shows the first embodiment of a system according to the invention for the mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts.

2 zeigt schematisch die zweite Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage für die Serienfertigung pressgehärteter und korrosionsgeschützter Blechformteile. 2 schematically shows the second embodiment of a system according to the invention for the mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts.

1 zeigt eine Anlage 100 zum Herstellen pressgehärteter Blechformteile 210 in Serie. Die Anlage 100 umfasst einen Ofen 110 und ein Presshärtewerkzeug 130, welches in einer Presse 140 eingebaut ist. Die Anlage 100 kann ferner einen Roboter oder dergleichen umfassen, mit dem automatisiert die im Ofen 110 erwärmten Platinen 200 im Auslaufbereich 115 des Ofens 110 aufgenommen und in das Presshärtewerkzeug 130 eingelegt werden können. Bei dem Ofen 110 handelt es sich beispielhaft um einen Durchlaufofen, wobei aus dem Stand der Technik auch andere geeignete Ofenbauarten bekannt sind. Der Pfeil DR gibt die Durchlaufrichtung der Platinen 200 an. Die Platinen 200 weisen eine insbesondere beidseitig aufgebrachte Zinkbeschichtung auf, wie obenstehend erläutert, so dass die hergestellten pressgehärteten Blechformteile 210 korrosionsgeschützt sind. Bei den Platinen 200 kann es sich ausdrücklich auch um maßgeschneiderte Platinen, so genannte Tailored Blanks (bspw. Rolled Tailored Blanks oder Welded Tailored Blanks), handeln. 1 shows a plant 100 for producing press-hardened sheet-metal shaped parts 210 in series. The attachment 100 includes a stove 110 and a press hardening tool 130 which in a press 140 is installed. The attachment 100 may further comprise a robot or the like, with which automated in the oven 110 heated boards 200 in the outlet area 115 of the oven 110 picked up and in the press hardening tool 130 can be inserted. In the oven 110 By way of example, it is a continuous furnace, although other suitable types of furnace are known from the prior art. The arrow DR indicates the direction of passage of the boards 200 at. The boards 200 have a particular applied on both sides zinc coating, as explained above, so that the produced press-hardened sheet metal parts 210 are protected against corrosion. At the boards 200 These can also be tailor-made blanks, so-called tailored blanks (eg rolled blanks or welded tailored blanks).

Die Anlage 100 umfasst ferner eine im Auslaufbereich 115 des Ofens 110 angeordnete Kühleinrichtung 120, mit der die im Ofen 110 auf Austenitisierungstemperatur erwärmten zinkbeschichteten Platinen 200 zwischengekühlt werden können, bevor diese in das Presshärtewerkzeug 130 eingelegt und dort zu korrosionsgeschützten Blechformteilen 200 umgeformt bzw. warmumgeformt werden. Das direkte Umformen der ebenen Platinen 210 mit einer einhergehenden Presshärtung wird auch als direktes Presshärten bezeichnet. Die hergestellten pressgehärteten Blechformteile 210 können vollständig oder auch nur teilweise bzw. partiell pressgehärtet sein. Das Zwischenkühlen und die dadurch erzielten Effekte sind obenstehend ausführlich erläutert.The attachment 100 also includes one in the outlet area 115 of the oven 110 arranged cooling device 120 with which in the oven 110 austenitizing heated zinc coated blanks 200 can be refrigerated before this in the press hardening tool 130 inserted and there to corrosion protected sheet metal parts 200 be transformed or hot formed. The direct forming of flat boards 210 associated press hardening is also referred to as direct press hardening. The produced press-hardened sheet metal parts 210 may be completely or even partially or partially press-cured. The intermediate cooling and the effects achieved thereby are explained in detail above.

Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsmöglichkeit umfasst die Kühleinrichtung 120 ein oberes Luftmesser 121 und ein zwischen den Transportrollen bzw. -walzen 116 angeordnetes unteres Luftmesser 122. Die beiden Luftmesser 121/122 sind ortsfest angeordnet. Mit diesen sich gegenüberliegenden Luftmessern 121/122 ist ein Luftvorhang L zur aktiven Zwischenkühlung der zwischen diesen Luftmessern 121/122 hindurchbewegten Platinen 200 erzeugbar. Den von den Luftmessern 121/122 erzeugten Luftströmen können Flüssigkeitstropfen und/oder Eispartikel beigemischt sein. Die Luftmesser 121/122 können in horizontaler Richtung auch zueinander versetzt angeordnet sein. Ferner kann eine Mehrzahl oberer und/oder unterer Luftmesser vorgesehen sein.At the in 1 The first embodiment shown comprises the cooling device 120 an upper air knife 121 and one between the transport rollers 116 arranged lower air knife 122 , The two air knives 121 / 122 are arranged stationary. With these opposing air knives 121 / 122 is an air curtain L for active intercooling between these air knives 121 / 122 moving through boards 200 produced. The one from the air knives 121 / 122 generated air streams may be mixed with liquid droplets and / or ice particles. The air knife 121 / 122 can also be arranged offset to each other in the horizontal direction. Furthermore, a plurality of upper and / or lower air knives may be provided.

