CZ308209B6 - Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary - Google Patents

Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary Download PDF

Info

Publication number
CZ308209B6
CZ308209B6 CZ2019-513A CZ2019513A CZ308209B6 CZ 308209 B6 CZ308209 B6 CZ 308209B6 CZ 2019513 A CZ2019513 A CZ 2019513A CZ 308209 B6 CZ308209 B6 CZ 308209B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
semi
product
tool
steel
temperature
Prior art date
Application number
CZ2019-513A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2019513A3 (cs
Inventor
Bohuslav Mašek
Ctibor Štádler
VjaÄŤeslav Georgijev
Jiří Hammerbauer
Radek Holota
Original Assignee
Západočeská Univerzita V Plzni
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Západočeská Univerzita V Plzni filed Critical Západočeská Univerzita V Plzni
Priority to CZ2019-513A priority Critical patent/CZ308209B6/cs
Priority to US16/584,264 priority patent/US20210040574A1/en
Publication of CZ2019513A3 publication Critical patent/CZ2019513A3/cs
Publication of CZ308209B6 publication Critical patent/CZ308209B6/cs

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/667Quenching devices for spray quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C21D9/48Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals deep-drawing sheets
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/50Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for welded joints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Způsob výroby plechových ocelových polotovarů (P) metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary spočívá v tom, že ocelový polotovar (P) je ohřát na teplotu, při níž dochází k plné transformaci feriticko-peritické struktury na austenit, následně je polotovar (P) lokálně ve spotech určených pro svary ochlazován na teplotu blízkou Moceli, s následným dohřevem vedením tepla z okolí a v důsledku toho vyžíhání zákalné struktury. Poté je v nástroji provedeno přetvoření polotovaru (P) na prostorový výtažek, který je zároveň v nástroji zakalen, přičemž při dosažení požadované teploty je plechový polotovar (P) vyjmut z nástroje.

