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Title:
FACILITY FOR PRODUCING A METAL COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/158141
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a facility for producing a metal component having at least two regions of different strength properties, said facility consisting of a heating unit (2) comprising heat-producing radiation sources (3), a metal plate (1) positioned in the heating unit (2) on rod-shaped or point-shaped holding parts, and a protecting device comprising at least one covering part for protecting a pre-determined surface region of the plate (1), the protecting device being arranged and positioned in the heating unit (2) such that it remains therein during a temperature control of the plate (1) or the base body, the plate (1) comprising at least two perforations (11) distributed over the length and/or the width thereof, and centring pins (12) or bolts being arranged in corresponding positions in the heating unit (2), said centring pins or bolts each engaging in one of the holes (11) when the plate (1) is positioned on the holding parts.

Inventors:
FLESCH, Volker (Auf dem Arnsbeul 35, Attendorn, 57439, DE)
MÜLLER, Björn (Antoniusstraße 29, Attendorn, 57439, DE)
MÜLLER, Patrick (Nussbaumweg 17, Kirchhundem, 57399, DE)
WINDERLICH, Maik (Vorm Heiensiepen 10, Drolshagen, 57489, DE)
WISNIA, Thorsten (Am Hellepädchen 117, Attendorn, 57439, DE)
Application Number:
DE2018/100966
Publication Date:
August 22, 2019
Filing Date:
November 28, 2018
Export Citation:
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Assignee:
GEDIA GEBRÜDER DINGERKUS GMBH (Röntgenstraße 2-4, Attendorn, 57439, DE)
International Classes:
C21D9/48; C21D1/09; C21D1/673; F27D5/00
Domestic Patent References:
WO2016134928A12016-09-01
WO2014063807A12014-05-01
Foreign References:
DE102011056444A12013-08-08
DE102008043401A12010-05-06
US20060082040A12006-04-20
EP3153594A12017-04-12
DE102012016075B42014-02-27
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE KÖCHLING, DÖRING PARTG MBB (Fleyer Straße 135, Hagen, 58097, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbauteiles mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften, bestehend aus einer Erwärmungseinheit (2) mit wärmeerzeugenden

Strahlungsquellen (3), einer Platine (1) oder dergleichen Grundkörper aus Metall, die oder der in der Erwärmungseinheit (2) auf stift- oder punktförmigen Halteteilen abgelegt ist, einer Abschirmeinrichtung mit mindestens einem

Abdeckteil zur Abschirmung eines vorbestimmten Flächenbereiches der Platine (1) oder des

Grundkörpers, die zum Verweilen in der

Erwärmungseinheit (2) ausgelegt und in der

Erwärmungseinheit (2) positioniert ist, während einer Temperierung der Platine (1) oder des

Grundkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) oder der Grundkörper über ihre beziehungsweise seine Länge und/oder Breite verteilt mindestens zwei Lochungen (11) aufweist und in der Erwärmungseinheit (2) an dazu

passenden Stellen Zentrierstifte (12) oder - bolzen angeordnet sind, die bei auf den

Halteteilen abgelegter Platine (1) oder

abgelegtem Grundkörper in jeweils eine der

Lochungen (11) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Lochungen (11) auf einer Mittellängslinie (13) der Platine (1) oder des Grundkörpers angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lochung (11) nahe des Endbereiches der Platine (1) oder des

Grundkörpers angeordnet ist, der von der

Abschirmeinrichtung nicht überdeckt ist, und eine zweite Lochung (11) nahe des Endbereiches der Platine (1) oder des Grundkörpers angeordnet ist, der von der Abschirmeinrichtung überdeckt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Lochung (11) der Abmessung des dazu gehörigen

Zentrierstiftes (12) oder -bolzens angepasst ist und diesen mit geringem Spiel umgibt, während eine zweite Lochung (11) größer als die Abmessung des dazu gehörigen Zentrierstiftes (12) oder - bolzens bemessen ist und ein Bewegungsspiel vorzugsweise nur in Richtung der Mittellängslinie (13) der Platine (1) oder des Grundkörpers freigibt, welches die temperaturbedingte

Ausdehnung der Platine (1) oder des Grundkörpers in dieser Richtung zulässt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (1) oder der Grundkörper einen ersten Bereich (6)

aufweist, der im Wesentlichen oder vollständig von dem Abdeckteil der Abschirmeinrichtung abgedeckt ist und der einen weichen, duktilen Teil der Platine (1) oder des Grundkörpers bilden soll, sowie einen zweiten Bereich (5), der im Wesentlichen oder vollständig nicht von dem

Abdeckteil der Abschirmeinrichtung abgedeckt ist und der einen hochfesten, harten Teil der Platine (I) oder des Grundkörpers bilden soll, wobei die Lochungen (11) und Zentrierstifte (12) oder - bolzen in Längsrichtung der Platine (1) oder des Grundkörpers etwa auf der Mittellängslinie (13) positioniert sind und zwar im zweiten Bereich

(5), vorzugsweise nahe der Enden dieses zweiten Bereiches (5) , wobei die einem Übergangsbereich (4) zwischen erstem Bereich (6) und zweitem Bereich (5) nahe benachbarte Lochung (11) die erste Lochung ist und die nahe des freien Endes des zweiten Bereiches (5) vorgesehene Lochung

(II) die zweite Lochung ist.