Mithilfe der den Luftvorhang L bildenden linienförmigen schmalen Luftströme werden die aus dem Ofen 110 kommenden Platinen 200 beim Durchlaufen der Kühleinrichtung 120 quasi abgeblasen und hierbei bspw. von über 900°C auf 700°C heruntergekühlt. Das Abblasen kann zudem den Vorteil haben, dass evtl. anhaftende Verunreinigungen entfernt werden. Das Abblasen kann auch aus schrägen Richtungen erfolgen. Durch Ein- und Ausschalten der Luftmesser 121/122 und/oder durch Verändern der von diesen erbrachten Kühlleistung ist eine nur bereichsweise erfolgende Zwischenkühlung oder eine unterschiedliche Temperaturbereiche erzeugende Zwischenkühlung der Platinen 200 möglich.By means of the air curtain L forming line-shaped narrow air streams are from the oven 110 coming boards 200 when passing through the cooling device 120 quasi blown off and here, for example, cooled down from above 900 ° C to 700 ° C. The blow-off can also have the advantage that any adhering contaminants are removed. The blowing off can also take place from oblique directions. By switching the air knife on and off 121 / 122 and / or by changing the cooling power provided by these is an intercooling taking place only partially or a different cooling of the blanks generating different temperature ranges 200 possible.

Die Anlage 100 weist ferner zwei thermische Linien- bzw. Zeilenscanner 141 und 142 auf, die in Durchlaufrichtung DR zueinander beabstandet zwischen den Transportrollen bzw. -walzen 116 im Auslaufbereich 115 angeordnet sind. Mithilfe dieser ortsfest angeordneten Scanner 141/142 kann der Abkühlungsfortschritt an den vorbeibewegten Platinen 200 in Echtzeit erfasst werden. Die Scanner 141/142 sind mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung 150 verbunden. Die Steuereinrichtung 150 ist auch für eine Steuerung und insbesondere Regelung der Luftmesser 121/122 ausgebildet. Gegebenenfalls kann mithilfe der Steuereinrichtung 150 auch die Durchlaufgeschwindigkeit der Platinen 200 verändert werden. Zudem kann eine bauteilindividuelle Dokumentation erfolgen.The attachment 100 also has two thermal line scanners 141 and 142 on, in the direction of passage DR spaced apart between the transport rollers or rollers 116 in the outlet area 115 are arranged. Using this stationary scanner 141 / 142 can the cooling progress on the passing boards 200 be recorded in real time. The scanners 141 / 142 are with an evaluation and control device 150 connected. The control device 150 is also for a control and in particular regulation of the air knives 121 / 122 educated. Optionally, using the control device 150 also the speed of the boards 200 to be changed. In addition, a component-specific documentation can be done.

Bei der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Anlage 100 umfasst die Kühleinrichtung 120 eine im Auslaufbereich 115 des Ofens 110 ortsfest angeordnete Luftdüsenanordnung 125 mit oberen und unteren Luftdüsen. In diesem Abschnitt sind keine Transportrollen bzw. -walzen 116 vorgesehen (d. h. der betreffende Förderabschnitt im Auslaufbereich 115 ist transportrollen- bzw. transportwalzenfrei). Mit der Luftdüsenanordnung 125 ist ein Luftkissen bzw. Luftpolster K erzeugbar, auf dem die aus dem Ofen 110 kommenden Platinen 200 mehr oder weniger berührungslos durch die Kühleinrichtung 120 hindurchbewegt und dabei durch beidseitige Luftbeaufschlagung heruntergekühlt werden. Die Platinen 200 werden, gegebenenfalls unter Einsatz von Führungselementen, von dem Luftkissen K getragen (ganz oder zumindest teilweise), und dadurch quasi berührungslos bzw. schwebend durch die Kühleinrichtung 120 hindurchbefördert, so dass aufgrund des fehlenden Rollen- bzw. Walzenkontakts etwaige Oberflächenbeeinträchtigungen vermieden werden können.At the in 2 shown second embodiment of a system according to the invention 100 includes the cooling device 120 one in the outlet area 115 of the oven 110 fixedly arranged air nozzle arrangement 125 with upper and lower air nozzles. There are no transport rollers or rollers in this section 116 provided (ie the relevant conveyor section in the outlet area 115 is transport roller or transport roller free). With the air nozzle arrangement 125 is an air cushion or air cushion K can be generated, on which the from the oven 110 coming boards 200 more or less contactless by the cooling device 120 are moved through and thereby cooled by bilateral Luftbeaufschlagung. The boards 200 be carried, if appropriate using guide elements, of the air cushion K (completely or at least partially), and thereby quasi non-contact or floating through the cooling device 120 conveyed through, so that due to the lack of roller or roller contact any surface damage can be avoided.

