Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen gehärteter Stahlbauteile .

Gehärtete Stahlbauteile haben insbesondere im Karosseriebau von Kraftfahrzeugen den Vorteil , dass durch ihre herausragenden mechanischen Eigenschaften eine Möglichkeit besteht , eine besonders stabile Fahrgast zelle zu erstellen, ohne dass Bauteile verwendet werden müssen, die bei normalen Festigkeiten viel massiver und dadurch schwerer ausgebildet werden .

Zur Erzeugung derartiger gehärteter Stahlbauteile werden Stahlsorten, die durch eine Abschreckhärtung härtbar sind, verwendet . Derartige Stahlsorten sind zum Beispiel borlegierte Mangankohlenstof fstähle , wobei der am häufigsten eingesetzte , hier der 22MnB5 ist . Aber auch andere borlegierte Mangankohlenstof fstähle werden hierfür verwendet .

Um die aus diesen Stahlsorten gehärtete Bauteile zu erzeugen, muss das Stahlmaterial auf die Austenitisierungstemperatur ( > Ac3 ) erhitzt werden und abgewartet werden, bis der Stahlwerkstof f austenitisiert ist . Je nach gewünschtem Härtegrad können hier Teil- oder Vollaustenitisierungen erzielt werden .

Wird ein solches Stahlmaterial nach der Austenitisierung mit einer über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit abgekühlt , wandelt die austenitische Struktur in eine martensitische , sehr harte Struktur um . Auf diese Wei se sind Zugfestigkeiten R _m bis über 1500 MPa erzielbar .

Zur Erzeugung der Stahlbauteile sind derzeit zwei Verfahrenswege üblich .

Beim sogenannten Formhärten, aus der EP1651789B1 bekannt , wird eine Stahlblechplatine aus einem Stahlband abgetrennt beispielsweise ausgeschnitten oder gestanzt und anschließend in einem üblichen, beispielsweise vierstufigen Tief zieh- , Beschneide und Nachformprozess zum fertigen Bauteil geformt . Dieses fertige Bauteil wird hierbei etwas kleiner dimensioniert , um eine nachfolgende Wärmedehnung beim Austenitisieren zu kompensieren .

Das so erzeugte Bauteil wird anschließend zumindest teilbereichsweise austenitisiert und dann in ein Formhärtewerkzeug eingelegt , in dem es gepresst aber nicht oder nur sehr gering umgeformt wird . Durch die Pressung wird die Wärme aus dem Bauteil in das Formhärtewerkzeug abgeführt , und zwar mit der über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit .

Das zweite gängige Verfahren ist das sogenannte Presshärten, auch als direkter Prozess bekannt . Beim Presshärten wird ein Stahlblechbauteil dadurch erzeugt , dass eine ebene Platine aus einem härtbaren Stahl auf eine Temperatur erhitzt wird, die oberhalb der Austenitisierungstemperatur liegt , sodass die Struktur des Stahls zumindest teilbereichsweise in der Hochtemperaturmodi fikation, nämlich Austenit vorliegt . Anschließend wird diese ebene Platine in einem Umformwerkzeug mit üblicherweise einem einzigen Umformhub in eine gewünschte Form umgeformt und durch den Kontakt mit den Umformwerkzeughäl ften die Wärme aus dem Stahlmaterial so schnell entzogen, dass es zu einer martensitischen Härtung kommt , bei der der Austenit im Wesentlichen in Martensit umgewandelt wird . Die Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr muss hierfür über der sogenannten kritischen Härtegeschwindigkeit liegen, die üblicherweise oberhalb von 20 Kelvin pro Sekunde liegt .

In beiden Verfahren können mit metallischen Korrosionsschutzschichten insbesondere mit Zink oder mit einer Legierung auf Basis von Zink beschichtete Platinen verwendet werden . Das Formhärten wird auch al s indirekter Prozess ( z . B . phs- ultraform) bezeichnet und das Presshärten als direkter Prozess ( z . B . phs-direct f orm) . Beim direkten Prozess sind metallische Korrosionsschutzschichten aus Aluminium-Sili zium mit einem Aluminiumgehalt von mindestens 80 Gew . -% ebenfalls üblich . Da die Aluminium-Sili zium-Schicht bei Raumtemperatur sehr spröde ist , kann es bei der Kaltumformung zum Abplatzen der Beschichtung kommen, weshalb diese Schichtvariante üblicherweise nicht für den indirekten Prozess eingesetzt wird .

Der Vorteil des indirekten Prozesses ist , dass aufgrund der vorgeschalteten mehrstufigen Kaltumformung komplexere Bauteilgeometrien realisierbar sind und ein Beschneiden im gehärteten Zustand entfällt . Der Vorteil des direkten Prozesses ist , dass nur ein Werkzeug, nämlich das Presshärtewerkzeug erforderlich ist , j edoch ist die erreichbare Bauteilkomplexität geringer und es ist ein Beschneiden im gehärteten Zustand auf Endkontur erforderlich .

