專利名稱：制造用于汽車部件的金屬成型構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分中所述特征的制造用于汽車部件的金 屬成型構(gòu)件的方法，該成型構(gòu)件具有至少一個(gè)有較高延展性的區(qū)域。
背景技術(shù)：
眾所周知，延展性指的是一種材料的特性，即該材料發(fā)生破壞之前能夠在超負(fù)載 時(shí)強(qiáng)烈塑性變形。特別是在汽車工業(yè)中要用到延展性材料。這樣，例如汽車車體在發(fā)生事 故的情況下至少對(duì)于某些成型構(gòu)件而言應(yīng)該可以塑性變形，而不會(huì)被撕裂開。這類成型構(gòu) 件尤其包括車門防撞梁或保險(xiǎn)杠緩沖器。在此方面已知的是，使這些成型構(gòu)件具有在其整個(gè)延伸長度上都保持不變的材料 特性。這一點(diǎn)是通過對(duì)成型構(gòu)件的全面調(diào)質(zhì)處理予以實(shí)現(xiàn)的。通過調(diào)質(zhì)處理達(dá)到約為1500N/mm2抗拉強(qiáng)度的高的強(qiáng)度值，但材料的延展性卻 隨此下降了。因而，這些材料便喪失了其能夠保持變形的能力。斷裂延伸率^通常約為 10%。在US 5，192, 376中公開了一種由合金鋼制成的用于汽車車體的增強(qiáng)管件，為 了實(shí)現(xiàn)其制造，對(duì)鋼材進(jìn)行軋制，然后將從鋼帶分割下來的、仍處于熱軋狀態(tài)的鋼板坯在 600°C或者更高的溫度下加以卷起。隨后使如此制得的管件經(jīng)受淬火硬化處理，以提高強(qiáng)度。EP 0 585 843 A2公開了 利用激光輻射對(duì)鋼板坯進(jìn)行高能熱處理，以此方式來產(chǎn) 生一些強(qiáng)度值得以提高的區(qū)域。在模具內(nèi)調(diào)質(zhì)處理的壓制成型構(gòu)件的不同塑性剛度特性也可以在成形加工之前 通過對(duì)原始板坯的局部輾軋獲得。采取這種措施時(shí)，壓制成型構(gòu)件的壁厚會(huì)在局部有所減在汽車工程的各種不同應(yīng)用情況中，在成型構(gòu)件上通過下述方式獲得一些具有較 高延展性的區(qū)域例如，將由較軟的鋼制成的襯層形式的墊片整合到成型構(gòu)件中。然而，這 種方法涉及到很高的制造費(fèi)用及成本花費(fèi)。此外，成型構(gòu)件的凈重會(huì)明顯提高。另外，還已知的是，局部地采用軋制工藝來實(shí)現(xiàn)壁厚減小，以此方式來產(chǎn)生一些具 有不同剛度特性的區(qū)域。這一措施也涉及到高的投資和制造成本。此外，根據(jù)相應(yīng)要軋制 的區(qū)域的構(gòu)形的軋制工藝處理比較快地便達(dá)到方法工藝上的極限。這一點(diǎn)特別在軋制成型 構(gòu)件的窄的區(qū)域時(shí)更是如此。在最后所述及的措施中，即在制造具有至少一個(gè)窄長延展性區(qū)域的成型構(gòu)件時(shí)， 現(xiàn)有技術(shù)也包含對(duì)成型構(gòu)件的成形和調(diào)質(zhì)處理。為此，將板坯全面地均勻加熱到900°C至 950°C之間的溫度，在壓制模具中將其成形為成型構(gòu)件，然后仍在該壓制模具中加以調(diào)質(zhì)處 理。此后再將成型構(gòu)件的局部部位在所希望的相應(yīng)區(qū)域內(nèi)局部地進(jìn)行后續(xù)加熱。對(duì)此，按 本發(fā)明提出的溫度和時(shí)間界限執(zhí)行快速加熱(DE 197 43 802 Al)。

發(fā)明內(nèi)容
