用于工件的表面处理的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于工件的表面处理的方法，特别是为了热成型而对镀膜的金属的工件的表面处理。
【背景技术】
[0002]热成型是熟知的并且常用于使金属的材料塑性变形的方法。与冷成型相反的是，热成型在高于待成型的工件的再结晶温度的温度下进行，并因此能够达到非常高的变形程度。由于热成型所必需的工件的加热而存在了这样的风险，即，镀膜的部分脱落并成为不洁物黏结在加热后的工件上。这样的不洁物可能会在后续的热成型过程中损坏(挤压)工具或者降低完成的配件的表面质量以及尺寸稳定性，因此应该避免其产生。
[0003]由DE 10 2007 012 180 B3已知一种用于在直通式炉内热处理金属制半成品的方法。该直通式炉具有两个区域，以传送方向一个接一个地设置这两个区域并且通过隔板使其尽可能相互分隔。可以移动隔板，以便于能够根据传输通过加热炉的半成品的大小对其位置进行调整。在直通式炉的两个区域内都设有供热装置，这些供热装置实施为煤气燃烧器并且可以借由这些装置在两个区域内设定不同的温度。
[0004]根据DE 10 2007 012 180 B3的教导，可以在两个区域中的每个里面的上方设置用于产生气流并且将此气流导向位于区域内的半成品上的鼓风机。加热炉具有输入管道，借由这些输入管道可以从外部导入空气或保护气体。此外还具有回程管道，借由这些回程管道可以将气体从加热炉内引出并且再次导入到加热炉内一也就是使气体循环。就此可以实现对循环的气体的冷却。这两种管道在鼓风机的区域内通入加热炉内。通过鼓风机以及输入和回程管道，产生了不同的处理半成品的可能性。在将加热过的半成品从直通式炉中输出后，应该将半成品输送到下一个处理或成型工序。
[0005]从DE 10 2007 012 180 B3中已知的解决方案具有多个缺陷。所述解决方案的一个缺陷在于，通过鼓风机产生的气流始终为垂直的，即，以大约90°的角度击中半成品。却不能够设置其他的角度，例如基于流体力学的理由所期望的角度。另一个缺陷在于，通过鼓风机不能产生定向的压缩气流却只能产生具有极小压力的漩涡气流。
【发明内容】
[0006]鉴于这样的技术背景本发明的目的在于，这样设计以及改进开头以及前文中所述的方法，即，实现优化的工件表面处理。
[0007]通过根据权利要求1所述的方法而达到了这一目的。
[0008]根据本发明的方法涉及一种用于工件的表面处理的方法，特别是为了热成型而对镀膜的金属的工件的表面处理。工件的表面处理尤其可以涉及到工件表面的清洁。特别是针对随后应热成型加工的金属工件而进行处理。因此这个处理应该起到为热成型做准备的用途。工件可以涉及到例如钢制的板材或者薄片，其厚度小于3.5毫米，尤其小于2.5毫米。工件可以具有镀膜，这个镀膜尤其包含锌、铝或镁(或者由这些元素组成的合金)。
[0009]根据本发明的方法具有至少以下步骤:b)将工件部分地或者全面地加热到至少为Acl的温度；c)使用至少一股压缩空气气流对加热后的工件进行工件表面的清洁；d)对加热并且清洁过的工件进行成型加工；以及e)对成型的工件进行冷却。
[0010]步骤b)涉及工件的加热，并且能够在一个加热炉内，例如在辊底式加热炉内或者在“分批加热炉”内完成。工件必须加热到高于工件的再结晶温度的温度，因为只有在这个温度区间可以实现热成型加工。依据材料的原料及其具体的合金组成成分而定，再结晶温度会有所不同。因此应该将工件部分地或全面地加热到至少Acl的温度，优选加热到至少Ac3的温度。对于钢而言Acl可以理解为这样的(转变)温度，S卩，以这个温度加热时奥氏体开始形成。对于钢而言Ac3可以理解为这样的(转变)温度，即，以这个温度加热时从铁素体向奥氏体的转变终止。对工件表面的清洁通过压缩空气气流完成。压缩空气气流可以理解为任意包含了空气的气流；除了空气以外还可以具有其他的组成成分。优选以至少4bar,特别是至少为6bar的操作压力或压缩压力产生压缩空气气流。此外，每股压缩空气气流优选地具有至少为1001/min的体积流量，特别是至少为2001/min的体积流量。至今为止，常常不考虑使用压缩空气进行喷射，因为这会导致工件的快速冷却(通过“对流”而热传导)。尽管如此，可以例如通过在加热炉内进行压缩空气的喷射和/或使用加热的空气进行喷射来限制或者完全地阻止冷却。以这种方法甚至可以通过压缩空气气流来使工件的温度进一步升高。通过“压缩空气淋浴”可以将不洁物从工件上清除，这些不洁物黏着在工件上并且可能会在后续的热成型加工中对(挤压)工具造成损坏或者降低完成的配件的表面质量以及尺寸稳定性。不洁物的产生原因是镀膜的部分脱落，例如锌氧化膜或锌锰氧化膜或铝氧化膜。在清洁后随后完成热成型(步骤d)以及工件的冷却(步骤e)。步骤d)和e)可以依次或者同时完成。
