WO2011082934A1

WO2011082934A1 - Method and device for heating and partially cooling work pieces in a continuous furnace

Info

Publication number: WO2011082934A1
Application number: PCT/EP2010/069274
Authority: WO
Inventors: Rolf-Josef Schwartz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2012-06-16
Also published as: EP2336374A1

Abstract

The invention relates to a method for treating at least one work piece in a continuous furnace, wherein the work piece is heated by heating means while it is moved through the continuous furnace by means of a transport device. After a first heating of the work piece by the heating means, the work piece is held for a predetermined period of time at a predetermined position in the continuous furnace, wherein the work piece is further heated at said predetermined position and is at the same time partially cooled in a defined section of the work piece. In order to carry out the method, a device for treating at least one work piece is provided, comprising a continuous furnace with a transport device and heating means for heating the work piece while it is moved through the continuous furnace by means of the transport device. The device comprises means for holding the work piece for a predetermined period of time in a predetermined position, wherein cooling agents are provided at said predetermined position for partially cooling the work piece in a defined section of the work piece.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG UM ERWÄRMEN UND PARTIELLEM KÜHLEN VON WERSTÜCKEN IN EINEM DURCHLAUFOFEN METHOD AND DEVICE FOR HEATING AND PARTIAL COOLING OF WORKPIECES IN A FLOW FOOT

Beschreibung: Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von wenigstens einem Werkstück in einem Durchlaufofen, bei dem das Werkstück von Heizmitteln erwärmt wird, während es mittels einer Transporteinrichtung durch den Durchlaufofen bewegt wird. The invention relates to a method for treating at least one workpiece in a continuous furnace, in which the workpiece is heated by heating means while it is moved by means of a transport device through the continuous furnace.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention further relates to a device for carrying out such a method.

Im Bereich der Fertigung und Behandlung von Formbauteilen ist es üblich, Formbau- teile gezielt mit gewünschten Werkstoffeigenschaften herzustellen. Beispielsweise werden in der Automobilindustrie Bauteile wie Querlenker, B-Säulen oder Stoßfänger für Kraftfahrzeuge durch eine vollständige Erwärmung mit einer anschließenden Abschreckung gehärtet. Daran kann sich für eine Vergütung ein Anlassverfahren anschließen. In verschiedenen Anwendungsfällen insbesondere der Kraftfahrzeugtech- nik ist es jedoch vorteilhaft, dass Formbauteile in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Werkstoffeigenschaften aufweisen. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass ein Bauteil in einem Bereich eine hohe Festigkeit, in einem anderen Bereich hingegen eine im Verhältnis dazu höhere Duktilität aufweisen soll. Um Formbauteile zu realisieren, welche in mehreren Bereichen unterschiedlichen Beanspruchungen genügen, besteht beispielsweise die Möglichkeit, Bauteile mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammenzufügen. Ein allgemein bekannter Füge- prozess ist dabei beispielsweise das Anschweißen von Einzelbauteilen, was jedoch zu Spannungsrissen im resultierenden Bauteil führen kann und zudem aufgrund des zusätzlichen Arbeitsschrittes teuer ist. Ferner können Bauteile durch Zusatzbleche verstärkt werden. In Frage kommt auch das Weichglühen von vorher vollständig gehärteten Formbauteilen an den entsprechenden Stellen, um Bereiche mit höherer Duktilität zu erreichen. Dies führt jedoch zu nicht tolerierbaren Formveränderungen im Bauteil und ist aufgrund des zusätzlichen Arbeitsschritts ebenfalls teuer. In the field of production and treatment of molded components, it is customary to manufacture molded components specifically with desired material properties. For example, in the automotive industry, components such as control arms, B-pillars, or automotive bumpers are cured by complete heating followed by quenching. This may be followed by an incentive procedure for a fee. In various applications, in particular of motor vehicle technology, however, it is advantageous that molded components have different material properties in different areas. For example, it may be provided that a component in one area should have high strength, while in another area it should have a higher ductility in relation to it. For example, in order to realize molded components which satisfy different stresses in several regions, it is possible to join components with different properties. A well-known joining process is, for example, the welding of individual components, which, however, can lead to stress cracks in the resulting component and is also expensive due to the additional work step. Furthermore, components can be reinforced by additional sheets. Also suitable is the annealing of previously fully cured mold components in the appropriate places to areas with higher To achieve ductility. However, this leads to intolerable changes in shape in the component and is also expensive due to the additional work step.

Daneben besteht die Möglichkeit, Formbauteile bereits bei der Herstellung so zu be- handeln, dass Bereiche mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften und Gefügen erzeugt werden. Zur Herstellung von Formbauteilen mit wenigstens zwei In addition, it is possible to treat molded components already during production in such a way that regions with different material properties and microstructures are produced. For the production of molded parts with at least two

Gefügebereichen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt. Beispielsweise ist die Erwärmung von Bauteilen mit Induktionsstrom bekannt. Hierbei ist jedoch mit hohen Kosten und einer ungleichförmigen Er- wärmung zu rechnen. Structural areas are known from the prior art, various methods and devices. For example, the heating of components with induction current is known. Here, however, high costs and uneven heating are to be expected.

Ferner offenbart die europäische Patentanmeldung EP 1 426 454 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines Formbauteiles mit mindestens zwei Gefügebereichen unterschiedlicher Duktilität und einen Durchlaufofen zur Durchführung dieses Verfahrens. Dabei wird ein zu erwärmendes Halbzeug als Platine oder vorgeformtes Bauteil durch einen Durchlaufofen transportiert, welcher zwei nebeneinander angeordnete Zonen umfasst, in denen unterschiedliche Temperaturniveaus eingestellt werden. Das Bauteil wird im Ofen auf zwei verschiedene Temperaturen erwärmt und anschließend einem Warmformprozess und/oder einem Härteprozess unterworfen. Da- bei stellt sich in dem geringer erwärmten Bereich des Bauteils ein duktileres Gefüge ein, während sich in dem höher erwärmten Bereich ein festes oder hochfestes Gefüge einstellt. Diese Methode hat jedoch beispielsweise den Nachteil, dass die für eine gute Oberflächenbeschaffenheit erforderliche Temperatur im duktilen Bereich nicht erreicht wird und somit eine spätere Lackhaftung nicht sicher gestellt werden kann. Furthermore, European Patent Application EP 1 426 454 A1 discloses a method for producing a molded component having at least two structural regions of different ductility and a continuous furnace for carrying out this process. Here, a semifinished product to be heated is transported as a blank or preformed component through a continuous furnace, which comprises two juxtaposed zones in which different temperature levels are set. The component is heated in the oven to two different temperatures and then subjected to a thermoforming process and / or a hardening process. In this case, a more ductile microstructure arises in the less heated area of the component, while a solid or high-strength microstructure is established in the higher heated area. However, this method has the disadvantage, for example, that the temperature required for a good surface finish in the ductile region is not reached, and thus a subsequent paint adhesion can not be ensured.

Die deutsche Gebrauchsmusterschrift DE 200 14 361 U1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer B-Säule mit unterschiedlichen Gefügebereichen, bei dem die B-Säule in einem Ofen erwärmt und dabei austenitisiert und anschließend in einem gekühlten Werkzeug gehärtet wird. Bei der Erwärmung im Ofen werden großflächige Bereiche der verwendeten Platine bzw. des Halbzeugs gegen die Temperatureinwirkung isoliert, so dass sich in den abgeschirmten Bereichen kein martensitisches Werkstoffgefüge mit daraus resultierenden hohen Festigkeiten einstellt. Dies stellt jedoch ein unsicheres Verfahren dar, da im Falle einer Betriebsstörung Wärme in die abgedeckten Bereiche eindringen kann und somit auch diese Bereiche auf Härtetemperatur erwärmt werden. Des Weiteren wurde erkannt, dass sich nach der Entnahme des Werkstückes aus dem Werkzeug und nach dessen gleichmäßigem Erkal- ten ein unzulässiger Verzug durch unterschiedliche thermische Schrumpfungen einstellt, so dass dieses Verfahren für größere Bauteile, wie beispielsweise B-Säulen nicht verwendbar ist. The German Utility Model DE 200 14 361 U1 describes a method for producing a B-pillar with different structural areas, in which the B-pillar is heated in an oven and austenitized and then cured in a cooled tool. When heating in the oven large areas of the board or the semifinished product used are isolated from the effect of temperature, so that sets in the shielded areas no martensitic material structure with resulting high strengths. This poses However, an unsafe process, since in the case of a malfunction heat can penetrate into the covered areas and thus these areas are heated to hardening temperature. Furthermore, it was recognized that after removal of the workpiece from the tool and after its uniform cooling an impermissible distortion sets by different thermal shrinkages, so that this method for larger components, such as B-pillars is not usable.

