DE102004028236B3 - Assembly for heating workpieces before shaping in a press, e.g. high tensile steel sheets for automobile bodywork components, has a kiln with a jet field and fans to give the workpieces a convective heating action - Google Patents

Abstract

To raise the temperature of workpieces (10), prior to heat shaping, they are passed through a kiln (30) with a jet field (20). The jet field has a number of openings for the delivery of beating fluid streams to heat the workpieces by a convective action, with fans (40) to circulate the heat. The heated workpieces are transferred by a gripper (80) to a shaping press (90).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken für eine anschließende Warm- oder Halbwarmumformung, bei dem die Werkstücke auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden.The The invention relates to a method for heating workpieces for a subsequent heating or hot forging, where the workpieces are at a predetermined temperature heated become.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erwärmung von Werkstücken für eine anschließende Warm- oder Halbwarmumformung, in der die Werkstücke auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden und eine Vorrichtung zum Umformen von erwärmten Werkstücken.The The invention relates to a device for heating workpieces for a subsequent heating or hot forging, in which the workpieces are at a predetermined temperature to be heated and an apparatus for forming heated workpieces.

Im Automobilbau besteht insbesondere zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs der Bedarf nach einer Gewichtsreduzierung der verschiedenen Komponenten eines Kraftfahrzeugs. Gewichtseinsparungen im Bereich der Karosserie lassen sich beispielsweise durch den Einsatz alternativer Werkstoffe erreichen. Ferner lässt sich das Gewicht von Karosseriebauteilen durch Ausführungen mit weniger Material, das heißt üblicherweise durch möglichst geringe Blechstärken reduzieren.in the Automotive engineering is in particular to reduce fuel consumption the need for a weight reduction of the various components of a motor vehicle. Weight savings in the body can be achieved, for example, by using alternative materials to reach. Further leaves the weight of body parts through designs with less material, that is usually through as possible low sheet thicknesses to reduce.

Im Automobilbau gilt Stahl als der klassische Werkstoff für Karosseriebauteile. Dabei ermöglichen hoch und höher feste Stahlwerkstoffe eine Gewichtsreduzierung durch die Verringerung der Blechdicken, welche mit bisher verwendeten Stählen nicht erreicht werden kann. Hochfeste Stahlwerkstoffe weisen jedoch ein anderes Umformverhalten als herkömmliche Stähle auf, da sie beispielsweise nach einer Kaltverformung bei Raum temperatur aufgrund der hohen Eigenfestigkeit je nach Walzrichtung stark bis unkontrolliert unterschiedlich zurückfedern. Zur Lösung verschiedener Probleme beim Kaltumformen wurden hochfeste Stähle entwickelt, welche ein verbessertes Kaltumformverhalten aufweisen. Beispielsweise beschreibt die deutsche Patentschrift DE 101 28 544 C2 ein höherfestes Stahlblech, welches aufgrund seiner Zusammensetzung eine gute Kaltumformbarkeit aufweisen soll.In automotive engineering, steel is considered the classic material for body components. In this case, high and higher strength steel materials allow a reduction in weight by reducing the sheet thicknesses, which can not be achieved with previously used steels. High-strength steel materials, however, have a different forming behavior than conventional steels, as they spring back, for example, after a cold deformation at room temperature due to the high intrinsic strength depending on the rolling direction strong to uncontrolled different. To solve various cold forming problems, high strength steels have been developed which have improved cold workability. For example, the German patent specification describes DE 101 28 544 C2 a high-strength steel sheet, which should have a good cold workability due to its composition.

Um die vorteilhaften Materialeigenschaften von hochfesten Stählen insbesondere im Karosseriebau nutzen zu können, besteht darüber hinaus der Bedarf nach alternativen geeigneten Umformverfahren. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, Halbwarm- und Warmumformverfahren einzusetzen. Das Halbwarmformen (Pressen) von Blechen bedingt das Aufheizen des zu verpressenden Werkstücks auf eine vorgegebene Temperatur, die beispielsweise im Bereich von 400 bis 700°C (Halbwarm) liegen kann. Die Erwärmung erfolgt herkömmlicherweise mit Hilfe eines Strahlungs- oder Konvektionsdurchlaufofens, durch den ein die einzelnen Werkstücke tragendes Fördermittel hindurchläuft. Die Beheizung erfolgt in der Regel mit elektrischen Widerständen oder durch Gasflammen. Auch Kombinationen verschiedener Beheizungsmittel sind bekannt.Around the advantageous material properties of high-strength steels in particular to use in the body shop, insists on it There is also a need for alternative suitable forming processes. It has proven to be expedient to use warm water and hot forming process. Semi-warm forming (pressing) of sheet metal causes the heating of the workpiece to be pressed on a predetermined temperature, for example, in the range of 400 up to 700 ° C (Half-warm) can lie. The warming is conventionally done with the help of a radiant or convection continuous furnace, through the one the individual workpieces carrying subsidy passes. The Heating is usually done with electrical resistors or by gas flames. Also combinations of different heating means are known.

