CN108486325A - 用于制造热压成形的板材产品的热成形生产线和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由金属板坯6制造热压成形的和加压淬火的板材产品的热成形生产线，其包括加热站1和成形站2。加热站1具有下模3和上模4，在它们之间容纳有金属板坯6以加热。金属板坯6在加热站中1的加热或加温通过间接的电阻加热进行。热量在金属板坯6的外部产生并且通过热传到进入到金属板坯6本身中。为此下模3和/上模4具有包括至少一个面式加热元件的电阻加热装置7。按照本发明面式加热元件是包括由导电材料构成的板体9的加热板8，板体9构造成加热体11。为此板体9被开缝并且例如设有缝隙10，所述缝隙在板体9的厚度d上延伸。

Description

用于制造热压成形的板材产品的热成形生产线和方法

本申请是名称为“用于制造热压成形的板材产品的热成形生产线和方法”、优先权日为2014年2月7日、优先权申请号为DE102014101539.8、国家申请号为201510172278.1的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种热成形生产线，其具有加热站和成形站，该热成形生产线用于由金属板坯制造热压成形的和尤其是加压淬火的板材产品，以及涉及一种用于制造热压成形的板材产品的方法。

背景技术

加压淬火是一种用于制造最大强度的、复杂的并且具有高的加工精度的汽车组件的方法。它将深冲与热处理结合，目的在于在一个过程中提高强度。这种加工方法需要相对高的费用，这是因为除了成型之外，它还包含加热和接着进行的对已成形的板材产品的限定的冷却。各个分过程对构件特性事假显著影响。

通过DE 24 52 486 A1已知的用于利用加压淬火方法来由金属板坯制造硬化的板材型材的方法属于现有技术。在此，将由可淬透的钢制成的板坯加热到高于奥氏体化温度Ac3的淬火温度，并且然后将其在冲压模具中热压成形，随后在板材型材保持夹紧在冲压模具中期间对其进行淬火。因为板材型材在淬火过程中被冷却时仍被夹紧在冲压模具中，所以获得具有良好的高尺寸精确性的产品。

目前在批量生产时对金属板坯的加热绝大部分在连续炉、尤其是滚轮炉中通过对流和热辐射进行。也使用箱式炉。

炉式加热是一种稳妥的加热方法，这种炉式加热能够独立于几何结构来实现均匀的加热。炉设备通常为电加热或用气加热。热压成形所需要的温度在钢板的情况下为780℃至大约1000℃之间。通常为了在金属板坯中达到高的热成形温度，必须相应地设计在炉设备中的停留时间。这在设备技术上是昂贵的并且导致相对高的场地需求。

感应加热要快许多。感应加热既可以被平面地使用也可以被局部地使用。但是均匀性与感应器几何结构相关并且与在炉式加热的情况下相比明显不均匀。感应加热的效率首先基于感应器与构件的距离。距离越大，效率就越低。但是在距离小的情况下，通过向感应器的热传递造成的能量损耗明显较高。

例如通过DE 10 2012 110 650 B3已知的具有感应式加热的加热设备的热成形生产线属于现有技术。

用于导电加热的***也是已知的。在这种直接的电阻加热的技术中，金属板坯或需加热的区域本身是电路的一部分。在DE 10 2006 037 637 A1中描述了一种用于对金属板坯进行导电加热的方法和设备。在那里，金属板坯通过抓持器-加热***被放置到包括下模和上模的冲压模具中并且被热压成形，经由所述抓持器-加热***进行能量输入。

从DE 102 12 819 B4已知一种用于借助电阻加热和随后的通过快速冷却进行淬火来制造金属构件的方法，其中，在电阻加热期间将一些区域有目的地冷却或电桥接和/或热桥接，以便在这些区域中的温度保持在奥氏体化温度以下，从而在板材产品中留有未被淬火的区域。

通过DE 10 2012 110 649 B3已知的用于制造热压成形的和加压淬火的钢板产品、尤其是机动车构件的热成形生产线属于现有技术。这种热成形生产线具有温度调节站，在该温度调节站中，局部彼此不同的区域的温度可以被调节到不同的温度。温度处理通过导电设备执行，为此使用可更换的温度调节板。

此外，从EP2 216 417 A2已知一种具有下部加热单元和上部加热单元的用于加热金属板坯的加热设备。每个加热单元具有一个与板坯接触的可加热的加热板。下部加热单元的和/或上部加热单元的加热板具有大量的加热段，所述加热段相对彼此设置在一个预先确定的网格中并且在由加热段与板材之间的接触面限定的平面中相对彼此可移动。加热段分别具有一个集成的电阻加热装置形式的集成的加热元件。

