專利名稱：制造局部硬化的成型件的方法、局部硬化的成型件以及局部硬化的成型件的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由金屬板半成品制造成型件的方法，所述成型件 至少局部具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。此外本發(fā)明還涉及一種成型件，其具 有至少一個(gè)在空間上限定的、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高的區(qū)域，另外還涉及這種 成型件的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
具有高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的成型件例如在汽車工程中用于制造結(jié)構(gòu)部件，
例如側(cè)面防撞梁、保險(xiǎn)杠或者加固汽車的A柱、B柱或者C柱。因?yàn)?在強(qiáng)度方面對(duì)這種成型件提出了非常高的要求，所以在其制造中常常 使用高強(qiáng)度、較高強(qiáng)度以及最高強(qiáng)度的鋼。對(duì)于成型件的成型可以使 用不同的變形方法。例如本文稱之為折彎方法，特別是軋制成型方法。
歐洲專利EP 1 052 295 Bl公開(kāi)了一種用于在汽車工程中制造結(jié) 構(gòu)部件的方法，這些結(jié)構(gòu)部件至少在局部具有較高強(qiáng)度和5%至10% 的最小延展度。在該方法中，結(jié)構(gòu)部件通過(guò)在柔軟的狀態(tài)下變形板坯、 帶鋼(尤其是通過(guò)滾軋成型)或者管材來(lái)成型，并且結(jié)構(gòu)部件借助于 沿著結(jié)構(gòu)部件輪廓的、相對(duì)于結(jié)構(gòu)部件可運(yùn)動(dòng)的、包圍構(gòu)件的感應(yīng)器 至少局部地加熱到硬化所需的奧氏體化溫度，隨后利用在運(yùn)動(dòng)方向上 追隨該感應(yīng)器的冷卻單元冷卻該結(jié)構(gòu)部件。前述出版物所公開(kāi)的方法 的特征首先在于，結(jié)構(gòu)部件基本豎直定位并且感應(yīng)器從上向下沿著該 結(jié)構(gòu)部件移動(dòng)，其中，感應(yīng)器和冷卻單元可以彼此相對(duì)地調(diào)節(jié)并且與 可移位的工具滑板連接。
在前述出版物公開(kāi)的方法中，原材料首先在仍然柔軟狀態(tài)下變形為具有預(yù)定成型橫截面的成型件。為了達(dá)到期望的強(qiáng)度，在隨后的方 法步驟中將成型件硬化，具體方法是，將成型件加熱至奧氏體化溫度 并且隨后再次將其冷卻。按照預(yù)定方式的冷卻造成了成型件的期望硬 度。由該現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的方法的缺點(diǎn)在于，在原材料可以成型和硬化
之前，原材料必須始終處于柔軟的狀態(tài)下。DE 101 20 063 Al和WO 92/16665 A公開(kāi)了一種制造成型件的方法，其中，扁平的原材料(金 屬板半成品)首先通過(guò)冷變形獲得其最終輪廓。之后才對(duì)成型件的至 少局部區(qū)域進(jìn)行硬化處理(通過(guò)加熱和隨后冷卻)。大多數(shù)時(shí)候，在加 熱和冷卻步驟之后還有一精整步驟，然而精整步驟不再用于實(shí)際制造 型材幾何形狀。由此僅額外修正由于熱干預(yù)過(guò)程產(chǎn)生的可能存在的幾 何偏差變形。在WO 92/16665 A中，當(dāng)提到在硬化之后進(jìn)行造型操作 時(shí)，意味著不執(zhí)行其他軋制成型步驟，而是進(jìn)行完全另選的變形操作 (例如靜態(tài)的折彎或者沖壓操作)。
DE 101 20 063 Al公開(kāi)了制造成型件的方法的另 一變型方式，其 中，原材料(金屬板半成品)在成型期間處于更高的溫度，進(jìn)而有更 高的變形能力。然而未明了的是，在該方法中怎樣可以切實(shí)避免材料 與變形工具接觸的散熱，進(jìn)而避免不期望的脆硬。
DE 103 39 119 B3^^開(kāi)了一種制造成型件的方法，在成型件實(shí)際 成型之前通過(guò)加熱和隨后的冷卻將成型件部分或者完全硬化。在此， 被硬化的區(qū)域每次都是在硬化之后才變形的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于提供一種制造成型件的方法，所述方法允許 制造這樣的成型件，所述成型件具有材料特性和幾何特性彼此不同的 多個(gè)預(yù)定區(qū)域，這些材料特性和幾何特性適合于后續(xù)的加工和/或應(yīng) 用。此外，本發(fā)明的目的還在于提供具有材料特性和幾何特性彼此不 同的多個(gè)預(yù)定區(qū)域的成型件，這些材料特性和幾何特性適合于后續(xù)的 加工和/或應(yīng)用，并且本發(fā)明的目的還在于建議一種這種成型件的應(yīng) 用。在方法方面，本發(fā)明目的通過(guò)具有權(quán)利要求1特征的方法得以實(shí)
現(xiàn)。在成型件方面，本發(fā)明目的通過(guò)具有權(quán)利要求25特征的成型件得 以實(shí)現(xiàn)，而在成型件的應(yīng)用方面，通過(guò)具有權(quán)利要求31、權(quán)利要求35 和權(quán)利要求40特征的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的有利的 和特別適宜的改進(jìn)方式。
在制造至少局部具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的成型件的本發(fā)明方法中， 根據(jù)權(quán)利要求1，所述金屬板半成品在至少一級(jí)的彎曲工藝中變形， 并且，如此組合所述彎曲工藝和隨后對(duì)所述金屬板半成品的分離切割 操作與對(duì)所述金屬板半成品至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域進(jìn)行的包括
至少一個(gè)加熱步驟和繼所述加熱步驟之后的冷卻步驟的熱處理，以使 所述至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域在冷卻之后具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 金屬板半成品例如可以按照帶材的形式作為帶材巻供前述處理工藝使 用。借助于本發(fā)明的方法，可以制造具有敞開(kāi)、部分敞開(kāi)或者完全封 閉的成型橫截面的成型件。另外，成型件在整個(gè)型材長(zhǎng)度上至少在局 部成型橫截面可以是不同(變化)的，從而原則上可以制造具有任意 復(fù)雜外形和剖面形狀的成型件。
通過(guò)有針對(duì)性地將至少施加在金屬板半成品的在空間上限定的區(qū) 域中的熱量排出，能夠有利地在該區(qū)域中通過(guò)相變?cè)诶鋮s時(shí)獲得強(qiáng)度 增強(qiáng)。在此，金屬板半成品優(yōu)選采用這樣的材料，所述材料在高于轉(zhuǎn) 化溫度(奧氏體化溫度)Ar3 (在此溫度下，在冷卻期間開(kāi)始從奧氏 體向鐵氧體的轉(zhuǎn)化)充分奧氏體化的情況下，可以在足夠快的冷卻速 度下生成馬氏體化的組織結(jié)構(gòu)。馬氏體化組織結(jié)構(gòu)的特征在于具有極 高強(qiáng)度。例如22MnB5型的優(yōu)質(zhì)鋼具有這種有利的特性，該金屬板半 成品可以由其制成。
至少部分地通過(guò)金屬板半成品與折彎工具的直接接觸從至少一個(gè) 預(yù)熱的區(qū)域散熱，折彎工具在需要時(shí)也可以在被冷卻的情況下進(jìn)行工 作。另外還可以使用基于液體或者氣體的冷卻裝置，以便利用介質(zhì)來(lái) 冷卻金屬板半成 品。
這里建議的解決方案的特別優(yōu)點(diǎn)在于可以制造有針對(duì)性地調(diào)整了硬度特性的成型件。這例如是可行的，即，制造部分硬化和部分未硬化區(qū)域的成型件。硬化區(qū)域可以是部分硬化、完全硬化，或者也可以是局部部分硬化而局部完全硬化的。
