CN112091059B

CN112091059B - 用于待直线移动的工具的冲击驱动装置、金属板构件以及用于切割金属板构件的方法

Info

Publication number: CN112091059B
Application number: CN202010547566.1A
Authority: CN
Inventors: F·拉贝; G·弗罗斯特; G·福特迈尔
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2019-06-18
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2022-07-19
Anticipated expiration: 2040-06-16
Also published as: DE102019116968A1; CN112091059A

Abstract

本发明涉及用于待直线移动的工具的冲击驱动装置，具有下述特征：在机座壳体(2)中设有可直线移动的滑动件(4)，该滑动件具有设置在机座壳体中的内端部(5)，并且该滑动件具有用于工具的自由端部(6)。在机座壳体中设有充气压力室(13)，在压力室(13)中存在或能产生相对于环境的过压，该过压的大小设计成，使得滑动件在执行行程上加速到至少6m/s的速度。在机座壳体中设有第一直线轴承，在第一直线轴承中滑动件的内端部被直线地导向。在机座壳体上邻接导向壳体，在该导向壳体中与第一直线轴承沿轴向间隔开地设置第二直线轴承。滑动件可被保持装置锁止在缩回位置中。滑动件与复位装置连接，以便将滑动件从移出位置转移到初始位置中。

Description

用于待直线移动的工具的冲击驱动装置、金属板构件以及用于切割金属板构件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于待直线移动的工具的冲击驱动装置、一种硬化的金属板构件以及一种用于切割金属板构件的方法。

背景技术

可通过以下方式对由固体制成的物体进行非热冲击、冲压、冲孔、切割或接合：将可移动体作为质量高速驱动到相对于质量位置固定或近似静止的物体上，使得移动质量的动能在近似非弹性的冲击过程中几乎完全传递到相关物体上。

通常，用于冲击工具、成型工具、切割工具、安装机或接合工具的驱动装置加速一个质量、如被称为锤子、撞针或驱动活塞的、具有硬质撞击表面的冲击体，该质量通过撞击将动力脉冲传递到工具或待驱动物体的同样具有硬质表面的主体上。

为了加速待移动质量，由现有技术已知液压、气动、电磁、烟火或利用燃烧强度的作用的驱动装置。DE 102008000909 A1描述了一种安装机，其利用在燃烧室内膨胀的气体作用在驱动活塞上的压力来将紧固件打入工件中并且该安装机借助由驱动活塞分隔开的空间之间的压力差使驱动活塞返回到初始位置中。卸去压力的流体或反应产物或废气的返回(例如借助泵)十分复杂并且需要将两个封闭空间分隔开的双作用活塞。

发明内容

本发明所基于的任务是示出一种用于待直线移动的工具的冲击驱动装置，该冲击驱动装置以尽可能紧凑的结构适合于在机床中使用并且具有用于周期性重复的换向运行的高性能和功率密度。

所述任务通过根据本发明的冲击驱动装置来解决，该用于待直线移动的工具的冲击驱动装置，包括下述特征：a)在机座壳体中设有可直线移动的滑动件，该滑动件具有设置在机座壳体中的内端部，并且该滑动件具有用于与工具耦合的自由端部；b)在机座壳体中设有充气的压力室，在该压力室中存在或能产生相对于环境的过压，该过压的大小设计成，使得滑动件在执行行程上加速到至少6m/s的撞击速度；c)在机座壳体中设有第一直线轴承，滑动件的内端部在该第一直线轴承中被直线地导向；d)在机座壳体上邻接导向壳体，在该导向壳体中与第一直线轴承隔开轴向距离地设置第二直线轴承，自由端部在该第二直线轴承中被直线地导向；并且e)所述滑动件能借助保持装置锁止在缩回位置中并且滑动件与复位装置耦合，以使滑动件从移出位置转移到初始位置中。

