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用于生产局部硬化的成形部件的工艺和装置.pdf

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用于 生产 局部 硬化 成形 部件 工艺 装置
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摘要
申请专利号:

CN201610172634.4

申请日:

2016.03.24

公开号:

CN106001231A

公开日:

2016.10.12

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):B21D 22/20申请日:20160324|||公开
IPC分类号: B21D22/20; B21D24/16; B21D35/00; B21D53/88 主分类号: B21D22/20
申请人: 维巴模具制造有限公司
发明人: J·格拉夫; K·韦伯
地址: 奥地利迭塔赫/?#22266;?#23572;
优?#28909;ǎ?/td> 2015.03.26 EP 15161040.9
专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 刘佳
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法律状态
申请(专利)号:

CN201610172634.4

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2018.03.09|||2016.10.12

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明涉及一种生产局部硬化的金属成形部件的工艺,包括以下工艺步骤:将由可硬化的热形成钢板片构成的半成品(19)加热到硬化温度;将在组合的热形成切割装置内加热的半成品(19)热形成到三维的成形部件(20);切割在组合的热形成切割装置内的成形部件(20);将在热形成切割装置内的成形部件(20)压力硬化为硬化的形成部件(20),这样,通过快速冷却使得第一局部区域(21A)硬化,成形部件(20)的第二局部区域(21B)受到热处理,以便获得比第一局部区域(21A)大的延展性和低的强度,其中,切割成形部件的操作是在第一局部区域(21A)和第二局部区域(21B)中的至少一个区域内进行的。本发明还涉及用于生产金属成形部件的组合的热成形切割装置(2)。

权利要求书

1.一种生产局部硬化的金属成形部件的工艺,包括以下工艺步骤:
将由可硬化的热形成钢板片构成的半成品(19)加热到硬化温度(S10);
将在组合的热形成切割装置(2)内加热的半成品热形成到三维的成形部件(20)(S20);
切割在所述热形成切割装置(2)内的成形部件(20)(S30);
将在所述热形成切割装置(2)内的成形部件(20)压力硬化为硬化的成形部件(20)
(S40),这样,通过快速冷却使得第一局部区域(21A)硬化,所述成形部件(20)的第二局部区
域(21B)被热处理,以便获得比所述第一局部区域(21A)大的延展性和低的强度,
其特征在于,所述切割成形部件(20)的步骤(S30)是在所述第一局部区域(21A)和所述
第二局部区域(21B)中的至少一个区域内进行的。
2.如权利要求1所述的工艺,其特征在于,所述组合的热成形切割装置(2)包括上部工
具部分(3、4、5)和下部工具部分(6、7、8),它们为了使半成品(19)热成形而闭合,其中,在工
具部分(3、4、5;6、7、8)闭合时?#20197;?#21387;力硬化(40)之前进行所述的切割步骤(S30)。
3.如权利要求1或2所述的工艺,其特征在于,在工具部分(3、4、5;6、7、8)已经闭合之
后,所述半成品(19)在所述第二局部区域内保持在温度范围在300℃和600℃之间的温度
(T2)上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工艺,其特征在于,所述工具部分(3、4、5;6、7、8)保
持闭合持续0.5秒至360秒的时间。
5.如权利要求1至4中任一项所述的工艺,其特征在于,
所述上部工具部分(3、4、5)和所述下部工具部分(6、7、8)中的至少一个包括第一工具
部分(13A、27A),在热成形(S20)和压力硬化(S40)的过程中,所述至少一个工具部分与所述
成形部件(20)的第一局部区域(21A)相接触,其中所述第一工具部分(13A、27A)被冷却,以