Bekannte Verfahren zur Erwärmung der zu behandelnden Werkstücken vor einer jeweiligen Warmumformung sind jedoch mit spezifischen Nachteilen behaftet. Beispielsweise führt das Erwärmen der Werkstücke mit Hilfe eines Strahlungs- oder Konvektionsdurchlaufofens durch die bei dieser Temperatur physikalisch bedingten niedrigen erreichbaren Wärmeübergangszahlen zu relativ langen Aufheizzeiten. Darüber hinaus erfolgt die Erwärmung der Werkstücke nur langsam, da der Wärmeübertragungskoeffizient vergleichsweise gering ist.Known Method of heating the workpieces to be treated However, before a respective hot forming are specific Disadvantages. For example, the heating of the workpieces leads with Help of a radiant or convection continuous furnace through the Physically conditioned low achievable heat transfer coefficients at this temperature at relatively long heat-up times. In addition, the heating of the workpieces is only slowly, because the heat transfer coefficient is comparatively low.

Ferner werden die bekannten Verfahren in großen Öfen mit hohen Leerverlusten und großem Flächenbedarf durchgeführt, da die Ofenwandverluste proportional zur Länge sind. Dies führt zu einer großen Innenfläche des Ofens, welche auf die Erwärmungstemperatur erwärmt werden muss. Die Innenfläche des Ofens wird jedoch nach Einstellen des Betriebes wieder abgekühlt, ohne dass die eingebrachte Wärme wiedergewonnen werden kann. Bei direkter Gasflammenbeheizung entsteht zudem oftmals das Problem der Überhitzung, da Gasflammen eine typische Brenntemperatur von etwa 1800°C aufweisen und dadurch auf dem Werkstück eine Verzunderung stattfindet, die in einem weiteren Arbeitsgang wieder entfernt werden muss.Further The known methods are used in large ovens with high empty losses and large area requirements carried out, because the oven wall losses are proportional to the length. This leads to a large inner surface of the Furnace, which indicates the heating temperature heated must become. The inner surface However, the stove is cooled down again after the operation is stopped without that the heat introduced can be recovered. In direct gas flame heating arises also often the problem of overheating, since gas flames have a typical firing temperature of about 1800 ° C and thereby on the workpiece a scaling takes place, which in another operation again must be removed.

Im Bereich der konvektiven Erwärmung von Werkstücken ist insbesondere der vorteilhafte Einsatz von Prallstrahlen bekannt. Beispielsweise offenbart die deutsche Patentschrift DE 35 03 089 C2 eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Beaufschlagung einer planen Oberfläche eines Werkstücks mit einem Gas, wobei Loch- oder Schlitzdüsen Prallstrahlen eines Fluids erzeugen, welche auf eine zu erwärmende Oberfläche treffen. Ferner beschreibt die deutsche Patentschrift DE 103 03 228 B3 die Verwendung von Prallstrahlen in einem Stabilisierungsdüsensystem zur Stabilisierung eines durch einen Öfen laufenden metallischen Bandes. Das Band wird in einem Behandlungsteil der Vorrichtung berührungsfrei geführt und durch die Prallstrahlen lagestabilisiert.In the field of convective heating of workpieces in particular the advantageous use of impact rays is known. For example, the German patent publication DE 35 03 089 C2 a device for the uniform application of a gas to a plane surface of a workpiece, wherein perforated or slot nozzles generate impact jets of a fluid which strike a surface to be heated. Furthermore, the German patent specification describes DE 103 03 228 B3 the use of impingement jets in a stabilizing nozzle system for stabilizing a metallic strip passing through an oven. The tape is guided without contact in a treatment part of the device and stabilized by the impact rays.