在該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中建議靜態(tài)地折彎金屬板半成品。所述金屬板半成品的靜態(tài)折彎(靜彎)例如可以通過(guò)模具折彎(模彎)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中建議，在軋制成型裝置中通過(guò)按多個(gè)相繼執(zhí)行的軋制步驟進(jìn)行軋制成型來(lái)折彎所述金屬板半成品。在此，在軋制成型裝置中連續(xù)地以多個(gè)相繼的成型禮制道次折彎金屬板半成品，并且由此得到所期望的型材斷面形狀。通過(guò)軋制成型特別是也可以生成較為復(fù)雜的型材斷面形狀和成型橫截面。在成型制造時(shí)在連續(xù)軋制成型過(guò)程中以特別有利方式可以獲得熱和機(jī)械的作用機(jī)理的疊加。通過(guò)按照步驟地組合在局部產(chǎn)生熱量、成型以及也許必要的分離切割操作和冷卻，可以在設(shè)置方式和微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面精確地調(diào)節(jié)強(qiáng)度提高的特定區(qū)域。
按照有利方式，可以通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生電磁場(chǎng)或者通過(guò)借助于電阻傳導(dǎo)的電流(或者通過(guò)這兩種方法的組合)也就是通過(guò)電能損耗實(shí)現(xiàn)金屬板半成品的局部空間加熱。在其他有利實(shí)施方式中，通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)激光源，通過(guò)紅外線輻射源或者借助于氣焊槍將熱量傳遞給金屬板半成品的預(yù)定區(qū)域。激光源的優(yōu)點(diǎn)在于，由激光源生成的激光例如利用簡(jiǎn)單裝置也可以聚焦到金屬板半成品的相對(duì)較小的在空間上限定的區(qū)域，從而在該區(qū)域在局部加熱至期望的溫度。優(yōu)選的是，所述加熱不僅借助于特意為此整合在工藝流程中的基于感應(yīng)或者導(dǎo)電的加熱裝置(例如通過(guò)感應(yīng)器或者導(dǎo)電接觸元件)進(jìn)行，而且還在本來(lái)為了傳遞成型力而與成型工具(軋輥)發(fā)生接觸的情況下借助于電阻加熱來(lái)進(jìn)行。
有利的是，冷卻不僅通過(guò)施加液態(tài)冷卻介質(zhì)(優(yōu)選水)和/或氣態(tài)冷卻介質(zhì)(優(yōu)選壓縮空氣)直接散熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且也通過(guò)金屬板半成品與造型用變形工具(例如與軋制成型裝置中的軋輥)接觸產(chǎn)生的熱
10傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為此，軋輥可以具有內(nèi)部冷卻裝置，其中，熱量通過(guò)冷卻介質(zhì)經(jīng)由再循環(huán)系統(tǒng)中的相應(yīng)安裝到工具內(nèi)部的冷卻通道排出。因而，與利用純粹的介質(zhì)冷卻相比，以有針對(duì)性的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整為主旨以特別有利的方式，明顯可以更精確地控制散熱。
在一個(gè)特別有利的實(shí)施方式中，金屬板半成品的冷卻例如可以通過(guò)將與造型工具(軋輥)接觸而出現(xiàn)的熱傳導(dǎo)結(jié)合對(duì)金屬板半成品的直接冷卻例如借助于(必要時(shí)為過(guò)冷卻的)氣體或者用獨(dú)特的冰(優(yōu)選千冰)來(lái)進(jìn)行。在此，將氣體或者干水以較高壓力在軋鋼機(jī)架的輸出口中在兩側(cè)噴射至金屬板半成品表面(軋制材料表面)。在這里可以通過(guò)射入輥隙以特別有利方式同時(shí)實(shí)現(xiàn)軋輥的冷卻。按照有利方式，通過(guò)獨(dú)特的冰將附加的表面污物和/或氧化物殘?jiān)?、軋屑等從軋制材?金屬板半成品)表面和/或軋輥表面去除。因而以有針對(duì)性的組織結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)為主旨的散熱的可控性再一次得到了明顯改善。這一點(diǎn)通過(guò)借助于例如在現(xiàn)有技術(shù)中所使用的液態(tài)或者氣態(tài)冷卻介質(zhì)進(jìn)行的純粹淬火冷卻是根本不可能實(shí)現(xiàn)的。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中可以規(guī)定，在折彎前對(duì)金屬板半成品的至少一個(gè)區(qū)域進(jìn)行加熱。該實(shí)施方式在靜態(tài)折彎金屬板半成品的情況下是特別優(yōu)選的。
在同時(shí)施加熱作用的情況下制造成型件，使得能夠在成型期間以特別有利的方式改善加工特性，這是因?yàn)?，可以恰好在通過(guò)折彎工具相應(yīng)地局部地進(jìn)行形變或者通過(guò)特殊切割工具進(jìn)行材料分離之前，有針對(duì)性地降低形變阻力。至少區(qū)域性地預(yù)熱的金屬板半成品，使得在彎曲工藝中該區(qū)域有利地具有更低的抵抗所需形狀變化的抗力。
根據(jù)另 一特別有利的實(shí)施方式，依次預(yù)熱金屬板半成品的多個(gè)待加熱區(qū)域，其中，在各個(gè)加熱步驟之后執(zhí)行折彎步驟和冷卻步驟。
根據(jù)該制造方法的一個(gè)另選的同樣有利的變型方式，首先在多個(gè)折彎步驟中按照成型件的期望的幾何形狀折彎金屬板半成品，隨后至少在局部將其加熱。在該變型方式中可以按照特別有利的方式得到就成型件的之后繼續(xù)加工和/或應(yīng)用而言所期望的強(qiáng)度特性。因而在該實(shí)
11施方式中，僅在結(jié)束成型之后、優(yōu)選也在執(zhí)行也許必要的構(gòu)件截取之后才加熱成型件。在此情況下，通過(guò)相應(yīng)的冷卻介質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)金屬板半成品的預(yù)熱區(qū)域散熱，所述散熱在實(shí)際的變形過(guò)程之后接著執(zhí)行。在冷卻時(shí)，在某些情況下會(huì)出現(xiàn)不期望的構(gòu)件扭曲。另外，在出
現(xiàn)溫度梯度情況下，由于工件在局部的體積膨脹不同，可能還會(huì)出現(xiàn)由裂縫導(dǎo)致的構(gòu)件失效。在一個(gè)特別有利的實(shí)施方式中，通過(guò)精整工具中的機(jī)械應(yīng)力和通過(guò)熱量傳導(dǎo)相應(yīng)地進(jìn)行的散熱的相互結(jié)合，可以抑制這兩種效應(yīng)。在這里適當(dāng)?shù)氖?，在該方法的這些變型方式中，在由熱造成硬化之前就執(zhí)行實(shí)際可能需要的成型件截取。
借助于在本發(fā)明范圍內(nèi)提出的方法，可以使得通過(guò)單次或者多次折彎金屬板半成品制造的成型件的硬度有針對(duì)性地匹配于成型件的各種后續(xù)應(yīng)用。
業(yè)已表明，在成型期間通過(guò)有針對(duì)性地在局部將熱傳遞到成型件中使得區(qū)域的強(qiáng)度提高的幾乎每個(gè)變型方式，均使得成型件的功能特性得到改善。此外，由于按照特別有利的方式改善了功能特性，所以能夠?qū)崿F(xiàn)重量減輕而且不會(huì)損失應(yīng)用特性，這是因?yàn)椋c未經(jīng)熱處理的構(gòu)件相比，金屬板厚度減小了。
這里提出的方法的優(yōu)點(diǎn)在于，由于其變形可能性較小并且基于由此引發(fā)的失效風(fēng)險(xiǎn)以及所需的過(guò)高變形力，所以避免了金屬板半成品的先前熱處理硬化后的區(qū)域的變形。換言之，通過(guò)加熱和冷卻，僅僅對(duì)扁平的原材料的在隨后的軋制成型步驟中沒(méi)有直接承受變形的區(qū)域進(jìn)行局部熱處理。