EP2 182 081 A1公开了一种用于对涂层的钢板体进行热处理的方法和设备。在这里加热也经由接触板形式的面元件来进行。

发明内容

本发明的目的在于：开研发一种在设备技术上改进的具有合理设计的导电的加热***的热成形生产线，所述加热***能够在热成形生产线内部高效地加热用于热压成形的金属板坯。

按照本发明，所述目的的解决方案在于按照权利要求1的特征所述的热成形生产线。

根据本发明的热成形生产线的有益的设计方案和改进方案是从属权利要求2至18的主题。

用于在根据本发明的热成形生产线中制造热压成形的板材产品的方法是权利要求19至22的主题。

根据本发明的用于由金属板坯制造热压成形的和加压淬火的板材产品的热成形生产线包括加热站和成形站。加热站具有下模和上模，在所述下模与所述上模之间容纳有用于加热的金属板坯。在加热站中，导电地通过间接的或者非直接的电阻加热来进行金属板坯的加热或加温。热量在金属板坯的外部产生并且经由该金属板坯的表面进入金属板坯本身内部。为此，下模和/上模具有包括至少一个面式加热元件的电阻加热装置。从面式加热元件到金属板坯的热传递通过面式加热元件与需加温的金属板坯之间的至少间接的接触产生的导热来进行。

根据本发明，面式加热元件是包括由导电材料制成的板体的加热板，其中，板体构成为加热体。板体本身直接构成加热体。加热体限定板体中的电流电路。在加热体中，电能被转换成热量。

为了将金属板坯加热，将该金属板坯容纳在上模与下模之间。为此在下模与上模之间设置有相应的容纳空间。一个或多个所述面式加热元件或者加热板可以与金属板坯直接接触。如果在此加热板的加热面与金属板坯直接触碰，那么加热板在这种运行状态下被切换成无电流。本发明的另一个方面规定：加热板非直接地或者间接地与金属板坯接触。加热板的加热面可以设置电绝缘体或者电绝缘层。

加热体优选如下地配置，由其释放符合目的的热量用于加热金属板坯，所述热量通过热传递输送给金属板坯。在本发明的一种有益的实施方式中在板体中通过至少一个在板体的厚度上延伸的缝隙构造加热体。在另一种有益的实施方式中，加热体通过板体中的至少一个水平的缝隙构成。优选水平缝隙几乎在板体的整个长度或者宽度上延伸。导电或者电流电路经由板体的没有通过缝隙分隔开的区域进行。

加热体的配置通过在板体中的缝隙引导完成。尤其是加热体多次卷绕。例如加热体可以回形或螺旋形延伸。加热体具有的长度大于加热体的各电触点之间的最短距离。在加热板中也可以以符合目的的电路布线的形式设置或构造有一个以上的加热体。

在本发明的另一方面中。板体包括至少两个板体层。所述板体层按照夹层结构叠置。在此，板体层通过电绝缘装置相对电绝缘。板体层经由接触区段相互电连接，从而构造限定电流电路的加热体。接触区段可以是单独的接触构件。优选，接触区段是板体层的直接的组成部分。在接触区段的区域中，板体层不是相对电绝缘，因而发生电流从一个板体层经由接触区段流入下一个板体层。

板体由导电材料制成。这种材料具有高的比电阻以及高的耐热强度。本发明的另一方面规定：板体由金属的加热体材料制成。备选地，板体也可以由陶瓷的加热体材料制成。

在本发明范围内作为特别有益的加热体材料是材料编号为1.4841(EN材料简称X15CrNiSi25-21)的不锈奥氏体钢，这种钢已经在标准DIN EN10095中被标准化。这种钢耐热并且即使在高温下也体现出良好的强度特性。使用范围优选在900℃至1120℃之间。

此外铬镍合金(CrNi)属于金属的加热体材料。所述合金可用于大约直至1200℃。此外，铁素体铬-铁-铝合金(CrFeAl)可以用于直至1400℃的温度。

碳化硅(SiC)属于陶瓷的加热体材料。碳化硅通常用于直至1600℃的温度。此外，二硅化钼(MoSi2)提供用于直至1850℃。

此外在本发明的范围内，渗硅碳化硅(SiSiC)形式的陶瓷的加热体材料被视为是有利的。在此这涉及包含嵌入在晶体之中的金属硅的碳化硅。这种加热体材料可应用于直至超过1300℃的使用温度。此外即使在高温下它仍具有特别高的大约2000MPa的耐压强度。此外，所述加热体材料的突出之处还在于其良好的耐腐蚀性和耐磨损性。此外高的热容和低的热膨胀也是有益的。

