DE102006037637A1

DE102006037637A1 - Verfahren und Vorrichtung zum konduktiven Erwärmen von Metallblechen

Info

Publication number: DE102006037637A1
Application number: DE200610037637
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl.-Ing. Wittig; Karl Geisinger; Peter Grimm
Original assignee: Mueller Weingarten AG
Current assignee: Mueller Weingarten AG
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen, zur Warmumformung unter anderem in Kombination mit anschließendem Presshärtevorgang. Dabei wird das Metallblech durch ein Greifer-Erwärmungssystem, über welches die Energieeinleitung erfolgt, erwärmt und in ein Presswerkzeug, bestehend aus einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug, eingelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung unter anderem in Kombination mit anschließendem Presshärtevorgang. Dabei wird das Metallblech durch ein Greifer-Erwärmungssystem, über welches die Energieeinleitung erfolgt, erwärmt und in ein Presswerkzeug, bestehend aus einem Unterwerkzeug und einem Oberwerkzeug eingelegt.
Stand der Technik
Metallbleche im Allgemeinen werden kalt oder warm umgeformt. Die unter anderem hier zum Einsatz kommenden borlegierten Stahlbleche werden üblicherweise warm umgeformt und pressgehärtet. Durch diese Vorgehensweise werden die Werte für die Zugfestigkeit und Härte gegenüber den Ursprungswerten deutlich gesteigert.
Verfahren zur Warmumformung mit anschließendem Presshärtevorgang sind bereits bekannt. Die DE 24 52 486 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem Stahlbleche separat außerhalb der Presse in einer Erwärmungsanlage erhitzt werden, bevor diese in erhitztem Zustand in ein Werkzeug einer Presse eingelegt, umgeformt und pressgehärtet werden. Die Erwärmungsanlage ist in der Regel als Durchlauf- oder Kammerofen ausgeführt, welche elektrisch oder mit Gas beheizt werden. Die zur Warmumformung notwendige Temperatur der Stahlbleche liegt bei ca. 780°C bis 1000°C, vorzugsweise bei 860°C. Um diese hohen Temperaturen im Stahlblech zu erreichen, muss die Verweildauer in der Erwärmungsanlage angepasst werden, was teilweise zur anlagentechnisch sehr aufwendigen Lösungen mit in der Regel sehr hohem Platzbedarf führt.
In der DE 101 28 199 A1 wird eine Vorrichtung zur Umformung von Metallblechen, insbesondere Magnesiumblechen, offenbart, bei der ein Metallblech im Umformraum zumindest bereichsweise beheizt wird. Hierzu wird heiße Luft über im Oberwerkzeug und im Unterwerkzeug vorgesehene Strömungskanäle in den Umformraum geleitet. Diese Vorrichtung ist für Temperaturen zwischen 90°C und 350°C vorgesehen.
Nachteilig an dieser Vorrichtung ist die starke Erwärmung des Werkzeuges und auch eine starke Erwärmung des Umformraumes. Insbesondere bei Temperaturen bis zu 1000°C wäre der Umformprozess nicht mehr sicher beherrschbar.
Ein weiterer Nachteil dieses Erwärmungsverfahrens im Umformraum ist, dass die Hubzahl durch den Erwärmungsvorgang erheblich verschlechtert wird. Die Taktzeit verlängert sich entsprechend der Zeitdauer des Erwärmungsvorganges.
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend vom Stand der Technik, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erwärmung von Metallblechen, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung mit anschließendem Presshärtevorgang zu entwickeln, wobei die Erwärmung im Wesentlichen innerhalb einer Pressenanlage erfolgt, und wobei diese Erwärmung keinen nennenswerten Einfluss auf die Hubzahl der Presse hat.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 und ausgehend von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 9 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 9 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde die Metallbleche nicht wir bisher bekannt in einem Ofen vor der Presse oder im Umformraum der Presse, sondern während des Einlegens eines Bleches in die Umformstufe zu Erwärmen. Die Dauer des Transportes wird somit genutzt für die Erwärmung der Bleche. Die Transportvorrichtung wirkt gleichzeitig als Erwärmungsvorrichtung. Das kalte Blech wird dabei außerhalb des Pressenraumes von der Transport-/Erwärmungsvorrichtung aufgenommen, während des Einlegetransportes auf eine Solltemperatur erwärmt und in erwärmtem Zustand im Umformwerkzeug, vorzugsweise auf der Umformgeometrie des Unterwerkzeuges, abgelegt. Die Solltemperatur beträgt 920°C bis 1000°C, aber auch andere Temperaturbereiche sind realisierbar.
Die Erwärmung der Metallbleche erfolgt elektrisch, vorzugsweise konduktiv, aber auch andere Erwärmungsverfahren, wie beispielsweise induktive Erwärmung sind möglich. Als Option sieht die Erfindung weiterhin vor, dass sich im Werkzeug bzw. im Umformraum stationäre Erwärmungsvorrichtungen befinden, die zusätzlich eine Erwärmung des Bleches vor der Umformung herbeiführen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus dem, anhand einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.
Es zeigt:
1 Werkzeugraum mit der erfindungsgemäßen Transport-/Erwärmungsvorrichtung
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt schematisch einen Werkzeugraum 1 einer hier nicht näher dargestellten Umformpresse. Zu sehen ist ein Presswerkzeug, bestehend aus einem Unterwerkzeug 2 und einem Oberwerkzeug 3. Das Unterwerkzeug 2 ist mit einem Pressentisch 4 bzw. einem Schiebetisch fest verbunden. Das Oberwerkzeug 3 ist an einem Stößel 5 befestigt. Der Stößel 5 wird über einen nicht dargestellten Antrieb in eine vertikale Hub- und Senkbewegung versetzt, sodass ein Metallblech 6 zwischen dem Oberwerkzeug 3 und dem Unterwerkzeug 2 entsprechend der Werkzeuggeometrie umgeformt wird. In der dargestellten Position wird das Metallblech von der erfindungsgemäßen Erwärmungsvorrichtung 7 gehalten und erwärmt und befindet sich kurz vor dem Einlegen in das Unterwerkzeug 2. Zuvor hat die erfindungsgemäße Erwärmungsvorrichtung 7, welche gleichzeitig als Transportvorrichtung fungiert das Metallblech 6 außerhalb des Werkzeugraumes 1 aufgenommen und während des Transportes in die dargestellte Position induktiv über eine nicht näher dargestellte Energieversorgung erwärmt. Der Transport des Metallbleches 6 in das Unterwerkzeug 2 erfolgt dabei mit allen notwendigen Freiheitsgraden, wie sie hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Der Energieeintrag der Erwärmungsvorrichtung 7 in das Metallblech 6 kann sowohl vollflächig, als auch nur bereichsweise erfolgen. Auch Metallbleche mit gekrümmten, dem Fertigteil angepassten Außenkonturen können durch entsprechende Gestaltung der Erwärmungsvorrichtung erwärmt und transportiert werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.