Die bekannten Verfahren sind insbesondere nicht dafür geeignet, Formteile zu er- zeugen, die partiell in einem mittleren Bereich, beispielsweise im Bereich des The known methods are in particular unsuitable for producing molded parts which are partially in a central region, for example in the region of

Schlosskastens in einer B-Säule ein anderes Gefüge aufweisen als im übrigen Formteil, und die gleichzeitig den im Kraftfahrzeugbau gegebenen Anforderungen an die Prozesssicherheit und den sich daraus ergebenden Qualitätsstandards genügen. Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Erwärmen von Werkstücken bereitzustellen, das die Ausbildung solcher unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften im Werkstück bei gleichzeitiger Einhaltung der Qualitätsstandards ermöglicht. Eine Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Lockbox in a B-pillar have a different structure than in the rest of the molding, and at the same time meet the requirements given in the automotive industry requirements for process safety and the resulting quality standards. An object of the invention is therefore to provide a method for heating workpieces, which allows the formation of such different material properties in the workpiece while maintaining quality standards. An object of the invention is further to provide a corresponding device for carrying out the method.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-8. Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9 gelöst. Ausführungsformen der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen 10-17. This object is achieved by a method having the features of independent claim 1. Advantageous developments of the method will become apparent from the dependent claims 2-8. The object is further achieved by a device according to claim 9. Embodiments of the device will become apparent from the subclaims 10-17.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Behandeln von wenigstens einem Werkstück in einem Durchlaufofen vor, bei dem das Werkstück von Heizmitteln erwärmt wird, während es mittels einer Transporteinrichtung durch den Durchlaufofen bewegt wird. Nach einer ersten Erwärmung des Werkstückes durch die Heizmittel wird das Werk- stück für einen vorbestimmten Zeitraum an einer vorbestimmten Position im Durchlaufofen gehalten, wobei das Werkstück an dieser vorbestimmten Position weiter erwärmt oder auf Temperatur gehalten und gleichzeitig in einem definierten Abschnitt des Werkstückes partiell gekühlt wird. Hierdurch lässt sich das Werkstück in dem definierten Abschnitt gezielt auf eine Temperatur erwärmen bzw. abkühlen, die unterhalb der im übrigen Werkstück erzielten Temperatur liegt. Insbesondere handelt es sich bei dieser Temperatur im übrigen Werkstück um die Austenit-Temperatur (Härtetemperatur) des betreffenden Werkstoffs. Dies führt bei einem anschließenden Abschrecken des gesamten Werkstücks in diesem Abschnitt zu anderen Werkstoff- eigenschaften als im übrigen Werkstück. The invention provides a method for treating at least one workpiece in a continuous furnace in which the workpiece is heated by heating means while it is moved by means of a transport device through the continuous furnace. After a first heating of the workpiece by the heating means, the held piece for a predetermined period at a predetermined position in the continuous furnace, wherein the workpiece is further heated at this predetermined position or maintained at temperature and at the same time partially cooled in a defined portion of the workpiece. As a result, the workpiece in the defined section can be specifically heated or cooled to a temperature which is below the temperature achieved in the rest of the workpiece. In particular, this temperature in the rest of the workpiece is the austenite temperature (hardening temperature) of the relevant material. This results in a different quenching of the entire workpiece in this section to other material properties than in the rest of the workpiece.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich daher dadurch aus, dass das Werkstück durch die Erwärmung mittels der Heizmittel auf eine Temperatur T_H gebracht wird, die wenigstens der Härtetemperatur des Werkstoffes des Werkstückes entspricht, während das Werkstück in dem definierten Abschnitt durch die partielle Kühlung mittels des Kühlkörpers auf eine Temperatur T₂ gekühlt wird, die unterhalb der Härtetemperatur des Werkstoffes des Werkstückes liegt. In dem definierten Abschnitt des Werkstücks bildet sich dann beim anschließenden Abschrecken kein martensitisches Gefüge mit hohen Festigkeiten aus, sondern in diesem Bereich wird ein duktileres Gefüge eingestellt. An embodiment of the method is therefore characterized in that the workpiece is brought by the heating by means of the heating means to a temperature T _H , which corresponds at least to the hardening temperature of the material of the workpiece, while the workpiece in the defined section by the partial cooling by means of Cooling body is cooled to a temperature T ₂ , which is below the hardening temperature of the material of the workpiece. In the defined section of the workpiece, no martensitic structure with high strengths then forms during the subsequent quenching, but in this area a more ductile microstructure is set.

Dabei besteht die Möglichkeit, das gesamte Werkstück zuerst auf eine Temperatur unterhalb der Austenit-Temperatur zu erwärmen und bei einer weiteren Erwärmung auf Austenit-Temperatur definierte Bereiche zu kühlen, so dass diese keine Austenit- Temperatur erreichen. Bevorzugt ist jedoch eine Variante, bei der das gesamte Werkstück zuerst auf Austenit-Temperatur erwärmt und dann in definierten Bereichen wieder auf eine Temperatur unterhalb der Härtetemperatur abgekühlt wird. Mit letzterem Verfahren ist sichergestellt, dass auch die gekühlten Bereiche vorher auf Temperaturen über Austenit-Temperatur erwärmt wurden, damit die Oberfläche des Werkstücks den Erfordernissen der Lackhaftung entspricht. In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens erfolgt die partielle Kühlung in einem definierten Bereich des Werkstückes mittels eines Kühlkörpers, der im Durchlaufofen angebracht ist und sich in der vorbestimmten Position des Werkstückes im Bereich des definierten Abschnitts des Werkstückes befindet. Mit dem Kühlkörper kann das Werkstück gezielt in dem definierten Bereich gekühlt werden. Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass der Kühlkörper und das Werkstück keinen Kontakt haben. Die Wärmeübertragung erfolgt dabei im Wesentlichen durch Strahlung. In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Kühlkörper mittels eines Kühlmittels gekühlt wird und Wärme des Werkstückes mit einer Kühlrate absor- biert, die unterhalb der martensitbildenden kritischen Kühlrate liegt. In this case, it is possible to first heat the entire workpiece to a temperature below the austenite temperature and, in the event of further heating to austenite temperature, to cool defined areas so that they do not reach an austenite temperature. However, a variant in which the entire workpiece is first heated to austenite temperature and then cooled in defined areas to a temperature below the hardening temperature is preferred. The latter method ensures that also the cooled areas were previously heated to temperatures above austenite temperature, so that the surface of the workpiece meets the requirements of paint adhesion. In one embodiment of the method, the partial cooling takes place in a defined region of the workpiece by means of a heat sink, which is mounted in the continuous furnace and is in the predetermined position of the workpiece in the region of the defined portion of the workpiece. With the heat sink, the workpiece can be cooled specifically in the defined range. An embodiment of the method provides that the heat sink and the workpiece have no contact. The heat transfer takes place essentially by radiation. In a further development of the method, it is provided that the heat sink is cooled by means of a coolant and absorbs heat of the work piece at a cooling rate which is below the martensite-forming critical cooling rate.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgen nach einer ersten Erwärmung des Werkstückes durch die Heizmittel folgende Schritte: In one embodiment of the method, following a first heating of the workpiece by the heating means, the following steps take place:

- Bewegen des Werkstückes wenigstens teilweise aus dem Durchlaufofen heraus; - Ausrichten des Werkstückes außerhalb des Durchlaufofens; - Moving the workpiece at least partially out of the continuous furnace out; - Aligning the workpiece outside of the continuous furnace;

- Bewegen des Werkstückes wenigstens teilweise in den Durchlaufofen zurück; - Moving the workpiece at least partially back into the continuous furnace;

- Unterbrechen der Transportbewegung im Durchlaufofen; - interrupting the transport movement in the continuous furnace;

- Halten des Werkstückes für einen vorbestimmten Zeitraum an der vorbestimmten Position im Durchlaufofen, wobei das Werkstück an dieser vorbestimmten Position weiter erwärmt oder auf Temperatur gehalten und gleichzeitig in einem definierten Abschnitt des Werkstückes partiell gekühlt wird; und - Holding the workpiece for a predetermined period of time at the predetermined position in the continuous furnace, wherein the workpiece at this predetermined position further heated or maintained at temperature and at the same time partially cooled in a defined portion of the workpiece; and

- Bewegen des Werkstückes aus dem Durchlaufofen heraus. - Moving the workpiece out of the continuous furnace.

