用于空心型材淬火的方法以及淬火工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于空心型材淬火的方法以及一种淬火工具。
【背景技术】
[0002]由钢、特别是锰硼钢构成的工件的淬火是一种充分公开的用于与材料性能相适宜的方法。为此，根据材料，将工件加热至其奥氏体化温度，例如在锰硼钢的条件下加热至大约930°C，随后快速冷却或激冷。为了制造优选的车身构件，将待淬火的工件放入淬火工具中用于冷却。在此，通过校准或挤压该工件可能发生极小的形状改变。
[0003]在间接的热成型中特别是首先通过冷成型预设淬火后工件的形状的基础。如果空心型材需进行该淬火过程，该淬火工具通常仅在空心型材的外表面上冷却该工件。
[0004]公开文本EP1 755 801 B1中已知一种方法，其中，淬火工具中的冷却剂经过空心型材的内腔并且在此使空心型材从内部冷却。但是该方法仅限于空心型材的淬火，该空心型材也在淬火工具中成型。
[0005]另外，由锰硼钢构成的工件易于生成氧化肩。因此，这些钢材设置有氧化抑制的涂层，比如AlS1、AlMg、锌或者其他涂层。这些涂层满足了所期望的要求，但是会导致不希望出现的负效应，比如对于向内扩散需要更长的炉内停留时间、焊接过程中与材料混合和/或通过在锰硼钢上涂覆和局部除去涂层而产生额外费用。
[0006]现有技术因此提出仅对未涂层的工件进行加热而且在结束时通过适宜的方法，例如通过喷砂，再次除去所产生的氧化肩。但是已显示，在事后去除氧化肩与巨大的额外费用相关联，特别是对空心型材而言，其内腔以相对小的横截面和较长的长度而难以到达。除此之外，几乎不能避免的剩余氧化肩的污染会导致净化开支提高并导致工具磨损增加。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种用于使空心型材淬火的方法，通过该方法可以在淬火中有效地从空心型材上移除热量而且通过该方法尽可能地避免了生成氧化肩。
[0008]该目的通过一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法得以实现，该方法包括以下工艺步骤:
[0009]-制备空心型材，
[0010]-加热该空心型材，
[0011]-将空心型材放置在淬火工具中并且
[0012]-冷却该空心型材，
[0013]其中，在冷却的工艺步骤中通过与内腔结构形状相适应的冷却芯从内部冷却空心型材。
[0014]与现有技术相反，代替冷却介质为了冷却而流过空心型材的内腔，空心型材从内部通过冷却芯冷却。以此可以例如省去花费较高的、将冷却介质有针对性地导入空心型材的内腔中的准备系统。除此之外，通过冷却芯的结构形状使冷却效果在空间内分布并且以此控制或影响冷却效果。通过成型过程与淬火的分离可以将从内部冷却空心型材例如也扩展至已通过冷成型方法成型的空心型材。
[0015]优选冷却芯具有冷却面，冷却芯经过该冷却面将空心型材的热量在冷却或淬火过程中导出，从而在冷却过程中起到使空心型材组织状态改变的作用。另外还设置为，在冷却的工艺步骤中也从外部冷却空心型材。为此设置为，空心型材放置在淬火工具的容纳部中，其中，该容纳部与空心型材外表面的结构形状相适应。特别是该容纳部具有一个工具有效面，经加热的空心型材的热量经该工具有效面导出并且以此冷却空心型材。
[0016]本发明有利的设计和扩展方案能够由从属权利要求以及参照附图的描述中得出。
[0017]根据本发明另一个实施方式设置为，冷却芯通过流通经过冷却芯的冷却介质或通过外部的冷却设备冷却。例如冷却芯包括在一个冷却循环中，该冷却循环将冷却芯所吸收的热量转移走。优选冷却芯可从空心型材的内腔中多次取出并且再次放到内腔的内部。在取出和再次放入内腔之间的时间，冷却芯优选通过外部的冷却设备冷却，比如通过冷浴槽、干冰池或气体环流冷却。由此可以以有利的方式确保，即使当冷却芯在冷却空心型材的过程中被加热，冷却芯仍有冷却作用。
[0018]根据本发明另一个实施方式设置为，冷却芯至少部分地紧贴在内腔上。优选冷却芯以较大的面积紧贴在空心型材的内表面或内壁上。通过大面积的紧贴使热量直接且有效地从空心型材上传递，以此进一步改善了热量导出。