1: Werkzeugraum
2: Unterwerkzeug
3: Oberwerkzeug
4: Pressentisch
5: Stößel
6: Metallblech
7: Erwärmungsvorrichtung

Claims

Verfahren zur Erwärmung von Werkstücken, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung, wobei die Werkstücke mittels einer Transportvorrichtung in ein Umformwerkzeug eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsvorgang während des Transportvorganges erfolgt und dass die Erwärmungsvorrichtung (7) gleichzeitig als Transportvorrichtung dient.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erwärmungsvorgang nur in zeitlichen Teilbereichen des Transportvorganges erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur beweglichen Erwärmungsvorrichtung (7) stationäre Erwärmungsvorrichtungen im Werkzeugraum (1) und/oder im Werkzeug (2, 3) angeordnet sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) konduktiv erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) induktiv erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) über eine großflächige Kontaktfläche erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieeintrag in das Metallblech (6) punktuell erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Erwärmungstemperaturen bis zu 1000°C realisierbar sind.
Vorrichtung zur Erwärmung von Werkstücken, insbesondere von Stahlblechen zur Warmumformung, wobei die Werkstücke mittels einer Transportvorrichtung in ein Umformwerkzeug eingelegt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungsvorrichtung (7) gleichzeitig als Greifer einer Transportvorrichtung dient und dass die Erwärmung während des Transportes von Metallblechen (6) erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (6) durch einen elektrischen Energieeintrag welcher über die Erwärmungsvorrichtung (7) erfolgt, erwärmt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugraum (1) und/oder im Werkzeug (2, 3) stationäre Erwärmungsvorrichtungen vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (6) mittels einer konduktiven Energieübertragung erwärmt werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbleche (6) mittels einer induktiven Energieübertragung erwärmt werden.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen der Erwärmungsvorrichtung (7) der Außenkontur der Metallbleche (6) angepasst sind.