CN117858771A - 用于制造车辆部件的工艺 - Google Patents
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Abstract
提供了一种使用单个转移压力机由诸如Mn22B5钢材的钢材制造车辆部件的工艺。该工艺包括在钢材被加热之前，于室温下在转移压力机中对钢材进行冲压、修整和穿孔。该工艺然后包括在同一压力机中对经冲压的钢材进行感应加热以在钢材中形成奥氏体。在感应加热之后，该工艺包括在同一压力机中对钢材进行快速淬火以在钢材中形成马氏体。该工艺不需要在冲压前用烤箱加热钢材，并且不需要激光机用于修整和穿孔。钢材不需要转移至多个不同的位置，与常规的热冲压工艺相比，这有助于提高该工艺的生产率。
Description
相关申请的交叉引用
本PCT国际专利申请要求于2021年8月24日提交的题目为“用于制造车辆部件的工艺”、序列号为No.63/236327的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于制造车辆部件、比如由钢形成的车辆部件的工艺。
背景技术
热冲压是一种用于将钢形成为车辆的各种部件的常见工艺。热冲压工艺通常包括在烤箱或熔炉中将钢材加热至至少900℃的温度，并且然后将钢材快速转移至具有模具的单独的热压力机，以将钢材形成为所需的形状。在钢材成形之后，成形的钢材也在该模具中被淬火。例如，Mn22B5级钢通常以每秒约27℃的速度淬火。在淬火步骤之后，成形的钢材优选地从模具转移至另一位置，在该位置中，成形的钢材被修整和/或穿孔以形成车辆部件的所需形状。通常使用激光来对钢材进行修整和穿孔以实现所需形状。
当前的热冲压工艺需要压力机和单独的激光机两者以使钢材成形、对钢材进行修整和穿孔。由于淬火步骤，当前的热冲压工艺也是耗时的。因此，需要提高热冲压工艺的生产率。
发明内容
本发明的一方面提供了一种用于制造车辆部件的工艺，该工艺包括以下步骤：在加热钢材之前于压力机中对钢材进行冲压；可选地在钢材被加热之前于压力机中对经冲压的钢材进行穿孔和/或修整；在压力机中对经冲压的钢材进行感应加热；以及在感应加热之后于压力机中对经冲压的钢材进行淬火。
本发明的另一方面提供了一种车辆部件，该车辆部件通过在加热钢材之前于压力机中对钢材进行冲压而形成；可选地在加热钢材之前于压力机中对经冲压的钢材进行穿孔和/或修整；在压力机中对经冲压的钢材进行感应加热；以及在感应加热之后于压力机中对经冲压的钢材进行淬火。
附图说明
本发明的其他优点将很容易理解，因为当结合附图考虑时，通过参照以下详细描述将更好地理解本发明，在附图中：
图1图示了根据本发明的示例实施方式的在单个压力机中发生的用于制造车辆部件的工艺。
具体实施方式
本发明的一个方面提供了一种用于制造车辆部件、特别是由钢材形成的车辆部件的工艺，该工艺与常规的热冲压工艺相比而具有提高的生产率。整个工艺可以在具有同一模具组的单个转移压力机、例如常规的转移压力机中进行，这有助于提高生产率。转移压力机也称为成形压力机。
根据示例实施方式，车辆部件由Mn22B5级钢材形成，但是也可以使用其他类型的钢材。该方法包括在对钢材进行任何加热之前于压力机中对钢材进行冲压。钢材在室温下、并且优选地在冲压步骤期间通常会稍微柔软。在冲压步骤期间，钢材的温度通常不大于50℃。冲压步骤可以包括多个阶段，比如压制、拉伸和/或其他成形操作。该方法还优选地包括在对钢材进行任何加热之前于压力机中对钢材进行修整和/或穿孔。钢材在室温下、并且优选地在修整和/或穿孔步骤期间通常会稍微柔软。在修整和/或穿孔步骤期间，钢材的温度通常不大于50℃。
冲压、穿孔和修整步骤在单个转移压力机中进行，但是这些步骤可以在同一模具组内的多个站进行。在图1中所示的示例实施方式中，该工艺包括在第一成形站处对钢材进行拉伸，特别是使用常规的冷冲压拉伸模具进行拉伸。该工艺接下来包括在拉伸步骤之后于第二成形站处对钢材进行修整，随后在第三成形站和第四成形站处对钢材进行修整和穿孔。修整步骤和穿孔步骤用常规的冷修整模具和穿孔模具来进行。
在冷冲压、修整和/或穿孔步骤之后，该工艺包括在同一转移压力机中通过感应加热来加热钢材。感应加热步骤可以包括多个阶段并且/或者在多个站进行。根据示例实施方式，加热步骤包括在第一加热站处将经冲压的钢材从室温感应加热至500℃，在第二加热站处将钢材从500℃感应加热至750℃，并且在第三加热站处将钢材从750℃感应加热至900℃。根据示例实施方式，加热步骤在该钢材中形成奥氏体。
在加热步骤后，该工艺包括在同一转移压力机中对经加热的钢材进行淬火。根据示例实施方式，淬火步骤包括用水以每秒约100℃的速率直接冷却钢材。根据示例实施方式，钢材的温度在平均6秒内从800℃降低至200℃。优选地，热成形工艺的下部模具进行快速淬火。快速淬火工艺包括水与待冷却的钢材直接接触。因此，下部模具是淋浴型模具，该淋浴型模具提供水并且允许水接触成形的钢材以实现快速淬火。上部模具包括在热冲压模具中使用的标准冷却技术。标准冷却技术包括使水在上部模具内部进行循环，该水使上部模具冷却并且因此使与上部模具接触的钢材冷却。这种间接冷却技术可能比快速淬火需要更长的时间。
上部模具和下部模具两者优选地包括浮动的冲头、粘合剂和腔，以增加钢材在冷却步骤期间将与模具接触的时间。浮动冲头的目的是增加与待冷却的钢材的接触时间。浮动粘合剂通过氮气气缸延伸，并且当钢材设置在模具内部时，浮动粘合剂保持钢材并且然后允许该钢材冷却，即使转移压力机不在BDC(下止点)处也是如此，从而增加了粘合剂在待冷却的钢材之间所具有的时间。根据示例实施方式，淬火步骤在该钢材中形成马氏体。