所述上部工具部分(3、4、5)和所述下部工具部分(6、7、8)中的至少一个包括第二工具
部分(13B、27B),在热成形(S20)和压力硬化(S40)的过程中,所述至少一个工具部分与所述
半成品(19)的第二局部区域(21B)相接触,其中所述第二工具部分(13B、27B)被加热。
6.如权利要求5所述的工艺,其特征在于,在热成形之前、之中和/或之后,所述第一工
具部分(13A、27A)和所述第二工具部分(13B、27B)中的至少一个被冷却。
7.如权利要求1至6中任一项所述的工艺,其特征在于,在工具部分(3、4、5;6、7、8)被打
开的过程中和/或打开之后,所述成形部件(20)的第一局部区域(21A)和第二局部区域
(21B)中的至少一个经受空气流动。
8.一种用于生产金属成形部件的热成形切割装置(2),包括:
上部工具部分(3、4、5),
下部工具部分(6、7、8),
其中,所述上部工具部分(3、4、5)和下部工具部分(6、7、8)可闭合,用于将插入在所述
上部工具部分(3、4、5)和所述下部工具部分(6、7、8)之间的半成品(19)成形为成形部件
(20),
其中,所述上部工具部分(3、4、5)和所述下部工具部分(6、7、8)中的至少一个包括第一
工具部分(13A、17A),在闭合过程中,所述至少一个工具部分与半成品(19)的第一局部区域
(21A)相接触,
其中,所述第一工具部分(13A、17A)包括第一回火装置(23A、27A),籍由所述第一回火
装置能将第一工具部分(13A、17A)设定到第一温度(T1),
其中,所述上部工具部分(3、4、5)和所述下部工具部分(6、7、8)中的至少一个包括第二
工具部分(13B、17B),在闭合过程中,所述至少一个工具部分与半成品(19)的第二局部区域
(21B)相接触,
其中,所述第二工具部分(13B、17B)包括第二回火装置(23B、27B),籍由所述第二回火
装置能将所述第二工具部分(13B、17B)设定到第二温度(T2),所述第二温度(T2)高于所述
第一工具部分(13A、17A)的所述第一温度(T1),
其中,所述上部工具部分(3、4、5)和所述下部工具部分(6、7、8)中的至少一个,在所述
第一工具部分(13A、17A)和所述第二工具部分(13B、17B)中的至少一个内,包括至少一个切
割工具(11、12),其被设计成切割成形部件。
9.如权利要求8所述的热成形切割装置(2),其特征在于,
所述第一回火装置(23A、27A)被设计用于快速冷却所述第一工具部分(13A、17A),以使
所述成形部件(20)在所述第一局部区域(21A)内硬化,
所述第二回火装置(23B、27B)被设计成用来加热所述第二工具部分(13B、17B),以使所
述成形部件(20)在所述第二局部区域(21B)内获得比所述第一局部区域(21A)高的延展性。
10.如权利要求8或权利要求9所述的热成形切割装置(2),其特征在于,
所述第一回火装置(23A、27A)包括冷却通道布置,冷却介质能通过所述冷却通道布置
流动,以及/或者
所述第二回火装置(23B、27B)包括多个加热筒,它们容纳在所述第二工具部分(13B、
17B)的腔室内。
11.如权利要求8至10中任一项所述的热成形切割装置(2),其特征在于,所述第二工具
部分(13B、17B)包括能让流体流过的通道布置(39、40)。
12.如权利要求8至11中任一项所述的热成形切割装置(2),其特征在于,所述第一工具
部分(13A、17A)和所述第二工具部分(13B、17B)各自包括成形面,所述成形面在闭合过程中
与所述半成品(19)相接触,其中所述通道布置(39、40)中的至少部分通道终止在成形面内,
以便从所述通道出来的空气能顶着半成品鼓吹。
13.如权利要求8至12中任一项所述的热成形切割装置(2),其特征在于,所述第二工具
部分(13B、17B)和所述第一工具部分(13A、17A)籍由绝热材料(37、38)彼此分开。
14.如权利要求8至13中任一项所述的热成形切割装置(2),其特征在于,切割工具(11、
12)分别布置在所述第一工具部分(13A、17A)和所述第二工具部分(13B、17B)的边缘区域
内,并至少在所述热成形切割装置(2)的部分圆周部分上?#30001;臁?br />
15.如权利要求8至14中任一项所述的热成形切割装置(2),其特征在于,所述切割工具
(2)包括:连接到所述上部和下部工具部分(3、4、5;6、7、8)中的一个上的切割冲头(31),以
及连接到所述上部和下部工具部分(3、4、5;6、7、8)中的另一个上的切割模(33),以及用于
坯料片废料的凹部(35、36)。

说明书

用于生产局部硬化的成形部件的工艺和装置

技术领域

本发明涉及一种用于生产局部硬化的成形部件的工艺和装置,更具体地说,用作
为机动车的结构部件的装置。

背?#20985;?#26415;

