CN105269256B - 用于产生型材的方法和用于生产型材的制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种用于生产型材的方法，包括以下方法步骤：‑提供工件(1)，‑成形所述工件(1’)，‑接合所述工件(1”)，‑涂覆所述工件(1”’)，‑加热所述工件(1”’)，‑至少部分地硬化所述工件(1””)，其特征在于，涂覆方法步骤在接合方法步骤之后以及加热方法步骤之前即被执行。

Description

用于产生型材的方法和用于生产型材的制造系统

技术领域

本发明涉及用于产生型材的方法和用于生产型材的制造系统。

背景技术

在车辆工业中，由具有至少1500兆帕的抗张强度的锰硼钢组成的压硬化组件被越来越多地加以使用。所述组件的很大一部分被配置作为壳组件。该壳组件相对于其几何形状通常被设计以这样的方式，在其生产后，所述壳组件不具有封闭的横截面。只有在两个或更多的外壳部件被连接后，所述结构才可以具有封闭的轮廓。然而，需要结构性措施以便连接壳组件。这些包括例如，可以提高成品型材的整个重量的组件凸缘。此外，例如在电阻点焊过程中，各个组件的连接仅在本地出现并且与附加施加的热相关联是可能的。

恰恰在压硬化组件中，例如在电阻点焊或钎焊的过程中，局部作用的回溯性热处理可以导致冶金缺口并且可能对成形部件的组件功能产生负面影响。

通过使用中空的型材使得下游工艺步骤被减少是可能的，对于大多数部件，该中空的型材在压硬化前已经具有最终的构造几何形状。这些型材包括例如通过U和O形弯曲工艺生产的辊制型材。变形后，所述型材例如通过激光束焊接可以被封闭作为型材。随后，最终的组件属性然后借助于形状硬化而产生。为此，材料优选锰硼钢被加热到硬化温度以上，特别是Ac3以上，并且随后通过冷却而硬化。

然而，由于硬化所需的加热工艺，组件或材料表面的热应力，特别是缩放脱碳(scaling decarburization)或局部脱碳，在此处发生。由于缩放对油漆的附着力有不良影响，该硬化的材料必须在此花费成本进行清洗。与此同时，当涂覆材料被使用时，在冷变形过程中会发生涂料剥落，由此油漆的附着性在这种情况下也会受到不利影响。

发明内容

它是本发明的一个目的是提供一种方法，采用该方法，在硬化被成型并且接合的工件时，表面损伤的可能性被减小。

本发明是通过用于制造型材的方法实现的，其包括后续的的方法步骤：

-提供工件，

-成形该工件，

-接合该工件，

-涂覆该工件，

-加热该工件，

-至少部分地硬化该工件，

其特征在于，在接合方法步骤之后以及加热方法步骤之前，所述涂覆方法步骤即被实施。

与现有技术相比，该被成形和接合的工件在接合与加热之间进行涂覆。借助于该涂覆，工件在加热期间免受损伤，特别是对表面的损伤，例如缩放的或局部的脱碳。特别是，根据本发明通过该方法在接合区域涂覆工件是可能的，即在所述工件被接合工件区域中，并且因此同样的，在硬化期间通过加热保护所述区域免受损坏。

钢，尤其是锰硼钢，被优选使用作为用于工件的材料。在这种情况下可以设想的是，该工件被设置作为扁平的产品。特别是，它提供了在成形方法步骤中，尚未被封闭的空心型材被形状并且在接合方法步骤中被封闭。为此，该工件优选地在接合区域里被连接到其本身。对于在第二个方法步骤中的变型，热或冷变形，特别是辊纹、轧纹和/或U和O形弯曲被设置。还可以设想的是变形包括深拉工艺(deep-drawing process)。作为最后的方法步骤，所述被硬化工件优选被设置作为型材，特别是作为空心体或空心型材。

本发明的有利改进和开发可以从从属权利要求以及从参照附图的说明中得到。

根据本发明的另一实施例，它提供了在接合方法步骤中，该成形的工件被焊接，优选采用激光或激光束进行激光焊接。它特别优选地提供，在所述涂覆方法步骤中，由焊接产生的焊缝至少部分地，优选完全地被涂覆。特别是，其提供了，在激光焊接过程中，激光束被定向到工件上，特别是定向到该工件的接合区域，并且在接合区域连接特别焊缝工件的两端。借助于涂覆，特别是敏感于随后的加热的焊缝可以以有利的方式被加以保护。