Durch das Ausrichten außerhalb des Ofens wird erreicht, dass das Werkstück an- schließend so in den Ofen zurück bewegt werden kann, dass es an der vorbestimmten Position im Ofen in einer bestimmten Ausrichtung zum Kühlkörper positioniert werden kann. Erfolgt kein Ausrichten des Werkstücks vor der partiellen Kühlung durch den Kühlkörper, besteht die Gefahr, dass das Werkstück nicht an der vorgeschriebenen Position zum Liegen kommt und gegebenenfalls der definierte Bereich des Werkstücks nicht ausreichend genau gekühlt werden kann. Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens beinhaltet, dass das Werkstück zum partiellen Kühlen durch den Kühlkörper in dem definierten Abschnitt von mindestens einem Stempel in eine Position angehoben wird, in welcher das Werkstück keinen Kontakt zur Transporteinrichtung hat, wobei das Werkstück nach Ablauf des vorbe- stimmten Zeitraumes von dem Stempel wieder auf die Transporteinrichtung abgesenkt wird, und die Bewegung des Stempels von einer Steuereinrichtung angesteuert wird. By aligning outside the furnace, it is achieved that the workpiece can then be moved back into the oven so that it can be positioned at the predetermined position in the oven in a specific orientation to the heat sink. If no alignment of the workpiece before the partial cooling by the heat sink, there is a risk that the workpiece does not come to rest at the prescribed position and, where appropriate, the defined area of the workpiece can not be cooled with sufficient accuracy. A further embodiment of the method includes that the workpiece for partial cooling is lifted by the heat sink in the defined section of at least one stamp in a position in which the workpiece has no contact with the transport device, wherein the workpiece after the predetermined period of time is lowered back from the stamp on the transport means, and the movement of the punch is controlled by a control device.

Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Werkstück nach dem Ausrichten so weit in den Durchlaufofen zurück bewegt wird, dass sich ein erster Teilbereich des Werkstückes im Durchlaufofen befindet, während sich ein zweiter Teilbereich des Werkstückes außerhalb des Durchlaufofens befindet. So kann auch in Endbereichen des Werkstücks eine unterschiedliche Gefügestruktur eingestellt werden, indem die Temperatur in diesen Bereichen außerhalb des Ofens niedriger eingestellt wird als die Temperatur innerhalb des Ofens. Another embodiment of the method is characterized in that the workpiece is moved so far back into the continuous furnace after aligning that a first portion of the workpiece is in a continuous furnace, while a second portion of the workpiece is outside the continuous furnace. Thus, even in end regions of the workpiece, a different microstructure can be set by the temperature in these areas outside the furnace is set lower than the temperature within the furnace.

Von der Erfindung umfasst ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Eine entsprechende Vorrichtung zum Behandeln von wenigstens einem Werkstück umfasst einen Durchlaufofen mit einer Transporteinrich- tung und Heizmitteln zur Erwärmung des Werkstückes, während es mittels der Transporteinrichtung durch den Durchlaufofen bewegt wird. Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß Mittel zum Halten des Werkstückes für einen vorbestimmten Zeitraum an einer vorbestimmten Position auf, wobei an dieser vorbestimmten Position Kühlmittel zum partiellen Kühlen des Werkstückes in einem definierten Abschnitt des Werkstückes vorgesehen sind. The invention also includes an apparatus for carrying out the described method. A corresponding device for treating at least one workpiece comprises a continuous furnace with a transport device and heating means for heating the workpiece, while it is moved by the conveyor through the continuous furnace. The device according to the invention comprises means for holding the workpiece for a predetermined period of time at a predetermined position, wherein at this predetermined position, cooling means are provided for partially cooling the workpiece in a defined portion of the workpiece.

In einer Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die partielle Kühlung in einem definierten Bereich des Werkstückes mittels eines Kühlkörpers erfolgt, der sich in der vorbestimmten Position des Werkstückes im Bereich des definierten Ab- Schnitts des Werkstückes befindet. In einer Weiterbildung der Vorrichtung weist der Kühlkörper eine Beschichtung zur Absorption der Wärme des Werkstückes auf. Vorzugsweise umfasst diese Beschichtung eine Goldschicht, die einen relativen niedrigen Emissionsfaktor hat. Um den Emissionsfaktor zu erhöhen, kann auf der Goldschicht eine wiederholt unterbrochene Schicht aus einem Material aufgebracht sein, dessen Emissionsfaktor höher ist als der Emissionsfaktor der Goldschicht. Durch diese wiederholt unterbrochene Schicht werden Bereiche der Goldschicht freigelegt und andere Bereiche abgedeckt, was auf der Oberfläche der Kühlfläche zu einer Kombination aus Flächen mit hohem und niedrigem Emissionsfaktor führt. Vorzugsweise wird die wiederholt unterbrochene Schicht durch eine Gitterstruktur realisiert. In der Summe lässt sich so der geeignete Emissionsfaktor für den Kühlkörper einstellen und damit das Erreichen der In one embodiment of the device, it is provided that the partial cooling takes place in a defined region of the workpiece by means of a heat sink, which is located in the predetermined position of the workpiece in the region of the defined section of the workpiece. In a development of the device, the cooling body has a coating for absorbing the heat of the workpiece. Preferably, this coating comprises a gold layer having a relatively low emission factor. To increase the emission factor, a repeatedly discontinuous layer of a material whose emission factor is higher than the emission factor of the gold layer can be applied to the gold layer. This repeatedly interrupted layer exposes areas of the gold layer and covers other areas, resulting in a combination of high and low emission factor areas on the surface of the cooling surface. Preferably, the repeatedly interrupted layer is realized by a grid structure. In sum, the appropriate emission factor for the heat sink can be set and thus the achievement of the

matensitbildenden kritischen Abkühlgeschwindigkeit verhindern. Prevent matensitbildenden critical cooling rate.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kühlkörper mindestens einen Kühlkreislauf mit einem Kühlmittel aufweist, das dem Kühlkörper über mindestens einen Kühlkanal zugeführt wird. So kann der Grad der Kühlung genau eingestellt werden. An embodiment of the device is characterized in that the heat sink has at least one cooling circuit with a coolant, which is supplied to the heat sink via at least one cooling channel. So the degree of cooling can be set exactly.

In einem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung weist der Kühlkanal gegenüber dem Ofeninnenraum eine Wärmdämmung auf. In one embodiment of the device, the cooling channel relative to the furnace interior on a thermal insulation.

Eine Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die Vorrichtung zum Anheben und Absenken des Werkstückes mindestens einen Stempel aufweist, der sich unterhalb des Werkstückes befindet, wobei der Stempel für eine Auf- und Abwärtsbewegung ausgebildet ist und eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche diese Auf- und Abwärtsbewegung ansteuert. A development of the device provides that the device for raising and lowering of the workpiece has at least one punch, which is located below the workpiece, wherein the punch is designed for upward and downward movement and a control device is provided, which these up and Downward movement is driving.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung haben den Vorteil, dass durch das partielle Kühlen unterschiedliche Gefüge an definierten Bereichen im Bauteil herstellbar sind. Zudem kann die Gefügebildung verlässlich eingestellt und prozesssicher reproduziert werden. Beispielsweise kann ein Fornnbauteil im Durchlaufofen homogen auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der sich ein Perlit- und Ferritgefüge bildet. Während einer weiteren Erwärmung des Formbauteiles auf Austenittemperatur erfolgt eine partielle Kühlung in einem oder auch in mehreren vorher definierten Bereichen des Formbautei- les. Wenn die übrigen Bereiche die Austenittemperatur erreicht haben, wird das Formbauteil aus dem Durchlaufofen gefahren und beispielsweise in einem wassergekühlten Presswerkzeug sowohl umgeformt als auch schnell abgekühlt. Bei dieser Abkühlung bildet sich aus dem heißen Austenit ein harter Martensitstahl und aus dem kühleren Perlit und Ferrit ein weicher und plastisch verformbarer Perlit- und Fer- ritstahl. Als alternatives Verfahren kann das gesamte Formbauteil zuerst auf Auste- nit-Temperatur erwärmt und anschließend in definierten Bereichen auf eine Temperatur unterhalb der Austenit-Temperatur abgekühlt werden, während das übrige Werkstück auf Austenit-Temperatur gehalten wird. Dabei hat insbesondere ein Kühlkörper mit wenigstens einem Kühlkanal in dem vorbestimmten Bereich des Ofens den Vorteil, dass sich mit diesem Kühlkörper eine gezielte Kühlung des Werkstücks in einem definierten Bereich erreichen lässt. Der Kühlkörper kann verschiedene Abmessungen und Geometrien aufweisen, die an die gewünschte Form der Gefügebereiche angepasst werden können. Kühlkörper kön- nen je nach gewünschter Geometrie auch ausgewechselt werden. The method according to the invention and the associated device have the advantage that, due to the partial cooling, different microstructures can be produced at defined regions in the component. In addition, the structure can be reliably adjusted and reproduced reliably. For example, a molded component can be heated homogeneously in a continuous furnace to a temperature at which a pearlite and ferrite structure is formed. During further heating of the molded component to austenitic temperature, partial cooling takes place in one or more predefined regions of the molded component. When the remaining areas have reached the austenitic temperature, the mold component is driven out of the continuous furnace and, for example, both transformed in a water-cooled press tool and cooled quickly. During this cooling, the hot austenite forms a hard martensite steel and the cooler pearlite and ferrite form a soft and plastically deformable pearlite and ferritic steel. As an alternative method, the entire mold member may first be heated to austenite temperature and then cooled in defined ranges to a temperature below the austenite temperature while maintaining the remainder of the workpiece at austenite temperature. In particular, a heat sink with at least one cooling channel in the predetermined region of the furnace has the advantage that targeted cooling of the workpiece in a defined region can be achieved with this heat sink. The heat sink can have various dimensions and geometries that can be adapted to the desired shape of the structural areas. Heat sinks can also be replaced depending on the desired geometry.