此處金屬板半成品的局部加熱不僅發(fā)起了熱處理(其具有調(diào)節(jié)預(yù)定組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)的目的)，而且還在一定程度上提高了制成金屬板半成品的基本材料的變形能力，利用在各個(gè)變形步驟中提供的操作力在期望的范圍內(nèi)獲得無(wú)缺陷的變形。在此，這種提高一方面基于本身較高的加工溫度，另一方面基于同時(shí)進(jìn)行的由熱造成的軟化過(guò)程。這可以且應(yīng)該不僅發(fā)生在原材料進(jìn)入依次進(jìn)行的軋制成型步驟之前，而且優(yōu)選在軋制成型期間發(fā)生在各個(gè)塑形步驟之間。在這里提出的方法中，金屬板半成品的熱處理不發(fā)生在通過(guò)軋制成型進(jìn)行的實(shí)際成形制造開(kāi)始之前或者執(zhí)行成形塑形之后，而是最好有針對(duì)性地在多個(gè)中間步驟中實(shí)現(xiàn)。在此，根據(jù)明確的方法原則設(shè)定
該熱處理中間步驟的位置
-根據(jù)同時(shí)提高局部變形能力的必要性來(lái)設(shè)定局部熱處理的位
置；
-每當(dāng)在先前的冷卻變形步驟中實(shí)現(xiàn)的冷卻硬化使得對(duì)于后續(xù)的變形而言沒(méi)有足夠的剩余變形能力(該剩余變形能力可以通過(guò)在隨后變形所需的范圍內(nèi)執(zhí)行由熱造成的軟化而再次被提高)時(shí)，就調(diào)整局
部熱處理的位置；
-每當(dāng)在金屬板半成品的有關(guān)幾何形狀區(qū)域在進(jìn)一步的工序中沒(méi)有出現(xiàn)明顯變形時(shí)，就調(diào)整局部熱處理的位置。
根據(jù)權(quán)利要求25，本發(fā)明成型件的特征在于，其具有至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域，所述在空間上限定的區(qū)域具有提高了的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所述成型件通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至24之一所述的方法制造。在有利實(shí)施方式中，所述成型件可以具有至少一個(gè)部分硬化區(qū)域和/或至少一個(gè)完全硬化區(qū)域和/或至少 一個(gè)局部被完全硬化且局部被部分硬化的區(qū)域。另外，所述成型件沿著其型材長(zhǎng)度至少在局部成型橫截面可以是不同的。此外在一個(gè)特別有利的實(shí)施方式中，成型件沿著其型材長(zhǎng)度至少在局部強(qiáng)度特性是不同(變化)的。
在根據(jù)權(quán)利要求31的本發(fā)明應(yīng)用中，應(yīng)用至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求25至30之一所述的成型件來(lái)制造一種構(gòu)件，所述構(gòu)件適用于車輛的可動(dòng)部件和裝置的導(dǎo)向和能量吸收。恰恰在這種構(gòu)件中，根據(jù)上述方法制造的至少局部硬化的成型件的應(yīng)用是特別有利的。
例如，由這種成型件可以制造具有更高變形抗力的安全帶用導(dǎo)軌，
從該導(dǎo)軌水^脫。
在一個(gè)有利實(shí)施方式中，成型件還可以用于制造一種安全帶用導(dǎo)軌，該安全帶用導(dǎo)軌在調(diào)整滑塊形安全帶固定件時(shí)在抵抗與接觸相關(guān)的磨損方面具有更高的耐受力。
成型件的另一優(yōu)選應(yīng)用示例是制造具有更高變形抗力的座椅固定 軌，從而可以有利地避免車輛座椅從其車輛側(cè)的固定部分中松脫。
由所述成型件例如也可以制造一種座椅固定軌，其在調(diào)整座椅位 置時(shí)具有更高的抵抗與接觸相關(guān)的磨損的耐受力。
成型件應(yīng)用的另一有利示例在于制造汽車側(cè)壁滑動(dòng)門用側(cè)壁導(dǎo) 軌，其中，該側(cè)壁導(dǎo)軌在打開(kāi)和關(guān)閉門方面具有更高的抵抗與接觸相 關(guān)的磨損的耐受力。
此外，由該成型件可以制造滑動(dòng)門的側(cè)壁導(dǎo)軌，所述側(cè)壁導(dǎo)軌具 有比現(xiàn)有技術(shù)已知的解決方案更高的變形抵抗力，因而在事故時(shí)避免 結(jié)構(gòu)失效故障以及側(cè)壁滑動(dòng)門的滑脫。
在根據(jù)權(quán)利要求35的本發(fā)明應(yīng)用中，將根據(jù)權(quán)利要求25至30 的至少一個(gè)成型件用于制造結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有提高的防撞 入耐受力，并且所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件適用于通過(guò)材料變形或者構(gòu)件變形吸收 和消除能量的影響。在這種構(gòu)件中，根據(jù)上述方法制造的至少局部硬 化的成型件的應(yīng)用也是特別有利的，所述方法允許有梯度地設(shè)定成型 件的強(qiáng)度特性。
由所述成型件例如可以制造車輛駕駛艙用模塊橫梁的部件，其具 有更高的變形抵抗力，從而在事故情況下通過(guò)力作用于轉(zhuǎn)向柱可以有 效避免結(jié)構(gòu)失效故障。
成型件的另一應(yīng)用示例是制造駕駛艙用模塊橫梁的部件，其具有 更高的變形抵抗力，以便于在事故中通過(guò)力作用于安全氣嚢模塊以特 別有利方式避免結(jié)構(gòu)失效故障。
所述模塊橫梁尤其可以是儀表板梁。
成型件的另一有利應(yīng)用在于，制造具有優(yōu)化的固有振動(dòng)特性的模 塊橫梁(尤其是儀表板梁)，從而避免不期望的振蕩，進(jìn)而改善車輛內(nèi) 部空間中的聲音效果。
在另一有利實(shí)施方式中，由所述成型件例如也可以制造具有更高 變形抵抗力的梁柱(縱梁或者橫梁)，以便于避免在前向沖擊或者側(cè)向沖擊情況下在汽車的A柱、B柱或者C柱區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效故障。 此外，成型件例如還用于制造具有更高變形抵抗力的保險(xiǎn)杠梁， 從而有利地避免在汽車的碰撞吸能盒(Crashbox)區(qū)域內(nèi)發(fā)生結(jié)構(gòu)失 效故障。
根據(jù)另一有利應(yīng)用，由成型件可以制造具有更高變形抵抗力的側(cè) 面防撞梁。這種側(cè)面防撞梁整合在車身中，從而提高車身剛性，并由 此特別是在側(cè)向沖擊時(shí)改善乘客區(qū)的防護(hù)和穩(wěn)定性。通過(guò)應(yīng)用區(qū)域性 硬化的成型件能夠以有利方式阻止在與門結(jié)構(gòu)連接的區(qū)域中的進(jìn)而在 主要承受撞擊的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)失效故障。


結(jié)合附圖根據(jù)下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明使得本發(fā)明的其他特性和 優(yōu)點(diǎn)變得清楚。附圖中
圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明方法第一實(shí)施例在由金屬板半成品制 造成型件時(shí)的熱和機(jī)械工藝流程；
圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明方法第二實(shí)施例在由金屬板半成品制 造成型件時(shí)的熱和機(jī)械工藝流程；
圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明方法第三實(shí)施例在由金屬板半成品制 造成型件時(shí)的熱和機(jī)械工藝流程；
圖4a示出成型件的第 一 實(shí)施例，所述成型件借助于這里提出的方 法制造，并且具有多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域具有按規(guī)定提高了的強(qiáng)度；
圖4b以立體圖示出根據(jù)圖4a的成型件；
圖5a示出成型件的第一實(shí)施例，所述成型件借助于這里提出的方 法制造，并且具有多個(gè)區(qū)域，這些區(qū)域具有按規(guī)定提高了的強(qiáng)度； 圖5b以立體圖示出根據(jù)圖5a的成型件；