从DE 10 2005 032 113中,可知一种用于在压机中的两个工具半部之间热成形和
局部硬化部件的工艺和装置。工具半部各被分为多个部分,这些部分彼此通过热绝缘分离
开。两个部分可通过控制温度来加热或冷却,以便温度和冷却曲线可设置在部件的不同区
域内。

EP 1 715 066 A1提出了一种用于成形和压力硬化金属板片的装置。加热元件集
成到成形工具内,以在成形工具内的某些区域内加热金属板片,并通过特殊的回火操作来
影响材料结构。加热元件相对于成形工具的毗连壁通过隔绝层而得到热防护。

从DE 10 2006 015 666 A1中,可知一种生产金属成形部件的工艺,其通过与同时
的切割操作相组合的热形成来生产金属成形的部件。为此目的,可利用与固定到挤压杆的
上部工具相组合的组合工具、通过力元件而支承在压机台上的模具以及固定在切割冲头上
的切割工具。切割冲头布置在模具边缘处或凹部内。切割发生在400℃和700℃之间的温度
范围内。

成形部件,更具体来说,如果用作为机动车的结构部件,则成形部件必须具有不同
的技术特征,有时是相冲突的技术特征。因此,在某些区域内,成形部件必须相应地具有高
的硬度和强度以及低的延展性值的特征,而在其他区域内,它们必须包括低的硬度和强度
值以及高的延展性值。这导致生产成形部件需要有近净成形和特殊的材料特征。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种生产局部硬化成形部件的工艺,该过程可以简单地
和快速地执行,其允许成形部件具有近净成形。此外,本发明的目的在于提供一种装置,其
允许生产具有高度精确性和短循环时间的硬化的成形部件。

该目的通过提供一种生产局部硬化的金属成形部件的工艺?#35789;?#29616;的,该工艺包括
如下的工艺步骤:将由可硬化的热形成钢板片构成的半成品加热到硬化温度;将在组合的
热形成切割装置内加热的半成品热形成到三维成形部件;切割在组合的热形成切割装置内
的成形部件;将在热形成切割装置内的成形部件压力硬化为硬化的形成部件,以便通过快
速冷却使得第一局部区域硬化,通过加热产生形成部件的第二局部区域,以便包括比第一
局部区域大的延展性和低的强度,其中,切割成形部件发生在第一局部区域和第二局部区
域中的至少一个区域内。

所述工艺的优点在于,它能够在一个过程阶段内进行热形成、切割和压力硬化成
形部件。不需要其后的操作,所述其后操作是在分开的切割工具中进行分开的切割操作。可
最大程度地减小成形部件的形状和结构方面不理想的变化。这样能够以简单方式生产出具
有理想材料特性的近净成形的成形部件。“第一局部区域和第二局部区域中的至少一个区
域”是意指切割成形部件的步骤可发生在第一局部区域内和/或第二局部区域内。

可发生将部件加热到硬化温度的操作,这样,全部起始部件被加热或部分地加热,
仅有局部区域待硬化。在此内容上,“硬化温度”应指半成品或部件的温度,该温度是其后通
过快速冷却(淬火)来硬化该部件所需的最低温度。例如,在奥氏体形成的钢材情形中,最低
硬化温度应是奥氏体化的温度。更具体来说,快速冷却(淬火)发生在低于临界冷却温度,从
而形成马氏体硬度。

切割成形部件的步骤可至少发生在第二局部区域内,该区域经过热处理并因此具
有比硬化过的第一部分软的结构。这样做的优点在于,切割更容?#36164;?#34892;且切割工具经受仅
小量的磨损。在本发明披露的范围内,词语“至少一个第一局部区域及相应的第二局部区
域”应包括:成形部件可包括一个或若干个第一局部区域以及一个或若干个第二局部区域。
已经提出至少一个较软的第二局部区域被切割,同时不排斥另一第二局部区域可维持不切
割;和/或还有一个或若干个第一局部区域在进行压力硬化操作之前部分地或完全地被切
割。就涉及到一个、泛指或特指的第一局部区域,或者涉及到一个、泛指或特指的第二局部
区域来说,这意味着是指相应的部分区域中的至少一个的含义。

起始材料也被称作半成品,其用于从其中生产出成形部件,更具体来说,该起始材
料可以是钢板坯料。坯料可包括沿着其长度和/或其宽度均匀的或可变的板厚。例如,可通
过带材柔性卷拢和其后从柔性卷拢带材中切割出的方式,或通过将具有不同板厚的坯料片
?#38468;?#22312;一起的方式,来生产出具有可变板厚的疲劳。

