CN102189194A - 制造构件的方法和用于实施该方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造构件的方法和用于实施该方法的装置。所述装置(1)包括一个将局部待变形的构件(2)在局部位置固定的支架(6)、一个可垂直移动的成型工具(12)以及至少一个能定位在所述构件(2)上的感应线圈(10)。在变形过程中，将构件(2)的待变形的构件区域(4，5，15)最多1分钟局部感应加热到在100℃与300℃之间的温度并且然后借助于成型工具(12)进行机械变形。构件(4，5，15)的变形可以通过感应线圈(10)或者在感应线圈(10)从构件(2)移开时实现。

Description

制造构件的方法和用于实施该方法的装置
技术领域
本发明一方面涉及一种按照权利要求1前序部分特征的制造构件的方法。
另一方面本发明还针对一种按照权利要求9前序部分所述的用于实施该方法的装置。
背景技术
为了由可沉淀硬化的铝合金制造无裂纹的构件，必须在提高的温度下对时效硬化的构件进行成形加工。但超过一定的温度或者在提高的温度上过长时间停留则会导致材料强度发生不符合要求的降低，从而，为了恢复原来的机械特性，必须将整个构件继成型之后再次固溶退火和热时效。在对整个构件进行加热的过程中，在那些不成形加工的构件区域内可能导致机械材料特性的不符合要求的变差。在局部限界范围将热量输入到待成形加工的区域时，局部所产生的热量往较冷的构件区域中迅速流走，这是因为铝合金具有很高的热导率。因此，为构件从局部的热源向成型工具(成型模具)转送所提供的时间间隔是很短的。
在DE 19620196A1的范围内介绍了一种方法，用于由可沉淀硬化的铝合金制造构件，其中，拟沿着一条线针对性地在窄的区域内实施构件的成型(弯折)。为此目的，借助于辐射工具(激光或电子射线)将热量呈线状地输入构件中。由于最小的线状热量输入和铝的良好热导率之故，致使热作用的区域迅速冷却，从而构件在冷却以后例如重新具有“固溶退火-骤冷”状态，因此是可成形加工的。
发明内容
由现有技术出发，本发明的目的在于，能够令人满意地在硬化状态下、特别是在T6状态下由可沉淀硬化的铝合金制造构件，而无裂纹形成、不出现机械材料特性变差之情况，因而无须附加的终端热处理，包括固溶退火和热时效处理用以恢复原来的强度/拉伸/延展特性。
按照本发明，上述目的的方法部分的解决方案是在于权利要求1所述的特征。
该方法的有利设计是权利要求2至8的主题。
上述目的的物的部分(装置部分)的解决方案是在于权利要求9所述的特征。
该装置的有利发展设计是权利要求10和11的主题。
在T6状态下，亦即在固溶退火的和完全热时效的状态下，合金材料组AlCuMg(2×××)、AlMgSi(6×××)或AlZnMg[Cu](7×××)中较高合金化的可沉淀硬化的铝塑性合金具有非常高的强度，伴随于此的则是很小的可变形性。因此，这种合金在室温时在T6状态下非常难以进行成形加工(只能很差地成形加工)。这样会容易导致裂纹形成。
本发明通过下述方式解决该问题，即，现在将构件的待变形的区域局部感应加热到在100℃与300℃之间的温度并且然后再进行机械变形。对所述待变形的构件区域的局部加热应该特意短时地实施。在本发明的范围内，所说短时的加热应该被理解为最多1分钟的时间间隔。
在最多1分钟的时间间隔内将成型温度提高到100℃至300℃，这便显著地改善了可时效硬化的铝塑性合金的成型特性。对于强度和断裂拉伸率或延展性不产生负面影响。
因此在本发明的范围内例如可以有利地实现：将挤压型材以至少一个纵向通道部分地局部面积加热，然后给该加热的构件区域配设任意构型的压花。需要时可以多次相继地沿挤压型材的纵向方向实施该措施，从而在构件上形成大量压花。
此外可以有利地实现：实施对构件(亦即例如带有多个纵向通道的挤压型材)内部的、需要时还有外部的纵向连接筋的局部感应加热，从而需要时可以使这些纵向连接筋也在所要求的范围内发生变形。例如对于保险杠型材，就是这种情况，它为了加设一牵引钩环而被局部冲压。
优选地，在本发明的范围内也可以将特别是空心型材(例如保险杠、汽车车身的纵梁和横梁)的侧向凸缘针对性地加以热处理。然后可以在所要求的范围内使这些凸缘变形，而无裂纹形成。
还有可能的是，按照本发明来加工车身构造中的结构构件和/或安全构件，例如车门防撞梁或者A柱和B柱。
为了避免待变形的构件区域的局部过热，适宜以脉冲方式实施感应加热。据此，将发生器(Generator)进行短时的接通和关断，结果是：能使借助于涡流产生的热量首先往较冷的区域中流走，此后才通过感应重新将热量输入所述构件区域内。