圖6示出沿著根據(jù)圖4a和圖4b成型件的構(gòu)件輪廓展開(kāi)圖線的硬 度曲線；
圖7示出沿著根據(jù)圖5a和圖5b成型件的構(gòu)件輪廓展開(kāi)圖線的硬 度曲線；圖8示出在承受拉應(yīng)力情況下圖4a、圖4b和圖5a、圖5b所示 成型件的力-距離曲線；
圖9示出在三點(diǎn)折彎測(cè)試(Dreipunkt-Biegeversuch )中圖4a、 圖4b和圖5a、 圖5b所示成型件的力4巨離曲線；
圖10以立體圖示出汽車的門、座椅等的導(dǎo)軌；
圖ll示出根據(jù)圖IO的導(dǎo)軌的成型橫截面圖12以立體圖示出具有封閉成型橫截面的儀表板梁的基本型材；
圖13示出根據(jù)圖12的儀表板梁的成型件的成型橫截面圖14以立體圖示出汽車的梁構(gòu)件；
圖15a是用于加熱金屬板半成品的第一加熱圖案的示意圖； 圖15b是用于加熱金屬板半成品的第二加熱圖案的示意圖； 圖15b是用于加熱金屬板半成品的第三加熱圖案的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合圖1至圖3詳細(xì)說(shuō)明制造成型件1的方法的三個(gè)不同的 有利實(shí)施例，成型件1由優(yōu)選帶狀的金屬板半成品2制成。為此，圖 1至圖3示意性示出在對(duì)金屬板半成品2進(jìn)行組合地加熱和成型過(guò)程 中，按照本發(fā)明特別優(yōu)選的軋制成型方法制造成型件1的熱機(jī)械工藝 流程，該軋制成型方法在軋制成型裝置中執(zhí)行。
這里所示的三個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的區(qū)別尤其在于不同的工藝流程，這 些工藝流程分別是在變形之前、期間或者之后對(duì)金屬板半成品2進(jìn)行 至少區(qū)域性的加熱。圖中分別示出了與時(shí)間相關(guān)的溫度曲線，所述溫 度在各個(gè)變形步驟之前、期間或者之后出現(xiàn)在金屬板半成品2的預(yù)定 (在空間上限定的)區(qū)域A、 B、 C、 D中。除了說(shuō)明溫度變化之外， 為了說(shuō)明金屬板半成品2的用于生成期望成型橫截面的幾何造型，在 附圖上方區(qū)域中示出了在軋制成型裝置中進(jìn)行相應(yīng)軋制步驟時(shí)金屬板 半成品2的相應(yīng)形狀。
圖1至圖3還示出了
1. Ar3轉(zhuǎn)化溫度，在該溫度情況下(冷卻期間)，開(kāi)始從奧氏體向鐵氧體轉(zhuǎn)化。在例如22MnB5這樣的硼錳合金的優(yōu)質(zhì)鋼情況下，轉(zhuǎn)化 溫度Ar3通常為850 。C ± 100 。C;
2. An轉(zhuǎn)化溫度，在該溫度情況下(冷卻期間)，從奧氏體向鐵氧 體的轉(zhuǎn)化結(jié)束。在例如22MnB5這樣的硼猛合金的優(yōu)質(zhì)鋼情況下，轉(zhuǎn) 化溫度Arl通常為650 。C ± 100 。C;
3. Ms轉(zhuǎn)化溫度，在該溫度情況下(快速冷卻期間)，突然地實(shí)現(xiàn) 從奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)化。在例如22MnB5這樣的硼錳合金的優(yōu)質(zhì)鋼 情況下，該轉(zhuǎn)化溫度通常在大約為400 。C± 100。C;
4. a:鐵氧體(在快速冷卻至低于Ms的溫度時(shí)形成另一種組織， 所述組織被稱為馬氏體，其特征在于是具有較高強(qiáng)度的硬化組織)；
5. a+Y:鐵氧體和奧氏體同時(shí)存在，溫度下降到轉(zhuǎn)化溫度A^之下 越多，鐵氧體的份額越大并且?jiàn)W氏體的份額越?。?br> 6. y:奧氏體。
金屬板半成品2可以由可硬化的鋼(如22MnB5)制成并且也可 以是至少部分被涂層的，在圖1至圖3所示的可選方法方案中，為了 形成具有預(yù)定幾何特征的成型件1，在具有數(shù)量n個(gè)依次完成的軋制 步驟(在各個(gè)軋制步驟中執(zhí)行各個(gè)軋制道次)的軋制成型過(guò)程中，對(duì) 金屬板半成品2進(jìn)行折彎。盡管在圖l至圖3僅示出具有敞開(kāi)的成型 橫截面的成型件1，然而此處應(yīng)該可以看出，利用這里介紹的方法可 以制造復(fù)雜程度不同的各種造型的成型件1，它們可以具有敞開(kāi)、部 分敞開(kāi)或者完全封閉的成型橫截面。在此，這些成型件l也可以沿著
從而原則上可以制造具有;壬意復(fù)^i的型材斷面形狀和具有任意復(fù)雜 度的成型橫截面的成型件1。
在圖1示意性示出的用于制造成型件1的方法的第一實(shí)施例中， 在在空間上限定的預(yù)定區(qū)域A、 C和D中，恰好在軋制成型裝置中的 以"1."標(biāo)識(shí)的第一軋制道次之前，對(duì)金屬板半成品2進(jìn)行加熱。如 圖l所示，在第一軋制道次之前在中間區(qū)域A和兩個(gè)較遠(yuǎn)的外置的區(qū) 域C和D中將金屬板半成品2局部地加熱至溫度T，溫度T高于轉(zhuǎn)化溫度Ar3，在該溫度情況下(冷卻期間)，開(kāi)始從奧氏體向鐵氧體的轉(zhuǎn) 化。而金屬板半成品2的其他區(qū)域B在成型時(shí)則不加熱，因此也不會(huì) 承受有針對(duì)性的熱影響。
優(yōu)選通過(guò)電磁場(chǎng)的感生或者通過(guò)電阻傳導(dǎo)電流，或者另選地通過(guò)
這兩種方法的彼此組合(因而也就是通過(guò)消耗電能)，在預(yù)定區(qū)域A、 C和D中將金屬板半成品2局部受控地加熱至T〉A(chǔ)r3。另選地，也可 以使用其他方法和相應(yīng)的裝置將熱傳入金屬板半成品2的局部被限定 的區(qū)域A、 C和D中。例如通過(guò)向金屬板半成品2施加由至少一個(gè)激 光源生成的激光，或者向其施加由至少一個(gè)紅外線輻射源生成的紅外 線射線，或者通過(guò)應(yīng)用氣焊槍可以受控地提供熱量。
如圖l所示，在區(qū)域A、 C和D中已達(dá)到最高溫度之后，金屬板 半成品2在第一軋制道次中在溫度下降時(shí)變形。在仍然高于轉(zhuǎn)化溫度 的Ar3的溫度下執(zhí)行第一軋制道次。在軋制成型過(guò)程的第一軋制道次 中，例如通過(guò)與軋制成型裝置的軋輥接觸的熱傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)在冷卻期間 所需的散熱，該散熱為了在金屬板半成品2的局部預(yù)加熱區(qū)域A、 C 和D中調(diào)整得到期望的組織結(jié)構(gòu)而從其中排出熱量。軋制成型裝置的 軋輥同樣也可以在被冷卻的情況下工作。另選地或者附加地，也可以 利用介質(zhì)進(jìn)行冷卻，以便從金屬板半成品2的預(yù)熱區(qū)域A、 C和D排 出熱量，在利用介質(zhì)進(jìn)行冷卻時(shí)，向金屬板半成品施加液態(tài)或者氣態(tài) 的冷卻劑。
此外還可以看出，繼第一軋制道次之后，在本實(shí)施例中始終在低 于轉(zhuǎn)化溫度Arl (其中，在冷卻期間結(jié)束從奧氏體向鐵氧體的轉(zhuǎn)化) 的溫度情況下執(zhí)行第2至n個(gè)軋制道次，第2至n個(gè)軋制道次對(duì)于使 金屬板半成品2進(jìn)一步成型，以形成成型件1的最終幾何形狀而言是 必需的。在本實(shí)施例中，在低于轉(zhuǎn)化溫度Ms (其中，在快速冷卻期間 突然地實(shí)現(xiàn)從奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)化)的溫度情況下執(zhí)行最終(第n 個(gè))軋制道次，該最終(第n個(gè))軋制道次對(duì)于成型件1的成型而言 是必需的。然而另選的是，也可以在高于轉(zhuǎn)化溫度Ms的溫度情況下 執(zhí)行該最終軋制道次。
18在本實(shí)施例中，繼完成了成型件1的實(shí)際成型的第n次軋制道次 之后還執(zhí)行所謂的精整道次，借助于精整工具執(zhí)行該精整道次。在某 些情況下由熱造成的內(nèi)應(yīng)力使得成型件1幾何形狀的發(fā)生變化，按照 有利方式，可以在最終的軋制道次(即精整道次)中，在對(duì)工件散熱 之后直接立即對(duì)所述變化進(jìn)行補(bǔ)償。在繼精整道次之后的方法步驟中， 借助分離切割裝置使得成型件1獲得所期望的長(zhǎng)度。