Zur Überwachung des Abkühlungsfortschritts ist wenigstens eine in die Abkühleinrichtung 120 blickende Wärmebildkamera 145 oder dergleichen vorgesehen. Die Kamera 145 kann als Zeilenkamera (Line Scan Camera) ausgebildet sein. Im Übrigen gelten analog die vorausgehenden Erläuterungen zur ersten Ausführungsmöglichkeit gemäß 1.For monitoring the cooling progress, at least one is in the cooling device 120 looking thermal imager 145 or the like provided. The camera 145 can be designed as a line scan camera (Line Scan Camera). Incidentally, the preceding explanations on the first possible embodiment in accordance with 1 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: Anlageinvestment
110110: Ofenoven
115115: Auslaufbereichdischarge area
116116: Transportrollen, TransportwalzenTransport rollers, transport rollers
120120: Kühleinrichtungcooling device
121121: Luftmesserair knife
122122: Luftmesserair knife
125125: LuftdüsenanordnungAir nozzle assembly
130130: PresshärtewerkzeugPress hardening tool
131131: WerkzeugoberteilUpper die
132132: WerkzeugunterteilTool part
133133: Werkzeugkühlungtool cooling
140140: PressePress
141141: thermischer Linienscannerthermal line scanner
142142: thermischer Linienscannerthermal line scanner
145145: WärmebildkameraThermal camera
150150: Steuereinrichtungcontrol device
200200: Platinecircuit board
210210: pressgehärtetes BlechformteilPress-hardened sheet metal part
DRDR: DurchlaufrichtungThroughput direction
KK: Luftkissenair cushion
LL: Luftvorhangair curtain

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009016852 A1 [0003]
DE 102011053939 A1 [0004, 0005, 0006, 0019]

Claims

Investment ( 100 ) for mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts ( 210 ) by direct press hardening of zinc coated sheet steel blanks ( 200 ), comprising: - a furnace ( 110 ), in which the boards ( 200 ) can be heated to Austenitisierungstemperatur; A press hardening tool ( 130 ), in which the heated boards ( 200 ) can be directly formed and press hardened; and a cooling device ( 120 ), with which the in the oven ( 110 ) heated boards ( 200 ) before insertion into the press hardening tool ( 130 ) can be refrigerated; characterized in that the cooling device ( 120 ) at least two opposing air knives ( 121 . 122 ), with which an air curtain (L) for active intermediate cooling of the boards ( 200 ) is producible.

Investment ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the air knives ( 121 . 122 ) of the cooling device ( 120 ) are formed to produce a liquid curtain containing air drops and / or ice particles (L).

Investment ( 100 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the air knives ( 121 . 122 ) of the cooling device ( 120 ) in a discharge area ( 115 ) of the furnace ( 110 ) are arranged.

Investment ( 100 ) according to claim 3, characterized in that a lower air knife ( 122 ) between transport rollers ( 116 ) is arranged.

Investment ( 100 ) for mass production of press-hardened and corrosion-protected sheet metal parts ( 210 ) by direct press hardening of zinc coated sheet steel blanks ( 200 ), comprising: - a furnace ( 110 ), in which the boards ( 200 ) can be heated to Austenitisierungstemperatur; A press hardening tool ( 130 ), in which the heated boards ( 200 ) can be directly formed and press hardened; and a cooling device ( 120 ), with which the in the oven ( 110 ) heated boards ( 200 ) before insertion into the press hardening tool ( 130 ) can be cooled; characterized in that the cooling device ( 120 ) an air nozzle arrangement ( 125 ), with which an air cushion (K) can be generated, which the boards ( 200 ) and thereby an active intermediate cooling of the boards ( 200 ).

Investment ( 100 ) according to claim 5, characterized in that the cooling device ( 120 ) side guide elements for the boards ( 200 ) having.

Investment ( 100 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the air nozzle arrangement ( 125 ) in a discharge area ( 115 ) of the furnace ( 110 ) is arranged.

Investment ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the air nozzle arrangement ( 125 ) or the air knife ( 121 . 122 ) can be switched on and off and / or can be changed in the cooling capacity.

Investment ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one in the region of the cooling device ( 120 ) arranged thermal imaging camera ( 145 ) or the like and / or several in the area of the cooling device ( 120 ) arranged thermal line scanners ( 141 . 142 ) or the like, with which or with which the cooling and in particular the cooling progress during the intermediate cooling can be detected.

Investment ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized by a control device ( 150 ) for controlling the air nozzle arrangement ( 125 ) or the air knife ( 121 . 122 ), this control device ( 150 ) is designed, in particular, with the aid of the thermal imaging camera ( 145 ) or the thermal line scanners ( 141 . 142 ) according to claim 9, the intermediate cooling of the boards ( 200 ) to be able to regulate.