Die zuvor genannten und weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung werden auch anhand der Ausführungsbeispiele deutlich, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben werden. The above and other advantages, features and expedient developments of the invention will become apparent from the embodiments, which are described below with reference to the figures.

Von den Figuren zeigt: From the figures shows:

Fig. 1 einen Durchlaufofen mit einem Kühlkörper und einem Stempel; 1 shows a continuous furnace with a heat sink and a stamp.

Fig. 2 einen Kühlkörper; Fig. 3 ein partiell gekühltes Werkstück mit einem gekühlten Bereich in einem Durchlaufofen; 2 shows a heat sink; 3 shows a partially cooled workpiece with a cooled area in a continuous furnace;

Fig. 4 ein partiell gekühltes Werkstück mit mehreren gekühlten Bereichen in ei- nem Durchlaufofen; und 4 shows a partially cooled workpiece with a plurality of cooled regions in a continuous furnace; and

Fig. 5 eine schematische Aufsicht auf ein Werkstück in einem Durchlaufofen. Fig. 5 is a schematic plan view of a workpiece in a continuous furnace.

Fig. 1 zeigt schematisch als Beispiel einen Durchlaufofen 101 mit einer Ofenkammer 102, in der eine Transporteinrichtung für Werkstücke 103, beispielsweise ein Rollenförderer 104 vorgesehen ist. Die Werkstücke 103 werden auf dem Rollenförderer 104 abgelegt und von den angetriebenen Rollen des Rollenförderers 104 durch den Durchlaufofen 101 bewegt. Aufgeheizt wird die Ofenkammer 102 direkt oder indirekt mittels Heizmitteln 105. Fig. 1 shows schematically as an example a continuous furnace 101 with a furnace chamber 102, in which a transport device for workpieces 103, for example a roller conveyor 104 is provided. The workpieces 103 are deposited on the roller conveyor 104 and moved by the driven rollers of the roller conveyor 104 through the continuous furnace 101. The furnace chamber 102 is heated directly or indirectly by means of heating means 105.

Bei den Werkstücken 103 kann es sich um jegliche Bauteile handeln, bei denen unterschiedliche Bereiche mit verschiedenen Werkstoffeigenschaften gewünscht sind. Beispielsweise kann es sich um die B-Säule oder ein Formteil für eine B-Säule eines Kraftfahrzeuges handeln, bei welcher der Schlosskastenbereich der B-Säule ver- gleichsweise duktil sein soll, während der Rest des Bauteiles eine höhere Festigkeit aufweisen soll. The workpieces 103 can be any components in which different regions with different material properties are desired. For example, it may be the B pillar or a molded part for a B pillar of a motor vehicle, in which the lock box area of the B pillar should be comparatively ductile, while the rest of the component should have a higher strength.

Die Ofenkammer 102 des Durchlaufofens 101 ist üblicherweise geschlossen und weist lediglich einen Eingangs- und einen Ausgangsbereich auf, durch welche die Werkstücke 103 an einer Stelle in den Durchlaufofen 101 hinein und an einer anderen Stelle wieder heraus bewegt werden. Die zugehörigen Ein- und Ausgangsöffnungen können vorzugsweise jeweils mit einem Ofenschieber temporär geschlossen werden. In der Ofenkammer 102 sind geeignete Heizmittel 105 angeordnet, mit denen die Werkstücke 103 beim Durchlaufen des Durchlaufofens 101 auf dem Rollenförderer 104 erwärmt werden können. Derartige Heizmittel 105 sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden nicht im Einzelnen erläutert. Auch alle weiteren erforderlichen Komponenten zum Betrieb des Durchlaufofens 101 sind nicht Gegenstand der Erfindung und können vom Fachmann geeignet gewählt werden. Weiterhin sind in der Ofenkammer 102 wenigstens ein Kühlkörper 106 zum partiellen Abkühlen eines vorgegebenen Bereiches eines Werkstückes 103 sowie ein Stempel 107 zum Anheben und Absenken des Werkstückes 103 in einem definierten Bereich der Ofenkammer 102 angeordnet. Der auch in Fig. 2 beispielhaft dargestellte schematische Aufbau eines Kühlkörpers 106 umfasst dabei beispielsweise eine untere Kühlfläche 201 , wenigstens einen Kühlkanal 202 für ein Kühlmittel 203 sowie eine Wärmedämmung 204. The furnace chamber 102 of the continuous furnace 101 is usually closed and has only an input and an output region, through which the workpieces 103 are moved in one place in the continuous furnace 101 in and out at another point. The associated inlet and outlet openings can preferably be temporarily closed in each case with a furnace pusher. In the furnace chamber 102 suitable heating means 105 are arranged, with which the workpieces 103 can be heated when passing through the continuous furnace 101 on the roller conveyor 104. Such heating means 105 are from the prior Technique known and are not explained in detail. All other necessary components for operating the continuous furnace 101 are not the subject of the invention and can be selected by the skilled person suitable. Furthermore, at least one heat sink 106 for partial cooling of a predetermined region of a workpiece 103 and a punch 107 for raising and lowering the workpiece 103 in a defined region of the furnace chamber 102 are arranged in the furnace chamber 102. The schematic construction of a heat sink 106, which is also shown by way of example in FIG. 2, includes, for example, a lower cooling surface 201, at least one cooling channel 202 for a coolant 203 and a heat insulation 204.

Eine wichtige Prozessgrenze in dem Verfahren ist dabei die kritische Abschreckgeschwindigkeit, bei deren Unterschreitung Martensit gebildet wird. Zur Sicherstellung der gewünschten Duktilität im Werkstück darf die kritische Abschreckgeschwindigkeit bei der bereichsweisen Kühlung eines Werkstücks durch einen oder mehrere Kühlkörper nicht erreicht oder unterschritten werden. Der Kühlkörper muss entsprechend ausgebildet sein. Zum Kühlen der Kühlfläche 201 wird dem Kühlkörper 106 über den Kühlkanal 202 das Kühlmittel 203 zugeführt, das in Pfeilrichtung durch den Kühlkörper 106 strömt. Als Kühlmittel 203 geeignet ist dabei beispielsweise Wasser mit einer Temperatur von etwa 20°C. Es können aber auch andere Kühlmittel wie beispielsweise Flüssigstickstoff, Ammoniak, verschiedene Kohlenwasserstoffe oder auch geschmolzene Salze verwendet werden, mit denen aufgenommene Wärme von der Kühlfläche 201 abgeführt werden kann. An important process limit in the process is the critical quenching rate, below which martensite is formed. To ensure the desired ductility in the workpiece, the critical quenching rate for the partial cooling of a workpiece by one or more heat sinks must not be reached or undershot. The heat sink must be designed accordingly. For cooling the cooling surface 201, the coolant 203 is supplied to the cooling body 106 via the cooling channel 202, which flows through the heat sink 106 in the direction of the arrow. As a coolant 203 is suitable, for example, water at a temperature of about 20 ° C. However, it is also possible to use other coolants, such as, for example, liquid nitrogen, ammonia, various hydrocarbons or else molten salts with which absorbed heat can be removed from the cooling surface 201.

Der Kühlkanal 202 ist entsprechend mit einer Wärmedämmung 204 umgeben, die verhindert, dass unkontrolliert Wärme aus der Ofenkammer 102 aufgenommen wird. Geeignete Materialien für die Wärmedämmung 204 sind beispielsweise mineralische Fasern wie Stein- oder Glaswolle sowie mineralische Schäume wie Perlite oder Blähton. Bei der Verwendung von rostfreiem Edelstahl für den Kühlkörper 106 besteht die Möglichkeit, den Kühlkanal 202 direkt in den Kühlkörper 106 einzubringen. Dadurch lässt sich verhindern, dass sich beim Einsatz von Wasser als Kühlmittel 203 durch Korrosion Rost bildet, der sich im Kühlkanal 202 ablagern könnte. Dementsprechend erfordert möglicherweise die Verwendung anderer Materialien für den Kühlkörper 106 wie beispielsweise Stahl das Einbringen von Leitungssystemen aus Kupfer oder anderen geeigneten Materialien in den Kühlkörper 106, durch die das Kühlmittel 203 dann geleitet wird. The cooling channel 202 is correspondingly surrounded by a heat insulation 204, which prevents uncontrolled heat from the furnace chamber 102 is absorbed. Suitable materials for the thermal insulation 204 are, for example, mineral fibers such as stone or glass wool and mineral foams such as perlite or expanded clay. When using stainless steel for the heat sink 106, it is possible to introduce the cooling channel 202 directly into the heat sink 106. As a result, it is possible to prevent the formation of rust due to corrosion when coolant is used as coolant 203, which could deposit in the cooling channel 202. Accordingly, the use of other materials for the heat sink 106, such as steel, may require the introduction of copper or other suitable materials into the heat sink 106, through which the coolant 203 is then directed.

