专利名称：用于制造钢板淬硬零件的方法
用于库隨钢板淬硬割牛的^狱领域本发明涉及一种用于制^板淬硬零件的方法、 一种用于实施该方法的體以^s该方法和體帝隨出的钢板淬硬劐牛。 背景狱在汽车制造领域，存在着陶氐汽车总重量^t在增加配置的情况下不 增加汽车总重量的要求。这一点只能在斷氏某些汽车割牛重量的情况下实 现。在这种情况下，与现有技术设计相比，特别是尝试明显陶m车车身 的重量。但同时对安全性，特别是车内人员的安全性和汽车在发生事故时的性能的要求不断提高。与为陶K^i车车身总重量而M^割牛的数量并且 特别是还减小零件的厚度相反，所期望的是重量斷氐的车身外壳在出现事 故时表现出更高的强度和刚性且具有确定的形变行为。车身制造中最常用的原材料为钢材。没有其它材料會辦在这样大的范 围内低成本 供具有不同材,性的#^牛。由于要求有所喊，因雌高3雖下也魏证高伸长率并因此保证改 进冷，性。Jtt外，可表明钢材趣叟的范围有所扩大。特别是从汽^身带，的发展前景来看，在此方面要求根据^的成分，薄钢板^^牛的强度在1000 MPa - 2000 MPa的范围内。为使##达 至IJ这样高的强度，公知用钢板切割出相应的板坯，将板坯加热达到高于奥氏体化温度的温度并随后在压aj:成形出零件，其成形过程期间同时fflii糊以将材料淬硬。为产生奥氏体钢板而进行的退火期间在表面上形成一层氧化皮。该氧 皿在成形和冷却之后被去除。这一点通常釆用喷砂法进行。在去l^化 ^t前或者之后，进行最终切边和打孔。如果在喷砂之前进^终切边和 打孔，可能会对切边和孔i^产生不利影响。与淬硬后加工^fcS步骤的顺 序无关，5OT喷砂和可比方法去,化皮的缺点在于由此割牛经常会发 生扭曲。在上面提及的加工处理步骤之后，用防腐保护层进行所谓的零4牛 涂覆。例妙凃覆阴极防腐做层。这种情况下的缺点是，淬硬零件的再加工^:非常高并由于工件被淬 石IM具有很高的耐磨性。Jt^卜的缺点是，零件涂层通常不会产生特别显著 的腐蚀保护作用，不能进，别强的冲压。另夕卜涂层厚度并不均匀，而是 在靴表面上变舰伏。在该方法的一种efca型中已公知的还有，用金属板坯冷成形出零件并随后将其加热到奥氏体化MJS和然后在舰工具中使其鹏辨卩，其中， 该校正工具负责在其成形区域中对由于加热而产生扭曲的零件进行校正。 te进行前面介绍的再加工。这种方法可以比前面介绍的方法生产出更加 复杂的几何形状，这是因为在同时成形和淬硬时基本上只能产生线性形状，而在这种成形鹏中不能实ms杂的微。GB 1 490 535公开了一种用于伟隨淬fl翻剩牛的方法，其中，将可淬 硬的钢板加热到淬火温度并随后设置在一个成型装置内将钢,形为所要 求的最终形状，并且，械形期间同时fflil糊，从而获得马氏体或者贝 氏体结构，而钢板保留在成型装置内。例如使用硼合金化的自或者自 钢作为S^才。根据上面提到的专利申请，所述成形^OT^ffiS行，但 也可以TO其他方法。成形和 这样构成并这样3￡31进行，以便能 够获得细晶粒的马氏体或者贝氏体结构。EP 1 253 208 Al公幵了一种用板坏制造淬硬板型材的方法，娜坯在 離模具上热变形f繊型材并被淬硬。鹏材匕在这种情况下产生从板坯 平面上凸起的基准点或凸缘，用于在后面的加工操作中定位板型材。凸缘 需要在成形，中从板坯的无孔区域中成型，其中，基准点以^侧的压 駄式或者作为^M材上的贯穿部位或凸缘产生。模压模具上的热成形和淬火由于3ia将形变和淬力回iWi^组合在一起而高^a行作业而总体上是有利的。但由于,材夹紧在模具上并由于热应力，零件上出现不可精 确预先确定的扭曲。这种扭曲对后续的加工操作产生不利影响，因此在板 型材上提供難点。DE 197 23 655 Al公开了一种用于审J^板制品的方法，其中钢板制 品在一对冷却的模具内成型，持续加热并淬硬形成马氏体结构，而该制品 始终处于模具内，从而模具作为淬火期间的固定装置使用。在淬硬后需要 进行加工的区域内，钢板应保持在软钢范围内，其中模具内,入物用于 防止ffiil冷却并由此防止该区域内形成马氏体结构。还有可能的是iiii模
具内的凹部也可以达到相同效果，从而在钢板与模具之间出现间隙。这种 施中的缺点是，由于在这种情况下可能出现的明显扭曲，因此该方法不适合对结构更为fi^的剩牛进fim淬火。DE 100 49 660 Al公开了一种用于帝J^M部加强的金属板，件的方法，其中结构零件的繊在平整状态下与加强板位置确定连接并将劍;n胃 的拼凑复合板随后成形为一个单元。为使该制造方法在方法产品和产品方 面得到舰以及与方法方面的手段相^g负担，鹏凑复合板在成形之前至少加热到约800 - 850'Cfflii^A，在热态下'^3i^并随后在tW保持成^bt态的情况下，M:与从内部强审jmp的成,具接触而以确定的方^iS行冷却。特别Jiiyt而言适度的800 - 500t;的、SJS范围需要以确定 的mpii^i过。加强板与基板的连接步骤应可以毫无问题地与成形M^ 结合为一体，其中零件相互硬^PJf^—起，由此同样可以在接触区达到有 效防腐的目的。这种方法中的缺点是，特别是，确定的内部冷却使模具可 以非常鋭。DE 2 003 306公开了一种用于对钢板件进行模压和淬火的方法和装 置。目标是将钢板#^压成型和淬硬，其中应避免所公开方法的缺点，特别是在用于模压和鄉更的连续3^:的步骤中制造钢板件。特别需要避免的是，淬硬后或者骤冷后的产品相对于所要求的靴出现扭曲，从而需要附 加的加工步骤。