[0019]根据本发明另一个实施方式设置为，将空心型材放入淬火工具中的工艺步骤时间上在空心型材加热的工艺步骤之后进行。也能够考虑热量经淬火工具引导至空心型材中。以此可以以有利的方式省去已加热的空心型材的运送。还能够考虑的是，在空心型材放入淬火工具的过程中冷却芯已嵌入空心型材中。以此可以以有利的方式简化冷却芯在空心型材中的嵌入并节省时间。另外还能够设想的是，经放入空心型材的冷却芯加热空心型材。例如冷却芯包括加热装置，通过该加热装置在加热的工艺步骤中冷却芯促进经淬火工具的加热。通过双重功能性，冷却芯对加热处理和淬火处理都可以起到积极的作用。
[0020]根据本发明另一个实施方式或者根据本发明的其他主体设置一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法，该方法包括以下工艺步骤:
[0021]-制备空心型材，
[0022]-加热该空心型材，
[0023]-将空心型材放置在淬火工具中并且
[0024]-冷却该空心型材，
[0025]其中，在空心型材的冷却工艺步骤中除去了空心型材的表面层、优选氧化肩层。特别是设置为在转移至淬火工具中时，即在放置的工艺步骤中，已经除去了表面层、特别是氧化肩层。由此以有利的方式将可能的氧化肩层在其形成之后直接再次去除。
[0026]根据本发明另一个实施方式设置为，为了除去表面层将干冰覆在空心型材的外表面上和/或覆在空心型材的内表面上。通过干冰可以以有利的方式起到额外的冷却作用并且促进氧化肩层的剥除。
[0027]根据本发明另一个实施方式设置为，在空心型材的冷却工艺步骤中借助细长的尖刺物剥除表面层，其中用于剥除表面层的介质经尖刺物导入。特别是从空心型材的内表面上剥除氧化肩层。该细长的尖刺物也可以替代或累积地用于冷却目的，特别是用于额外的、辅助性的冷却。通过尖刺物实现了，将难以触及的区域的氧化肩层从空心型材的内腔中除去和/或冷却空心型材的内腔中局部难以达到的位置。
[0028]根据本发明另一个实施方式或者根据本发明的其他主体设置一种用于使具有内腔的空心型材淬火的方法，该方法包括以下工艺步骤:
[0029]-制备空心型材，
[0030]-加热该空心型材，
[0031]-将空心型材放置在淬火工具中并且
[0032]-冷却该空心型材，
[0033]其中，在冷却工艺步骤中通过淬火工具的进气道在空心型材的方向上引导气体。
[0034]通过该气体抑制了在淬火过程中生成氧化肩的趋势。与现有技术相反，在此以有利的方式省略了气体在整个淬火工具中流通。另外，这类整个淬火工具的复杂的流通的缺点在于，出于操作安全性的原因必须费力的再次吸出相对较大量的气体。取而代之，在此存在这样的可能性，即借助通气道将气体有针对性地引导至空心型材上，特别是其外表面上以及在必要时引导至其内表面上。与整体流通的情况相反，以此可以以有利的方式节省气体。还能够设想的是，气体在流出侧直接被拦截用于清洁、冷却并且再次输送到淬火工具的循环中。
[0035]根据本发明另一个实施方式设置为，使用了惰性气体。例如使用氩气或氮气作为气体。惰性气体以有利的方式抑制了氧化肩的形成。
[0036]根据本发明另一个实施方式设置为，经分布系统，例如以流通槽的形式，将气体引入淬火工具。以此可以使气体以较大的面积在空心型材的外表面上分布并且在空心型材的外表面上起到均匀的气体保护作用。
[0037]本发明的另一个主体是一种用于使空心型材淬火的淬火工具，其中，淬火工具包括与空心型材的外表面相适应的容纳部，其中，淬火工具具有与空心型材的内腔相适应的冷却芯，其中，在冷却过程中空心型材放置在容纳部中而冷却芯放置在空心型材的内腔中而且冷却芯优选从内部冷却空心型材。优选气体也可以经分布系统，例如以流通槽的形式，引导至冷却芯上或冷却芯中。另外还设置为，容纳部从外部冷却放置在容纳部中的空心型材。
[0038]与现有技术相反，在按照本发明的设备中可以以简单的方式将淬火工具的冷却芯放置在空心型材的内部并且有效地冷却空心型材。在此，在冷却过程中冷却芯优选以较大的面积紧贴空心型材的内表面并且通过接触将空心型材的热量直接排出。为此特别是设置为，冷却芯的结构形状与空心型材的内腔相适应。为了最佳的热量传递或热量排出另外还设置为，容纳部与空心型材的外表面相适应。特别是通过将与空心型材紧贴的容纳部面设置为一类空心型材外表面的阴模而使容纳部与空心型材相适应。由此，空心型材以尽可能平面的形式在淬火工具中紧贴容纳部，以此给出了最佳的热量排出的先决条件。优选冷却芯与内腔的结构形状恰好匹配。另外还能够设想的是，容纳部和/或冷却芯包括加热装置，其中，该加热装置设置用于加热放置在淬火工具中的空心型材。还能够考虑的是，容纳部和冷却芯分别与空心型材的类型相适应。
[0039]根据本发明另一个实施方式设置为冷却芯是能够更换的和/或包括冷却循环。由此