CN108380745A - 制造压制淬火部件的方法以及压模 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由可热成型的钢板坯件(8)制造压制淬火部件的方法，其中在第一步骤中，将坯件(8)加热到温度为大约900℃，并且在第二步骤中，将坯件设置在压模(1)中并成型，其中在坯件(8)上形成拉伸筋(9)，其中在将坯件(8)引入压模(1)中之前，加热压模(1)的设置有拉伸筋(9)的区域(5'、7')。本发明还涉及用于上述方法的压模。

Description

制造压制淬火部件的方法以及压模
技术领域
本发明涉及由可热成型的钢板坯件制造压制淬火部件的方法，其中在第一步骤中，将坯件加热至温度为约900℃，并且在第二步骤中，将坯件设置在压模中并成型；本发明还涉及用于制造压制淬火部件的方法的压模。
背景技术
为了满足部件(特别是汽车车身部件)在刚度和强度方面的高要求，这些部件由高强度到超高强度的钢结构材料制成。这些部件通常是在首先从钢卷上切下坯件的热成型工艺中制造出来的。将该坯件的温度加热到其材料结构处于奥氏体相。加热后，将坯件设置在压模中使坯件成为所需的部件形状。在机械上保持、回火或淬火部件的同时，冷却所形成的部件。上述热成型工艺的各种改变是已知的。
EP 1 536 898 B1公开了一种由未淬火的热成型钢板制成的坯件制造金属成型部件(特别是车身部件)的方法。首先，使用冷加工方法(特别是通过深拉加工)来加工坯件，以制造部件预成型件(工艺步骤II)。然后，将部件预成型件的边缘修整为与要制造的部件大致相符的边缘轮廓(工艺步骤III)。最后，将修整的部件预成型件加热并在热加工工具中压制淬火(工艺步骤IV)。以这种方式制造的部件在热加工后已经具有所需的边缘轮廓，从而不需要最终修整部件边缘。
EP 1 646 459 A1和US 8,127,449 B2描述了例如用于制造由可热加工的钢板坯件制成的车身部分的压制淬火部件的方法，其中在第一步骤中，对先前涂覆有第一层的坯件通过冷加工或热加工形成部件预成型件。在第二步骤中，将部件预成型件加热并在热加工工具中压制淬火。在后续步骤中，压制淬火部件预成型件覆盖有第二腐蚀保护层。
DE 10 2013 013 270 A1公开了一种用于由坯件制造压制淬火部件的方法和设备，其中在工艺步骤期间，分别通过传感器连续地检查坯件和要从坯件形成的部件二者，以便获得可以分配给坯件和要形成的部件的状态变量，其中对通过传感器获得的状态变量评估强制公差，其中在某个工艺步骤期间检测到的至少一个状态变量超过预定公差的情况下，产生开环或闭环控制信号，该信号影响至少表征不确定的工艺步骤的至少一个工艺参数。
US 9,340,233 B2公开了一种制造用于机动车辆的热加工和压制淬火金属部件的方法，其中金属部件获得至少两个硬度不同的区域。该方法包括以下方法特征：-提供至少加热到奥氏体化温度的可淬火的金属板坯体，-对金属板坯体的第一区域进行中间冷却，选择的冷却速率大于金属板坯体材料的较低临界冷却速率，-在压制淬火工具中对金属板坯件进行热成型和压制淬火以得到金属部件。
US 2016/0010169 A1提出了一种用于热加工(特别是用于压制淬火部件)的方法，其中通过局部降低施加在部件表面上的加压压力，而在部件的局部区域中产生降低的马氏体硬度。
JP 2003/328031 A2公开了一种用于在由两个模具部件组成的压模中压制淬火部件的方法，其中模具部件在闭合状态下具有彼此相对的凹部。将加热的部件设置在压模中并进行冷却。在部件与压模相接触的那些区域中、以及部件设置在凹部区域中的那些区域中，凹部引起不同的冷却速率。
US 7,513,137 B2描述了一种用于将钢坯件热成型为工件的方法，其中在热成型之前或热成型期间，将印痕引入工件的切割区域，这降低了切割区域的壁厚。在热成型之后，在淬火部件的印痕中形成切口。