Somit werden beim Formhärten fertig geformte und üblicherweise auch fertig beschnittene und gelochte Bauteile durch einen Ofen geführt bzw . in einen Ofen abgelegt und auf Austenitisierungstemperatur erhitzt . Für den Transport bzw . für die Ablage werden diese Bauteile auf Ofenträgern abgesetzt , wobei diese Ofenträger üblicherweise ausreichend Stützstellen bereitstellen müssen um Kriechen und/oder Durchhängen und/oder Verdrehen und/oder Verkippen während des Aufenthalts im Ofen zu verhindern und zur Sicherstellung einer positionsgenauen Entnahme nach der Erwärmung und der anschließende positionsgenaue Einlage ins Formhärtewerkzeug beispielsweise auch Anschläge und/oder Aufnahmedorne besitzen können, die in entsprechende Löcher der Bauteile eingrei fen . Vorteilhafterweise besitzen die Ofenträger eine der Bauteilgeometrie folgende bauteilspezi fische Kontur, um das Bauteil in seiner ganzen Geometrie gegen um Kriechen und/oder Durchhängen und/oder Verdrehen und/oder Verkippen zu stützen . Bei einfacheren, nicht kippge- fährdeten Bauteilen können die Bauteile auch auf universale Transportelemente bzw . auf universale Ablageleisten im Ofen abgelegt und während oder nach der Entnahme aus dem Ofen und vor der Einlage ins Formhärtewerkzeug positioniert werden .

Beim Presshärten müssen flache Platinen durch den Ofen befördert und erwärmt werden bzw . im Ofen abgelegt und im Anschluss erwärmt werden, daher sind beim Presshärten prinzipiell deutlich mehr Auflagepunkte d . h . Auflagef lächen notwendig als beim Formhärten, da sich die ebene Platine mangels Verstei fung sonst bei der Erwärmung stark durchbiegen kann und ein positionsgenauer Transport durch den Ofen bzw . eine positionsgenaue Entnahme aus dem Ofen und eine anschließende positionsgenaue Einlage ins Presshärtewerkzeug hierdurch erschwert werden würde . Beim Presshärten wird die Platine also prinzipiell von deutlich mehr Auflagepunkten gestützt als das Bauteil beim Formhärten was bedeutet , dass bei einer vergleichbaren Größe von Platine und Bauteil die Anzahl der Auflagepunkte beim Presshärten größer ist , die Last j e Auflagepunkt aufgrund Eigengewicht j edoch beim Formhärten größer ist .

Der Ofen sowohl für das Presshärten als auch für das Formhärten kann entweder als Durchlauf of en beispielsweise als Hubschrittförderofen oder Hubbalkenofen oder Kettenträgerofen oder Rollenherdofen oder als Kammerofen beispielsweise als Mehrlagenkammerofen oder sogenannter "Pi z zaofen" ausgeführt sein .

Somit hat zum Zwecke der Austenitisierung das Erwärmungsgut immer Kontakt zu einer Transport- , Halte- oder Erwärmungsvorrichtung . Diese Kontakt flächen oder -punkte stellen bei verzinkten Blechen immer eine Beeinflussung der Oberfläche dar, wobei die Beeinflussung der Oberfläche durch eine Kontaktfläche aufgrund von Vibrationen und/oder Schichtreaktionen ( z . B . exothermen Reaktionen) während des Ofenaufenthaltes größer sein kann als die Kontaktf läche selbst . Bei verzinktem Material besteht die Gefahr, dass die Schicht abgetragen oder beschädigt wird und zudem an der Schicht sogenannte Ausblühungen bis hin zu lokalem Abbrand entstehen . Bei Aluminium-Sili zium- Schichten, die nicht beim indirekten aber beim direkten Verfahren zum Einsatz kommen können, stellen sich andere technologische Bedingungen ein, bei diesen sind beispielsweise keine Ausblühungen oder lokale Abbrände an den Kontakt flächen bekannt , allerdings ist mit diesen Schichten auch kein kathodi- scher Korrosionsschutz möglich .

Somit kann bei verzinktem Material die Oberfläche beeinflus st werden, dies kann beispielsweise den Korrosionsschutz und/oder die Lackhaftung der Bauteile negativ beeinflussen und/oder auch aus optischen Gesichtspunkten unerwünscht sein .

Aufgabe der Erfindung ist es , ein Verfahren zum Erzeugen von gehärteten Stahlbauteilen zu schaf fen, bei dem Ausblühungen und Beschädigungen der verzinkten Oberfläche an den Auflageflächen während der Erwärmung in einem Ofen vermindert oder beseitigt werden . Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet .

Es ist eine weitere Aufgabe , eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaf fen, mit der der Transport und/oder die Platinen- bzw . Bauteilauflage im Ofen schonender stattfindet .

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst .

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen gekennzeichnet .

Es ist bekannt , dass eine Beschichtung mit Zink oder einer Legierung auf Basis von Zink auf einem Stahlblechsubstrat bei der Aufhei zung zum Zwecke des Austenitisierens eine sehr dünne Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche bildet , sofern eine geringe Menge von Aluminium in der Zinkbeschichtung enthalten ist . Diese Oxidschicht schützt das darunterliegende Zink, das bei weiterer Erwärmung flüssig wird . Ohne diese Aluminiumoxidschicht oxidiert die Zinkschicht bis hin zu einem Verbrennen oder verdampft teilbereichsweise . Das flüssige Zink unterhalb der schützenden Aluminiumoxidhaut wandelt sich mit zunehmender Verweil zeit im Ofen in Zinkferrit an der Grenzschicht zum Eisen um und darüber in eine Zink-Eisen-Legierung, üblicherweise mit eher heterogen verteilten Konzentrationen .

Erfindungsgemäß wird eine Stahlblechplatine oder ein Stahlband verwendet , welches mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung ausgebildet ist . Diese Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung kann eine Schichtdicke von 5 pm bis 20 pm j e Seite aufweisen . Dies ermöglicht vorteilhafterweise einen guten Korrosionsschutz . Insbesondere kann die Beschichtung ein Z 120 oder Z 140 oder Z 180 nach DIN EN 10346 sein .