为实现这一点，钢割牛，在将该劐牛加热到产生奥氏做 态的温度后，被置于一对协同作用的模具零件之间，随后对零件进行模压并同时ffl3I将零件的热量导入模具零件内。模具零件在^Mifi期间保持处于糊驗，从而在離下对辦产生辦作用。DE 101 20 063 C2公开的施是，将以带式提供的尉才料制成的汽车 用金属型材件输蹈脾L制，单元中并^为轧制型材，在从轧制,单 元排出后感应加热到淬5J^f需的驗并鹏在,单元内骤冷。此后将轧 库鹏定尺寸地切鹏材靴。US 6,564,604 B2公开了一种用于制顔有非常高^^特性的##的方 法，其中割牛通过轧制钢板的连续冲压制造和特别是经过热车L和带涂层的 割牛采用保护钢板表面的金属^#金属合金涂层，且将钢板切割以获得钢板预成型坯，将钢板预自坯冷成形或者热成形并且或者在热成形后^iP和淬火，棘在冷鹏后加热并随后射卩。金属间的合金应械形之前或
者之后沉积到表面上并防腐蚀和钢脱碳；这种金属间混糊对此还可以具 有润滑功能。随后皿坯上去除多余的材料。涂层在这种情况下总体上基EP 1 013 785 Al公开了一种用于用车L制糊和特别是热轧糊制造零 件的方法。目标是可以鹏0.2-2.0mm厚的轧帝溯板，其中将雜热轧 后进fr凃覆并且进行或者冷变形棘热娜，随后进行热处理，其中保证 在热成形或者热处St前、期间和之后无钢脱碳和无氧化地提髙温度。为 此钢板具有保护钢板表面的金属或者金属合金，随后对钢板提高温鹏以 成形，随后进行钢板的^和最后将零^it却。特别是将带^^层的钢板在 下模压并以高于临界淬^1度的，^1过深拉拔产生的割牛冷却并 且淬硬。财隅供一种适用的^钢，其中，将该钢板在950'C下奥氏体 化，然后在模具内，和 4^更。戶，覆的涂层特别是包含铝^#铝合金， 由此不仅防止氧化和脱碳，而皿产生润滑作用。在这种方法中，与其他 已公知的方法相比虽然可以避免钢板件在加热到奥氏体化温度后起氧化 皮，这一点正如该文献中所介绍的冷娜那样，但原贝i让不肯狭用火法渗 铝的钢板，因为火法渗滤层延性过低从而不能产生较大变形。特别是采用 这种钢板在冷态下不能实现适用于复杂形状的深拉皿程。，这种涂层 可以进行热成形，也就是在单个模具内成形和淬硬，但零件此后没有任何 阴极保护。另外，这种劐牛在淋鹏还必须进行机加工或者借助激舰行 力口工，从而产生已经介绍的缺点，即后面的加工步骤由于材料的淬硬而非 常昂贵。贻卜的缺点是，成型州昔助激贼者机械切割的所有区域不再具 有防腐做。DE 102 54 695 B3公开的施用于制趟属鹏^(牛，特别魏括用 未 科更可热变形的钢板制造出的半成品的车身剩牛，首先采用冷变形', 别J^ffi深拉拔工艺，成形出半成品。随后对零#€坯在边缘侧上沿与戶万 要制造的劐牛近似相应的職轮廓进fi^抛。最后将切边的劐牛毛坯加热 并在热成形模具内^ffi淬硬。按照这种方式生产出的零件在热成形后已经 具有所要求的边缘轮廓，从而不必对^#^进行最后切边。按照这种方 式，制造钢板淬硬^f牛的周期时间得到明显斷氏。所顿的钢材是气冷淬 火钢，需要时在保护气体大气下加热，以避免加热期间起氧化皮。否则在 自#^牛热成形后去掉成型##上面的氧化皮层。该专利文献中提到，在
冷成形鹏的范围内使割恃坯成型到接腿终轮廓，其中，"接腿终 轮廓"是指成品劐牛的几何皿随宏观材WE而来的那，分在冷成形过 程结束后完全成型到零件毛坯中。在冷，^结束后因此为制造割牛的三维皿仅需最小局部材WI所需要的少量形状配合。这种方法中的缺点是，齡轮廓的最终成形步骤一如既往在 下进行，其中，为避顿氧,1￡#，必须在保护气体下退火的公知办法，或者必须将对剩牛去氧 做。两^M^均必须鹏进行防腐涂层的涂覆。总而言之，J^fW^法的共同缺点是，为达到最佳的m卩效默口避免产生扭曲，力求实现成型件与模具的100%的接触(所谓100%的印记图)。这种印记图(Touchieibild)要求需要大量劳动力长时间磨合模具，其 中利用涂覆的颜料确定尚未整面紧贴在模具上的零件区域。相应地必须对 表面,进行修正。尽管如此，已公知的所有模压淬硬方法的共同之处在 于，尽管精心磨合，但仍频繁和不可预JM出现扭曲和切边偏移，从而使 得特别是在从模具中取出后零件产生扭转和切边形成位错。由于硬度很 高，这些##不能再后续加工和例如校直。已公知方法中的再加工局限于 借助激光进棟终切边。发明内容本发明的目的在于，提供一种用于制造钢板淬硬#^牛的方法，该方法 大大縮短模具的磨合时间、减轻了模具磨损并且提供具有高尺寸精度及配 合度和无扭曲的可靠割牛，从而使得飼能省略对工件的再加工。该目的利用具有权利要求l限定特征的方法得以实现。有利的，在 ;!AM权利要求中予以说明。本发明的另一目的在于，,一种用于帝'J^板淬硬零件的装置，该體鈔了磨合时间、斷氐了磨损、aat修补并且提供具有髙尺寸精腿配合度和无扭曲的可靠割牛。该目的利用具有权利要求19特征的^fi得以实现。有利的^在从 属权利要求中予以说明。依据本发明认识到，模压淬火方面存在的主要问题在于在使用预成 型和特别是深拉拔的钢板磨合模具时，模具在该钢板上磨合并且与该钢板 产生几乎完全整面的接触。但磨合淬火模具所使用的预自和特别是深拉
拔的钢板Ji^用同样处于磨合阶段中的新的成型模具生产的钢板。但一方 面由于无论是深拉拔模具还是淬火模具IP^模具磨损和另一方面由于所il^钢板存在厚度公差或者由于M3i冷变形，所述材料厚度上存在差别， 因此在实践中永远实现不了整个半模与工件完全接触。但这一点也意味着，工件在某些TOLh需要很大的力进满压，而在其它部位上则几乎根 ;W需用力。在这两种极端情况之间，钢板也可以在处于最大力与几乎不 存在力之间的极其不同的部位上被用力夹紧。釆用最大力、采用最小力或 者^处于其间的力实施夹紧的这些,不可预见。但它们通常也处于凸 缘区域内。
