RU2743046C1

RU2743046C1 - Method for producing a component as a result of additional forming of a pre-formed circuit

Info

Publication number: RU2743046C1
Application number: RU2019129532A
Authority: RU
Inventors: Штефан МЮТЦЕ; Маттиас Шнайдер; Себастьян ВЕСТХОЙЗЕР; Ингвер Асмус ДЕНКС
Original assignee: Зальцгиттер Флахшталь Гмбх
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2021-02-12
Also published as: KR102386137B1; EP3585531A1; WO2018153615A1; KR20190120205A; EP3585531B1; ES2930811T3; DE102017103729A1; US20200038933A1

Abstract

FIELD: construction industry.SUBSTANCE: invention relates to a method for manufacturing a component for the automotive industry, or for the production of household electrical appliances, or for the development of mechanical equipment, or for the construction industry. The method for manufacturing the component includes cutting to size a steel billet at ambient temperature from a strip or sheet of steel. The steel billet in the cut-hardened edge areas is subject to the first forming operation at ambient temperature to obtain a preformed contour. The edge regions of the workpiece are heat treated at a temperature of at least 600 °C for a period of not more than 10 seconds. The edge regions of the preform at any time after said heat treatment are subjected to a second shaping operation at ambient temperature. The invention also includes the use of a steel billet.EFFECT: technical result of the invention is to achieve increased deformability and reduced sensitivity to cracking of the edge regions of the steel workpiece.19 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу производства компонента в результате дополнительной формовки предварительно сформованного контура заготовки в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения патента. Способ изобретения в сопоставлении с известными способами производства компонента, тем самым, характеризуется, в частности, увеличенной свободой выбора проектных решений во время технологического процесса формовки, в частности, краевых областей заготовки, подвергнутых поперечной резке. The present invention relates to a method for producing a component as a result of additional molding of a preformed contour of a preform in accordance with the preamble of claim 1 of the patent. The method of the invention, in comparison with known methods for the production of a component, is thus characterized, in particular, by an increased freedom of choice of design solutions during the technological process of forming, in particular, the edge regions of the workpiece subjected to cross cutting.

В следующем далее изложении термины «заготовка» или «листовая металлическая заготовка» должны пониматься как относящиеся к отрезанному куску листового металла, в частности, листовой стали. Листовые металлические заготовки могут не иметь нанесенного покрытия или могут быть снабжены металлическим и/или органическим коррозионностойким покрытием. In the following discussion, the terms "blank" or "sheet metal stock" are to be understood as referring to a cut piece of sheet metal, in particular sheet steel. The sheet metal blanks may be uncoated or may be provided with a metal and / or organic corrosion resistant coating.

В следующем далее изложении термин «компонент» должен пониматься как относящийся к компоненту, который производят из листовой металлической заготовки в результате формовки при использовании формообразующей оснастки при температуре окружающей среды. Листовые металлические материалы включают любые формуемые металлические материалы, однако, в частности сталь. In the following discussion, the term "component" is to be understood as referring to a component that is produced from a sheet metal blank by molding using a mold tool at ambient temperature. Sheet metal materials include any formable metal materials, however, in particular steel.

Такие компоненты преимущественно используют при конструировании автомобилей, но также возможными являются и области применения в промышленности бытовых электроприборов, при разработке механического оборудования или строительстве гражданских сооружений или в их сфере. Such components are predominantly used in the construction of automobiles, but applications in the household electrical appliance industry, in the development of mechanical equipment or in the construction of civil buildings or in their field are also possible.

Демонстрирующий яростную конкуренцию автомобильный рынок принуждает изготовителей к проведению непрерывного поиска решений, направленных на уменьшение расходов для их парка транспортных средств при одновременном сохранении наивысших возможных комфорта и защиты пассажиров. Критическую роль, тем самым, играют не только экономия массы всех компонентов транспортного средства, но также и наиболее выгодные характеристики отдельных компонентов при высоком статическом и динамическом напряжении во время эксплуатации, а также в случае аварии. The fiercely competitive automotive market is forcing manufacturers to continually seek solutions to reduce costs for their fleet while maintaining the highest possible comfort and passenger protection. Thus, it is not only the weight savings of all vehicle components that play a critical role, but also the most advantageous characteristics of the individual components at high static and dynamic stresses during operation, as well as in the event of an accident.

Поставщики исходного материала предпринимают попытки по удовлетворению потребностей в необходимых материалах в результате уменьшения толщин стенок из высокопрочных и сверхвысокопрочных сталей при одновременном в то же самое время улучшении характеристик компонента во время производства и эксплуатации. Raw material suppliers are attempting to meet material requirements by reducing wall thicknesses from high-strength and ultra-high-strength steels while at the same time improving component performance during production and use.

Поэтому данные стали должны удовлетворять сравнительно жесткие потребности применительно к прочности, деформируемости, вязкости, энергопоглощающей способности и противокоррозионной стойкости, а также их обрабатывемости, например, во время холодной формовки по отношению к усталостным характеристикам и во время сварки. Therefore, these steels must satisfy relatively stringent requirements in terms of strength, deformability, toughness, energy absorption and corrosion resistance, as well as their machinability, for example, during cold forming in relation to fatigue characteristics and during welding.

В числе вышеуказанных аспектов все большую важность приобретает производство компонентов из сталей повышенной и высокой прочности, характеризующихся пределами текучести, составляющими более чем 400 МПа, в выгодном случае находящимися в диапазоне от более чем 600 или более чем 800 МПа до приблизительно 1800 МПа или даже более того. Among the aforementioned aspects, it is becoming increasingly important to manufacture components from high and high strength steels with yield strengths greater than 400 MPa, advantageously in the range from more than 600 or more than 800 MPa to about 1800 MPa or even more. ...