特别适宜的是：加热板容纳在围框中。所述围框将加热板的外侧边缘包围或围住。所述围框既用于热绝缘和电绝缘也可以用于机械稳定。所述围框可以例如由陶瓷材料构成。

加热板的侧边缘和背侧有益地设有热绝缘装置。此外，围框和/或热绝缘装置也可以用于补偿在厚度或金属板坯的置入位置中的公差。

在加热站的对实践应用有益的设计方案中，在下模和/或上模中设置有负荷分布板。为此可以通过将负荷分布板***到加热站的模具架中来***下模和/或上模。负荷分布板尤其可以通过弹簧元件固定在压力机工作台上。

为了加热金属板坯，加热板可以以其加热面与金属板坯直接接触。为此，加热板事先被加热。在加热板与金属板坯直接接触之前，中断加热板的通过电流。通过这种方式防止经由金属板坯的短路。这种方法可以通过相应设计的节拍控制进行。

另一方面规定：加热板在其接触金属板坯的加热面上设有电绝缘装置。这种备选的方面规定：通过中间连接电绝缘装置来避免在加热板与金属板坯之间的直接接触。所述电绝缘装置可以通过加热板的加热面的涂层或单独的绝缘层或者绝缘板实现。借此也可以在合型期间或者合型阶段并且由此在金属板坯的加热期间保持通过电流。这是比较有利的，因为这将避免电气***的持续交替的通断循环。

优选电阻加热装置具有一些可选择性操控的、诸如可接通和/或可断开的面式加热元件。由此可能的是：不同地加热金属板坯的区域亦或不加热金属板坯的区域。面式加热元件也可以通过可调节的电压供应或者电流供应被不同地加温，以便能够对金属板坯进行局部不同的加热。选择性地可操控各个面式加热元件亦或面式加热元件的成组连接的分段。所述操控也包括选择性地接通和/或断开面式加热元件。通过根据需求来通断面式加热元件也可以在同一个加热站内加热多个不同的构件或者金属板坯。这可以单独地或分组地进行。

本发明的另一方面规定：加热体的横截面在其长度上变化。加热体尤其在其宽度上变化。通过加热体的相应的横截面设计同样可以进行温度控制或者加热控制。因为加热体中的电阻与其横截面成比例地变化，所以通过横截面的变化可以在加热体的长度上或者在加热体的区段中设定期望的热量和温度变化曲线。

根据本发明的热成形生产线不仅适用于加热平的金属板坯。具有变化的厚度或者横截面走向的金属板坯、例如所谓的变截面板也能够在加热站中达到变形温度并且随后被热压变形和加压淬火。为此本发明的一个方面规定：在下模与上模之间设置有用于金属板坯的容纳空间，并且所述容纳空间具有与金属板坯的表面轮廓相适配的几何结构。

下模与上模之间的容纳空间也可以通过板体或者在板体本身中形成。根据板材的厚度可设定不同的加热温度。

需加热的金属板坯的厚度公差是可补偿的。例如可以通过下模和/或上模的热绝缘装置的弹性支承来实现公差补偿。板体的弹性支承也是可考虑的。此外通过热绝缘装置本身的弹性的可变形性也可以实现公差补偿。

根据本发明的热成形生产线的一种有益的设计方案此外规定：在加热站的上游或下游连接有至少一个另外的加热装置。尤其可以规定：在加热站的上游连接有额外的加热装置。热成形生产线的这种设计设定金属板坯的两级加热，在其中将金属板坯首先在第一级中预加热到一个确定的温度。在这之后将已预加热的金属板坯转移到加热站中并且在那里将其加热或加温到成形温度。

根据本发明的热成形生产线的另一种有益的设计方案，加热站和成形站设置在一个同步驱动单元内部。在加热站与成形站之间集成有适当的传输***。加热站的下模和上模以及成形站的下模和上模同步地且优选在一个共同的同步驱动单元内部以相同的节拍运动。

如所提到的那样，在同步驱动单元内部在加热站与成形站之间设置有适当的金属板坯传输***。不言而喻地，也可以设置有传输装置或者***用于在热成形生产线内部向加热站输送金属板坯。这同样也适用于从成形站和/或必要时下游的额外的冷却站中取出已热压成形的板材产品。