[0011]根据本方法的设计方案这样设置，即，压缩空气气流在步骤c)中具有的倾角在10°到80°之间的区间内，特别是在20°到70°之间的区间内。这个倾角理解为平坦的工件的表面与压缩空气气流的中轴之间的夹角。对于具有不平坦表面的工件而言，其倾角理解为平坦的一在这个情况下想象的一工件表面与压缩空气气流的中轴之间的夹角。因此对于辊底式加热炉而言，这个倾角一无关于工件的几何形态一始终相当于通过辊子而形成的工件的传输平面与压缩空气气流中轴之间的夹角。通过压缩空气气流在设定的角度区间内的倾斜，实现了非常全面地将不洁物从工件上清除。反之，90°的倾角只可能会把不洁物垂直压在工件表面上。
[0012]在本方法的另一个设计中这样设置，在步骤c)使用具有不同倾角的多股压缩空气气流对工件表面进行清洁。通过设置不同的倾角，可以特别有效地实现不洁物的去除。例如可以为了将不洁物从工件表面上的分离而优化第一股压缩空气气流的倾角，同时可以为了将已经分离的不洁物从工件表面上吹走而优化第二股压缩空气气流的倾角。替代不同的倾角的设置或者在不同的倾角的基础上额外地，压缩空气气流可以具有不同的方向并且例如在侧面对准，从而将不洁物从工件的侧面吹下。
[0013]在本方法的另一种设计方案中这样设置，即，在步骤c)中将压缩空气气流以高于环境温度的温度导向工件表面。换言之，应该对压缩空气气流进行加热或者预热。加热的压缩空气气流的好处在于不会使已加热的工件降温至低于再结晶温度的温度，由于这样的强烈冷却可能会使随后的热成型难以实现并且因此部分地破坏了之前对工件进行的高耗能的加热的效果。优选地，将具有一定温度的压缩空气气流导向工件表面上，这个温度至少相当于工件加热后的温度。通过将压缩空气气流温度设定为高于工件温度甚至可以实现工件的进一步加热。
[0014]根据本方法的另一个教导这样设置，S卩，在步骤c)中压缩空气气流包含来自用于工件的加热的指定加热炉内的预热的空气。通过使用来自加热炉的已加热的空气，可以免除单独用于加热压缩空气气流的加热炉。同时可以实现，使压缩空气气流具有与加热炉内部始终相同的温度，并且因此也具有与加热炉内加热的工件大约相同的温度。压缩空气气流仅由加热炉的热空气组成或者除了加热炉的热空气以外还具有其他的组成部分(例如加热炉热空气与周围环境的冷空气的混合物)。
[0015]根据本方法的另一种设计方案而这样建议，即，在用于工件的加热的指定加热炉内实施步骤C)。在加热炉内部喷射压缩空气具有多个好处。其中一个好处在于，由于在压缩空气的喷射过程中可以通过加热炉对工件进一步进行加热，能够防止工件的冷却。另一个好处在于，加热炉形成了将工件包围的全面或尽可能封闭的外罩，这以有利于环境与健康的方式使对从工件上吹下的不洁物的收集成为可能。此外，这还降低了由于大面积表面扬起的不洁物而造成的火灾和爆炸的风险。
[0016]本方法的另一个实施方案这样设置，即，在步骤c)中增加压缩空气气流中的氧气含量。通过加氧气的混合物可以例如避免氧化物和/或氮化物的形成。氧化物和/或氮化物是非常坚硬的化合物，这种化合物在热成型加工时可能会导致对挤压工具更大的磨损损伤。
[0017]本方法的另一个设计方案特征在于以下步骤:ca)吸出在步骤c)中通过压缩空气气流从工件表面去除的不洁物。这个吸出步骤还起到降低对环境和健康的危害这一用途。可以持续地或以一定时间间隔地一即间歇地一完成吸出步骤。在使用辊底式加热炉的情况下，因为不洁物由于重力作用总归会积聚在辊子下的区域，可以优选地在辊子下面收集并吸出不洁物。
[0018]本方法可以根据另一种实施方案通过在步骤b)之前实施以下步骤而得到补充:a)工件冷成型加工。前置的冷成型的好处在于，使工件可以预先定形并且只需要在热成型过程中再对其进行轻微的变形或校正处理。
[0019]最后根据本方法的另一种设计方案可以这样设置，S卩，工件的镀膜含有锌或锌合金。镀锌膜能够提供有效的防腐蚀保护并因此经常得到使用。镀锌膜中的个别成分在加热时可能会从工件表面上脱落，从而使通过压缩空气气流而对工件进行的清洁步骤针对镀锌膜而言特别有好处。
【附图说明】
[0020]下面根据仅示出