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Die Erfindung betrifft einen Etagenofen gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1. Ein gattungsbildender Etagenofen zählt im Umfang der
DE 10 2006 020 781 B3 zum Stand der Technik. Er umfasst mehrere übereinander angeordnete und beheizbare horizontale Ebenen für die Aufnahme von ebenen oder zumindest teilweise verformten Platinen aus Stahl. Die Erwärmung der Platinen bildet eine Vorstufe für ihr anschließendes Warmumformen.
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Der Vorteil eines Etagenofens ist, dass er einen vergleichsweise geringen Platzbedarf hat, insbesondere in der Gegenüberstellung zu einem langgestreckten Rollenofen. Problematisch ist es jedoch bei diesem Etagenofen, dass die in die diversen Ebenen eingebrachten Platinen von Rollen getragen sind. Dadurch kann nicht verhindert werden, dass bei beschichteten Platinen, zum Beispiel der Handelsbezeichnung USIBOR 1550 P, Ablagerungen der AlSi-Beschichtung auf den Rollen stattfinden. Dies ist mit einer Beeinträchtigung der Qualität derartig beschichteter Platinen verbunden. Insbesondere unterliegen auch die Rollen bei beschichteten Platinen einem erhöhten Verschleiß. Die Verschleißerscheinungen beruhen auf einer Diffusion des Beschichtungsmaterials in die Rollen hinein.
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Die
DE 10 2009 029 767 A1 offenbart eine Fixierung eines Bauteils während einer Wärmebehandlung. Die Fixiervorrichtung weist eine Basis und eine von der Basis abragende erste Stütze und wenigstens eine weitere von der Basis abragende zweite Stütze auf. Die Stützen bilden Auflagestellen für ein Bauteil während einer Wärmebehandlung. Zwischen diesen wenigstens zwei Auflagestellen wird das Bauteil freitragend mittels Fixierelementen eingespannt.
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Aus der
DE 197 43 802 C2 geht ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Formbauteils für Kraftfahrzeugkomponenten hervor. Das Formbauteil weist Bereiche mit einer höheren Duktilität auf. Zur Erzeugung der Bereiche unterschiedlicher Duktilität wird die Ausgangsplatine, ein Zwischenformbauteil oder das endgeformte Formbauteil einer Wärmebehandlung unterzogen. Bei dieser Wärmebehandlung werden partielle Bereiche der Platine, des Zwischen- oder Formbauteils auf eine Temperatur zwischen 600° C und 900° C gebracht.
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Durch die
DE 975 808 B zählt die Verwendung von Blechen oder dergleichen aus Stahl zur Herstellung von Bauelementen zum Stand der Technik. Die Bleche weisen parallel verlaufende, durch Wärmebehandlung erzeugte Streifen unterschiedlicher Härte und Festigkeitseigenschaften auf. An den Bauelementen verlaufen die Streifen in Richtung der zu erwartenden Zug- bzw. Druckbeanspruchung.
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Die
DE 10 2007 043 154 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von gehärteten Profilen, insbesondere von gehärteten, offenen Profilen. Das Bauteil wird zumindest teilbereichsweise auf eine Temperatur oberhalb der Austenitisierungstemperatur des Grundwerkstoffs aufgeheizt. Nach dem Aufheizen wird das Bauteil mit einer Geschwindigkeit abgekühlt, die über der kritischen Härtegeschwindigkeit liegt. Die für die Erwärmung notwendige Energie wird zumindest teilweise durch Induktion eingebracht, wobei in dem Bauteil zur Einstellung eines Temperatur- und/oder Härtegradienten über den Querschnitt des Bauteils freie Kanten angeordnet werden, deren Größe, Art und Ausdehnung der Kanten auf einen gewünschten Härtegrad und/oder Härtegradienten abgestimmt angeordnet werden.
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Der Erfindung liegt – ausgehend vom Stand der Technik – die Aufgabe zugrunde, einen anlagentechnisch verbesserten Etagenofen zu schaffen, der bei einem hohen Durchsatzvolumen keine Beeinträchtigung der Qualität der erwärmten Platinen erwarten lässt.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Etagenofen gemäß Anspruch 2. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Etagenofens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
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Der erfindungsgemäße Etagenofen ist sowohl für die Erwärmung von unbeschichteten Platinen als auch besonders für die Erwärmung von beschichteten Platinen geeignet. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft jedoch die Verwendung eines Etagenofens zur Erwärmung von beschichteten Platinen aus Stahl, um diese anschließend warmumzuformen.
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Erfindungsgemäß sind nunmehr die in die diversen Ebenen des Etagenofens eingebrachten, insbesondere beschichteten, Platinen entweder punktuell oder linienförmig abgestützt. Auf diese Weise kann ein möglichst geringer Kontakt der Oberflächen der Platinen mit den Lagerstellen in den Ebenen des Etagenofens gewährleistet werden, so dass aufgrund dieser geringen Kontaktbereiche größere Ablagerungen der beschichteten Platinen, insbesondere von AlSi-Beschichtungen, an den punktuellen oder linienförmigen Abstützungen nicht zu erwarten sind. Die Qualität der Platinen bleibt demnach unvermindert erhalten.