Zinkbeschichtungen können einen vergleichsweise hohen Zinkanteil von 85 Gew . -% bis 98 Gew . -% aufweisen und enthalten neben unvermeidbaren Verunreinigungen noch Aluminium im Bereich von 0 , 2 bis 2 Gew . -% . Des Weiteren können weitere Sauerstof f af f ine Elemente wie Magnesium enthalten sein .

Besonders bevorzugt kann die Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung mittels Schmel ztauchverfahren aufgebracht sein . Dieses kann ein einfaches und robustes Verfahren zur Aufbringung darstellen .

Erfindungsgemäß wurde erkannt , dass insbesondere beim Presshärteprozess und damit dem Transport eines derart aufgehei zten Bleches durch den Ofen eine Auflagefläche vorhanden sein muss , die es ermöglicht , bei Beschädigung der schützenden Alumini- umoxidschicht die selbstheilende Wirkung des Materials bzw . der Oberfläche zu fördern . Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt , dass sich bei ausreichend vorhandenem Sauerstof f und geringer Beschädigung die Aluminiumoxidhaut erneut bildet und so das flüssige Zink weiterhin schützt .

Erfindungsgemäß muss die Kontakt fläche zwischen einem Trag- bzw . Transportmedium und der aufliegenden Stahlplatine so ausgebildet werden, dass ausreichend Sauerstof f an die Auflagefläche gelangt . Ferner ist die Kontakt fläche bei Vibration während des Ofentransportes bzw . Ofenaufenthalts hinsichtlich Aluminiumoxidschicht nicht schädigend, wobei zur Vermeidung von Anhaftungen oder Ablagerungen der Beschichtung die Kontaktfläche bzw . das die Kontakt fläche ausbildende Material am Transport- bzw. Tragmedium möglichst reaktionsträge bzw. wenig affin in Bezug auf die Zinkbeschichtung der aufliegenden Stahlplatine ist.

Vorteilhafterweise lassen sich diese Kontakt flächen reinigen, wobei die Kontakt flächen geometrisch vorteilhaft so ausgelegt werden, dass keine langgezogene Linienauflage oder eine zu spitze Punktauflage vorhanden ist, welche die Oberfläche schädigt. Als erfindungsgemäß vorteilhaft haben sich kleine näherungsweise runde oder näherungsweise quadratische oder näherungsweise rechteckige Kontakt flächen mit Ausdehnungen von 7 bis 200 mm ² herausgestellt. Vorzugsweise kann bei näherungsweise rechteckigen Kontaktf lächen das Länge-Breite-Verhältnis zwischen 1:1 und 5:1 liegen.

Als ein besonders bevorzugtes Material kommt beispielsweise Yttrium stabilisiertes Zirkoniumdioxid infrage. Dieses Material ist temperaturbeständig, sehr hart und lässt ab 600 °C Sauerstoff ionen diffundieren. Ein weiterer geeigneter Werkstoff ist Aluminiumoxid, welches einerseits eine geringe Affinität zu den Auflagematerialien des Stahlmaterials hat und zum anderen ebenfalls hochtemperaturfest ist. Ein weiterer geeigneter Werkstoff ist ein Chrom-Nickel-Stahl mit einem hohem Siliziumgehalt auf dem sich bei hohen Temperaturen eine geschlossene Oxidschicht bildet, die sich wenig affin zur Zinkbeschichtung verhält.

Aber auch andere keramische Werkstoffe, welche eine ausreichend hohe Rauigkeit und/oder Porosität aufweisen können als Sauerstoff Speicher dienen, hier sei beispielsweise Siliziumkarbid (SiC) oder andere Karbidkeramiken genannt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der keramische Werkstoff eine offene Porosität von 20 bis 60 Vol.-% insbesondere 25 bis 35 Vol.-% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 pm insbesondere Rz > 100 pm aufweist .

Darüber hinaus sind Wabenkörper denkbar, welche ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen Sauerstof f und Kontakt fläche haben, ebenso wie of fenporige Materialien, wie metallische oder keramische Schwamm- bzw . Schaumstrukturen, hochtemperaturf este Gewebematerialien und dergleichen .

Überraschend hat sich herausgestellt , dass für die erfindungsgemäßen Zwecke eine sehr glatt polierte Oberfläche - von der man erwarten würde , dass sie Anhaftungen vermindert - nicht vorteilhaft ist , sondern eine raue Oberfläche . Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert .

Alternativ hierzu haben die Erfinder erkannt , dass bereits eine starke Reduktion der Auflage flächen bei den Ofenträgern insbesondere beim Formhärten d . h . beim indirekten Prozess mit vorgeformten Bauteilen ausreichend zur Vermeidung von Oberflächenbeschädigungen wie Zinkausblühungen sein kann . Hierzu wird anstelle der üblichen Auflagef läche von etwa 400 mm ² ( al so etwa 023 mm bzw . 20 mm Quadratkantenlänge ) diese auf maximal 200 mm ² ( also maximal etwa 016 mm bzw . 14 mm Quadratkantenlänge ) reduziert . Als besonders geeignet haben sich Auflageflächen von j eweils 7 mm ² bis 200 mm ² insbesondere bevorzugt 13 mm ² bis 113 mm ² ( also etwa 03 mm bis 016 mm bzw . 3 mm bi s 14 mm Quadratkantenlänge insbesondere bevorzugt 04 mm bis 012 mm bzw . 4 mm bis 11 mm Quadratkantenlänge ) gezeigt .

