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WO2024153728A1 - Warmrichtvorrichtung zum warmrichten eines bauteils sowie warmrichtverfahren - Google Patents

Warmrichtvorrichtung zum warmrichten eines bauteils sowie warmrichtverfahren Download PDF

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WO2024153728A1
WO2024153728A1 PCT/EP2024/051104 EP2024051104W WO2024153728A1 WO 2024153728 A1 WO2024153728 A1 WO 2024153728A1 EP 2024051104 W EP2024051104 W EP 2024051104W WO 2024153728 A1 WO2024153728 A1 WO 2024153728A1
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WO
WIPO (PCT)
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component
straightening
hot
temperature
force
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2024/051104
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian PLATZER
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Dornier Litetech GmbH
Original Assignee
Dornier Litetech GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dornier Litetech GmbH filed Critical Dornier Litetech GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B29L2031/3481—Housings or casings incorporating or embedding electric or electronic elements

Definitions

  • Hot straightening device for hot straightening a component and hot straightening process
  • the invention relates to a hot straightening device for hot straightening a component according to the subject matter of patent claim 1 and to a hot straightening method according to patent claim 16.
  • Possible process fluctuations include, for example, temperature differences in a production hall at different times of the day and/or year or in different areas of the production hall.
  • process fluctuations e.g. due to fluctuations in the heating
  • metal injection molding processes e.g. thixomolding
  • Differences in air humidity can also lead to dimensional deviations in the components.
  • influences from the production system such as an injection molding system or the like
  • Such fluctuations can be caused by continuous tool wear, fluctuations in the hydraulics, etc.
  • component shrinkage volume difference of the liquid metal compared to the solid component
  • the shrinkage is blocked by the mold and results in residual stresses in the component.
  • component shrinkage can also vary according to the geometry of the component (since, for example, thick areas shrink differently relative to thin areas), which further exacerbates a problem with regard to the residual stresses in the component.
  • metal display mounts or laptop casings are increasingly being manufactured using die casting or metal injection molding processes. Highly precise dimensional accuracy is necessary for such components, as displays, for example, are often attached to the component using an adhesive bond. Dimensional deviations on a display mount caused by the process fluctuations described can therefore lead to optical distortion of the image or make assembly more difficult or even impossible. Even when installed, tensile forces in the glued display can cause problems during later operation. Operation (e.g. summer/winter temperature difference in the car interior or vibrations caused by moving the vehicle) can release tension in the mount and exert additional forces on the display. Possible consequences are the occurrence of the moiré effect on the display or, in the worst case, breakage of the display glass.
  • AT 516 761 Bl describes that after casting a metal component, the shape of the component often deviates slightly from the desired final shape. To solve this, AT 516 761 Bl suggests keeping the component defined and measuring its geometry. It is then calculated in which direction and by what amount the geometric dimensions of the component deviate from the stored nominal dimensions in order to correct this deviation using alignment stamps.
  • a well-known approach for flat or slightly twistable structural components that enables larger shape changes in a straightening process is hot straightening.
  • the component is heated up strongly by heating cartridges in a receiving area of conventional straightening machines in order to facilitate deformation.
  • these systems are comparatively slow and inefficient, since such heating cartridges heat the entire machine bed and the heating output is comparatively low.
  • uniform heating of components with a more complex geometry is hardly possible, since heat transfer to the component depends on the contact surface (support surface) between the component and the straightening die (heat conduction).
  • the invention is therefore based on the object of developing a hot straightening device and a hot straightening method in such a way that the disadvantages mentioned above are avoided.
  • the object of the invention is in particular to develop the known concepts for straightening components in such a way that a particularly reliable dimensional accuracy of the components is ensured and simple and fast component processing can be provided.
  • the object is achieved by a hot straightening device for hot straightening a component, in particular a cast part, wherein the hot straightening device has the following:
  • a pressing tool designed to receive the component, to apply a straightening force to it and to deform it, in particular to correct local deviations in the component's nominal dimensions
  • At least one component heating element which is designed and arranged to heat the component within the pressing tool to a target temperature without contact.
  • a fundamental idea of the invention is to heat a component in the pressing tool in a controlled manner by decoupling the transfer of force to the component and the heating of the component. In this way, distortions of the component can be avoided, since the components are kept largely free of residual stresses during straightening, and residual stresses from upstream processes can even be reduced.
  • the component is of the straightening process to a corresponding straightening temperature that is advantageous for plastic deformation of the component material.
  • this is a temperature in the range of stress relief annealing of the component material (depending on the material and material properties, however, other temperatures or temperature ranges that are advantageous for plastic deformation of the component are also conceivable).
  • the components it is possible for the components to be essentially free of residual stress during and especially after straightening, or for the residual stress to be reduced, so that the dimensional stability of the component is also guaranteed in the long term and the components do not warp.
  • This heating of the components according to the invention should in particular not depend on a contact surface (e.g.
  • a “component” is understood here to mean in particular a cast part or cast component, i.e. a component that has been manufactured by a casting process, such as a cold chamber die casting, a hot chamber die casting or a thixomolding process.
  • Warm or “hot straightening” is understood here to mean that a temperature is preferably in the range of stress relief annealing of the material.
  • the corresponding temperature range naturally varies depending on the material. This should preferably be understood to mean a temperature range of approx. 30 to 60% of the melting temperature range of the material used.
  • hot straightening according to the invention drastically reduces a proportion of elastic deformation (compared to cold straightening), so that cracking can be avoided.
  • contactless heating means that the heating or warming of the component does not occur through direct or indirect contact or a contact surface between the heating element and the component (i.e., not based on heat conduction), but that the Heating is carried out in particular via a heating element spaced apart from the component (whereby the proportion of natural convection is or should be negligible).
  • the pressing tool is designed in particular to correct local deviations in the nominal dimensions of the component means that the pressing tool is preferably designed in such a way that different straightening forces can be applied in certain areas of the component.
  • the pressing tool can be segmented accordingly and/or have individually controllable straightening rams.
  • the pressing tool is moved hydraulically or servo-electrically. Alternatively or additionally, the pressing tool is moved using force and/or displacement control.
  • the pressing tool preferably contains a displacement measuring system and/or a force measuring system for this purpose. This makes the component processing particularly precise and dimensionally accurate.
  • the pressing tool has segmentation, preferably in such a way that different straightening forces can be applied in certain areas of the component.
  • individually driven straightening rams can be provided for this purpose, which can be moved hydraulically or servo-electrically. This can also make processing more precise and increase the dimensional accuracy of the component.
  • the pressing tool is designed as a (partial) negative mold of the target contour of the component.
  • the at least one straightening stamp is at least partially designed as a negative form of the target contour of the component.
  • the straightening stamp is designed as an upper half of the negative form of the target contour and corresponds to a lower half of the negative form.
  • the pressing tool can also be configured in such a way that areas of the negative mold are designed (dimensioned) in such a way as to take into account a shrinkage of the component during cooling.
  • areas of the negative mold are designed (dimensioned) in such a way as to take into account a shrinkage of the component during cooling.
  • a "springback effect" can be counteracted.
  • the negative mold can deviate (locally) from the target contour of the component, in particular in such a way that a subsequent cooling process is taken into account. so that the target contour is achieved after cooling (in particular to approximately room temperature). In this way, a difference between a hot straightening geometry and a target contour can be minimized.
  • the component can comprise an alloy which essentially comprises 91 wt.% magnesium and 9 wt.% aluminum (or consists thereof).
  • the process described here is not limited to a specific selection of materials, but can in principle be applied to all materials which can be used to manufacture a (cast) component.
  • the at least one component heating element comprises an electromagnetic heating element. This allows the component to be heated efficiently and quickly.
  • An induction heating element can heat the (metallic) component extremely quickly by directly coupling electromagnetic radiation or waves into the component, and thus the cycle time of the process can be shortened.
  • An induction heating element makes it possible to generate heat directly in the component. This also makes it possible to heat the component evenly (and in particular essentially independently of the component geometry). In this case, the component is heated in a targeted manner, rather than the surroundings, which also increases process efficiency.
  • heating can be carried out only in specific areas, e.g. where straightening is required or desired.
  • the induction heating element can be designed to generate different induction frequencies. Depending on the induction frequency used, heating can take place either on the surface or in the volume of the component. Depending on the straightening geometry and/or material properties of the component, this can lead to significant improvements in dimensional accuracy. Overall, this also makes the hot straightening device more flexible in its application.
  • the at least one component heating element comprises a heat radiator or a monochromatic radiation source, in particular a laser source.
  • a heat radiator can comprise an infrared source that is directed at the component or at a component region.
  • a heat radiator can also comprise a hot air blower that is directed at the component or at a component region.
  • Such a heat radiator can also heat the component very quickly and precisely so that the component can be heated evenly.
  • induction heating element and heat radiator e.g. for different component areas
  • a monochromatic radiation source such as a laser source, allows a component to be heated particularly quickly and precisely, for example in small areas and/or on edges.
  • this design makes it possible to heat and deform non-metallic materials (or materials that cannot be heated by induction). This makes the hot straightening device versatile, as it is not limited to specific material properties.
  • contactless heating can also be supported by appropriately arranged and designed heating cartridges or the like (or, if necessary, can also be carried out at least partially or temporarily independently).
  • the uniform heating of the component can improve the dimensional stability of the component, as residual stresses are reduced and avoided during straightening.
  • individual areas can also be heated in a targeted manner. This can increase process efficiency.
  • the heat straightening device comprises at least two component heating elements, which are designed and arranged in particular such that a first component region can be heated to a first temperature and a second component region to a second (or further) temperature.
  • a spatially resolved heating of the component is made possible. This is advantageous, for example, for components that have different wall thicknesses in different areas. Despite the different amounts of material in these areas, a uniform heating of the component is made possible, for example by heating the area with a higher wall thickness more strongly than the area with a smaller wall thickness. This further improves the dimensional stability of the component.
  • the hot straightening device comprises at least one cooling device which is designed to (actively) cool the component or a component region.
  • the active cooling can be carried out by flushing the component or a component region with (compressed) air.
  • the component can also be cooled in air if the quality criteria allow this.
  • the pressing tool comprises at least one straightening punch, wherein the at least one component heating element and/or the cooling device is arranged within the at least one straightening punch.
  • the at least one component heating element can be introduced into the pressing tool (e.g. pivoted in).
  • the pressing tool or the hot straightening device is designed such that the at least one component heating element is pivoted into the opened pressing tool.
  • the hot straightening device can have an introduction device (e.g. a pivot arm) for this purpose.
  • the heating device is preferably designed such that the at least one straightening punch can move up and down in sections (i.e.
  • the component heating element can be brought relatively close to the component to enable efficient heating.
  • the appropriate arrangement also enables the component to be heated evenly. Overall, this further improves the hot straightening process.
  • the pressing tool or the at least one straightening stamp is formed from a non-electrically conductive material at least in regions (i.e. in particular in regions in which the at least one component heating element is arranged) and/or in regions near the at least one component heating element.
  • the non-electrically conductive material can comprise, for example, ceramic or a mineral or plastic.
  • a plastic can also be reinforced, e.g. with glass fibers or other (mineral) fibers or additives.
  • this design can increase the efficiency of the hot straightening device according to the invention, since the eddy currents generated by the inductor are not absorbed in the electrically non-conductive material and therefore it is not heated.
  • the heating is precisely limited to the (metallic) component, which improves the efficiency and homogeneity of the heating. By heating the component precisely and efficiently, the straightening force can also be reduced.
  • the heat straightening device comprises at least one control unit which is designed to control a component temperature or the at least one component heating element and/or the cooling device via a determinable temperature-time function T(t) (i.e. a temperature profile over time), in particular in order to heat and/or cool the component (B).
  • T(t) i.e. a temperature profile over time
  • the heat straightening device can also have one or more temperature sensors (e.g. one temperature sensor per component heating element is also conceivable) in order to control a (local) component temperature or a (local) component temperature profile (using the component heating element or the component heating elements) in a regulated manner.
  • the component or the component areas have the optimal temperature conditions, such as a temperature in a stress relief range of the component material at a certain point in time, for example, so that maximum straightening force can only be applied at that point. This further improves the accuracy of the heating and stresses in the component can be avoided in a controlled manner.
