CN105400931A - 用于空心型材淬火的方法以及淬火工具 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法，该方法包括以下工艺步骤：-制备空心型材，-加热该空心型材，-将空心型材放置在淬火工具中并且-冷却该空心型材，其特征在于，在冷却工艺步骤中通过与内腔结构形状相适应的冷却芯从内部冷却空心型材。

Description

用于空心型材淬火的方法以及淬火工具

技术领域

本发明涉及一种用于空心型材淬火的方法以及一种淬火工具。

背景技术

由钢、特别是锰硼钢构成的工件的淬火是一种充分公开的用于与材料性能相适宜的方法。为此，根据材料，将工件加热至其奥氏体化温度，例如在锰硼钢的条件下加热至大约930℃，随后快速冷却或激冷。为了制造优选的车身构件，将待淬火的工件放入淬火工具中用于冷却。在此，通过校准或挤压该工件可能发生极小的形状改变。

在间接的热成型中特别是首先通过冷成型预设淬火后工件的形状的基础。如果空心型材需进行该淬火过程，该淬火工具通常仅在空心型材的外表面上冷却该工件。

公开文本EP1755801B1中已知一种方法，其中，淬火工具中的冷却剂经过空心型材的内腔并且在此使空心型材从内部冷却。但是该方法仅限于空心型材的淬火，该空心型材也在淬火工具中成型。

另外，由锰硼钢构成的工件易于生成氧化屑。因此，这些钢材设置有氧化抑制的涂层，比如AlSi、AlMg、锌或者其他涂层。这些涂层满足了所期望的要求，但是会导致不希望出现的负效应，比如对于向内扩散需要更长的炉内停留时间、焊接过程中与材料混合和/或通过在锰硼钢上涂覆和局部除去涂层而产生额外费用。

现有技术因此提出仅对未涂层的工件进行加热而且在结束时通过适宜的方法，例如通过喷砂，再次除去所产生的氧化屑。但是已显示，在事后去除氧化屑与巨大的额外费用相关联，特别是对空心型材而言，其内腔以相对小的横截面和较长的长度而难以到达。除此之外，几乎不能避免的剩余氧化屑的污染会导致净化开支提高并导致工具磨损增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于使空心型材淬火的方法，通过该方法可以在淬火中有效地从空心型材上移除热量而且通过该方法尽可能地避免了生成氧化屑。

该目的通过一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法得以实现，该方法包括以下工艺步骤：

-制备空心型材，

-加热该空心型材，

-将空心型材放置在淬火工具中并且

-冷却该空心型材，

其中，在冷却的工艺步骤中通过与内腔结构形状相适应的冷却芯从内部冷却空心型材。

与现有技术相反，代替冷却介质为了冷却而流过空心型材的内腔，空心型材从内部通过冷却芯冷却。以此可以例如省去花费较高的、将冷却介质有针对性地导入空心型材的内腔中的准备系统。除此之外，通过冷却芯的结构形状使冷却效果在空间内分布并且以此控制或影响冷却效果。通过成型过程与淬火的分离可以将从内部冷却空心型材例如也扩展至已通过冷成型方法成型的空心型材。

优选冷却芯具有冷却面，冷却芯经过该冷却面将空心型材的热量在冷却或淬火过程中导出，从而在冷却过程中起到使空心型材组织状态改变的作用。另外还设置为，在冷却的工艺步骤中也从外部冷却空心型材。为此设置为，空心型材放置在淬火工具的容纳部中，其中，该容纳部与空心型材外表面的结构形状相适应。特别是该容纳部具有一个工具有效面，经加热的空心型材的热量经该工具有效面导出并且以此冷却空心型材。

本发明有利的设计和扩展方案能够由从属权利要求以及参照附图的描述中得出。

根据本发明另一个实施方式设置为，冷却芯通过流通经过冷却芯的冷却介质或通过外部的冷却设备冷却。例如冷却芯包括在一个冷却循环中，该冷却循环将冷却芯所吸收的热量转移走。优选冷却芯可从空心型材的内腔中多次取出并且再次放到内腔的内部。在取出和再次放入内腔之间的时间，冷却芯优选通过外部的冷却设备冷却，比如通过冷浴槽、干冰池或气体环流冷却。由此可以以有利的方式确保，即使当冷却芯在冷却空心型材的过程中被加热，冷却芯仍有冷却作用。

根据本发明另一个实施方式设置为，冷却芯至少部分地紧贴在内腔上。优选冷却芯以较大的面积紧贴在空心型材的内表面或内壁上。通过大面积的紧贴使热量直接且有效地从空心型材上传递，以此进一步改善了热量导出。