此外优选规定，所述滑动件在其执行行程的端部位置中接触设置在导向壳体中的止挡缓冲器。

此外优选规定，所述第二直线轴承在止挡缓冲)附近与滑动件相邻且同轴地设置。

此外优选规定，所述第一直线轴承和/或所述第二直线轴承是液体冷却或气体冷却的，用于冷却的液体或所使用的气体冲洗所述第一直线轴承和/或所述第二直线轴承。

此外优选规定，所述导向壳体具有至少一个排气开口。

此外优选规定，所述保持装置包括至少一个可移动地支承的锁止体。

此外优选规定，所述保持装置为了保持住滑动件而具有联接器，该联接器能借助磁力、气动力、液压力或机械力被操作。

此外优选规定，在所述压力室中设置包围在压力室中存在的气体体积的密封体。

此外优选规定，所述压力室能够被调温，以便影响气体的热状态。此外优选规定，所述压力室的调温能被电控制。

此外优选规定，可直线移动的滑动件的自由端部与用于在抗拉强度Rm＞800MPa的金属板构件中形成开口的工具耦合。

根据本发明的超高强度的、硬化的金属板构件的抗拉强度Rm>800MPa并且具有由通过根据本发明所述的冲击驱动装置直线移动的工具形成的开口，该开口通过以至少6m/s的撞击速度进行高速冲压而制成，该开口的切割表面具有厚度为0.1μm至5μm的主要为奥氏体或铁素体的光滑层和/或厚度为10至100μm的主要为马氏体的马氏体流动带。

此外，提出一种用于切割金属板构件的改进方法。根据本发明的用于切割由可硬化的锰硼钢制成的、抗拉强度Rm>800MPa的金属板构件的方法，该方法利用根据上述的冲击驱动装置并且利用切割冲头实施，所述切割冲头以至少6m/s的撞击速度冲击金属板构件，切割冲头通过金属板构件本身完全制动并且冲击能量完全转化为热量，从而切割表面具有厚度为0.1-5μm的由奥氏体和/或铁素体形成的光滑层和具有厚度为10-100μm的由马氏体构成的马氏体流动带。

根据本发明的冲击驱动装置基于以下基本思想：在机座壳体中设有用于冲击驱动装置的、可直线移动的滑动件。该滑动件具有设置在机座壳体中的内端部并且具有用于工具的自由端部。该自由端部从冲击驱动装置或机座壳体伸出。在机座壳体中设有充气压力室。在压力室中存在相对于环境的过压。至少可产生相对于环境的过压。这样确定压力室中压力的大小，使得滑动件在其有限的执行行程(Stellweg)上通过已建立的压力达到至少6m/s的速度。滑动件仅在冲击驱动装置内换向地来回移动。为此在机座壳体中设有第一直线轴承，用于直线导向滑动件的内端部。

在机座壳体上邻接导向壳体，在该导向壳体中第二直线轴承与第一直线轴承间隔开地设置。可移动滑动件的第一端部或者说内端部也可称为活塞，其与压力室相邻。第二自由端部在一定程度上是活塞杆或柱塞并形成与适合工具的耦合位置。

本发明规定，第一直线轴承设置在机座壳体中。第二直线轴承与第一直线轴承间隔开，更确切地说设置在与机座壳体邻接的导向壳体上。以此方式可直线移动的滑动件的两个端部在冲击驱动装置的往复直线运动期间被导向。

根据本发明的冲击驱动装置具有近似内置的气动蓄能器。当滑动件被释放时，能量从该蓄能器被传递到滑动件上。由此，先前朝向压力室运动并且保持在被压力加载的位置中的滑动件从静止的端部位置或第一端部位置加速到第二端部位置并且在此期间从压力室吸收动能。冲击驱动装置的冲击强度可气动控制。气动驱动装置或气动蓄能器具有相对于安装空间较高的性能并且也非常适合于周期性重复的换向运行。换向的前提是通过外力操作将通过滑动件移动的质量调整到准备状态。滑动件质量的加速在冲击期间气动地进行。

基于内置的蓄能器，需要由保持位置将滑动件锁止在缩回并被压力加载的位置中。缩回位置相应于准备位置。在该准备位置中，压力室的尺寸通过可移动的滑动件减小。如果松开保持装置，则可直线移动的滑动件在气压的驱动下弹向导向壳体方向。如果滑动件到达其端部位置并且不能再进一步向导向壳体方向移动，则滑动件必须再次返回以备下次使用。为此滑动件与复位装置耦合，以便将滑动件从移出位置转移到初始位置中。

根据本发明的冲击驱动装置需要抗弯曲、抗剪切且抗拉的壳体，该壳体优选限定用于压力室的圆柱形空腔。在空腔中可插入密封体，该密封体允许以气体或气体混合物填充空腔并防止气体或气体混合物从空腔逸出。为了传递力，滑动件也是抗弯曲的。