這里所述的可選方法方案尤其在下述情況下是有利的，即，由于 對(duì)金屬板半成品2的預(yù)定區(qū)域A、 C和D的熱影響，通過(guò)所謂的相變 硬化(Umwandlungshartung )出現(xiàn)顯著的強(qiáng)度增加。這樣在后續(xù)軋 制步驟中，局部預(yù)定區(qū)域A、 C和D具有急劇增加的阻力阻止進(jìn)一步 的形狀變化。因而這意味著，優(yōu)選僅金屬板半成品2的在下一個(gè)工序 中不再發(fā)生明顯形狀變化的區(qū)域應(yīng)該經(jīng)受這種熱處理。由于金屬板半 成品2的先前硬化的區(qū)域A、 C和D的可變形性很低、以及由于因此 而出現(xiàn)的失效風(fēng)險(xiǎn)、而且由于所需要的變形力很高，所以不實(shí)現(xiàn)金屬 板半成品2的先前硬化的區(qū)域A、 C和D的變形。
下面結(jié)合附圖2進(jìn)一步描述由金屬板半成品2制造成型件1的方 法的第二實(shí)施例。在該方法的該變型方式中，在預(yù)定區(qū)域A、 C和D 中，在軋制成型期間在各個(gè)軋制步驟之間分別依次地執(zhí)行金屬板半成 品2的加熱。如圖2所示，在第一軋制道次之前，將金屬板半成品2 的第一 (中間)區(qū)域A局部地加熱至溫度T，溫度T高于轉(zhuǎn)化溫度 Ar3 (奧氏體化溫度)。而金屬板半成品2的其他區(qū)域則暫時(shí)不受有針 對(duì)性的熱的影響。
在對(duì)第一區(qū)域A進(jìn)行預(yù)定的預(yù)加熱之后，在軋制成型裝置中執(zhí)行 第一軋制道次。隨后將金屬板半成品2的區(qū)域A再次冷卻至低于轉(zhuǎn)化 溫度Ms的溫度。該冷卻仍然可以通過(guò)金屬板半成品2與軋制裝置的 軋輥(需要時(shí)，該軋輥在冷卻情況下工作)接觸時(shí)的熱傳導(dǎo)和/或利用 介質(zhì)(通過(guò)向金屬板半成品2，特別是向局部預(yù)熱的區(qū)域施加液態(tài)或 者氣態(tài)的冷卻介質(zhì))來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在下一個(gè)加熱步驟中，將金屬板半成品2的第二 (較為靠近邊緣的)區(qū)域C局部地加熱至溫度T，溫度T高于轉(zhuǎn)化溫度Ar3。而且在 本方法步驟中，不會(huì)有針對(duì)性地加熱金屬板半成品2的其他區(qū)域尤其 是區(qū)域A和B。 隨后執(zhí)行第二專'u制道次，以便于使得金屬板半成品2 進(jìn)一步成型。如圖2所示，在該軋制道次之后，將金屬板半成品2的 預(yù)熱區(qū)域C再次冷卻至低于轉(zhuǎn)化溫度Ms的溫度。
在進(jìn)一步的加熱步驟中，以相應(yīng)方式將另一 (更為靠近邊緣的) 區(qū)域D局部地加熱至溫度T，該溫度T仍然高于轉(zhuǎn)化溫度Ar3，在該 步驟之前還可以執(zhí)行不對(duì)金屬板半成品2進(jìn)行局部加熱的其他軋制道 次。而不會(huì)有針對(duì)性地局部加熱金屬板半成品2的其他區(qū)域尤其是區(qū) 域A、 B和C。隨后執(zhí)行另一軋制道次，以便于使得金屬板半成品2 進(jìn)一步成型。如圖2所示，在該軋制道次之后將金屬板半成品2的區(qū) 域C再次冷卻至低于轉(zhuǎn)化溫度Ms的溫度。在該軋制道次之后，同樣 可以繼續(xù)其他軋制道次，這些軋制道次可以對(duì)金屬板半成品2的局部 預(yù)定區(qū)域進(jìn)行或不進(jìn)行預(yù)加熱。在本實(shí)施例中也可以借助于上述方法 或者裝置對(duì)金屬板半成品2的區(qū)域A、 C和D實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的加熱。
在本實(shí)施例中，也可以繼完成了將金屬板半成品2成型為成型件 1的最終軋制道次之后，在一精整裝置中進(jìn)行精整道次，在此之后借 助于分離切割裝置將成型件1裁切至其所期望的長(zhǎng)度。
在這里，金屬板半成品2的熱處理不發(fā)生在通過(guò)軋制成型進(jìn)行的 實(shí)際成形制造開(kāi)始之前或執(zhí)行成形塑形之后，而是最好有針對(duì)性地以 多個(gè)中間步驟實(shí)現(xiàn)。在此根據(jù)明確的方法原則設(shè)定該熱處理中間步驟 的位置
-根據(jù)同時(shí)提高局部變形能力的必要性來(lái)設(shè)定局部熱處理的位
置；
-每當(dāng)在先前的冷卻變形步驟中實(shí)現(xiàn)的冷卻硬化使得對(duì)于后續(xù)的 變形而言沒(méi)有足夠的剩余變形能力(該剩余變形能力可以通過(guò)在隨后 變形所需的范圍內(nèi)執(zhí)行由熱造成的軟化而再次被提高)時(shí)，就調(diào)整局 部熱處理的位置；
-每當(dāng)在金屬板半成品2的有關(guān)幾何形狀區(qū)域在進(jìn)一步的工序中沒(méi)有出現(xiàn)明顯變形時(shí)，就調(diào)整局部熱處理的位置。
圖2所示的可選方法方案尤其在下述情況下是有利的，即， 一方 面，有針對(duì)性地降低在緊接著的軋制步驟中阻礙金屬板半成品2的幾 何形狀按照希望方式進(jìn)行改變的阻力；而另一方面希望，在先前軋制 道次中已經(jīng)在局部實(shí)現(xiàn)了幾何造型之后，有針對(duì)性地在其組織結(jié)構(gòu)方 面調(diào)整這些區(qū)域。假如伴隨著組織結(jié)構(gòu)的有針對(duì)性的變化，在形變阻 力同時(shí)增加時(shí)強(qiáng)度也增加，那么在本實(shí)施例中有利的是，優(yōu)選僅金屬 板半成品2的在下一個(gè)工序中不再發(fā)生(明顯)形變的區(qū)域經(jīng)受這種 有針對(duì)性的熱處理。換言之，僅對(duì)扁平的金屬板半成品2的在隨后的 軋制成型步驟中不直接承受變形的區(qū)域通過(guò)加熱和冷卻進(jìn)行局部熱處 理。
圖3示出由金屬板半成品2制造成型件1的方法的第三優(yōu)選實(shí)施 例。與上述兩個(gè)實(shí)施例不同，在該方法的這個(gè)變型方式中，在軋制成 型裝置中僅在先前依次進(jìn)行的n個(gè)軋制道次最終形成了成型件1的最 終幾何形狀之后，才在金屬板半成品2的局部預(yù)定區(qū)域A、 C和D中 進(jìn)行加熱。因而金屬板半成品2基本在低于轉(zhuǎn)化溫度Ms的環(huán)境溫度 下成型。顯而易見(jiàn)，金屬板半成品2的預(yù)定區(qū)域A (中央)以及C和 D (較為靠近邊緣)在變形之后同時(shí)被加熱至溫度T,溫度T大于轉(zhuǎn) 化溫度Ar3。
在本實(shí)施例中，在金屬板半成品2最終成型為成型件1之后，區(qū) 域A、 C和D實(shí)現(xiàn)的局部加熱專門用于通過(guò)相變硬化實(shí)現(xiàn)成型件1的 由熱造成的強(qiáng)度增加。有利的是，在此由于出現(xiàn)由熱造成的內(nèi)應(yīng)力在 某些情況下造成成型件1幾何形狀的改變，這種改變可以在最終的軋 制道次(即所謂精整道次)中在經(jīng)過(guò)這里同時(shí)進(jìn)行的散熱之后立即得 到補(bǔ)償。局部有針對(duì)性地加熱的區(qū)域A、 C和D再次被冷卻，從而可 以在精整工具中在稍稍高于轉(zhuǎn)化溫度Ms的溫度下執(zhí)行精整道次。
金屬板半成品2的在空間上限定的區(qū)域A、 C和D的有針對(duì)性的 局部加熱和隨后的冷卻可以按照如上已經(jīng)結(jié)合附圖1和2詳細(xì)描述的 方式進(jìn)行。在這里所示的可選方法方案中優(yōu)選的是，對(duì)金屬板半成品2的有
針對(duì)性的局部加熱不僅借助于特意為此整合在工藝流程中的基于感應(yīng)
或者導(dǎo)電的加熱裝置(例如通過(guò)感應(yīng)器或者導(dǎo)電接觸元件)進(jìn)行，而 曰在太杏—4 了佑；第W刑"/7^^te "刑工且f ii」i眾,、裙A接絲A^'I"告說(shuō),"Tr供
助于電阻加熱進(jìn)行。
在所有這里提出的可選方法方案中有利的是，不僅通過(guò)施加液態(tài) 冷卻介質(zhì)(優(yōu)選水)和/或氣態(tài)冷卻介質(zhì)(優(yōu)選壓縮空氣)直接散熱來(lái)