根据本发明另一个实施方式设置为，将空心型材放入淬火工具中的工艺步骤时间上在空心型材加热的工艺步骤之后进行。也能够考虑热量经淬火工具引导至空心型材中。以此可以以有利的方式省去已加热的空心型材的运送。还能够考虑的是，在空心型材放入淬火工具的过程中冷却芯已嵌入空心型材中。以此可以以有利的方式简化冷却芯在空心型材中的嵌入并节省时间。另外还能够设想的是，经放入空心型材的冷却芯加热空心型材。例如冷却芯包括加热装置，通过该加热装置在加热的工艺步骤中冷却芯促进经淬火工具的加热。通过双重功能性，冷却芯对加热处理和淬火处理都可以起到积极的作用。

根据本发明另一个实施方式或者根据本发明的其他主体设置一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法，该方法包括以下工艺步骤：

-制备空心型材，

-加热该空心型材，

-将空心型材放置在淬火工具中并且

-冷却该空心型材，

其中，在空心型材的冷却工艺步骤中除去了空心型材的表面层、优选氧化屑层。特别是设置为在转移至淬火工具中时，即在放置的工艺步骤中，已经除去了表面层、特别是氧化屑层。由此以有利的方式将可能的氧化屑层在其形成之后直接再次去除。

根据本发明另一个实施方式设置为，为了除去表面层将干冰覆在空心型材的外表面上和/或覆在空心型材的内表面上。通过干冰可以以有利的方式起到额外的冷却作用并且促进氧化屑层的剥除。

根据本发明另一个实施方式设置为，在空心型材的冷却工艺步骤中借助细长的尖刺物剥除表面层，其中用于剥除表面层的介质经尖刺物导入。特别是从空心型材的内表面上剥除氧化屑层。该细长的尖刺物也可以替代或累积地用于冷却目的，特别是用于额外的、辅助性的冷却。通过尖刺物实现了，将难以触及的区域的氧化屑层从空心型材的内腔中除去和/或冷却空心型材的内腔中局部难以达到的位置。

根据本发明另一个实施方式或者根据本发明的其他主体设置一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法，该方法包括以下工艺步骤：

-制备空心型材，

-加热该空心型材，

-将空心型材放置在淬火工具中并且

-冷却该空心型材，

其中，在冷却工艺步骤中通过淬火工具的进气道在空心型材的方向上引导气体。

通过该气体抑制了在淬火过程中生成氧化屑的趋势。与现有技术相反，在此以有利的方式省略了气体在整个淬火工具中流通。另外，这类整个淬火工具的复杂的流通的缺点在于，出于操作安全性的原因必须费力的再次吸出相对较大量的气体。取而代之，在此存在这样的可能性，即借助通气道将气体有针对性地引导至空心型材上，特别是其外表面上以及在必要时引导至其内表面上。与整体流通的情况相反，以此可以以有利的方式节省气体。还能够设想的是，气体在流出侧直接被拦截用于清洁、冷却并且再次输送到淬火工具的循环中。

根据本发明另一个实施方式设置为，使用了惰性气体。例如使用氩气或氮气作为气体。惰性气体以有利的方式抑制了氧化屑的形成。

根据本发明另一个实施方式设置为，经分布系统，例如以流通槽的形式，将气体引入淬火工具。以此可以使气体以较大的面积在空心型材的外表面上分布并且在空心型材的外表面上起到均匀的气体保护作用。

本发明的另一个主体是一种用于使空心型材淬火的淬火工具，其中，淬火工具包括与空心型材的外表面相适应的容纳部，其中，淬火工具具有与空心型材的内腔相适应的冷却芯，其中，在冷却过程中空心型材放置在容纳部中而冷却芯放置在空心型材的内腔中而且冷却芯优选从内部冷却空心型材。优选气体也可以经分布系统，例如以流通槽的形式，引导至冷却芯上或冷却芯中。另外还设置为，容纳部从外部冷却放置在容纳部中的空心型材。

与现有技术相反，在按照本发明的设备中可以以简单的方式将淬火工具的冷却芯放置在空心型材的内部并且有效地冷却空心型材。在此，在冷却过程中冷却芯优选以较大的面积紧贴空心型材的内表面并且通过接触将空心型材的热量直接排出。为此特别是设置为，冷却芯的结构形状与空心型材的内腔相适应。为了最佳的热量传递或热量排出另外还设置为，容纳部与空心型材的外表面相适应。特别是通过将与空心型材紧贴的容纳部面设置为一类空心型材外表面的阴模而使容纳部与空心型材相适应。由此，空心型材以尽可能平面的形式在淬火工具中紧贴容纳部，以此给出了最佳的热量排出的先决条件。优选冷却芯与内腔的结构形状恰好匹配。另外还能够设想的是，容纳部和/或冷却芯包括加热装置，其中，该加热装置设置用于加热放置在淬火工具中的空心型材。还能够考虑的是，容纳部和冷却芯分别与空心型材的类型相适应。