根据US 2011/0232806 A2，通过对钢板坯件进行热加工和压制淬火来制造纵梁，其中至少一个区域在压制淬火之后进行部分地热处理，其中在热处理区域和非热处理区域之间形成宽度小于或等于50mm的过渡区域。
US 9,057,114 B2公开了另一种用于制造机动车辆部件的方法，该机动车辆部件具有由高强度钢制成的至少一个热成型和压制淬火部件。根据该文件，机动车辆部件用作机动车辆的结构部件和/或安全部件，其具有以下方法步骤：-对区域中的汽车部件进行局部热处理，首先将区域加热到温度范围为500℃到900℃之间的加热温度(T1)；-将加热温度(T1)保持停留时间(t2)；-在至少一个阶段中从加热温度(T1)冷却。
上述方法的缺点是不能用于加工具有拉伸筋或拉带的坯件。拉伸筋通常用于“冷”压制方法中，以控制材料流动并避免不均匀性。描述使用拉伸筋的方法例如在US 7,748,743 B2中进行了描述。根据已知的方法，在冲压工具中加工坯件。在坯件中，至少在离坯件的外边缘有一定距离的一个边缘处形成拉伸筋。拉伸筋在加工过程中用作材料储备。然后，在冲压工具中加工坯件以得到结构部件或底盘部件。在这种情况下，在冲压工具中，通过沿外边缘的方向移动材料来平滑处理拉伸筋，并且将边缘压靠在冲压工具中的反向轴承上，由此将边缘加工到冲压工具中的凹部内，导致在边缘处产生拉伸筋。
已经发现，由于在压制淬火期间加热的坯件与冷压模之间的接触导致温度快速变化，拉伸筋的材料流动不能像已知的“冷”压制方法那样受控制，因此在压制淬火的情况下不能提供拉伸筋。
发明内容
由于在压制淬火期间不能使用拉伸筋，可能的几何形状的范围与“冷”压制方法相比是受限的，本发明的目的在于提供一种同样适用于拉伸筋的压制淬火的方法。本发明的目的还在于提供适于执行该方法的压模。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1特征的方法来实现，其中通过具有权利要求8特征的压模解决了与问题的装置相关的部件。
需要指出的是，在以下描述中单独说明的特征和措施可以以任何在所需的技术上有意义的方式相互组合，并且公开本发明的进一步改进。该描述，特别是结合附图，进一步表征和说明了本发明。
在所提出的用于由可热成型的钢板坯件制造压制淬火部件的方法的第一步骤中，将坯件加热到温度为大约900℃。在第二步骤中，将坯件设置在压模中并成型。根据本发明，提供的是，在将坯件引入压模之前，已经在坯件上形成拉伸筋并且加热设置有拉伸筋的压模的区域。
在本发明的情况下，已经认识到，如果具有拉伸筋的坯件的区域在压模中不受到急剧冷却，则也可以通过压制淬火来制造具有拉伸筋的坯件。如果设置有拉伸筋的压模的那个区域在设置之前就已经加热，则避免了突然的冷却。由于加热该区域并且因此不存在突然冷却，所以该部件在该区域中确实具有较少的马氏体特性，但是这具有如下优点：部件的这个部分中的结构保持为使得材料流动可以无阻碍地发生。这使得在压制过程期间可以施加足够的保持力，以避免部件的不均匀性。
根据本发明方法的一个实施例，其中设置有拉伸筋的区域被加热到温度为至少400℃。已经发现，超过该温度时该部件在拉伸筋的区域中具有良好的可成型性。因此，控制设置有拉伸筋的区域的温度使其不低于400℃也是有利的。
根据本发明的方法的另一个实施例提供的是，设置有拉伸筋的受热区域的温度根据部件的几何形状来设定。
有利地，根据本发明的一个实施例，使用硼钢来制造坯件。使用硼钢在不必在设计上做出过度妥协的情况下，允许在部件的结构中减轻重量的可能性。然而，也可以想到将该方法与定制焊接坯件(Tailor Welded Blank，TWB)、定制轧制坯件(Tailor Rolled Blank，TRB)、和/或定制回火坯件(Tailor Tempered Blank，TTB)作为坯件相结合。
本发明的目的还通过如权利要求1所述的由可热成型的钢板坯体制造压制淬火部件的方法的压模来实现，其中在第一步骤中，将坯件加热到温度为大约900℃，并且在第二步骤中，将坯件设置在压模中并成型。本发明提供了将压模分成至少两段，其中可以加热至少一段。