Aus der Japanischen Patentanmeldung JP 2001262221 A ist ein Verfahren zum Erwärmen von Werkstücken vor dem Schmieden bekannt. Dabei wird zum Erwärmen ein Wirbelschichtofen verwendet. Darüber hinaus offenbart die Internationale Patentanmeldung WO 99/49088 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Wärmebehandlung von Werkstücken. Die Vorrichtung sieht ebenfalls einen Wirbelschichtofen vor, durch dessen verschiedene Bereiche die Werkstücke befördert werden. Dabei werden sie vorzugsweise von einem Förderarm von einem Behandlungsbereich in den nächsten transportiert.From the Japanese patent application JP 2001262221 A For example, a method of heating workpieces prior to forging is known. In this case, a fluidized bed furnace is used for heating. In addition, International Patent Application WO 99/49088 A1 discloses a method and apparatus for rapid heat treatment of workpieces. The device also provides a fluidized bed furnace, through the different areas of which the workpieces are conveyed. there they are preferably transported by a conveying arm from one treatment area to the next.

Die US-Patentschrift US 3,666,253 beschreibt einen Wirbelschichtofen, welcher elektrisch beheizt wird während die Japanische Patentanmeldung JP 02282416 A einen Wirbelschichtofen beschreibt, bei dem ein durch Brennstoff betriebener Brenner eingesetzt wird. Aus der US-Patentschrift US 4,379,725 ist ein Verfahren zum Umformen von Werkstücke in einer Presse bekannt, bei dem die Werkstücke auf eine Temperatur über der Verformungsgrenze des Metalls erwärmt werden.The US patent US 3,666,253 describes a fluidized bed furnace which is electrically heated during the Japanese patent application JP 02282416 A describes a fluidized bed furnace in which a burner operated by fuel is used. From the US patent US 4,379,725 For example, a method of forming workpieces in a press is known in which the workpieces are heated to a temperature above the deformation limit of the metal.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken für eine anschließende Warm- oder Halbwarmumformung bereit zu stellen, bei dem die Werkstücke auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, wobei das Verfahren einen hohen Wärmeübergang realisiert. Dabei ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile herkömmlicher Verfahren zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren mit möglichst geringem Energiebedarf bereitzustellen.task The invention relates to a method for heating workpieces for a subsequent heating or semi-warm forming, in which the workpieces on heated a predetermined temperature be realized, the process realizes a high heat transfer. It is It is an object of the invention to avoid the disadvantages of conventional methods and in particular a method with the lowest possible energy consumption provide.

Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die wenig Raum beansprucht.task The invention further provides an apparatus for carrying out the Provide method. In particular, it is an object of the invention to provide a To provide apparatus that takes up little space.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-3 und 5-9.According to the invention this Task by the subject matter of independent claims 1 and 4 solved. Further advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims 2-3 and 5-9.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken für eine anschließende Warm- oder Halbwarmumformung sieht die Erwärmung der Werkstücke auf eine vorgegebene Temperatur vor. Dazu durchlaufen die Werkstücke in einer Vorrichtung ein Düsenfeld, wobei das Düsenfeld mehrere Öffnungen aufweist, aus denen ein Fluid in Form von Prallstrahlen austritt, welche die Werkstücke durch konvektive Wärmeübertragung erwärmen.The inventive method for warming of workpieces for one subsequent warming or warm forging sees the heating of the workpieces a predetermined temperature before. For this purpose, the workpieces pass through in a device a nozzle field, wherein the nozzle array has a plurality of openings has, from which a fluid emerges in the form of impact rays, which the workpieces by convective heat transfer heat.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren zur Warm- oder Halbwarmverformung von Werkstücken ergänzt, bei dem die Werkstücke vor der Umformung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden und die Werkstücke in eine Vorrichtung eingebracht werden, in welcher sie ein Düsenfeld durchlaufen, wobei das Düsenfeld mehrere Öffnungen aufweist, aus denen ein Fluid in Form von Prallstrahlen austritt, welche die Werkstücke durch konvektive Wärmeübertragung erwärmen. Die Werkstücke werden nach der Erwärmung in ein Umformmittel überführt und in diesem umgeformt.The Invention is achieved by a process for warm or semi-warm deformation added by workpieces, at the workpieces be heated to a predetermined temperature before forming and the workpieces be introduced into a device in which they are a nozzle field go through, with the nozzle field several openings has, from which a fluid emerges in the form of impact rays, which the workpieces by convective heat transfer heat. The workpieces be after the warming transferred to a forming agent and transformed into this.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Hauptbestandteil der Werkstücke ein hoch fester oder höher fester Stahl. Dies bedeutet, dass mindestens 50% des Bauteils aus einem hoch festen oder höher festen Stahl bestehen.In a particularly preferred embodiment The invention is the main component of the workpieces high firmer or higher solid steel. This means that at least 50% of the component is made up a high fixed or higher consist of solid steel.