根据本发明另一个实施方式设置为冷却芯是能够更换的和/或包括冷却循环。由此进一步改善热量排出的效率，从而可以确保成功淬火的快速的冷却。

根据本发明另一个实施方式或者本发明的另一个主体设置一种用于使空心型材淬火的淬火工具，其中，该淬火工具包括与空心型材的外表面相适应的容纳部，其中，该淬火工具具有进气道，其中，经过该进气道在淬火工具中放置的空心型材方向上能够引导气体、优选惰性气体，例如氩气或氮气。与现有技术相反，具有进气道的淬火工具可以省去淬火工具整体的且复杂的通气。由此可以以有利的方式节省气体。在此，引导至空心型材上的气体以有利的方式降低了空心型材生成氧化屑的趋势，因此改善了淬火后的空心型材的质量。还能够设想的是，气体在流出侧直接被拦截用于清洁、冷却并且以循环的方式再次输送到淬火工具中。另外还设置为，淬火工具包括用于气体的分布系统，例如在淬火工具中以流通槽的形式。特别是该分布系统这样设计，即，可以在空心型材外表面的充分多的区域上引导气体。以此尽可能大面积地抑制了在外表面上生成氧化屑。优选也可以经过例如以流通槽的形式的分布系统将气体引导至冷却芯上或冷却芯中。

根据本发明另一个实施方式设置为，进气道的排出口与放置在所述淬火工具中的空心型材相邻。经过该排出口惰性气体可以直接引导至空心型材的外表面上以及在必要时引导至空心型材的内表面上。

附图说明

本发明其他的细节、特征和优点可从附图中以及从以下借助附图对于优选的实施方式的描述中得出。在此，这些附图仅示出本发明示例性的实施方式，这些实施方式并不限制本发明的构思。

图1示出了根据本发明的第一种实施方式用于使空心型材淬火的方法。

图2示出了根据本发明的第二种实施方式用于使空心型材淬火的方法。

具体实施方式

在不同的附图中相同的部分总是对应相同的附图标记并且因此通常仅分别命名或说明一次。

图1中示出了根据本发明的第一种示例性的实施方式的方法。在此设置为，首先制备空心型材2，其中空心型材2包括内腔4。优选设置为，空心型材2在预先的工艺步骤中例如通过冷成型而制成并随后淬火。紧随该空心型材2制备的工艺步骤将空心型材2优选例如加热至930℃并随后运送至淬火工具1中，其中该淬火工具1具有一个优选阴模形状的容纳部，该容纳部与空心型材2的结构形状、特别是与其外部形状或外表面9相适应。特别是空心型材2恰好适应地放置在淬火工具的容纳部中或内部。特别是这样称为相适应的，即，容纳部的在淬火工具1中紧邻空心型材2的容纳部面设计为空心型材2外表面的一类阴模。为了完成淬火设置为，空心型材2优选快速地冷却或淬火。特别是设置为，空心型材2不仅从外部(即经淬火工具1容纳部从外表面9)冷却而且从内部(即从空心型材的内表面8)冷却。为了从内部冷却特别是设置有冷却芯5，该冷却芯放置在空心型材2的内腔4中。优选该冷却芯5的形状与内腔4相适应，特别是与通过内腔4预给定的结构空间相适应，而且例如至少部分地紧邻空心型材的内表面8。在此可以设想的是，冷却芯5设置作为淬火工具1的能够更换的部分，当空心型材2由淬火工具1容纳时该冷却芯放置在空心型材的内腔4中。与冷却剂通过空心型材2的内腔4的方法相比，通过冷却芯5可以相对更好地控制淬火过程中的冷却。例如通过结构形状可以一同决定内腔4的哪些部分应被更强地冷却。还能够考虑的是，冷却芯5包括一个冷却系统，即有目的地将冷却剂引导至内腔4中的特定区域上，从而例如可以制备作为具有局部不同性能的车身构件的空心型材。相反地在简单地输送冷却剂情况下，流通的冷却剂被冷却并且在一定情况下随后可能不再产生预期的冷却效果，正如目前现有技术中所公开的。另外，与气态或液态的冷却剂的使用相比，固体或实体的冷却芯5的使用更简单并且允许例如集成有测量装置，例如该测量装置确定空心型材的内表面8上的温度。冷却芯5可以以简单的手段从空心型材2的内腔4中多次地取出。在冷却芯5再次放入空心型材2的内腔4内部之前，设置为冷却芯5在外部的冷却装置中冷却并随后再次放入空心型材2中。例如，冷却芯5在两个冷却循环之间在冷浴槽、干冰池和/或气体环流中冷却。