實(shí)現(xiàn)金屬板半成品2的冷卻，而且也通過(guò)金屬板半成品2與造型用變 形工具(這里軋輥)接觸產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬板半成品2的冷 卻。為實(shí)現(xiàn)此目的，軋輥可以具有內(nèi)部冷卻裝置，其中，熱量通過(guò)冷 卻介質(zhì)經(jīng)由再循環(huán)系統(tǒng)中的相應(yīng)安裝到工具內(nèi)部的冷卻通道排出。因 而，與利用純粹的介質(zhì)冷卻相比，以有針對(duì)性的組織結(jié)構(gòu)調(diào)整為主旨 以特別有利的方式，明顯可以更精確地控制散熱。金屬板半成品2的 冷卻例如可以通過(guò)與造型工具(軋輥)接觸由熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)結(jié)合 了對(duì)金屬板半成品2進(jìn)行的直接冷卻，例如借助于必要時(shí)過(guò)冷卻的氣 體或者用獨(dú)特的水(優(yōu)選干水)。在此將氣體或者干冰以較高壓力在軋 鋼機(jī)架的輸出口中在兩側(cè)噴射至金屬板半成品表面(軋制材料表面)。 在這里，以特別有利方式通過(guò)射入輥隙可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)軋輥的冷卻。 按照有利方式通過(guò)獨(dú)特的冰將附加的表面污物和/或氧化物殘?jiān)?、軋?等從軋制材料表面和/或軋輥表面去除。因而以有針對(duì)性的組織結(jié)構(gòu)調(diào) 整為主旨的散熱的可控性再一次得到明顯改善。這一點(diǎn)通過(guò)純粹的淬
火冷卻(借助于例如在現(xiàn)有技術(shù)中使用的液態(tài)或者氣態(tài)冷卻介質(zhì))是 根本不可能實(shí)現(xiàn)的。
圖4a和圖4b示出成型件1的第一實(shí)施例，該成型件1可以借助 于這里提出的方法之一來(lái)制造。成型件1具有敞開(kāi)的成型橫截面并且 具有三個(gè)區(qū)域IO、 11、 12，這三個(gè)區(qū)域相對(duì)于其他區(qū)域而言具有通過(guò) 局部加熱和隨后冷卻產(chǎn)生的、結(jié)構(gòu)上得以提高的強(qiáng)度。在成型件l的 型材斷面底部中構(gòu)造結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高的第一區(qū)域10。在型材斷面?zhèn)让娴?向內(nèi)取向的端部上構(gòu)造結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高的兩個(gè)其他區(qū)域11、 12。這種成
22型件1具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得以提高的在空間上限定的三個(gè)預(yù)定區(qū)域10、11、12，這種成型件1例如可以用于制造具有更高變形抗力的安全帶用導(dǎo)軌，從而可以有效避免基本呈滑塊形的安全帶固定件從導(dǎo)軌松脫。
成型件1還可以用于制造安全帶用導(dǎo)軌，該安全帶用導(dǎo)軌在調(diào)整滑塊形安全帶固定件時(shí)在抵抗與接觸相關(guān)的磨損方面具有更高的耐受力。
圖5a和圖5b示出成型件1的第二實(shí)施例，借助于這里提出的方法來(lái)制造成型件1，并且該成型件1同樣可以用于制造具有結(jié)合圖4a和4b說(shuō)明的特性的安全帶用導(dǎo)軌。成型件1具有敞開(kāi)的成型橫截面并且具有三個(gè)區(qū)域IO、 11、 12，這三個(gè)區(qū)域相對(duì)于其他區(qū)域而言具有通過(guò)局部加熱和隨后受控的冷卻產(chǎn)生的、結(jié)構(gòu)上得以提高的強(qiáng)度。仍然在成型件1的型材斷面底部中構(gòu)造結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提高的第一區(qū)域10。大約
提高的兩個(gè)其他區(qū)域ll、 12。
下面結(jié)合圖6和圖7進(jìn)一步說(shuō)明圖4a至圖5b所示成型件1的所獲得的高強(qiáng)度型材，這些成型件1由22MnB5材料制成。與離開(kāi)輪廓展開(kāi)圖線a外邊緣的間距相關(guān)地示出了各個(gè)基于DIN EN ISO 6507-1標(biāo)準(zhǔn)測(cè)得的硬度(維氏硬度HV1)。在制造成型件1時(shí)的最大局部加熱溫度為900。 C。
該結(jié)果表明，與其他未進(jìn)行熱處理的區(qū)域中相比，在成型件1的在制造期間局部加熱和硬化的區(qū)域10、 11、 12中的強(qiáng)度明顯更高。未硬化區(qū)域中的HV1值在數(shù)量級(jí)上大約處于200至300,而在被硬化的區(qū)域中高于500，在局部將近達(dá)到600。
圖8簡(jiǎn)要示出了在三個(gè)不同成型件1、 l，上執(zhí)行的靜態(tài)拉力測(cè)試的結(jié)果。在這些測(cè)試中選擇了成型件1、l'的與在實(shí)用中相似的負(fù)載方向。此處示出在承受拉應(yīng)力情況下的力-距離曲線。用I表示圖4a和圖4b所示的成型件1的結(jié)果，并且用II表示圖5a和圖5b所示的成型件1的結(jié)果。用III附加表示完全硬化的成型件l'的力-距離曲線。比較測(cè)量結(jié)果表明，利用這里所述的方法制造的兩個(gè)僅區(qū)域性硬化的成型件說(shuō)明書第18/19頁(yè)
1的抗拉強(qiáng)度低于完全被硬化的成型件l'的抗拉強(qiáng)度，而且兩個(gè)僅區(qū)域性硬化的成型件1的裂斷強(qiáng)度高于完全被硬化的成型件l'的裂斷強(qiáng)度。
圖9最后示出在借助于這里提出的方法制造成型件1、l'上執(zhí)行的三點(diǎn)折彎測(cè)試的結(jié)果。在三點(diǎn)折彎測(cè)試中對(duì)成型件1、 l'進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣顯示出負(fù)荷能力明顯升高，所述負(fù)荷能力在針對(duì)完全被硬化的成型件l'的現(xiàn)有應(yīng)力情況下被證實(shí)是最有利的。
下面結(jié)合圖10至圖14進(jìn)一步描述借助于上面詳細(xì)描述的方法制造的成型件l、 l'的一些應(yīng)用示例，這些成型件l、 l'至少區(qū)域性地具有提高了的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
圖10和圖11示出一導(dǎo)軌30，該導(dǎo)軌30例如適用于汽車的門、座椅或者安全帶。導(dǎo)軌30通過(guò)應(yīng)用區(qū)域性硬化的成型件1而制造。尤其如圖ll所示，在本實(shí)施例中，用以制造導(dǎo)軌30的成型件1具有部分硬化的第一和第二區(qū)域10、 10'以及完全硬化區(qū)域11，區(qū)域IO、 10'彼此相對(duì)地設(shè)置。至少部分硬化的區(qū)域10、 10，、 11尤其改善了阻止基本呈滑塊形的安全帶固定件從導(dǎo)軌30松脫的變形抗力，并且在調(diào)整安全帶固定件時(shí)在與接觸相關(guān)的磨損方面提供了更高耐受力。此處需要注意的是，成型件1的至少部分硬化的區(qū)域10、 10'、 11的位置僅為示例性，并且這些位置在借助于這里提出的方法制造成型件1時(shí)可以有針對(duì)性地匹配于導(dǎo)軌30后來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)合。
圖12和圖13示出了這里提出的成型件1、 l'的應(yīng)用示例。在此，該成型件l、 l'是儀表板梁的基本型材31，該基本型材31在本示例中由成型橫截面不同的相互連接的兩個(gè)封閉成型件1、 l'制成。
