[发明专利]热成形金属板材部件以及在该板材部件中制造开口的方法

说明书

热成形金属板材部件和其制造方法，所述板材部件具有大于1,300MPa的抗拉强度Rm并且具有开口，所述开口在没有与冲模的轮廓相匹配的配对固定件的情况下以大于6m/s的冲模速度通过高速冲裁制造，其中所述开口的切割面的光滑切割比例为超过50％。

技术领域

本发明涉及带有通过高速冲裁制成的开口的热成形金属板材部件，以及在此类部件中制造开口的方法。

背景技术

在具有超过1300MPa的抗拉强度Rm的金属部件中的开口可以通过剪切冲裁来制造，然而通常的剪切冲裁导致孔周边处的微裂纹。实验已经显示出，许多微裂纹具有超过50μm的长度。另外，还要考虑到由于制造导致的毛刺形成和超过40μm的毛刺长度。毛刺形成依赖于材料特性、切割速度和切割几何形状。另一个缺点是，要考虑到通过剪切冲裁产生的开口在断裂区域中的扩宽，其中一般而言扩宽大于壁厚度的10％。剪切切割的另一个不利的效果是提高的冷硬化，这导致在切割区域和断裂区域中超过基础硬度的15％的硬化。边缘硬化可以被确定为直至约100μm的深度。在剪切切割中，需要模具作为配对固定件。由此造成需要容纳模具并且尺寸足够大的装置，以便吸收在孔处产生的力。模具通常是对部件特定的，并且匹配所希望的开口几何形状。

发明内容

本发明的目的在于，提供板材部件以及制造高强度板材部件的方法，其中能够以降低的设备成本来制造孔或局部的边缘切边，而无需对部件特定的装置。

这个目的通过根据本发明的热成形金属部件和根据本发明的方法来实现。有利的改进方案在优选的实施方案中给出。

具体实施方式

本发明的核心在于，冲模的速度如此之高，使得可以省去与冲模的轮廓匹配或者与待制造的开口的轮廓匹配的特定模具。由此，特定装置或模具的使用就变得多余。用于制造开口的装置变得明显更轻，并且另外还可以固定在机械臂上。由此易于精简制造工艺的构成。

根据本发明提出，开口通过高速冲裁来制造。冲模的速度为大于6m/s，而不使用与冲模的轮廓匹配的配对固定件。至少在冲模穿透板材部件的时刻施加大于6m/s的冲模速度。优选地，冲模在其冲裁之前的起始位置中处于距板材部件的限定的距离处。所述距离可以用于将冲模加速到撞击或穿透板材部件中时所希望的速度。冲模的高速度可以例如借助于磁脉冲、借助于烟火技术手段或者借助于电磁脉冲技术来产生。冲模的高速度引起工件中的短时间的温度升高，所述温度升高受限于非常窄的材料区域。由此，没有以如采用较小剪切速度(也就是说，采用小于1m/s的剪切速度)的正常剪切切割同样的程度出现冷硬化。通过去除或减少冷固化，没有产生微裂纹。

由于非常短的处理时间，由于分离过程而产生的热量不能足够快速地排出到工件的周围区域中。于是，与采用正常冲模速度的剪切切割相比，分模线区域被局部熔化并由此变得更软。

优选至少在穿透板材部件中的时刻，冲模的速度为超过8m/s、优选超过10m/s、尤其超过20m/s。并不排除例如100m/s的非常高的冲模速度，但是以当今的手段这提高了设备成本。因此100m/s的上限被看作是便利的，以使得用于实施本方法的装置仍然能够具有足够紧凑的尺寸。

冲模穿透深度为金属板材部件的壁厚度的至少20％、优选至少50％并且优选不大于壁厚度的80％。此外，在成品板材部件中，如此制造的开口的切割面的光滑切割比例超过50％且优选超过70％。努力实现尽可能高的光滑切割比例。

所述热成形的金属部件是高强度的，尤其在制造开口之前至少在制造开口的区域中被压制硬化而具有超过1300MPa的抗拉强度。因此不需要在制造开口之前将板材部件在切割区域中软化或预分离。

制造板材部件的金属材料尤其为未涂覆的锰硼钢、边缘脱碳钢、镀覆钢或Al/Si涂覆的和/或Zn涂覆的锰硼钢。

板材部件尤其为选自下组的狭长形的车辆结构部件：B柱或其内部增强件、C柱或其内部增强件、A柱或其内部增强件、车门防碰撞支架、保险杠横梁、纵梁、门槛、管路(Tunnel)、底板横梁、端壁。