根据较佳实施例,在热成形过程中,在第二局部区域的边缘侧加热半成品即相应
的部件。这意味着至少一个较软的第二局部区域形成了成形部件的边缘区域,在组合的热
成形、切割和压力硬化过程中,切割该边缘区域。这样,成形部件获得其端部轮廓,以便不需
分开的单独切割过程。第二局部区域可在热成形过程中和/或在热成形过程之后经受空气
流动。替代地或附加地,这?#37096;?#36866;用于待要硬化的第一局部区域,其至少部分地可经受空气
流动。让将要硬化的第一局部区域经受短暂的空气流动,其目的是防止壁厚由于高温缘故
而过度地减小。

根据一个实施例,组合的热成形切割装置可包括至少一个上部工具部分和至少一
个下部工具部分,它们为了使部件热成形而闭合,使切割操作发生,具体来说,发生在工具
部分闭合过程中或者工具部分闭合之后。可通过仅移动两个工具部?#31181;?#30340;一个,而另一个
保持固定在其位置中,或者通过移动两个工具部分朝向彼此,来使工具部分闭合。对于热成
形来说,半成品至少在部分区域内被加热到其硬化温度,将该半成品插入在上部和下部工
具部?#31181;?#38388;。当两个工具部分压紧在一起时,成形工具的轮廓被传送到半成品,半成品因此
形成为成形部件。如果待要硬化的第一局部区域必须被切割,则切割操作最好发生在工具
部分完全闭合之前。原则上,包括较高延展性的第二局部区域可在任何时间被切割,即,在
闭合操作之前、之中和/或之后,闭合操作之后即为已经完全闭合之后。由于工具部分已经
完全闭合,其对应于压力行程的结束,第二局部区域可与成形部件平面地接触,于是第一局
部区域快速冷却并由此硬化。在工具的成形和加压操作过程中,第二局部区域被加热。为
此,至少一个工具部分包括合适的回火装置,工具可在与成形部件的第二局部区域接触的
部?#31181;?#20511;助于该回火装置加热。

在工具部分已经闭合之后,成形部件的第二局部区域可保持在限定的温度,具体
来说,该温度范围在300℃和600℃之间。成形部件保持在闭合的工具部?#31181;?#38388;的保持时间
可在0.5秒和360秒的范围内。在加压行程的终点处,即,当部件至少大部分已经形成时,第
二局部区域被切割。成形部件具有其端部轮廓,并可在工具部分再?#26410;?#24320;之后从装置中移
去。在工具部分已经打开之后,可顶着成形部件的第二局部区域鼓吹空气。为了防止回火工
具部分过热,可以提供另一工艺步骤,其中,一个或若干个工具部分暂时地或长久地被冷
却,即,在热成形过程中和/或在热成形之后。这可应用到加热的第二工具部分和第一工具
部分。

从外,通过提供用于生产金属成形部件的热成形切割装置,可达到上述的目的,该
装置包括上部工具部分和下部工具部分,其中,上部工具部分和下部工具部分可闭合,用来
形成半成品,半成品插入在上部工具部分和下部工具部?#31181;?#38388;,插入到成形部件内,其中,
上部工具部分和下部工具部?#31181;?#30340;至少一个包括第一工具部分,其在闭合过程中与半成品
的第一局部区域相接触,其中,第一工具部分包括第一回火装置,通过该第一回火装置可将
第一工具部分设置到第一温度,其中,上部工具部分和下部工具部?#31181;?#30340;至少一个包括第
二工具部分,其在闭合过程中与半成品的第二局部区域相接触,其中,第二工具部分包括第
二回火装置,通过该第二回火装置可将第二工具部分设置到第二温度,第二温度高于第一
工具部分的第一温度,其中,上部工具部分和下部工具部?#31181;?#30340;至少一个包括至少一个切
割工具,其位于第一工具部分和第二工具部?#31181;?#30340;至少一个内,该切割工具构造成切割相
应的第一和/或第二局部区域内的成形部件。

所述装置达到了与结合所述工艺已经提及的优点同样的优点。具体来说,该装置
能在一个工艺步骤中使成形部件热成形、切割以及部分地硬化。该装置允许生产近净成形
的成形部件,其包括理想的材料特性。应该理解到,在所有与过程相关的特征中合成整体的
过程和装置可以应用到装置,以及反之亦然,所有与装置相关的特征可以应用到该过程。由
装置以及相应的过程生产出的成形部件特别适合用于车辆体或车辆车架的结构部件。