总体上可以在一个模具中实施成形和加压淬火。也可以是两级冷却或者两级淬火过程。为此，将已加热的金属板坯在成形站中成形并且尤其在主动冷却的成形站中已经冷却。最终温度的设定和/或已成形的板材产品的淬火可以在第二冷却级中实现。为此在成形站的下游连接有单独的冷却站。

此外通过将热成形生产线的加热站和/或成形站和/或冷却站支承在机架中可以改进运动和节拍控制。在此一个站或全部的站强制性地弹性支承在机架内部。所述站或所述站的可动模具的挠性支承在金属板坯加热时延长合型时间或者加热时间，和/或在成形级和/或在冷却级中延长成形和冷却时间。从中尤其产生相对节拍时间延长的上模和下模之间的接触时间。

根据本发明的热成形生产线的特征在于合理设计的传导式加热***，所述加热***能够高效地加热金属板坯用于在热成形生产线内部热成形、尤其是加压淬火。

用于在根据本发明的热成形生产线中制造热成形的和尤其是加压淬火的板材产品的方法规定：将加热站的加热板至少局部地加热到1050℃至1350℃之间的板材温度。相对金属板坯应被加热到的目标温度，加热板具有超温。然后在加热站中通过金属板坯与加热板的接触至少局部地将金属板坯从其初始温度加热到目标温度。优选目标温度在850℃至970℃之间。金属板坯的加热在10秒或更短的时间内进行。尤其是是在3至6秒之间的时间内进行加热。

本发明的一个方面规定：加热板的超温在高于金属板坯的目标温度的20％至30％之间，金属板坯在加热站中应被加热至所述目标温度。

在按照方法有益的设计方案中，在最长3秒的时间内将已加热的金属板坯从加热站传输到成形站中。由于短的传输时间，热损失可以被最小化。

将已成形的金属板坯或者板材产品从成形站传输到冷却站也在最长3秒的时间内执行。由此可以再次避免热损失并且也防止已成形的板材产品的翘曲或使其最小化。

根据本发明的热成形生产线和方法对于由金属板坯制造热压成形的和加压淬火的板材产品尤其有利。成形的板材产品在它夹紧在成形模具中期间至少局部地被淬火、尤其被加压淬火。在此，板材产品在成形站中在小于或等于(≤)10秒的时间内、尤其在3至6秒的时间内至少在局部被冷却到小于或等于(≤)250℃的温度。成形站的下游可以连接有冷却站。然后可以单独地在冷却站中实施冷却和淬火。也可能的是：在成形站和下游的冷却站中使已热压成形的板材产品冷却。然后在下游的冷却站中继续冷却或将板材产品保持在冷却温度上。例如冷却也可以在浸槽中进行。备选地，冷却也可以在加压淬火模具中或接触冷却站中进行。所述接触冷却站尤其由具有高导热性的轻金属设计而成并且具有冷却通道用于引导冷却介质通过。

附图说明

下面借助实施例来更详细地对本发明进行描述。

其中：

图1示出加热板的基本实施形式的俯视图以及纵剖视图和横剖视图；

图2示出具有***框的加热板的俯视图以及纵剖视图和横剖视图；

图3至7分别以加热板***的俯视图以及加热站的横剖视图示出加热站的不同实施方式；

图8示出根据本发明的热成形生产线中的一部分；

图9示出热成形生产线的另一种实施方式的另一部分；

图10示出在一个同步驱动单元内部的加热站、成形站和冷却站的三个不同的运行位置的视图；

图11示出加热板的另一种实施方式的俯视图以及两个侧视图；

图12示出加热板的另一种实施方式，其中示出加热体的变化过程；

图13至16分别示出加热站的变型，其中示出一个或者多个加热板的俯视图以及加热站的侧视图；

图17技术上简化地示出在一个加热站中的加热板***，其中分别示出下模的加热板和上模的加热板；

图18示出加热板的另一种实施方式的示意性侧视图。

具体实施方式

用于由金属板坯制造热压成形的和加压淬火的板材产品的热成形生产线包括用于加热金属板坯的加热站1和用于对处于已加热状态中的金属板坯进行成型加工的成形站2。加热站在图中用1表示而成形站用2表示。成形站在图8、9和10中示出。