如果压模具有至少三段，则可以加热其中两段是有利的。在此情况下，有利地将可加热段设置在拉伸筋的区域中，即靠近边缘。
根据本发明的压模的一个实施例，在可加热段和其它段之间设置有隔热层。这提供的优点是避免两段之间的热量交换。
附图说明
在从属权利要求和附图的以下描述中公开了本发明的其他有利实施例，其中：
图1是根据本发明的压模的示例性实施例的三维示意图；和
图2是被引入到图1所示的压模中的具有拉伸筋的坯件的示意图。
在不同的附图中，相同的部分总是具有相同的附图标记，因此该部分通常也仅描述一次。
具体实施方式
图1和图2示出了根据本发明的压模1的示例性实施例。压模1包括模具2和三个冲压头3、3'，其中模具2具有凹部4，凹部4被设计和设置为在压制淬火过程期间形成冲压头3的配对件。压模1包括三段5、6、和7，其中段5和7处于压模1的加热区域5'、7'中，并且段6设置在冷却区域6'中。
为了制造部件，加热的坯件8设置在模具2和冲压头3、3'之间。然后，将模具2和冲压头3、3'结合在一起，使得通过将冲压头3、3'推入模具2的凹部4中而将坯件8成型为所需的部件。在不同的温度区域中设置段5、6、7意味着坯件中的微观结构不均匀地变化。因此，在冷却区域6'中，坯件8由于快速冷却而经历淬火。在加热区域5'、7'中，由于在该区域中段5和7由加热区域加热，因此不存在突然的冷却。其结果是，部件设置在加热区域5'、7'中的那些区域不具有与部件的淬火区域相同的马氏体特性。这使得拉伸筋9可以设置在相应的加热区域5'、7'中，这是由于在压制过程期间材料在该区域中的流动比在冷却区域中的流动好，并且拉伸筋9能够均匀其不均匀性。因此，即使在压制淬火的情况下本发明也能利用拉伸筋的优点。
附图标记列表：
1.压模
2.模具
3.冲压头
3'.冲压头
4.模具凹部
5.加热段
5'.加热区域
6.冷却段
6'.冷却区域
7.加热段
7'.加热区域
8.坯件
9.拉伸筋

Claims (8)

1.一种由可热成型的钢板坯件(8)制造压制淬火部件的方法，其中在第一步骤中，将所述坯件(8)加热至温度为约900℃，并且在第二步骤中，将所述坯件设置在压模(1)中并成型，
其特征在于
在所述坯件(8)上形成拉伸筋(9)，并且在将所述坯件(8)引入所述压模(1)中之前，加热所述压模(1)的设置有所述拉伸筋(9)的区域(5'、7')。
2.如权利要求1所述的方法，
其特征在于
将设置有所述拉伸筋(9)的所述加热区域(5'，7')加热到温度为至少400℃。
3.如权利要求1或2所述的方法，
其特征在于
将设置有所述拉伸筋(9)的所述加热区域(5'，7')的温度控制为使得其不低于400℃。
4.如前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于
根据所述部件的几何形状来设定设置有所述拉伸筋(9)的所述加热区域(5'，7')的所述温度。
5.如前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于
硼钢用于制造所述坯件(8)。
6.如前述权利要求之一所述的方法，
其特征在于
可以使用定制焊接坯件(TWB)、定制轧制坯件(TRB)、和/或定制回火坯件(TTB)来制造所述坯件(8)。
7.一种压模(1)，所述压模(1)适于执行由可热成型的钢板坯件(8)制造压制淬火部件的方法，所述方法特别是如前述权利要求中任一项所述的方法，其中在第一步骤中，所述坯件(8)被加热到温度为大约900℃，并且在第二步骤中，所述坯件(8)被设置在所述压模(1)中并成型，
其特征在于
所述压模(1)被分成至少两段(5、6、7)，其中至少一段(5、7)可以被加热。
8.如权利要求7所述的压模，
其特征在于
在可加热区段(5、7)和其他区段(6)之间设置有隔热层。
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