Description:
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbauteiles

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur

Herstellung eines Metallbauteiles mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften, bestehend aus einer Erwärmungseinheit mit

wärmeerzeugenden Strahlungsquellen, einer Platine oder dergleichen Grundkörper aus Metall, die oder der in der Erwärmungseinheit auf stift- oder

punktförmigen Halteteilen abgelegt ist, einer

Abschirmeinrichtung mit mindestens einem Abdeckteil zur Abschirmung eines vorbestimmten Flächenbereiches der Platine oder des Grundkörpers, die zum Verweilen in der Erwärmungseinheit ausgelegt und in der

Erwärmungseinheit positioniert ist, während einer Temperierung der Platine oder des Grundkörpers.

Solche Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Es wird hierzu beispielsweise auf die DE 10 2012 016 075 B4 verwiesen. Dort sind die

Besonderheiten solcher Vorrichtungen und insbesondere auch die Besonderheiten einer entsprechenden

Abschirmeinrichtung beschrieben und angegeben.

Bei der Herstellung entsprechender Metallbauteile hat sich herausgestellt, dass die Positionierung der Platine oder des Grundkörpers aus Metall in der

Erwärmungseinheit, insbesondere in Relation zu der Abschirmeinrichtung, während der entsprechenden

Wärmebehandlung nicht ausreichend präzise ist. Das Problem ist aus der beiliegenden Zeichnung, Figur A, ersichtlich und anhand dieser erläutert. Diese

Zeichnung stellt den Stand der Technik dar.

Es ist dort eine entsprechende Vorrichtung zur

Herstellung eines Metallbauteiles 1 gezeigt. Diese besteht aus einer Erwärmungseinheit 2, beispielsweise einer im Wesentlichen geschlossenen Ofenkammer, in der diverse Strahlungsquellen 3 angeordnet sind, mittels derer das entsprechende Bauteil auf hohe Temperatur erwärmt wird beziehungsweise auf hoher Temperatur gehalten wird, zumindest in Teilbereichen. Unter hoher Temperatur ist beispielsweise bei

Metallbauteilen aus Stahl eine Temperatur oberhalb von Austenitisierungstemperatur zu verstehen.

Die Platine 1 ist in dieser Erwärmungseinheit 2 beispielsweise auf stift- oder punktförmigen

Halteteilen abgelegt, sodass sowohl die Unterseite als auch die Oberseite der Platine 1 im Wesentlichen für die von den Strahlungsquellen 3 erzeugte Wärme zugänglich ist. Des Weiteren ist in der

Erwärmungseinheit eine Abschirmeinrichtung mit mindestens einem Abdeckteil zur Abschirmung eines vorbestimmten Flächenbereichs der Platine 1 oder des Grundkörpers vorgesehen, die zum Verweilen in der Erwärmungseinheit 2 ausgelegt und in der

Erwärmungseinheit 2 positioniert ist. Im

Ausführungsbeispiel deckt dieses Abdeckteil, welches nicht im Einzelnen gezeigt ist, einen Bereich der Platine 1 ab, der später den weichen Bereich, also den duktilen Bereich 6 der Platine bilden soll. Die Abdeckung reicht bis zu einem Übergangsbereich 4, der in der Zeichnung gekennzeichnet ist. An diesem

Bereich schließt der weitere Bereich 5 an, der nicht von der Abdeckung überdeckt ist, sondern von den Strahlungsquellen 3 auf Austenitisierungstemperatur gehalten wird. Es handelt sich hierbei um den Bereich 5, der den harten Bereich hoher Festigkeit darstellen und bilden soll.