根据本发明的用于制造车辆部件的工艺比用于形成车辆部件的常规热冲压工艺更具生产率。目前的热冲压工艺需要烤箱来加热钢材，需要单独的压力机来对钢材进行热冲压，并且然后在加热步骤和冲压步骤之后需要单独的激光机来对钢材进行修整和穿孔。钢材必须在多个位置之间转移以完成该工艺，这增加了该工艺的持续时间和成本。由于间接散热，传统的淬火步骤是耗时的。
与常规的热冲压工艺相比，本发明的工艺不需要在冲压前使用任何烤箱来加热钢材，这减少了形成车辆部件所需的空间总量。本发明的工艺也不需要激光机来对钢材进行修整和穿孔。与常规的热冲压工艺相比，本发明的工艺还需要更少的周期时间。
根据本发明的工艺可以用于形成各种类型的车辆部件。示例车辆部件包括白车身部件、支柱、摇杆、柱、梁、轨道、加强件以及保险杠。
显然，根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且可以在所附权利要求的范围内以不同于具体描述的方式进行实践。
Claims (20)
1.一种用于制造车辆部件的工艺，所述工艺包括以下步骤：
在钢材被加热之前于压力机中对所述钢材进行冲压；
在所述压力机中对经冲压的所述钢材进行感应加热；以及
在所述感应加热之后于所述压力机中对经冲压的所述钢材进行淬火。
2.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺包括在所述钢材被加热之前对经冲压的所述钢材进行穿孔和/或修整。
3.根据权利要求2所述的工艺，其中，所述冲压步骤、所述穿孔步骤、和/或所述修整步骤是在所述钢材处于不大于50℃的温度下进行的。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述冲压步骤包括拉伸所述钢材。
5.根据权利要求4所述的工艺，其中，所述拉伸步骤发生在第一成形站，并且还包括在所述拉伸步骤之后且在加热所述钢材之前于所述压力机中的第二成形站处修整所述钢材。
6.根据权利要求5所述的工艺，所述工艺还包括在所述第二成形站处的所述修整步骤之后于所述压力机中的第三成形站处修整所述钢材，以及在所述第三成形站处的所述修整步骤之后于所述压力机中的第四成形站处对所述钢材进行穿孔。
7.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述感应加热步骤包括在所述压力机中的第一加热站处将经冲压的所述钢材从室温感应加热至500℃，在所述压力机中的第二加热站处将所述钢材从500℃感应加热至750℃，以及在所述压力机中的第三加热站处将所述钢材从750℃感应加热至900℃。
8.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述淬火步骤包括用水以每秒约100℃的速度直接冷却所述钢材。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述感应加热步骤包括将所述钢材加热至900℃的温度，并且所述淬火步骤包括在6秒内将所述钢材的温度从800℃降低至200℃。
10.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述淬火步骤包括使所述钢材与从所述压力机的下部模具提供的水直接接触，并且所述淬火步骤包括使水循环通过与所述钢材接触的上部模具。
11.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述压力机包括用以进行所述淬火步骤的上部模具和下部模具，并且所述上部模具和所述下部模具包括浮动冲头。
12.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述压力机包括用以进行所述淬火步骤的上部模具和下部模具，所述上部模具和所述下部模具包括浮动粘合剂，所述浮动粘合剂通过氮气气缸延伸，并且当所述钢材设置在所述模具之间时，所述浮动粘合剂保持所述钢材并且允许所述钢材冷却，即使当所述转移压力机不在BDC(下止点)处时也是如此。
13.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述压力机包括用以进行所述淬火步骤的上部模具和下部模具，并且所述上部模具和所述下部模具包括腔。
14.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述压力机是常规的转移压力机。
15.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述感应加热包括在所述钢材中形成奥氏体，并且所述淬火步骤包括在所述钢材中形成马氏体。
16.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述钢材为Mn22B5级钢。
17.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述车辆部件是白车身部件、支柱、摇杆、柱、梁、轨道、加强件或保险杠。
18.一种由通过根据权利要求1所述的工艺制造的用于车辆的钢材形成的部件。
19.根据权利要求18所述的部件，其中，所述部件由钢形成并且是白车身部件、支柱、摇杆或柱。
20.根据权利要求18所述的部件，其中，所述部件由钢形成并且是梁、轨道、加强件或保险杠。
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