通过电阻加热后处理硬化金属成形部件的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于后处理硬化金属成形部件的方法和装置。这类硬化金属成形部件可以例如从薄板坯料随后分别进行热成形或冲压硬化来制成。
【背景技术】
[0002]从专利DE102010004823B4可知道用于制造具有更高延展性区域的金属模制构件的方法，所述金属模制构件用于机动车辆构件。对于从钢合金制成的这种坯料，其被加热到900°C与950°C之间的温度，接着在冲压工具中形成成形构件并被热处理。在热处理后，所述成形构件被局部软化退火，其中在软化退火期间的热处理在少于30秒的时间段内导电完成。
[0003]从专利DE102011078075A1可知道利用下列步骤形成产品的方法，所述下列步骤包括:执行热处理和冲压硬化工艺用于形成带有均匀分布的第一抗拉强度的产品；通过第一部分选择性加热到400°C与700°C之间的限定温度以上、同时第二部分被保持在所述限定温度以下的方式执行热处理的后加工；并且接着冷却所述第一部分使得能获得低于所述冲压硬化产品的第一抗拉强度的抗拉强度。对于所述第一部分的热处理的后加工，建议使用导电加热工艺。
[0004]从专利DE19723655A1可知道通过加热切割钢板、在工具对中热成形所述钢板的方式来制造钢板产品并通过在所述工具对从奥氏体温度开始快速冷却的方式硬化成形产品的方法。在产品硬化期间，局部区域保持未被硬化是由于这些局部区域被阻止快速冷却的事实。
[0005]从专利DE19743802A1可知道用于制造金属模制构件的方法，其中所述金属模制构件具有延展性与所述构件的其余部分相比增加的区域。为此，所述坯料的局部区域在少于30秒的时间内被加热到在600°C与900°C之间的温度。接着，经热处理的坯料在冲压机床中被变形为模制构件并接着在冲压机床中被退火。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供后处理金属成形部件的方法，该方法使得在成形部件容易产生不同的材料特性例如像延展性和强度的区域是可能的。该目的进一步提供对应的装置，所述对应装置能够高精度地在金属成形部件上局部设定不同的材料特性。
[0007]解决方案是通过用于电阻加热的装置，后处理由金属材料制成的成形和硬化构件的方法，其中所述用于电阻加热的装置具有至少一对第一对接触件和至少一对第二对接触件，所述方法包括步骤:
[0008]使所述第一对的接触件与所述构件要被加热的第一局部区域接触，使得所述要被加热的第一局部区域被安排在所述第一对的接触件之间；
[0009]使所述第二对的接触件与所述构件的第二局部区域接触，使得所述第二局部区域被安排在所述第二对的接触件之间；
[0010]通过所述第一对接触件传导电流通过所述构件，将所述构件的第一局部区域加热到第一温度(Tl)；
[0011]通过所述第二对接触件将所述构件的第二局部区域设定为第二温度(T2)，其中所述第二温度(T2)独立于所述第一温度(Tl)进行设定。
[0012]优点在于所述硬化构件能够以有针对性的方式在局部区域被软化，在所述区域实现更高的延展性，藉此例如随后的工作工艺可以被简化。通过使用几对接触件的方式，所述构件在不同局部区域的延展性可以以有针对性的方式进行调整以满足个别要求。例如，通过加热到更高第一温度以软化所述第一局部区域，而相邻的第二局部区域同时被冷却到第二温度并因此保持更高硬度是可能的。不过，与整个硬化条件相比在两个局部区域对应设定第一和第二温度以实现软化至不同的程度也是可能的。根据优选实施例，关于影响所述接触件温度的至少一个参数，所述第一对接触件和所述第二对接触件可以单独进行控制。例如，在所述第一对接触件中，电流可以被控制，而在所述第二对接触件中，冷却介质的温度可以被控制。根据本公开的接触件建议具有适应要被处理的构件的形状的形状。所述接触件因此可以被称为成形接触件或模制接触件。
[0013]硬化金属构件指的是包括任何金属构件，其在成形工艺中形成并在所述成形金属构件的至少局部区域中被硬化或完全被硬化。所述构件在若干局部区域具有不同的板材厚度，这可以通过例如条带状材料的柔性压延或将不同板材厚度的几个构件彼此连接来制成。通过柔性压延的方式制造具有不同板材厚度的坯料也被称为裁剪压延坯料。由具有不同板材厚度并被彼此焊接的几个局部坯料组成的坯料也被称为裁剪焊接坯料。原则上，所述构件也可以由不同材料组成，不过，所述构件可以具有至少一个通过金属成形工艺形成的金属局部区域。到目前为止的所述构件也可以被称为成形部件。因此，术语成形部件指的是形成具有三维外形的部件。构件的各成形部件可以被用作例如机动车辆的结构件。