此外，按照本发明有利的是，借助匹配于待变形的构件区域的尺寸的感应线圈加热该构件区域。这样，在构件中只有由感应线圈所覆盖的构件区域基于热流而受到加热。
有利地，利用环形的感应线圈实施对构件区域的面状加热。
当加热结束时，借助于通过感应线圈运动的成型工具，可以实施对特别是已被面状加热的构件区域的局部变形。感应线圈因此保留在构件上。因而，继加热过程之后便立即可以成形出所要求的构件几何形状。在感应加热站与成型工具之间不需要构件的转送。按这种方式，待成形加工的构件区域在开始成型过程时仍未太强地冷却，这是因为，热流在较冷构件区域内的时间间隔被减至最短。
但作为另一选择，也可以借助于在感应线圈从加热的构件区域转移之后移近该构件区域的成型工具来实施对构件区域的局部变形。在这种情况下便不需要使成型工具通过感应线圈运动。也可以特别按照要快速加热和变形的构件区域的外形来优化感应线圈的设计。
此外，如若要局部加热和变形构件的内部的纵向连接筋，特别是在末端，则可以使用一种例如叉形构造的感应线圈。于是，将感应线圈从构件的端面(包围着纵向连接筋)移近，并且在对纵向连接筋加热之后再沿该方向撤走感应线圈。
必要时也可以在局部借助于至少一个叉形的感应线圈来加热构件的侧向凸缘。
在构件局部成型以后，必要的话在多个区域内同时地或者还在多个相继的步骤中，可使构件在需要时经受其他(进一步)的成型步骤。
本发明中所使用的装置的特征在于，包括一个将局部待变形的构件在局部位置固定的支架、一个横向于所述构件可移动的成型工具以及至少一个能定位在所述构件上的感应线圈。
如果例如空心构件(如挤压型材)要针对某一壁部分加以变形，则首先将该构件夹紧于局部位置固定的支架中。然后借助于感应线圈(亦即最多1分钟)加热相应的待变形的构件区域，该感应线圈可以横向于构件移近或者回转至待变形的构件区域。在经由例如最多1分钟的时间间隔加热以后，将可随意移动的成型工具(其构型匹配于构件的所要求的成型的外形)移过局部位置保留于加热的构件区域上面的感应线圈，并且以所要求的方式将该构件区域变形。随后再撤去成型工具，松开构件的夹紧，并使构件相对于固定的支架继续移动，一直到达下一个待变形的构件区域。然后在那里实现对该构件区域的加热及随后的变形。借助于感应线圈进行的加热可以连续地或者也可以按脉冲方式实施。
当然，也可以使用多个必要时构造不同的感应线圈，通过它们同时地对一构件的多个区域进行局部加热并且然后成形加工。为此相应地设计成型工具。
但在局部的构件区域加热之后也可以将感应线圈从加热的区域转移，因而只是在此后才借助于成型工具实施变形。
如果将感应线圈构造成环形的(圆形的或者多边形的)和/或例如构造成叉形的，则热流在构件中可以针对性地用于相应待成形加工的区域的加热。(这些)感应线圈的构型特别匹配于成型工具。
借助这样的感应线圈，可以在一个例如空心的挤压型材(其包括至少一个内部的纵向连接筋和/或侧向伸出的凸缘)上，将该挤压型材的任意部段有针对性地局部加热和随后进行变形。
附图说明
以下借助附图中说明的实施例更详细地解释本发明。其中：
图1一种用于对构件进行成形加工的装置的示意透视图，和
图2另一种用于对构件进行成形加工的装置的同样的示意透视图。
具体实施方式
图1中用1表示一种用于使构件2局部变形的装置，该构件2在此实施例中由空心的挤压型材所构成，其由一种高强度的可沉淀硬化的铝合金组成。
构件2具有两个纵向通道3。所述纵向通道3借助于一个纵向连接筋4彼此隔开。此外在构件2上还设置有两个伸出于纵向侧面9的侧向凸缘5。
装置1包括一支架6，在其上可以局部固定构件2。为此，在支架6的基板7上设置有可横向移动的颚板8。
此外，所述装置1还具有一个在该实施例中成矩形构型的感应线圈10，它可沿双箭头11的方向横向移动。
另外，一种带有成型冲头(成型凸模)13的可垂直移动的成型工具12也构成了所述装置1的组成部分。成型冲头13在构件2的宽面14上产生未详细说明的压花。
在构件2插入支架6和其借助于颚板8局部固定以后，在成型工具12抬起的情况下首先将感应线圈10移近一个待局部加热的构件区域15，并将该构件区域15以脉冲操作最多1分钟加热到在100℃与300℃之间的温度。此时，必要的话也可以加热凸缘5的至少一个部分。然后使成型工具12朝构件2方向运动并借助于成型冲头13在构件2上产生所要求的压花。此时感应线圈10保留在原地。亦即成型冲头13通过感应线圈10运动。但在成型过程中不再进行加热。