本发明使得有可能确定，这一点导致##在强夹紧区域内不可避免的 收縮受到阻止，而在夹紧较弱的区域内则或多或少进行无强度预见的收 縮。由此产生不同的材料特性和成型##性，特别是不同的应力状态或收 縮。这些情况导致劐牛发生移动且特别是导致割牛产生扭曲。对此还有可 育繊定，从奥氏体向马氏体的相变以并一坏明显的方式导致这种收縮随着 鹏以非线性方^iS行，从而使相应的考虑进一步复杂化。
在根据本发明的方法中，将预鹏和特别是深拉拔的劐牛加热至ij淬硬 所需的温度并随后^到模具内。依据本发明，放弃尽可能整面夹紧或模 压，而是有针对性地进行部分模压。由此可以在采用非常高的压力夹紧的 区域内实现可靠的夹紧和保持。但^CT这样高的局鹏压力，使需要 0tt才料、表面不平ffi或者局部隆起得到抑制和一定,上得到避免。由 此很容易将材料加工到模具的表面，从而提高模具与工件之间的摩擦。材 料因此在離的区域内按照统一的最大厚度进,整。但模压机整体所需 的成形力可以低于整面的方法，从而可以OT成本明显更低的模压机。零 《ffi这种情况下至少在切边的区域内夹紧保持。本发明意义上的切边既适 用于外M，也Mffl于 L^^。
另外，也可以有意鹏过其长鹏其表面夹紧劐牛。为此夹紧区可以 线状^"网格Jb^伸通3lX件的^h表面或者部，面。由jltt模压的区 域内，劐牛可以具体体现为与尽可能良^K性能配合的淬硬区域或者淬 硬分布构成。例如，可以沿主应力线或力流线離并在那里由,生更高 的淬硬。1 》卜，ffi^种模压或者夹紧可以防止扭曲造成的扭转，特别是 在工件成型时。由于需要时冷却率较低而3M更低的不模压区域可以形成劐牛的^^储备，从而承受负荷的^5更^f牛不是 - 像其他情况下均Mmi ^ffi淬硬劐牛常用的另附 一 断裂，而是仅少量^。由此防止^^在事 故瞎况下分离。在割牛不模压的区域内，零件或者单面紧贴在一个mh并与模具的 另一个半模保持空隙，棘与两个^^保持空隙。依据本发明在不进行模压的区域内，零件至少，在模具或半模区域的正半径区域内。在具有例如0.5 - 30 mm窄半径的鞍形点区域内，工件 具有优点,压或夹紧。鞍形点在这种情况下这样确定，使鞍形点^"鞍 形区的区域内工件与两个空间轴线相关具有一个正半径。这一点也意味着，工件在一个正^的区域内仅紧贴在一个mi:， 但不紧贴在相对的 上。可以令人意外，现，禾U用这种空隙在依据本 发明校正调整时可以对冷却并因此淬M^生积极影响和特别Jiifi行控制。 但依据本发明空隙也可以这样进行调整，使预先选择的区域内零件的淬火 少于其他区域内。这一点例如在下列情况下具有意义，即在这样一个劐牛 上应可以在确定的区域内少量淬火并因此仍可变形。JH洲，在接合区内通 过减少原始材料的淬硬可以避，谓的硬包。依据本发明这个或者这些空 隙具有至少0.02 mm和优选0.1 - 2.5 mm ^#更大的宽度构成。依据本发明，零件的变形以及割牛的切边和打 LS本上或完全在未淬 火状态下进行。所使用的板材在未淬火状态下相当好的可变形性可以实现割牛复杂的几何形状并使淬火状态下昂贵的事后切^M:淬^i之前成本更加低廉的机械切割操作取代。但te:件夹紧的区域内，在夹紧区域的内部，皿是在钢板的内部也 可以进行切割操作，例如产生 Ufct切口，或者在热状态下切割一部分或 者針外gf^廓。为在钢板内部进行切割，半驗夹紧区域内具有容纳切 割工具的相应凹处。为切割轮廓与夹紧区相邻在夹紧区域的外部具有一个 切割工具。热切割S^在380'C与8(xrc之间的零件温度下进行。由此所要自由,的区跡受ftM方式的影响或者不利影响。由于剩牛加热而不可避免的尺寸变化在mra板变形时已经予以考虑，从而伟隨的劐牛小于最终尺寸0.6- 1.0%^1特别是小于0.8%。至少在娜 时考虑所预计的娜胀。但靴鼓縮小完全最终轮廓精确鹏和切边。 冷加工零件时，也就是变形、切割和打孔时，根据该方法的另一实施 方式，完全可以仅加工高度复杂性和变^^度的区域以及需要时##的窄 公差区域，特别是像切边、成形边、，面和需要时的穿孔图案，特别是像具有所要求的最终公差，特别是淬5贼品##的切边和位置公差的難 孔，其中，在这种情况下劐牛由于加热的^J^胀予以考戯辛Mi。这一点意,，零件在第一实施方式中J1^之后小于 科I^品零件 的额定最终尺寸约0.8%。小于在这种情况下意喊，劐併娜后^0f有 三个空间轴线上因此三维成型。热膨胀因此对所有三个空间轴线予以相同 考虑。在现有技术中，热膨胀由于例如模具未完全闭合而不能为所有空间 轴^虑，因为^M只能在z方向上ii^不完全自考虑膨胀。依据本 发明，最好模具的三维几何^|^^廓舒万有三个空间轴线上縮小加工。 为实施该M，首先将未^ 更的^1锌专用薄钢板切割^ 。 加工的板坯可以^g^、梯形^t成型,。为板坯的切割可以， 所有公知的切割过程。Si 使用切割，期间不会使钢板产生淬火热量的 切割过程。从切割的板坯中随后借助冷变赚具制誠型件。成型件的这种制造包括肖嫩制造这种成型件的所有方法和/或过程。例如适用下列方法和/或鹏序列组合模具， 鹏的单模具，，序列模具， 鹏離线，爆炸成形、电磁fi^、管式^E^形、g^E,和所有冷成形过程。鹏和特别是深拉鹏舒牖的传统模具Jiia照终切边。 依据本发明，冷态下制造的成型零件小于最终零件正常几何形状约 0.8%,从而加热时的热膨胀由此得到补偿。aMm称过程制造的成型件应i^^，其中，其尺寸处于用户对成品 件所要求的公差范围内。如果^u^的冷变形中出现较大的公差，那么这 些公差可以事后极微小地在还要进行的模淬过程期间进行校正。但模淬过 程中的公差校正最,对，偏差进行。这种成型偏差因此可以按照一种