已经提出第一回火装置设计用于快速冷却第一工具部分,使得成形部件在第一局
部区域内硬化。为此,第一回火装置可包括冷却通道组件,冷却介质流过该组件。冷却通道
?#30001;?#36890;过工具,使得与第一局部区域接触的工具表面受到冷却。冷却介质例如可以是水。此
外,已经提出第二回火装置设计成用来加热第二工具部分,于是,成形部件在第二局部区域
内获得比第一局部区域高的延展性。该第二回火装置可包括一个或多个加热筒,其可布置
在第二工具部分的合?#26159;?#23460;内。加热筒布置在工具的?#20999;?#21306;域内,其中,部件应获得因加热
的较高的延展性,加热筒的热量被传送到工具,并从工具传送到部件。

除了用于加热工具的回火装置之外,用于冷却用途的冷却组件可设置在第二工具
部分内,通过该冷却组件可让流体流过。这样,能够防止工具过热。应该理解到,如此的通道
布置?#37096;?#35774;置在第一工具部分内。第一和第二工具部分各包括至少一个成形面,该成形面
在闭合过程中与部件相接触,其中,通道组件中的至少某些通道可设计成让它们终止在其
中一个成形面内。在该情形中,所用流体最好是空气,空气可顶着部件鼓吹。这样,成形部件
被空气冷却,同时,在工具上具有冷却效果。根据另一实施例,还可能让冷却通道不终止在
成形面内,但仅?#30001;?#22312;工具内的离开表面一定距离处。在该情形中,更具体来说,冷却通道
可以布置在离开工具表面比用来加热工具的回火装置部分更深的距离处。

根据一个实施例,第二工具部分和第一工具部分可通过绝热材料或通过间隙彼此
分开。在后一种情形中,间隙在两个工具部?#31181;?#38388;具有隔绝效果,于是,就要设定的温度来
说,两个工具部分不会以不利的方式彼此影响。替代地或附加地,第一和第二工具部分可直
接互相毗连,即,其间没有间隙。

原则上,用于切割成形部件的切割工具可以布置在热成形切割装置内的任何地
方,那里需要切割成形部件。具体来说,切割工具可布置在第一和/或第二工具部分的边缘
区域内,于是,可切掉成形部件的突出边缘。这样,成形部件可以有利方式形成在组合的热
成形切割装置内,其具有近净成形轮廓。应该理解到,另一切割工具?#37096;?#24067;置在待要生产的
成形部件的中心区域内,即,例如,离开边缘的一定距离处,用来在该区域内产生通孔或钻
孔。

具体来说,已经提出热成形加切割装置的切割工具包括切割冲头和切割模以及用
于板坯废料的空间,切割冲头与上部或下部工具部?#31181;?#30340;一个连接,而切割模连接到上部
和下部工具部?#31181;?#30340;另一个。就热成形切割过程的运动力学来说,热成形切割装置设计成
在压力硬化成形部件之前发生切割。为此目的,已经提出切割工具在成形部件上实施切割
操作,该操作是在成形部件由于与冷却的工具部分完全地平面相接触而冷却之前进行的。
该实施例允许以成本节约和能量节约的方式切割硬化的部件。

附图说明

下面将参照附图来解释本发明的优选实施例,附图中:

图1在第一实施例中示出了用于生产金属的成形部件的本发明的热形成切割装
置。

图2在放大图中示出了根据图1的热形成切割装置的?#38468;凇?br />

图3是起始部件的平面图。

图4示出了根据本发明由根据图3所示的起始部件生产出的呈B-柱形式的成形部
件。

图5示出了用于生产金属成形部件的本发明工艺。

图6是在第二实施例中用于生产金属成形部件的本发明热形成切割装置的示意
图。

图7是在修改的实施例中用于生产金属成形部件的本发明热形成切割装置的示意
图。

具体实施方式

下面将联合地描述图1至7。

图1和2示出了通过用于生产三维金属形成部件的热形成切割装置2的?#36866;?#22270;。用
于生产三维金属成形部件20的起始材料是半成品19,更具体来说,是钢板坯料,其?#37096;?#34987;称
作为成形的切割或平面的部件。