Vorzugsweise strömt das Fluid zur gleichmäßigen Umwälzung mittels einer oder mehrerer Ventilatoren durch die Öffnungen auf die Werkstücke. Die Beschickung eines Werkstücks in die Vorrichtung und die Entnahme aus der Vorrichtung kann über dieselbe oder verschiedene Öffnungen der Vorrichtung erfolgen. Das Verfahren kann somit in einem Ofen mit Batchbetrieb oder in einem kontinuierlichen Durchlaufofen betrieben werden.Preferably flows the fluid for uniform circulation means one or more fans through the openings on the workpieces. The feed a workpiece into the device and the removal from the device can be about the same or different openings the device done. The method can thus be in an oven operated in batch mode or in a continuous continuous furnace become.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erwärmung von Werkstücken für eine anschließende Warm- oder Halbwarmumformung, in der die Werkstücke auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, weist ein Düsenfeld mit mehreren Öffnungen auf, durch welche ein Fluid in Form von Prallstrahlen strömt. Das Düsenfeld ist so angeordnet, dass ein zu erwärmendes Werkstück in das Düsenfeld einbringbar ist.The inventive device for warming of workpieces for one subsequent warming or hot forging, in which the workpieces are at a predetermined temperature to be heated has a nozzle field with several openings, through which a fluid flows in the form of impact rays. The nozzle array is arranged so that a workpiece to be heated in the nozzle array can be introduced.

Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung ergänzt, in der die Werkstücke vor der Umformung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, die ein Düsenfeld mit mehreren Öffnungen aufweist, durch welche ein Fluid in Form von Prallstrahlen strömt. Das Düsenfeld ist ebenfalls so angeordnet, dass ein zu erwärmendes Werkstück in das Düsenfeld einbringbar ist. Die Vorrichtung weist ferner ein Umformmittel zum Umformen eines erwärmten Werkstücks auf. Bei dem Umformmittel handelt es sich beispielsweise um eine Presse.The Invention is supplemented by a device in which the workpieces before the forming are heated to a predetermined temperature, the one nozzle box with several openings through which a fluid flows in the form of impact rays. The nozzle array is also arranged so that a workpiece to be heated in the nozzle array can be introduced. The device further comprises a forming means for Forming a heated workpiece on. The reforming agent is, for example, a press.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung ein Transportsystem zum Transport der Werkstücke durch die Vorrichtung auf. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Förderband handeln, auf welchem die Werkstücke durch den Ofen transportiert werden.In a particularly preferred embodiment According to the invention, the device has a transport system for transport of the workpieces the device on. This can be, for example, a conveyor belt act on which the workpieces be transported through the oven.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, dass die Vorrichtung eine Übergabeeinrichtung zur Übergabe des jeweiligen Werkstücks in eine nächste Bearbeitungseinheit aufweist. Als Übergabeeinrichtung kann beispielsweise ein Greifer eingesetzt werden, welcher ein erwärmtes Werkstück aufnimmt und in die Presse überführt.It has also proven to be advantageous in that the device has a transfer device to the transfer of the respective workpiece in a next processing unit having. As a transfer device For example, a gripper can be used, which receives a heated workpiece and transferred to the press.

Um einen möglichst guten Wärmeübergang zu gewährleisten und so den Energiebedarf des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung zu verringern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Form des Düsenfeldes der Form des Werkstücks anzupassen. Das Düsenfeld weist ferner eine Heizeinrichtung auf, die auf verschiedene Arten beheizt werden kann. Die Beheizung kann beispielsweise elektrisch oder durch einen mit Brennstoff betriebenen Brenner erfolgen.To ensure the best possible heat transfer and thus the energy consumption of Ver driving and the associated device, it has proven to be advantageous to adapt the shape of the nozzle array of the shape of the workpiece. The nozzle array further comprises a heating device which can be heated in various ways. The heating can be done, for example, electrically or by a burner operated with fuel.