第一成型件1大致在其中部具有被整平的區(qū)域10，區(qū)域10被部分硬化并且被設(shè)置用于連接汽車轉(zhuǎn)向柱。在本實(shí)施例中，第二成型件l'具有完全硬化的區(qū)域ll，該區(qū)域ll被設(shè)置用于安全氣嚢區(qū)。在另一有利實(shí)施方式中，儀表板梁的基本型材31可以通過(guò)應(yīng)用單個(gè)的成型件1、 l'或者通過(guò)應(yīng)用多于兩個(gè)的成型件1、 l'來(lái)制造。成型件l、 l'的另一有利應(yīng)用在于，制造具有最優(yōu)化的固有振動(dòng)特性的模塊橫梁，尤其是儀表板梁(或儀表板梁的部件)，從而避免不期望的振蕩，進(jìn)而改善車輛內(nèi)部空間中的聲音效果。
圖14最后示出了汽車的被構(gòu)造為敞開(kāi)結(jié)構(gòu)型材的縱梁32。該縱梁32由成型件1制成，成型件1具有部分硬化的第一區(qū)域10、完全硬化的第二區(qū)域11以及第三區(qū)域12，第三區(qū)域12局部被完全硬化、局部被部分硬化。縱梁32還具有三個(gè)裝配部段320、 321、 322，它們用于將縱梁32連接在車輛的A柱、B柱或者C柱上，這三個(gè)裝配部段320、 321、 322可以(但不是強(qiáng)制性地)是成型件1的部分。在此，在本實(shí)施例中，第一裝配部段320用于A柱，第二裝配部段321用于B柱，并且第三裝配部段用于C柱。
圖15a至圖15c最后示出了加熱區(qū)的三種不同圖案40、 41、 42,在其中至少可以按局部加熱金屬板半成品2。原則上還可以想到加熱區(qū)圖案的各種類型的任選的曲線分布和形狀。
權(quán)利要求
1.一種由金屬板半成品(2)制造成型件(1)的方法，所述成型件至少局部具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其中，使所述金屬板半成品(2)在至少一級(jí)的彎曲工藝中變形，并且，將所述彎曲工藝以及隨后對(duì)所述金屬板半成品(2)的分離切割操作與對(duì)所述金屬板半成品(2)的至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、C、D)進(jìn)行的熱處理相組合，該熱處理包括至少一個(gè)加熱步驟和一個(gè)繼所述加熱步驟之后的冷卻步驟，從而使得所述至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、C、D)在冷卻之后具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬板半成品 (2)以靜態(tài)彎曲工藝進(jìn)行折彎。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過(guò)模彎來(lái)實(shí)現(xiàn)所 述金屬板半成品(2)的靜態(tài)折彎。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在一軋制成型裝置(2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述軋制成型裝置 的軋輥在被冷卻的情況下進(jìn)行工作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，通過(guò)感應(yīng) 產(chǎn)生電磁場(chǎng)、或者通過(guò)借助于電阻傳導(dǎo)電流、或者通過(guò)這兩種加熱方 法的組合，將所述金屬板半成品(2)在至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、 C、 D)中加熱。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，通過(guò)至少 一個(gè)激光源和/或至少一個(gè)紅外線輻射源和/或至少一個(gè)氣焊槍，將所 述金屬板半成品(2)在至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、 C、 D)中力口熱o
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，在所述金 屬板半成品(2)上生成一種加熱圖案。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，所述金屬 板半成品(2)在加熱步驟和/或折彎步驟之后借助于基于液體或者基 于氣體的冷卻裝置進(jìn)行冷卻。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述金 屬板半成品(2)的冷卻通過(guò)與造型工具接觸由熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)結(jié)合 對(duì)所述金屬板半成品(2)進(jìn)行的直接冷卻，尤其是借助于氣體或者獨(dú) 特的冰。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至IO之一所述的方法，其特征在于，在所述 金屬板半成品(2)被折彎之前，首先將所述金屬板半成品(2)的至 少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、 C、 D)加熱至高于所述金屬板半成 品(2)的奧氏體化溫度Ar3的溫度，在所述奧氏體化溫度情況下，在 冷卻期間開(kāi)始從奧氏體向鐵氧體的轉(zhuǎn)化。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，在所述 金屬板半成品(2)被折彎之前，將所述金屬板半成品(2)的多個(gè)在 空間上限定的區(qū)域(A、 C、 D)同時(shí)加熱至高于所述金屬板半成品(2) 的奧氏體化溫度A。的溫度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述軋制 成型裝置中的第一軋制道次在至少一個(gè)預(yù)熱區(qū)域(A、 C、 D)的溫度 高于所述金屬板半成品(2)的奧氏體化溫度Ad的情況下執(zhí)行。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的方法，其特征在于，所述 軋制成型裝置中的至少一個(gè)軋制道次在至少一個(gè)預(yù)熱區(qū)域(A、 C、 D) 的溫度低于所述金屬板半成品(2)的一轉(zhuǎn)化溫度An的情況下執(zhí)行， 在所述轉(zhuǎn)化溫度情況下，在冷卻期間結(jié)束從奧氏體向鐵氧體的轉(zhuǎn)化。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的方法，其特征在于，所迷 軋制成型裝置中的其他軋制道次在至少一個(gè)預(yù)熱區(qū)域(A、 C、 D)的 溫度低于所述金屬板半成品(2)的轉(zhuǎn)化溫度Ah的情況下拔行。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15之一所述的方法，其特征在于，所述 軋制成型裝置中的至少一個(gè)軋制道次在至少一個(gè)預(yù)熱區(qū)域(A、 C、 D) 的溫度低于所述金屬板半成品(2)的一轉(zhuǎn)化溫度Ms的情況下執(zhí)行，在所迷轉(zhuǎn)化溫度情況下，在快速冷卻期間突然地實(shí)現(xiàn)從奧氏體向馬氏 體的轉(zhuǎn)化。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1至IO之一所述的方法，其特征在于，在所述 金屬板半成品(2)被折彎之前，首先將所述金屬板半成品(2)的第 一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、 C、 D)加熱至高于所述金屬板半成品(2)的奧氏體化溫度Ar3的溫度，在所述奧氏體化溫度情況下，在冷 卻期間開(kāi)始從奧氏體向鐵氧體的轉(zhuǎn)化。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述軋制成型裝 置中的第一軋制道次在第一預(yù)熱區(qū)域(A、 C、 D)的溫度高于所述金 屬板半成品(2)的奧氏體化溫度Ad的情況下執(zhí)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，在第一變 形步驟之后，將所述金屬板半成品(2)的至少一個(gè)另外的在空間上限 定的區(qū)域(A、 C、 D)加熱至高于所述金屬板半成品(2)的奧氏體 化溫度Ar3的溫度，然后再進(jìn)一步折彎所述金屬板半成品(2)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述軋制成型裝 置中的至少一個(gè)另外的軋制道次在第二預(yù)熱區(qū)域(A、 C、 D)的溫度 高于所述金屬板半成品(2)的奧氏體化溫度Ad的情況下執(zhí)行。