热校正的方式进行舰。但校正鹏应尽可能限制在弯曲imh，其中， 事后不应和不能影响取决于材料量的切边(与成形边之比)，也就是说， 如果零件上切边的几何形状不正确，在徵卒模具上就不育腿行校正。总而 言之因此可以确定，与切边相关的公差范围与冷变形和模淬M^i期间的公 差范围相应。在依据本发明的方法一种具有优点的实 式中，冷态下鹏时，也 就是例如深拉拔时在冷 M型的零件上相邻和切边的区域内如本身公知的 那样构成凸缘。构成凸l后进行凸缘区域内的外切边。这样做的优点是， 在这种切割时与压模的打开和闭合方向平行切割。即使在本来不要求凸缘 的##情况下，尽管如此具有优点的是仍可以在冷态下出于i^切割目的 产生该凸缘。然后在模淬，中清除凸缘，这一点下面还要进一步介绍。劐牛完全鹏以后，将娜和切边的劐牛加热到高于780'C，特别是 800'C 95(TC的退火^Jt并在该mi:,几秒钟到几^H中，taM少Mlg 产生所要求的奥氏体。零件在这种情况下膨胀1%，从而退火后和即将装 A^前具有0.2Q/。的,。退^i后辦进行依据本发明的模淬步骤。下面 群细介绍加热和模淬。为实施模淬过程，特别是零件首先由机器A^传送带上取下并装入一 个标记站内，以便可以对*割牛可掌握地在模淬之前做出标记。随后机器人将割牛放在一个中间载体上，其中，该中间载体mii传送带进入加热炉内并将劐牛加热。为进行加热使用例如对流加热的连续式加热炉。但也可以^ffl其他任 何加热机组或加热炉，特别是也可以，电磁或者微波加热，件的加热炉。成型件在载体JJi过加热炉，其中，具有载体是为了使防;^层在加热时^^^到^^yj卩热炉的^ii^被iMiit研磨。##必须加热到最大温度以获得完全淬硬，此后从确定的最低温度(>700'C)起l^20K/s的最d辦卩^JS进行辨卩。在随后的^ 卒时超ij这 种糊驗。为此机器人将割牛也取决于厚度在780。C - 950。C下，特别是860。C -90(TC下;Wjfl热炉中取出并^A衡卒模具内。操作或处理期间失去约IO'C -80'C，特别是40'C，其中，用于^A的m^A^f这样构成，麟以高速 将^^牛尺寸精确il^A模^^具内。^M件由机器A^g在^mi升器上 并随后am下移模压机，其中，劐顿升微排出并将劐牛定位。由此确 保割佛确定位和导向直至模具闭合。在模压机并因雌 雜具闭合的时 间点上割TO具有至少78(TC的離。模具表面的驗不足50'C，由此零 件腿降温80'C画2(Xrc。奥氏#/马氏條换结束后，也就劍氐于250。C 零件已经可以取出。由此与现有技7Mf反可以节省时间。不言而喻，零件 也可以保持在模具内直至进一步冷却。淬火期间空隙可以采用气体和特别 是惰性气体进行冲洗。需要时气体可以产生^卩作用。模具在这种情况下紧贴ffiiai驗突棘受负荷的工件上，其中，依据本发明的方法特别是在模淬步骤中没有实施^步骤的情况下可以将模 具与其基科才料相关按照耐高温度突变设计。在传统的方法中，模具为此 还必须具剤艮高的耐磨粒磨损性，但它絲案例中不起明显作用并就此而 言,莫具财。在^A成型《牛时需要注意的是，将切边和打孔的零件正确配^A模 淬模具内。角度可以ffi^简单弯曲进，正，但也可以不去除多余的材料。因此在冷变形的零件上必须在与成型边之比上尺寸精确itys行切边。切边应在模淬时定位，以避免切边位移。在该方法另一具有优点的实施方式中，特别是在切边的区域内还可以 进行热变形。如已经介绍的那样，零Wt加工成型中的优点是，在切边的区域内具有在成品零件上本来不应存在的凸缘。aaa种凸缘在深拉拔方 法中的成型，切边可与模具的打开和闭合方向垂1M行，从而可以进， 别精确、准确和简单的切割。在模淬过程中，该形成的凸缘在装入模具内 的热零件上在模具闭合时相应重新恢复成型或无材料膨胀地紧贴在模具 上。为此在存在凸缘的区域内相应存在"^h滑动件，其中，模淬过程的模 具首先尽可能闭合，使割牛例如已经由模具上部保持在一个确定的区域内 并然后移入滑动件，将凸缘压向上面紧贴劐牛的模具。因为在切边的区域 内劐牛反正被夹紧，所以滑动件将这种夹紧转移到该区域内，其中，这一 点aii夹紧柳鹏面强制性的收縮以令AE外的方式这样有效实现，舰 品零件上几乎看不到此itr^的凸缘弯边并可检验。原则上一个劐牛的确定部她可以采用这种方法利用、翻件在驗下 鹏棘弯曲，其中，部絲娜与强制性收縮的原理并不矛盾。 ^机器人将割牛从模压机中取出并将其^l!在一个对其继续mp的 支^J:。如果需要的话，^P可以Mii附加miKfitA液体加iiiS行。M31依据本发明无值得一提的^步骤的^并在支持，件正半径 的同时模具和工件仅在切边的区域内造M^接的情况下，保iEX件无扭曲 ,行冷却。在常用的，31fi情况下，可掌握的确定冷却只有在^过 ^iS展到材料紧贴在模具两个^上或者材料立即各面3tM合理地紧贴在 半模上的情况下才會腿行，这一点导致3M上的不均匀性。在本案例中， 皿fHZ利用切边区域紧贴在模具两个^上并以正半径紧贴在模具一个 ^上。由j)tt切边的区域内排除收缩，而在其余割牛的区域内进行TO， 这种收縮用于使零件紧贴在模具上和需要时易于再弯曲。由此甚至成功地 事后^深拉拔的模具缺陷。深拉微B工的割牛按常见方式W^进行切边。在本发明中，劐牛上可 以具有用于将零件放置在零# *器上的凸起突舌。这些部分至少在它们 ^在本身零^牛上的区域内同Nt卒硬。M51特别是^^il升^^卒硬后和模 具打开之前依据本发明特殊的运动过程，这些突舌以简单的方式被折断。 由此可以保证高度的操作可靠性，另一方面突舌不必 - 像5见有fe^中常见 的那样-事后被折断。
