CN109414742A

CN109414742A - 用于制造高强度的管部件的方法

Info

Publication number: CN109414742A
Application number: CN201780039650.9A
Authority: CN
Inventors: M·普费斯托夫
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2019-03-01
Also published as: WO2018065230A1; DE102016219278A1; US11131002B2; EP3523064A1; US20190226042A1

Abstract

本发明涉及一种用于制造高强度的管部件的方法，包括步骤：生产板材坯件、通过将所述板材坯件冷成形而生产管部件，其特征在于如下步骤：将所述管部件至少局部地硬化成高强度的管部件。

Description

用于制造高强度的管部件的方法

技术领域

本发明涉及一种按照独立权利要求1前序部分的用于制造高强度的管部件的方法。

背景技术

在当今的机动车结构中，将安装件(如饰件和类似物)或其他总成设备(如变速器、发动机支架、副车架和其他)装配到承载的基本结构或车身上。为此，以往提出，在安装件或结构件上设置接纳部，以用于接纳紧固机构。例如螺纹衬套、螺母和类似物紧固到这些结构件上。这在单独的装配步骤中(例如通过焊接)发生。然而，自从长时间以来，所谓的管部件在车辆结构中证实可行。所谓的管提供直接在板材件或者说构件中的附接可能性，从而可放弃附加的紧固机构(例如螺纹衬套等)。所述管在此整合地、即一件式地集成在板材件中。为了将管引入板材件中，至今只可使用软的钢作为板材坯件的原材料。借此这样的管部件总体上具有小的强度。因为由现有技术已知的管部件具有小的强度，以便可实现相对高的成形程度，所以其不合适作为结构和安全构件使用。

发明内容

从所述现有技术出发，本发明的任务在于，给出一种方法，利用所述方法能生产管部件，所述管部件满足对安全和结构构件的要求。

为了解决该任务，本发明提出一种用于制造高强度的管部件的方法，包括步骤：生产板材坯件；通过将板材坯件冷成形生产管部件，其中，将所述管部件至少局部地硬化成高强度的管部件。由此，高强度的管部件可在白车身的所谓的负载线中使用，所述负载线在碰撞事故中要确保对乘员的保护。

此外，管部件的硬化可在热成形步骤中进行。这提供优点，即，可生产具有在>1300MPa的范围中的抗拉强度的管部件。热成形步骤在本发明的意义中在此这样理解，即，板材坯件的主成形加工在冷成形中进行并且仅仅还有小的剩余成形在热成形时发生。替代于此，在热成形步骤中也可不发生构件几何结构的几何改变，从而在加压淬火或校准的意义中仅管部件的强度值提高，然而不是其几何结构。通过使用加压淬火的或者说热成形的构件可实现重量节省，因为在构件机械特性相同的情况下可实现较小的壁厚。

按照所述方法的第一变型，在将所述管部件硬化之后，进行机械加工、尤其是将螺纹引入到管中，其中，所述管部件具有较软的区段和较硬的区段。其中进行机械加工的管或者说区域对应于所述管部件的如下区段，所述区段在硬化步骤之后是软的。在该区域中，相对于在高强度的管部件的剩余区域中而言，管部件具有小的强度值。管部件对于未硬化的管部件可具有如下强度值，所述强度值对应于原坯件的材料的强度值。由此，可有利地实现特别简单的机械加工，在该机械加工中加工工具的磨损减少为最小值。换句话说——为了在管中确保可能的螺纹的再加工——管的或者说管部件的该区段保留在软的状态中或事后在该区段中软化退火(weichgeglüht)。这可通过用于在热成形的或加压淬火的构件中制造软区段的典型方法进行。这样的措施可例如在炉中使用吸收器块或热屏，已经冷成形的管部件在所述炉中被加热。替代地，为此也可使用3D热辐射器，利用所述3D热辐射器，冷成形的管部件的仅仅要硬化的区域被加热，其中，不要硬化的区域不被3D辐射器涉及。然而，替代于此也可在热成形步骤中或在加压淬火时采取些措施。在这些措施中，成形模具的部分被加热或在被加热的管部件和热成形模具之间设置绝热部，例如以空气间隙的形式。因此，所述构件在该区域中经历较缓慢的冷却，从而在该区段中产生较小的强度。特别是也可在硬化的构件上采取措施，其中，例如通过感应回火对高强度的管部件的确定区段加热，由此首先通过硬化取得的高强度在该区域中再次降低。