Description

Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary.
Dosavadní stav techniky
Ocelové polotovary vyráběné technologií press-hardening, tedy kalením v nástroji, s výhodou využívané pro stavbu karoserie automobilů, jsou vyráběny s vysoce pevných MnB ocelí, které mají po zpracování martenzitickou strukturu. Díky tomu, jsou nejen pevné, ale vykazují i poměrně omezené plastické vlastnosti, které se velmi negativně projevují u svařovaných konstrukcí, zejména u spojů vytvořených bodovým svařováním. Se stoupající pevností vzniká vyšší riziko poškození konstrukce v důsledku vnějšího namáhání, např. při nárazu vozidla. V samotných svárech, nebo v jejich bezprostředních okolí, může docházet k porušení nízkoenergetickým lomem. Aby bylo toto nebezpečí sníženo, může být provedeno lokální vyžíhání materiálu v místech svarů, eventuelně i v jejich bezprostředním okolí. Žíháním získá materiál lepší plastické vlastnosti, při částečné redukci pevnostních hodnot. Nevýhodou toho postupuje prodloužení času výroby a energetická spotřeba při operaci lokálního žíhání. Ze stavu techniky je kupříkladu znám dokument č. US 20190226045 AI, ve kterém je popsán způsob výroby a složení plechu ve formě feritické oceli tepelným zpracováním ve formě žíhání.
Podstata vynálezu
Podstatou vynálezu je způsob výroby ocelových polotovarů s lokálně modifikovanou strukturou. Jedná se o způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary, kdy ocelový polotovar je ohřát na teplotu, při níž dochází k plné transformaci feriticko-perlitické struktury na austenit.
- Ocelový polotovar je ohřát na teplotu v rozmezí 930 °C až 960 °C.
- Polotovar je následně lokálně, ve spotech budoucích svarů, rychle ochlazován na teplotu blízkou Mf oceli, a to pouze v místech určených pro svary. Ocelový polotovar je lokálně ochlazován ve spotech určených pro svary po dobu v rozmezí 1 až 10 sekund. Ochlazování může být provedeno v průběhu transportu do nástroje.
Tímto způsobem chlazení vzniknou na polotovaru zakalené spoty, zatímco v ostatních oblastech materiálu je teplota nad teplotou transformace zákalných struktur, martenzitu, ev. bainitu. Ve výhodném provedení jsou použity k chlazení trysky, které na ochlazovaná místa přivádějí pod tlakem chladicí médium. To je pak clonou odváděno z místa ochlazování. Clona zabezpečí definovanou oblast ochlazování. Pro zvýšení intenzity procesu může být ochlazování provedeno z obou stran plechového přístřihu. Ochlazení může být alternativně provedeno i kontaktním způsobem pomocí chlazených kontaktů, které jsou pod tlakem přitisknuty k povrchu polotovaru. V okamžiku dosažení teploty zákalné struktury je chlazení ukončeno. Intenzivním chlazením je odvedena tepelná energie pouze z ochlazované oblasti, tedy ze spotu, kde se bude v budoucnu nacházet svar. Ochlazováním je odvedena i transformační energie, jež je uvolňována v důsledku transformace austenitu na zákalnou strukturu.
- Díky vedení tepla z okolí ochlazeného spotu se začne zpětně materiál ve spotu ohřívat a tím započne žíhání zákalné struktury. V důsledku poklesu teploty přístřihu již původně ochlazená
- 1 CZ 308209 B6 místa nemohou zpětně transformovat na austenit, neboť okolní teplota již poklesla pod teplotu Ars a tím se nemohou již podruhé v procesu znovu zakalit.
- Následuje vložení nahřátého přístřihu do nástroje a provedení hlubokého tažení s tím, že na konci procesu polotovar dosedá na formu, která odebírá z polotovaru teplo a tím dochází k martenzitické transformaci doposud austenitické struktury polotovaru. Část této energie je v důsledku teplotního gradientu převedena do původního podchlazeného spotu, kde nadále přispívá k popuštění původního martenzitu, který se postupně mění na popuštěný martenzit, resp. bainit, tedy na ferit a karbidy.
- Po dosažení teploty konce martenzitické transformace je zakalený výlisek z formy vyjmut, přičemž následuje jeho volné ochlazení na vzduchu až do teploty RT. V jiném provedení může být výlisek vyjmut i při jiných teplotách např. při dosažení teploty RT, nebo naopak při teplotách vyšších, pokud se jedná o zpracování v temperovaném nástroji.
Objasnění výkresů
Na Obr. 1 je znázorněno ochlazování plechového polotovaru v místech, kde budou provedeny svary, na Obr. 2 je ochlazování provedeno z obou stran plechového polotovaru.
Příklady uskutečnění vynálezu
Ocelový přístňh P vyrobený z plechu tloušťky 1,5 mm zocelí 22 MnB je vložen do průběžné ohřívací pece. Průchodem pece v průběhu pěti minut dojde postupně k jeho ohřátí na teplotu 950 °C, kdy se zároveň původní feritickoperlitická struktura transformuje na austenit. V momentě ukončení toho ohřívacího a austenitizačního procesu je polotovar P vysunut z pece a pomocí naváděčů a dorazů je během dvou sekund ustaven v loži chladicího přípravku do přesně definované polohy. Zároveň s tím se přiblíží chladicí hlava opatřena chladicími tryskami L Během 2,5 sekund je provedeno chlazení vodou M pod tlakem 6 barů ve spotech určených pro svary. Chladicí médium M je od okolního prostředí odstíněno soustředěnou clonou 2 o průměru 12 mm. Pomocí této clony 2 je rovněž provedeno odvedení chladicího média M z ochlazovaného místa. Po ukončení chlazení následuje transfer polotovaru P pomocí manipulačního zařízení do nástroje. V čase 5 až 7 sekund po ukončení chlazení se nástroj uzavře, přičemž dojde k plastickému přetvoření plechového polotovaru P na prostorový výtažek, který je zároveň v nástroji zakalen. Polotovar P je následně z nástroje vyjmut a dochlazen na teplotu okolí.
V jiném výhodném provedení může být plechový polotovar P po vyjmutí z pece přímo ustaven do naváděčů nástroje, přičemž mezi vrchním dílem formy a přidržovače je vložena ochlazovací hlava s tryskami 1, která okamžitě po ustavení plechu P ve formě provede výše popsané lokální ochlazení pomocí ochlazovacích kontaktů tvaru mezikruží, které jsou přitisknuty na povrch polotovaru. Poté je ochlazovací hlava z prostoru formy vysunuta a po 5 až 10 sekundové výdrži je provedeno hluboké tažení s následným zakalením v nástroji. Při dosažení teploty nástroje odpovídající teplotě RTje polotovar P vyjmut z nástroje.
V jiném výhodném provedení může být polotovar P vysunut z pece a pomocí manipulačního greiferu přesouván do nástroje. Na greiferu jsou umístěny výše popsané trysky, které v průběhu transferu provádějí ochlazování spotů chladicím médiem v trvání 3 sekund. Poté dochází k znovuohřátí spotů vedením tepla z okolí. Pomocí naváděčů a dorazů je během dalších 5 sekund polotovar ustaven v nástroji, přičemž dojde k plastickému přetvoření plechového polotovaru P na prostorový výtažek, který je zároveň v nástroji zakalen. Polotovar P je následně z nástroje vyjmut a dochlazen na teplotu okolí.
V jiném výhodném provedení jsou namísto trysek v greiferu umístěny měděné chlazené
-2CZ 308209 B6 kontakty, které jsou při uchopení polotovaru greiferem přitisknuty na povrch polotovaru v místě spotů a odvodem tepla způsobí během 4 sekund požadované ochlazení. Poté pokračuje proces jako v předchozím případě.
Průmyslová využitelnost
Vynález lze široce uplatnit v oblasti výroby vysokopevných ocelových polotovarů vyráběných metodou press-hardening s požadavkem na zlepšení mechanických vlastností v oblasti kolem svarových spojů.