Для производства компонента, как это известно, сначала проводят резку по размеру листовой металлической заготовки из горячекатаной или холоднокатаной полосы при комнатной температуре. Технологические процессы резки зачастую включают технологические процессы механического разделения, такие как, например, поперечная резка или пробивка, но также и менее широко распространенные технологические процессы термического разделения, такие как, например, лазерная резка. Технологические процессы термического разделения являются значительно более высокозатратными в сопоставлении с технологическими процессами механического разделения, так что их использование предусматривается только в исключительных случаях. For the production of the component, as is known, first cut to size a sheet of metal from a hot rolled or cold rolled strip at room temperature. Cutting processes often include mechanical separation processes such as cross-cutting or punching, but also less common thermal separation processes such as laser cutting, for example. Thermal separation technological processes are much more expensive in comparison with mechanical separation technological processes, so their use is provided only in exceptional cases.

После резки отрезанную заготовку располагают в формообразующей оснастке и на одно- или многоступенчатых стадиях формовки производят готовый компонент, такой как, например, рама шасси. After cutting, the cut blank is placed in a forming tooling and a finished component such as, for example, a chassis frame is produced in one or multi-stage forming stages.

Во время операции формовки кромки от резки, в частности, при их подъеме или расположении ориентированными вверх, например, в ходе операций по отбортовке в перфорированных заготовках, в особенности сильно подвергаются воздействию напряжения. During the forming operation, the cut edges, in particular when they are raised or oriented upward, for example during flanging operations in perforated workpieces, are particularly strongly stressed.

До операции формовки в отношении заготовки воплощают различные другие необязательные стадии изготовления, такие как, например, операции пробивки и резки. Prior to the forming operation, various other optional manufacturing steps such as, for example, punching and cutting operations are performed on the blank.

Кромки от резки могут иметь различные предварительные повреждения. Они обуславливаются, с одной стороны, деформационным упрочнением материала в результате механического разделения, которое представляет собой полное деформирование вплоть до разделения материала. С другой стороны, может встречаться эффект надреза, что обуславливается топографией поверхности резки. Edges from cutting can have various preliminary damages. They are caused, on the one hand, by the strain hardening of the material as a result of mechanical separation, which is a complete deformation up to the separation of the material. On the other hand, a notch effect may occur due to the topography of the cutting surface.

В особенности в случае сталей, рассматриваемых в данном случае, во время технологических процессов последующей формовки, таким образом, встречается увеличенная вероятность растрескивания в краевых областях данных кромок от резки. Especially in the case of the steels considered in this case, during post-forming processes, an increased likelihood of cracking occurs in the edge regions of these edges from cutting.

Вышеупомянутые предварительные повреждения кромок листа могут приводить к преждевременным отказам во время операций последующей формовки или во время эксплуатации компонента. The aforementioned preliminary damages to the edges of the sheet can lead to premature failures during post-forming operations or during component operation.

Испытание для характеристик формовки резаных кромок листового металла в отношении их чувствительности к растрескиванию на кромке проводят при использовании испытания на раздачу отверстия в соответствии с документом ISO 16630. Испытание на раздачу отверстия включают введение в листовой металл круглого отверстия в результате поперечной резки, где данное круглое отверстие после этого расширяют при использовании конического пуансона. Измеренная переменная представляет собой изменение диаметра отверстия по отношению к первоначальному диаметру и является соразмерной с возникновением первой трещины на кромке отверстия для кромки от резки. The test for the forming characteristics of cut edges of sheet metal in relation to their sensitivity to edge cracking is carried out using the hole expansion test in accordance with ISO 16630. The hole expansion test involves the introduction of a circular hole into the sheet metal as a result of cross-cutting, where this circular hole thereafter, it is expanded using a conical punch. The measured variable is the change in hole diameter with respect to the original diameter and is commensurate with the occurrence of the first crack at the edge of the cut edge hole.

Для сведения к минимуму описанной выше чувствительности к растрескиванию на кромке во время холодной формовки кромок листов, подвергнутых поперечной резке или пробивке, известны подходы, например, включающие изменение композиции сплава и переработку материала (например, целенаправленное корректирование оптимизированной микроструктуры) или относящиеся к организации технологического процесса во время холодной обрезки заготовки (например, в результате модифицирований зазора при резке, скорости, множественной обрезки и тому подобного). To minimize the above-described sensitivity to edge cracking during cold forming of cross-cut or punched sheet edges, approaches are known, for example, involving altering the alloy composition and reworking the material (for example, targeted adjustments to an optimized microstructure) or process related during cold trimming of the workpiece (for example, as a result of modifications to the cutting gap, speed, multiple trimming, and the like).

Данные меры являются либо дорогостоящими и сложными (например, многоступенчатые операции резки, техническое обслуживание оснастки для трехмерной резки и тому подобное), либо пока еще не приводят к получению оптимальных результатов. These measures are either costly and complex (for example, multi-stage cutting operations, maintenance of 3D cutting tools, etc.), or they do not yet lead to optimal results.

Кроме того, из выложенной публикации DE 10 2009 049 155 А1 известны нагревание по меньшей мере области кромки от резки до определенной температуры и осуществление технологического процесса резки при данной температуре в целях улучшения деформируемости резаных кромок и, тем самым, уменьшения или избегания деформационного упрочнения в области кромки от резки. Недостаток в данном случае заключается, с одной стороны, в требуемой высокой технической и экономической сложности нагревания листового металла, а, с другой стороны, в форсированном сочетании нагревания заготовки с непосредственно следующим далее технологическим процессом резки, что, таким образом, делает производство негибким. In addition, from the laid-open publication DE 10 2009 049 155 A1 it is known to heat at least the region of the edge from cutting to a certain temperature and to carry out the technological process of cutting at this temperature in order to improve the deformability of the cut edges and, thus, to reduce or avoid work hardening in the region cutting edges. The disadvantage in this case lies, on the one hand, in the required high technical and economic complexity of heating the sheet metal, and, on the other hand, in the forced combination of heating the workpiece with the immediately subsequent cutting technological process, which, thus, makes the production inflexible.