Zur Umwälzung des Fluides durch das Düsenfeld und durch die Heizeinrichtung weist die Vorrichtung vorzugsweise wenigstens einen Ventilator auf. Die Vorrichtung kann ferner Mittel zum thermostatischen Halten der Temperatur innerhalb des Düsenfelds aufweisen, wobei die Temperatur oberhalb der vorgegebenen Erwärmungstemperatur der Werkstücke liegt. Vorzugsweise liegt die Temperatur innerhalb des Düsenfelds etwa 10 bis 100 °C oberhalb der vorgegebenen Erwärmungstemperatur der Werkstücke.to circulation of the fluid through the nozzle field and by the heater, the device preferably at least one fan. The device may further comprise means for thermostatically maintaining the temperature within the nozzle field wherein the temperature is above the predetermined heating temperature the workpieces lies. Preferably, the temperature is within the nozzle field about 10 to 100 ° C above the predetermined heating temperature the workpieces.

Von der Erfindung umfasst ist ferner die Verwendung einer Vorrichtung zur Erwärmung von Werkstücken mit einem Düsenfeld mit mehreren Öffnungen, durch welche ein Fluid in Form von Prallstrahlen strömt, zur Erwärmung von Werkstücken, deren Hauptbestandteil ein hoch fester oder höher fester Stahl ist.From The invention further comprises the use of a device for warming of workpieces with a nozzle box with several openings, through which a fluid flows in the form of impingement, to warming of workpieces whose Main component is a high-strength or higher-strength steel.

Die Erfindung umfasst ferner die Verwendung eines Verfahrens zur Erwärmung von Werkstücken, bei dem die Werkstücke ein Düsenfeld mit mehreren Öffnungen durchlaufen, aus denen ein Fluid in Form von Prallstrahlen austritt, zur Erwärmung von Werkstücken, deren Hauptbestandteil ein hoch fester oder höher fester Stahl ist.The The invention further includes the use of a method for heating Workpieces, where the workpieces a nozzle field with several openings pass through, from which a fluid emerges in the form of impact rays, to warm up Workpieces, whose main component is a high-strength or higher-strength steel.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Erwärmung und anschließenden Umformung von Werkstücken aus hochfesten Stählen. Die Erfindung wendet sich damit ab von Durchlauföfen mit Konvektions- oder Strahlungserwärmung und nutzt statt dessen ein Düsenfeld mit Prallstrahlen, das für den relevanten Temperaturbereich sehr gute Voraussetzungen mitbringt. Bei einem Prallstrahl handelt es sich dabei um den Strahl eines Fluids, das aus einer Düse austritt und auf eine davor liegende Fläche auftrifft. Am Austritt der Düse wird Fluid aus der Umgebung eingesaugt und der Strahl verbreitert sich. Das Fluid strömt auf die Fläche zu und wird dabei verzögert. In der Nähe der Strahlachse bildet sich an der Fläche eine laminare Grenzschicht aus. In einiger Entfernung vom Staupunkt findet ein laminar-turbulenter Umschlag statt, an dem sich eine vollturbulente wandparallele Strömung ausbildet.The inventive method and the associated Device are particularly suitable for heating and subsequent forming of workpieces made of high-strength steels. The invention thus turns away from continuous furnaces with convection or radiation heating and instead uses a nozzle box with impact rays, that for the relevant temperature range brings very good conditions. An impact jet is the beam of a Fluids exiting a nozzle and on a front surface incident. At the exit of the nozzle Fluid is sucked in from the environment and the beam widened yourself. The fluid flows on the surface and is delayed. Near The beam axis forms a laminar boundary layer on the surface out. At some distance from the stagnation point finds a laminar-turbulent envelope instead, at which a fully turbulent wall-parallel flow is formed.

Die Verwendung eines Prallstrahlenofens bringt verschiedene Vorteile mit sich. Beispielsweise ist die verwendete Prallstrahlenerwärmung unkritisch bezüglich Übertemperaturen mit der Folge der Verzunderung. Die Verwendung ist ferner einfach durchzuführen und die Handhabung eines Prallstrahlofens ist in anderen Bereichen erprobt. Ein Prallstrahlofen ist ferner kostengünstig in der Anschaffung.The Using a blast furnace brings several advantages with himself. For example, the impact beam heating used is not critical with respect to overtemperatures with the result of scaling. The use is also simple perform and the handling of an impact blast furnace is in other areas tested. An impact blast furnace is also inexpensive to purchase.