下面结合附图通过实例的方式对本发明进糊明，其中 图1示出了可淬硬钢板離的膨Ei十曲线亂 图2示出了图1所示的曲线，在图中鹏箭头^^加辦Wti卩 图3示出了图2所示曲线的一部分的详亂图4示出了可淬5翻板在不同鹏剝牛下的流变曲线；图5 J^万要辦更的钢板和根据本发明的成鎌具的简明祿亂图6是用于图5所示成套模具的模具、,件的简明示意图；图7 Jiffl于折断加工板材上的操作突舌的^S;图8示出了图7所示的装置的另一个实施抓 图9示出了根据本发明的^4的工2^;图10—14示出了根据本发明的OT于^^^牛的工2fU字；图15是与尺寸变化和，行^bS的剩牛相关的根据本发明的工艺程 序的简明示意图；图16示出了根据本发明的旅的漸i^B亂图17是具有肝冷成微态的具有切削凸缘的劐牛的简明示意亂 图中^出了其fi^方向；和图18示出了用于热^如图17所示##的装 !个滑动件的成形 模具。
具体实施方式
依据本发明，所要辦更的劐牛在冷态下娜和切割。在冷态下，也就 是在淬火之前，零件具有常见钢板上固有的硬度。在这种状态下钢板比较 容易切割，也容易变形和特别是深拉拔(图10)。零件，有三个空间轴 线，小于最终几何^l^勺0.8%皿。为使^^牛随后淬火，将##加热到 奥氏体化,和特别是例如900'C以上。零件的加热在此方面这样进行， 使材料的^JS^OTi奥氏体产生的结构变化而结束(图1)。从图1可以 看出，離劐牛在约750'C下线性热膨胀首先随着MJt上升到约820'C可 逆分布，然后继续上升。线性膨胀中的这种不规则性应在将工件装入模具 之前结束。在模具内，零件(图5、 6)至少在切边(边缘)的区域内夹紧。零 件现在由于辨P而努力TO，但在此方面S^iJ131夹紧和模具的皿而 ^鹏止。在此方面，产生相当大的拉应力并导致##上弹'|^形。正半 径(图10)"支持"零件，由此割牛在相应的区域内紧贴在模具上。皿 ,剩牛然后接受这种形状，其中，在这里不精确性在冷软^f牛成型时也 得到舰。割牛至少^^保留在模具内，鼓奥氏体-马氏條换(图2、 3)结束。这一点特别是在约250'C时的情况。随后进機性,。如果零 件在约250'C时从模具中取出，那么它可以再自由,约0.2%。如果## 保留在模具内，那么零件在成型时回弹约0.2%，但这一点在开始，时得 至拷虑。实践中(图11-14)加工这样进行，首先从钢板中切割出^fi胃的^ ^。，板坯随后，和特别是深拉拔(图12)并ISIM切除废料。通常 切割JI1W进行，从而不是一次切除全部废料，而是分两到三，段进行， 因为否贝iJ边角料不宵gHM利;fcik^模具中去除。为此(图14)在割牛上保留突 舌，以便可以将割牛放置在所谓的劐WI"器上并还可以利用鹏突舌从 模具中去除。依据本发明，在简单劐牛的情况下腿,割步骤，其中， 在该一个切割步骤中保留后面^A模具内所需的突舌(图13、 16)，随后 将^#利用突舌装入模具内(图7、 8)，其中，在突舌装入模具内的区域 内产生切口并随后将突舌与整个工件淬火。##鹏时，将切口区域内的 突^131ffi力件切断，从而^g产生"^h加工魏的劐牛。下面详细介绍用于依据本发明，的模具。模具1 (图7、 8)例如具有一个模具上半模2和一个模具下半模3。 所要辩更的劐牛4在鄉i冲出于简化繊截面上罐形或帽形构成，具有一 个底面5、两，框6、 7和两个纵向凸缘区8、 9。底面5利用两个倒圆0、 11过渡到边框6、 7内。边框6、 7利用倒圆12、 13过渡到凸缘8、 9内。 在倒圆10、 11的区域内，模具上半模2与成型件4相关形成正，，在 倒圆12、 13的区域内，模具下半模3与工件4相关形成正，。在正半径的区域内，工件4紧贴在各自的mh。与^正半径相对^一!IM伸至臓面5内或边框6、 7内的空隙14。在边框中心的区域内空隙14可以 相切，从而零件处TO框的分区域内，需要时也几乎M^^Ni框而不与 。在切边15的区域内，模具上^或者模具下半模与空隙14相 邻具有凸起部或者隆起区16这样构成，^X件4的相应区^紧在那里。 空隙14具有至少0.02 mm和最好0.1 -2.5 mm或者更大的宽度。 在微非常简单的情况下，极端瞎况下完全可以仅在倒圆10、 11、 12、13的区域内以扇形凸起部的方^:持正^^和工件的其余部分不支承，而是仅在切边15的区域内夹紧。为在边框的区域内^t在具有窄半径(约0.5 - 30 mm)(图6)的转 折点或者鞍形点区域内产生可靠夹紧而不妨碍将工件装入模具内或者防止 工件在确定的区域内过早紧贴在模具上，可以在賴之一内棘在模具两 个賴2、 3内相对雜一个或者多个糊工具17、 18，它们:S^在模具