在所述方法的第二变型中，机械加工(尤其是引入螺纹)可在冷成形之前、期间或之后发生，但总是在管部件的硬化之前发生。这提供优点，即，管部件在软的状态中进行机械加工，其中，在工具上的磨损减少到最小量。优选地，机械加工可直接在冷成形步骤中进行。在此，取得特别时间优化的方法变型方案。

此外，作为用于管部件的材料可使用能热成形的钢、尤其是22MnB5。在这里涉及能硬化的马氏体调质钢，其高强度特性只有在热成形时通过转换为马氏体组织才出现。在初始状态中，锰-硼-钢种类的强度大约为600MPa。在硬化之后，例如通过热成形，可取得直至大约1800MPa的抗拉强度。通常的锰-硼-钢包含如下合金元素：0.19-0.25％的碳，1.10-1.40％的锰和0.001-0.005％的硼。当然，按照本发明也可使用其他钢种类，只要其强度值在硬化之后处于>1300MPa的范围中的话。

此外，坯件的能热成形的钢可设有防腐层，其中，所述坯件或者说卷材被预涂层。这提供优点，即，板材构件直接在硬化之后就可继续使用或者说可运送到装配中，而不用进行附加的涂层步骤。然而，替代于此或附加于此，防腐层可在附加的过程步骤中被涂层，其中，涂层选择性地施加到坯件上、冷成形的管部件上或高强度的管部件上。事后的涂层提供整个管部件的特别好的包覆，并且由此提供特别高的防腐蚀保护。尤其是铝-硅-涂层、锌-涂层等适合作为涂层。

利用本发明可制造具有>950MPa的延伸极限和>1300MPa的抗拉强度的管部件。这通过根据本发明应用间接热成形或者说两阶段的热成形方法以制造这样的管部件而实现。在该方法中，首先将坯件从能热成形的材料的卷材中切下。此后，将坯件冷成形，由此产生未硬化的管部件。尤其是在制造管部件时在多个步骤中进行冷成形，其中，连续地在10-20个压制方法中将该构件成形为其最终几何结构。在冷成形中，坯件通过大量的拉伸阶段被成形。通常在第一拉伸阶段中进行坯件的深拉。在接着其的成形阶段中，借助阴模和阳模将管区段引入深拉的坯件中，从而管部件以其最终的形状连续地产生。在需要时可在冷成形的最后的挤压步骤中引入螺纹。在冷的状态中的成形相较于在热的状态中的成形而言在坯件的可变形性方面具有较高的自由度。

在冷成形之后，可将管部件(例如通过引入螺纹或通过修剪成希望的轮廓)进行机械加工。在此，孔洞和冲制部也可在软的未调质处理的状态中引入，因为这能以较小的挤压力实现并且可取消昂贵的激光切割或者说硬切割。机械加工当然也可在管部件的硬化之后才进行。

在另一个步骤中，冷成形的管部件在炉中加热至大约900℃的奥氏体化温度。在该工作步骤中，可选择性地完全加热管部件，或仅仅加热管部件的确定区段，其中，另外的区段不加热或仅仅微加热。

在炉中的加热之后，进行管部件的快速冷却。冷却在模具中进行，由此一方面提高钢的强度，另一方面校准构件的几何结构。在该构件在其中进行冷却的模具中，可选地能发生剩余成形。只要管部件的仅仅个别区域在炉中加热，则通过该快速冷却仅仅在先前被加热的区域中产生强度提高。未被加热的区域或者说仅仅加热到奥氏体化温度以下的区域不发生强度提高。在这样的未硬化区域中，在构件的硬化或者说热成形步骤之后还可进行事后的加工，而无须考虑机械加工工具的高磨损。

利用该方法可生产具有高强度值的薄壁的构件，直接的总成设备(如变速器、发动机、发动机支架、用于轴支架的接纳部和类似物)可装配到所述构件上。由此，可在车辆中实现重量节省并且取消附加的装配过程(例如螺母的装配)。

Claims

1.用于制造高强度的管部件的方法，包括步骤：

-生产板材坯件，

-通过将所述板材坯件冷成形而生产管部件，

其特征在于如下步骤

-将所述管部件至少局部硬化成高强度的管部件。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述管部件的硬化在热成形步骤中进行。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述管部件的硬化之后，在所述管部件的非高强度的区域中进行机械加工、尤其是引入螺纹。

4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述冷成形之前、期间或之后并且在所述管部件的硬化之前，进行机械加工、尤其是引入螺纹。

5.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使用能热成形的钢、尤其是22MnB5作为用于所述管部件的材料。

6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述能热成形的钢设有防腐层。

7.按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，将防腐层涂层到坯件上、管部件上或高强度的管部件上。