  • a/the control unit (of the hot straightening device) is designed to control the at least one straightening force of the pressing tool via a determinable force-time function F(t) (i.e. a force curve over time) and/or at least one straightening path S(t).
  • F(t) i.e. a force curve over time
  • a/the control unit (of the hot straightening device) and/or the hot straightening device is designed to measure the component during and/or after straightening (e.g. mechanically and/or optically). This makes it possible to (automatically) identify areas for rework and/or carry out controlled straightening. Overall, the precision of the processing and the dimensional accuracy of the component can be improved as a result.
  • the hot straightening device (and/or the pressing tool) is designed to exert a vibration on the component.
  • the force-time function F(t) can have a (high-frequency) oscillating (e.g. sinusoidal) curve, e.g. with a frequency of 0.01 Hz to 10 MHz.
  • the hot straightening device can be designed to exert a vibration on the component in a plane normal (perpendicular) to a straightening force axis, preferably in such a way that the vibration is superimposed on the straightening force.
  • the hot straightening device is designed to be modular. It can be inserted into an (existing) pressing machine (such as a punching machine or the like) so that the pressing force of the pressing machine can be used for hot straightening.
  • an (existing) pressing machine such as a punching machine or the like
  • the hot straightening device comparatively inexpensive and flexible to handle.
  • companies can easily and quickly upgrade their existing press machines. It has even proven possible for the punching tool used in each casting cell to also be used as a hot straightening tool, meaning that punching and hot straightening can be carried out in a single process step, thus reducing costs even further.
  • the hot straightening device can also be designed to accommodate a component that is already heated or still warm (the heat of which comes from a preceding process step) and to further increase or maintain its temperature. The efficiency of the straightening process can thus be further increased and the manufacturing process accelerated.
  • the object according to the invention is also achieved by a method for hot straightening a component, preferably a cast part, in particular using a hot straightening device as described above, wherein the hot straightening method comprises the following steps: a) introducing a component into a pressing tool, b) contactless heating of the component to a straightening temperature, c) applying a straightening force to the component in order to deform the component, in particular to correct local deviations from the nominal dimensions of the component, d) optionally cooling the component in an open or closed state of the pressing tool, e) removing the straightened component.
  • the hot straightening method according to the invention can achieve the same advantages as those already described in connection with the hot straightening device according to the invention. It should be noted that the features described in the context of the hot straightening device according to the invention also apply to the hot straightening method according to the invention.
  • Features of the hot straightening device can be transferred to the hot straightening method according to the invention.
  • Features or steps of the hot straightening method can also be transferred to the hot straightening device by the hot straightening device having appropriately configured means to carry out these features or steps.
  • step b) comprises heating the component electromagnetically, in particular by induction.
  • this offers the advantage of heating the component comparatively quickly and efficiently and precisely.
  • step b) it is possible for step b) to be carried out before or after step c).
  • steps b) and c) can be carried out essentially simultaneously. This makes the process more flexible. Depending on the material or material properties, alternating the order of heating and straightening can have a positive effect on dimensional accuracy.
  • the component to be straightened is a metallic die-cast component, in particular comprising an aluminum alloy and/or a magnesium alloy.
  • the component can comprise an alloy that essentially comprises (or consists of) 91% by weight magnesium and 9% by weight aluminum.
  • a cycle time from step a) to e) is less than 120 seconds, preferably less than 60 seconds, more preferably less than 10 seconds.
  • the efficient heating of the component according to the invention allows the To keep the cycle time of the straightening process comparatively short. Such a fast straightening process allows production processes to be optimized and production costs to be saved.
  • a component temperature is controlled via a predetermined or determinable temperature-time function T(t) and/or the straightening force of the pressing tool via a predetermined or determinable force-time function F(t) and/or the straightening path of the pressing tool via a predetermined or determinable path-time function or straightening path S(t) (or possibly regulated using corresponding sensors).
  • the straightening force, straightening path and temperature of the hot straightening process can be controlled independently of one another.
  • the straightening force, straightening path and temperature can be combined as desired in terms of level and duration. This increases the flexibility of the straightening process.
  • the component can be heated quickly regardless of force, convection and heat conduction. This reduces residual stress in the component and minimizes the possibility of residual stress building up during straightening. Overall, this improves the (long-term) dimensional stability of the component.
  • the component is heated in such a way that the straightening temperature is reached at a first point in time before the straightening force is maximum.
  • the necessary straightening force is thereby reduced, so that the method can also be implemented with comparatively low closing forces below 10 t.
  • the cooling of the component takes place at a second point in time before the straightening force becomes minimal at the end of the straightening (end of step c)), and the component is actively cooled to a removal temperature, and/or the removal temperature of the component is less than 1/10 of the maximum straightening temperature or the recrystallization temperature.
  • the removal temperature essentially corresponds to room temperature (or ambient temperature), in particular between 15 °C and 45 °C, preferably between 20 °C and 35 °C.
  • removal can take place at 100 °C and less (eg as soon as a recrystallization process is completed).
  • Active cooling of the component in the press tool reduces residual stresses in a controlled manner (rather than suddenly) and independently of external influences. In this way, the desired geometry is fixed in the structure (the residual stresses caused by material shrinkage are frozen). This prevents the component from warping uncontrollably after the straightening process (such as when removing a hot component that cools down uncontrollably). This also increases work safety, as the component can be safely removed by hand.
  • an initial temperature of the component corresponds essentially to a room temperature, in particular between 15 °C and 35 °C, preferably between 20 °C and 25 °C.
  • the target temperature is between 30% and 60% of a melting temperature range of the material of the component.
  • the target temperature is between 190 °C and 450 °C, preferably between 250 °C and 330 °C, more preferably between 210 °C and 310 °C.
  • step c) comprises exerting a vibration, in particular a high-frequency vibration, on the (heated or cooled) component, preferably towards the end of step c), in particular during a decreasing straightening force (F) towards the end of step c).
  • the vibration reduces residual stresses in the component (by shaking the component), so that the risk of the component warping under residual stress after the straightening process is minimized as far as possible.
  • the dimensional stability - in particular long-term dimensional stability - is thereby further improved, so that the component does not warp due to residual stress, for example later at the customer's (e.g. in a vehicle under temperature fluctuations).
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a hot straightening device according to the invention
  • FIG. 2a shows a second embodiment of a hot straightening device according to the invention
  • FIG. 2b shows a possible variant of the second embodiment with individually controllable directional rams
  • FIG. 3 shows a schematic view of a component within a hot straightening device according to the invention according to an embodiment
  • FIG. 4a shows an embodiment of a temperature-time function T(t) for controlling a component temperature and a force-time function F(t) for controlling the straightening force of a heat straightening method according to the invention
  • FIG. 4b shows an alternative embodiment of a temperature-time function T(t) for controlling a component temperature and a force-time function F(t) for controlling the straightening force of a heat straightening method according to the invention
  • FIG. 4c shows a further embodiment of a temperature-time function T(t) for controlling a component temperature and of a force-time function F(t) for controlling the straightening force of a heat straightening method according to the invention
  • FIG. 4d shows a further embodiment of a temperature-time function T(t) for controlling a component temperature, a force-time function F(t) for controlling the straightening force and a path-time function or a straightening path S(t) of a heat straightening method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a hot straightening device 100 according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through the hot straightening device 100.
  • the hot straightening device 100 has a pressing tool 1.
  • the pressing tool 1 is designed to receive a component B and hold it on a component bed 11.
  • the component bed 11 can have correspondingly arranged support points (not shown) for this purpose.
  • Component B is, for example, a die-cast component made of an alloy comprising magnesium and/or aluminum. In one embodiment, this can be a curved component, such as a "curved display" bracket.
  • component B was manufactured in an upstream injection molding process, whereby this upstream process does not offer sufficient accuracy for the dimensional accuracy requirements of component B.
  • the pressing tool 1 is configured to apply a straightening force F to the component B so that the component B is deformed, in particular to correct local component nominal dimension deviations of the component B in order to bring the component B to nominal dimensions.
  • the component B is subjected to a straightening force F by closing the pressing tool 1 (e.g. hydraulically or servo-electrically) and is brought to its desired dimension by the contour of at least one straightening punch 10 and/or the component bed 11.
  • a straightening force F by closing the pressing tool 1 (e.g. hydraulically or servo-electrically) and is brought to its desired dimension by the contour of at least one straightening punch 10 and/or the component bed 11.
  • component heating elements 2 are arranged within the pressing tool 1.
  • the component heating elements 2 are designed as induction heating elements 2.
  • the induction heating elements 2 preferably each comprise an induction coil.
  • component B can be heated precisely to a temperature that has a beneficial effect on the straightening process.
  • a favorable straightening temperature depends on the material to be straightened and the material thickness - for metallic components, a temperature range for stress relief annealing is preferred. This temperature can be approximately 30-60% of the melting temperature range of the material.
  • component B which according to one example consists of an alloy containing magnesium and/or aluminum (such as AZ91)
  • a temperature of approximately 260 °C over a period of one hour is required to stress-relieve a component.
  • the period can be roughly halved by increasing the temperature by 10 °C (i.e. 30 minutes at 270 °C, 15 minutes at 280 °C, etc.).
  • the component is heated (depending on the thickness of component B) for a certain period of time to a component temperature between 190 °C and 450 °C, preferably between 250 °C and 330 °C, more preferably between 270 °C and 310 °C.
  • the press tool 1 can be made entirely of non-conductive material or in the vicinity of the component heating elements 2. In the case of induction heating elements 2, this has the advantage that only the component B and not the press tool 1 is heated in order to improve the efficiency and speed of heating.
  • pressing tool 1 can exert a straightening force F on component B in order to correct local deviations from the nominal dimensions of component B and thus bring component B to nominal dimensions.
  • the hot straightening device 100 has a cooling device 3.
  • the cooling device 3 can, according to an example in the component bed 11.
  • the cooling device 3 can be designed to cool the component bed with a (cooling) fluid.
  • the cooling device 3 preferably comprises one or more flow channels (in the component bed 11) through which (compressed) air or another process gas or a liquid can be passed to cool the component B. In particular in such a way that the air or the process gas or a liquid flows from the flow channels directly onto the component B.
  • the pressing tool 1 can also have a coolant circuit (not shown) as a cooling device 3. This can be arranged, for example, in the component bed 11 for cooling the component B.
  • the hot straightening device 100 is not limited to the arrangement of heating elements 2 and cooling device 3 shown in FIG. 1.
  • the arrangement shown only serves to illustrate the principle according to the invention.
  • the component heating elements 2 can be arranged in the component bed 11 and the cooling device 3 in the straightening die 10.
  • the heat straightening device 100 has only a single component heating element 2.
  • a single component heating element 2 For example, an appropriately shaped and arranged induction coil 2.
  • the pressing tool 1 can be designed such that a first straightening punch 10 and the component bed 11 form a (fixed) negative form of the component B (e.g. as shown in FIG. 1).
  • FIG. 2a shows an alternative embodiment of a hot straightening device 200 according to the invention.
  • the hot straightening device 200 differs from the hot straightening device 100 essentially in that the component heating elements 2 are not arranged within the straightening die 10.
  • the component heating elements 2 can be introduced into the pressing tool 1.
  • the hot straightening device 200 has a heating element holding device (not shown) on which the component heating elements 2 are arranged and which can be introduced into the opened pressing tool 1, for example by pivoting or pushing in the heating element holding device.
  • the hot straightening device 200 is designed and arranged such that the at least one straightening stamp 10 can be moved up and down at least in sections between and/or through the at least one introduced component heating element 2.
  • the pressing tool 1 of the hot straightening device 200 has, according to one example, an upper straightening punch 10 which has a plurality of straightening rams 12.
  • the straightening rams 12 can move up and down between the (introduced) component heating elements 2.
  • the straightening rams 12 can thus apply a straightening force F to the component B and deform it, in particular in order to correct local deviations in the nominal dimensions of the component.
  • the directional plungers 12 are formed from a non-conductive material in order to optimize the heating efficiency when using induction component heating elements 2.
  • each straightening ram 12 has its own separately controllable drive in order to apply different straightening forces Fi, F2, F3 to different positions, see FIG. 2b.
  • the hot straightening device 200 is designed to control the straightening rams 12 with different straightening forces Fi, F2, F3 in order to deform the component B differently locally.
  • Fi, F2, F3 straightening forces
  • the cooling device 3 reference is made to the explanations regarding the embodiments according to FIG. 1.
