CN102665955B - 用于生产具有不同延展性的区域的部件的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产具有不同延展性的区域的钢板片部件的工艺，其中由可硬化的钢合金构成的金属板片板被用来借助于深冲压而生产出部件，且经深冲压的部件然后借助于热处理而至少部分地奥氏体化、并且随后在模具中被淬火硬化，或者该板借助于热处理而至少部分地奥氏体化、且在热状态被成形、并且在此期间或之后被淬火硬化，且金属板片板具有锌基阴极腐蚀防护性涂层，其特征在于，在部件的具有所需的较高延展性的区域中，至少一个额外的板片被附接到所述板，定位成使得：在热处理期间，所述板被加热到与在其余区域中加热相比更小的程度。

Description

用于生产具有不同延展性的区域的部件的工艺

技术领域

本发明涉及一种用于生产钢板部件的工艺。

背景技术

在汽车构造中，在厚度和材料品质方面有所不同的金属板片产品（优选地由钢板/片构成）的使用是上升的。这使得有可能减少车体部件的重量、而同时调适所用材料为适于它们的功能。此种类的车体部件包括：例如，A、B和C柱，缓冲器/保险杠（bumper）和它们的横向构件、顶框架、侧部冲击构件、外部主体部件，等等。

就此而言，现有技术使用所谓的定制坯料。这些是由具有相同或不同板片厚度和材料品质的多个金属板工件焊接到一起而制成的板。所谓的拼缀（patchwork）坯料也是已知的。这些是彼此平行地安置的具有不同的厚度和材料品质的板。

在后面的工艺过程中，板片被彼此重叠设置、且随后彼此接合，特别是借助于点焊而实现。

拼缀坯料具有的缺点在于，点焊式连接在成形期间件受到高应力、且有时甚至可能断裂。另外，预设于金属板层之间的间隙可导致腐蚀问题；对这些进行控制需要昂贵的密封处理。此外，在定制坯料和拼缀坯料二者中，在各个厚度区域之间的过渡是相对突然或不连贯的。这可以导致紧邻的过渡区域中的不希望的应力峰值。

尽管利用定制的和拼缀的坯料而实现了显著的重量减少，但腐蚀保护是相对昂贵的。

DE 100 11 589 A1已披露了一种用于生产在某些区域中为多层的金属板片式板的工艺；在此工艺过程中，较小的板通过涂覆一种中间粘合层而被接合到较大的板。在板被接合之前，使用一种粉末涂层工艺来将中间粘合层涂覆到所述较小的板。优选地，较小的板在其整个区域上被粉末状树脂所覆盖，所述粉末状树脂构成中间粘合层；且随后，已共同地/结合地切割为适当大小的若干板被挤压到一起、而同时经受一种温度处理以形成一种复合物，并且此后在经受一种共同的/结合的深冲压或深拉拔（deep-drawing）工艺之前被冷却。

DE 10 2004 031 797 A1已披露了一种用于生产出经成形的、局部加强的金属板片部件的方法以便生产出对应的金属板片部件；根据此工艺，在成形工艺过程之前或期间，一种树脂加强板被借助于焊接连接或焊接接头而紧固到基板；一种镍基焊料被用来生产所述焊接连接。

DE 100 49 660 A1已披露了一种用于生产出局部加强的、经成形的金属板片部件的工艺方法，其中结构化部件的基板以一种限定的方式接合到呈平坦状态的加强性金属板片层上，且此拼缀的复合板随后被成形为一种单元。为了改进生产工艺的结果方面、以及改进工艺产品以减轻执行该工艺的机构上的应变，则复合板片在成形之前被加热到至少800至850摄氏度，快速地插入于模具内，迅速地进行成形、而同时仍处于热状态，且随后利用经成形的状态的机械固定件通过与（被配备有来自内部的强制冷却的）成形模具相接触来以一种限定的方式而加以冷却。此处特别重要的是温度沿着一种限定的温度斜坡经过了从800至500摄氏度的范围；通过将工件硬焊/钎焊到彼此，将加强板接合到基板的步骤可以被集成到成形工艺过程中，这应当实现在接触区中的一种有效的腐蚀保护。特别地，板片可以是一种可硬化的金属板片，其由具有大致化学式/配方为22 MnB5的板片而构成，其特别地被涂覆着铝。此处应可能的是，实现1300至1600MPa的强度。

