Zwei neue Verfahren steigern die Flexibilität bei der Wärmebehandlung für das Presshärten von Struktur-Bauteilen aus 22MnB5.
Ein im Thermischen Printer wärmebehandeltes Blech mit drei unterschiedlichen Härtebereichen.
Zur Thermprocess zeigt Schwartz erstmals zwei im eigenen Hause entwickelte Neuerungen für das Presshärten von Blechen: das Tailored Tempering mit einem „Thermischen Printer“, der unterschiedliche Härtebereiche erzeugt, und die Taupunktregelung der Luft-Atmosphäre in Rollenherdöfen, die die Gefahr der wasserstoff-induzierte Versprödung der Bauteile verringert.
Tailored Tempering
Mit dem neuen „Thermischen Printer“ ist es möglich, beim Presshärten auf derselben Platine mehrere unterschiedlich harte Bereiche zu erzeugen. Durch eine gezielte, lokal begrenzte Wärmebehandlung erfahren die Bereiche einen lokal geänderten Zeit-Temperatur-Verlauf. So lassen sich neben den harten martensitischen Bereichen, die über das konventionelle Presshärten erreicht werden, weiche Bereiche einstellen, in denen sich das Gefüge aus Ferrit, Perlit und Bainit zusammensetzt.
Mit der genauen Positionierung der Wärmebehandlung erzielt Schwartz einen sehr engen Härte-Übergangsbereich: Mit dem Thermischen Printer kann auf einer Breite von nur 60 mm eine Temperaturdifferenz von 250 °C realisiert werden. Bei einer Haltetemperatur von 550 °C ergaben Härtemessungen an einem Tailored Tempered Blank im weichen Bereich ein bainitisches Gefüge mit einer Härte von 350 HV. Der Übergangsbereich zum harten Bereich war nur etwa 30 mm breit.
Der Printer wird in Presshärtelinien im Transferbereich zwischen Ofen und Presse integriert. Das Verfahren hat das Potenzial, durch Anordnung von zwei Printern bei zweifach-fallender Betriebsweise Zykluszeiten von etwa 20 Sekunden zu realisieren.
Mit einem mathematischen Modell auf Basis eines Finite Differenzen Modells modelliert Schwartz den Temperaturverlauf in der Platine und leitet daraus die Parameter für die Temperaturverteilung im Printer ab.
Taupunktregelung
Auf der Thermprocess stellt Schwartz außerdem erstmals die Drei-Zonen-Taupunktregelung für Rollenherdöfen vor. Hierbei wird der Taupunkt in drei separaten, individuell geregelten Zonen durch Zufuhr sehr trockener Luft geregelt.
Ausgangspunkt der Entwicklung war, dass bei Aluminium-Silizium (AlSi) beschichteten Bauteilen nach dem Presshärten Risse durch wasserstoff-induzierte Versprödung des Werkstoffes auftreten können. In der Folge können schon Beanspruchungen bruchauslösend wirken, die unterhalb der Elastizitätsgrenze des Werkstoffes liegen. Ursache kann das Unterschreiten des Taupunktes während der Wärmebehandlung sein.
Mit dem neuen Taupunkt-Regelsystem ist es möglich, den Taupunkt in Rollenherdöfen präzise zu regeln und ihn auf bis zu -20 °C abzusenken. Zentrales Element ist dabei eine neue, von Schwartz speziell für diesen Anwendungsfall entwickelte, sich automatisch selbst „tunende“ Laser-Messzelle, die im Gegensatz zu kapazitiven Systemen innerhalb weniger Sekunden präzise Ergebnisse liefert.
Bei der Messung wird das Laserlicht von einem Spiegel reflektiert. Da das System die diffuse Reflexion auswertet, ist die Messung im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren auch dann präzise, wenn der Spiegel verschmutzt ist. Als einzige optische Komponente ist ein Fenster der Probekammer ausgesetzt. So ist die Messung zuverlässig und wartungsfreundlich.
Schwartz auf der Thermprocess 2015 (Düsseldorf 16. bis 20. Juni):
Halle 09, Stand F42
Über Schwartz
Schwartz entwickelt und produziert hocheffiziente Wärmebehandlungsanlagen für das Glühen, Härten, Schmieden, Sintern und Anlassen von Eisen- und Nichteisen-Metallen. Hierbei kann die Wärmebehandlung unter Luft, Schutzgas- und/oder reaktiven Atmosphären erfolgen.
Speziell für die Wärmebehandlung von Aluminium konstruiert und baut Schwartz Anlagen mit hochkonvektiven Erwärmungsmethoden, zum Beispiel nach dem Jet-Heating Verfahren.
Im Laufe der Jahrzehnte hat die Schwartz GmbH immer wieder durch innovative Systeme auf sich aufmerksam gemacht, so zum Beispiel durch das Presshärten von Blechen, bei dem das Unternehmen auch in Bezug auf den Umweltschutz einer der Vorreiter war: Bei einem deutschen Automobilhersteller spart eine Anlage aus Simmerath jedes Jahr eine Menge CO2, die der Emission einer Kleinstadt mit 32.000 Einwohnern gleichkommt.
Im Stammwerk Simmerath stehen etwa 3.000 m² Fläche für Fertigung, Montage und Inbetriebnahme der Wärmebehandlungsanlagen zur Verfügung. Das Unternehmen beschäftigt zurzeit mehr als 110 Mitarbeiter am Standort Simmerath, insgesamt 150 Mitarbeiter weltweit.
Im Jahre 2011 wurde die Fertigungs-Niederlassung Schwartz Heat Treatment Systems Asia (Kunshan) Co. Ltd. in Shanghai, VR China, gegründet. Darüber hinaus besteht seit 2012 das Tochterunternehmen Schwartz Inc. in Oswego, Illinois, USA. Nach wie vor werden alle Anlagen an den Fertigungsstandorten (Simmerath und Kunshan) komplett aufgebaut, vor der Lieferung aufgeheizt und einer Vorinbetriebnahme unterzogen.
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