被气压加速到至少6m/s的滑动件通过与工件接触而制动，在此动能转化为热量。另外，导向壳体具有止挡缓冲器，滑动件在其端部位置中接触该止挡缓冲器。在松开保持装置后，滑动件向导向壳体方向加速并通过与工件接触以及通过止挡缓冲器制动。优选第二直线轴承在止挡缓冲器附近与滑动件相邻且同轴地设置。

为了最小化基于摩擦的能量损失，滑动件必须特别平稳地支承在冲击驱动装置中。两个直线轴承实现滑动件的特别低摩擦的支承。直线轴承可构造为由永磁材料、部分结晶聚合物(如聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)或聚苯硫醚(PPS))制成的轴承套或轴承圈。所述构件也可由涂覆有干润滑剂的金属和/或碳制成。为了防止因摩擦热而引起过热，直线轴承可通过热传导到周围的壳体部件进行冷却。热量也可散发到滑动件上或通过热对流传递到流体载热介质上。第一和/或第二直线轴承尤其是液体或气体冷却的。通过使用流体载热介质已经产生了一定程度的冷却，所述流体载热介质可以是润滑剂。具有足够低的表面张力和粘度的液体或从气体存储器膨胀并冲洗轴承的气体适合用作载热介质。

由于滑动件在短的冲程长度(Hubweg)上大幅加速并且随后从达到的速度又制动到静止，因此需要在滑动件上设置一个径向突出部，该径向突出部与止挡缓冲器配合作用。该突出部排挤环境空气。为了防止在导向壳体中产生有害的背压，导向壳体具有至少一个排气开口。排气开口优选沿滑动件的冲程长度延伸，从而在加速路径的整个长度上不产生制动的压力升高。另外，滑动件以足够的间隙支承在直线轴承中。

以至少6m/s的速度冲击所需的热力学能量优选存储在从机座壳体内部和从机座壳体外部作用于滑动件横截面的流体压力之间的差中。

用于将滑动件保持在准备位置中的保持装置可包括一个可移动的锁止体，该锁止体可与冲杆的锁止凸起接合。保持装置也可包括联接器，该联接器可在滑动件和壳体之间引起磁的、气动的、液压的或机械的力锁合。通过保持装置的松开或卸压将滑动件从准备位置释放出。

在压力室中优选设置一个包围气体体积的密封体。这可以是由弹性体制成的密封波纹管。如果未在压力室中插入密封波纹管，则至少需要密封装置来将压力室相对于滑动件和机座壳体之间的间隙密封。可使用密封环或密封膜。弹性体或金属材料适合于此。

压力室或气动蓄能器可设计成可填充的。通过压缩气体管路以及可选时通过止回阀，压力室可通过设置在冲击驱动装置外部的蓄能器被供应气体或气体混合物。此外，可对压力室或者说内置的气动蓄能器进行调温。通过加热可提高气体的压力和粘度。调温优选电控制地进行。为此至少一个设置在冲击驱动装置外部的电能存储器的一对电极可输出用于控制调温的电力。

通过外力操作将滑动件或待由滑动件移动的质量调整到准备状态中优选借助可电和/或气动地控制的驱动装置、优选借助伺服-气动直线驱动装置(具有行程传感器的气动活塞-气缸装置)进行。

滑动件的保持和释放优选借助可电和/或气动地切换的轴向联接器、如借助电磁联接器(保持磁体)或流体压力操作的联接器(对中夹具)进行。

根据本发明的冲击驱动装置的优点在于相对于冲击能量较小的质量，其产生高动态或大的冲击加速度。小的运动质量导致相邻构件和相关轴承上的反作用力较小。根据本发明的冲击驱动装置具有高功率密度，同时具有非常紧凑的外形(主要是圆柱形物体)和非常小的空间需求。工具、如冲孔冲头可容纳在滑动件的自由端部中。滑动件优选是在轴向长度上具有圆柱形横截面的主体。滑动件的轴向长度至少是滑动件外径的两倍。

内置气动蓄能器中的高能量密度导致梯形力-位移特性曲线。能量供应在冲击运行期间不是必要的，但必要时可提高加速过程。能量含量可通过滑动件在充气空腔中的位置(张紧或执行行程)和/或气压无级地变化。

内置气动蓄能器中的高能量密度避免了因从外部蓄能器供应或增加能量密度而产生的管路或传输损失。

因此，在冲击运行中仅发生很小的动态损失，同时实现高机械效率。

气动蓄能器的其它优点在于根据本发明的冲击驱动装置的良好的可监控性和可控制性及其相对于环境较低的声和热辐射或其较低的干扰侵害。另外，热负荷和化学负荷降低。与由固体制成的弹簧或弹性体相比，力-位移特性曲线不通过松弛过程(材料坍落(Setzen))或通过软化或通过塑性变形(流动)而变化。