В публикации DE 10 2011 121 904 A1, кроме того, раскрываются холодная формовка подвергнутого поперечной резке листа и до дальнейших методик формовки локальное нагревание областей, подвергшихся деформационному упрочнению, при использовании лазера в целях частичного размягчения. Недостаток в данном случае заключается, в частности, в локальном размягчении, что представляет собой неоднородность применительно к часто использующемуся высокопрочному и сверхвысокопрочному материалу, в особенности в ситуациях воздействия напряжения и при осциллирующем напряжении. В дополнение к этому, неясно, где точно должно иметь место нагревание, и как фактически должно быть воплощено локальное нагревание с последовательностью по температуре и времени. Кроме того, неясно и то, как и в какой степени частичное размягчение способно улучшить деформируемость уже холодноформованного листового металла. DE 10 2011 121 904 A1 further discloses the cold forming of a cross-cut sheet and, prior to further forming techniques, the local heating of the strain-hardened regions using a laser for partial softening. The disadvantage in this case lies, in particular, in local softening, which is a heterogeneity in relation to the frequently used high-strength and ultra-high-strength material, especially in situations of stress and oscillating stress. In addition to this, it is not clear where exactly the heating should take place, and how the local heating with a sequence in temperature and time should actually be implemented. In addition, it is unclear how and to what extent partial softening can improve the deformability of already cold formed sheet metal.

В публикации DE 10 2014 016 614 A1 описывается способ производства компонента в результате формовки заготовки из стали, где отрезанную заготовку после необязательных операций пробивки и/или резки в областях кромок, подвергнутых поперечной резке, подвергают кратковременной температурной обработке (на протяжении максимально 10 сек) при по меньшей мере 600°С. После этого подвергнутые термической обработке кромки подвергают холодной формовке в любой момент времени после нагревания. Даже несмотря на то, что данный способ в основном способен увеличивать деформируемость деформационно-упрочненных кромок листов, подвергнутых механическому разделению, в сопоставлении с другими прежде известными способами, по вышеуказанным причинам все еще желательной является реализация еще более высокой деформируемости кромок, подвергнутых поперечной резке. DE 10 2014 016 614 A1 describes a method for the production of a component by forming a blank from steel, where the cut blank, after optional punching and / or cutting operations in the cross-cut edge regions, is subjected to a short temperature treatment (for a maximum of 10 seconds) at at least 600 ° C. Thereafter, the heat treated edges are cold formed at any time after heating. Even though this method is generally able to increase the deformability of the work-hardened edges of the sheared sheets over other previously known methods, it is still desirable for the above reasons to realize even higher deformability of the cut edges.

Поэтому задача настоящего изобретения заключается в предложении альтернативного способа производства холодноформованного компонента из листовой металлической заготовки, подвергнутой поперечной резке при комнатной температуре, где данный компонент в сопоставлении с обычными способами характеризуется увеличенной деформируемостью и уменьшенной чувствительностью к растрескиванию, предпочтительно в краевых областях заготовки, которые находятся под воздействием интенсивного напряжения в результате проведения операций резки или пробивки, во время технологического процесса последующей холодной формовки. Therefore, an object of the present invention is to provide an alternative method of producing a cold-formed component from a sheet metal blank, which has been cross-cut at room temperature, where this component, in comparison with conventional methods, is characterized by increased deformability and reduced sensitivity to cracking, preferably in the edge regions of the blank that are under exposure to intense stress as a result of cutting or punching operations during the subsequent cold forming process.

Изобретение разрешает данную проблему при использовании признаков из формулы изобретения, а в частности, при использовании способа производства компонента в результате дополнительной формовки уже предварительно сформованного контура заготовки, где заготовку, предварительно отрезанную по размеру при температуре окружающей среды от полосы или листового металла, подвергают после необязательных дополнительных стадий изготовления, проводимых при температуре окружающей среды, таких как, например, операции пробивки или резки для реализации углублений или отверстий, в выбранных краевых областях, которые подверглись деформационному упрочнению в результате проведения операций пробивки или резки для получения предварительно сформованного контура, операции первой формовки при температуре окружающей среды, где данный способ характеризуется тем, что необязательно уже краевые области, предназначенные для проведения операции формовки, но по меньшей мере краевые области, которые уже были подвергнуты операции первой формовки, нагревают до температуры, составляющей по меньшей мере 600°С, на протяжении периода времени, составляющего максимально 10 сек, и краевые области подвергают в любой момент времени после проведения термической обработки операции второй формовки или операциям дополнительной формовки при температуре окружающей среды совместно, соответственно, с проведением предшествующих термических обработок. The invention solves this problem when using the features from the claims, and in particular, when using the method for producing a component as a result of additional molding of an already preformed contour of the blank, where the blank, previously cut to size at ambient temperature from the strip or sheet metal, is subjected after optional additional manufacturing steps carried out at ambient temperature, such as, for example, punching or cutting operations to create depressions or holes in selected edge regions that have been strain hardened by punching or cutting operations to obtain a preformed contour, first forming operations at ambient temperature, where the method is characterized in that not necessarily already the edge regions intended for the shaping operation, but at least the edge regions that have already been subjected to the first molding is heated to a temperature of at least 600 ° C for a maximum of 10 seconds and the edge regions are subjected at any time after the heat treatment to a second molding operation or additional molding operations at ambient temperature together , respectively, with the previous heat treatments.

В качестве температуры окружающей среды рассматриваются как комнатная температура, например, 20°С, так и температура формообразующей оснастки. Температура формообразующей оснастки может находиться значительно выше комнатной температуры. Both room temperature, for example 20 ° C, and the temperature of the forming tool are considered as the ambient temperature. The mold tool temperature can be well above room temperature.