Probleme bereitet hierbei zum einen die

Positionierung des Bauteiles 1 in der richtigen Lage, damit die entsprechenden Abschirmteile entsprechend korrekt aufgebracht werden und die entsprechenden Zonen entsprechend korrekt erzeugt werden können. Schon die Auflage des Metallbauteiles 1 bereitet Schwierigkeiten, sodass sich Situationen einstellen können, wie sie in der Figur A in gestrichelten

Linien gezeigt ist. In dieser Position, die mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet ist, weicht die Lage von der idealen Modellablage ab, die mit dem

Bezugszeichen 8 gekennzeichnet ist. Aus der nicht korrekten Ablage ergibt sich eine nicht passende Ausrichtung und Bildung der Übergangszone 4, deren Mittellinie 9 der Ideallage entspricht, während die Mittellinie 10 einer unkorrekten Lage entspricht. Daraus resultiert, dass der Übergangsbereich 4 am fertigen Bauteil 1 nicht die gewünschte Position einnimmt, was für beispielsweise das Crash-Verhalten eines Teiles, welches aus der so behandelten Platine umgeformt wird, wesentlich ist, sondern der

Übergangsbereich ist Undefiniert ausgerichtet, sodass das aus dieser Platine gefertigte Bauteil hohe

Toleranzen aufweist, die beim fertig umgeformten Bauteil inakzeptabel sind, da die gewünschten

Bedingungen für dieses Bauteil nicht eingehalten sind. Bei den erfindungsgemäß erzeugten Objekten kommt es darauf an, die Übergangsbereiche möglichst klein zu halten und mit geringen Toleranzen

lagerichtig auszubilden, damit die später daraus umgeformten Bauteile den gewünschten Bedingungen genügen .

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, mit der eine präzise Fertigung von entsprechenden Produkten gemäß den gewünschten Vorgaben erzielbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass die Platine oder der Grundkörper über ihre beziehungsweise seine Länge und/oder Breite verteilt mindestens zwei Lochungen aufweist und in der

Erwärmungseinheit an dazu passenden Stellen

Zentrierstifte oder -bolzen angeordnet sind, die bei auf den Halteteilen abgelegter Platine oder

abgelegtem Grundkörper in jeweils eine der Lochungen eingreifen .

Durch das Einbringen der entsprechenden Lochungen und das Ablegen der Platine oder des Grundkörpers auf den entsprechenden Zentrierstiften oder Zentrierbolzen wird sichergestellt, dass die gewünschte Position der Platine oder des Bauteiles eingestellt ist und sich diese Position auch während der Behandlung in der Erwärmungseinheit nicht verändern kann. Damit kann also eine ideale Objektablage eingehalten werden und somit die Prozess- und Bauteiltoleranzen in dem gewünschten Maße eingehalten werden.

Da die entsprechende Platine oder der Grundkörper im Regelfall ein im wesentlich längsgestrecktes Teil ist, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Lochungen auf einer Mittellängslinie der Platine oder des Grundkörpers angeordnet sind.

Durch eine derartige Anordnung und Ausrichtung wird erreicht, dass sich auch aufgrund der wärmebedingten Ausdehnung der Platine oder des Grundkörpers dieser oder dieser während der Behandlung in der

Erwärmungseinheit 2 sich nicht verschiebt.

Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass eine erste Lochung nahe des Endbereiches der Platine oder des Grundkörpers angeordnet ist, der von der

Abschirmeinrichtung nicht überdeckt ist, und eine zweite Lochung nahe des Endbereiches der Platine oder des Grundkörpers angeordnet ist, der von der

Abschirmeinrichtung überdeckt ist.

Hierdurch ist mit wenigen und einfachen Maßnahmen eine exakte Positionierung während der Behandlung in der Erwärmungseinheit sichergestellt.

Um ein temperaturbedingtes Bewegungsspiel der Platine aufnehmen zu können, ist zudem vorgesehen, dass eine erste Lochung der Abmessung des dazu gehörigen

Zentrierstiftes oder -bolzens angepasst ist und diesen mit geringem Spiel umgibt, während eine zweite Lochung größer als die Abmessung des dazu gehörigen Zentrierstiftes oder -bolzens bemessen ist und ein Bewegungsspiel vorzugsweise nur in Richtung der

Mittellängslinie der Platine oder des Grundkörpers freigibt, welches die temperaturbedingte Ausdehnung der Platine oder des Grundkörpers in dieser Richtung zulässt . Zudem ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Platine oder der Grundkörper einen ersten Bereich aufweist. Der im Wesentlichen oder vollständig von dem Abdeckteil der Abschirmeinrichtung abgedeckt ist und der einen weichen, duktilen Teil der Platine oder des Grundkörpers bilden soll, sowie einen zweiten Bereich, der im Wesentlichen oder vollständig nicht von dem Abdeckteil der Abschirmeinrichtung abgedeckt ist und der einen hochfesten, harten Teil der Platine oder des Grundkörpers bilden soll, wobei die

Lochungen und Zentrierstifte oder -bolzen in

Längsrichtung der Platine oder des Grundkörpers etwa auf der Mittellängslinie positioniert sind und zwar im zweiten Bereich, vorzugsweise nahe der Enden dieses zweiten Bereiches, wobei die einem

Übergangsbereich zwischen erstem Bereich und zweitem Bereich nahe benachbarte Lochung die erste Lochung ist und die nahe des freien Endes des zweiten

Bereiches vorgesehene Lochung die zweite Lochung ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine wesentliche Verbesserung der Objektpositionierung gegenüber dem Stand der Technik erreicht, wobei diese zur Steigerung der Prozessgenauigkeit führt und auch zu genaueren Wärmebehandlungszonen des zu

behandelnden Teiles, wenn dieses nur partiell erhitzt wird. Insbesondere bei den hohen Temperaturen, die in den Wärmebehandlungsräumen zur Erwärmung dieser

Objekte vorherrschen, ist dies eine sehr einfache und praktikable Lösung, die Objekte zu zentrieren, was zur Einhaltung von hohen Prozesstoleranzen führt. Die Erfindung ist nachstehend anhand des

Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 erläutert.

Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur

Herstellung eines Metallbauteiles mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Festigkeitseigenschaften. Diese Vorrichtung besteht aus einer Erwärmungseinheit 2 mit wärmeerzeugenden Strahlungsquellen 3 sowie einer darin befindlichen Platine 1 oder dergleichen Grundkörper aus Metall, wobei diese Platine 1 in der Erwärmungseinheit 2 auf stift- oder punktförmigen Halteteilen oder dergleichen abgelegt ist, sodass sie allseitig für Strahlungswärme zugänglich ist.

Lediglich in einem Teilbereich, in welchem die

Platine 1 von einer Abschirmeinrichtung mit

mindestens einem Abdeckteil abgeschirmt ist, wird die Strahlungswärme, die von den Strahlungsquellen 3 abgegeben wird, nicht auf die Platine 1 übertragen, sodass dieser abgedeckte und abgeschirmte Bereich abkühlen kann und zu einem relativ weichen duktilen Teilbereich der Platine führt, wenn die Platine 1 anschließend in einem Umformwerkzeug umgeformt wird.

Der mit der Strahlungswärme beauftragte Teil der Platine 1 wird bei der späteren Umformung

pressgehärtet, sodass dieser Teil dann einen harten hochfesten Teilbereich der Platine 1 bildet.

Die Platine 1 ist über ihre Länge mit zwei Lochungen 11 versehen, wobei in der Erwärmungseinheit 2 an dazu passenden Stellen Zentrierstifte 12 installiert sind, wobei die auf den Halteteil abgelegte Platine 1 mit jeweils einer Lochung 11 auf die Zentrierstifte 12 aufgesetzt ist. Es ist somit eine fixe Positionierung sichergestellt. Die Lochungen 11 liegen auf einer Mittellängslinie 13 der Platine 1. Die erste Lochung 11 (in der Zeichnung links) ist nahe des Endbereiches der Platine 1 vorgesehen, der nicht von einer

Abschirmeinrichtung überdeckt ist. Eine solche

Abschirmeinrichtung ist im rechten Bereich der

Platine 1 vorgesehen. Eine zweite Lochung 11 ist nahe des Endbereiches der Platine 1 angeordnet, der von der Abschirmeinrichtung überdeckt ist. Dieser

Endbereich ist bei 6 gezeigt.

Eine erste Lochung 11 (in der Zeichnung rechts) ist der Abmessung des zugehörigen Zentrierstiftes 12 relativ eng angepasst, sodass sie mit Bewegungsspiel diesen Stift umgibt. Die zweite Lochung 11 (in der Zeichnung links) ist größer als die Abmessung des zugehörigen Zentrierstiftes 12 bemessen und es ist ein Bewegungsspiel gebildet, welches insbesondere in Richtung der Mittellängslinie 13 der Platine 1 besteht und eine Bewegung in dieser Richtung zulässt, sodass die temperaturbedingte Ausdehnung der Platine 1 in dieser Richtung geschehen kann.

Die Platine 1 weist einen ersten Bereich 6 auf, der im Wesentlichen oder vollständig von dem Abdeckteil der Abschirmeinrichtung abgedeckt ist und der einen weichen duktilen Teil der Platine 1 bilden soll sowie einen zweiten Bereich 5, der im Wesentlichen oder vollständig nicht von dem Abdeckteil der

Abschirmeinrichtung abgedeckt ist und der einen hochfesten harten Teil der Platine 1 bilden soll. Die Lochungen 11 und Zentrierstifte 12 sind in

Längsrichtung der Platine 1 etwa auf der

Mittellängslinie 13 positioniert und zwar im zweiten Bereich 5, vorzugsweise nahe der Enden dieses zweiten Bereiches 5, wobei die einem Übergangsbereich 4 zwischen ersten Bereich 6 und zweiten Bereich 5 nah benachbarte Lochung 11 die erste Lochung ist (die eng angepasste) und die nahe des freien Endes des zweiten

Endes des zweiten Bereichs 5 vorgesehene Lochung 11 die zweite Lochung (mit Bewegungsspiel in

Längsrichtung parallel zur Mittellinie 13) ist. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung

vielfach variabel.

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