运行或维护费用低。因此这种冲击驱动装置的使用寿命长。不使用烟火技术和燃烧强度。没有必须排放的废气。因此这种冲击驱动装置也不会引起火灾或烟雾的危险。

此外，根据本发明的冲击驱动装置不需要大的电压或电流强度。因此冲击驱动装置不会通过电力造成危险。滑动件和轴承卡住或焊接的风险很低，因为两个构件可在足够大的间隙下使用。气压优选通过相应的密封体或甚至通过波纹管来维持，从而滑动件可以大的间隙公差安装在壳体内。

根据本发明的冲击驱动装置可通过已验证的构件和标准构件构成。根据本发明的冲击驱动装置特别适合在工业和自动化技术中用作压力机、锤子的驱动装置以及用于操作成型工具、切割工具、安装机和接合工具。

此外，根据本发明的冲击驱动装置优于具有螺旋压缩弹簧的设计。首先要提到力-位移特性曲线下方的矩形能量区域。张紧行程几乎直接与势能成正比。待由复位装置克服的张紧力几乎是恒定的，在此待由保持装置产生的保持力相应于张紧力。张紧力取决于压力。例如15bar到150bar的压力范围可相应于0.3kN到3kN的力F。

另一优点在于冲击驱动装置的老化较小。在相应的气密性下，压力室可将处于压力下的气体存储大约两年，直到再填充最少量的气体。滑动轴承和密封装置设计用于在v<＝1.5m/s时进行超过100万次冲击循环。如果尺寸适当，可假定滑动轴承和密封装置在v<＝15m/s的速度下至少可承受100万次冲击循环。

试验表明，基于绝热作用的所谓绝热分离过程不仅取决于所引入的动能或直线移动工具进入工件的深度，而且基本上由热功率驱动，利用该热功率，工件将动能转化为特定于材料的熔化热。因此，工具进入工件的深度在理想情况下不通过端部止挡限定，而是根据本发明应优选通过自然制动来实现，即工具以一定的动能并且在克服冲击配合件弹性的情况下仍以足够高的速度进入工件中。因此，为了实现绝热分离，切割冲头可由在加速行程上近似恒定的高力来驱动。因此，为了实现绝热分离过程，除了近似恒定的力之外，不必通过液压、气动或电磁脉冲来加速切割冲头。

在此情况下，值得注意的是根据本发明驱动滑动件的气动蓄能器的弹簧特性曲线，其不包括力-位移(行程)图的原点。从冲击驱动装置传递到工具的能量大约相应于特性曲线下方的梯形或矩形区域并且因此在给定的(最大)执行力和给定的(最大)执行行程时大于螺旋弹簧、碟形弹簧或板簧的情况。此外，待移动质量和冲击驱动装置的内部摩擦可小于钢弹簧的情况，因此能量可以较高的效率被释放。根据本发明的冲击驱动装置的较小的运动质量保护了所述构件，其与固体弹簧相反不承受由冲击引起的软化、塑性变形(压缩)或弹簧体的松弛。

为了实现快速的压力平衡，根据本发明的冲击驱动装置的压力室被填充有粘度在环境状态下尽可能低的气体。氮气适用于此。水蒸气、氢气和二氧化碳的粘度低于氮气，但在相同状态下长时间存储这些气体的花费更高。在5MPa至15MPa(50bar至150bar)的常见压力范围内且在温度为T<250K(-23℃)时氮气的粘度最小。在温度为300K(+27℃)时且在约20MPa(200bar)的压力下粘度最小。

根据本发明的冲击驱动装置适合于使工具进行直线运动，以实现绝热分离、尤其是用于所谓的绝热冲孔。在高速剪切切割中可产生具有高表面能的开放式组织连接的光滑剪切表面，而绝热冲孔可形成具有因熔化和凝固过程而改变的金属组织的、无裂纹的切削边缘，所述金属组织对应力开裂和由硬化的材料环境引起的裂纹扩展不敏感。组织中因机械应力或滑动阻力而硬化的材料环境与氧化剂的结合性减小并且对扩散物质的吸收性减小，这是因为在凝固层中闭合的组织连接的表面能比断裂或剪切表面要低。因此腐蚀敏感性和氢致脆性降低。