Как это продемонстрировали испытания, нежелательное, но неизбежное деформационное упрочнение механически резаных кромок, которое становится еще более явно выраженным в технологическом процессе последующей формовки для краевых областей, может быть значительно уменьшено или даже устранено в результате проведения температурной обработки только подвергшихся воздействию напряжения краевых областей при по меньшей мере 600°С. Для данной цели достаточной является очень кратковременная температурная обработка на протяжении максимально 10 сек, в частности, от 0,02 до 10 секунд или даже от 0,1 до 2 сек. Tests have shown that the undesirable but unavoidable work hardening of mechanically cut edges, which becomes even more pronounced in the subsequent shaping process for the edge regions, can be significantly reduced or even eliminated by thermal treatment of only the stressed edge regions when at least 600 ° C. For this purpose, a very short temperature treatment for a maximum of 10 seconds, in particular from 0.02 to 10 seconds, or even from 0.1 to 2 seconds, is sufficient.

Как это теперь было установлено, деформируемость материала, которая исчерпывается или по меньшей мере ограничивается в результате поперечной резки и формовки краевых областей, регенерируется полностью, в большой степени или по меньшей мере пропорционально в результате проведения упомянутой температурной обработки. В результате предварительно сформованные контуры могут быть сформованы или дополнительно сформованы еще раз после проведения кратковременной температурной обработки при по меньшей мере 600°С без увеличения риска трещинообразования в краевых областях. Вследствие проведения температурной обработки краевых областей предварительно сформованного контура не только исключается нежелательное деформационное упрочнение, но также и устраняются повреждения микроструктуры материала, а также неблагоприятные изменения контура, такие как микротрещины, так что материал, деформируемость которого почти что исчерпывается прежде, может быть дополнительно сформован после проведения температурной обработки без каких-либо опасений. Поэтому соответствующая изобретению последовательность из операции первой формовки, температурной обработки и операции второй формовки делает возможным получение значительно большего потенциала формовки материалов, чем это могут обеспечить обычные способы. It has now been found that the deformability of the material, which is exhausted or at least limited as a result of the cross-cutting and forming of the edge regions, is completely, largely or at least proportional, recovered as a result of said heat treatment. As a result, the preformed contours can be molded or further molded again after a brief heat treatment at at least 600 ° C without increasing the risk of cracking in the edge regions. Due to the temperature treatment of the edge regions of the preformed contour, not only undesirable work hardening is eliminated, but also damage to the microstructure of the material, as well as unfavorable changes in the contour, such as microcracks, are eliminated, so that a material, the deformability of which is almost exhausted before, can be further formed after carrying out heat treatment without any fear. Therefore, the sequence according to the invention of a first molding step, a temperature treatment and a second molding step makes it possible to obtain a significantly higher forming potential of the materials than can be achieved by conventional methods.

Как следствие проведения операции второй формовки возможный вариант осуществления способа, соответствующего изобретению, может уже в результате приводить к реализации желательного компонента. As a consequence of the second molding operation, a possible embodiment of the method according to the invention may already result in the realization of the desired component.

В качестве альтернативного варианта, в соответствии с еще одним вариантом осуществления способа за операцией второй формовки может следовать любое количество стадий, в частности, две, три или четыре стадии, в виде стадий дополнительной формовки краевых областей при комнатной температуре, где каждой из стадий дополнительной формовки также предшествует дополнительная температурная обработка краевых областей при по меньшей мере 600°С на протяжении периода времени, составляющего максимально 10 сек, в частности, находящегося в диапазоне от 0,02 до 10 или от 0,1 до 2 сек. Данным образом компонент может быть произведен в ходе многостадийного технологического процесса, при котором нежелательные свойства материала, получающиеся в результате деформационного упрочнения, в частности, увеличенная чувствительность к растрескиванию, встречаются в материале на каждой стадии формовки, однако, исключаются снова или по меньшей мере значительно уменьшаются в результате проведения последующей температурной обработки. Alternatively, according to another embodiment of the method, the second molding step can be followed by any number of steps, in particular two, three or four steps, in the form of steps for further forming the edge regions at room temperature, where each of the steps for further forming it is also preceded by a further temperature treatment of the edge regions at at least 600 ° C. for a period of at most 10 seconds, in particular in the range from 0.02 to 10 or from 0.1 to 2 seconds. In this way, the component can be produced in a multi-stage process in which undesirable material properties resulting from work hardening, in particular increased sensitivity to cracking, occur in the material at each forming stage, but are eliminated again or at least significantly reduced. as a result of the subsequent heat treatment.

Поэтому за операцией второй формовки в соответствии с данным вариантом осуществления способа изобретения может следовать любое количество чередующихся стадий формовки и термической обработки, в результате чего, в конечном счете, получают желательный компонент. Therefore, the second molding step according to this embodiment of the method of the invention may be followed by any number of alternating molding and heat treatment steps, ultimately resulting in the desired component.

Отдельные стадии формовки и температурной обработки способа, соответствующего изобретению, могут быть воплощены в любой момент времени, то есть, при разнесении по времени друг от друга. The separate shaping and heat treatment steps of the method according to the invention can be implemented at any point in time, that is, spaced apart in time from each other.

Способ, соответствующий изобретению, является в особенности хорошо применимым для любых кромок материала, подвергнутого поперечной резке, в частности, пробитых отверстий и кромок, имеющих любой контур. В результате увеличенной деформируемости в соответствии с изобретением становится возможным также и производство сложных геометрий, которые требуют, например, проведения нескольких стадий формовки. Даже сложные компоненты могут быть произведены как единое целое при исключении потребности в дополнительных операциях соединения. The method according to the invention is particularly well suited to any edges of the cross-cut material, in particular punched holes and edges having any contour. As a result of the increased deformability according to the invention, it is also possible to produce complex geometries, which require, for example, several forming steps. Even complex components can be produced as a whole, eliminating the need for additional jointing operations.

В способе, соответствующем изобретению, термическую обработку предпочтительно воплощают по всей толщине заготовки и в направлении плоскости заготовки в области, которая соответствует, самое большее, ее толщине. Продолжительность термического воздействия, тем самым, зависит от типа технологического процесса термической обработки. In the method according to the invention, the heat treatment is preferably carried out over the entire thickness of the workpiece and in the direction of the plane of the workpiece in a region corresponding at most to its thickness. The duration of the heat treatment, therefore, depends on the type of heat treatment process.