加热站1的基本结构借助图3中的视图来描述。在图4至9以及15至18中，彼此相应的构件或者构件组件具有相同的附图标记。

加热站1具有下模3和上模4。在下模3与上模4之间设置有容纳空间5，金属板坯6容纳在所述上模与下模之间用于加热。下模3和上模4通过驱动装置可打开且可闭合。在此，下模3和上模4相对相向运动或相对彼此移开。在金属板坯6的加热过程中，下模3和上模4与金属板坯6的表面直接地或间接地接触。

下模3和/或上模4具有电阻加热装置7，该电阻加热装置具有至少一个面式加热元件。面式加热元件是加热板8。加热板8具有由导电材料制成的板体9。在板体9中通过至少一个缝隙10来构成加热体11或者板体9本身材料一致地构成加热体11。加热体11限定加热板8的电触点12、13之间的电流电路。正触点12(正极)在图中通过符号“+”而负触点13(负极)通过符号“-”标记。缝隙10在板体9的整个厚度d上延伸。缝隙10的宽度确定得足以确保彼此平行地延伸的加热体区段之间的绝缘并且不发生电飞弧。原则上也可以通过电绝缘材料来填充缝隙10。

例如尤其在图1和2以及11和12中可以看出：加热体11被多次卷绕。在按照图1和图2的加热板8的设计方案中，加热体11回形延伸。加热体11在此通过在板体9中的大量单个的平行并排地间隔开设置的缝隙10实现。各个缝隙10分别交替地从对置的侧边缘引导到板体9之中。然后各个缝隙10分别在对置的侧边缘前一段距离处结束。

加热板8的板体9可以由金属制的加热体材料、尤其是不锈的耐热的奥氏体铬镍钢1.4841构成。此外，板体9可以由陶瓷的加热体材料、尤其是由碳化硅(SiC)或渗硅碳化硅(SiSiC)构成。

加热体11的长度分别大于或者长于加热体11的在电触点12、13之间的最短距离k1、k2。

在一种如图11和12所示的加热板8的设计方案中，加热体11螺旋形延伸。

如在图11a中所示的那样，缝隙10螺旋形延伸，由此构造螺旋形的加热体11。通过缝隙10的恒定的距离，加热体11具有恒定的宽度b11。

此外从图11a中得知，加热体11的平均长度LS长于在电触点12、13之间的最短距离k2。

此外，图11b和11c示出按照图11a的板体9的两个侧视图。

从图11c中得知，缝隙10在板体9的整个厚度d上延伸。

另一种设计变型通过图12示出，在其中多个螺旋形延伸的加热板8并排设置，其中每个加热板8的加热体11分别通过缝隙10构成。

此外通过图12示出，经由一个电触点13以及两个电触点12分别向两个加热体11供应电压或者电流。此外还可以看出，每个加热体11的长度LS分别大于或者长于在电触点12、13之间的最短距离k2。

图2示出具有将其侧边缘14、15包围的围框16的加热板8。围框16用于加热板8的机械稳定和/或热绝缘。

图3所示的加热站1具有下模3和上模4。在上模4中在这里示出的实施例中总共设置有五个加热板8。需加热的金属板坯6在图3a)中用虚线示出。金属板坯6用于加工用于机动车的热压成形的和加压淬火的B柱。

无论是在下模3中还是在上模4中都设有形式为下绝缘板17和上绝缘板18的热绝缘装置。

此外，无论是在下模3中还是在上模4中都设有负荷分布板19、20。上绝缘板18构成用于一个或多个加热板8的背侧21的以及侧边缘14、15的热绝缘装置。如在图3b)中可以识别出，需加热的金属板坯6为了加热过程而位于下模3的下绝缘板17上。加热板8的指向金属板坯6的加热面22通过绝缘层23形式的电绝缘装置而与金属板坯6分隔开。电绝缘层23可以设计成加热板8的加热面22的涂层。此外，电绝缘层23也可以设计成由电绝缘材料构成的绝缘层。

加热板8的设置结构与需加热的金属板坯6的外部轮廓或者外表面协调。可以将金属板坯6完全加热到可预先确定的温度、例如相应的金属材料的淬火温度、尤其是奥氏体化温度Ac3。也可以将金属板坯6局部不同地加热，使得金属板坯6具有温度互不相同的区域或者区段。为此能够选择性地操控加热板8或者面式加热元件、例如可接通和断开亦或可以不同地加热。