In Abhängigkeit von der gewünschten Kühlleistung besteht die Möglichkeit, den Kühlkanal 202 mit einer oder auch mit mehreren Windungen auszubilden und durch den Kühlkörper 106 zu führen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, mehrere Kühlkanäle 202 in den Kühlkörper 106 zu integrieren. Dabei gilt, je mehr Windungen der Kühl- kanal 202 aufweist bzw. je mehr Kühlkanäle 202 integriert wurden, umso mehr Wärme kann lokal über den Kühlkörper 106 aus der Ofenkammer abgeführt werden. Ferner ist es möglich, den Kühlkanal 202 beispielsweise als Kammer aus Blech mit oder ohne Fluid-Leitbleche sowie mit einer Zu- und einer Ableitung auszubilden. Die Zu- und Ableitungen können dabei auch als Befestigungselemente dienen. Depending on the desired cooling capacity, it is possible to form the cooling channel 202 with one or several windings and to guide it through the heat sink 106. Furthermore, it is possible to integrate a plurality of cooling channels 202 in the heat sink 106. In this case, the more turns the cooling channel 202 has or the more cooling channels 202 have been integrated, the more heat can be dissipated locally via the heat sink 106 out of the furnace chamber. Further, it is possible to form the cooling channel 202, for example, as a chamber made of sheet metal with or without fluid baffles and with an inlet and a discharge. The supply and discharge lines can also serve as fasteners.

Über die Kühlfläche 201 des Kühlkörpers 106 ist die Möglichkeit gegeben, die Wärmeaufnahme des Kühlkörpers 106 einzustellen. Eine wichtige Kenngröße ist dabei der Emissionsfaktor ε, der angibt, wie viel Wärmestrahlung ein Körper aussendet. Der Emissionsfaktor ε entspricht einem Wert zwischen 0 (keine Emission) und 1 (maximale Emission), wobei sowohl 0 als auch 1 im Prinzip nur physikalische Idealfälle sind und 1 nur von einem Schwarzen Strahler erreicht wird. Der Emissionsfaktor ε ist eine dimensionslose Kennzahl, die aus dem Verhältnis der Abstrahlung des Körpers zum Schwarzen Strahler bestimmt wird. Einen weiteren Faktor für die Größe des Emissionsfaktors ε bildet die Temperatur des Körpers. Nach Stefan-Boltzmann gilt: Je höher die Temperatur des Körpers, desto höher ist seine spezifische Emission. Mit einer schwarz lackierten Kühlfläche 201 wäre es möglich, einen hohen Emissionsfaktor ε von etwa 0,9 zu erreichen, bei einer goldbeschichteten Kühlfläche 201 hingegen ließe sich ein niedriger Emissionsfaktor ε von etwa 0,018 erreichen. Je nachdem, wie nun diese beiden Materialien und ihre Emissionsfaktoren miteinander kombiniert werden, lässt sich die Wärmeaufnahme des Kühlkörpers 106 einstellen. Möglich ist hierfür beispielsweise eine Beschichtung der gesamten Kühlfläche 201 mit Gold und eine anschließende bereichsweise Überdeckung mit schwarzem Lack. Zur Definition der zu lackierenden Bereiche kann beispielsweise eine vorab erstellte Schablone verwendet werden, die eine Gitterstruktur aufweist. Nach dem Auflegen der Schablone wird die goldbeschichtete Kühlfläche 201 mit schwarzem Lack besprüht und es bildet sich entsprechend der Schablone ein Muster aus goldenen und schwarzen Bereichen auf der Kühlfläche 201 aus. Entsprechend der Ausdehnung der schwarzen Bereiche auf der Kühlfläche 201 besteht so die Möglichkeit, den gewünschten Emissionsfaktor ε als Kombination der Emissionsfaktoren der beiden Ma- terialien einzustellen. Möglich ist es hierbei auch, eine schwarze Fläche vorzusehen, die mit einem Gitter aus Gold überzogen wird. Via the cooling surface 201 of the heat sink 106, it is possible to adjust the heat absorption of the heat sink 106. An important parameter is the emission factor ε, which indicates how much thermal radiation a body emits. The emission factor ε corresponds to a value between 0 (no emission) and 1 (maximum emission), where both 0 and 1 are in principle only ideal physical cases and 1 is only achieved by a blackbody emitter. The emission factor ε is a dimensionless characteristic number, which is determined from the ratio of the radiation of the body to the black radiator. Another factor for the size of the emission factor ε is the temperature of the body. According to Stefan-Boltzmann, the higher the temperature of the body, the higher its specific emission. With a cooling surface 201 painted black, it would be possible to achieve a high emission factor ε of about 0.9, whereas for a gold-coated cooling surface 201 a lower emission factor ε of about 0.018 could be achieved. Depending on how these two materials and their emission factors are combined with each other, the heat absorption of the heat sink 106 can be adjusted. This is possible, for example, a coating of the entire cooling surface 201 with gold and a subsequent regional coverage with black paint. For example, to define the areas to be painted, it is possible to use a previously created template which has a grid structure. After placing the template, the gold-coated cooling surface 201 is sprayed with black paint and it forms according to the template, a pattern of golden and black areas on the cooling surface 201 from. In accordance with the extent of the black areas on the cooling surface 201, it is thus possible to set the desired emission factor ε as a combination of the emission factors of the two materials. It is also possible here to provide a black surface, which is covered with a grid of gold.

Der verwendete schwarze Lack sollte beständig gegen hohe Temperaturen sein, da sich die Kühlfläche 201 im Inneren der Ofenkammer 102 befindet, in der Temperatu- ren von bis zu 1 .300°C erreicht werden können. Als geeignet hat sich dafür beispielsweise herkömmliche schwarze Auspufffarbe erwiesen, die häufig in der Industrie zur Anwendung kommt. The black paint used should be resistant to high temperatures, since the cooling surface 201 is located inside the furnace chamber 102, in which temperatures of up to 1,300 ° C. can be achieved. For example, conventional black exhaust paint, which is frequently used in industry, has proved suitable for this purpose.

Die Form der Kühlfläche 201 des Kühlkörpers 106 ist frei gestaltbar und leitet sich ab aus der Form des vorgegebenen Bereiches des Werkstückes 103, der partiell in der Ofenkammer 102 des Durchlaufofens 101 gekühlt werden soll. Dabei sind sowohl zweidimensionale Formen für Blechteile als auch dreidimensionale Formen für vorgeformte Bauteile realisierbar. Fig. 3 zeigt schematisch die Verwendung des beschriebenen Kühlkörpers 106 in der Ofenkammer 102 des Durchlaufofens 101 gemäß Fig. 1 . Nach dem Einbringen in den Eingangsbereich des Durchlaufofens 101 bewegt sich das Werkstück 103 auf dem Rollenförderer 104 durch die Ofenkammer 102. Dabei erfolgt eine erste Erwärmung des Werkstückes 103 auf eine vorbestimmte Temperatur Ti, die entweder noch unterhalb der Härtetemperatur des Werkstoffes des Werkstückes 103 liegt oder schon wenigstens der Härtetemperatur entspricht. The shape of the cooling surface 201 of the heat sink 106 can be freely designed and is derived from the shape of the predetermined region of the workpiece 103, which is to be partially cooled in the oven chamber 102 of the continuous furnace 101. In this case, both two-dimensional shapes for sheet metal parts as well as three-dimensional shapes for preformed components can be realized. FIG. 3 shows schematically the use of the described heat sink 106 in the furnace chamber 102 of the continuous furnace 101 according to FIG. 1. After being introduced into the entrance area of the continuous furnace 101, the workpiece 103 moves on The roller conveyor 104 through the furnace chamber 102. In this case, there is a first heating of the workpiece 103 to a predetermined temperature Ti, which is either below the hardening temperature of the material of the workpiece 103 or already at least equal to the hardening temperature.