为了使冲击驱动装置尽可能大地加速滑动件，优选为圆柱形的滑动件几乎完全填满机座壳体中的孔或空腔并封闭处于压力下的气垫。基于较低的质量密度，气垫的移动速度快于相同体积的粘性液体或弹性固体，但需要足够密封的容器。

为了减小流阻，沉入机座壳体的孔中的滑动件区域优选设计成具有光滑的材料和恒定的直径。插入机座壳体中的直线轴承用作耐压机座壳体和滑动件周面之间的低摩擦间隔件。压力室相对于环境的密封优选由同样非常低摩擦的密封体实现，该密封体优选浮动地支承在壳体部件之间、即机座壳体和导向壳体之间。密封体在滑动件的周面上滑动。

第二直线轴承用于定位滑动件的自由端部并且因此优选与第一直线轴承相比与滑动件具有较小的间隙。

为了减少运动质量并增加撞击表面，在滑动件上构造一个肩部。该肩部沿排气开口移动。也可通过这些开口从外部操作滑动件，以便将滑动件移动到准备位置中、即张紧或加载蓄能器。

本发明还涉及一种用于将超高强度、硬化的金属板构件冲孔的方法。超高强度金属板构件可通过冷成型硬化的钢合金或通过热成型或压制硬化可硬化的钢合金来制造。

气压弹簧驱动装置的梯形力-位移曲线确保了速度和热量产生在进入和切割过程中就高于“传统”绝热切割的情况。

该方法尤其适用于对具有以下化学分析(所有数字均以重量％计)(剩余为铁和由熔融产生的杂质)且Rm>1300MPa的可硬化钢材进行热成型：

碳(C)0.19-0.25

硅(Si)0.15-0.30

锰(Mn)1.10-1.40

磷(P)0-0.025

硫(S)0-0.015

铬(Cr)0-0.35

钼(Mo)0-0.35

钛(Ti)0.020-0.050

硼(B)0.002-0.005

铝(Al)0.02-0.06

下述用于热成型的钢材达到Rm>1800MPa并且也适用于本发明的方法，所有数据均以重量％计(剩余：Fe和由熔融产生的杂质)。

C(碳)

0.3-0.4

优选

0.32-0.38

Si(硅)

0.15-1

优选

0.2-0.5

Mn(锰)

0.5-2

优选

0.8-1.5

P(磷)

最大0.05

优选

最大0.02

S(硫)

最大0.01

优选

最大0.005

N(氮)

最大0.01

优选

最大0.005

Cr(铬)

0.05-1

优选

0.1-0.5

Ni(镍)

最大0.3

优选

最大0.1

Cu(铜)

最大0.1

优选

最大0.05

Mo(钼)

最大0.5

优选

最大0.3

Al(铝)

最大0.1

优选

最大0.06

Nb(铌)

0.02-0.1

优选

0.02-0.06

V(钒)

最大0.06

优选

最大0.05

Ti(钛)

最大0.1

优选

最大0.01

B(硼)

0.001-0.01

优选

0.001-0.005

由超高强度钢(也称为UHSS)制成的市售钢带适用于冷成型。这包括以下合金组：含有高锰的奥氏体孪生诱发塑性(TWIP)钢、双相钢(如DP1000)、复相钢(如CP980或CP1180)和马氏体钢。冷成型的且根据本发明切割的金属板构件具有至少800MPa、优选至少980MPa、尤其是至少1180MPa的抗拉强度。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明。附图如下：

图1以纵向剖面图示出根据本发明的冲击驱动装置的第一种实施方式；

图2示出图1的根据本发明的冲击驱动装置的俯视图；

图3示出冲击驱动装置的另一种实施方式的另一纵向剖面图；

图4示出在绝热分离之后具有上述化学组成的硬化金属板构件在开口边缘区域中的显微照片；

图5示出图4的显微照片的上角部区域；

图6示出图4的显微照片的下角部区域。

具体实施方式

图1示出具有机座壳体2的冲击驱动装置1，机座壳体在图平面中位于上方。机座壳体2接合到导向壳体3上，该导向壳体形成壳体的下半部。机座壳体2基于内部压力和抗弯刚度而构造成厚壁的。它具有圆柱形的、细长的横截面，该横截面具有中心孔，可直线移动的滑动件4位于该中心孔中。滑动件4具有内端部5，其位于上部的机座壳体2中。滑动件的自由下端部6在下方伸出导向壳体3。该下端部构造用于与工具、尤其是与冲孔工具形成未示出的联接。