Die untere Grenze von 7 mm ² bzw . 3 mm Kantenlänge sollte nicht unterschritten werden, da dies zur erhöhten Abnützung bzw . Zerstörung der Auflagefläche durch die ständige Temperaturbehandlung und Erwärmungs- als auch Abkühlungsschritte in Verbindung mit Vibrationen führen kann . Die obere Grenze von 200mm ² j e Auflagefläche sollte nicht überschritten werden, um entsprechende Ausblühungen bzw . andere Oberflächenbeschädigungen welche zu unter anderem mangelhaften Korrosionsschutz führen können, besonders prozesssicher zu verhindern .

Damit kann vorteilhafterweise das bisher verwendete Stahlmaterial der Ofenträger weiterverwendet werden, was einen Kostenvorteil darstellt .

Des Weiteren soll die Formstabilität der Teile gewährleistet sein, bzw . können die Bauteile besser gegen Verwindungen oder andere unerwünschte Formänderungen geschützt werden .

Die Erfindung betri f ft somit insbesondere ein Verfahren zum Aufhei zen einer Stahlblechpatine oder eines vorgeformten Stahlblechbauteils mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine durch einen Ofen hindurch geführt oder in einem Ofen abgelegt bzw . positioniert wird und in dem Ofen insbesondere über die Austenitisierungstemperatur erhitzt wird, wobei das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine auf zumindest einem Träger auf mehreren Auflageflächen zumindest temporär aufliegt , wobei ein Träger verwendet wird, bei dem an den Auflagef lächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil entweder a ) die Auflageflächen j eweils maximal 200 mm ² bevorzugt maximal 113 mm ² betragen und/oder b ) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahlguss bestehen, sodas s auch im Bereich der Auflagefläche ein Sauerstof f zutritt zur Oberfläche des Stahlblechs oder des Stahlbauteils gewährleistet ist . Eine Aus führungs form sieht vor, dass der Träger mit einer Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahl beschichtet , belegt oder aus dieser ausgebildet wird .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Auflageflächen beim Träger auf j eweils mindestens 7 mm ² bevorzugt 13 mm ² eingestellt wird .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder der hochwarmfeste Stahlguss eine of fene Porosität von 20 bi s 60 Vol . -% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 gm insbesondere Rz > 100 gm aufweist .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass ein Träger verwendet wird, der eine Mehrzahl von benachbarten Auflageflächen besitzt , wobei die Auflagef lächen aus der Oxidkeramik ausgebildet sind, wobei die Auflageflächen zueinander beabstandet sind .

Eine Aus führungs form sieht vor, das s als Material für die Kontaktfläche zwischen dem Träger und der Platine und/oder dem Bauteil Yttrium stabilisiertes Zirkoniumoxid und/oder Aluminiumoxid verwendet wird .

Eine Aus führungs form sieht vor , das s als Träger und/oder Auflagefläche Wabenkörper, insbesondere keramische Wabenkörper und/oder keramische Fasern und/oder keramische Gewebe und/oder of fenporige Materialien wie metallische oder keramische Schwamm- oder Schaumstrukturen verwendet werden .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine aus einer härtbaren Stahllegierung, insbesondere einem Bor-Mangan-Stahl gebildet ist . Eine Aus führungs form sieht vor, dass das Stahlblechbauteil oder die Stahlblechplatine mit der folgenden Zusammensetzung verwendet wird (alle Angaben in Gew.-%) :

Kohlenstoff bis 0,4, vorzugsweise 0, 15 bis 0,3

Silizium bis 1,9, vorzugsweise 0, 11 bis 1,5

Mangan bis 3,0, vorzugsweise 0,8 bis 2,5

Chrom bis 1,5, vorzugsweise 0,1 bis 0,9

Molybdän bis 0,9, vorzugsweise 0,1 bis 0,5

Nickel bis 0,9,

Titan bis 0,2 vorzugsweise 0, 02 bis 0, 1

Vanadin bis 0,2

Wolfram bis 0,2,

Aluminium bis 0,2, vorzugsweise 0,02 bis 0,07

Bor bis 0,01 vorzugsweise 0,0005 bis 0,005

Schwefel max. 0,01, vorzugsweise max. 0,008

Phosphor max. 0,025, vorzugsweise max. 0,01

Rest Eisen und Verunreinigungen.

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Stahlblechplatine zum Zwecke der Austenitisierung erhitzt und anschließend umgeformt wird oder erst zu einem Stahlblechbauteil kalt umgeformt wird und anschließend zum Zwecke der Austenitisierung erhitzt und nach dem Austenitisieren die Stahlblechplatine oder das umgeformte Stahlblechbauteil mit einer Geschwindigkeit über der kritischen Abkühlrate abgekühlt werden.