如图4所示的那样，加热站1无论是在下模3中还是在上模4中都具有电阻加热装置7，该电阻加热装置具有加热板8形式的面式加热元件。为了避免需加热的金属板坯6与加热板8直接接触，无论是上加热板8的加热面22还是下加热板8的加热面22都设有耐击穿的绝缘层23。下绝缘板17容纳加热板8并且构成加热板8的背侧21的和侧边缘14、15的热绝缘装置。在按照图4的实施方式中，加热站1基于其包括双电阻加热装置7的设计结构尤其适用于较厚的金属板坯6的加热。

在加热站1中，如图5所示的那样，沿横向方向彼此平行地设置有三个金属板坯6。在此示出的金属板坯6用于制造门侧面防撞梁。

图6和图7示出各具有八个加热板8或者8＇的加热站1。加热板8、8＇的设置结构和加热选择为使得金属板坯6的区段被不同地温度处理。这样可以将金属板坯6的边缘侧区域和/或中间区域达到不同的成形温度。面式加热元件或者加热板8、8＇为此是可调节的且可操控的。也可以选择性地将加热板8、8＇接通或断开。这样，例如在按照图6的实施方式中可以在中间的或中央的加热板8＇上设定比在外侧的加热板8中更高的温度。金属板坯6由此沿纵向方向在中间区段24中比在板坯边缘区段24＇中以及在下部的和上部的翼区段24″中程度更高地被加热。

与此相对，在按照图7的实施变型中，将两个用于制造A柱的金属板坯6加热。在此边缘区段24″通过中央的加热板8＇被程度较低地加热。

在加热站1中，如图13所示的那样，加热体11的横截面在其长度上变化。这通过在板体9中的各个缝隙10之间的距离a1、a2、a3得以实现。由于加热体11的横截面的变化，该加热体被不同程度地加热。电阻与加热体11的横截面反比例地变化。据此，横截面较大的加热体区段与横截面较小的加热体区段相比具有较小的电阻。因此，加热体11在横截面较大的加热体区段中比在横截面较小的加热体区段中程度较低地被加热，与此相对应地，在加热板8中构造不同程度被加热的分区或者区域。不同的分区或者区域在图13b)中通过>Ac3、<Ac1和>Ac1标记。在>Ac3区域中，将金属板坯6加热到高于奥氏体化温度Ac3的温度。为此加热板8在这个分区中具有相对金属板坯6的目标温度更高的温度(超温)。超温优选为>1050℃、但是尤其是最大1350℃。在<Ac1区域中达到低于奥氏体化温度Ac1的温度而在>Ac1分区或者区域中达到高于奥氏体化温度Ac1的温度。加热板8在<Ac1分区中具有例如<800℃的温度，与此相反，在>Ac1分区中具有>800℃的温度、但是优选最大为950℃。

按照图14所示的加热站1也包括下模3和上模4，其中在上模4中设置有加热板8形式的面式加热元件。就此而言，在此也可以参考之前的描述。图14c)的横剖视图示出图14a)的B-B剖面，它使加热体11的厚度变化清楚。加热体11的边缘区段32比加热体11的中间区段33更厚。因为加热体11的电阻在横截面较小的中间区段中比在横截面较大的边缘区段32中更大，所以加热体11在边缘区段32中被程度较低地加热。相应地，金属板坯6的边缘区域34通过这种加热体配置被程度较低地加热。由此在由金属板坯6热成形的和加压淬火的构件上在边缘区域34中不出现完全的淬火。

图15a)和b)示出用于加热金属板坯6的加热站1的实施方式，所述金属板坯具有不同的横截面走势或者厚度走势。容纳空间与金属板坯6的表面轮廓协调并且具有与金属板坯6相对应的几何结构。这通过设置在上模4中的加热板8的或者其板体9的成型实现。金属板坯6的在几何结构上变化的区段在图15b)中通过s1-s5标记。容纳空间5和加热板8的几何结构相似地变化。在该实施方式中加热体11的厚度或者横截面也变化。基于加热体11在区段s3中的较小的横截面，加热体11在区段s3中变得更热，例如在区段s3中温度被设定为>1000℃。与此相对，加热体在区段s1或s5中的横截面较大，这带来的结果是：在那里存在较低的加热温度、例如<950℃。

在图16所示的加热站1的实施方式中，无论是设置在下模3中的加热板8的横截面走向还是集成在上模4中的加热板8的横截面走向都变化。在下模3与上模4之间的容纳空间与在此示出的具有宽侧的厚度梯度的金属板坯6的表面轮廓适配并且具有相应的几何结构。在加热体11的电触点12、13之间的最短距离k3对角地在加热板8上延伸。加热体11多次回形卷绕并且具有一个比最短距离k3大几倍的长度。