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的是提供一種制造用于汽車部件的金屬成型構(gòu)件的 方法，按此方法，與已知的工藝措施相比，具有至少一個(gè)有較高延展性區(qū)域的全部成型構(gòu) 件，在考慮變型方案廣度的情況下對(duì)于延展性區(qū)域的幾何構(gòu)形而言，都可以明顯更為簡單、 更為有效、從而更為經(jīng)濟(jì)地加以構(gòu)造。按照本發(fā)明，上述目的通過權(quán)利要求1所述特征得以實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的一些有利發(fā)展是權(quán)利要求2至7的主題。為實(shí)現(xiàn)本方法，在包含前序部分所述特征的情況下，在成型構(gòu)件調(diào)質(zhì)處理之后將 該成型構(gòu)件有針對(duì)性地在局部加以軟化退火，其中，在軟化退火時(shí)在小于30秒鐘的時(shí)間段 內(nèi)實(shí)施加熱過程。由于成型構(gòu)件的按時(shí)間有針對(duì)性地進(jìn)行的最終局部軟化退火是在鐵碳圖 (Eisen-Kohlenstoff-Diagramm)中的PS線之下實(shí)現(xiàn)，所以能夠特別補(bǔ)救一些缺陷，如錯(cuò) 位，而且能夠減小成型構(gòu)件材料內(nèi)的應(yīng)力。然后實(shí)現(xiàn)再結(jié)晶，在此過程中形成了新的晶核， 其取代強(qiáng)應(yīng)力的晶粒。最后實(shí)現(xiàn)晶體成長。在退火過程中，軟化退火之前結(jié)構(gòu)組織處于何 種狀態(tài)是無關(guān)緊要的。而只有斷裂延伸率的變化和硬度的變化是重要的。由于退火溫度之 故，條狀滲碳體在強(qiáng)度上有所喪失，并且可能任由其趨向于形成具有盡可小的表面的組織 體。它形成粒狀滲碳體。從而，該材料易于成形，并且易于切屑加工。按照本發(fā)明，軟化退火時(shí)的加熱過程可采用不同措施予以實(shí)現(xiàn)。對(duì)此例如可考慮 通過感應(yīng)方式來執(zhí)行加熱過程。但該加熱過程也可通過傳導(dǎo)方式予以實(shí)現(xiàn)。另一種可能性是，通過輻射來進(jìn)行加熱過程。最后還可考慮在加熱過程中采用開放式燃燒器。必要時(shí)，也可以將不同的加熱措施相結(jié)合。為了避免成型構(gòu)件在軟化退火的冷卻過程中發(fā)生幾何翹曲變形，有利的是，在冷 卻過程中將該成型構(gòu)件保持在一夾緊裝置中。例如，可以使用成形模具作為夾緊裝置。


下面將參照在附圖中示出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。附圖表示圖1具有一個(gè)橫向延伸的延展性區(qū)域的橫截面呈帽狀的成型構(gòu)件的示意透視圖；圖2具有一個(gè)在腹板中的條狀延展性區(qū)域的橫截面呈帽狀的成型構(gòu)件的示意透 視圖；圖3具有在凸緣上的條狀延展性區(qū)域的橫截面呈帽狀的成型構(gòu)件的示意透視圖；圖4用于制造圖1至3所示成型構(gòu)件的加工工序的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1至3大大簡化地示出了用于制造在圖中未詳細(xì)表示的汽車部件的橫截面呈帽 狀的成型構(gòu)件l、la、lb。這些汽車部件例如可以是車門防撞梁或保險(xiǎn)杠緩沖器。這些成型構(gòu)件1、la、Ib分別具有一個(gè)腹板2、兩個(gè)與腹板2相連的翼邊3以及兩個(gè)在翼邊3的端側(cè)配 置的橫向伸出的凸緣4。按圖1所示的實(shí)施形式，大致在居中的縱向區(qū)域中有一個(gè)橫向經(jīng)腹板2、翼邊3和 凸緣4延伸的區(qū)域5，即沿腹板2的縱向有一個(gè)條狀的部位5，在該部位，成型構(gòu)件1的材料 (與具有小的塑性變形能力或變形特性的其余的構(gòu)件部位2-4相比)具有較小的強(qiáng)度，而有 高的延展性。