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung eine Schichtdicke von 5 pm bis 20 pm je Seite insbesondere 7 pm bis 15 pm je Seite aufweist. Dies kann den Korrosionsschutz insbesondere kathodischen Korrosionsschutz noch weiter erhöhen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betri f ft eine Vorrichtung zum Aufhei zen von Stahlblechplatinen und/oder Stahlblechbauteilen mit einer Zinkbeschichtung oder einer Zinklegierungsbeschichtung, wobei die Vorrichtung zumindest einen Träger mit mehreren Auflageflächen zum zumindest temporären Auflegen einer Stahlblechplatine oder eines Stahlblechbauteils besitzt , wobei der Träger Platinen- oder bauteilseitig Auflageflächen für eine Stahlblechplatine oder ein Stahlblechbauteil besitzt , bei dem a ) die Auflageflächen j eweils maximal 200 mm ² bevorzugt maximal 113 mm ² betragen und/oder b ) die Auflageflächen aus einer porösen und/oder rauen Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder einem hochwarmfesten Stahlguss bestehen .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass der Träger eine Abfolge voneinander angrenzenden Pyramidenstümpfen, Kegelstümpfen, Säulen, oder Stempeln besitzt , wobei die Auflageflächen für die Platine oder das Werkstück durch die Werkstück- oder platinenseitigen Flächen der Kegelstümpfe , Pyramidenstümpfe , Säulen oder Stempel ausgebildet werden .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Auflageflächen der Keramik eine quadratische , mehreckige oder runde Fläche mit einer Größe von j eweils bis 200 mm ² haben .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Auflageflächen beim Träger eine Auflagefläche von j eweils 7 mm ² bis 200 mm ² insbesondere 13 mm ² bis 113 mm ² haben .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Pyramidenstümpfe und/oder Kegelstümpfe und/oder Säulen und/oder Stempel auf ei- nem Träger aus hochwarmfestem Stahl , Sili ziumkarbid, Oxidkeramik oder anderen warmfesten Trägern angeordnet sind .

Eine Aus führungs form sieht vor, das s die Kegelstümpfe , Pyramidenstümpfe , Säulen oder Stempel plasmagespritzt ausgebildet sind mit einer durch das Plasmaspritzen entstandenen rauen Oberfläche .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Auflagen aus einem keramischen Material wie Yttrium stabilisierten Zirkoniumdioxid oder Aluminiumoxid ausgebildet sind .

Eine Aus führungs form sieht vor, dass die Oxidkeramik oder Karbidkeramik oder der hochwarmfeste Stahlguss eine of fene Porosität von 20 bi s 60 Vol . -% und/oder eine Rauheit von Rz > 30 pm insbesondere Rz > 100 pm aufweisen .

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert . Es zeigen dabei :

Figur 1 den indirekten Prozess ( Formhärten, phs- ultraform d . h . ohne Beschneiden im gehärteten Zustand) schematisch;

Figur 2 den Unterschied zwischen Ofenträger ( konturfolgend) und Ofenablageleisten (nicht konturfolgend) am Beispiel eines Kammerofens ;

Figur 3 beispielhaft den Ef fekt des Kriechens bzw .

Durchhängens nach Ofen bei mangelnder Abstützung bei einem Durchlauf of en; Figur 4 beispielhaft den Ef fekt des Kriechens bzw.

Durchhängens nach Ofen bei mangelnder Abstützung bei einem Kammerofen;

Figur 5 beispielhafte Bauteiloberfläche an Kontaktstellen beim Stand der Technik;

Figur 6 beispielhafte Bauteiloberfläche an Kontaktstellen bei erfindungsgemäßer Durchführung;

Figur 7 ein Beispiel für die erfindungsgemäß reduzierte

Auf läge fläche ;

Figur 8 ein Beispiel für die Abstützung bzw . Auf lagefläche nach dem Stand der Technik;

Figur 9 beispielhafte erfindungsgemäße reduzierte Auflagefläche ;

Figur 10 erfindungsgemäßer Ofenträger für den indirekten phs- (ultraform- ) Prozess ;

Figur 11 vier verschiedene Varianten einer Ofenablagefläche ;

Figur 12 eine plasmagespritzte , bezüglich der Oberfläche unbearbeitete Yttrium-stabilisierte Zirkoniumdioxid- Ab läge fläche ;

Figur 13 eine Detailvergrößerung der Ablagef läche nach

Figur 12 ;

Figur 14 eine Ablagefläche gemäß Figur 13 aus Aluminiumoxid; Figur 15 eine Ablagefläche aus hitzebeständigem Stahlguss ;

Figur 16 a ) einen Ablagewabenkörper aus Vollkeramik;

Figur 16 b ) einen Ablagewabenkörper aus Keramikfasern;

Figur 16 c ) die Oberflächenkontur eines Wabenkörpers aus

Vollkeramik;

Figur 16 d) die Oberflächenkontur eines Keramikgewebes ;

Figur 16 e ) eine keramische Schaumstruktur ;

Figur 17 eine Darstellung eines Wabenkörpers aus Figur 16 a ) und drei darauf liegend erwärmte ( erf indungsgemäße ) Blechteile ;

Figur 18 eine Darstellung einer Keramikfaserplatte aus

Figur 16 d) und drei darauf liegend erwärmte ( erfindungsgemäße ) Blechteile ;

Der indirekte Prozess wird schematisch in Figur 1 dargestellt , dabei wird deutlich, dass die Bauteilgeometrie inklusive Beschnitt an Außenkontur und Lochbild nach der Kaltumformung d . h . vor der Ofenerwärmung bereits fertiggestellt ist und im gehärteten Zustand d . h . nach der Abschreckhärtung im Formhärtewerkzeug kein Beschnitt an Außenkontur und Lochbild mehr erfolgt . Dies bedeutet , dass die Bauteile nach der Ofenerwärmung mit der korrekten Position in das Formhärtewerkzeug eingelegt werden müssen, da es andernfalls zu nicht korrigierbaren Maßabweichungen von Außenkontur und Lochbild sowie zu unerwünschten Deformationen im Formhärtewerkzeug kommt . Daher ist am Beispiel des dargestellten Durchlauf of ens eine exakte Positionierung des Bauteils insbesondere bei der Ofenentnahme notwendig um prozessseitig mittels bspw . Robotern eine genaue Positionierung in das Formhärtewerkzeug vorteilhafterweise ermöglichen zu können . Dies kann analog auch für den direkten Prozess (nicht dargestellt ) bei unverformten bzw . geringfügig vorgeformten Platinen Anwendung finden .