根据本发明的另一实施例，它提供了，在成形方法步骤中，狭缝通过变形形成在被成形的工件上。该工件的两端优选在狭缝的区域中被彼此对准地设置，并且该被成形的工件借助于接合方式被封闭以形成空心型材。

根据本发明的另一实施例，它提供了被涂覆工件在硬化工具里以成形的方式被硬化。该工件优选在硬化工具里被成形硬化，伴随着该工件仅被变形或者校准到比较小的程度。由此，该工件优选实现最终的形状或其设计。

根据本发明的另一实施例，它提供了，在涂覆方法步骤中，被接合工件通过热浸镀工艺(hot-dip coating process)进行涂覆。在此，它优选提供了该接合的工件首先被加热并且随后在由液体锌(锌合金)或铝(铝合金)特别是铝-硅构成的槽里进行浸渍并且被涂覆。此外，它提供借助于喷嘴，优选空气喷嘴从被涂覆工件的表面除去过量的锌。特别是，它被提供以引导从喷嘴出来的气流特别是空气流到工件上。该涂覆层厚度在此特别是经由气流被设置或定义。此外，进一步的喷嘴被设置用于该工件的内部，特别是用于中空型材的内侧上的表面，所述喷嘴在那里除去过量的锌或铝，特别是铝-硅。通过除去过量的锌，锌渗透的趋势，即对于在该工件里形成的材料的开裂，可以被有益地加以被抑制。通过除去过量的铝，特别是铝-硅，该工件的焊接适用性可以以有益的方式加以改进。

在本发明的另一实施例中，它提供了，在涂覆方法步骤中，所述被接合工件采用电镀涂覆工艺进行涂覆。它特别是提供了在电镀涂覆工艺中纯锌层或者锌与镍层被施加。热工艺在此基本上被省略了。涂覆层厚度优选由涂覆工艺的持续时间即涂覆时间以及被用于电镀涂覆工艺的电流水平进行设定或定义。借助于具有精确层厚控制可能性的电镀涂覆工艺，涂覆以有利的方式被设置，其在加热方法步骤中保护工件免受加热效果。

根据本发明的另一实施例，它提供的是在涂覆方法步骤中，所述被接合工件在喷漆工艺里被涂覆有防垢层(anti-scale layer)。在此，其提供了具有锌部分的防垢层，例如通过涂装喷嘴，进行施加。然而，还可以想到的是防垢层是通过至少部分地浸该工件到槽内进行施加的。在该施加后，该涂覆层优选地在50℃至300℃之间进行热干燥。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在第一中间步骤中，对被成形的工件进行清洗，其中，所述第一中间步骤在涂覆方法步骤之前即被执行。杂质，例如脂肪或油，优选在涂覆之前立即从该工件的表面被除去。由此，所施加的涂覆层的粘附和质量可以以有利的方式得到改善。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在加热的方法步骤中，被涂覆工件至少部分，优选完全地被加热到硬化温度和/或硬化温度以上，特别是到至少Ac3。由此，硬化所需的取决于温度的变换工艺被启动。该工件，特别是由锰硼钢构成的工件，优选被加热到高于900℃的温度。加热优选是在热源例如产品载体炉的帮助下实现的，其中，所述加热速度、保持时间和炉内气氛优选在产品载体炉内可以被设定。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在硬化方法步骤中，被涂覆工件被转移到硬化工具内。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在硬化方法步骤中，被涂覆工件，其至少部分地被加热，优选完全被加热，在硬化工具里进行冷却。在此，它优选提供了硬化工具被冷却或者被冷却且局部被缓和，以便例如在工件里设置不同的材料特性。为了提高硬化工具的冷却效果，还可以想到的是主动冷却，例如以冷却介质的方式，被引导通过被涂覆工件特别是中空型材的内部。为了避免例如锌渗透，进一步的变形被省略或进一步变形的范围被限制到最小的程度，特别是被限制到校准。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在第二中间步骤中，该工件被修整。在生产方法中，被提供作为安装或作为导向辅助的部件优选由该工件进行切割的。在此可以想到的是所述第二修整中间步骤在所述接合方法步骤之前和/或之后和/或在硬化方法步骤之后即被进行。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在硬化方法步骤之后，被硬化工件采用退火处理和/或喷丸工艺(peening process)进行处理，优选喷丸处理工艺(shot-peeningtreatment process)。通过喷丸工艺，特别是喷丸处理工艺，在硬化方法步骤之后，以有利的方式实施可能的修正措施来提高表面质量是可能的。例如，这样的措施可以是有利的，如果工件由于其涂层而焊接困难。此外，可以想到的是在硬化已经导致过高的硬度值。通过在硬化方法步骤之后发生的退火处理，工件可以以有利的方式和所需的硬度设定值进行硬化和退火。