Der bedeutendste Vorteil eines Prallstrahlenofens liegt in dem sehr guten Wärmeübergang zwischen Düsenfeld und Werkstück, der durch den hochturbulenten Kontakt zwischen Werkstückoberfläche und Prallfluid realisiert wird. Wärmeübergangszahlen von bis zu 150 W/m²h sind mit dieser Erwärmungsart gegenüber ca. 50 W/m²h bei normaler Konvektion oder Strahlung erreichbar. Dadurch lässt sich insbesondere der Energiebedarf einer Vorrichtung zur Erwärmung von Werkstücken möglichst gering halten, da die eingebrachte Energie sehr gut verwertet werden kann.The most significant advantage of a blast furnace is the very good heat transfer between the nozzle field and the workpiece, which is realized by the highly turbulent contact between the workpiece surface and impact fluid. Heat transfer rates of up to 150 W / m ² h can be achieved with this type of heating compared to about 50 W / m ² h in normal convection or radiation. As a result, in particular the energy requirement of a device for heating workpieces can be kept as low as possible, since the energy introduced can be utilized very well.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Erwärmung oder Halberwämung von Werkstücken aus Stahl höherer Festigkeit für Autokarosserien oder Strukturteile aus Blech. Hier wird vorzugsweise eine für Stahl ungewöhnlich niedrige Temperatur von 400 bis 700°C (Halbwarm) gewählt, damit einerseits eine ungewünschte Verzunderung der Oberflächen und andererseits ein unkalkulierbares Zurückfedern nach dem Verformen reduziert wird.The inventive method and the associated Device are particularly suitable for heating or half-silting of Workpieces off Steel higher Strength for Car bodies or structural parts made of sheet metal. Here is preferably a for steel unusual low temperature of 400 to 700 ° C (warm) selected so that on the one hand an undesirable Scaling of surfaces and on the other hand an incalculable springback after deformation is reduced.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.Further Advantages, special features and expedient developments of the invention emerge from the dependent claims and the following description of particularly preferred embodiments based on the pictures.

Von den Abbildungen zeigt:From the pictures shows:

1 eine schematische Anordnung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; und 1 a schematic arrangement of a device according to the invention; and

2 einen vergrößerten Ausschnitt des Düsenfeldes. 2 an enlarged section of the nozzle field.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung verwendet herkömmliche und neue Bestandteile. Die Pfeile in 1 stellen den Durchlaufweg der Werkstücke 10 durch die Anlage sowie die Flussrichtung des Fluides dar. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Gas. Bei den Werkstücken 10 handelt es sich oftmals um Bleche, wie sie in der Abbildung von der Seite dargestellt sind. Es können jedoch auch anders geformte Werkstücke erwärmt werden. Die Anlage und das Erwärmungsverfahren eignen sich insbesondere zur Erwärmung von Werkstücken aus höher festen Stähle für Autokarosserien.In the 1 The device shown uses conventional and new components. The arrows in 1 set the passage of the workpieces 10 through the plant as well as the flow direction of the fluid. The fluid is preferably a gas. For the workpieces 10 they are often sheets, as shown in the picture on the side. However, other shaped workpieces can be heated. The plant and the heating method are particularly suitable for heating workpieces made of higher-strength steels for car bodies.

Auf einem Aufgabeherd 70 werden Werkstücke 10 auf einem Transportsystem 60 abgelegt, um sie nachfolgend im Ofengehäuse 30 auf eine vorgegebene Temperatur zu erwärmen. Zur Erwärmung ist ein Düsenherd 20 vorgesehen, dessen Einzelheiten der 2 zu entnehmen sind. Die einzelnen Werkstücke 10 werden mit Hilfe eines Förderers 60 in den Düsenherd 20 befördert. Nach einer vorgegebenen Verweilzeit in dem Düsenherd 20 ist jedes dort eingebrachte Werkstück 10 auf die vorgegebene Temperatur gebracht, die beispielsweise für einige Stähle 650°C beträgt. Nach einem vorgegebenen Zeitablauf wird jedes Werkstück 10 mit dem Förderer 60 auf einen Auslaufherd 71 transportiert und dann mit Hilfe eines Greifers 80 von dem Auslaufherd abgenommen. Sobald ein Werkstück 10 benötigt wird, entnimmt der Greifer 80 dieses vom Auslaufherd 71 und führt es direkt in die Presse 90.On a task stove 70 become workpieces bridge 10 on a transport system 60 filed to her in the oven housing below 30 to heat to a predetermined temperature. For heating is a nozzle stove 20 provided, the details of which 2 can be seen. The individual workpieces 10 be with the help of a sponsor 60 in the nozzle stove 20 promoted. After a predetermined residence time in the nozzle hearth 20 is every workpiece placed there 10 brought to the predetermined temperature, which is 650 ° C for example, for some steels. After a predetermined time lapse, each workpiece becomes 10 with the conveyor 60 on a kitchen stove 71 transported and then with the help of a gripper 80 removed from the kitchen stove. Once a workpiece 10 is needed, takes the gripper 80 this from the kitchen stove 71 and leads it directly to the press 90 ,