Само нагревание может быть воплощено любым желательным образом, например, в результате кондуктивного нагревания, индукционного нагревания, радиационного нагревания или в результате проведения лазерной обработки. В особенности хорошо подходящим для использования при проведении температурной обработки является кондуктивное нагревание в соответствии с использованием, например, в автомобильной промышленности во множестве случаев, как это демонстрируется примером швов точечной сварки. The heating itself may be embodied in any desired manner, for example, by conductive heating, induction heating, radiation heating, or by laser treatment. Particularly well suited for use in heat treatment is conductive heating in accordance with use, for example, in the automotive industry in a variety of cases, as illustrated by the example of spot welds.

В выгодном случае подходящим для использования является применение машины для точечной сварки, например, при довольно коротких временах обработки в целях обработки пробитых отверстий в заготовке, в то время как при наличии удлиненных краевых областей, подлежащих обработке, рассматриваются индукционный способ, радиационное нагревание или лазерная обработка при увеличенных временах обработки. In an advantageous case, the use of a spot welding machine is suitable, for example, with rather short processing times in order to process punched holes in a workpiece, while in the presence of elongated edge regions to be processed, induction method, radiation heating or laser processing are considered. with increased processing times.

Таким образом, подвод тепла является очень концентрированным в краевых областях, подвергшихся воздействию поперечной резки, и поэтому сопровождается сравнительно маленьким потреблением энергии, в частности, по отношению к способам, при которых воздействию нагревания подвергается вся заготовка, или которые находят себе применение в термической обработке для снятия напряжений, которая является более времязатратной на порядки величины. Thus, the heat input is very concentrated in the edge regions exposed to cross-cutting, and therefore is accompanied by a relatively low energy consumption, in particular in relation to methods in which the entire workpiece is exposed to heat, or which find themselves in heat treatment for stress relief, which is more time consuming by orders of magnitude.

Помимо этого, технологическое окно для температуры, достигаемой в области кромки от резки, является очень большим и включает температурный диапазон от более чем 600°С вплоть до температуры солидуса, составляющей приблизительно 1500°С. In addition, the processing window for the temperature reached in the region of the cutting edge is very large and includes a temperature range from more than 600 ° C up to a solidus temperature of about 1500 ° C.

Как это дополнительно продемонстрировали испытания, исключение деформационного упрочнения является критическим моментом для значительного улучшения способности к раздаче отверстия. В дополнение к этому, термическая обработка заделывает неоднородности, такие как, например, поры, что, тем самым, оказывает положительное воздействие на топографию кромок от резки. Tests have further demonstrated that eliminating work hardening is critical for significantly improving hole expansion capability. In addition, the heat treatment closes inhomogeneities such as pores, which thus has a positive effect on the topography of the cut edges.

Это не зависит от того, проводят ли термическую обработку ниже или выше температуры превращения Ас1. This is independent of whether the heat treatment is carried out below or above the Ac1 transformation temperature.

В случае проведения термической обработки выше Ас1 за обработкой будет следовать быстрое охлаждение в результате присутствия окружающего холодного материала, во время которого в сталях, способных подвергаться превращению, встречается превращение в так называемые метастабильные фазы. Получающаяся в результате микроструктура характеризуется по меньшей мере идентичной или увеличенной твердостью в сопоставлении с тем, что имеет место для области, не подвергнутой термической обработке. Например, твердость по Виккерсу увеличивается на вплоть до 1000 HV. In the case of a heat treatment above Ac1, the treatment will be followed by rapid cooling due to the presence of the surrounding cold material, during which transformation into so-called metastable phases occurs in the steels capable of being transformed. The resulting microstructure is characterized by at least the same or increased hardness compared to that of the region not subjected to heat treatment. For example, the Vickers hardness increases by up to 1000 HV.

Превращение микроструктуры, которое обычно сопровождается увеличением твердости, как это ни удивительно, не оказывает отрицательного воздействия на способность к раздаче отверстия в сопоставлении с тем, что имеет место для первоначальной микроструктуры, вне зависимости от того, будет ли реализована более твердая и, таким образом, менее вязкая микроструктура, так что также возможными являются и температуры обработки кромок от резки вплоть до предельного значения солидуса. The transformation of the microstructure, which is usually accompanied by an increase in hardness, surprisingly, does not adversely affect the ability to expand the hole compared to that of the original microstructure, regardless of whether a harder and thus less viscous microstructure, so that edge processing temperatures from cutting up to the solidus limit are also possible.

В любом случае критический момент заключается в значительной степени исключения деформационного упрочнения, введенного в результате проведения операции резки. In any case, the critical point is largely to eliminate the strain hardening introduced by the cutting operation.

Для защиты от окисления нагретых областей кромок от резки выгодное усовершенствование изобретения предусматривает струйное омывание данных областей при использовании инертных газов, например, аргона или азота. Струйное омывание при использовании инертного газа имеет место в течение продолжительности термической обработки, но также при необходимости может быть проведено и в дополнение к этому незадолго до начала и/или на протяжении ограниченного периода времени после проведения термической обработки. To protect the heated edge regions from being cut from oxidation, an advantageous improvement of the invention provides for the jetting of these regions using inert gases such as argon or nitrogen. The inert gas jetting takes place during the duration of the heat treatment, but can also be carried out, if necessary, and in addition shortly before and / or for a limited period after the heat treatment.

Стадии формовки способа, соответствующего изобретению, в выгодном случае могут быть проведены при использовании формообразующей оснастки, например, цилиндрических или конических пуансонов, которые уже существуют в производстве. The shaping steps of the method according to the invention can advantageously be carried out using shaping equipment, for example cylindrical or conical punches, which already exist in production.