机座壳体2和导向壳体3在其彼此面对的端部上构造有环绕的法兰7、8。相对置的法兰7、8通过螺栓9彼此固定。图2示出四个螺栓9在法兰7、8的圆周上关于纵剖面平面对称地设置。图2还示出机座壳体2的圆柱形横截面。

两个壳体、即机座壳体2和导向壳体3的外径相同。在两个法兰7和8之间设有密封体10。该密封体10在外侧围绕滑动件4。滑动件4因此贯穿密封体10。密封体10构造成环形的。它具有多个环形腔室，这些环形腔室通过指向滑动件4的密封唇分离。

与密封体10相邻地在机座壳体2中设置有第一直线轴承11，该直线轴承在圆周侧围绕滑动件4。

在导向壳体3的下端部上设有第二直线轴承12，其围绕滑动件4的较细长的、挺杆状的下端部6。第二直线轴承12的直径小于第一直线轴承11的直径。

在机座壳体2内设置有圆柱形压力室13。压力室13一方面邻接机座壳体2上端部处的底部14。另一方面，压力室13通过滑动件4的内端部5限定。在压力室13中存在相对于周围大气处于过压p的气体体积。该气体尤其是氮气或包含氮气。由弹性体材料制成的波纹管状密封体15设置在压力室13中。通过滑动件4向下运动，波纹管状密封体15因过压p而膨胀。波纹管状密封体15可通过底部14中的通道16被加压。为此与底部14相邻地设置一个阀17，该阀防止压缩气体不希望地逸出。通过阀17可调节压力室13内的压力。滑动件4保持在缩回位置中。如果滑动件4移出，则滑动件4在图平面中向下移动，更确切地说在压力室13中的气压的影响下。滑动件4可移动直至止挡缓冲器18，该止挡缓冲器在导向壳体内部设置在导向壳体3的下端部处。止挡缓冲器18环形地围绕滑动件4的细长的杆状区域。也可在机座壳体内设置一个附加的止挡或唯一的止挡。法兰7、8和螺栓连接9并非绝对必要。

由弹性体材料制成的止挡缓冲器18同时是端部止挡。滑动件4必须从该位置再次返回以进行下一次操作。这借助示意性示出的复位装置19来实现，该复位装置在此情况下耦合至滑动件4的下端部6上。复位装置19使滑动件4向压力室13方向移动，以致滑动件4被预张紧。如图1所示，在其上端部位置中，保持装置20介入，其将滑动件4锁止在该缩回位置中。通过松开保持装置释放滑动件4，从而冲击驱动装置1向工件施加冲击力。

在向下运动期间，空气从导向壳体3的内部被排挤出。为了避免在此产生过压，导向壳体3具有多个设置在圆周侧的排气开口21。在该实施例中，总共四个这种开口狭槽状地沿导向壳体3的纵向方向延伸。它们均匀地在导向壳体3的圆周上关于纵剖面平面对称地设置。

图3中的实施例与图1中的实施例的区别仅在于：在压力室13中不存在波纹管状密封体15。在该实施例中，仅使用设置在中间区域中的密封体10。由于其它方面的特征与图1中的实施例相同，因而参见那里关于作用方式的描述。

图4示出通过热成型金属板构件22的显微照片，其抗拉强度Rm＞1300MPa并且具有由通过冲击驱动装置直线运动的、切割冲头形式的工具23制造的开口。该开口通过在冲击方向P1上以至少6m/s的撞击速度高速冲压而成。后面的图进一步十倍放大地示出所述开口的上角部区域24和下角部区域25。

两个显微照片借助较亮的边缘区域示出金属板构件22在两侧设有涂层(AlSi)。此外，根据图5的显微照片的金属板构件22的组织主要是马氏体。图平面中右侧的切割表面26是光滑的。可以看到马氏体流动带27。在马氏体流动带27内可以看到变形的马氏体组织。马氏体针相应于切割冲头的切割方向拱形地弯曲。马氏体流动带27被光滑层28覆盖。该光滑层28的厚度朝向下角部区域25增加。该光滑层具有奥氏体和/或铁素体组织。光滑层28的厚度小于马氏体流动带27的厚度。光滑层28的厚度在0.1至5μm的范围内，而马氏体流动层27的厚度在10至100μm的范围内。