Figur 2 zeigt beispielhaft den Unterschied zwischen einer Bauteilablage auf bauteilkonturfolgenden Ofenträgern und einer Bauteilablage auf (nicht konturf olgenden ggf . auch universellen) Ofenablageleisten am Beispiel eines Kammerofens . Dabei wird auf der linken Seite die Seitenansicht dargestellt wobei der rechte , nicht mit dem Rest verbundene Block die Ofentür symbolisiert und auf der rechten Seite die j eweilige Vorderansicht . Dabei wird in den oberen Figuren eine konturf olgende Bauteilablage dargestellt und unten eine Bauteilablage auf Leisten .

Bei der Wärmebehandlung im Ofen kann es zum Kriechen bzw . Durchhängen des Stahlmaterials kommen, dies wird in Figur 3 am Beispiel eines Durchlauf of ens bzw . in Figur 4 am Beispiel eines Kammerofens dargestellt . Um dem Kriechen bzw . Durchhängen und ggf . auch einem Verdrehen und/oder Verkippen entgegenzuwirken muss eine ausreichende Abstützung des Stahlmaterials gewährleistet sein .

Allerdings kann eine sehr hohe Auflagef läche bei beschichteten Stahlmaterial zu Ausblühungen oder anderen Oberflächenbeeinträchtigungen führen, welche in Figur 5 dargestellt sind .

Bei einer erfindungsgemäß reduzierten Auflagefläche hingegen bildet sich eine solche Oberflächenbeeinträchtigung an den Kontaktstellen bzw. Auflageflächen nicht oder nur vergleichsweise geringfügig aus, dies wird in Figur 6 dargestellt.

Erfindungsgemäß wird als Träger bzw. Auflage ein Träger verwendet, der Werkstück- bzw. platinenseitig eine Kontur besitzt. Dies kann erfindungsgemäß eine Ablageleiste, Auflageleiste, Ofenauflage, Bauteilauflage oder ähnliches sein. Beispielhaft ist eine solche Kontur in Figur 7 (die strichlierte Fläche stellt den Träger dar) dargestellt. Dabei weist dieser Träger mehrere Auflageflächen auf, vorzugsweise mindestens drei um einen geometrisch sicheren Zustand gewährleisten zu können .

Einen Querschnitt eines gesamten Trägers, also ein Beispiel für einen Ofenträger für ein Bauteil für den indirekten Prozess findet sich in Figur 9 (die strichlierte Fläche stellt das Bauteil dar) als auch in dreidimensionaler Darstellung in Figur 10.

Aus dem Stand der Technik (Figur 8) ist hingegen ein linienförmiger Kontakt bzw. linienförmige Auflageflächen bekannt.

Die Kontur eines Trägers kann aber auch beispielsweise eine Abfolge von aneinander angrenzenden Pyramidenstümpfen sein, wobei die eigentlichen Auflageflächen die Deckflächen der Pyramidenstümpfe sind, während die Grundflächen der Pyramidenstümpfe aneinander anliegen. Ein solches Beispiel für eine leistenförmige Ofenauflagefläche mit darauf angeordneten Pyramidenstümpfen wird in Figur 11 c) dargestellt.

Bei den vier in Figur 11 dargestellten Varianten handelt es sich um einen Keramikstab Fig. 11 a) ; Aluminiumoxid (AI2O3) beschichtete Pyramidenstümpfe in geschliffenen Zustand Fig. 11 b) oberer Bereich; Zirkonoxid (ZrO) beschichtete Pyramiden- Stümpfe in geschli f fenen Zustand Fig . 11 b ) unterer Bereich ; Aluminiumoxid beschichtete Pyramidenstümpfe in rauen Zustand Fig . 11 c ) oberer Bereich; Zirkonoxid beschichtete Pyramidenstümpfe in rauen Zustand Fig . 11 c ) unterer Bereich sowie SolGel beschichtete Pyramidenstümpfe dargestellt in Fig . 11 d) .

Dabei zeigte sich überraschenderweise , dass die Keramiken, insbesondere AI2O3 und ZrO in rauen Zustand wesentlich weniger zu Oberflächenbeeinträchtigung führten als j ene Keramiken welche geschli f fen wurden .

Die Pyramidenstumpfoberflächen haben dabei eine beispielsweise angenähert quadratische Fläche mit in etwa 4 bis 12 mm Kantenlänge was einer Auflagefläche von 13 mm ² bis 113 mm ² entspricht .

Die Pyramidenstümpfe können hierbei zum Beispiel auf einen Träger aus warmfestem Stahl , Sili ziumkarbid oder dergleichen warmfesten Trägern angeordnet sein oder der gesamte Träger kann aus diesen bestehen .

Vorzugsweise sind die Oberflächen der Pyramidenstümpfe hierbei zum Beispiel plasmagespritzt und bestehen aus einem keramischen und insbesondere oxidkeramischen Material .