  • the hot straightening devices 100, 200 can be designed as presses which have, for example, a hydraulic or servo-electric drive in order to apply a straightening force F to the component B by closing the pressing tool 1.
  • the straightening punch 10 can, for example, have a corresponding receiving device (not shown) in order to be connected to a punch of a punching machine or the like in order to use the pressing force of the punching machine or the like.
  • this has a control unit S.
  • a diagram of this embodiment is shown in FIG. 3.
  • the hot straightening device 300 is designed in the same way as the hot straightening devices 100, 200 previously described in connection with FIG. 1 and/or FIG. 2a, b.
  • the control unit S can, for example, be designed as a computing unit such as a computer or as a microcontroller.
  • the control unit S is designed to control the component heating elements 21, 22, 23 and/or to control the at least one straightening punch 10 (or the straightening rams 12, see FIG. 2a, b).
  • the straightening rams 12 can be controlled individually if necessary.
  • the number of component heating elements 21, 22, 23 shown in FIG. 3 is not limited to three.
  • component areas B 2 I , B22, B23 of the component can be heated to different component temperatures T21, T22, T23.
  • the hot straightening device 300 or the control unit S comprises a position measuring system so that the component B can be deformed up to predefined target positions.
  • control unit S can be used to control the component heating elements 21, 22, 23 via a temperature-time function T(t) for controlling a component temperature (in a component area) and for a force-time function F(t) for controlling the straightening force F or straightening position (if applicable in a component area).
  • FIG. 4a This is shown as an example in FIG. 4a for a die-cast component B made of a magnesium and/or aluminum-containing alloy.
  • the component B or a component region B21 is heated.
  • the component B has an initial temperature T a that essentially corresponds to room temperature. In particular, a temperature that is roughly between 15 °C and 45 °C.
  • the straightening temperature T r is reached at least in a (heated) region of the component B at a first time ti, before the maximum straightening force F ma x is applied.
  • the reference temperature T r is preferably within a temperature range for stress relieving the component material, for example in a temperature range of approximately 30 to 60% of the melting temperature range of the material used. In order to stress-relieve the component, this temperature/temperature range should be maintained for a certain period of time.
  • a temperature of approximately 260 °C over a period of one hour is required to anneal a component to relieve stress.
  • the period can be halved approximately in each case, by increasing the temperature by 10 °C (i.e. 30 minutes at 270 °C, 15 minutes at 280 °C, etc.).
  • component B is heated to a target temperature T r of approximately 310 °C at time t1, this temperature T r is maintained for approximately 2 minutes between times t1 and t2 in order to anneal the component to relieve stress.
  • T r target temperature
  • T r is maintained for approximately 2 minutes between times t1 and t2 in order to anneal the component to relieve stress.
  • the above example of a target temperature T r of approximately 310°C at time t1 and maintaining this temperature for approximately 2 minutes between times t1 and t2 refers to test results in connection with component B described above; however, with die-cast parts, significantly shorter times or lower temperatures may be more appropriate due to the special microstructure.
  • the component B is then actively cooled to a removal temperature T e by means of the cooling device 3 (see FIGS. 1 and 2a and b) at the second time t2, in particular before the straightening force Fmin is minimized at the end of the straightening, and can be removed after the straightening process and the opening of the pressing tool 1 in a cooled state.
  • a time period between the first time ti and the second time t2 can last less than 1200 seconds, preferably less than 30 seconds, more preferably less than 10 seconds.
  • the maximum straightening force F max depends on the component and material and is, for example, between 0.1 t and 15 t.
  • the temperature-time function T(t) also has local minima - as shown by way of example in FIG. 4b, in order to temporarily heat and/or actively cool a component area less. Rising and falling edges of the temperature-time function T(t) and/or the force-time function F(t) can be set as desired
  • the force-time function F(t) is selected in such a way that a vibration, particularly a high-frequency one, is exerted on the component B (which is heated or in the process of cooling) (oscillating part in FIG. 4b) by moving the at least one straightening punch 10 (or one of the straightening rams 12) up and down at a correspondingly fast speed.
  • a vibration normal to the direction of the straightening force is also beneficial - the vibrations accelerate the diffusion of the metal atoms and thus the stress reduction.
  • the vibration is applied to the component towards the end of the straightening process (e.g. during a decreasing straightening force), as shown by way of example in FIG. 4b.
  • the vibration reduces residual stresses in component B (by shaking the component), so that the risk of component B warping under residual stress after the straightening process is minimized as far as possible.
  • Fig. 4c shows a further embodiment of the hot straightening method according to the invention (using the hot straightening device according to the invention).
  • the straightening temperature T r is reached at least in a (heated) region of the component B only at time ti after the component has been subjected to a straightening force F.
  • the tool is first closed, then component B is heated (at least in part) and at the same time subjected to a straightening force F (at least locally). Finally, component B is cooled (if necessary actively) (similar to that described in connection with Fig. 4a) and the straightening process is ended so that component B can be removed.
  • Fig. 4d shows a further embodiment of the hot straightening method according to the invention, in which a straightening path of the pressing tool (or the straightening punch 10 and/or a straightening ram 12) is controlled via a predetermined or determinable path-time function or straightening path S(t).
  • the straightening path S(t) can be controlled as desired - depending on the requirements. This means that the straightening force, straightening path and temperature of the hot straightening process can be controlled independently of one another.
  • the straightening force, straightening path and temperature can be combined as desired in terms of level and duration.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Warmrichtvorrichtung zum Warmrichten eines Bauteils (B), wobei die Warmrichtvorrichtung Folgendes aufweist: ein Presswerkzeug (1), das dazu ausgebildet ist, das Bauteil (B) aufzunehmen, und dieses mit mindestens einer Richtkraft (F1, F2, F3) zu beaufschlagen und zu verformen, insbesondere lokale Bauteilsollmaßabweichungen zu korrigieren, und mindestens ein Bauteilheizelement (2), das dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Bauteil (B) innerhalb des Presswerkzeugs (1) berührungslos auf eine Richttemperatur (Tr) zu beheizen. Die Erfindung betrifft auch ein Warmrichtverfahren.

Description

Warmrichtvorrichtung zum Warmrichten eines Bauteils sowie Warmrichtverfahren
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Warmrichtvorrichtung zum Warmrichten eines Bauteils gemäß dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 sowie ein Warmrichtverfahren gemäß dem Patentanspruch 16.
In sämtlichen industriellen Bauteilfertigungsverfahren treten im Laufe eines Herstellungsprozesses unweigerlich verschiedene Prozessschwankungen auf, welche sich zwar in vergleichsweise kleinen aber unter Umständen höchst ungünstigen Maßabweichungen der Bauteile äußern können. Diese Schwankungen betreffen im Wesentlichen sämtliche Bauteile, wie z.B. ein metallische Bauteile, Druckgussbauteile (Metall oder Kunststoff), 3D-Druck Bauteile oder auch Schmiedeteile.
Mögliche Prozessschwankungen sind beispielsweise Temperaturunterschiede in einer Fertigungshalle zu unterschiedlichen Tages- und/oder Jahreszeiten oder auch in unterschiedlichen Bereichen der Fertigungshalle. Darüber hinaus können bei Gussverfahren oder bei Metallspritzgussverfahren (z.B. Thixomolding) auch Prozessschwankungen (z.B. durch Schwankungen in der Heizung) auftreten. Auch Unterschiede in der Luftfeuchtigkeit können zu Maßabweichungen der Bauteile führen. Neben diesen Einflüssen der Umgebung sind auch Einflüsse der Fertigungsanlage (wie z.B. eine Spritzgießanlage oder dergleichen) relevant für Maßabweichungen der zu fertigenden Bauteile. Derartige Schwankungen können durch ein kontinuierlichen Werkzeugverschleiß, Schwankungen in der Hydraulik, etc. hervorgerufen werden. Bei Gussverfahren ist insbesondere die Bauteilschwindung (Volumendifferenz des flüssigen Metalls im Vergleich zum festen Bauteil) ein inhärentes Problem. Die Schwindung wird nämlich von der Gussform blockiert und resultiert entsprechend in Eigenspannungen im Bauteil. Zugleich kann eine Bauteilschwindung auch entsprechend der Geometrie des Bauteils variieren (da z.B. dicke Bereiche relativ zu dünnen Bereichen unterschiedlich schwinden), was eine Problematik im Hinblick auf die Eigenspannungen im Bauteil weiter verstärkt. Heutzutage werden zunehmend metallische Displayhalterungen oder Laptopgehäuse in Druckguss- oder Metallspritzgussverfahren hergestellt. Bei derartigen Bauteilen ist eine hochpräzise Maßhaltigkeit notwendig, da hier häufig beispielsweise Displays durch eine Klebeverbindung an dem Bauteil montiert werden. Maßabweichungen an einer Displayhalterung, hervorgerufen durch die beschriebenen Prozessschwankungen, können daher zu einer optischen Verzerrung des Bildes führen, bzw. die Montage erschweren oder sogar unmöglich machen. Auch im verbauten Zustand können Zugkräfte im verklebten Display im späteren Betrieb Probleme bewirken. Durch den Betrieb (z.B. Temperaturunterschied Sommer/Win- ter im Autoinnenraum oder Vibration durch das Bewegen des Fahrzeugs) können Spannungen in der Halterung freiwerden und zusätzliche Kräfte auf das Display ausüben. Mögliche Folgen sind das Entstehen des Moire-Effekts am Display oder im schlimmsten Fall der Bruch des Displayglases.
Durch die steigende Nachfrage an derartigen Bauteilen und die gleichzeitig weiter steigende Anforderung hinsichtlich der Präzision der Bauteilmaße und deren Toleranzen können derartige Bauteile durch ein alleiniges Primärverfahren, wie Druckguss- oder Metallspritzgussverfahren, teilweise nicht mehr (wirtschaftlich) hergestellt werden.
Die AT 516 761 Bl beschreibt, dass nach dem Gießen eines metallischen Bauteils, die Form des Bauteils oftmals von der gewünschten Endform etwas abweicht. Um dies zu lösen, schlägt die AT 516 761 Bl vor, das Bauteil definiert zu halten und dessen Geometrie messtechnisch zu erfassen. Dann wird berechnet, in welcher Richtung und um welchen Betrag geometrische Maße des Bauteils von hinterlegten Sollmaßen abweichen, um diese Abweichung durch Richtstempel zu korrigieren.
Ein solches Verfahren wie die AT 516 761 Bl beschreibt, ist jedoch vergleichsweise zeitaufwendig, da Vermessen und Richten des Bauteils iterativ erfolgen. Zudem ist bei einem derartigen "Kaltrichten" lediglich eine geringe Formänderung des Bauteils möglich, sodass in dem in AT 516 761 Bl beschriebenen Arbeitsschritt d) ein Bauteil als Ausschuss definiert wird, wenn festgestellt wird, dass die Maßabweichungen zu groß sind, um dies durch das beschriebene Richten korrigieren zu können. Ein "Kaltrichten" wird daher insgesamt als verbesserungswürdig angesehen, da hier lediglich geringe Formänderungen möglich sind, für die jedoch vergleichsweise hohe Kräfte notwendig sind. Zudem ist in einem derartigen Verfahren ein Überbiegen des zu korrigierenden Bauteilbereichs notwendig, da ein elastischer Anteil beim Richten überbrückt werden muss. Hierfür ist stets ein iterativer Prozess notwendig, da jedes Ausgangsmaß anders gedrückt werden muss. Dieses wiederholte Überbiegen kann zu einer Rissbildung im Bauteil führen. Auch verbleiben (oder entstehen) bei einer derartigen Methode Eigenspannungen im Bauteil. Dies ist speziell dort nachteilig, wo das Bauteil später in Verwendung hohen Temperaturen und Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, wie zum Beispiel in einem Fahrzeuginnenraum, wo Schwankungen zwischen - 30 °C und 80 °C regelmäßig auftreten. Derartige Temperaturschwankungen können das unter Spannung stehende Bauteil deformieren. Im Falle eines Bauteils, das beispielsweise als Displayhalterung in einem Fahrzeug verwendet wird, können diese Spannungen schließlich die Bildqualität des Displays stark beeinträchtigen oder zum Riss des Displays führen.