В результате разнесения по времени друг от друга отдельных стадий формовки и стадий температурной обработки способа, соответствующего изобретению, при промышленном применении становится возможной в особенности высокая гибкость производственной последовательности. В случае выгодности с производственной точки зрения нагревание кромок от резки также имеет место непосредственно после стадии первой формовки или непосредственно после необязательной стадии дополнительной формовки. Для данной цели аппаратура для термической обработки может быть расположена по ходу технологического потока непосредственно ниже устройства для формовки в целях холодной формовки заготовки. As a result of the temporal separation of the individual molding and heat treatment steps of the method according to the invention, a particularly high flexibility of the production sequence becomes possible in industrial applications. In the case of an advantageous production point of view, heating of the edges from cutting also takes place immediately after the first forming step or immediately after an optional additional forming step. For this purpose, the heat treatment apparatus can be located downstream of the process flow device for cold forming of the preform.

Сама заготовка может быть подвергнута, например, подвижной прокатке при различных толщинах или может быть соединена из холоднокатаной или горячекатаной полосы при идентичных или различных толщине и/или качестве. Изобретение может быть применено для горяче- или холоднокатаных стальных полос из сталей в диапазоне от мягких до высокопрочных, которые могут быть снабжены коррозионностойким слоем в виде металлического и/или органического покрытия. Металлическое покрытие может, например, содержать цинк, магний, алюминий и/или кремний или быть изготовленным из них. The billet itself can be, for example, rolling rolling at different thicknesses, or can be joined from cold-rolled or hot-rolled strip at identical or different thicknesses and / or quality. The invention can be applied to hot or cold rolled steel strips of steels ranging from soft to high strength, which can be provided with a corrosion-resistant layer in the form of a metallic and / or organic coating. The metal coating may, for example, contain or be made from zinc, magnesium, aluminum and / or silicon.

Пригодность стальных полос с нанесенным покрытием для использования могут быть объяснены наличием возможности ограничения обработки кромочной области расстоянием от кромки, которое соответствует доле толщины заготовки, поскольку в данной области во время поперечной резки находится преимущественная часть повреждающего деформационного упрочнения. Таким образом, для толщин листовых металлов, соответствующих толщине в несколько миллиметров, достаточным может уже оказаться диапазон вплоть до расстояния до кромки в несколько десятков микрометров, так что, например, на эффективную противокоррозионную защиту металлического коррозионностойкого слоя не оказывается никакого воздействия или оказывается только незначительное воздействие. The suitability of coated steel strips for use can be explained by the possibility of limiting the processing of the edge region to a distance from the edge, which corresponds to a fraction of the thickness of the workpiece, since in this region, during cross-cutting, there is a predominant part of the damaging work hardening. Thus, for sheet metal thicknesses corresponding to a thickness of several millimeters, a range up to a distance to the edge of several tens of micrometers may already be sufficient, so that, for example, no effect is exerted on the effective anticorrosion protection of a metal corrosion-resistant layer, or only a minor effect is exerted. ...

В качестве сталей повышенной прочности находят себе применение все марки однофазных, а также многофазных сталей. Они включают марки микролегированных сталей повышенной прочности, а также бейнитные, ферритные или мартенситные марки и также двухфазные, многофазные стали или пнп-стали. Например, используются стали, характеризующиеся следующей далее композицией сплава при выражении в % (мас.): All grades of single-phase and multi-phase steels are used as high-strength steels. These include high-strength microalloyed steels as well as bainitic, ferritic or martensitic grades, and also duplex, multiphase or PNP steels. For example, steels are used having the following alloy composition expressed in% (wt.):

С 0,01 – 0,2 % C 0.01 - 0.2%

Si 0,2 – 4,0 % Si 0.2 - 4.0%

Mn 0,5 – 4,0 % Mn 0.5 - 4.0%

Al 0,02 – 0,1 Al 0.02 - 0.1

Ti 0,0 – 0,2 Ti 0.0 - 0.2

V 0,0 – 0,3 V 0.0 - 0.3

Nb 0,0 – 0,1 Nb 0.0 - 0.1

при необязательном добавлении Cr, Ni, Mo, B, остатка в виде железа, с включением примесей, получающихся в результате плавки. with the optional addition of Cr, Ni, Mo, B, the remainder in the form of iron, with the inclusion of impurities resulting from smelting.

Способу, соответствующему изобретению, свойственно преимущество в сопоставлении с известными мерами, направленными на уменьшение чувствительности к растрескиванию на кромке, заключающееся в изменении в результате проведения термической обработки только микроструктуры краевых областей, подвергшихся воздействию поперечной резки, и тем самым прочность обычно не уменьшается, а увеличивается. Нечувствительность к растрескиванию на кромке в значении большей способности к раздаче отверстия может быть улучшена с коэффициентом, составляющим 3 или даже более чем 4. The method according to the invention has an advantage over the known measures aimed at reducing the sensitivity to edge cracking, which consists in only changing the microstructure of the edge regions exposed to cross-cutting as a result of the heat treatment, and thus the strength is usually not reduced but increased. ... Insensitivity to edge cracking in terms of greater expansion capacity can be improved by a factor of 3 or even more than 4.

В промышленной области применения способа, соответствующего изобретению, с одной стороны, значительно увеличенная деформируемость краевых областей заготовок, подвергшихся критическому воздействию поперечной резки, способна уменьшить отбраковывание сформованных компонентов, а с другой стороны, теперь можно обойтись без прежде необходимых операций соединения при использовании, например, теперь возможных операций отбортовки для реализации, например, точек опоры. In the industrial field of application of the method according to the invention, on the one hand, the significantly increased deformability of the edge regions of the workpieces subjected to the critical action of cross-cutting can reduce the rejection of the formed components, and on the other hand, it is now possible to dispense with the previously necessary joining operations when using, for example, now possible flanging operations to implement, for example, pivot points.