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Die Abstützungen der Platinen können durch eine Vielzahl von Stützspitzen oder Stützleisten unterschiedlicher Konfiguration entsprechend der Gestaltung der jeweiligen Platinen gebildet sein.
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Nach der Erfindung ist es denkbar, dass die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen direkt in die Ebenen des Etagenofens integriert sind.
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Die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen können aber auch Bestandteile von in den Ebenen vorgesehenen Schubladenelementen bilden. Diese Schubladenelemente können folglich zusammen mit den Platinen relativ zum Etagenofen verlagert werden, um eine Bestückung der Schubladenelemente mit Platinen und auch deren Entfernung vorzunehmen. Dabei ist es denkbar, dass die horizontal verlagerbaren Schubladenelemente in beide Richtungen aus dem Bereich des Etagenofens heraus bewegt und dann beladen oder entladen werden können.
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Zur leichteren Handhabung der Platinen und zwecks Beladung der Ebenen oder der Schubladenelemente mit Platinen und zu deren Entfernung aus den Ebenen bzw. den Schubladenelementen ist es zweckmäßig, dass mindestens eine Transfereinrichtung vorgesehen ist. Es genügt prinzipiell eine Transfereinrichtung, wenn die Platinen oder die Schubladenelemente nur von einer Seite aus in den Etagenofen eingebracht und aus diesem wieder entnommen werden. Bei zwei Transfereinrichtungen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Etagenofens kann das Durchsatzvolumen mit Platinen erhöht werden.
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Jede Transfereinrichtung ist so ausgebildet, dass sie die Platinen dem Etagenofen automatisiert zuführen und aus diesem entfernen kann, wozu die Transfereinrichtung in den drei Raumachsen vertikal und horizontal verlagerbar ist.
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Von besonderem Vorteil ist es, dass auch jede Transfereinrichtung mit punktuellen oder linienförmigen Abstützungen, beispielsweise in Form von Stützspitzen oder linienförmigen Stützleisten, versehen ist.
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Im Rahmen der Erfindung ist jede Ebene bzw. jedes Schubladenelement des Etagenofens in mindestens zwei mit wenigstens einer Heizeinheit versehene Erwärmungszonen gegliedert, welche mit voneinander abweichenden Temperaturen beaufschlagbar sind. Diese Maßnahme stellt sicher, dass unterschiedliche Aufheizungen der Platinen mit dem Ziel einer partiellen Vergütung möglich sind. Hierbei können die Platinen, zum Beispiel beschichtete Platinen aus USIBOR 1500 P, vollständig auf ca. 900 °C erhitzt werden, um eine erwünscht Diffusionsschicht zu erzeugen. Anschließend erfolgt in den jeweils geforderten Bereichen der Platinen eine zeitgesteuerte Absenkung der Temperatur, um die gewünschten Materialeigenschaften beim partiellen Härten zu erreichen. Eine solche Maßnahme vermeidet auch eine Vorlegierung der Platinen in einem vorgeschalteten Ofen.
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In vorteilhafter Weise sind die Heizeinheiten in den Erwärmungszonen regelbar ausgebildet.
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Die Heizeinheiten können als induktive Wärmeerzeuger ausgebildet sein. Denkbar sind auch konduktiv wirksame Heizeinheiten. Ferner können die Heizeinheiten als offene Brenner ausgebildet sein. Auch Strahlungsheizer sind als Heizeinheiten denkbar. In diesem Zusammenhang kann es sich vorzugsweise um Infrarotstrahler handeln.
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Um die Taktzeit des Etagenofens zu verkürzen, können die Heizeinheiten mit Hilfe einer Offsetsteuerung geregelt werden. Hierbei hat die jeweilige Heizeinheit eine deutlich höhere Temperatur als die Zieltemperatur der zu erwärmenden Platine. Direkt beim Erreichen der Zieltemperatur auf der Platine wird die Temperatur der Heizeinheit innerhalb kurzer Zeit so stark reduziert, dass die Platine keine weitere Wärmeenergie mehr aufnimmt, sondern lediglich auf der Zieltemperatur gehalten wird.
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Des Weiteren sind im Rahmen der Erfindung im Hinblick auf das partielle Vergüten, vorgesehen dass zwischen den Erwärmungszonen thermisch isolierende Trennmittel vorhanden sind. Bei einem Produktwechsel können die Trennmittel versetzt werden. Zu diesem Zweck sind die Trennmittel verstellbar angeordnet.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
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1 in schematischer Perspektive einen Etagenofen mit einer Transfereinrichtung;
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2 ebenfalls in schematischer Perspektive eine Ebene des Etagenofens der 1;
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3 in der Perspektive verschiedene Abstützungen für eine Platine;
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4 in der Perspektive ein Schubladenelement für den Etagenofen der 1 und
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5 in der Perspektive ein Schubladenelement für den Etagenofen der 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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In der 1 ist mit 1 ein Etagenofen zum Erwärmen von ebenen oder zumindest teilweise verformten Platinen 2 aus Stahl bezeichnet. Der Etagenofen 1 weist zehn übereinander angeordnete, identisch ausgebildete Ebenen E auf, die beim Ausführungsbeispiel jeweils zur Aufnahme einer Platine 2 ausgebildet sind.