Mit dem Erreichen einer vorbestimmten Position in der Ofenkammer 102 wird die Transportbewegung des Rollenförderers 104 temporär unterbrochen. Das Werkstück 103 wird mittels des Stempels 107 vom Rollenförderer 104 abgehoben und in eine vorbestimmte Position gebracht, die sich daraus definiert, wo sich der Teilbereich 301 des Werkstückes 103 befindet, der ein abweichendes Materialgefüge erhalten soll. In dieser Position hat das Werkstück 103 keinen Kontakt mehr zu den warmen Rollen des Rollenförderers 104 und der Teilbereich 301 befindet sich direkt gegenüber dem Kühlkörper 106 in einem Abstand von etwa 5-10mm. Das Werkstück 103 wird in dieser Position entweder weiter auf eine Temperatur T_H erwärmt, die wenigs- tens der Härtetemperatur des Werkstückwerkstoffs entspricht oder auf Härtetemperatur gehalten, falls diese in der alternativen Verfahrensführung bereits vorher erreicht wurde, während durch die Kühlung im Bereich des Kühlkörpers 106 eine Temperatur unterhalb der Austenit-Temperatur eingestellt wird. Anschließend wird das Werkstück mit dem Stempel 107 wieder auf dem Rollenförderer 104 abgesetzt. Upon reaching a predetermined position in the oven chamber 102, the transport movement of the roller conveyor 104 is temporarily interrupted. The workpiece 103 is lifted off the roller conveyor 104 by means of the punch 107 and brought into a predetermined position, which is defined by the location of the portion 301 of the workpiece 103 which is to receive a deviating material structure. In this position, the workpiece 103 is no longer in contact with the warm rollers of the roller conveyor 104, and the portion 301 is located directly opposite the heat sink 106 at a distance of about 5-10 mm. In this position, the workpiece 103 is either further heated to a temperature T _H which at least corresponds to the hardening temperature of the workpiece material or held at hardening temperature, if this has already been reached in the alternative process control, while cooling in the area of the heat sink 106 a temperature below the austenite temperature is set. Subsequently, the workpiece is set down again with the punch 107 on the roller conveyor 104.

Der Stempel 107 befindet sich unterhalb des Werkstückes 103 und führt eine getaktete Auf- und Abwärtsbewegung aus, die von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung gesteuert wird. Dabei kann der Stempel 107 durch einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Rollen des Rollenförderers 104 geführt sein und so das Werkstück 103 getaktet anheben und wieder absenken. The punch 107 is located below the workpiece 103 and performs a clocked up and down movement, which is controlled by a control device, not shown. In this case, the punch 107 may be guided by a gap between two adjacent rollers of the roller conveyor 104 and so lift the workpiece 103 clocked and lowered again.

Der Stempel 107 selbst kann auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein, um Werkstücke 103 sicher anheben und absenken zu können. Größere Werkstücke 103 oder auch Werkstücke 103 mit einer komplexen Geometrie können dabei den Einsatz von zwei oder auch mehr Stempeln zum Anheben und Absenken erforderlich machen. Dadurch wird eine höhere Auflagesicherheit für das Werkstück 103 erreicht und es wird verhindert, dass das Werkstück 103 während des Haltens in der vorbestimmten Position von dem Stempel 107 herabfällt. The stamp 107 itself can be designed in different ways in order to lift and lower workpieces 103 safely. Larger workpieces 103 or workpieces 103 with a complex geometry may require the use of two or more punches for raising and lowering. As a result, a higher support safety for the workpiece 103 is achieved and it The workpiece 103 is prevented from falling off the punch 107 while being held in the predetermined position.

Für eine exakte Positionierung des Teilbereiches 301 gegenüber dem Kühlkörper 106 durch den Stempel 107 kann es erforderlich sein, das Werkstück 103 vor dem Anheben entsprechend auszurichten. Diese Forderung ergibt sich meist daraus, dass sich die Position des Werkstückes 103 während des Transportes auf dem Rollenförderer 104 verändern kann. Ursache hierfür sind insbesondere die Rollen des Rollenförderers 104. Bei laufendem Betrieb findet eine Verformung einzelner Rollen statt, wodurch die Rollen üblicherweise eine von oben gesehen konkave Form annehmen. Einzelne Rollen biegen sich somit nach unten durch, was absolut zu einem größeren Außendurchmesser führt, wodurch sich gegenüber nicht oder nicht so stark durchgebogenen Rollen wiederum die Umfangsgeschwindigkeit und damit die Transportgeschwindigkeit des auf der jeweiligen Rolle transportierten Werkstückes 103 erhöht. Ferner kann es auf den Rollen des Rollenförderers 104 zu Ablagerungen aus dem Material des Werkstückes 103 kommen, was ebenfalls zu einem größeren Durchmesser der Rolle und somit zu einer erhöhten Umfangsgeschwindigkeit führt. For an exact positioning of the portion 301 relative to the heat sink 106 by the punch 107, it may be necessary to align the workpiece 103 before lifting accordingly. This requirement usually results from the fact that the position of the workpiece 103 may change during transport on the roller conveyor 104. The cause of this are in particular the rollers of the roller conveyor 104. During operation, a deformation of individual rollers takes place, whereby the rollers usually assume a concave shape seen from above. Individual rollers thus bend downwards, which absolutely leads to a larger outer diameter, which in turn increases compared to not or not so strong bent rollers again the peripheral speed and thus the transport speed of the transported on the respective roller workpiece 103. Furthermore, deposits on the rollers of the roller conveyor 104 can result in deposits of the material of the workpiece 103, which likewise leads to a larger diameter of the roller and thus to an increased peripheral speed.

Diese einzelnen Effekte können bei jeder Rolle des Rollenförderers unterschiedlich ausgeprägt sein, so dass das Werkstück 103 auf mehreren Rollen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten transportiert wird, was am Ende des Durchlaufofens 101 zu einer erheblichen Verschiebung der Position des Werkstückes 103 führen kann, selbst wenn das Werkstück im Eingangsbereich des Ofens exakt ausgerichtet wurde. Bei einem derart verschobenen Werkstück 103 kann jedoch nicht gewährleistet werden, dass der Stempel 107 den Teilbereich 301 in der vorbestimmten Position gegenüber dem Kühlkörper 106 positioniert. Aus diesem Grund besteht die Möglichkeit, das Werkstück 103 nach dem Erwärmen ganz oder auch nur teilweise aus dem Durchlaufofen 101 heraus zu bewegen, das Werkstück 103 außerhalb des Durch- laufofens 101 auszurichten und danach wieder in den Durchlaufofen 101 einzubringen. Zum Ausrichten im Außenbereich des Ofens werden beispielsweise Stopper eingesetzt, welche das ankommende Werkstück 103 in eine vorgegebene Lage bringen. Im einfachsten Fall kann ein ebenes Profil vorgesehen sein, gegen welches das Werkstück 103 anläuft. Es ist aber auch möglich, speziell ausgeformte Stopper ein- zusetzen, die auf die Form des Werkstückes 103 abgestimmt sind. Alternativ sind andere Verfahren zum Ausrichten des Werkstückes 103 vorstellbar, wobei sich diese Verfahren nicht nur auf ein Ausrichten außerhalb des Durchlaufofens 101 beschränken müssen. These individual effects may be different in each role of the roller conveyor, so that the workpiece 103 is transported on multiple rollers at different speeds, which at the end of the continuous furnace 101 can lead to a significant shift of the position of the workpiece 103, even if the workpiece in Entrance of the oven was aligned exactly. However, in such a shifted workpiece 103, it can not be ensured that the punch 107 positions the partial region 301 in the predetermined position with respect to the heat sink 106. For this reason, it is possible to move the workpiece 103 completely or only partially out of the continuous furnace 101 after the heating, to align the workpiece 103 outside of the continuous furnace 101 and then to re-introduce it into the continuous furnace 101. For aligning in the outer region of the furnace, for example, stoppers are used, which bring the incoming workpiece 103 in a predetermined position. In the simplest case, a planar profile can be provided, against which the workpiece 103 starts. However, it is also possible to use specially shaped stoppers which are matched to the shape of the workpiece 103. Alternatively, other methods for aligning the workpiece 103 are conceivable, these methods need not be limited to just aligning outside of the continuous furnace 101.

Das positionierte und bei Bedarf ausgerichtete Werkstück 103 wird von dem Stempel 107 einen vorbestimmten Zeitraum in der vorbestimmten Position gehalten und dabei weiter erwärmt oder auf Temperatur gehalten, während durch den Kühlkörper 106 eine gleichzeitige Kühlung des Werkstückes 103 im Teilbereich 301 auf eine Temperatur T₂ erfolgt, die unterhalb von T_H liegt. The positioned and if necessary aligned workpiece 103 is held by the punch 107 for a predetermined period in the predetermined position and thereby further heated or maintained at temperature, while the heat sink 106, a simultaneous cooling of the workpiece 103 in the partial region 301 to a temperature T ₂ which is below T _H.

Danach wird das Werkstück 103 von dem Stempel 107 abgesenkt und wieder auf den Rollenförderer 104 aufgesetzt. Die temporär unterbrochene Transportbewegung des Rollenförderers 104 wird erneut aufgenommen und das Werkstück 103 so aus dem Durchlaufofen 101 heraus bewegt. Das Werkstück liegt nun außerhalb des Durchlaufofens 101 mit den gewünschten Temperaturen T_H und T₂ vor und kann weiteren Prozessschritten zugeführt werden. Thereafter, the workpiece 103 is lowered by the punch 107 and put back onto the roller conveyor 104. The temporarily interrupted transport movement of the roller conveyor 104 is taken up again and the workpiece 103 is moved out of the continuous furnace 101. The workpiece is now outside the continuous furnace 101 with the desired temperatures T _H and T ₂ and can be supplied to further process steps.