Ein bekannter Ansatz für ebene bzw. leicht verwindbare Strukturbauteile, der größere Formänderungen in einem Richtprozess ermöglicht, ist das Warmrichten. Dabei wird das Bauteil in einem Aufnahmebereich von herkömmlichen Richtmaschinen durch Heizpatronen stark aufgeheizt, um eine Verformung zu erleichtern. Diese Systeme sind jedoch vergleichsweise träge und ineffizient, da mit derartigen Heizpatronen das gesamte Maschinenbett geheizt wird und eine Heizleistung vergleichsweise gering ist. Darüber hinaus ist gleichmäßiges Heizen von Bauteilen mit einer komplexeren Geometrie (wie gebogene Bauteile, z.B. eine Halterung für ein "Curved Display") kaum möglich, da ein Wärmeübertrag auf das Bauteil von der Kontaktfläche (Auflagefläche) zwischen dem Bauteil und dem Richtstempel abhängt (Wärmeleitung). In einem Extremfall würde also nur ein aufliegender Rand des Bauteils entsprechend aktiv beheizt werden, während der Rest des Bauteils nicht aktiv beheizt wird und damit zunächst kühler ist, als der beheizte Bereich des Bauteils. Durch das Pressen wird eine Kontaktfläche zwischen Bauteil und Richtmaschine ggf. vergrößert und damit auch ein Wärmeübertrag auf das Bauteil, sodass eine Kopplung zwischen einem Beheizen des Bauteils und einer auf das Bauteil ausgebübten Richtkraft entsteht. Dies führt dazu, dass der Prozess nicht optimal kontrollierbar ist und trägt weiter zu einem inhomogenen Beheizen des Bauteils bei. Dieses inhomogene Beheizen des Bauteils kann während des Richtens auch zu unterschiedlichen Wärmeausdehnungen führen, was zu Spannungen im Bauteil führt, die bereits oben im Zusammenhang mit dem Kaltrichten als nachteilig beschrieben wurden.
Speziell bei (Druckguss-)Bauteilen, wie z.B. Bauteilen aus einer magnesium- und/oder aluminiumenthaltenden Legierung, kann ein vergleichsweise niedriger Elastizitätsmodul dazu führen, dass vergleichsweise geringe Spannungen beträchtliche elastische Verzerrungen des Bauteils erzeugen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Warmrichtvorrichtung sowie ein Warmrichtverfahren dahingehend weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden. Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, die bekannten Konzepte zum Richten von Bauteilen derart weiterzubilden, dass eine besonders zuverlässige Maßhaltigkeit der Bauteile gewährleistet und eine einfache und schnelle Bauteilbearbeitung bereitgestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Warmrichtvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Warmrichtverfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Warmrichtvorrichtung zum Warmrichten eines Bauteils, insbesondere eines Gussteils, gelöst, wobei die Warmrichtvorrichtung Folgendes aufweist:
• ein Presswerkzeug, das dazu ausgebildet ist, das Bauteil aufzunehmen, und dieses mit einer Richtkraft zu beaufschlagen und es zu verformen, insbesondere lokale Bauteilsollmaßabweichungen zu korrigieren, und
• mindestens ein Bauteilheizelement, das dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Bauteil innerhalb des Presswerkzeugs berührungslos auf eine Richttemperatur zu beheizen.
Ein grundlegender Gedanke der Erfindung ist es, ein Bauteil in dem Presswerkzeug kontrolliert zu beheizen, indem ein Kraftübertrag auf das Bauteil und ein Beheizen des Bauteils entkoppelt werden. Auf diese Weise können Verwerfungen des Bauteils vermieden, da die Bauteile während des Richtens weitgehend frei von Eigenspannungen gehalten werden, und Eigenspannungen aus vorgelagerten Prozessen sogar abgebaut werden können. In der vorliegenden Warmrichtvorrichtung bzw. in dem entsprechenden Warmrichtverfahren wird das Bauteil während des Richtprozesses dazu auf eine entsprechende Richttemperatur beheizt, die vorteilhaft für eine plastische Verformung des Bauteilmaterials ist. Bevorzugt (je nach Material und dessen Materialstärke) ist dies eine Temperatur im Bereich des Spannungsarmglühens des Bauteilmaterials (je nach Material und Materialeigenschaften sind aber auch andere Temperaturen oder Temperaturbereiche denkbar, die für eine plastische Verformung des Bauteils vorteilhaft sind). Auf diese Weise wird es ermöglicht, dass die Bauteile im Wesentlichen während und insbesondere auch nach dem Richten frei von Eigenspannung sind bzw. die Eigenspannungen abgebaut werden können, damit die Bauteilmaßhaltigkeit auch langfristig gewährleistet wird, und die Bauteile sich nicht verziehen. Dieses erfindungsgemäße Beheizen der Bauteile soll dabei insbesondere nicht von einer Kontaktfläche (z.B. Auflagefläche des Bauteils im Presswerkzeug) zwischen Bauteil und Presswerkzeug abhängen, sodass das Beheizen im Wesentlichen unabhängig von einer Bauteilgeometrie erfolgt, d.h. dass auch komplexere Bauteilgeometrien, wie z.B. gebogene Bauteile (die ggf. nur mit einem Rand aufliegen), gleichmäßig erwärmt bzw. beheizt werden können.
Unter einem "Bauteil" wird hier insbesondere ein Gussteil bzw. Gussbauteil verstanden, also ein Bauteil, das durch ein Gussverfahren hergestellt wurde, wie z.B. ein Kaltkammerdruckguss-, ein Warmkammerdruckguss- oder ein Thixomolding- verfahren.
Unter "warm" bzw. "Warmrichten" wird hier also verstanden, dass sich eine Temperatur vorzugsweise im Bereich des Spannungsarmglühens des Materials befindet. Der entsprechende Temperaturbereich variiert naturgemäß je nach Material. Bevorzugt soll darunter ein Temperaturbereich von ca. 30 bis 60 % des Schmelztemperaturbereichs des verwendeten Materials verstanden werden. Insbesondere wird durch ein erfindungsgemäßes Warmrichten ein Anteil der elastischen Verformung drastisch reduziert (gegenüber Kaltrichten), so dass eine Rissbildung vermieden werden kann.
Unter einem "berührungslosen Heizen" wird im Rahmen dieser Anmeldung verstanden, dass das Erwärmen bzw. Beheizen des Bauteils nicht durch einen direkten oder indirekten Kontakt bzw. einer Kontaktfläche zwischen dem Heizelement und dem Bauteil erfolgt (also nicht auf Wärmeleitung basiert), sondern dass das Beheizen insbesondere über ein von dem Bauteil beabstandetes Heizelement erfolgt (wobei der Anteil von natürlicher Konvektion vernachlässigbar ist bzw. sein soll).
Darunter, dass das Presswerkzeug insbesondere dazu ausgebildet ist, lokale Bauteilsollmaßabweichungen zu korrigieren, wird verstanden, dass das Presswerkzeug vorzugsweise so ausgebildet ist, dass in bestimmten Bauteilbereichen unterschiedliche Richtkräfte aufgebracht werden können. Hierzu kann das Presswerkzeug entsprechend segmentiert sein und/oder einzeln ansteuerbare Richtstößel aufweisen.
In einer möglichen Ausführungsform wird das Presswerkzeug hydraulisch oder servoelektrisch bewegt. Alternativ oder zusätzlich wird das Presswerkzeug kraft - und/oder weggesteuert bewegt. Bevorzugt beinhaltet das Presswerkzeug hierfür ein Wegmesssystem und/oder ein Kraftmesssystem. Hierdurch wird die Bauteilbearbeitung besonders präzise und maßhaltig.
Alternativ oder zusätzlich weist das Presswerkzeug eine Segementierungen auf, vorzugsweise so, dass in bestimmten Bauteilbereichen unterschiedliche Richtkräfte aufgebracht werden können. Beispielsweise können hierfür einzeln angetriebene Richtstößel vorgesehen sein, die hydraulisch oder servoelektrisch bewegbar sind. Auch hierdurch kann eine Bearbeitung präziser werden und die Maßhaltigkeit des Bauteils erhöhen.
Es ist auch denkbar, dass das Presswerkzeug als eine (teilweise) Negativform der Sollkontur des Bauteils ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Richtstempel zumindest teilweise als eine Negativform der Sollkontur des Bauteils ausgebildet. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Richtstempel als eine obere Hälfte der Negativform der Sollkontur ausgebildet ist und mit einer unteren Hälfte der Negativform korrespondiert.
Dabei kann das Presswerkzeug auch so konfiguriert sein, dass Bereiche der Negativform derart ausgebildet (dimensioniert) sind, um einen Bauteilschrumpf des Bauteils beim Abkühlen zu berücksichtigen. Durch ein derart definiertes Verformen des Bauteils kann einem „Springback - Effekt" begegnet werden. Hierfür kann die Negativform (lokal) von der Sollkontur des Bauteils abweichen, insbesondere derart, dass ein sich anschließender Abkühlvorgang berücksichtigt wird, so dass die Sollkontur nach Abkühlung (insbesondere in etwa auf Raumtemperatur) erreicht wird. Auf diese Weise kann eine Differenz zwischen einer Warmrichtgeometrie und einer Sollkontur minimiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bauteil eine Legierung umfassen, die im Wesentlichen 91 Gew.-% Magnesium und 9 Gew.-% Aluminium umfasst Coder daraus besteht). Der hier beschriebene Prozess ist aber nicht auf eine spezielle Materialauswahl beschränkt, sondern kann grundsätzlich auf alle Materialien angewendet werden, die zur Herstellung eines (Guss-)Bauteils verwendet werden können.
In einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine Bauteilheizelement ein elektromagnetisches Heizelement. Hierdurch lässt sich das Bauteil effizient und schnell beheizen.
Durch ein Induktionsheizelement kann das (metallische) Bauteil durch eine direkte Einkopplung elektromagnetischer Strahlung bzw. Wellen in das Bauteil extrem schnell aufgeheizt werden, und somit kann eine Zykluszeit des Prozesses verkürzt werden. Ein Induktionsheizelement ermöglicht, die Wärme direkt in dem Bauteil zu erzeugen. Dies ermöglicht auch, das Bauteil gleichmäßig (und insbesondere im Wesentlichen unabhängig von einer Bauteilgeometrie) zu beheizen. Dabei wird nicht die Umgebung, sondern gezielt (nur) das Bauteil geheizt, sodass auch die Prozesseffizienz gesteigert wird.
Auf diese Weise kann ein Beheizen auch nur ganz gezielt in bestimmten Bereichen erfolgen. z.B. dort, wo ein Richten erforderlich oder gewünscht ist.
Ferner ist es möglich, dass das Induktionsheizelement dazu ausgebildet ist, unterschiedliche Induktionsfrequenzen zu erzeugen. Durch die Abhängigkeit der verwendeten Induktionsfrequenz kann das Beheizen entweder an der Oberfläche o- der in dem Volumen des Bauteils erfolgen. Je nach Richtgeometrie und/oder Materialeigenschaften des Bauteils kann dies zu erheblichen Verbesserungen der Maßhaltigkeit führen. Insgesamt wird die Warmrichtvorrichtung hierdurch auch flexibler in ihrer Anwendung.
In einer Ausführungsform umfasst das mindestens eine Bauteilheizelement einen Wärmestrahler oder eine monochromatische Strahlungsquelle, insbesondere eine Laserquelle. Ein Wärmestrahler kann gemäß einer Ausführungsform eine Infrarotquelle umfassen, die auf das Bauteil oder auf einen Bauteilbereich ausgerichtet ist. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Wärmestrahler auch ein Heißluftgebläse umfassen, das auf das Bauteil oder auf einen Bauteilbereich ausgerichtet ist.
Durch einen derartigen Wärmestrahler kann das Bauteil ebenfalls sehr schnell und gezielt aufgeheizt werden, sodass das Bauteil gleichmäßig erhitzt werden kann.
Ebenso ist für Bauteile mit einer besonders komplexen Geometrie auch eine Kombination aus Induktionsheizelement und Wärmestrahler (z.B. für unterschiedliche Bauteilbereiche) denkbar, um das Bauteil gleichmäßig zu erhitzen.
Durch eine monochromatische Strahlungsquelle, wie z.B. eine Laserquelle, lässt sich ein Bauteil besonders schnell und präzise beheizen, beispielsweise in kleinen Bereichen und/oder an Kanten.