图2中示意性的示出了根据本发明的第二种实施方式用于使空心型材2淬火的方法的淬火工具1。在此，所示出的淬火工具1设置用于从外部、即从空心型材的外表面9冷却空心型材2。在此能够考虑将图2中示出的外部冷却与第一个示例性的实施方式的内部冷却相结合。在此，针对外部冷却设置为淬火工具1包括进气道6，通过该进气道将气体(优选惰性气体，比如氮气或氩气)直接引导至放置在淬火工具1中的空心型材2的外表面9上。通过该气体可以以有利的方式避免氧化屑或降低氧化屑形成的趋势。优选进气道6的排出口7直接通至空心型材2的外表面9上。优选排出口整合在淬火工具1的容纳部中，即淬火工具的工具有效表面。另外还设置为，淬火工具1具有多个规则或不规则排布的进气道6。通过进气道6气体可以有针对性地引导至空心型材2上，而不必流过整个淬火工具1。另外还设置为，气体经流通槽在空心型材2外表面9的不同区域上分布。以此尽可能大面积地避免了在空心型材2上生成氧化屑。

附图标记列表

1淬火工具

2空心型材

3冷却系统

4内腔

5冷却芯

6进气道

7排出口

8空心型材的内表面

9空心型材的外表面。

Claims (14)

1.一种用于使具有内腔的空心型材(2)淬火的方法，该方法包括以下工艺步骤：

-制备所述空心型材(2)，

-加热所述空心型材(2)，

-将所述空心型材(2)放置在淬火工具(1)中并且

-冷却所述空心型材(2)，

其特征在于，在冷却工艺步骤中通过与内腔(4)结构形状相适应的冷却芯(5)从内部冷却所述空心型材(2)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷却芯(5)通过流通经过所述冷却芯(5)的冷却介质或通过外部的冷却设备冷却。

3.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述冷却芯(5)至少部分地紧贴在所述内腔(4)上。

4.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，将所述空心型材(2)放入所述淬火工具(1)中的工艺步骤时间上在所述空心型材(2)的加热工艺步骤之后进行。

5.根据上述权利要求中任意一项或权利要求1的前序部分所述的方法，其特征在于，在所述空心型材(2)的冷却工艺步骤中除去所述空心型材(2)的表面层。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，为了在所述空心型材(2)的冷却工艺步骤中除去表面层将干冰覆在所述空心型材(2)的外表面(9)上和/或覆在所述空心型材(2)的内表面(8)上。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述空心型材(2)的冷却工艺步骤中借助尖刺物剥除表面层，其中用于剥除表面层的介质经所述尖刺物导入。

8.根据上述权利要求中任意一项或权利要求1的前序部分所述的方法，其特征在于，在所述空心型材(2)的冷却工艺步骤中通过所述淬火工具(1)的进气道(6)在所述空心型材(2)的方向上引导气体。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，使用了惰性气体。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述气体经分布系统引导。

11.一种用于使空心型材(2)淬火的淬火工具(1)，其中，所述淬火工具(1)包括与所述空心型材(2)的外表面(9)相适应的容纳部，其特征在于，所述淬火工具(1)具有与所述空心型材(2)的内腔(4)结构形状相适应的冷却芯(5)，其中，在冷却过程中所述空心型材(2)放置在容纳部中，所述冷却芯放置在所述空心型材(2)的内腔(4)中而且所述冷却芯(5)冷却所述空心型材(2)。

12.根据权利要求11所述的淬火工具(1)，其特征在于，所述冷却芯(5)是能够更换的和/或包括冷却循环。

13.根据权利要求11或12或根据权利要求11的前序部分所述的淬火工具(1)，其特征在于，所述淬火工具(1)具有进气道(6)，其中，经过所述进气道(6)在所述淬火工具(1)中放置的所述空心型材(2)的方向上能够引导气体。

14.根据权利要求13所述的淬火工具(1)，其特征在于，所述进气道(6)的排出口(7)与放置在所述淬火工具(1)中的空心型材(2)相邻。