半成品19可由钢板带材生产。先前加热之后通过卷材可获得带?#27169;?#23427;也被称作热
(卷)带?#27169;?#21644;/或带材可以是冷卷的,通过预先不加热的卷拢可达到最后除去的厚度,其也
被称作冷(卷)带材。待形成的半成品可包括分别沿着部件长度和/或沿着其宽度的均匀的
板厚。半成品还能够包括不同厚度的区域,其可由不同方式生产,例如,通过柔性卷拢(泰勒
卷拢坯料)、带材型材卷拢或?#38468;?#20010;别具有不同板厚的板材(泰勒?#38468;优?#26009;)?#35789;?#29616;。

在柔性卷拢的情形中,在生产沿着材料长度有变化板厚的带材过程中,通过改变
滚卷间隙来卷起具有基本上均匀板厚的带材。由柔性卷拢产生的具有不同厚度的部分分别
横向于纵向方向和滚卷方向?#30001;臁?#22312;带材型材卷拢的情形中,金属板?#27169;?#21363;,带材或个别的
金属板元件,具有基本上均匀的厚度,通过轧辊辊型将金属板材辊轧成具有沿着材料宽度
可变厚度的金属板材。由带材型材卷拢生产出的具有不同厚度的部分沿着金属板材的纵向
方向?#30001;臁?#22312;也被称作卷轧型材的带材型材卷拢的情形中,金属板材的个别区域朝向外面
被淬火。

热形成切割装置2适于将由任何方法生产出的坯料19进一步处理成成形部件20。
热形成切割装置2的具体设计取决于待要生产的成形部件轮廓。这里所示的装置2用来生产
用于机动车B-柱的成形部件。用于生产B-柱的型材切割部件19?#20801;?#22312;图3的平面图中。由平
面的型材切割部件19生产出的三维B-柱20?#20801;?#22312;图4中。在?#36866;?#22270;中,该B-柱具有大致帽形
的外形。

用于生产B-柱的所示热形成切割装置2包括多个上部工具部分3、4、5和多个下部
工具部分6、7、8,平面的半成品插入在它们之间,并通过相对于和朝向下部工具部分6、7、8
移动上部工具部分3、4、5,使半成品成形为三维的成形部件。下部工具部分6、7、8固定在载
体元件9、10上。此外,热形成切割装置2包括多个切割工具11、12,它们设计成用来切割和成
形所述成形部件20。切割工具11、12各包括刀片31、32和相?#32536;?#29255;33、34,它们互相合作,同
?#22791;?#35013;置闭合,用于割下成形部件的突出部分。刀片和相?#32536;?#29255;?#37096;?#34987;称作切割冲头和切
割模,它们最好用硬化过的材料制成。可以看到,刀片31、32各布置在下部工具部分7的侧向
凹部内,并固定地连接到其上。例如,这可通过工具部分7内的钻孔22所示螺纹连接?#35789;?#29616;,
其他通用类型的连接也是可能的。

上部工具部分3、4、5和下部工具部分6、7、8各包括工具部分13、14、15、16、17、18,
它们定位紧靠表面,当闭合工具时,它们与半成品相接触。通过相对于下部工具部分闭合上
部工具部分,定位在它们之间的平面的板条成形为三维的成形部件20。相对于成形(定形)
工具部分,切割工具11、12布置成这样:当半成品19已经大部分成形为成形部件20时,但在
装置2已经完全闭合之前,即,一旦与工具部分达到完全表面接触,在成形部件20已经受到
压力硬化之前,于是便发生切割操作。

设置回火装置23、24、25、26、27、28,用来对靠近表面的工具部分进行回火;本发明
披露内容中的回火是特别地指将相应的工具部分设置到一定的温度,这可以是冷却和/或
加热操作。?#22266;?#20986;了上部或下部工具部分3、4、5;6、7、8中的至少一个包括两个不同的回火
装置,使得工具部分的第一回火装置是设计用于冷却,而第二回火装置是用于加热相应的
工具部分。