Zudem wird es durch diese Ausführungsform ermöglicht, nicht metallische (bzw. nicht durch Induktion beheizbare) Materialien entsprechend zu beheizen und zu verformen. Hierdurch wird die Warmrichtvorrichtung vielseitig einsetzbar, da man nicht auf spezielle Materialeigenschaften beschränkt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das berührungslose Heizen auch mit entsprechend angeordneten und ausgebildeten Heizpatronen oder dergleichen unterstützt werden (oder ggf. auch zumindest teilweise oder temporär selbstständig erfolgen).
Insgesamt kann durch das gleichmäßige Beheizen des Bauteils die Maßhaltigkeit des Bauteils verbessert werden, da Eigenspannungen abgebaut und beim Richten vermieden werden. Andererseits können auch gezielt einzelne Bereiche beheizt werden. Hierdurch kann eine Prozesseffizienz erhöht werden.
In einer Ausführungsform umfasst die Warmrichtvorrichtung mindestens zwei Bauteilheizelemente, die insbesondere so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein erster Bauteilbereich auf eine erste Temperatur und ein zweiter Bauteilbereich auf eine zweite (oder eine weitere) Temperatur beheizbar ist. Auf diese Weise wird ein ortsaufgelöstes Beheizen des Bauteils ermöglicht. Dies ist beispielsweise bei Bauteilen von Vorteil, die in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Wandstärken aufweisen. Trotz der unterschiedlichen Materialmengen in diesen Bereichen wird so ein gleichmäßiges Beheizen des Bauteils ermöglicht, indem beispielsweise der Bereich mit einer höheren Wandstärke stärker beheizt wird, als der Bereich mit einer geringeren Wandstärke. Die Maßhaltigkeit des Bauteils wird hierdurch weiter verbessert.
In einer Ausführungsform umfasst die Warmrichtvorrichtung mi ndestens eine Kühleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das Bauteil oder einen Bauteilbereich (aktiv) zu kühlen. Insbesondere kann das aktive Kühlen durch ein Spülen des Bauteils oder eines Bauteilbereichs mit (Druck-)Luft erfolgen.
Auf diese Weise wird es ermöglicht, das Bauteil vor einer Entnahme aus dem Presswerkzeug kontrolliert abzukühlen, um zu vermeiden, dass sich das Bauteil bei einer raschen unkontrollierten Abkühlung (Abschreckung) verzieht oder Eigenspannungen aufbaut. Zuvor stärker beheizte Bereiche (sofern das Beheizen auf diese Weise erfolgte) können stärker gekühlt werden (z.B. durch einen höheren Volumenstrom), sodass ein gleichmäßiges Abkühlen ermöglicht wird, um Spannungen im Bauteil zu vermeiden. Ein weiterer Vorteil ist die Arbeitssicherheit, da ein abgekühltes und kein heißes Bauteil entnommen werden muss.
Alternativ kann das Bauteil auch an Luft abgekühlt werden, wenn die Qualitätskriterien dies zulassen.
In einer Ausführungsform umfasst das Presswerkzeug mindestens einen Richtstempel, wobei das mindestens eine Bauteilheizelement und/oder die Kühleinrichtung innerhalb des mindestens einen Richtstempels angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich kann das mindestens eine Bauteilheizelement (oder ein weiteres Bauteilheizelement) in das Presswerkzeug einbringbar (z.B. einschwenkbar) sein. Bevorzugt ist das Presswerkzeug bzw. die Warmrichtvorrichtung derart ausgebildet, dass das mindestens eine Bauteilheizelement in das geöffnete Presswerkzeug eingeschwenkt wird. Beispielsweise kann die Warmrichtvorrichtung hierfür eine Einbringvorrichtung (z.B. einen Schwenkarm) aufweisen. Die Warmvorrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass sich der mindestens eine Richtstempel abschnittsweise (also als Fortsätze ausgebildete Abschnitte oder Richtstößel an dem Richtstempel) zwischen und/oder durch das mindestens eine (eingebrachte) Bauteilheizelement auf und ab bewegen kann (so dass bei einem Schließen des Presswerkzeugs die Bauteilheizelemente von den Abschnitten des Richtstempels durchdrungen werden und das Bauteil nach bzw. während dieses Durchdringens mit einer Richtkraft beaufschlagt wird). Auf diese Weise kann das Bauteilheizelement vergleichsweise nah an das Bauteil herangebracht werden, um ein effizientes Heizen zu ermöglichen. Durch die entsprechende Anordnung ist auf diese Weise auch ein gleichmäßiges Heizen des Bauteils möglich. Insgesamt wird das Warmrichten hierdurch weiter verbessert.
In einer Ausführungsform ist das Presswerkzeug oder der mindestens eine Richtstempel zumindest bereichsweise (also insbesondere in Bereichen in denen das mindestens eine Bauteilheizelement angeordnet ist) und/oder in Bereichen in der Nähe des mindestens einen Bauteilheizelements aus einem nicht elektrisch leitenden Material gebildet. Das elektrisch nichtleitende Material kann dabei beispielsweise Keramik oder einen Mineralstoff oder Kunststoff umfassen. Dabei kann ein Kunststoff auch verstärkt z.B. mit Glasfasern verstärkt oder anderen (mineralischen) Fasern oder Zusatzstoffen verstärkt sein.
Insbesondere für ein Induktionsheizelement als Bauteilheizelement kann durch diese Ausgestaltung die Effizienz der erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung gesteigert werden, da die durch den Induktor erzeugten Wirbelströme nicht in dem elektrisch nichtleitenden Material absorbiert werden und es dadurch nicht erwärmt wird. Insofern wird die Heizung ortsgenau auf das (metallische) Bauteil beschränkt, wodurch Effizienz und Homogenität des Beheizens verbessert werden. Durch eine präzise und effiziente Heizung des Bauteils lässt sich auch eine Richtkraft reduzieren.
In einer Ausführungsform umfasst die Warmrichtvorrichtung mindestens eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Bauteiltemperatur bzw. das mindestens eine Bauteilheizelement und/oder die Kühleinrichtung über eine bestimmbare Temperatur-Zeit-Funktion T(t) (d.h. ein Temperaturverlauf über die Zeit) zu steuern, insbesondere um das Bauteil (B) zu beheizen und/oder zu kühlen .
Hierdurch lässt sich ein Beheizen des Bauteils mit einer definierten Entwicklung bzw. Funktion der Bauteiltemperatur und insbesondere unabhängig von einer Richtkraft steuern. Beispielsweise lässt sich während einer zunehmenden oder konstanten Richtkraft eine abnehmende Temperatur realisieren. Dadurch wird die Genauigkeit des Beheizens verbessert und Spannungen im Bauteil können kontrolliert vermieden werden. In einer Weiterbildung der Erfindung kann die Warmrichtvorrichtung auch einen oder mehrere Temperatursensoren aufweisen (denkbar ist auch z.B. je ein Temperatursensor pro Bauteilheizelement), um eine (lokale) Bauteiltemperatur oder einen (lokalen) Bauteiltemperaturverlauf (unter Verwendung des Bauteilheizelements bzw. der Bauteilheizelemente) geregelt zu steuern.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass das Bauteil oder die Bauteilbereiche die optimalen Temperaturbedingungen aufweisen, wie z.B., dass eine Temperatur in einem Spannungsarmglühbereich des Bauteilmaterials zu einem bestimmten Zeitpunkt vorliegt, um z.B. erst dann eine maximale Richtkraft aufzuwenden. Dadurch wird die Genauigkeit des Beheizens weiter verbessert und Spannungen im Bauteil können kontrolliert vermieden werden.
In einer Ausführungsform ist eine/die Steuereinheit (der Warmrichtvorrichtung) derart ausgebildet, die mindestens eine Richtkraft des Presswerkzeugs über eine bestimmbare Kraft-Zeit-Funktion F(t) (d.h. ein Kraftverlauf über die Zeit) und/oder mindestens einen Richtweg S(t) zu steuern.
Hierdurch lässt sich eine kontrollierte Richtkraft auf das Bauteil aufbringen, um dieses kontrolliert zu verformen bzw. zu richten. Insgesamt wird die Maßhaltigkeit des Bauteils hierdurch weiter verbessert.
In einer Ausführungsform ist eine/die Steuereinheit (der Warmrichtvorrichtung) und/oder die Warmrichtvorrichtung dazu ausgebildet, das Bauteil während und/oder nach des Richtens zu vermessen (z.B. mechanisch und/oder optisch). Hierdurch lassen sich (automatisiert) Nachbesserungsbereiche erkennen und/oder ein geregeltes Richten durchführen. Insgesamt kann die Präzision der Bearbeitung und die Maßhaltigkeit des Bauteils hierdurch verbessert werden.
In einer Ausführungsform ist die Warmrichtvorrichtung (und/oder das Presswerkzeug) dazu ausgebildet, eine Vibration auf das Bauteil auszuüben. Beispielsweise kann die Kraft-Zeit-Funktion F(t) hierfür zweitweise einen (hochfrequent) oszillierenden (z.B. sinusförmigen) Verlauf aufweisen, z.B. mit einer Frequenz von 0,01 Hz bis 10 MHz. In einer möglichen Weiterbildung kann die Warmrichtvorrichtung dazu ausgebildet sein, eine Vibration in einer Ebene normal (senkrecht) auf eine Richtkraft -Achse auf das Bauteil auszuüben, vorzugsweise derart, dass die Vibration der Richtkraft überlagert ist. Die Vibrationen beschleunigen die Diffusion der Metall-Atome und somit den Spannungsabbau im Bauteil (durch Rütteln des Bauteils), sodass die Gefahr, dass sich das Bauteil nach dem Richtprozess unter Eigenspannung verzieht, weitestgehend minimiert wird. Die Maßhaltigkeit - insbesondere eine langfristige Maßhaltigkeit - wird hierdurch weiter verbessert, sodass sich das Bauteil z.B. auch später bei einem Kunden (z.B. in einem Fahrzeug unter Temperaturschwankungen) nicht durch Eigenspannung verzieht. Beispielsweise je nach Anforderung und/oder Bauteilgeometrie kann eine Vibration senkrecht und/oder parallel zu einer Richtkraft- Achse ausgeübt werden. Dadurch wird die Warmrichtvorrichtung vergleichsweise flexibel und der Eigenspannungsabbau kann entsprechend auf das jeweilige Bauteil angepasst werden.
In einer Ausführungsform ist die Warmrichtvorrichtung modular ausgebildet. Dabei kann sie in eine (vorhandene) Pressmaschine (wie z.B. eine Stanzmaschine o- der dergleichen) eingesetzt werden, sodass die Presskraft der Pressmaschine zum Warmrichten nutzbar ist.
Dadurch wird die erfindungsgemäße Warmrichtvorrichtung vergleichsweise kostengünstig und flexibel handhabbar. Zudem können Betriebe ihre vorhandenen Pressmaschinen einfach und schnell nachrüsten. Es hat sich sogar als möglich erwiesen, dass das in jeder Gießzelle verwendete Stanzwerkzeug zugleich als Warmrichtwerkzeug einsetzen lässt, dadurch können Stanzen und Warmrichten in einem einzigen Prozessschritt erfolgen und so die Kosten weiter gesenkt werden.
In einer Ausführungsform kann die Warmrichtvorrichtung auch dazu ausgebildet sein, ein bereits beheiztes oder noch warmes Bauteil (dessen Wärme aus einem einem vorgelagerten Prozessschritt stammt) aufzunehmen und dessen Temperatur weiter zu erhöhen oder aufrechtzuerhalten. Somit kann die Effizienz des Richtprozesses weiter erhöht werden und der Herstellungsprozess beschleunigt werden.
Insbesondere wird die erfindungsgemäße Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Warmrichten eines Bauteils, vorzugsweise Gussteil, gelöst, insbesondere unter Verwendung einer Warmrichtvorrichtung wie zuvor beschrieben, wobei das Warmrichtverfahren folgende Schritte umfasst: a) Einbringen eines Bauteils in ein Presswerkzeug, b) berührungsloses Beheizen des Bauteils auf eine Richttemperatur, c) Beaufschlagen des Bauteils mit einer Richtkraft, um das Bauteil zu verformen, insbesondere zum Korrigieren lokaler Bauteilsollmaßabweichungen, d) optionales Abkühlen des Bauteils in einem geöffneten oder geschlossenen Zustand des Presswerkzeugs, e) Entnehmen des gerichteten Bauteils.