按圖2所示的成型構(gòu)件la，沿腹板2縱向，配有一個(gè)條狀區(qū)域6，在此區(qū)域，成型構(gòu) 件Ia的材料(與具有小的塑性變形能力或變形特性的其余的構(gòu)件部位2-4相比)也具有 較小的強(qiáng)度，而有高的延展性。按圖3所示的實(shí)施形式，具有高的延展性的區(qū)域7是處在成型構(gòu)件Ib的凸緣4上。 在本實(shí)施例中，全部凸緣4都是作為具有高延展性的區(qū)域7加以構(gòu)造的。為了制造圖1至3所示的成型構(gòu)件l、la、lb，按圖4所示，首先要準(zhǔn)備好具有帶狀 原材料9的帶材卷8，該原材料的組成按重量百分?jǐn)?shù)表示是包括碳(C)0.18 至 0.3硅(Si)O.1 至 0.7錳(Mn)1. 0 至 2. 5磷(P)最大0. 025鉻(Cr)0. 1 至 0. 8鉬(Mo)0. 1 至 0. 5硫(S)最大0.01鈦(Ti)O.02 至 0. 05硼(B)0. 002 至 0. 005鋁(Al)O.01 至 0. 06其余為鐵，包含熔煉雜質(zhì)。從該帶材卷8，原材料9依箭頭Pf方向被拉出，在一個(gè)未詳細(xì)表示的設(shè)備中分割成 板坯10。然后，使板坯10在一個(gè)輸送裝置11上按箭頭Pf1所示通過一個(gè)爐子12運(yùn)動(dòng)，板 坯10在此爐子中被均勻加熱到900°C至950°C之間的溫度。加熱方式是任意選擇的。繼均勻加熱之后，每個(gè)板坯10在一壓制模具13中被成形為如圖1至3所示的橫 截面呈帽狀的成型構(gòu)件l、la、lb。在此，相應(yīng)的成型構(gòu)件l、la、lb還在該壓制模具13中按 未詳示的方式加以調(diào)質(zhì)處理。在壓制模具13內(nèi)成形和調(diào)質(zhì)處理之后，使每個(gè)成型構(gòu)件l、la、lb局部地軟化退 火，具體而言，針對(duì)圖ι所示的成型構(gòu)件1是依橫向在一個(gè)居中區(qū)域5中進(jìn)行軟化退火；針 對(duì)圖2所示的實(shí)施例，則是沿著成型構(gòu)件Ia的腹板2的縱向呈條狀地進(jìn)行軟化退火；按圖 3所示的實(shí)施例，則是針對(duì)成型構(gòu)件Ib的整個(gè)凸緣4也呈條狀地進(jìn)行軟化退火。對(duì)成型構(gòu)件l、la、lb的這種局部軟化退火適宜在鐵碳圖中的PS線之下執(zhí)行，其 中，軟化退火時(shí)在少于30秒鐘的時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)加熱過程。這種加熱過程可以在一加熱設(shè)備14中進(jìn)行，在此加熱設(shè)備中，成型構(gòu)件l、la、lb 被暫時(shí)地定位在一輸送器15上。加熱過程可以采用感應(yīng)方式、傳導(dǎo)方式、通過輻射或者利用開放式燃燒器來進(jìn)行。真正的加熱裝置示意性地以16表示，在此，該加熱裝置在加熱設(shè) 備14中的位置是可變的。輸送器15沿著箭頭Pf2的方向運(yùn)動(dòng)。 在繼軟化退火的加熱過程之后的冷卻過程中，按圖4所示，相應(yīng)的成型構(gòu)件l、la、 Ib被保持在一夾緊裝置17中，該夾緊裝置例如可設(shè)計(jì)為成形模具并且如同壓制模具13那 樣加以構(gòu)造。附圖標(biāo)記
1成型構(gòu)件
Ia成型構(gòu)件
Ib成型構(gòu)件
2UlaUb的腹板
3UlaUb的翼邊
4UlaUb的凸緣
5UlaUb的區(qū)域
6UlaUb的區(qū)域
7UlaUb的區(qū)域
8帶材卷
9原材料
10板坯
11輸送裝置
12爐子
13制模具
14加熱設(shè)備
15輸送器
16加熱裝置
17夾緊裝置
Pf箭頭
Pf1目丨成
Pf2雄、、f
權(quán)利要求