例如在由抗拉强度至少为1000MPa的马氏体钢合金制成的冷成型金属板构件上也产生具有类似切割表面的类似显微照片。

附图标记列表

1 冲击驱动装置

2 机座壳体

3 导向壳体

4 滑动件

5 4的内端部

6 4的自由端部

7 2的法兰

8 3的法兰

9 螺栓

10 密封体

11 第一直线轴承

12 第二直线轴承

13 压力室

14 底部

15 密封体

16 14中的通道

17 阀

18 止挡缓冲器

19 复位装置

20 保持装置

21 3中的排气开口

22 金属板构件

23 工具

24 上角部区域

25 下角部区域

26 切割表面

27 马氏体流动带

28 光滑层

p 13中的过压

P1 冲击方向

Claims

1.一种用于待直线移动的工具(23)的冲击驱动装置(1)，包括下述特征：

a)在机座壳体(2)中设有可直线移动的滑动件(4)，该滑动件具有设置在机座壳体(2)中的内端部(5)，并且该滑动件具有用于与工具(23)耦合的自由端部(6)；

b)在机座壳体(2)中设有充气的压力室(13)，在该压力室(13)中存在或能产生相对于环境的过压(p)，该过压的大小设计成，使得滑动件(4)在执行行程上加速到至少6m/s的撞击速度；

c)在机座壳体(2)中设有第一直线轴承(11)，滑动件(4)的内端部(5)在该第一直线轴承中被直线地导向；

d)在机座壳体(2)上邻接导向壳体(3)，在该导向壳体中与第一直线轴承(11)隔开轴向距离地设置第二直线轴承(12)，自由端部(6)在该第二直线轴承中被直线地导向；并且

e)所述滑动件(4)能借助保持装置(20)锁止在缩回位置中并且滑动件(4)与复位装置(19)耦合，以使滑动件(4)从移出位置转移到初始位置中。

2.根据权利要求1所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述滑动件(4)在其执行行程的端部位置中接触设置在导向壳体(3)中的止挡缓冲器(18)。

3.根据权利要求2所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述第二直线轴承(12)在止挡缓冲器(18)附近与滑动件相邻且同轴地设置。

4.根据权利要求1或2所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述第一直线轴承(11)和/或所述第二直线轴承(12)是液体冷却或气体冷却的，用于冷却的液体或所使用的气体冲洗所述第一直线轴承(11)和/或所述第二直线轴承(12)。

5.根据权利要求1或2所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述导向壳体(3)具有至少一个排气开口(21)。

6.根据权利要求1所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述保持装置(20)包括至少一个可移动地支承的锁止体。

7.根据权利要求1或6所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述保持装置(20)为了保持住滑动件(4)而具有联接器，该联接器能借助磁力、气动力、液压力或机械力被操作。

8.根据权利要求1或2所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，在所述压力室(13)中设置包围存在于压力室中的气体体积的密封体(15)。

9.根据权利要求1或2所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述压力室(13)能够被调温，以便影响气体的热状态。

10.根据权利要求9所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，所述压力室(13)的调温能被电控制。

11.根据权利要求1或2所述的冲击驱动装置(1)，其特征在于，可直线移动的滑动件(4)的自由端部(6)与用于在抗拉强度Rm＞800MPa的金属板构件中形成开口的工具耦合。

12.一种超高强度的、硬化的金属板构件(22)，其抗拉强度Rm>800MPa并且具有由通过根据权利要求1至11中任一项所述的冲击驱动装置(1)直线移动的工具(23)形成的开口，该开口通过以至少6m/s的撞击速度进行高速冲压而制成，该开口的切割表面(26)具有厚度为0.1μm至5μm的主要为奥氏体或铁素体的光滑层(28)和/或厚度为10μm至100μm的主要为马氏体的马氏体流动带(27)。

13.一种用于切割由可硬化的锰硼钢制成的、抗拉强度Rm>800MPa的金属板构件(22)的方法，该方法利用根据权利要求1所述的冲击驱动装置并且利用切割冲头实施，所述切割冲头以至少6m/s的撞击速度冲击金属板构件(22)，切割冲头通过金属板构件本身完全制动并且冲击能量完全转化为热量，从而切割表面(26)具有厚度为0.1-5μm的由奥氏体和/或铁素体形成的光滑层(28)和具有厚度为10-100μm的由马氏体构成的马氏体流动带(27)。