这将示范地参照上部工具部分3来解释,工具部分3的回火装置23包括第一回火部
分23A和第二回火部分23B,第一回火部分23A用来将相关的第一工具部分13A特别地冷却到
第一温度T1,而第二回火部分23B用来将相关的第二工具部分13B加热到第二温度T2,第二
温度T2高于第一温度T1。用于第一工具部分13A的第一温度T1设置成:在上部工具部分3、4、
5和下部工具部分6、7、8之间进行加?#26500;?#31243;中,让成形部件20在该区域内硬化。由于第一工
具部分13A被冷却到第一温度T1,所以,从硬化温度起始的部件19被快速地冷却,达到了使
材料结构分别包括高的硬度和高的强度的临界冷却速度。

相比之下,第二工具部分13B被加热到第二温度T2,例如,该温度在300℃和600℃
之间的范围内。通过加热第二工具部分13B,成形部件20在该区域内设置有比硬化的第一区
域高的延展度和低的强度。根据成形部件20要求的结构特性,下部工具部分6、7、8被设计成
对应于上部工具部分3、4、5。即,与上部工具部分3的冷却的第一工具部分13A相对定位的下
部工具部分7的第一工具部分17A也受到冷却,而与上部工具部分3的冷却的第二工具部分
13B相对布置的下部工具部分7的第二工具部分17B也受到加热。

上部工具部分3和下部工具部分7的第一回火装置23A、27A各包括带有若干个冷却
通道的冷却通道组件,冷却通道可被冷却介质通过。冷却通道以如此的方式分别?#30001;?#36890;过
上部工具部分3和下部工具部分7,使得由此生产出的部件19的与待要冷却的半成品的部分
区域21B接触的工具表面得到冷却。该冷却介质例如可为水。

用来加热第二工具部分13B、17B的第二回火装置23B、27B可以加热筒的形式来使
用,加热筒被插入到第二工具部分的合适的中空空间内。加热筒的热量因此被传送到第二
工具部分13B、17B,并从那里又传送到半成品,相应地传送到由此产生的部件19,其定位在
第二工具部分13B、17B之间。

可以看到,切割工具11布置上部和下部工具部分3、7的加热过的第二工具部分
23B、27B的区域内。切割成形部件20的操作因此发生在局部区域21B内,由于已经被加热,所
以它包括比冷却过的局部区域21A高的延展性。这样的优点在于,在该加热的区域内,切割
工具11、12只经受小的磨损量。然而,应该理解到,一个或若干个其他的切割工具?#37096;?#35774;置
在这些工具部分内,这些部分设计成用来压力硬化成形的部件,然而,成形部件对于切割工
具的磨损不是关键的,其道理在于,在施加压力的行程过程中,在时间上说,切割操作发生
在工具部分3、4、5;6、7、8完全与部件平面接触之前,并因此在成形部件被硬化之前。

成形部件20在完全闭合的工具部分3、4、5;6、7、8之间保持的时间可在0.5秒和360
秒之间的范围。在该保持时间已经达到之后,成形部件20包括其端部轮廓和所要求的结构,
并且可在工具部分3、4、5;6、7、8已经再?#26410;?#24320;之后从装置中移去。

生产局部硬化的金属成形部件的本发明工艺因此包括如下的步骤,所述金属成形
部件具有硬化的第一局部区域21A和易延展的第二局部区域21B,如图5中示意地所示,本发
明工艺包括:至少在第一局部区域21A内,将从可硬化的热成形钢板中生产出的半成品19加
热到硬化温度(步骤S 10)。例如,这可通过感应加热或在炉子中实现。其后,半成品19在组
合的热成形加切割装置2内热成形为三维的成形部件20(步骤S20)。一旦半成品至少大部分
已经成形为成形部件20,则成形部件20便在热成形加切割装置2内进行切割(步骤S30)。在
另一工艺步骤中(S40),成形部件20在热成形切割装置2内进行压力硬化,通过快速冷却使
第一局部区域21A硬化,而通过加热使成形部件20的第二局部区域21B具有比第一局部区域
21A大的延展性和低的强度。其后,部件19在热成形切割装置2内切割,至少在第二局部区域
21B内通过切割工具11进行切割,时间上最好在硬化之前发生切割。为了防止加热工具部分
过热,可以提供另一过程阶段,其中所述工具部分临时地或长久地冷却。

根据所述工艺形成在热成形切割装置2内的B-柱形式的成形部件20?#20801;?#22312;图4中。
成形部件20的所述B-柱包括具有较大延展性和较低强度的区域21B,其在图中?#30001;?#34920;示;还
?#20801;?#20986;了具有增强的强度和?#26723;?#30340;延展性的樱花区域21A。区域21B的至少一部分已经被热
切割。应该理解到,该实施例仅是举例而?#20801;?#30340;,成形部件20具体的实施例取决于相应的技
术要求。