Der 2 ist ein Querschnitt durch den oberen Teil der erfindungsgemäßen Anlage zu entnehmen. Das Werkstück 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel auf dem Förderer 60 liegend dargestellt. Neben einzelnen Ketten können als Transportmittel zum Beispiel Förderbänder, Rollen oder ähnliche Mittel eingesetzt werden, welche auch unregelmäßig geformte Werkstücke zu handhaben vermögen.Of the 2 is a cross section through the upper part of the system according to the invention can be seen. The workpiece 10 is on the conveyor in this embodiment 60 lying down. In addition to individual chains can be used as a means of transport, for example, conveyors, rolls or similar means, which are able to handle even irregularly shaped workpieces.

Der Düsenherd 20 mit einer Beheizungseinrichtung 50 besteht im Wesentlichen aus einem Druckraum 31 und einem Ofenraum 30, der nach außen hin stark isoliert ist. Der Düsenherd 20 kann auf verschiedene Weisen beheizt werden. Dabei kann eine direkte oder indirekte Beheizung eingesetzt werden. Die Beheizung kann beispielsweise über elektrische Widerstandselemente oder mit Brennstoff erfolgen. Darüber hinaus können eine oder mehrere Ventilatoren 40 vorgesehen sein, um das Fluid auf Düsenaustrittsgeschwindigkeiten von ca. 20-100 m/s zu beschleunigen.The nozzle stove 20 with a heating device 50 consists essentially of a pressure chamber 31 and a stove room 30 which is strongly isolated to the outside. The nozzle stove 20 can be heated in different ways. In this case, a direct or indirect heating can be used. The heating can be done for example via electrical resistance elements or fuel. In addition, one or more fans 40 be provided to accelerate the fluid to nozzle exit velocities of about 20-100 m / s.

Die Heiztemperatur des Düsenherdes entspricht mindestens der vorgegebenen Erwärmungstemperatur der Werkstücke, liegt jedoch vorzugsweise etwas höher als diese. Die tatsächlich erforderliche Temperatur muss empirisch ermittelt werden. Typische Temperaturunterschiede liegen in der Größenordnung von 10 bis 100°C. Bei einer Behandlungstemperatur von etwa 650°C liegt die Düsenherdtemperatur beispielsweise 20°C über der vorgegebenen Erwärmungstemperatur der Werkstücke.The Heating temperature of the nozzle corresponds to at least the specified heating temperature of the workpieces, is but preferably slightly higher as this. Actually required temperature must be determined empirically. typical Temperature differences are in the order of 10 to 100 ° C. At a Treatment temperature of about 650 ° C is the nozzle hearth temperature for example, 20 ° C above the predetermined heating temperature the workpieces.

Die Zuführung des Fluides an die Werkstücke erfolgt in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mittels Düsen 21, durch die sich Strömungsrichtung und – geschwindigkeit des Fluides so gestalten lassen, dass beim Auftreffen auf das Werkstück eine maximale Wärmeübertragungsleistung realisiert wird. Vorzugsweise liegt der Winkel zwischen Strahlachse und Oberfläche zwischen 80° und 100°.The supply of the fluid to the workpieces takes place in a particularly preferred embodiment of the invention by means of nozzles 21 , through which the flow direction and velocity of the fluid can be designed so that a maximum heat transfer performance is realized when hitting the workpiece. Preferably, the angle between the beam axis and the surface is between 80 ° and 100 °.

Die Werkstücke 10 werden fortlaufend von frischem Fluid umspült, das mittels einer oder mehrerer Ventilatoren 40 beschleunigt wird. Das Fluid tritt dabei aus mehreren Öffnungen 21 aus. Dadurch wird ein sehr guter Wärmeübergang von dem Fluid auf das Werkstück realisiert, so dass auf diese Weise kurze Aufheizzeiten verwirklicht werden können.The workpieces 10 are continuously bathed in fresh fluid by means of one or more fans 40 is accelerated. The fluid occurs from several openings 21 out. As a result, a very good heat transfer from the fluid to the workpiece is realized, so that in this way short heating times can be realized.