Mit dem erfindungsgemäßen Warmrichtverfahren lassen sich dieselben Vorteile erzielen, wie sie bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung beschrieben wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass die im Rahmen der erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung beschriebenen Merkmale auch auf das erfindungsgemäße Warmrichtverfahren zutreffen. Merkmale der Warmrichtvorrichtung sind auf das erfindungsgemäße Warmrichtverfahren übertragbar. Ebenso sind Merkmale bzw. Schritte des Warmrichtverfahrens auf die Warmrichtvorrichtung übertragbar, indem die Warmrichtvorrichtung entsprechend konfigurierte Mittel aufweist, um diese Merkmale bzw. Schritte durchzuführen.
In einer Ausführungsform umfasst Schritt b), dass das Bauteil elektromagnetisch, insbesondere durch Induktion, beheizt wird. Wie bereits vorab beschrieben, bietet dies den Vorteil das Bauteil vergleichsweise schnell und effizient und ortsgenau zu beheizen.
Es ist möglich, dass Schritt b) vor oder nach Schritt c) ausgeführt. Alternativ können die Schritte b) und c) im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen. Hierdurch wird das Verfahren flexibler gestaltet. Je nach Material oder Materialeigenschaft kann ein Alternieren der Reihenfolge von Heizen und Richten sich positiv auf die Maßhaltigkeit auswirken.
In einer Ausführungsform ist das zu richtende Bauteil ein metallisches Druckgussbauteil, insbesondere umfassend eine Aluminiumlegierung und/oder eine Magnesiumlegierung. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Bauteil eine Legierung umfassen, die im Wesentlichen 91 Gew.-% Magnesium und 9 Gew.-% Aluminium umfasst (oder daraus besteht).
In einer Ausführungsform beträgt eine Zykluszeit von Schritt a) bis e) unter 120 Sekunden, vorzugsweise unter 60 Sekunden, weiter vorzugsweise unter 10 Sekunden. Das erfindungsgemäße effiziente Beheizen des Bauteils erlaubt es, die Zykluszeit des Richtprozesses vergleichsweise kurz zu halten. Durch einen derartig schnellen Richtprozess lassen sich Produktionsabläufe optimieren und Produktionskosten sparen.
In einer Ausführungsform wird eine Bauteiltemperatur über eine vorab bestimmte oder bestimmbare Temperatur-Zeit-Funktion T(t) und/oder die Richtkraft des Presswerkzeugs über eine vorab bestimmte oder bestimmbare Kraft-Zeit-Funktion F(t) und/oder der Richtweg des Presswerkzeugs über eine vorab bestimmte oder bestimmbare Weg-Zeit-Funktion bzw. Richtweg S(t) gesteuert (oder ggf. unter Verwendung entsprechender Sensoren geregelt).
Somit lassen sich Richtkraft, Richtweg und Temperatur des Warmrichtverfahrens unabhängig voneinander und kontrolliert steuern. Richtkraft, Richtweg und Temperatur sind auf diese Weise beliebig in Höhe und Dauer kombinierbar. Dadurch wird die Flexibilität des Richtens erhöht. So lässt sich beispielsweise ein schnelles Beheizen des Bauteils unabhängig von Kraft, Konvektion und Wärmeleitung realisieren. Dadurch werden Eigenspannungen im Bauteil reduziert und die Möglichkeit während des Richtens Eigenspannung aufzubauen minimiert. Insgesamt wird dadurch die (langfristige) Maßhaltigkeit des Bauteils verbessert.
In einer Ausführungsform wird das Bauteil so beheizt, dass die Richttemperatur zu einem ersten Zeitpunkt erreicht wird, bevor die Richtkraft maximal wi rd. Eine nötige Richtkraft wird hierdurch verringert, sodass das Verfahren auch mit vergleichsweise geringen Schließkräften unterhalb von 10. t realisierbar ist.
In einer Ausführungsform erfolgt das Abkühlen des Bauteils zu einem zweiten Zeitpunkt, bevor die Richtkraft am Ende des Richtens (Ende von Schritt c)) minimal wird, und das Bauteil aktiv auf eine Entnahmetemperatur gekühlt wird, und/oder ist die Entnahmetemperatur des Bauteils kleiner ist als 1/10 der maximalen Richttemperatur bzw. der Rekristallisationstemperatur.
Dabei ist es möglich, dass die Entnahmetemperatur im Wesentlichen einer Raumtemperatur (bzw. Umgebungstemperatur), insbesondere zwischen 15 °C und 45 °C, vorzugsweise zwischen 20° und 35 °C, entspricht. Alternativ kann eine Entnahme auf bei 100 °C und weniger erfolgen (z.B. sobald ein Rekristallisationsprozess abgeschlossen ist). Durch die aktive Kühlung des Bauteils im Presswerkzeug werden Eigenspannungen kontrolliert (und nicht schlagartig) und unabhängig von äußeren Einflüssen abgebaut. Auf diese Weise wird die gewünschte Geometrie in der Struktur fixiert (die durch den Materialschrumpf entstehenden Eigenspannungen werden eingefroren). Dadurch wird vermieden, dass sich das Bauteil nach dem Richtprozess unkontrolliert verziehen kann (wie z.B. bei einer Entnahme des heißen Bauteils, das unkontrolliert abkühlt). Zudem wird dadurch die Arbeitssicherheit erhöht, da das Bauteil auf sichere Weise händisch entnommen werden kann.
In einer Ausführungsform entspricht eine Anfangstemperatur des Bauteils im Wesentlichen einer Raumtemperatur, insbesondere zwischen 15 °C und 35 °C, vorzugsweise zwischen 20° und 25 °C. Alternativ oder zusätzlich liegt die Richttemperatur zwischen 30% und 60% eines Schmelztemperaturbereichs des Materials des Bauteils. Alternativ oder zusätzlich liegt die Richttemperatur zwischen 190 °C und 450 °C, vorzugsweise zwischen 250 °C und 330 °C, weiter vorzugsweise zwischen 210 °C und 310 °C.
Dadurch lässt sich das Material plastisch verformen und eine Maßhaltigkeit präzise einhalten. In diesem Temperaturbereich werden (Eigen-)Spannungen im Material abgebaut (Spannungsarmglühen). Zudem lassen sich auch vergleichsweise geringe Richtkräfte unterhalb von 10 t implementieren.
In einer Ausführungsform umfasst Schritt c), dass auf das (beheizte oder abgekühlte) Bauteil eine, insbesondere hochfrequente, Vibration ausgeübt wird, vorzugsweise gegen Ende von Schritt c), insbesondere während einer abnehmenden Richtkraft (F) gegen Ende von Schritt c). Durch die Vibration werden Eigenspannungen im Bauteil abgebaut (durch Rütteln des Bauteils), sodass die Gefahr, dass sich das Bauteil nach dem Richtprozess unter Eigenspannung verzieht, weitestgehend minimiert wird. Die Maßhaltigkeit - insbesondere eine langfristige Maßhaltigkeit - wird hierdurch weiter verbessert, sodass sich das Bauteil z.B. auch später bei dem Kunden (z.B. in einem Fahrzeug unter Temperaturschwankungen) nicht durch Eigenspannung verzieht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich anhand der Unteransprüche. Nachfolgend wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beschrieben, die anhand der Figuren näher erläutert werden. Die beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in den Figuren der Zeichnung gezeigt und anhand der Zeichnung beschrieben, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
Hierbei zeigt:
FIG. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung;
FIG. 2a ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung;
FIG. 2b eine mögliche Variante des zweiten Ausführungsbeispiels mit einzeln steuerbaren Richtstößeln;
FIG. 3 eine schematische Ansicht eines Bauteils innerhalb einer erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
FIG. 4a ein Ausführungsbeispiel für eine Temperatur-Zeit-Funktion T(t) zur Steuerung einer Bauteiltemperatur sowie für eine Kraft-Zeit-Funktion F(t) zur Steuerung der Richtkraft eines erfindungsgemäßen Wärmerichtverfahrens;
FIG. 4b ein alternatives Ausführungsbeispiel für eine Temperatur-Zeit-Funktion T(t) zur Steuerung einer Bauteiltemperatur sowie für eine Kraft- Zeit-Funktion F(t) zur Steuerung der Richtkraft eines erfindungsgemäßen Wärmerichtverfahrens;
FIG. 4c ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Temperatur-Zeit-Funktion T(t) zur Steuerung einer Bauteiltemperatur sowie für eine Kraft-Zeit- Funktion F(t) zur Steuerung der Richtkraft eines erfindungsgemäßen Wärmerichtverfahrens; FIG. 4d ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Temperatur-Zeit-Funktion T(t) zur Steuerung einer Bauteiltemperatur, für eine Kraft-Zeit-Funktion F(t) zur Steuerung der Richtkraft und für eine Weg-Zeit-Funktion bzw. einen Richtweg S(t) eines erfindungsgemäßen Wärmerichtverfahrens.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung.
In FIG. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung 100 dargestellt. FIG. 1 zeigt dabei einen schematischen Querschnitt durch die Warmrichtvorrichtung 100.
Die Warmrichtvorrichtung 100 weist ein Presswerkzeug 1 auf. Das Presswerkzeug 1 ist dazu ausgebildet, ein Bauteil B aufzunehmen und auf einem Bauteilbett 11 zu halten. Das Bauteilbett 11 kann hierfür entsprechend angeordnete Auflagepunkte (nicht dargestellt) aufweisen.
Das Bauteil B ist beispielsweise ein Druckgussbauteil aus einer Magnesium - und/oder Aluminium umfassenden Legierung. In einem Ausführungsbeispiel kann es sich dabei um ein gebogenes Bauteil, wie z.B. eine "Curved-Display" Halterung handeln. Beispielsweise ist das Bauteil B in einem vorgelagerten Spritzgussverfahren hergestellt worden, wobei dieses vorgelagerte Verfahren keine ausreichende Genauigkeit an die Maßhaltigkeitsanforderungen des Bauteils B bietet.
Das Presswerkzeug 1 ist konfiguriert, um das Bauteil B mit einer Richtkraft F zu beaufschlagen, sodass das Bauteil B verformt wird, insbesondere um lokale Bauteilsollmaßabweichungen des Bauteils B zu korrigieren, um das Bauteil B auf Sollmaße zu bringen.
Das Bauteil B wird dabei durch (z.B. hydraulisches oder servoelektrisches) Schließen des Presswerkzeugs 1 mit einer Richtkraft F beaufschlagt und durch die Kontur mindestens eines Richtstempels 10 und/oder des Bauteilbetts 11 auf sein Sollmaß gebracht.
Innerhalb des Presswerkzeugs 1 sind mehrere Bauteilheizelemente 2 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Bauteilheizelemente 2 als Induktionsheizelemente 2 ausgebildet. Vorzugsweise umfassen die Induktionsheizelemente 2 dabei jeweils eine Induktionsspule.
Durch die Induktionsheizung kann das Bauteil B ortsgenau auf eine Temperatur beheizt werden, die den Richtprozess vorteilhaft beeinflusst.
Eine vorteilhafte Richttemperatur hängt von dem zu richtenden Material und der Materialstärke ab - bei metallischen Bauteilen wird ein Temperaturbereich zum Spannungsarmglühen bevorzugt. Diese Temperatur kann ungefähr bei 30-60% des Schmelztemperaturbereichs des Materials liegen.
Im Falle eines Bauteils B, das gemäß einem Beispiel aus einer magnesium- und/oder aluminiumhaltigen Legierung (wie z.B. AZ91) besteht, benötigt man in etwa eine Temperatur von 260 °C über den Zeitraum von einer Stunde, um ein Bauteil spannungsarm zu glühen. Der Zeitraum kann in etwa jeweils halbiert werden, indem die Temperatur um 10 °C erhöht wird (also 30 Minuten bei 270 °C, 15 Minuten bei 280 °C, usw.).
In einem Ausführungsbeispiel wird das Bauteil (je nach Dicke des Bauteils B) für einen bestimmten Zeitraum auf eine Bauteiltemperatur zwischen 190 °C und 450 °C, vorzugsweise zwischen 250 °C und 330° C, weiter vorzugsweise zwischen 270 °C und 310 °C beheizt.