Claims (3)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary, vyznačující se tím, že ocelový polotovar je ohřát na teplotu při níž dochází k plné transformaci feriticko-perlitické struktury na austenit, polotovar je následně lokálně ochlazován na teplotu blízkou Mf oceli ve spotech určených pro svary, poté jev důsledku vedení tepla z okolí dosaženo opětného nárůstu teploty v těchto místech na teplotu, která zákalnou strukturu popustí, přičemž je polotovar přesunut do nástroje, ve kterém je provedeno přetvoření plechového přístřihu na prostorový výtažek, který je zároveň v nástroji zakalen, načež při dosažení požadované teploty je plechový polotovar vyjmut z nástroje.
  2. 2. Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary podle nároku 1, vyznačující se tím, že ocelový polotovar je ohřát na teplotu v rozmezí 800 °C až 980 °C, přičemž energie dodaná pro ohřev a austenitizaci je částečně využita pro popuštění zakalených spotu v místech budoucích svarů.
  3. 3. Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že ocelový polotovar je lokálně intenzivně ochlazován v místech určených pro svary po dobu v rozmezí 1 až 10 sekund pomocí ochlazovacího média.
CZ2019-513A 2019-08-07 2019-08-07 Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary CZ308209B6 (cs)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-513A CZ308209B6 (cs) 2019-08-07 2019-08-07 Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary
US16/584,264 US20210040574A1 (en) 2019-08-07 2019-09-26 Method of production of steel sheet semi-finished products by press hardening with locally-modified structure in spots for welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2019-513A CZ308209B6 (cs) 2019-08-07 2019-08-07 Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2019513A3 CZ2019513A3 (cs) 2020-02-26
CZ308209B6 true CZ308209B6 (cs) 2020-02-26