Способ, соответствующий изобретению, вследствие улучшенной деформируемости краевых областей от резки также делает возможной реализацию более сложных геометрий компонентов и таким образом, большей свободы выбора проектных решений при использовании тех же самых материалов. В дополнение к этому, усталостная прочность холодноформованного компонента, как это ожидается, не уменьшается в результате наличия реализованной микроструктуры, которая, возможно, может оказаться более твердой, но более гомогенной в сопоставлении с первоначальным состоянием, но является увеличенной в особенности в явно выраженных двухфазных микроструктурах, таких как, например, двухфазные микроструктуры. The method according to the invention, due to the improved deformability of the edge regions from cutting, also makes it possible to realize more complex geometries of the components and thus more design freedom when using the same materials. In addition, the fatigue strength of the cold-formed component is not expected to decrease as a result of the realized microstructure, which may be harder, but more homogeneous compared to the initial state, but is increased especially in pronounced two-phase microstructures. such as, for example, two-phase microstructures.

С учетом кратковременного периода температурной обработки, составляющего максимально 10 сек, способ, соответствующий изобретению, может быть интегрирован в качестве промежуточной стадии изготовления в серийное производство, что указывает на частоту синхронизации в диапазоне от 0,1 до 10 сек. В частности, производство листовых металлических компонентов в автомобильном секторе на нескольких последовательных стадиях, таким образом, представляет собой предопределенную область применения способа, соответствующего изобретению. Taking into account a short temperature treatment period of at most 10 seconds, the method according to the invention can be integrated as an intermediate production step into serial production, which indicates a synchronization frequency in the range of 0.1 to 10 seconds. In particular, the production of sheet metal components in the automotive sector in several successive steps is thus a predetermined field of application for the method according to the invention.

Изобретение, кроме того, относится к использованию заготовки из стали для производства компонента, где заготовку, прежде отрезанную по размеру при комнатной температуре от полосы или листового металла, подвергают после необязательных дополнительных стадий изготовления, проводимых при комнатной температуре, таких как, например, операции пробивки или резки для реализации углублений или отверстий, в выбранных краевых областях, которые стали деформационно-упрочненными в результате проведения операций пробивки или резки для получения предварительно сформованного контура, операции первой формовки при комнатной температуре, и где краевые области, которые подвергались операции первой формовки, нагревают до температуры, составляющей по меньшей мере 600°С, на протяжении периода времени, составляющего максимально 10 сек, предпочтительно находящегося в диапазоне от 0,02 до 10 сек или от 0,1 до 2 сек, и краевые области подвергают операции второй формовки при комнатной температуре в любой момент времени после проведения термической обработки. The invention further relates to the use of a steel blank for the production of a component, wherein the blank, previously cut to size at room temperature from a strip or sheet metal, is subjected after optional additional manufacturing steps carried out at room temperature, such as, for example, punching operations or cutting to create depressions or holes, in selected edge regions that have become strain hardened as a result of punching or cutting operations to obtain a preformed contour, a first molding operation at room temperature, and where edge regions that have undergone the first molding operation are heated to a temperature of at least 600 ° C over a period of at most 10 seconds, preferably in the range from 0.02 to 10 seconds or from 0.1 to 2 seconds, and the edge regions are subjected to a second molding operation at room temperature. temperature at any time after heat treatment.

Необязательно полоса или листовой металл, от которых отрезают по размеру заготовку, использованную для производства компонента, могут быть предварительно сформованы на стадии предварительной обработки, а после этого от уже предварительно сформованных полосы или листового металла заготовка может быть отрезана тогда, когда это будет уместно по причинам изготовления. В качестве альтернативного варианта, предварительно сформована может быть уже отрезанная заготовка. Optionally, the strip or sheet metal from which the preform used to produce the component is cut to size can be preformed in a pre-processing step, and then the preform can then be cut from the already preformed strip or sheet metal when it is appropriate for reasons manufacturing. Alternatively, an already cut blank can be preformed.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления заготовку отрезают в результате поперечной резки, где термин «поперечная резка» включает как незамкнутые, так и замкнутые разрезы, то есть операции как резки, так и пробивки. In accordance with one preferred embodiment, the workpiece is cut by cross-cutting, where the term "cross-cutting" includes both open and closed cuts, that is, both cutting and punching operations.

Дополнительные признаки, преимущества и детали изобретения станут очевидными исходя из следующего далее описания фигуры 1, которая демонстрирует схематическую иллюстрацию отдельных стадий способа, соответствующего изобретению. Additional features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of Figure 1, which shows a schematic illustration of the individual steps of the method according to the invention.

Изображение на левой стороне фигуры 1 демонстрирует необязательную предварительную формовку заготовки, уже отрезанной по размеру в результате поперечной резки. Второе изображение слева на фигуре 1 демонстрирует пробивку отверстия в заготовке (стадия 1). После этого кромки от резки у отверстия необязательно подвергают нагреванию в соответствии с изобретением (стадия 1а). Кроме того, способ, соответствующий изобретению, включает последующую формовку заготовки в ее краевых областях для получения предварительно сформованного контура, например, неполной отбортовки (стадия 2). The image on the left side of Figure 1 shows the optional preforming of a workpiece already cut to size by cross-cutting. The second image on the left in FIG. 1 shows the punching of a hole in the workpiece (stage 1). Thereafter, the cut edges at the hole are optionally heated in accordance with the invention (step 1a). In addition, the method according to the invention includes the subsequent shaping of the preform in its edge regions to obtain a preformed contour, for example, an incomplete flange (step 2).

Поскольку таким образом полученный предварительно сформованный контур характеризуется высоким деформационным упрочнением в краевых областях, подвергшихся воздействию поперечной резки, что во время операции дополнительной формовки, возможно, приводило бы к возникновению дефектов в материале, краевые области после этого подвергают температурной обработке в соответствии с изобретением при по меньшей мере 600°С на протяжении периода времени, доходящего вплоть до 10 секунд, в целях исключения или уменьшения деформационного упрочнения (стадия 3). Since the thus obtained preformed contour is characterized by a high work hardening in the edge regions subjected to cross-cutting, which during the post-forming operation would possibly lead to defects in the material, the edge regions are then heat treated in accordance with the invention when at least 600 ° C for a period of time up to 10 seconds, in order to eliminate or reduce work hardening (stage 3).