DE 42 31 213 A1已披露了一种用于生产出借助于挤压或深冲压而生产的成形部件的工艺方法；此成形部件，例如为一种结构化构件，是利用在其中部部段中较厚的壁、且利用具有减小厚度的壁的区域而体现的，并且在此情况下，是由单件式金属板片部件制成的，该单件式金属板片部件具有与待生产的成形部件的最大壁厚相对应的厚度；且在挤压或深冲压工艺之前，通过仅在所述成形部件应具有较小壁厚的那些区域中的压延/轧制或另一种类的对应的拉伸工艺而被减少到所需的较小厚度。

DE 10 2004 054 795 A1已披露了一种用于生产金属板片部件和车体部件的工艺方法，其中基于硼合金的表面硬化的（case-hardened）或淬火的和回火的钢的至少一个板片被接合到具有大约类似的材料品质的、或由另一种板片材料构成的至少一个板片，且材料复合物经受至少一个成形工艺；至少所述硼合金板片是热成形的并且，在成形模具半部关闭的情况下，经受了一种原处的加压淬火/硬化。

DE 10 2004 038 626 B3已披露了一种用于生产硬化钢板片部件的工艺方法，其中已被切割为其最终轮廓、且最终孔图/孔模（hole pattern）被加热并且随后插入到一种模具中（在该模具中，仅外边缘被夹紧/夹持、而同时整个部件在模具中且在模具里面受冷却）的部件由于冷却而实现了搁靠在模具上。这硬化了由可硬化的钢构成的该部件。

发明内容

本发明的目的是为了形成一种用于生产具有不同延展性和良好腐蚀防护性能的钢板片部件的工艺过程。

该目的利用本发明的该技术方案而实现：一种用于生产具有不同延展性的区域的钢板片部件的工艺方法，其中由可硬化的钢合金构成的金属板片板用来借助于深冲压而生产部件，并且经深冲压的部件然后借助于热处理而实现至少部分地奥氏体化，且随后在模具中淬火硬化，或者所述金属板片板借助于热处理而至少部分地奥氏体化、且在热状态下成形，并且在此期间或之后经受淬火硬化，且金属板片板具有锌基阴极腐蚀防护性涂层，其特征在于，在具有所需的较高的部件延展性的区域中，至少一个额外的板片附接到所述金属板片板，定位成使得：在热处理期间，所述金属板片板的附接所述至少一个额外的板片的区域被加热到与所述金属板片板的其余区域中进行的加热相比而言更小的程度。

根据本发明的一实施例，至少一个额外的板片借助于焊接或铆接而附接至所述金属板片板；根据本发明的另一实施例，在成形和硬化之后，移除掉所述至少一个额外的板片；根据本发明的另一实施例，在成形和硬化之后，所述至少一个额外的板片保留在板上作为材料加强件；根据本发明的另一实施例，所述至少一个额外的板片是由与板相同的钢材料构成的；根据本发明的另一实施例，至少一个额外的板片是由非可硬化的钢材料、软的深冲压钢、微合金钢、碳锰钢、或双相钢构成的。

根据本发明，生产了一种所谓的拼缀金属板片部件；此拼缀金属板片部件的制成过程在于：至少两个板片被彼此重叠安置且接合，形成为它们的最终形状，并且随后经受一种奥氏体化步骤，该奥氏体化步骤之后是淬火硬化（间接工艺）；或者，至少两个板片被彼此接合且随后加热和成形到一起。

根据本发明，板片是镀锌钢板片；其即便在加热和冷却之后也展示出了良好的阴极腐蚀防护性，这即便在没有进一步后处理的情况下保持有效。

自然地，其它金属涂层，诸如锌合金、铝、铝合金、镍、以及镍合金，作为涂层也是合适的，并且由此被披露为是等效的。

根据本发明，因而可能的是，以极其广泛种类的方式来调节部件性能。

1. 减少奥氏体化时间为足以在拼缀区域中产生较低强度和充分的阴极腐蚀防护性，而同时在其余区域中发生了完全奥氏体化。

2. 提供足够的奥氏体化时间用于完成具有22MnB5的镀锌起始材料/原材料的板的穿透硬化，且其被连接至由分别镀锌的软的深冲压钢、微合金钢、碳锰钢、或双相钢构成的一种板部件B，而同时在加压硬化期间产生了充分的阴极腐蚀防护性。