闭合时向相对的模淬半模或者彼此相对wia并例如夹紧边框区域内的孔。 由此保证體在边框区域内的孔在模淬和鹏期间也可靠保持。为将工件也ilM^面或^^特别是采用线形、^或网格形的图案夹紧，模具上作为相应线形、菱形或者网格形的縫存在相应线条、魏或 者网格方式的相应图案。这些线条或者这些夹紧连接面在此方面这样相互 确定，使其可以可靠夹紧。在这种情况下具有优点的是，这种夹紧连接面 仅#^于工件的一面上，，是，上，而在另外的mh保M面紧贴。M夹紧条的高压紧力，这一点比在模具两个半模上追求100%的印记图更简单地实现。但也可以与工件相关鹏相对的夹紧连接面。夹紧连接面 可以或者固定设置在模具内或者以装入件的方式存在。依据本发明特别是 妇陛部位具有这种夹紧连接面，即工件必须可靠保持，以避免特别是在面积非常;^者非常长的零件情况下由于热应力或冷却应力^扭转和扭 曲。夹紧连接面驗具有5-20mm的宽度。具有优点的是，在鞍形点的区域内对该相当小的区域实施两侧的整面 夹紧。作为鞍形点确定的是模具两个空间轴线的两个正半皿重合的点或 区域，其中，两个正半径具有各自一个0.5-30mm相当窄的半径。但在最简单的情况下，零件仅在切边的区域内压紧并仅在正半径的区 域内由各自的半模支承和其余区域上并不紧贴在半模上。在那里零件至少 以小空隙与半模相距，其中，空隙的宽度可以根据所要求的冷却效果进行 调整。在这种情况下，Mffl对冷却几乎没有影响例如0.02 - 0.05 mm非常 小的空隙，而非常大的空隙例如1.00 - 2.5 mm和更大空隙则对m卩效率并 因jiW^才料的淬5Ei:有明显影响。为肯,断所介绍的突舌，在纵向边缘15的区域内^舌20凸起的 ^LL存在一个切口工具21 (图7、 8)，其中，该切口工具21例如是一 个模具区域内的凸起部。与切口工具21相对雜^W簧压紧驢22， 其中，弹簧压紧體22具有—向夕湾曲分布的,面23。与压驟置 22相对(图7)體##$|升器24，其中，零f權升器24具有1上面 ^CS突舌20的支承凸起部25。在^^卒火后，可以利用凸起部25将突舌 20升起，从而它利用切口工具21的支持在切口工具21的区域内在纵向边 ^J:弯曲，，其中，压^置22在突舌20紧贴在斜面23上的瞬间可 以逆弹簧的力升起。在切口工具21的区域内，突舌由于很大的5赚和脆
性而被折断。在另一具有优点的实 式中(图8)，零mi^器24如压紧装置22 男附體在工件相同的面上，其中，劐顿升器24同样弹'岐承。与零 #^器24和压紧装置22相对设置切口工具21 。相对于与工件相关的零 #11升器24在相对的，2上存在一个向##^器24移动并可从其外 移的折断工具26，它利用一个侧面的凸起部27可安置在突舌上并将与切 口工具21相关的突舌弯曲和折断，其中，工具26放在^#$|^器24上 和^fm升器利用其凸起部25以M具利用其凸起部27将突舌20限制 絲身之间并在工具26继^i动时，劐顿 l^鹏簧28的弹簧力运动, 1LM突舌20在切口工具21的区域内折断。该Mli在此方面可以这,制， 断&]"^佳的皿下进行。 M^种措施可以大大陶氐整个设备开支。这样特别是可以取消切割' 但在工件夹紧的区域内也可以在夹紧区域的内部进行切割操作，例如 产生孔或者凹口或者在热态下断开外切边的一部分。为此半模在夹紧区域 内具有相应的凹处。热落料驗在380'C与800'C之间的劐牛鹏下进行。在依据本发明方法另一具有优点的实施方式(图17、 18)中，冷态 下成型时，也就是例如深拉拔时在i^M^的劐牛29上相邻并在切边30 的区域内以本身公知的方式构成凸缘31。在构成凸缘31后，在凸缘31的 区域内进行外切边。这样做的优点是，在这种切害ij时与压模的打开和闭合 方向平行切割。即使在本身不需要凸缘的劐牛情况下，尽管如此具有优点 的是，出于上述切割的目的仍在冷态下产生该凸缘。然后在機卒过程的进 程中清除凸缘，这一点下面还要进一步介绍。在该方法的这种实 式中，特另提在切边30棘外部轮廓的区域 内也进行热郷。如已经介绍的那样，29冷加工成型时的优点是， 在切边30的区域内具有一^HXffl于切割、本来在成品## 29上不应雜 的凸缘31。通过在深拉拔方法中构成这样一个凸缘31，切边可与模具的打开和闭合方向垂ua行，从而可以进行特别精确、准确和简单的切割。在徵卒过程中，所形成的该凸缘在装入模具1内的热零件29上在闭合模 具1时也相应回^紧贴在模具1上(箭头32)。为此在存在凸缘31的区 域内相应J&^各一个滑动件33，其中，模具1为模淬OT首先在一定程
度上闭合，使零件29例如在确定的区域34内由模具上半模2保^ft并然 后移入滑动件33 (箭头35)，将凸缘31连同相应凸起的区 ^#隆起区36 压向零件29紧贴的模具1 S^具下半模3。因为在切边30的区域内零4牛 29反正已经夹紧，所以,件33或区域36承担该区域内的夹紧，其中， 舰夹紧和后面的强制性收縮这一点以令A^外的方式良好实现，舰品 割牛J^tt^的凸缘31弯ii几乎看不见并可检验。以本身相同的方式在切ii^者外部轮廓的区域内热态下也可以产生凸誠者弯曲部位。为此滑动件相应地作用于钢板的凸起区域，将其以所要 求的離弯曲并随后夹紧凸缘、凸缘或者弯曲区域的切边，而需要时符合 强制收縮原理的其余区域不被夹紧。由此例如在^f牛本鄉型辦的临界区域，例如辩B柱顶部的外面 在强制性TO之前也可以进行热娜，以形成例如顶部凸缘。全部旅(图16、 17)可以按如下^a行l.切害贩坯，2.例如通 过深拉拔)^形，随后进行机械切割步骤，随后加热、模淬，随后需要时 净化，例如像超声波净化和随后仓储。因为模淬预先规定节奏间隔时间和 仅存在一，割步骤，所以也可以取消使用通常很复杂的现有模压机和具 有四至l压个大型模压机的切割生产线，而顿例如仅竖立在平:1&±驗较 慢的模压机。