In einer Weiterentwicklung kann das Pressewerkzeug 1 vollständig oder in der Nähe der Bauteilheizelemente 2 aus nichtleitendem Material ausgebildet sein. Dies hat im Falle von Induktionsheizelementen 2 den Vorteil, dass nur das Bauteil B und nicht das Presswerkzeug 1 beheizt wird, um die Effizienz und die Geschwindigkeit des Beheizens zu verbessern.
Nach oder während des Beheizens des Bauteils B kann das Presswerkzeug 1 eine Richtkraft F auf das Bauteil B ausüben, um lokale Bauteilsollmaßabweichungen des Bauteils B zu korrigieren und das Bauteil B somit auf Sollmaße zu bringen.
Für eine kontrollierte Kühlung des Bauteils B weist die Warmrichtvorrichtung 100 eine Kühleinrichtung 3 auf. Die Kühleinrichtung 3 kann gemäß einem Beispiel in dem Bauteilbett 11 angeordnet sein. Ganz allgemein kann die Kühleinrichtung 3 dazu ausgebildet sein, das Bauteilbett mit einem (Kühl-)Fluid zu kühlen.
Die Kühleinrichtung 3 umfasst dabei vorzugsweise ein oder mehrere Strömungskanäle (in dem Bauteilbett 11), durch die (Druck-)Luft oder ein anderes Prozessgas oder eine Flüssigkeit zur Kühlung des Bauteils B geleitet werden kann. Insbesondere derart, dass die Luft oder das Prozessgas oder eine Flüssigkeit aus den Strömungskanälen direkt auf das Bauteil B strömt.
Alternativ (oder zustätzlcih) zu Strömungskanälen für (Druck-)Luft oder dergleichen, kann das Presswerkzeug 1 auch einen Kühlmittelkreislauf (nicht dargestellt) als Kühleinrichtung 3 aufweisen. Dieser kann z.B. in dem Bauteilbett 11 zur Kühlung des Bauteils B angeordnet sein.
Die Warmrichtvorrichtung 100 ist nicht auf die in FIG. 1 gezeigte Anordnung von Heizelementen 2 und Kühleinrichtung 3 beschränkt. Die gezeigte Anordnung dient nur der Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Prinzips. Beispielsweise ist es auch denkbar, Kühleinrichtung 3 und Bauteilheizelemente 2 beide jeweils in den Richtstempel 10 und/oder in das Bauteilbett 11 zu integrieren. Alternativ können auch die Bauteilheizelemente 2 in dem Bauteilbett 11 und die Kühleinrichtung 3 in dem Richtstempel 10 angeordnet sein.
Außerdem ist es auch denkbar, dass die Warmrichtvorrichtung 100 nur ein einziges Bauteilheizelement 2 aufweist. Beispielsweise eine entsprechend geformte und angeordnete Induktionsspule 2.
Ein Antriebskonzept, auf dem das Presswerkzeug 1 basiert, ist nicht zwingend festgelegt. Das Presswerkzeug 1 kann so ausgebildet sein, dass ein erster Richtstempel 10 und das Bauteilbett 11 eine (fixe) Negativform des Bauteils B bilden (z.B. wie in FIG. 1 gezeigt).
In FIG. 2a ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung 200 dargestellt. Die Warmrichtvorrichtung 200 unterscheidet sich von der Warmrichtvorrichtung 100 im Wesentlichen darin, dass die Bauteilheizelemente 2 nicht innerhalb des Richtstempels 10 angeordnet sind.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Bauteilheizelemente 2 in das Presswerkzeug 1 einbringbar. Beispielsweise indem die Warmrichtvorrichtung 200 eine (nicht dargestellte) Heizelementhaltevorrichtung aufweist, an der die Bauteilheizelemente 2 angeordnet sind, und die in das geöffnete Presswerkzeug 1 eingebracht werden kann, beispielsweise durch Einschwenken oder Einschieben der Heizelementhaltevorrichtung.
Die Warmrichtvorrichtung 200 ist dabei so ausgebildet und angeordnet, dass der mindestens eine Richtstempels 10 zumindest abschnittsweise zwischen und/oder durch das mindestens eine eingebrachte Bauteilheizelement 2 auf und ab bewegbar ist.
Das Presswerkzeug 1 der Warmrichtvorrichtung 200 weist hierfür gemäß einem Beispiel einen oberen Richtstempel 10 auf, der eine Vielzahl von Richtstößeln 12 aufweist. Die Richtstößel 12 können sich zwischen den (eingebrachten) Bauteilheizelementen 2 auf und ab bewegen. Die Richtstößel 12 können so das Bauteil B mit einer Richtkraft F beaufschlagen und verformen, insbesondere um lokale Bauteilsollmaßabweichungen zu korrigieren.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Richtstößel 12 aus einem nichtleitenden Material gebildet, um im Falle der Verwendung von Induktionsbauteilheizelementen 2 die Effizienz des Beheizens zu optimieren.
In einer möglichen Weiterbildung der Warmrichtvorrichtung 200 weist jeder Richtstößel 12 einen eigenen separat steuerbaren Antrieb auf, um unterschiedliche Positionen mit unterschiedlichen Richtkräften Fi, F2, F3 zu beaufschlagen, siehe FIG. 2b.
Auf diese Weise ist die Warmrichtvorrichtung 200 dazu ausgebildet, die Richtstößel 12 mit unterschiedlichen Richtkräften Fi, F2, F3 zu steuern, um das Bauteil B lokal unterschiedlich zu verformen. Für die Ausführungen zu der Kühleinrichtung 3 sei zu den Ausführungen zu den Ausführungsbeispielen gemäß FIG. 1 verwiesen.
Die Warmrichtvorrichtungen 100, 200 können als Pressen ausgebildet sein, die einen z.B. hydraulischen oder servoelektrischen Antrieb aufweisen, um das Bauteil B durch Schließen des Presswerkzeugs 1 mit einer Richtkraft F zu beaufschlagen.
Alternativ ist es aber auch denkbar, die Warmrichtvorrichtungen 100, 200 modular auszubilden. Hierfür kann der Richtstempel 10 beispielsweise eine entsprechende (nicht gezeigte) Aufnahmeeinrichtung aufweisen, um mit einem Stempel einer Stanzmaschine oder dergleichen verbunden zu werden, um die Presskraft der Stanzmaschine oder dergleichen zu verwenden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung 300, weist diese eine Steuereinheit S auf. Ein Schema dieses Ausführungsbeispiels ist in FIG. 3 dargestellt.
Die Warmrichtvorrichtung 300 ist dabei so ausgebildet, wie die Warmrichtvorrichtungen 100, 200 zuvor im Zusammenhang mit FIG. 1 und/oder FIG. 2a, b beschrieben.
Die Steuereinheit S kann z.B. als eine Recheneinheit wie ein Computer ausgebildet sein oder auch als Mikrocontroller ausgebildet sein.
Die Steuereinheit S ist dazu ausgebildet, die Bauteilheizelemente 21, 22, 23 zu steuern und/oder den mindestens einen Richtstempel 10 (oder die Richtstößel 12, siehe FIG. 2a, b) zu steuern. Die Richstößel 12 können dabei ggf. einzeln gesteuert werden. Die Anzahl der in FIG. 3 gezeigten Bauteilheizelemente 21, 22, 23 ist dabei nicht auf drei beschränkt.
Durch eine separate Ansteuerung der Bauteilheizelemente 21, 22, 23 können Bauteilbereiche B2I , B22, B23 des Bauteils auf unterschiedliche Bauteiltemperaturen T21, T22, T23 beheizt werden.
Dies kann beispielsweise für unterschiedliche Bauteilstärken (Dicken) in den Bauteilbereichen B21, B22, B23 vorteilhaft sein. In einer möglichen Weiterbildung umfasst die Warmrichtvorrichtung 300 oder die Steuereinheit S ein Wegmesssystem, so dass das Bauteil B bis zu vordefinierten Sollpositionen verformbar ist.
Darüber hinaus lässt sich mittels der Steuereinheit S die Bauteilheizelemente 21, 22, 23 über eine Temperatur-Zeit-Funktion T(t) zur Steuerung einer Bauteiltemperatur (in einem Bauteilbereich) sowie für eine Kraft-Zeit-Funktion F(t) zur Steuerung der Richtkraft F bzw. Richtposition (ggf. in einem Bauteilbereich) steuern.
Dies ist beispielshaft in FIG. 4a für ein Druckgussbauteil B aus einer magnesium- und/oder aluminiumhaltigen Legierung, dargestellt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Warmrichtverfahren mit der Temperatur-Zeit-Funktion T(t) und für eine Kraft-Zeit-Funktion F(t) nach FIG. 4a (unter Verwendung einer Warmrichtvorrichtung 100, 200, 300) wird das Bauteil B bzw. ein Bauteilbereich B21 beheizt.
In einer bevorzugten Ausführung des Warmrichtverfahrens weist das Bauteil B eine Anfangstemperatur Ta auf, die im Wesentlichen einer Raumtemperatur entspricht. Also insbesondere eine Temperatur die grob zwischen 15 °C und 45 °C liegt.
Die Richttemperatur Tr wird in diesem Ausführungsbeispiel zumindest in einem (beheizten) Bereich des Bauteils B zu einem ersten Zeitpunkt ti erreicht, bevor die maximale Richtkraft Fmax beaufschlagt wird.
Die Richttemperatur Tr liegt dabei bevorzugt innerhalb eines Temperaturbereichs zum Spannungsarmglühen des Bauteilmaterials also beispielsweise in etwa in einem Temperaturbereich von ca. 30 bis 60 % des Schmelztemperaturbereichs des verwendeten Materials. Um das Bauteil spannungsarm zu glühen, sollte diese Temperatur / dieser Temperaturbereich für einen bestimmen Zeitraum aufrechterhalten werden.
Im Falle eines Bauteils B, das gemäß einem Beispiel aus einer magnesium- und/oder aluminiumhaltigen Legierung (wie z.B. AZ91) besteht, benötigt man in etwa eine Temperatur von 260 °C über einen Zeitraum von einer Stunde, um ein Bauteil spannungsarm zu glühen. Der Zeitraum kann in etwa jeweils halbiert werden, indem die Temperatur um 10 °C erhöht wird (also 30 Minuten bei 270 °C, 15 Minuten bei 280 °C, usw.).
Ist das Bauteil B gemäß einem Beispiel also zum Zeitpunkt tl auf eine Richttemperatur Tr von ca. 310 °C beheizt, wird diese Temperatur Tr für ca. 2 Minuten zwischen den Zeitpunkten tl und t2 aufrechterhalten, um das Bauteil spannungsarm zu glühen. Das vorgenannte Beispiel einer Richttemperatur Tr von ca. 310° C zum Zeitpunkt ti und ein Aufrechterhalten dieser Temperatur für ca. 2 Minuten zwischen den Zeitpunkten ti und t2 bezieht sich auf Testergebnisse im Zusammenhang mit dem vorbeschriebenen Bauteil B; bei Druckguss-Teilen können sich aufgrund der speziellen Mikrostruktur allerdings auch deutlich kürzere Zeiten oder geringere Temperaturen als sinnvoll ergeben.
Das Bauteil B wird sodann zu dem zweiten Zeitpunkt t2, insbesondere bevor die Richtkraft Fmin am Ende des Richtens minimiert wird, mittels der Kühleinrichtung 3 (siehe FIGs. 1 und 2a und b) aktiv auf eine Entnahmetemperatur Te gekühlt und kann nach dem Richtvorgang und dem Öffnen des Presswerkzeugs 1 abgekühlt entnommen werden.
Durch die Kühlung des Bauteils B ist es möglich, dass die Entnahmetemperatur Te und die Anfangstemperatur Ta des Bauteils B im Wesentlichen gleich sind.
Eine Zeitdauer zwischen dem ersten Zeitpunkt ti und dem zweiten Zeitpunkt t2 kann unter 1200 Sekunden, vorzugsweise unter 30 Sekunden, weiter vorzugsweise unter 10 Sekunden dauern.
Die maximale Richtkraft Fmax richtet sich je nach Bauteil und Material und beträgt hier beispielsweise zwischen 0,1 t und 15 t.