压花结束后，在成型工具12移动到上方初始位置的情况下，松开在支架6中的颚板8之后，将构件2再次移动，一直到下一个待成形加工的构件区域15a。随后借助于颚板8重新夹紧构件2，加热欲要新成形加工的构件区域15a并且然后实施新的压花。
但变形的一种变型方案也可以在于：在借助于感应线圈10加热了相应待成形加工的构件区域15、15a之后，将其按双箭头11、双箭头11a或双箭头11b从成型工具12的作用区域中转移，此后再借助于成型工具12以所要求的方式将构件2变形。
所述装置1也可以具有多个感应线圈10，利用它们同时加热与其数目匹配的一些构件区域15、15a等。成型工具12则具有相应多的成型冲头13，它们必要时不同地构型设计，由此可以在一构件2的宽面14、内部的纵向连接筋4上和/或在凸缘5上产生彼此不同的压花。
在按图2的装置1a的范围内，借助于一种叉形感应线圈10a局部地、亦即在端面加热构件2的内部的纵向连接筋4。例如针对作为保险杠型材设置的构件2的局部成型，可以采取这种措施。在此，为了加设一牵引钩环而对构件2进行局部冲压。为此目的，要使感应线圈10a按双箭头16移近构件2，将纵向连接筋4包围。在加热以后也重新在该方向上撤走感应线圈10a。
除此之外，图2的实施形式与图1的情况相应，因而不再重复说明。
感应线圈10和10a也可以同时用于加热相应的构件区域15、5和4。
附图标记清单
1装置               10a感应线圈
1a装置              11双箭头
2构件               11a双箭头
32中的纵向通道      11b双箭头
42的纵向连接筋      12成型工具
52的凸缘            13成型冲头
6支架               142的宽面
76的基板            15构件区域
86的颚板            15a构件区域
92的纵向侧面        16双箭头
10感应线圈

Claims (11)

1.用于制造由可沉淀硬化的铝合金组成的构件(2)的方法，其中，对一构件区域(4，5，15)加以热处理并且然后进行变形；其特征在于，将待变形的构件区域(4，5，15)最多1分钟局部感应加热到在100℃与300℃之间的温度并且然后进行机械变形。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，以脉冲方式实施对所述待变形的构件区域(4，5，15)的加热。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助匹配于所述待变形的构件区域(4，5，15)的外形的感应线圈(10，10a)对该构件区域(4，5，15)进行加热。
4.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，借助于环形的感应线圈(10)实施对所述待变形的构件区域(5，15)的局部加热。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，借助于通过所述感应线圈(10)运动的、作为一个成型工具(12)的组成部分的成型冲头(13)实施对所述构件区域(5，15)的局部变形。
6.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，借助于叉形的感应线圈(10a)实施对所述待变形的构件区域(4)的局部加热。
7.按照权利要求3至6之一项所述的方法，其特征在于，借助于在感应线圈(10，10a)从已被加热的构件区域(4，5，15)转移之后移近该构件区域(4，5，15)的成型工具(12)实施对所述构件区域(4，5，15)的局部变形。
8.按照权利要求1至7之一项所述的方法，其特征在于，使所述构件(2)在局部成型以后经受其他的成型步骤。
9.用于实施按照权利要求1至8之一项所述的方法的装置，其特征在于包括一个将局部待变形的构件(2)在局部位置固定的支架(6)、一个横向于所述构件(2)可移动的成型工具(12)以及至少一个能定位在所述构件(2)上的感应线圈(10，10a)。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述感应线圈(10)构造为环形的。
11.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，所述感应线圈(10a)构造为叉形的。
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