这种模压机没有大型模压生产线那样高的节奏或节奏间隔时 间，但在本方法中并不需要这些生产线。可实现的模压力相似，但投资明 显斷氐。为此用于实施该方法(图16)的设备可以积木式构成。也就是说， 可以根据所要求的妒雌或者HBS设备。因为模压妒线一般情况下在 ^线上配备六个離机，但在模淬鹏中需要的離机数鼓少，所以 仅竊剝牛i&f只木式构成即可，为此可以不削跡必要的模压机。本发明中的优点是，依据本发明模淬中的Mfi可以非常容易地模拟， 因为由于^在钢板厚度上不进行m申长。由于强制性收縮而产生的伸长 很小。Jtt^卜的优点是，采用本发明无需很长的加工时间并无需鋭加工的原型便可以从相对不精确深拉拔或者在变形中略微扭曲的零件中M:模淬获得具有确定硬度、无扭曲和无扭转的尺寸精确的零件。此外的优点是，依 据本发明的方法可以使用相对物美价廉的模压生产线。由此i^"法与公知 的^E淬i!^相比明显斷氐了^:。
在一种有利的实 "式中，半模的夹紧割牛由弹性支承的夹紧插入件或者夹紧条组成，它们在施加夹紧力时feE入模具内，从而减少和需要时 消除与原始宽度的空隙。
权利要求
1.用于制造钢板淬硬零件的方法，至少包括以下方法步骤a)成形出钢板成型件；b)在成形出成型件之前、期间或者之后对成型件进行必要的端部切除并且进行可能需要的冲孔作业或产生所需的穿孔图案；c)随后将成型件的至少一些区域加热到可使钢材产生奥氏体化的温度，以及d)将零件随后转移到模淬模具内并在模淬模具内进行模淬，在这一过程中，通过零件至少一些区域通过模淬模具的紧贴和模压将零件冷却并由此淬硬，其特征在于，e)零件由模淬模具支承在正半径的区域内并且零件的至少一些区域在切边的区域内无扭曲地被夹紧固定住，在零件未被夹紧的区域内，零件与至少一个半模隔开一定空隙。
2. 如权利要求1所述的方法，其伊征在于，在鞍形区域形腳对较窄 的半径，特别是为0.5 - 30 mm时，所述劐憎夹紧在鞍形区域内，也就是被 夹紧在两条空间轴线形成正半径的区域内。
3. 如权利要求1或2所述的方法，辦征在于，戶;M劐憎夹紧^i过其表面柳或J1M其长度确定的区域内，以便获得更高的 H卩速率和/或降低 应力柳鹏妒生扭曲。
4. 如前述权利要求中任一项所述的方法，，征在于，除了切边以外，割牛M:部^面或者Mia^面，点状分布的图案自平面的图案如菱形图案或者网格状图案利用半模上的相应凸起部以无扭曲的方式被夹紧或固 定。
5. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了利用表面上分布的图案实，紧，^K形半模内OT体1^隆起称或装入夹^^入 夹紧条的相应的线状称或点状分布的图案。
6. 如前述权禾腰求中任一项所述的施，其伊征在于，鹏具进糊 整和加工，从而使^##可以在夹紧区域的外部自由收缩，由此割牛至少在正 雜的区域内紧贴在模具上。
7. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其伊征在于，所述割靴在 正半径的区域内穀伎承并且在切边的区域内无扭曲地被夹紧以及在其余区域 内，雜与工件隔Jf"定空隙。
8. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其!ir征在于，，零件在所有三条空间轴线擅小于驗预期的几何靴约0.95% - 0.4%，特别是0.8%成形。
9. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在冷态下成型 后，戶腐^f憎加热到奥氏体化鹏，特别是例如900'C以上并且離保持该 5KEM产，要求的奥氏体。
10. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其伊征在于，对所述割牛进 行加热，从而使得由于奥氏体化而产生的结构变舰导妒生的割牛的长度变 化结束。
11. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在将工fl^入 模 權具中之前舰奥氏体化产生的非线性热膨胀结束。
12. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其1T征在于，所述零^牛在模 具内被夹紧后产生收縮，正半径得到支持，由此所述9^牛在相应的区域内紧贴 在模具上，所述##通过收縮形成正半径的形状，并且鹏时的不精确性在冷 态下得到校正。
13. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述割牛或工 件至少,保持该皿，直至奥氏体-马氏,变结束。
14.如前述权禾腰求中任一项所述的方法，其伊征在于，对所述劐牛进 行加热，从而使得戶腿劐喊加热状态下且特别是在封闭的衞雜具中大于所 需几何靴约0.1%"0.4%，特别是0.2%。
15. 如前述权利要求中任一项所述的M，其1T征在于，首先用钢板切 割出卵胃的成型板坯并将，板坯随后，和特别是深拉拔并随后切除废料； 废料优选在切割操作中被切割掉并且在割牛上保留突舌，以便可以将该^^牛放 在 的##^器上；突舌在模具中与零件一同淬硬；在突舌与工件的连接区的区域内产生切口并且在将工件从模具中取出之前M:弯曲而将突舌折断。
16. 如前述权利要求中任一项戶;M的方法，其特征在于，将空隙(14) 的宽度调节^M少0.02mm，,为0.1 -2.5 mm或者更大。
17. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其,在于，淬火期间，
18. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其^ffi在于，在将工^牛从模^^具中取出时，戶;f^r件均匀iikM现出最终几何形状。
19. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其伊征在于，ffl:件被夹紧 的区域内，在夹紧区域的内部实施切害蝶作，特别是在钢板内部产生 L^者切 口iat在M下切除钢板的一部分^^P外部ii^。
20. 如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在模淬^fi中热成形达到以下效果，使^先前进行的冷成形Mli中产生的凸缘(31)或者所需的新凸缘或者弯曲部M;^g在模具内的滑动件(33)弯曲^产生或者朝向容纳工件的半模(3)弯曲或者模压在容纳工件的半模(3)上并且将切边 夹紧保持^E13里。
21. 用于实施如前述权利要求中任一TO述方法的模具，Kir征在于，所述模具(1)至少具有一个模具上半模(2)和一个模具下^ (3);所述半 t雜工件倒圆(10、 11、 12、 13)的区域内形成正半径；存在与正半径相对的 空隙(14)并且在夹紧工件的区域内特别是在切边(15)的区域内，与空隙(14) 相邻的半模(2、 3) ^i见为凸起部或者驗区(16)，从而使得工件(4)的相 应区鄉无扭曲地夹紧ffl陧。
22. 如权利要求21所述的模具，其特征在于，所述模具为支持正半径 仅在倒圆的区域内具有扇形的凸起部，同时在工件的其余区域内设有空隙(14)。
23. 如权利要求21或22所述的模具，其伊征在于，为了ffii框区域内 ^t在夹紧方向不与模压机的操作方向一致的区域内实现可靠夹紧，在不妨碍 将工#^入模具内或者工件在确定的区域内不1^早紧贴在模具上的情况下， 在半模(2、 3)之一内或者相对在两个賴(2、 3)内设置一个或者多个滑动 工具(17、 18)，这些滑动工具,在模具闭合时朝向相对的半模(2、 3)进，动或者彼此相对靠近，并且例如夹紧^i框区域内的孔上。
24. 如权利要求21 - 23中任一项所述的模具，其特征在于，为in件 上在纵向;ii^ (15)的区域内存在的突舌在突舌(20)凸起的部位处折断，设 置切口工具(21)，所述切口工具^舌与工件的切ii^接区上冲出一个切口。
25. 如权利要求21-24中任一项所述的模具，其伊征在于，与切口工 具(21〉相对设置一个弹簧压紧装置(22)，与压紧装置(22)相对设置^j牛 断器(24)，且割Wf器(24)具有上面靠置突舌(20)的絲凸起部(25)。
26. 如权利要求21 - 25中任一:i^f述的模具，其伊征在于，所述劐牛 断器(24)和所腿紧體(22)相对设置在切口工具(21)内，并且在相 对于与工件(4)相关的##提升器(24)在相对的半模(2、 3)上设置一个 相对于零#$1升器(24)可往复移动并且可利用侧面凸起部(27)靠置在突舌 上的折断工具(26)。
27. 如权利要求21-26中任一:i^f述的模具，^T征在于，所述空隙 或者多个空隙(14)具有大于0.02mm的宽度。
28. 如权利要求21 — 27中任一娜述的模具，辦征在于，,空隙 或者多个空隙(14)具有0.1_2.5咖或者更大的離。
29. 如权利要求21 - 27中任一项所述的模具，其特征在于，在工^W 无扭曲地夹紧的区域内设置切割装置和/或冲压装置，并且在夹紧区域内设置用 于切割柳或冲压装置以及用于切割或者冲压模具穿过的相应凹处。
30. 如权利要求21 - 29中任一项所述的模具，，征在于，为了热切 割轮廓或者-邻分轮廓，设置一个切割工具与夹紧区^目邻且位于其外部。
31. 如权利要求21 - 30中任一项所述的模具，辦征在于，所述模具 (1、 2、 3)上體有滑动件(33)，所述糊件砂; ^A的工件上存在凸缘(31)的区域内^t被设计用于产生新凸缘(31)或者弯曲部，从而使得其将凸缘(31) 或者弯曲部压在相对的半模(3)上并与此同时弯曲，并且切边(30)和/或工 件(29)的凸缘 (31)在弯曲后由滑动件(33)和各自的半模(2、 3)夹紧保 持。
32. 細如权利要求1 - 20中任一鹏述的方法且鹏如权利要求21 -31中任一TO述的^g帝遗出的淬5，割牛。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造钢板淬硬零件的方法，至少包括以下方法步骤a)成形出钢板成型件；b)在成形出成型件之前、期间或者之后对成型件进行必要的端部切除并且进行可能需要的冲孔作业或产生所需的穿孔图案，c)随后将成型件的至少一些区域加热到可使钢材产生奥氏体化的温度，以及d)将零件随后转移到模淬模具内并在模淬模具内进行模淬，在这一过程中，通过零件至少一些区域通过模淬模具的紧贴和模压将零件冷却并由此淬硬。本发明的特征在于，零件由模淬模具支承在正半径的区域内并且零件的至少一些区域在切边的区域内无扭曲地被夹紧固定住。在零件未被夹紧的区域内，零件与至少一个半模隔开一定空隙。
文档编号B21D22/02GK101120105SQ200580026959
公开日2008年2月6日 申请日期2005年8月9日 优先权日2004年8月9日
发明者R·维霍夫 申请人:沃斯特阿尔派因汽车控股有限责任公司