3. 在冷成形或加压硬化之后分离所述拼缀。

4. 提供足够的奥氏体化时间用于完成板A和B的穿透硬化，而同时产生了一种充分的阴极腐蚀保护性。

5. 在热成形模具中成形了所述拼缀板，且如部段1、部段3和部段4中所描述的，具有奥氏体化变形以及材料配对，而同时产生充分的阴极腐蚀防护性；且在热成形之后将要执行激光切削、或将要执行利用工具的硬切削。

附图说明

本发明将在下面作为实例且结合附图而加以解释，在附图中：

图1：示出了在冷成形和冷切割之前的接合的起始板A和B，

图2：示出了由板A和B构成的部件，其已被冷成形于模具中且被切割为其最终长度，

图3：示出了在穿孔站处的部件，在穿孔站中，焊接点被冲出，因而将部件A和部件B彼此分离开，这是在加压硬化之前或之后。

具体实施方式

本发明提供了若干工艺选项。

在工艺选项1中，由接合的单个的板A和B构成的冷生产的部件（图2）是在大约900摄氏度的情况下在熔炉中进行加热的，直至较大的部件A在其没有搁靠于较小部件B的区域中已经达到奥氏体化温度。

在部件A和B接合的区域中，部件具有较高的待加热质量。

这使得有可能的是，由于部件的单一的板片厚度且因此较低的质量，则利用相同的熔炉驻留时间，部件的区域B没有达到奥氏体化温度、而区域A却被加热到了奥氏体化温度。

该部件随后在加压硬化模具中被冷却并被加压硬化。

在加压硬化之后，该部件在区域B中具有较有延展性的材料结构，因为它没有在熔炉中达到奥氏体化温度。

取决于所选择的熔炉驻留时间，有可能的是：对于拼缀区域而言，实现介于500至1600Mpa之间的抗拉强度；而对于非拼缀区域而言，实现介于1300与1600Mpa之间的抗拉强度。从非奥氏体化区域到奥氏体化区域的过渡是介于5至30mm之间的，这取决于所使用的板的板片厚度，从而避免了在这些区域中发生应力峰值。这些软的过渡避免了在车辆碰撞的情况下发生不希望的应力峰值。

选项2：

在工艺选项2中，由组装的单个的板A和B构成的冷生产的部件（图2）是在大约900摄氏度的情况下在熔炉中进行加热的，直至部件A已达到奥氏体化温度。在此应用中，部件B的基础材料可以是软的深冲压钢、微合金钢、碳锰钢、或双相钢。

随后该部件在加压硬化模具中被冷却/加压硬化。

在加压硬化之后，组装的部件A因而已在所有区域中被转化为马氏体结构，且在所有区域中具有介于1300与1600Mpa之间的抗拉强度。

取决于部件B的基础材料的选择，在软的深冲压钢中实现了介于250至350Mpa之间；在微合金钢中实现了介于450至700Mpa之间；在碳锰钢中实现了介于500至750Mpa之间，或在双相钢中实现了介于700至1100Mpa。

由于部件A和部件B中的镀锌表面，在所有应用中实现了阴极腐蚀防护性。

部件B的材料属性也关于熔炉驻留时间而言提供了较宽的工艺窗口。

选项3：

在工艺选项3中，由板A和B构成的、且已经在成形模具中冷成形的、并且被切割为其最终大小的在图2中示出的部件，是图3中直接地再分开的。

这可以使通过在穿孔工具中冲出焊接点、或通过借助于激光切割或钻孔来切出焊接点而执行的。

随后，当前彼此分离的部件A和B可各自在熔炉中被单独地加热到相应的奥氏体化温度，且随后在加压硬化模具中被冷却（加压硬化）。

然而，也可能的是，仅在共同加压硬化之后部件A和B彼此分离开，以及例如借助于激光、硬穿孔、或钻孔而执行此分离，且随后将它们供应到车体的生产中的另外的加工处理步骤。

选项4：

在工艺选项4中，由组装的单个板A和B构成的冷生产的部件（图2）是在大约900摄氏度的情况下在熔炉中进行加热的，直至部件A和B已达到奥氏体化温度。

部件随后在加压硬化模具中被冷却/加压硬化。

在加压硬化之后，由A和B构成的组装的部件因而已在所有区域中被转化为马氏体结构且被硬化；在所有区域中，其具有介于1300与1600Mpa之间的抗拉强度以及良好的阴极腐蚀防护性。