图8示出热成形生产线的一部分。示出的是加热站1和成形站2。加热站1和成形站2设置在同步驱动单元26内部。所述同步驱动单元26是压力机、尤其是偏心压力机。加热站1的下模3或者上模4和成形站2的成形模具按照同步驱动单元26的节拍相对彼此运动。

在同步驱动单元26的外部设置有连接在加热站1上游的加热装置27。在此，在金属板坯被转移到加热站1中之前进行对该金属板坯的均匀的预热。

然后在加热站1中将金属板坯6加热到成形温度并且随后通过在这里未示出的板坯传输***将其转移到成形站2中。在加热站1中可以将金属板坯6均匀地加热、即总体上加热到一个相同的成形温度。也可以如之前所述的那样，局部不同地加热金属板坯6。在成形站2中将金属板坯6热压成形。在成形站2中就已经将被成形的金属板坯6至少局部地冷却和淬火。此外连接在成形站2下游的冷却站28集成在同步驱动单元26中。借助此处同样未示出的传输***将在成形站2中由金属板坯6成形的仍然热的板材产品转移到冷却站28中，并且在此或通过继续冷却对其继续淬火。冷却站28按节拍、优选与加热站1和成形站2同步地打开和关闭。

图9的视图示出热成形生产线的一种变型，其中两个加热站1a和1b、一个成形站2以及一个冷却站28设置在同步驱动单元26内部。在加热站1a中特别均匀地将金属板坯加热到一个确定的预热温度。然后将金属板坯转移到加热站1b中并且在那里在确定的区域中局部地对其继续加热亦或通过与未被加热的加热板8贴靠将其局部地冷却。随后将经过温度处理的、即在设定的温度中的金属板坯转移到成形站2中并且成形成板材产品。也可以在成形站2中就已经进行切边操作、例如在板材产品上进行穿孔过程。传输***然后将板材产品转移到冷却站28中。在这里必要时进行另外的穿孔或切边操作并对板材产品进行加压淬火。

图10从技术角度示意性示出一个加热站1、一个成形站2和一个冷却站28，它们共同设置在同步驱动单元26中。在同步驱动单元26进行驱动运动时，加热站1的、成形站2的和冷却站28的的下模和上模相对彼此运动。加热站1、成形站2和冷却站28在同步驱动单元26的在此仅示意性示出的机架29中弹性支承在弹簧元件30上。图10a)示出处于打开状态下的同步驱动单元26。加热站1、成形站2以及冷却站28也相应地打开。

识别出的是加热站1中的金属板坯6。金属板坯6在成形站2中成形为板材产品31。在冷却站28中将热的且具有高于奥氏体化温度的温度的板材产品31冷却和加压淬火。图10b)示出一种运行情况，在所述运行情况中，同步驱动单元26关闭并且相应的各下模和上模与金属板坯6或者板材产品31相贴靠。在进一步闭模运动的情况下，同步驱动单元26的机架29与加热站1、成形站2和冷却站28一起克服弹簧元件30的力向下运动。这在图10c)中示出。在加热站1、成形站2和冷却站28的闭模和打开过程中的运动由弹簧元件30弹性支撑。

图17示意性示出加热站的电阻加热装置。该电阻加热装置无论是在在此未详细示出的下模中还是在上模中都具有加热板35形式的面式加热元件。加热板35具有由导电材料制成的板体36。板体36通过水平的缝隙37在其长度的大部分上被分隔开。通过所述水平的缝隙37，板体36构造成加热体38，所述加热体限定电流电路。电流电路通过箭头P标记。识别出的是：缝隙37没有完全地将板体36分隔开，因而在板体36的端部39处该板体不是中断的。可以用电绝缘材料填充缝隙37。

为了加热金属板坯，将该金属板坯在加热站1中容纳在加热板之间。在此，板坯与加热板35直接接触。加热板35彼此并联连接并且具有一样大的电阻。在接触期间，另外的电流可以用于加热加热板35并且由此加热金属板坯。因为加热板35的对置的区域在每个位置都具有相同的电位(电压水平)，所以不发生短路，这些区域在闭模状态下通过金属板坯彼此相连。

