[发明专利]用于制造钢板淬硬零件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造钢板淬硬零件的方法、一种用于实施该方法的装置以及采用该方法和装置制造出的钢板淬硬零件。

背景技术

在汽车制造领域，存在着降低汽车总重量或者在增加配置的情况下不增加汽车总重量的要求。这一点只能在降低某些汽车零件重量的情况下实现。在这种情况下，与现有技术设计相比，特别是尝试明显降低汽车车身的重量。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。与为降低汽车车身总重量而减少零件的数量并且特别是还减小零件的厚度相反，所期望的是重量降低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。没有其它材料能够在这样大的范围内低成本地提供具有不同材料特性的零件。

由于要求有所改变，因此在高强度下也要保证高伸长率并因此保证改进冷成形性。此外，可表明钢材强度的范围有所扩大。

特别是从汽车车身制造业的发展前景来看，在此方面要求根据合金的成分，薄钢板零件的强度在1000MPa-2000MPa的范围内。为使零件达到这样高的强度，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机上成形出零件，其成形过程期间同时迅速冷却以将材料淬硬。

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。该氧化皮在成形和冷却之后被去除。这一点通常采用喷砂法进行。在去除氧化皮之前或者之后，进行最终切边和打孔。如果在喷砂之前进行最终切边和打孔，可能会对切边和孔边缘产生不利影响。与淬硬后加工处理步骤的顺序无关，采用喷砂和可比方法去除氧化皮的缺点在于：由此零件经常会发生扭曲。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件涂覆。例如涂覆阴极防腐保护层。

这种情况下的缺点是，淬硬零件的再加工成本非常高并由于工件被淬硬而具有很高的耐磨性。此外的缺点是，零件涂层通常不会产生特别显著的腐蚀保护作用，不能进行特别强的冲压。另外涂层厚度并不均匀，而是在零件表面上变化起伏。

在该方法的一种改进型中已公知的还有，用金属板坯冷成形出零件并随后将其加热到奥氏体化温度和然后在校正工具中使其迅速冷却，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。随后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，而在这种成形过程中不能实现复杂的形状。

GB 1490535公开了一种用于制造淬硬钢零件的方法，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板成形为所要求的最终形状，并且，在成形期间同时迅速冷却，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碳钢或者碳锰钢作为基材.根据上面提到的专利申请，所述成形优选采用模压进行，但也可以使用其他方法.成形和冷却优选这样构成并这样迅速进行，以便能够获得细晶粒的马氏体或者贝氏体结构.

EP 1253208A1公开了一种用板坯制造淬硬板型材的方法，该板坯在模压模具上热变形成板型材并被淬硬。板型材上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。凸缘需要在成形过程中从板坯的无孔区域中成型，其中，基准点以边缘侧的压痕方式或者作为板型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通过将形变和淬火/回火过程组合在一起而高效进行作业而总体上是有利的。但由于板型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基准点。

DE 19723655A1公开了一种用于制造钢板制品的方法，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，其中模具内的插入物用于防止迅速冷却并由此防止该区域内形成马氏体结构。还有可能的是通过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。这种方法中的缺点是，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复杂的零件进行模压淬火。