根据本发明的另一实施例，它提供的是，在提供方法步骤中，半成品被提供作为工件。特别是，可以设想的是半成品是拼焊(tailor welded)线圈或拼焊板或拼焊轧制产品。被优选设置的工件包括功能性孔。由此，在生产型材的方法后，省略回顾性引导功能性孔进入已被涂敷的成形部件是可能的。

本发明还涉及采用根据前述权利要求之一的方法用于生产型材的制造系统，其中，所述制造系统包括

-用于变形工件的变形装置，

-用于接合被成形工件的接合装置，

-用于涂覆被接合工件的涂覆装置，

-用于加热被涂覆工件的加热装置，以及

-用于至少部分地硬化被加热工件的加热装置。

与现有技术相比，型材特别是空心型材可以采用该制造系统连续地实施，其中，缩放和/或部分脱碳的趋势在生产过程中以有利的方式被限制。

附图说明

本发明的进一步的细节、特征和优点从附图和从参照附图的优选实施例的以下描述中呈现。该附图仅仅示出了本发明的示例性实施方式，其并非限制创造性的概念。

图1a到1e示出了根据本发明的第一示例性实施例的方法，

图2在块状图中示出了根据本发明第二示例性实施例的方法。

具体实施方式

在各个附图中，相同的部件总是被设置有相同的附图标记，并且因此在每种情况下通常也仅被参照或者提到一次。

图1a到1e示出了根据本发明的第一示例性实施例的方法。在此提供了，在第一方法步骤(提供方法步骤)中，如图1a所示的工件1被提供。该工件1例如是热轧钢带或冷轧带钢。可以设想的是该工件1是半成品，例如拼焊线圈、拼焊板或拼接轧制产品，其中，该半成品可具有功能性孔。此外，它提供的是，在第二方法步骤(成形方法步骤)中，如图1b所示，所提供的工件1被成形。在第二方法步骤中，该工件1优选地由变形工艺例如轧纹、辊纹或U和O形弯曲而被成形。特别是，它提供的是，对于在第二方法步骤中的辊纹，狭缝带在第一方法步骤中被提供。采用变形工艺，具有狭缝2的被成形工件1’(狭缝型材)被优选制备。也就是说，被成形工件1’优选具有与狭缝2隔开的封闭的空心型材。其进一步地提供了在第三方法步骤(接合方法步骤)中，如图1c所示，所述狭缝2由被接合的被成形工件1’进行封闭。该成形工件1’在此优选被焊接到其本身，尤其是通过激光3进行激光焊接。通过接合，特别是激光束焊接，被接合工件1”是封闭的空心型材。在紧随第三方法步骤的第四方法步骤(涂覆方法步骤)中，被接合工件1”的涂覆层，特别是自身被封闭的空心型材的涂覆层被提供。特别是，在第三方法步骤中产生的焊缝4在此被涂覆。在此可以想到的是被接合工件1”采用热浸镀工艺进行涂覆。它在此特别提供了，该被接合工件1”最初被加热并且随后在由液体锌(锌合金)或铝(铝合金)特别是铝-硅构成的槽里被浸渍并且被涂敷。此外，它提供了过量的锌或铝特别是铝-硅由喷嘴优选空气喷嘴在热浸镀工艺中被从表面除去。由此，进入工件1的锌渗透的可能性，也就是说裂缝的形成，可以以有利的方式被减小并且在铝涂覆层的情况下焊接适宜性可以得到改善。离开喷嘴的气流特别是空气流在此优选被引导到被接合工件1”的表面上。特别是，它提供的是，通过由喷嘴带来的吹断，在被接合工件1”上的涂敷层的涂覆密度被定义或设置。此外，它提供了在被接合工件1”的内部中，通过另一喷嘴，过量的锌或铝特别是铝-硅被特别地从表面吹出。然而，还可以想到的是被接合工件1”可以通过电解工艺进行涂覆。它在此优选地提供了锌层特别是纯锌层或锌与镍层被施加到该被接合工件1”，其中涂覆层密度由涂覆时间也就是说电解涂覆的周期以及在电镀涂覆工艺中使用的电流水平定义。电解涂覆层优选无需加热地进行。它还可以设想的是该被接合工件1”在喷漆工艺中被涂覆有防垢层。优选地，具有锌部分的防垢层被应用到被成形工件。优选地，对于该应用，涂装喷嘴被使用或者被接合工件1”至少部分地被浸入到喷涂槽内。此外，其提供了该防垢层被干燥，优选在温度50℃至300℃之间的温度下。特别是，它提供了在第五方法步骤(加热方法步骤)中，被涂覆工件1”’借助于热源例如产品载体炉进行加热，其中，加热速度、持续时间和/或炉内气氛被协调到制造工件1的材料。随后，在第六方法步骤(硬化方法步骤)中，被加热且涂覆的工件1”’被输送到硬化工具5内并且被设置在所述硬化工具5里。这被显示在图1e中。该硬化工具5优选被冷却或者被冷却且局部退火。在此也可以想到的是主动冷却的冷却装置被设置在工件1内，优选在工件1的内部里。在硬化工具里，变形最好被省略，或者相对较小的变形优选校准在硬化工具5里被执行。借助于所述方法，在硬化期间的缩放可以有利的方式加以避免。