图6在修改的实施例中示出了本发明的热成形加切割装置2,该实施例很大程度上
对应于根据图1和2的实施例,以便只要涉及到共同的特征,可参照以上的描述。相同的?#38468;?br />或互相对应的?#38468;?#24050;经给予与图1和2中给出的附图标记相同的附图标记。

本实施例的差异的特征在于,只设置了一个上部工具部分3和一个下部工具部分
6,但多于一个以上的上部和下部工具部分也是可能的。上部工具部分3和下部工具部分6各
包括第一工具部分13A、17A,为了对成形部件20进行压力硬化,可冷却第一工具部分13A、
17A,其中,为简化起见,冷却通道未示出了。此外,上部工具部分3和一个下部工具部分6各
包括第二工具部分13B、17B,它们各设置有用于加热部件19的回火装置23B、27B。在本实施
例中,回火装置23B、27B设置为加热板的形式,加热板的温度T2可通过合适的温度控制装置
予以设定。加热的第二工具部分13B、17B通过绝热材料37、38或空气隙与冷却的第一工具部
分13A、17A隔绝。

此外,在上部和下部工具部分3、7的第二工具部分13B、17B区域中可以看到切割工
具11。刀片31牢固地连接到上部工具部分3,例如,通过螺纹连接?#35789;?#26045;,而与下部工具部分
7相关联的相?#32536;?#29255;33相应地牢固连接到其上。在工具部分7的边缘区域内,该边缘区域侧
向地毗连相?#32536;?#29255;33,设置凹部35用作为部件19切割边缘的自由空间。此外,在上部和下部
工具部分3、7的冷却的第一工具部分13A、17A区域中可以看到第二切割工具12。刀片32牢固
地连接到上部工具部分3,而相?#32536;?#29255;34连接到下部工具部分7上。凹部36侧向地设置邻近
于相?#32536;?#29255;34,该凹部36用作为板坯废料的自由空间。

在本实施例中,切割成形部件20的操作在工具部分13A、17A内发生,为了硬化成形
部件,冷却了工具部分13A、17A,而为了确保延展性加热了工具部分13B、17B。

图7在另一修改的实施例中示出了本发明的热成形切割装置2,该实施例很大程度
上分别对应于根据图6和图1和2的实施例,于是,只要涉及到共同的特征,可参照以上的实
施例。相同的?#38468;?#25110;互相对应的?#38468;?#24050;经给予分别与图6以及图1和2中给出的附图标记相
同的附图标记。

本实施例的具体特征在于,第二工具部分13B、17B各设置有冷却装置。该冷却装置
包括带有多个冷却通道的通道组件39、40,通道?#30001;?#36890;过第二工具部分13B、17B,并终止在
成形表面内。在该程度上,冷却装置包括两个功能,即,冷却第二工具部分13B、17B以避免过
热,以及顶着部件引导空气流,以在装置重新打开之后用来冷却第二工具部分13B、17B。

总的说来,本发明的装置和用其实施的工艺的优点在于,成形部件可在一个单一
工艺步骤中进行热成形、切割成形和压力硬化。生产出具有要求材料特性的近净成形的成
形部件。

附图标记清单

2 热成形切割装置

3 上部工具部分

4 上部工具部分

5 上部工具部分

6 下部工具部分

7 下部工具部分

8 下部工具部分

9 载体元件

10 载体元件

11 切割工具

12 切割工具

13、13A、13B 工具部分

14 工具部分

15 工具部分

16 工具部分

17、17A、17B 工具部分

18 工具部分

19 半成品

20 成形部件

21A 第一局部区域

21B 第二局部区域

22 钻孔

23、23A、23B 回火装置

24 回火装置

25 回火装置

26 回火装置

27 回火装置

28 回火装置

31 刀片

32 刀片

33 相?#32536;?#29255;

34 相?#32536;?#29255;

35 凹部

36 凹部

37 绝热材料

38 绝热材料

39 通道组件

40 通道组件

S 工艺步骤

T 温度

关于本文
本文标题:用于生产局部硬化的成形部件的工艺和装置.pdf
链接地址:http://www.pqiex.tw/p-5837937.html
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