Durch das Plasmaspritzen oder vergleichbare bzw . extra dafür eingesetzte Verfahren wird eine gewisse Oberflächenrauigkeit erzielt .

Als oxidkeramische Materialien eignen sich insbesondere Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid . Es können auch karbidkeramische Materialen verwendet werden . Anstelle von den in Figuren 12 bi s 14 dargestellten Pyramidenstümpfen sind selbstverständlich auch andere geometrische Ausformungen, zum Beispiel Kegelstümpfe oder Säulen denkbar .

Bei einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form sind die Auflageflächen als Wabenkörper aus Vollkeramik ausgebildet ( Figur 16 a ) . Hierbei können die Wabenkörper nur einzeln und beab- standet auf einem Träger angeordnet sein, wobei die einzelnen Wabenkörper beispielsweise Kantenlängen von 5 bi s 25 mm haben können . Die Wabenkörper sind hierbei vorzugsweise aus einem keramischen Vollmaterial , wie Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumdioxid oder Aluminiumoxid ausgebildet . Dieser kann beispielsweise eine Rauheit von Rz = 23 pm aufweisen .

Bei einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form ist die tragende Fläche des Trägers vollständig als Wabenkörper ausgebildet , der in diesem Fall dem entsprechend langgestreckt ausgebildet ist .

Die Waben können hierbei einen quadrati schen aber auch mehreckigen, insbesondere sechseckigen Querschnitt haben .

Bei einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form ist der Wabenkörper aus Keramikfasern ausgebildet ( Figur 16 b ) , wobei dieser Keramikfaserwabenkörper sich über einen gesamten Träger oder ebenfalls nur teilbereichsweise bzw . punktuell an einem Träger befinden kann .

Besonders vorteilhaft kann sein, dass die Oberflächenkontur nicht eben und insbesondere nicht poliert ist , sondern über eine Rauigkeit bzw . Mikrokontur verfügt . Hierbei kann eine solche Oberflächenkontur dadurch ausgebildet sein, dass nach dem Flamm- oder Plasmaspritzen keine weitere Nachbearbeitung der Oberfläche erfolgt bzw . bei einem Wabenkörper ebenfalls keine Nachbearbeitung der Oberfläche erfolgt , so dass sich eine Oberflächenkontur, wie zum Beispiel in Figur 16 c ) ergibt .

Verwendbare Keramikgewebe haben üblicherweise ebenfalls Oberflächen mit einer bestehenden Kontur oder Rauigkeit , wie dies in Figur 16 d) dargestellt ist .

Geeignet sind auch Schäume bzw . Mikroschäume , welche an ihren Oberflächen ebenfalls über eine durch die Poren gebildete Mikrostruktur verfügen ( Figur 16 e ) .

Dazu wurden mit einem Wabenkörper aus Figur 16 a ) eine Wärmebehandlung von drei aufliegenden verzinkten Blechteilen durchgeführt und diesen wiesen keine Oberflächenbeeinträchtigungen auf ( siehe Figur 17 ) .

Auch auf einer Keramikfaserplatte gemäß Figur 16 d) wurden drei Stahlblechteile aufgelegt , wobei in diesem Beispiel als Keramikfaserplatte ein Hochtemperatur-Composite aus Silicage- webe mit überwiegender Al ₂ O2-Matrix gewählt wurde und dieses führte ebenfalls zu keiner Oberflächenbeeinträchtigung der verzinkten Stahlblechteile ( in Figur 18 dargestellt ) . Diese weist beispielsweise eine Rauheit von Rz = 57 pm auf .

Die Erfindung wird anhand von Versuchen erläutert .

Versuch 1

Eine Blechplatine , die mit einer Aluminium-Sili zium- Beschichtung ausgebildet wird, wird auf beschichteten Ablageelementen aufgelegt . Die Ablageelemente bestehen hierbei einmal aus einem längslie- genden Keramikstab, einmal aus Pyramidenstümpfen aus Aluminiumoxid, bei denen die Kontaktf lachen geschli f fen sind, aus Pyramidenstümpfen, die in gleicher Weise wie die vorhergenannten ausgebildet sind, j edoch aus Yttrium-stabilisierten Zirkoniumoxid ausgebildet sind,

Pyramidenstümpfen aus plasmagespritztem Aluminiumoxid ohne Oberflächenbehandlung, in gleicher Weise ausgebildete Pyramidenstümpfe aus Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid sowie ein Träger der mit Pyramidenstümpfen, die mit einem Sol-Gel- Verfahren beschichtet sind .

Ein Versuchsofen wird auf eine Temperatur erhitzt , die bezüglich des Wärmeübergangs so hoch ist , dass die Platine auf etwa 930 ° C erhitzt wird .

Nach dem Herausnehmen und Abkühlen der Platine zeigt die Platine im Bereich des Keramikstabes deutliche Veränderungen der metallischen Oberfläche auf , die nach optischer Prüfung nicht in Ordnung sind .

Die Teile der Platine , die auf den geschli f fenen Aluminiumoxid- und geschli f fenen Zirkoniumoxid-Pyramidenstümpf en auflagen, sind optisch grenzwertig und ebenfalls nicht in einem Zustand, der als annehmbar bezeichnet werden kann .

In gleicher Weise erscheint die Platine im Bereich der Sol- Gel-Auflagen nicht in Ordnung .