Family

ID=69583150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2019-513A CZ308209B6 (cs) 2019-08-07 2019-08-07 Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20210040574A1 (cs)
CZ (1) CZ308209B6 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020135112A1 (de) 2020-10-30 2022-05-05 Západočeská Univerzita V Plzni Behandlung eines Blechhalbzeugs, bestimmt zum Tiefziehen für die Widerstandserwärmung durch elektrischen Strom

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013002625A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Audi Ag Greifervorrichtung und Transfervorrichtung für den Transport erwärmter Blechplatinen, sowie Verfahren zum Herstellen von warmumgeformten und/oder pressgehärteten Blechformteilen
CZ305697B6 (cs) * 2014-06-30 2016-02-10 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby ocelových dílů z plechu tažených zatepla
CZ307654B6 (cs) * 2011-04-04 2019-01-30 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby plechového ocelového výlisku s lokálně modifikovanými vlastnostmi

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4795486B2 (ja) * 2009-06-22 2011-10-19 新日本製鐵株式会社 鋼板の熱間プレス成形方法、鋼板の熱間プレス成形装置、及び鋼成形部材

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ307654B6 (cs) * 2011-04-04 2019-01-30 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby plechového ocelového výlisku s lokálně modifikovanými vlastnostmi
DE102013002625A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Audi Ag Greifervorrichtung und Transfervorrichtung für den Transport erwärmter Blechplatinen, sowie Verfahren zum Herstellen von warmumgeformten und/oder pressgehärteten Blechformteilen
CZ305697B6 (cs) * 2014-06-30 2016-02-10 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby ocelových dílů z plechu tažených zatepla

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020135112A1 (de) 2020-10-30 2022-05-05 Západočeská Univerzita V Plzni Behandlung eines Blechhalbzeugs, bestimmt zum Tiefziehen für die Widerstandserwärmung durch elektrischen Strom
US11904373B2 (en) 2020-10-30 2024-02-20 Zapadoceska Univerzita V Plzni Modification of a deep-drawing sheet blank for electric resistance heating

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2019513A3 (cs) 2020-02-26
US20210040574A1 (en) 2021-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8597441B2 (en) Method for producing partially hardened steel components
CN113249556B (zh) 具有至少两个强度不同的区域的汽车组件的制备方法
CN101622365B (zh) 使用焊后热处理改善缝焊接头性能的方法
US20110094282A1 (en) Method and hot forming system for producing a hardened, hot formed workpiece
US8056383B2 (en) Method of reheating steel part
US20130136945A1 (en) Tailored Properties By Post Hot Forming Processing
WO2017190220A1 (en) Hot forming tool with infrared light source
CN101805821A (zh) 钢材冲压成形一体化处理方法
US11219937B2 (en) Centering and selective heating
KR101277874B1 (ko) 이종 강도 영역을 갖는 열간 성형품 및 그 제조방법
JP7437466B2 (ja) 熱処理方法
JP2019508582A (ja) 金属を熱処理する方法及び装置
JP2014531319A (ja) 鋼板からパーツを形成する方法
CZ308209B6 (cs) Způsob výroby plechových ocelových polotovarů metodou press-hardening s lokálně modifikovanou strukturou v místech určených pro svary
KR101153595B1 (ko) 다른 강도 영역을 갖는 열간 프레스 성형품의 제조방법
US20210230711A1 (en) Heat treatment method and heat treatment apparatus
KR101272917B1 (ko) 레이저 열처리용 지그
US10391538B2 (en) Method of manufacturing hot deep drawn steel parts of sheet metal
US10266905B2 (en) Method and apparatus for hardening a component or semi-finished product
JPH04143225A (ja) 長さ方向に強度の異なる長尺鋼材の製造方法
RU2816975C1 (ru) Способ термической обработки изделия из стали с содержанием углерода 0,4-1,5%
CA2916123C (en) Method and device for partially hardening semifinished products
US11299794B2 (en) Hot-forming line and method for producing hot-formed and press-quenched sheet-steel products
WO2009113938A1 (en) A method of shaping and hardening a sheet steel blank
SK500312023A3 (sk) Spôsob tepelného a deformačného spracovania kovového polotovaru

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20220807