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1至IO之一所述的方法，其特征在于，所述金 屬板半成品(2)首先在一些折彎步驟中被折彎，并且形成所述成型件(1) 的最終幾何形狀，以及，隨后將所述金屬板半成品(2)的至少 一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、 C、 D)加熱至高于所述金屬板半成品(2) 的奧氏體化溫度Ar3的溫度，然后再次將其冷卻，在所述奧氏體 化溫度情況下，在冷卻期間開(kāi)始從奧氏體向鐵氧體的轉(zhuǎn)化。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1至21之一所述的方法，其特征在于，在成型 之后，將所述金屬板半成品(2)在一精整工具中進(jìn)行精整。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，在所述精整工具 中實(shí)施另一軋制道次，也就是精整道次。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1至23之一所述的方法，其特征在于，在一分 離切割裝置中將所述成型件(1)裁切至其所期望的長(zhǎng)度。
25. —種成型件(1)，其包括至少一個(gè)具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的、 在空間上限定的區(qū)域(10、 11、 12)，其特征在于，所述成型件(l) 是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至24之一所述的方法制造的。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的成型件(1)，其特征在于，所述成型 件(1)具有至少一個(gè)部分硬化的區(qū)域(10)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的成型件(1 )，其特征在于，所 述成型件(1)具有至少一個(gè)完全硬化的區(qū)域(11)。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25至27之一所述的成型件(1)，其特征在于， 所述成型件(1)具有至少一個(gè)這樣的區(qū)域(12)，該區(qū)域(12)局部 被完全硬化、局部被部分硬化。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25至28之一所述的成型件(1),其特征在于， 所述成型件(1)沿著其型材長(zhǎng)度至少在局部具有不同的成型橫截面。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25至29之一所述的成型件(1)，其特征在于， 所述成型件(1)沿著其型材長(zhǎng)度至少在局部具有不同的強(qiáng)度特性。
31. 根據(jù)權(quán)利要求25至30之一所述的成型件(1)的應(yīng)用，利用 至少一個(gè)成型件(1)來(lái)制造一種構(gòu)件，該構(gòu)件適用于車輛的可動(dòng)部件 和裝置的導(dǎo)向和能量吸收。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的應(yīng)用，其特征在于，所述構(gòu)件是用于 車輛安全帶的導(dǎo)軌。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的應(yīng)用，其特征在于，所述構(gòu)件是用于 車輛座椅的固定軌。
34. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的應(yīng)用，其特征在于，所述構(gòu)件是用于 滑動(dòng)門的側(cè)壁導(dǎo)軌。
35. 根據(jù)權(quán)利要求25至30之一所述的成型件(1)的應(yīng)用，利用 至少一個(gè)成型件(1)來(lái)制造車輛的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有提高 的防撞入耐受力，并適用于通過(guò)材料變形或者構(gòu)件變形來(lái)吸收和消除 作用的能量。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的應(yīng)用，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件是 用于車輛駕駛艙的模塊橫梁的部件。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的應(yīng)用，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件是 車輛的縱梁(32)或橫梁。
38. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的應(yīng)用，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件是 保險(xiǎn)杠梁。
39. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的應(yīng)用，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件是 側(cè)面防撞梁。
40. 根據(jù)權(quán)利要求25至30之一所述的成型件(1)的應(yīng)用，利用 至少一個(gè)成型件(1 )來(lái)制造車輛的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有優(yōu)化 的固有振動(dòng)特性，并適用于改善聲學(xué)特性。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的應(yīng)用，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)構(gòu)件是 用于車輛駕駛艙的儀表板梁的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由金屬板半成品(2)制造成型件(i)的方法，所述成型件至少局部具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，其中，使所述金屬板半成品(2)在至少一級(jí)的彎曲工藝中變形，并且，將所述彎曲工藝和隨后對(duì)所述金屬板半成品(2)的分離切割操作與對(duì)所述金屬板半成品(2)的至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、C、D)進(jìn)行的熱處理相組合，該熱處理包括至少一個(gè)加熱步驟和繼所述加熱步驟之后的冷卻步驟，從而使得所述至少一個(gè)在空間上限定的區(qū)域(A、C、D)在冷卻之后具有提高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。所述折彎可以通過(guò)軋制成型或者模彎來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的是，對(duì)軋輥進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)B21D5/06GK101688264SQ200880023647
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月26日
發(fā)明者E·G·居克爾, M·奧爾魏因, M·阿貝爾 申請(qǐng)人:烏爾里?！に贩?br>