1.制造用于汽車部件的金屬成型構(gòu)件(l、la、lb)的方法，該成型構(gòu)件具有至少一個(gè)有 較高延展性的區(qū)域(5，6，7)，其中，首先由合金鋼制備板坯(10)，該合金鋼的組成按重量百 分?jǐn)?shù)表示是包括碳(C)O. 18 至 0. 3 硅(Si)O. 1 至 0. 7 錳(Mn) 1. 0 至 2. 5 磷(P)最大0. 025 鉻(Cr) 0. 1 至 0. 8 鉬(Mo) 0. 1 至 0. 5 硫(S)最大0. 01 鈦(Ti)O. 02 至 0. 05 硼(B) 0. 002 至 0. 005 鋁(Al)O. 01 至 0. 06 其余為鐵，包含熔煉雜質(zhì)；接著將板坯(10)均勻加熱到900°C至950°C之間的溫度，然后在壓制模具(1 中將板 坯成形為成型構(gòu)件(1，la，lb)，并且仍在所述壓制模具(13)中對(duì)該成型構(gòu)件(l、la、lb)進(jìn) 行調(diào)質(zhì)處理，其特征在于在調(diào)質(zhì)處理之后，將成型構(gòu)件(l、la、lb)局部地加以軟化退火，其中，在 軟化退火時(shí)在少于30秒鐘的時(shí)間段內(nèi)實(shí)施加熱過程。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在軟化退火時(shí)加熱過程是以感應(yīng)方式進(jìn)行的。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在軟化退火時(shí)加熱過程是以傳導(dǎo)方式進(jìn)行的。
4.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在軟化退火時(shí)加熱過程是通過輻射進(jìn)行的。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在軟化退火時(shí)加熱過程是采用開放式燃燒 器進(jìn)行的。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在軟化退火的冷卻過程中，成 型構(gòu)件(l、la、lb)被保持在一夾緊裝置(17)中。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于利用成形模具作為夾緊裝置(17)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造用于汽車部件的金屬成型構(gòu)件(1、1a、1b)的方法，該成型構(gòu)件具有至少一個(gè)有較高延展性的區(qū)域，其中，首先由合金鋼制備板坯(10)，該合金鋼的組成按重量百分?jǐn)?shù)表示是包括碳(C)0.18至0.3、硅(Si)0.1至2.5、錳(Mn)1.0至2.5、磷(P)最大0.025、鉻(Cr)0.1至0.8、鉬(Mo)0.1至0.5、硫(S)最大0.01、鈦(Ti)0.02至0.05、硼(B)0.002至0.005、鋁(Al)0.01至0.06，其余為鐵，包含熔煉雜質(zhì)；接著將板坯(10)均勻加熱到900℃至950℃之間的溫度，然后在壓制模具(13)中將板坯成形為成型構(gòu)件(1，1a，1b)，并且仍在壓制模具(13)中對(duì)該成型構(gòu)件(1、1a、1b)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，隨后將成型構(gòu)件(1，1a，1b)局部地軟化退火。
文檔編號(hào)C22C38/32GK102134685SQ20111000599
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者M·波爾, O·布施西韋克, S·阿德爾貝特 申請(qǐng)人:本特勒爾汽車技術(shù)有限公司