1010

Werkstück, BlechWorkpiece, sheet metal

2020

Düsenfeldnozzle array

2121

Düse, ÖffnungNozzle, opening

3030

Ofengehäusefurnace housing

3131

Druckraumpressure chamber

4040

Ventilatorfan

5050

Heizeinrichtungheater

6060

Fördererpromoter

7070

Aufgabeherdtask stove

7171

AuslaufherdDiscontinued stove

8080

Greifergrab

9090

PressePress

Claims (9)

Verfahren zur Warm- oder Halbwarmverformung von Werkstücken (10), bei dem die Werkstücke (10) vor der Umformung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstücke (10) in eine Vorrichtung (30) eingebracht werden, in welcher sie ein Düsenfeld (20) durchlaufen und das Düsenfeld (20) mehrere Öffnungen (21) aufweist, aus denen ein Fluid in Form von Prallstrahlen austritt, welche die Werkstücke (10) durch konvektive Wärmeübertragung erwärmen, und dass die Werkstücke (10) nach der Erwärmung in eine Presse (90) überführt und in dieser umgeformt werden.Method for warm or semi-warm deformation of workpieces ( 10 ), in which the workpieces ( 10 ) are heated to a predetermined temperature before forming, characterized in that the workpieces ( 10 ) into a device ( 30 ) are introduced, in which they a nozzle field ( 20 ) and the nozzle field ( 20 ) several openings ( 21 ), from which emerges a fluid in the form of impact rays, which the workpieces ( 10 ) by convective heat transfer, and that the workpieces ( 10 ) after heating in a press ( 90 ) and transformed in this. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid zur gleichmäßigen Umwälzung mittels einer oder mehrerer Ventilatoren (40) durch die Öffnungen (21) auf die Werkstücke (10) strömt.A method according to claim 1, characterized in that the fluid for uniform circulation by means of one or more fans ( 40 ) through the openings ( 21 ) on the workpieces ( 10 ) flows. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschickung eines Werkstücks (10) in die Vorrichtung und die Entnahme aus der Vorrichtung über dieselbe oder verschiedene Öffnungen der Vorrichtung erfolgt.Method according to one or both of claims 1 to 2, characterized in that the loading of a workpiece ( 10 ) into the device and removal from the device via the same or different openings of the device. Vorrichtung zur Warm- oder Halbwarmumformung von Werkstücken (10), in der die Werkstücke (10) vor der Umformung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Düsenfeld (20) mit mehreren Öffnungen (21) aufweist, durch welche ein Fluid in Form von Prallstrahlen strömt und das Düsenfeld so angeordnet ist, dass ein zu erwärmendes Werkstück (10) in das Düsenfeld einbringbar ist und die Vorrichtung eine Presse (90) zum Umformen eines erwärmten Werkstücks (10) aufweist.Apparatus for hot or warm forging of workpieces ( 10 ), in which the workpieces ( 10 ) are heated to a predetermined temperature before forming, characterized in that the device is a nozzle field ( 20 ) with several openings ( 21 ), through which a fluid in the form of impingement jets flows and the nozzle field is arranged so that a workpiece to be heated ( 10 ) can be introduced into the nozzle field and the Vorrich a press ( 90 ) for forming a heated workpiece ( 10 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Transportsystem (60) zum Transport der Werkstücke (10) durch die Vorrichtung aufweist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the device is a transport system ( 60 ) for transporting the workpieces ( 10 ) through the device. Vorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Übergabeeinrichtung (80) zur Übergabe des jeweiligen Werkstücks (10) in eine nächste Bearbeitungseinheit aufweist.Device according to one or both of Claims 4 and 5, characterized in that the device has a transfer device ( 80 ) for the transfer of the respective workpiece ( 10 ) in a next processing unit. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Düsenfeldes (20) der Form des Werkstücks angepasst ist.Device according to one or more of claims 4 to 6, characterized in that the shape of the nozzle field ( 20 ) is adapted to the shape of the workpiece. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung Mittel zum thermostatischen Halten der Temperatur innerhalb des Düsenfeld (20) aufweist, wobei die Temperatur oberhalb der vorgegebenen Erwärmungstemperatur der Werkstücke (10) liegt.Device according to one or more of claims 4 to 7, characterized in that the device means for thermostatically maintaining the temperature within the nozzle field ( 20 ), wherein the temperature above the predetermined heating temperature of the workpieces ( 10 ) lies. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur innerhalb des Düsenfelds (20) etwa 10 bis 100°C oberhalb der vorgegebenen Erwärmungstemperatur der Werkstücke (10) liegt.Apparatus according to claim 8, characterized in that the temperature within the nozzle field ( 20 ) about 10 to 100 ° C above the predetermined heating temperature of the workpieces ( 10 ) lies.