选项5：

在热成形模具中，对拼缀板进行成形，具有如在部段1、部段2和部段4中所描述的奥氏体化变形和材料配对。

在热成形之后，部件可被切割以实现所需的最终轮廓，要么通过激光或者通过利用工具的硬切割而实现。

在部件A和部件B中实现良好的阴极腐蚀防护性，即便在拼缀区域中也如此。

该工艺的优点：

选项1和选项2：

· 对于2部件的生产，则冷成形和加压硬化各自需要仅1个工具组（成本节约）；

· 由于起始材料的锌涂层，则在对部件的加热和加压硬化之后，产生了突出的阴极腐蚀防护性，即使在组装区域中也如此，因此这些区域不需要任何额外的密封步骤；

· 因为仅在组装的区域中需要部件的增加的板片厚度，则实现了重量节约/减轻；

· 在拼缀部件区域中，因为没有达到奥氏体化温度，则可能实现较有延展性的材料属性；

· 在过渡区域中没有应力峰值。

对于选项1和2的一种潜在可能的用法将会例如是在A柱中；在门铰链被连接的区域中，有利的是提供有所增加的板片厚度，当也提供较有延展性的材料属性。

选项3：

· 对于2部件的生产，冷成形仅需要1个工具组（成本节约）。

选项4：

· 对于2部件的生产，则冷成形和加压硬化各自需要仅1个工具组（成本节约）；

· 由于起始材料的锌涂层，则在对部件的加热和加压硬化之后，产生了突出的阴极腐蚀防护性，即使在组装区域中也如此，因此这些区域不需要任何额外的密封步骤；

· 仅在组装区域中的有所增加的板片厚度、以及因此在所选择的区域中的载荷承载能力方面的增加、且在重量方面有最小的增加；

· 在过渡区域中没有应力峰值。

选项5：

· 由于起始材料的锌涂层，则在对部件的加热和热成形之后，产生了突出的阴极腐蚀防护性，即使在组装区域中也如此，因此这些区域不需要任何额外的密封步骤；

· 部件的加压硬化仅需要一个加压硬化模具；

· 仅在组装区域中的有所增加的板片厚度、以及因此在所选择的区域中的载荷承载能力方面的增加、且在重量方面有最小的增加；

· 在过渡区域中没有应力峰值；

· 如在部段1、部段2、以及部段4中所描述的可用的材料属性。

Claims (6)

1.一种用于生产具有不同延展性的区域的钢板片部件的工艺方法，其中由可硬化的钢合金构成的金属板片板用来

借助于深冲压而生产部件，并且经深冲压的部件然后借助于热处理而实现至少部分地奥氏体化，且随后在模具中淬火硬化，或者

所述金属板片板借助于热处理而至少部分地奥氏体化、且在热状态下成形，并且在此期间或之后经受淬火硬化，且金属板片板具有锌基阴极腐蚀防护性涂层，其特征在于，在具有所需的较高的部件延展性的区域中，至少一个额外的板片附接到所述金属板片板，定位成使得：在热处理期间，所述金属板片板的附接所述至少一个额外的板片的区域被加热到与所述金属板片板的其余区域中进行的加热相比而言更小的程度。

2.根据权利要求1所述的工艺方法，其特征在于，至少一个额外的板片借助于焊接或铆接而附接至所述金属板片板。

3.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，在成形和硬化之后，移除掉所述至少一个额外的板片。

4.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，在成形和硬化之后，所述至少一个额外的板片保留在板上作为材料加强件。

5.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，所述至少一个额外的板片是由与板相同的钢材料构成的。

6.根据权利要求1或2所述的工艺方法，其特征在于，至少一个额外的板片是由非可硬化的钢材料、软的深冲压钢、微合金钢、碳锰钢、或双相钢构成的。