[0014]所述第一对和第二对可以被安排彼此直接相邻，它们彼此直接接触所述构件。因此，以有利方式实现的是:在软化的第一局部区域与毗邻的可能具有与所述第一局部区域不同的材料特性的第二局部区域之间的过渡面积是很小的。所述构件被牢固保持在所述接触件之间，若干限定的局部区域可以以有针对性的方式被热处理。通过冷却被安排与软化局部区域直接相邻的局部区域的方式，所述软化局部区域可以被限制在限定的面积。在此情况下，用于冷却的接触件具有热绝缘效果，使得所述构件特性仅在第一局部区域被改变。根据实施例或功能，所述接触件还可以被特制为成形电极或成形颚。
[0015]至少一对第一对接触件被形成，用于通过传导加热后处理所述构件。在此情况下，至少一对第一对接触件意味着几对第一对接触件也可以被提供用于传导加热所述构件的局部区域。在传导加热期间，所述金属构件形成电流回路的一部分。在此情况下，所述构件接触所述接触件的面积形成电流回路的通道。由于电阻，所述构件的加热在电流流过的区域中实现，这是由于这个方法的特征在于电阻加热。
[0016]根据优选实施例，第一局部区域被加热到第一温度，所述第一温度至少是200°C，优选至少500°C，特别是至少700°C，和/或最大900°C。选择用于加热第一局部区域的温度越高，所述构件要被加热以实现所需软化的暴露时间(exposure time)就越短。根据优选实施例，所述第一局部区域在至少30秒钟的时间段内被加热。因此，由于硬化造成的不希望变形的形成可以减少或完全避免。下列用于软化第一局部区域的加热温度与相应加热暴露时间之间的关系被使用:高达700°C的处理温度暴露时间至少5分钟暴露时间；高达750°C的加热温度暴露时间至少2.5分钟暴露时间；高达800°C的加热温度暴露时间至少1.25分钟暴露时间；以及850°C以上暴露时间至少30秒钟暴露时间。
[0017]所述至少一对第二对接触件用于为所述构件的不同于所述第一局部区域的至少一个相应第二局部区域设定第二温度，其中设定第二温度的步骤可以是加热或冷却过程。
[0018]根据第一可能性，设定所述构件的第二局部区域的温度的步骤是加热过程，这通过从所述接触件中的一个通过所述构件向所述接触件中的另一个传送电流来实现。在此情况下，第二对的电流流动可以被单独控制，即，独立于第一对接触件。例如，更低或更高的电能可以被引入所述构件的第二局部区域中，使得几何特征例如第二局部区域的更小或更大板材厚度能够被考虑在内。
[0019]对于加热步骤，下列加热步骤中的至少一个步骤被优选应用:所述构件的第一局部区域和第二局部区域被加热，使得电流在第一对接触件与第二对接触件之间传导通过所述构件至少部分在时间上偏移；和/或电流在第一对接触件与第二对接触件之间传导通过所述构件至少部分在时间上重叠；和/或所述构件的第一局部区域和第二局部区域被加热，使得不同额定电流的电流在第一对接触件与第二对接触件之间传送。第一、第二和任何可能更多的对的接触件被配置为成形电极。不过，所述接触件也可以形成一个单一电极的相应若干片段，其中在此情况下，各个片段是可单独控制的。至少部分时间偏移意味着包括如下情况:传导电流通过第一对的开始时间与传导电流通过第二对的开始时间是不同的，即时间偏移。时间重叠的表述假定包括一个时间，两对，即第一对和第二对，在该时间传导电流通过所述构件。
[0020]根据第二可能性，将所述构件的第二局部区域设定为第二温度的步骤是冷却过程，这通过冷却第二对接触件来执行。为此，第二对接触件可以例如形成为冷却件，其通过像集成冷却回路的合适机构来冷却。通过将冷却件引入接触所述构件的第二局部区域，后者被冷却，使得没有软化或只有少量软化得以实现。
[0021]对于在所述构件上安排第一和第二对接触件，通常可以考虑不同的替代方案。硬化的构件优选是从钢板制成的成形部件，所述钢板具有远远小于所述构件的纵向或横向方向延伸的厚度，例如小于一半。例如，22MnB5可以被用作钢材料，但是任何其它可硬化的钢材料也可以被考虑。
[0022]根据第一实施例，所述构件被安排在所述接触件之间，使得一对接触件在所述构件的厚度方向彼此相对安排。这对于所述第一对和/或第二对接触件可以是有效的。一对接触件的第一接触件被引入接触所述构件的下侧，而相对的第二接触件被引入接触所述构件的上侧。通过这种方