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Jede Ebene E ist in Richtung des Pfeils 3 mit einer Platine 2 beschickbar. Die Platine 2 kann nach ihrer Erwärmung gemäß dem Pfeil 4 auf derselben Seite des Etagenofens 1 aus diesem entfernt werden.
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Selbstverständlich ist es ferner denkbar, dass eine Platine 2 gemäß dem Pfeil 3 auf einer Seite des Etagenofens 1 in diesen eingeführt und auf der anderen Seite gemäß dem Pfeil 5 entnommen werden kann.
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Die Ebenen E des Etagenofens 1 besitzen gemäß den 2 und 3 Abstützungen 6, 7 für die Platinen 2 in Form von Stützspitzen 6 oder linienförmigen Stützleisten 7. Die Anzahl der Abstützungen 6, 7 und ihre Konfiguration kann auf die jeweils zu erwärmende Platine 2 abgestimmt werden. Dadurch haben die Platinen 2, insbesondere wenn es sich um beschichtete Platinen 2 handelt, nur geringe Kontaktbereiche mit den Stützspitzen 6 oder den Stützleisten 7.
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Jede Ebene E des Etagenofens 1 ist in mindestens zwei, beim Ausführungsbeispiel drei, mit Heizeinheiten 8 (2) versehene Erwärmungszonen 9 gegliedert, welche mit voneinander abweichenden Temperaturen beaufschlagbar sind. Die Heizeinheiten 8 sind regelbar. Ihnen ist eine nicht näher veranschaulichte Offsetsteuerung zugeordnet. Vorzugsweise sind die Heizeinheiten 8 als Strahlungsheizer ausgebildet.
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Zwischen den Erwärmungszonen 9 sind gemäß 2 thermisch isolierende Trennmittel 10 vorgesehen. Diese können entsprechend dem Doppelpfeil 11 verstellbar angeordnet sein, um bei einem Platinenwechsel problemlos reagieren zu können.
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Aus der 1 ist ferner erkennbar, dass dem Etagenofen 1 eine Transfereinrichtung 12 für die Beschickung mit Platinen 2 und die Herausnahme der Platinen 2 aus dem Etagenofen 1 zugeordnet ist. Die Transfereinrichtung 12 ist entsprechend den Doppelpfeilen 13–15 in den drei Raumachsen vertikal und horizontal verlagerbar. Auch die Transfereinrichtung 12 ist gemäß 3 mit Stützspitzen 6 oder linienförmigen Stützleisten 7 für die Platinen 2 versehen. Dargestellt sind Stützleisten 7.
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Mit der Transfereinrichtung 12 der 1 können die Platinen 2 in jede Ebene E des Etagenofens 1 verlagert und dort gemäß 2 auf die Abstützungen 6, 7 abgelegt werden. Nach der Erwärmung können die Platinen 2 mit der Transfereinrichtung 12 auch wieder aus den Ebenen E entfernt werden. Um hierbei einen Temperaturverlust an den Platinen 2 zu vermeiden, kann die Transfereinrichtung 12 analog zu der Darstellung der 2 mit einer Heizeinheit 8 versehen werden. Diese kann bei Bedarf in Erwärmungszonen 9 unterteilt sein.
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Bei Bedarf kann auch auf der anderen Seite des Etagenofens 1 eine weitere Transfereinrichtung 12 vorgesehen werden.
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In den 4 und 5 ist dargestellt, dass die punktuellen oder linienförmigen Abstützungen 6, 7 Bestandteile von in den Ebenen E vorgesehenen Schubladenelementen 16 bilden. Die Schubladenelemente 16 sind dann entsprechend dem Doppelpfeil 17 ein- oder beidseitig in den Etagenofen 1 einfahrbar und ausfahrbar. Sie werden insbesondere mit Hilfe einer Transfereinrichtung 12 außerhalb des Etagenofens 1 mit Platinen 2 bestückt oder es werden die Platinen 2 von den Schubladenelementen 16 abgenommen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Etagenofen
- 2
- Platinen
- 3
- Pfeil
- 4
- Pfeil
- 5
- Pfeil
- 6
- Stützspitzen
- 7
- Stützleisten
- 8
- Heizeinheiten
- 9
- Erwärmungszonen
- 10
- Trennmittel
- 11
- Pfeil
- 12
- Transfereinrichtung
- 13
- Pfeil
- 14
- Pfeil
- 15
- Pfeil
- 16
- Schubladenelemente
- 17
- Pfeil