图2在块状图中示出了根据本发明的第二示例性实施例的用于生产被成形部件的方法。除了已经从第一实施例中知晓的工件的提供步骤101、变形步骤102、焊接步骤103、涂覆步骤105、加热步骤106和硬化步骤107外，在第二实施例中的该方法也包括在第一中间步骤里的清洗104。所述成形工件优选在涂覆步骤105之前进行清洗，尤其是那之前立即清洗。例如，可以设想的是所述被成形工件1’或者被接合工件1”在清洗槽里去除油污和/或脂肪。此外，其提供了工件1在在第二中间步骤中被修整，特别是切割为相应大小。在此可以想到的是这样组件修整步骤108在第七方法步骤的范围内进行。然而，还可以想到的是第二中间步骤中在第四方法步骤(涂覆方法步骤)之前就被执行，特别是在第一间中介步骤之前即被执行。此外，它提供了在第六方法步骤(硬化方法步骤)之后，被硬化工件1””进行表面处理，例如喷丸工艺109。例如，在有需要的时候，对被硬化工件1””的表面修复是借助于喷丸工艺进行的。可以设想的是，在第六方法步骤之后，被硬化工件1””退火，即进行退火处理；如果对于工件1””而言，确定其硬度值位于公差范围之外的话。然而，还可以想到的是被硬化工件1””不需要任何后续处理并且作为型材被提供。

Claims (13)

1.一种用于生产型材的方法，包括以下方法步骤：

-提供工件(1)，

-成形所述工件(1’)，

-接合所述工件(1”)，

-涂覆所述工件(1”’)，

-加热所述工件(1”’)，

-至少部分地硬化所述工件(1””)，

其特征在于，涂覆方法步骤在接合方法步骤之后以及加热方法步骤之前即被执行；

在所述接合方法步骤中，被成形工件(1’)被焊接，并且在所述涂覆方法步骤中，由焊接产生的焊缝完全地被涂覆；

其中，被接合工件通过热浸镀工艺在由液体锌、锌合金、铝或铝合金构成的槽里进行浸渍并且被涂覆；

其中，所述方法还包括借助于空气喷嘴从被涂覆工件的表面和/或内部除去过量的锌或铝。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述接合方法步骤中，被成形工件(1’)被采用激光(3)进行激光焊接。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在成形方法步骤中，狭缝(2)通过变形被形成在所述被成形工件(1’)里。

4.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，被涂覆工件(1”)在硬化工具里以成形方式被硬化。

5.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述涂覆方法步骤中，所述被接合工件(1”)在喷漆工艺里被涂覆有防垢层。

6.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在第一中间步骤中，所述被接合工件(1”)被清洗，其中，所述第一中间步骤在所述涂覆方法步骤之前即被执行。

7.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述加热方法步骤中，被涂覆工件(1”’)被加热到硬化温度。

8.根据前述权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述加热方法步骤中，被涂覆工件(1”’)被加热到至少Ac3。

9.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述硬化方法步骤中，被涂覆工件(1”’)被转移到硬化工具(5)里。

10.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述硬化方法步骤中，被涂覆工件(1”’)在硬化工具(5)中被冷却。

11.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在第二中间步骤，所述工件(1)被修整。

12.根据前述权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述硬化方法步骤之后，被硬化工件(1””)采用退火处理和/或与喷丸工艺进行处理。

13.一种采用根据前述任意一项权利要求所述的方法生产型材的制造系统，其中，所述制造系统包括

-用于变形(102)所述工件(1)的变形装置，

-用于接合所述被成形工件(1’)的接合装置，

-用于涂覆(105)所述被接合工件(1”)的涂覆装置，

-用于加热所述被涂覆工件(1”’)的加热装置，以及

-用于至少部分地硬化(107)所述被加热工件的硬化工具。