Durch die partielle Kühlung des Werkstückes 103 auf die Temperatur T₂ im Teilbereich 301 findet dort im Werkstoff nur eine teilweise Gefügeveränderung statt. Da- durch bleibt der Teilbereich 301 beim anschließenden Abschrecken vergleichsweise duktil. Im übrigen Teil des Werkstückes 103 hingegen wird durch die weitere Erwärmung auf die Temperatur T_H eine Austenitisierung bewirkt. Beim nachfolgenden Abschrecken stellen sich in diesem Teil des Werkstückes 103 somit höhere Festigkeiten ein, wobei grundsätzlich jedoch auch in diesem Bereich keine vollständige Due to the partial cooling of the workpiece 103 to the temperature T ₂ in the partial area 301, only a partial microstructural change takes place there in the material. As a result, the portion 301 remains comparatively ductile during subsequent quenching. In the remaining part of the workpiece 103, on the other hand, austenitization is brought about by the further heating to the temperature T _H. During the subsequent quenching process, higher strengths thus arise in this part of the workpiece 103, but in principle also in this area there is no complete strength

Gefügeveränderung stattfinden muss. Die Temperatur und damit das Maß der Gefügeveränderung sollten lediglich höher sein als im Teilbereich 301 , um die gewünschten Unterschiede in den Materialeigenschaften zu erreichen. Um den Durchsatz des Durchlaufofens 101 zu erhöhen und/oder die Kühlzeit auf die erforderliche Taktzeit einzustellen, ist es möglich, mehrere Kühlkörper 106 mit zugehörigen Stempeln 107 im Durchlaufofen 101 zu installieren. Weiterhin besteht die Möglichkeit, mehrere Werkstücke 103 gleichzeitig im Durchlaufofen 101 zu behandeln. Auch dafür muss der Durchlaufofen 101 mit mehreren Kühlkörpern 106 an unterschiedlichen Positionen ausgerüstet sein. Zudem ist dann der Stempel 107 für das Anheben und Absenken der Werkstücke 103 so auszugestalten, dass er mehrere Werkstücke 103 gleichzeitig anheben und absenken kann. Bei Bedarf sind dafür auch mehrere separate Stempel 107 vorzusehen. Structural change must take place. The temperature and thus the extent of the structural change should only be higher than in the partial area 301 in order to achieve the desired differences in the material properties. In order to increase the throughput of the continuous furnace 101 and / or to set the cooling time to the required cycle time, it is possible to install a plurality of heat sinks 106 with associated punches 107 in the continuous furnace 101. Furthermore, it is possible to treat several workpieces 103 at the same time in the continuous furnace 101. For this purpose, the continuous furnace 101 must be equipped with a plurality of heat sinks 106 at different positions. In addition, then the punch 107 for raising and lowering of the workpieces 103 is to be designed so that it can raise and lower several workpieces 103 at the same time. If necessary, several separate punches 107 are provided for this purpose.

Mehrere Kühlkörper 106 an unterschiedlichen Positionen im Durchlaufofen 101 sind auch dann erforderlich, wenn verschiedene Teilbereiche 301 eines Werkstückes 103 unterschiedliche Materialgefüge aufweisen sollen. Dabei ergibt sich eine sehr hohe Flexibilität bei der Ausbildung der Materialgefüge der verschiedenen Teilbereiche 301 , da jeder einzelne Kühlkörper 106 anders kühlbar ist, indem der Aufbau des Kühlkanals 202 und/oder die Temperatur des Kühlmittels 203 für jeden Kühlkörper 106 variabel gestaltet werden können. In Fig. 4 ist schematisch ein Beispiel für das Abkühlen von zwei unterschiedlichen Teilbereichen 301 und 401 dargestellt, wobei der rechte Teilbereich einen Endbereich 401 des Werkstückes 103 darstellt. Dies kann beispielsweise bei einer B-Säule oder einem Formteil für die B-Säule eines Kraftfahrzeuges erforderlich sein, bei welcher nicht nur der Schlosskastenbereich sondern auch der Fußbereich im Vergleich zum Rest des Bauteiles duktiler sein soll. Dieser Endbereich könnte nun auch mit einem weiteren Kühlkörper im Innern des Ofens gekühlt werden. Möglich ist jedoch auch eine Prozessführung, wie sie im Folgenden erläutert wird. A plurality of heat sinks 106 at different positions in the continuous furnace 101 are also required if different subregions 301 of a workpiece 103 are to have different material structures. This results in a very high flexibility in the formation of the material structure of the various portions 301, since each individual heat sink 106 can be cooled differently by the structure of the cooling channel 202 and / or the temperature of the coolant 203 can be made variable for each heat sink 106. FIG. 4 schematically shows an example of the cooling of two different partial regions 301 and 401, wherein the right partial region represents an end region 401 of the workpiece 103. This may be required, for example, in a B pillar or a molded part for the B pillar of a motor vehicle, in which not only the lock box area but also the foot area should be more ductile compared to the rest of the component. This end could now be cooled with another heat sink inside the furnace. However, it is also possible to have a process management, as explained below.

Hierbei wird das Werkstück 103 so in den Durchlaufofen 101 eingebracht, dass der Endbereich 401 in Transportrichtung des Werkstückes 103 vorn liegt. Falls das Verfahren in einem Ofen durchgeführt wird, bei dem ein Werkstück aus der gleichen Öffnung entnommen wird, durch welche es in den Ofen eingebracht wurde, ist dies genau umgekehrt der Fall. Dann sollte derjenige Endbereich, in dem eine höhere Duktilität erreicht werden soll, in Transportrichtung des Werkstückes 103 hinten liegen, wenn das Werkstück 103 in den Ofen bewegt wird. Nach dem Einbringen des Werkstückes 103 in den Durchlaufofen 101 bewegt sich das Werkstück 103 auf dem Rollenförderer 104 durch die Ofenkammer 102. Dabei erfolgt eine erste Erwärmung des Werkstückes 103 auf eine vorbestimmte Temperatur Ti, die entweder unterhalb der Härtetemperatur des Werkstoffes des Werkstückes 103 liegt oder wenigstens der Härtetemperatur entspricht. Sobald sich der Endbe- reich 401 des Werkstückes 103 wieder außerhalb des Durchlaufofens 101 befindet, wird die Transportbewegung des Rollenförderers 104 temporär unterbrochen. Das Werkstück 103 wird mittels des Stempels 107 vom Rollenförderer 104 abgehoben und in die vorbestimmte Position gebracht, dort einen vorbestimmten Zeitraum gehalten und dabei je nach Prozessführung entweder weiter auf die Temperatur T_H er- wärmt, die mindestens der Härtetemperatur entspricht oder auf der zuvor bereits erreichten Härtetemperatur gehalten. Here, the workpiece 103 is introduced into the continuous furnace 101, that the end portion 401 in the transport direction of the workpiece 103 is forward. If the process is carried out in an oven where a workpiece is removed from the same opening through which it was placed in the oven, this is just the opposite. Then, the end region in which a higher ductility is to be achieved, in the transport direction of the workpiece 103 should be behind when the workpiece 103 is moved into the oven. After the introduction of the workpiece 103 in the continuous furnace 101, the workpiece 103 moves on the roller conveyor 104 through the furnace chamber 102. In this case, a first heating of the workpiece 103 to a predetermined temperature Ti, which is either below the hardening temperature of the material of the workpiece 103 or at least the hardening temperature corresponds. As soon as the end region 401 of the workpiece 103 is again outside the continuous furnace 101, the transport movement of the roller conveyor 104 is temporarily interrupted. The workpiece 103 is lifted off the roller conveyor 104 by means of the punch 107 and brought into the predetermined position, held there for a predetermined period of time and depending on the process, either further heated to the temperature T _H , which corresponds to at least the hardening temperature or on the previously reached hardening temperature maintained.