Da sich die Temperatur-Zeit-Funktion T(t) und die Kraft-Zeit-Funktion F(t) völlig unabhängig voneinander einstellen bzw. steuern lassen, ist es möglich das Warmrichtverfahren gänzlich auf das zu richtende Bauteil B zu optimieren.
Beispielsweise ist es denkbar, dass die die Temperatur-Zeit-Funktion T(t) auch lokale Minima aufweist - wie in FIG. 4b beispielhaft gezeigt, um einen Bauteilbereich zwischenzeitlich weniger zu beheizen und/oder aktiv zu kühlen. Ansteigende und absteigende Flanken der Temperatur-Zeit-Funktion T(t) und/oder der Kraft-Zeit-Funktion F(t) lassen sich beliebig einstellen
Zudem ist es möglich, dass die Kraft-Zeit-Funktion F(t) so gewählt wird, dass auf das (beheizte oder sich in der Abkühlung befindende) Bauteil B eine, insbesondere hochfrequente, Vibration ausgeübt wird (oszillierender Teil in FIG. 4b), indem der mindestens eine Richtstempel 10 (oder einer der Richtstößel 12) entsprechend schnell auf und ab bewegt wird. Aber auch eine Vibration normal auf die Richtkraftrichtung ist günstig - die Vibrationen beschleunigen die Diffusion der Metall-Atome und somit den Spannungsabbau.
Bevorzugt wird die Vibration gegen Ende des Richtvorgangs (z.B. während einer abnehmenden Richtkraft) auf das Bauteil ausgeübt, wie auch beispielhaft in FIG. 4b dargestellt.
Durch die Vibration werden Eigenspannungen im Bauteil B abgebaut (durch ein Rütteln des Bauteils), sodass die Gefahr, dass sich das Bauteil B nach dem Richtprozess unter Eigenspannung verzieht weitestgehend minimiert wird.
In Fig. 4c ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Warmrichtverfahrens (unter Verwendung der erfindungsgemäßen Warmrichtvorrichtung) dargestellt.
Die Richttemperatur Tr wird in diesem Ausführungsbeispiel zumindest in einem (beheizten) Bereich des Bauteils B erst zu Zeitpunkt ti erreicht, nachdem das Bauteil mit einer Richtkraft F beaufschlagt wurde.
In diesem Ausführungsbeispiel wird erst das Werkzeug geschlossen, dann das Bauteil B (zumindest bereichsweise) beheizt und zeitgleich mit einer Richtkraft F (zumindest lokal) beaufschlagt. Abschließend wird das Bauteil B (ähnlich wie im Zusammenhang mit Fig. 4a beschrieben) (ggf. aktiv) abgekühlt und der Richtprozess beendet, sodass das Bauteil B entnommen werden kann.
In Fig. 4d ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Warmrichtverfahrens gezeigt, in dem ein Richtweg des Presswerkzeugs (bzw. des Richtstempels 10 und/oder eines Richtstößels 12) über eine vorab bestimmte oder bestimmbare Weg-Zeit-Funktion bzw. Richtweg S(t) gesteuert wird. Dabei lässt sich der Richtweg S(t) beliebig - je nach Anforderung - steuern. Somit lassen sich Richtkraft, Richtweg und Temperatur des Warmrichtverfahrens unabhängig voneinander und kontrolliert steuern. Richtkraft, Richtweg und Temperatur sind auf diese Weise beliebig in Höhe und Dauer kombinierbar.
Bezuaszeichenliste
100, 200, 300 Warmrichtvorrichtung
1 Presswerkzeug
2 Bauteilheizelement
21, 22, 23 Bauteilheizelemente
3 Kühleinrichtung
10 Richtstempel
11 Bauteilbett (oder Richtstempel)
12 Richtstößel
B Bauteil
B21, B22, B23 Bauteilbereiche
F Richtkraft bzw. Richtkraft-Achse
S Steuereinheit
Tr Richttemperatur
Te Entnahmetemperatur

Claims

Ansprüche
1. Warmrichtvorrichtung zum Warmrichten eines Bauteils (B), wobei die Warmrichtvorrichtung Folgendes aufweist:
• ein Presswerkzeug (1), das dazu ausgebildet ist, das Bauteil (B) aufzunehmen, und dieses mit mindestens einer Richtkraft (Fi, F2, F3) zu beaufschlagen und zu verformen, insbesondere lokale Bauteilsollmaßabweichungen zu korrigieren, und
• mindestens ein Bauteilheizelement (2), das dazu ausgebildet und angeordnet ist, das Bauteil (B) innerhalb des Presswerkzeugs (1) berührungslos auf eine Richttemperatur (Tr) zu beheizen.
2. Warmrichtvorrichtung nach Anspruch 1, dad u rch geken nzeich net, dass das mindestens eine Bauteilheizelement (2) ein elektromagnetisches Heizelement umfasst.
3. Warmrichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nzeich net, dass das mindestens eine Bauteilheizelement (2) ein Induktionsheizelement umfasst.
4. Warmrichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dad u rch geken nzeich net, dass das mindestens eine Bauteilheizelement (2) einen Wärmestrahler oder eine monochromatische Strahlungsquelle, insbesondere eine Laserquelle, umfasst.
5. Warmrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, geken nzei ch net d u rch mindestens zwei Bauteilheizelemente (21, 22, ...), die so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein erster Bauteilbereich (B21) auf eine erste Temperatur (T21) und ein zweiter Bauteilbereich (B22) auf eine zweite Temperatur (T22) beheizbar ist.
6. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, geken nzei ch net d u rch eine Kühleinrichtung (3), die dazu ausgebildet ist, das Bauteil (B) oder einen Bauteilbereich (B21, B22, ...) zu kühlen, vorzugsweise durch Spülen des Bauteils (B) oder des Bauteilbereichs (B21, B22, ...) mit einem gasförmigen Medium, insbesondere (Druck-)Luft.
7. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5 oder 6, dad u rch geken nzeich net, dass das Presswerkzeug (1) mindestens einen Richtstempel (10, 11) umfasst, und das mindestens eine Bauteilheizelement (2) und/oder die Kühleinrichtung (3) vorzugsweise innerhalb des mindestens einen Richtstempels (10, 11) angeordnet ist, und/oder das mindestens eine Bauteilheizelement (2) in das Presswerkzeug (1), insbesondere in einem geöffneten Zustand des Presswerkzeugs (1), einbringbar, vorzugsweise einschwenkbar, ist.
8. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dad u rch geken nzeich net, dass das Presswerkezeug (1) und/oder der mindestens eine Richtstempel (10, 11) kraft- und/oder weggesteuert verfahrbar, insbesondere servoelektrisch verfahrbar, ist.
9. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7 oder 8, dad u rch geken nzeich net, dass das Presswerkezeug (1) und/oder der mindestens eine Richtstempel (10, 11) einen oder mehrere Richtstößel (12) aufweist, und der/die Richtstößel (12) (jeweils unabhängig voneinander) kraft- und/oder weggesteuert verfahrbar, insbesondere servoelektrisch verfahrbar, ist/sind, insbesondere um das Bauteil (B) partiell mit der mindestens einen Richtkraft (Fi, F2, F3) zu beaufschlagen und zu verformen.
10. Warmrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dad u rch geken nzeich net, dass das Presswerkzeug (1) zumindest bereichsweise, insbesondere in Bereichen in denen das mindestens eine Bauteilheizelement (2) angeordnet ist und/oder in Bereichen in der Nähe des mindestens einen Bauteilheizelements (2), aus elektrisch nichtleitendem Material, vorzugsweise aus Keramik oder einem Mineral oder aus Kunststoff, gebildet ist.
11. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6 oder 7, geken nzei ch net d u rch eine Steuereinheit (S), die dazu ausgebildet ist, eine Bauteiltemperatur bzw. das mindestens eine Bauteilheizelement (2) und/oder eine/die Kühleinrichtung (3) über eine bestimmbare Temperatur-Zeit-Funktion T(t) zu steuern.
12. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11, dad u rch geken nzeich net, dass die Steuereinheit (S) derart ausgebildet ist, die mindestens eine Richtkraft (Fi, F2, F3) des Presswerkzeugs (1) über eine bestimmbare Kraft-Zeit- Funktion F(t) und/oder mindestens einen Richtweg S(t) zu steuern.
13. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 11 oder 12, dad u rch geken nzeich net, dass sie und/oder die Steuereinheit (S) dazu ausgebildet ist, das Bauteil (B) während und/oder nach des Richtens zu vermessen.
14. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass sie und/oder das Presswerkzeug (1) dazu ausgebildet ist, eine, insbesondere hochfrequente, Vibration auf das Bauteil (B) auszuüben.
15. Warmrichtvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass sie modular ausgebildet ist, derart, dass sie in eine vorhandene Pressmaschine, insbesondere eine Stanzmaschine oder dergleichen, einsetzbar ist, sodass eine Presskraft der Pressmaschine nutzbar ist.
16. Warmrichtverfahren zum Warmrichten eines (Druckguss-)Bauteils (B), insbesondere unter Verwendung einer Warmrichtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Einbringen eines Bauteils (B) in ein Presswerkzeug (1), b) berührungsloses Beheizen des Bauteils (B) auf eine Richttemperatur (Tr), c) Beaufschlagen des Bauteils mit einer Richtkraft (F), um das Bauteil (B) zu verformen, insbesondere zum Korrigieren lokaler Bauteilsollmaßabweichungen, d) Entnehmen des gerichteten Bauteils (B).
17. Warmrichtverfahren nach Anspruch 16, dad u rch geken nzeich net, dass wobei Schritt b) umfasst, das Bauteil (B) elektromagnetisch, insbesondere durch Induktion, zu beheizen.
18. Warmrichtverfahren nach Anspruch 16 oder 17, dad u rch geken nzeich net, dass
Schritt b) vor oder nach Schritt c) ausgeführt wird oder dadurch, dass die Schritte b) und c) im Wesentlichen gleichzeitig erfolgen.
19. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dad u rch geken nzeich net, dass das Bauteil (B) ein Druckgussbauteil ist, das eine Aluminiumlegierung und/oder eine Magnesiumlegierung umfasst.
20. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dad u rch geken nzeich net, dass wobei eine Zykluszeit von Schritt a) bis d) unter 60 Sekunden, vorzugsweise unter 30 Sekunden, weiter vorzugsweise unter 10 Sekunden beträgt.
21. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dad u rch g eken nzeich net, dass eine Bauteiltemperatur über eine vorab bestimmte oder bestimmbare Temperatur-Zeit-Funktion T(t) und/oder die Richtkraft (F) des Presswerkzeugs (1) über eine vorab bestimmte oder bestimmbare Kraft- Zeit-Funktion F(t) gesteuert wird.
22. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dad u rch geken nzeich net, dass das Bauteil (B) so beheizt wird, dass es die Richttemperatur (Tr) zu einem ersten Zeitpunkt (ti) erreicht, bevor die Richtkraft (F) maximal wird.
23. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dad u rch geken nzeich net, dass das Bauteil (B) zu einem zweiten Zeitpunkt (tz), bevor die Richtkraft (F) am Ende des Richtens minimal wird, aktiv auf eine Entnahmetemperatur (Te) gekühlt wird, und/oder die Entnahmetemperatur (Te) des Bauteils (B) kleiner ist als 1/10 der maximalen Richttemperatur (Tr).
24. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dad u rch geken nzeich net, dass das Bauteil (B) beim Einbringen eine Anfangstemperatur (Ta) aufweist, die im Wesentlichen einer Raumtemperatur entspricht, insbesondere zwischen 15 °C und 35 °C, vorzugsweise zwischen 20° und 25 °C, und/oder die Richttemperatur (Tr) zwischen 40% und 50% einer Schmelzpunkttemperatur des Materials des Bauteils (B) beträgt, und/oder die Richttemperatur (Tr) zwischen 230 °C und 450 °C, vorzugsweise zwischen 250 °C und 330 °C, weiter vorzugsweise zwischen 210 °C und 310 °C, liegt.
25. Warmrichtverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dad u rch geken nzeich net, dass
Schritt c) umfasst, dass auf das Bauteil (B) eine, insbesondere hochfrequente, Vibration ausgeübt wird, vorzugsweise gegen Ende von Schritt c), insbesondere während einer abnehmenden Richtkraft (F) gegen Ende von Schritt c).
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