图18示出加热板40的一种备选的实施方式。加热板40的板体41具有两个叠置的板体层42、43。在各板体层42、43之间设置有电绝缘装置44。电绝缘装置44在板体41的长度LS的大部分上延伸，使得所述板体层区域性地相对电绝缘。在板体41的端部45处形成接触区段46。在所述接触区段46中，板体层42、43相互触点接通并且相互导电连接。通过这种方式在板体41中形成U形配置的加热体47。在这里电流电路也是通过箭头P标记。在图17和图18中，电触点之间的最短距离通过k4标记。加热体38如加热体47一样具有比电触点“+”与“-”之间的最短距离k4大的长度。

在一种用于在根据本发明的热成形生产线中由金属板坯制造热压成形的和加压淬火的板材产品的方法中，将金属板坯在加热站1中加热到成形温度，接着将其从加热站1中取出并且在<3秒的时间T1内将其传输到成形站2中。在成形站2本身或在下游的冷却站28中以高于金属材料的临界冷却速度的冷却速度将热的板材产品冷却并且以这种方式将其淬火。冷却在小于或等于(≤)10秒的时间T_k内、尤其是在3至6秒之间的时间内进行。在此将板材产品冷却到小于或等于(≤)250℃的温度T_E。

将已加热的金属材料从加热站1传输到下游的冷却站28中在最多3秒钟的时间t_T2内进行。

根据本发明的方法的一种有益的方面规定：将加热站1的一个加热板8至少局部地加热到1050℃至1350℃之间的板材温度T_p。然后在加热站1中通过金属板坯与下模的和/或上模的加热板8接触将金属板坯至少局部地加热并且从其初始温度T1加热到目标温度T2。目标温度T2处于850℃至900℃之间。将金属板坯加热到目标温度T2在小于或等于(≤)10秒的时间t_E内、尤其是在4至6秒的时间内进行。

附图标记表

1 加热站

1a 加热站

1b 加热站

2 成形站

3 下模

4 上模

5 容纳空间

6 金属板坯

7 电阻加热装置

8 加热板

8＇ 加热板

9 板体

10 缝隙

11 加热体

12 触点

13 触点

14 8的侧边缘

15 8的侧边缘

16 围框

17 下绝缘板

18 上绝缘板

19 负荷分布板

20 负荷分布板

21 背侧

22 8的加热面

23 绝缘层

24 中间区段

24＇ 边缘区段

24″ 翼区段

25 温度调节板

26 同步驱动单元

27 加热装置

28 冷却站

29 机架

30 弹簧元件

31 板材产品

32 边缘区段

33 中间区段

34 边缘区域

35 加热板

36 板体

37 缝隙

38 加热体

39 36的端部

40 加热板

41 板体

42 板体层

43 板体层

44 绝缘装置

45 41的端部

46 接触区段

47 加热体

d 9的厚度

a1 距离

a2 距离

a3 距离

k1 距离

k2 距离

k3 距离

k4 距离

s1 区段

s2 区段

s3 区段

s4 区段

s5 区段

B 宽度

P 箭头

L 长度

LS 长度

Claims (10)

1.热成形生产线，其用于由金属板坯(6)制造热压成形的和尤其是加压淬火的板材产品(31)，该热成形生产线包括加热站(1)和成形站(2)，其中，加热站(1)具有下模(3)和上模(4)，在它们之间可容纳金属板坯(6)以对其加热，并且下模(3)和/或上模(4)具有包括至少一个面式加热元件的电阻加热装置(7)，所述面式加热元件是加热板(8、8＇、35、40)，其特征在于，加热板(8、8＇、35、40)构造成由导电材料制成的板体(9、36、41)，并且板体(9、36、41)构造成加热体(11、38、47)。

2.根据权利要求1所述的热成形生产线，其特征在于，加热体(11)具有的长度大于加热体(11)的各电触点(12、13)之间的最短距离(k1、k2、k3、k4)。

3.根据权利要求1或2所述的热成形生产线，其特征在于，加热体(11、38、47)多次卷绕地、尤其是回形地或螺旋形地延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，加热体(11)在板体(9)中通过至少一个缝隙(10)形成，所述缝隙在板体(9)的厚度(d)上延伸。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，加热体(38)在板体(36)中通过水平的缝隙(37)形成。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，板体(41)包括至少两个叠置的板体层(42、43)，所述板体层(42、43)至少区域性地相对彼此电绝缘并且经由接触区段彼此导电连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，板体(9、36、41)由金属的加热体材料制成。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，板体(9、36、41)由陶瓷的加热体材料构成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，加热板(8)容纳在包围其侧边缘(14、15)的围框(16)中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热成形生产线，其特征在于，加热板(8)在其与金属板坯(6)接触的加热面(22)上设有电绝缘层(23)。