Как следствие проведения температурной обработки компонент в значительной степени восстанавливает свою деформируемость также и в подвергшихся воздействию напряжения краевых областях, так что на следующей далее стадии может иметь место новая операция дополнительной формовки (стадия 4). As a consequence of the heat treatment, the component recovers to a large extent its deformability also in the stressed edge regions, so that a new post-shaping operation can take place in the next step (step 4).

В вариантах осуществления, в которых желательный компонент еще не был получен в результате проведения операции второй формовки, может быть исключено по меньшей мере частично, напряжение в материале, генерированное при проведении операции второй формовки, в результате проведения последующей температурной обработки при по меньшей мере 600°С на протяжении периода времени, составляющего максимально 10 сек, после чего может иметь место стадия третьей формовки. В случае недостижения желательного результата в результате проведения стадии третьей формовки стадии температурной обработки при по меньшей мере 600°С на протяжении периода времени, составляющего максимально 10 сек, со следующей далее стадией последующей формовки при комнатной температуре могут быть повторена так часто, как это окажется желательным. In embodiments in which the desired component has not yet been obtained as a result of the second shaping operation, the stress in the material generated during the second shaping operation as a result of the subsequent heat treatment at at least 600 ° can be eliminated. C for a period of at most 10 seconds, after which a third molding step may take place. If the desired result is not achieved by carrying out the third molding step, the thermal treatment step at at least 600 ° C for a maximum of 10 seconds, followed by a subsequent post-molding step at room temperature can be repeated as often as desired. ...

Признаки изобретения, раскрытые в предшествующем описании изобретения, на фигуре 1 и в формуле изобретения, могут быть существенными по отдельности, а также в любых комбинациях для реализации изобретения в его различных вариантах осуществления.The features of the invention disclosed in the foregoing description of the invention, in Figure 1 and in the claims may be essential individually or in any combination to implement the invention in its various embodiments.

Claims

1. A method for the production of a component for the automotive industry, or for the production of electrical household appliances, or for the development of mechanical equipment, or for the construction industry, in which a steel blank, previously cut to size at ambient temperature from a strip or sheet of steel, is exposed in the edge regions strain hardened by cutting, a first molding operation at ambient temperature to obtain a preformed contour, characterized in that said edge regions subjected to a first molding operation are heat treated at a temperature of at least 600 ° C for a period of time of not more than 10 seconds, wherein the edge regions are subjected to a second molding operation at ambient temperature at any time after said heat treatment.

2. The method according to claim. 1, characterized in that before the first molding operation, the punching or cutting operation is performed on a pre-cut to the size of the workpiece to obtain depressions or holes in said workpiece.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that at least the edge regions, which have already been subjected to the first shaping operation, are subjected to additional heat treatment.

4. A method according to any one of claims. 1-3, characterized in that the strip or sheet of steel, from which the blank used for the production of the component is cut to size, is preformed at the stage of pre-processing prior to the first forming operation.

5. The method according to any one of claims. 1-4, characterized in that the component is obtained as a result of a second molding operation.

6. The method according to any one of claims. 1-5, characterized in that after the second molding step, any number of additional forming steps of the edge regions are carried out at ambient temperature, each of the additional molding steps being preceded by additional heat treatment of the edge regions at at least 600 ° C for a period of time, constituting no more than 10 seconds.

7. A method according to any one of claims. 1-6, characterized in that the edge regions undergoing the first molding operation are heat treated to a temperature of at least 600 ° C. for a period of time in the range of 0.02 to 10 seconds.

8. The method according to any one of claims. 1-7, characterized in that the edge regions undergoing the first shaping operation are heat treated at a temperature of at least 600 ° C. for a period of time in the range of 0.1 to 2 seconds.

9. The method according to any one of claims. 1-8, characterized in that the edge regions undergoing the first molding operation are heat treated at a temperature in the range from 600 ° C to the solidus temperature.

10. The method according to any one of claims. 1-9, characterized in that the edge regions undergoing the first molding operation are heat treated at a temperature in the range from the Ac1 transformation temperature to the solidus temperature.

11. The method according to any one of claims. 1-10, characterized in that the heat treatment at a temperature of at least 600 ° C is carried out by means of induction heating, conductive heating, radiation heating or by using laser radiation.

12. The method according to any one of claims. 1-11, characterized in that the preform has an organic and / or metallic coating.

13. A method according to claim 12, characterized in that the metal coating contains Zn, Mg, Al and / or Si.

14. The method according to any one of claims. 1-13, characterized in that the heat treatment of the workpiece is carried out starting from its edge, in the direction of the region corresponding to the largest thickness of the workpiece.

15. The method according to any one of claims. 1-14, characterized in that the area in the vicinity of the heat treatment site is blown during and optionally before and / or after the heat treatment with an inert gas jet to protect against oxidation.

16. The method according to any one of claims. 1-15, characterized in that steel is used, characterized by the following composition expressed in wt%:

C 0.01 - 0.2

Si 0.2 - 4.0

Mn 0.5 - 4.0

Al 0.02 - 0.1

Ti 0.0 - 0.2

V 0.0 - 0.3

Nb 0.0 - 0.1,

with the optional addition of Cr, Ni, Mo, B, the rest is iron and inevitable impurities.

17. The use of a steel blank, pre-cut to size from a strip or sheet of steel at ambient temperature, subjected to the edge regions subjected to strain hardening as a result of a cutting operation, a first molding operation at ambient temperature to obtain a preformed contour subjected to areas after the first forming operation by heat treatment by heating to a temperature of at least 600 ° C for no more than 10 seconds, and subjected to the second forming operation at ambient temperature after heat treatment, as a preform for the production of a component for the automotive industry , or for the manufacture of household electrical appliances, or for the development of mechanical equipment, or the construction industry.

18. Use according to claim 17, characterized in that the edge regions undergoing the first shaping operation are heat treated by heating at a temperature of at least 600 ° C for a period of time in the range of 0.02 to 10 seconds.

19. Use according to claim 17 or 18, characterized in that the edge regions subjected to the first forming step are heat treated at a temperature of at least 600 ° C. for a period of time in the range of 0.1 to 2 seconds.