Lediglich im Bereich der Aluminiumoxid-Ablageelemente und der Zirkoniumoxid-Ablageelemente , die ungeschli f fen sind, ist die Platine von der Oberflächenqualität her in Ordnung . Versuch 2

Eine Platine aus einem Zink-beschichteten Blech wird in einem Ofen gefördert .

Die Platine weist Oberflächenveränderungen auf , die unter anderem aus Zinkausblühungen bestehen und eine unannehmbare Oberflächenbeeinträchtigung darstellen .

Versuch 3

Eine Platine wie in Versuch 2 , wobei die Auflagen wieder den Auflagen gemäß Versuch 1 entsprechen .

Die Platine zeigt im Bereich der Keramikstabauflage derart starke Oberflächenveränderungen, dass eine Keramikstabauflage mit einer schmalen linienförmigen Auflagefläche nicht verwendbar ist .

Bei einer Auflagerung werden im Bereich der Sol-Gel- beschichteten Auflage ebenfalls Oberflächenveränderungen festgestellt , die unannehmbar sind .

Bei der Aluminiumoxidauf läge , die geschli f fen wurde und der Zirkoniumauflage , die geschli f fen wurde , sind ebenfalls Oberflächenveränderungen fest zustellen, die j edoch hinter denen des Keramikstabes oder der Sol-Gel-Beschichtung deutlich zurücktreten .

Bei einer Aluminiumoxidbeschichtung und einer Zirkoniumoxidbe- schichtung oder Sili ziumkarbidbeschichtung, die eine Rauigkeit bzw . Porosität besitzen, können keine negativen Veränderungen festgestellt werden . Beispielsweise kann die Sili ziumkarbidbeschichtung eine Rauheit von Rz = 49 pm aufweisen .

Versuch 4

Dieser Versuch entspricht dem Versuch 3 , wobei j edoch die Platine während des Erhitzens angehoben und abgesenkt wird .

Im Bereich der Keramikstabauflage und der Sol-Gel-Auflage zeigen sich starke negative Veränderungen der Oberfläche . Im Bereich der geschli f fenen Aluminiumoxidauf läge und der ungeschli f fenen Aluminiumoxidauf läge werden ebenfalls Veränderungen festgestellt .

Die Zirkoniumoxidauf lagen weisen keine bis wenige Veränderungen auf , wobei die Zirkoniumoxidauf läge ohne Oberflächenschli f f das beste Ergebnis erzielt .

Insgesamt kann auch hier festgestellt werden, dass Zirkoniumoxid und Aluminiumoxid in ungeschli f fenem Zustand die besten Auflager sind .

Versuch 5

Ein vorgeformtes legierungsverzinktes Bauteil wird mit einem Ofenträger durch einen Durchlauf of en geführt und austeniti- siert .

Die Auflageflächen weisen j eweils eine Fläche zwischen 210 mm ² und 400 mm ² auf .

Nach dem Härten und Abkühlen des Bauteils aus dem Formhärtewerkzeug zeigt das gehärtete Bauteil im Bereich der Auflageflächen deutliche Veränderungen der metallischen Oberfläche auf , die nach optischer Prüfung nicht in Ordnung sind . Insbe- sondere Zinkausblühungen welche in Figur 5 dargestellt sind können nicht akzeptiert werden und daher stellt das Bauteil Ausschuss dar .

Versuch 6

Wie Versuch 5 , allerdings wurden die Auflageflächen noch weiter reduziert und weisen eine Fläche von j eweils 13 mm ² bis 100 mm ² auf .

Überraschenderweise hat sich gezeigt , dass nach dem Härten und Abkühlen des Bauteils , nach der Entnahme aus dem Formhärtewerkzeug hier die Oberflächenbeschädigungen stark reduziert werden konnten und trotz keinerlei Anpassung des Materials des Ofenträgers hier zwar optische geringe Ausblühungen feststellbar waren, diese aber keine Materialschädigung des Bauteils darstellten . Daher war dieses Material in Ordnung .

Erfindungsgemäß wurde festgestellt , dass bei Hochtemperaturprozessen zum Austenitisieren von Stahlblechplatinen oder Stahlblechbauteilen mit Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung der Träger so gewählt werden muss , dass die vorhandene Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung der Stahlblechplatinen oder Stahlblechbauteile nicht beschädigt wird oder bei Beschädigung ihre selbstheilenden Funktionen ausspielen kann .

Erfindungsgemäß wurde festgestellt , dass keramische Beschichtungen auf den Trägern oder keramische Träger hierfür geeignet sind, wenn sie keine glatten polierten Oberflächen, sondern raue und/oder poröse Oberflächen besitzen . Hierbei hat sich gezeigt , dass keramische Auflagen aus Oxidkeramiken oder Karbidkeramiken und insbesondere aus Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertem Zirkoniumoxid, aber auch rauer Stahlguss den gewünschten Ef fekt erzielen . Erfindungsgemäß wurde festgestellt , dass alternativ oder zusätzlich zu den keramischen Beschichtungen auch eine vergleichsweise hohe Reduktion der Auflageflächen bei Ofenträgern auf unter 200 mm ² dazu führten, dass die vorhandene Zinkbeschichtung oder Zinklegierungsbeschichtung nicht beschädigt wird oder bei Beschädigungen ihre selbstheilenden Funktionen ausspielen kann . Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich einen Träger vorzusehen, welcher einige Auflagef lächen unter den genannten 200 mm ² vorsieht und zusätzlich einige Auflageflächen welche porös und/oder rau ausgebildet sind, d . h . eine Mischung aus beiden Varianten .