Gleichzeitig erfolgt einerseits durch den Kühlkörper 106 eine Kühlung des Werkstückes 103 im Teilbereich 301 auf eine Temperatur T₂, die unterhalb der Härtetempera- tur liegt. Andererseits wird der Randbereich 401 des Werkstückes 103, der sich außerhalb des Durchlaufofens 101 befindet, durch die Umgebungsbedingungen des Durchlaufofens 101 ebenfalls auf eine Temperatur T₃ gekühlt, die unterhalb der Härtetemperatur liegt. Bei Bedarf kann auch hier ein Ausrichten des Werkstückes 103 zwischengeschaltet werden. Dafür wird das Werkstück 103 nach dem ersten Erwärmen vollständig oder auch teilweise aus dem Durchlaufofen 101 heraus bewegt, ausgerichtet und anschließend teilweise wieder in den Durchlaufofen 101 zurück bewegt, wobei der Randbereich 401 außerhalb des Durchlaufofens 101 verbleibt und nicht mit zurück in den Durchlaufofen 101 bewegt wird. Sind die gewünschten Temperaturen erreicht, wird das Werkstück 103 von dem Stempel 107 abgesenkt und wieder auf den Rollenförderer 104 aufgesetzt. Die temporär unterbrochene Transportbewegung des Rollenförderers 104 wird erneut aufgenommen und so der übrige Teil des Werkstückes 103 aus dem Durchlaufofen 101 heraus bewegt. Mit dem nachfolgenden Abschrecken des Werkstückes 103 bilden sich dann in dem Werkstück 103 in Abhängigkeit von den Temperaturen T₂, T₃ und TH, bzw. den zugehörigen Gefügen, drei Bereiche mit unterschiedlicher Duktilität und Festigkeit aus. Fig. 5 zeigt schematisch eine Aufsicht auf ein Werkstück 103 bei einem solchen Verfahren in einem Durchlaufofen 101 . Das Werkstück 103 weist einen Teilbereich 301 sowie einen Randbereich 401 auf, der sich außerhalb des Durchlaufofens 101 befindet. Unterhalb des Werkstückes 103 befinden sich der Rollenförderer 104 sowie der Stempel 107, der zwischen zwei benachbarten Rollen des Rollenförderers 104 an- geordnet ist, so dass er zwischen den beiden Rollen herausgefahren werden kann. At the same time, the cooling body 106 cools the workpiece 103 in the partial area 301 to a temperature T ₂ which is below the hardening temperature. On the other hand, the edge region 401 of the workpiece 103, which is located outside of the continuous furnace 101, is also cooled by the ambient conditions of the continuous furnace 101 to a temperature T ₃ which is below the hardening temperature. If necessary, an alignment of the workpiece 103 can also be interposed here. For this, after the first heating, the workpiece 103 is completely or partially moved out of the continuous furnace 101, aligned and then partly moved back into the continuous furnace 101, wherein the edge region 401 remains outside the continuous furnace 101 and does not move back into the continuous furnace 101 becomes. When the desired temperatures have been reached, the workpiece 103 is lowered by the punch 107 and placed back onto the roller conveyor 104. The temporarily interrupted transport movement of the roller conveyor 104 is taken up again and so moves the remaining part of the workpiece 103 from the continuous furnace 101 out. With the subsequent quenching of the workpiece 103, three areas with different ductility and strength then form in the workpiece 103 as a function of the temperatures T ₂ , T ₃ and TH, or the associated structures. FIG. 5 schematically shows a plan view of a workpiece 103 in such a method in a continuous furnace 101. The workpiece 103 has a partial region 301 and an edge region 401 which is located outside of the continuous furnace 101. Below the workpiece 103 are the roller conveyor 104 and the punch 107, which is arranged between two adjacent rollers of the roller conveyor 104, so that it can be moved out between the two rollers.

Die gesamte Steuerung der Taktung des Stempels 107 sowie der Bewegungen des Rollenförderers 104 erfolgt über eine Steuereinrichtung des Durchlaufofens 101 . Dafür bestimmen beispielsweise innerhalb des Durchlaufofens 101 vorgesehene Sen- soren die Position des Werkstückes 103 auf dem Rollenförderer 104 und übermitteln diese an die Steuereinrichtung, welche dann eine entsprechend angepasste An- steuerung der Auf- und Abwärtsbewegung des Stempels 107 durchführt. Gleichzeitig gibt die Steuereinrichtung auch die Bewegungsrichtung des Rollenförderers 104 vor. The entire control of the timing of the punch 107 and the movements of the roller conveyor 104 via a control device of the continuous furnace 101st For this purpose, for example, sensors provided within the continuous furnace 101 determine the position of the workpiece 103 on the roller conveyor 104 and transmit them to the control device, which then performs a suitably adapted control of the upward and downward movement of the punch 107. At the same time, the control device also predefines the direction of movement of the roller conveyor 104.

Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS

101 Durchlaufofen 101 continuous furnace

102 Ofen kam mer 102 oven came

103 Werkstück 103 workpiece

104 Rollenförderer 104 roller conveyor

105 Heizmittel 105 heating medium

106 Kühlkörper 106 heat sink

107 Stempel 107 stamp

201 Kühlfläche 201 cooling surface

202 Kühlkanal 202 cooling channel

203 Kühlmittel 203 Coolant

204 Wärmedämmung 204 thermal insulation

301 Teilbereich 301 subarea

401 Endbereich, Randbereich 401 end area, edge area

Claims

claims:

A method of treating at least one workpiece (103) in a continuous furnace (101) in which the workpiece (103) is heated by heating means (105) as it is moved by a conveyor through the continuous furnace (101),

characterized,

that after a first heating of the workpiece (103) by the heating means (105), the workpiece (103) is held at a predetermined position in the continuous furnace (101) for a predetermined period, the workpiece (103) being further heated at that predetermined position is maintained at temperature, and at the same time in a defined portion of the workpiece (103) is partially cooled.

2. The method according to claim 1,

characterized,

in that the partial cooling takes place in a defined region of the workpiece (103) by means of a heat sink (106) which is mounted in the continuous furnace (101) and in the predetermined position of the workpiece (103) in the region of the defined section of the workpiece (103). located.

3. The method according to claim 2,

characterized,

that the heat sink (106) and the workpiece (103) have no contact.

4. The method according to any one of claims 1 to 3,

characterized,

that after a first heating of the workpiece (103) by the heating means (105) the following steps take place:

- Moving the workpiece (103) at least partially out of the continuous furnace (101) out; - Aligning the workpiece (103) outside of the continuous furnace (101);

- Moving the workpiece (103) at least partially in the continuous furnace (101) back;

- interrupting the transport movement in the continuous furnace (101);

- Holding the workpiece (103) for a predetermined period of time at the predetermined position in the continuous furnace (101), wherein the workpiece (103) further heated at this predetermined position or maintained at temperature and at the same time in a defined portion of the workpiece (103) partially is cooled; and

- Moving the workpiece (103) from the continuous furnace (101) out.

5. The method according to any one of claims 1 to 4,

characterized,

in that the workpiece (103) is brought to a temperature T _H which corresponds at least to the hardening temperature of the material of the workpiece (103) by the heating by means of the heating means (105), while the workpiece (103) in the defined section by the partial cooling is cooled by the heat sink (106) to a temperature T ₂ , which is below the hardening temperature of the material of the workpiece (103).

6. The method according to any one of claims 2 to 5,

characterized,

the workpiece (103) is raised by the heat sink (106) in the defined section of at least one punch (107) to a position in which the workpiece (103) is not in contact with the transport device, the workpiece (103 ) is lowered again after the predetermined period of the punch (107) on the transport means, and the movement of the punch (107) is controlled by a control device.

7. The method according to any one of claims 2 to 6,

characterized, in that the cooling body (106) is cooled by means of a coolant (203) and absorbs heat of the workpiece (103) in such a way that a critical temperature is reached

martensit-forming quenching rate is not fallen below.

Method according to one of claims 4 to 7,

characterized,

that the workpiece (103) is moved back into the continuous furnace (101) after alignment so that a first portion of the workpiece (103) in the continuous furnace (101), while a second portion of the workpiece (103) outside Continuous furnace (101) is located.

Apparatus for treating at least one workpiece (103), comprising a continuous furnace (101) with a transport device and heating means (105) for heating the workpiece (103) while being moved by the conveyor through the continuous furnace (101),

characterized,

in that the device has means for holding the workpiece (103) at a predetermined position for a predetermined period of time, at which predetermined position cooling means are provided for partially cooling the workpiece (103) in a defined portion of the workpiece (103).

Device according to claim 9,

characterized,

in that the partial cooling takes place in a defined region of the workpiece (103) by means of a heat sink (106) which is located in the predetermined position of the workpiece (103) in the region of the defined section of the workpiece (103).

Device according to claim 10,

characterized,

the heat sink (106) has a coating for adjustably absorbing the heat of the workpiece (103).

12. Device according to claim 11,

characterized,

the coating comprises a gold layer.

13. Device according to claim 12,

characterized,

a repeatedly interrupted layer of a material whose emission factor is higher than the emission factor of the gold layer is applied to the gold layer.

14. Device according to claim 13,

characterized,

in that the repeatedly interrupted layer has a lattice structure.

15. Device according to one of claims 10 to 14,

characterized,

in that the cooling body (106) has at least one cooling circuit with a coolant (203) which is supplied to the cooling body (106) via at least one cooling channel (202).

16. The device according to claim 15,

characterized,

the cooling channel (202) has a thermal insulation (204) in relation to the furnace interior.

17. Device according to one of claims 9 to 16,

characterized,

in that the device for raising and lowering the workpiece (103) has at least one punch (107), wherein the punch (107) is designed for an upward and downward movement and a control device is provided, which controls this upward and downward movement.