用于修剪热成型部件的方法
【专利说明】用于修剪热成型部件的方法
[0001]现有申请的交叉引用
[0002]该PCT专利申请要求2013年10月21日提交的题目为“Method For Trimming A HotFormed Part”的美国临时专利申请序列N0.61/893，318的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并且在此通过参引并入本文。
【背景技术】
[0003]1.发明领域
[0004]本发明总体上涉及热成型钢部件，比如汽车车身部件，并且本发明涉及用于制造热成型钢部件的方法。
[0005]2.相关技术
[0006]汽车车身部件常常通过热成型钢坯料制造。该过程包括在炉中将钢坯料加热至约850 0C至900 0C的温度直到该钢坯料获得奥氏体微观结构为止。接下来，经加热的坯料从炉转移至包括一对模具的热成型装置。经加热的坯料随后在模具之间被模压或冲压成预定形状。热成型过程通常还包括淬火步骤以增大热成型部件的强度。在淬火步骤期间，热成型部件被冷却至足够低的温度以将奥氏体微观结构转变为马氏体微观结构。
[0007]在热成型过程之后，热成型部件从模具移出并且转移至用于至少一个后成型操作的独立位置。该热成型部件通常被修剪、冲孔、剪切，或以其它方式切割以获得所需形状。然而，由于在热成型部件中存在的马氏体微观结构的高强度，通常需要昂贵的后成型过程和设备以切割热成型部件并且获得所需形状。例如，通常使用昂贵的激光切割工艺来修剪热成型部件。
【发明内容】
[0008]本发明提供一种用于制造热成型钢部件(比如汽车车身部件)的方法，该热成型钢部件被修剪、冲孔、剪切、或以其它方式切割成所需形状，而不需要昂贵的后成型操作，比如不需要激光切割。该方法首先包括将由钢材料形成的坯料加热至880°C至950°C的温度，并且维持坯料处于880°C至950°C的温度直到钢材料的微观结构基本上为奥氏体为止。该方法随后包括在坯料处于至少400°C的温度并且坯料的微观结构仍基本上为奥氏体的同时，将坯料布置在下模的下成型表面上。经加热的坯料最开始与上模的上成型表面间隔开。上模联接至切割部件，并且切割部件邻近上成型表面布置。
[0009]该方法接着包括将上模朝向下模带动以成型并且切割经加热的坯料。将上模朝向下模带动的步骤包括使上模的上成型表面与坯料相接触以使坯料在上成型表面和下成型表面之间成型;并且使上模的至少一部分和切割部件一起纵向地移动直到切割部件切割坯料的至少一部分为止。在坯料处于至少400°C的温度并且坯料的微观结构基本上为奥氏体的同时进行切割步骤。
[0010]该方法还包括使坯料以至少27度每秒的速率冷却。在上成型表面和下表面保持与经切割的坯料相接触的同时进行冷却步骤，直到经切割的坯料的微观结构包括马氏体为止。
【附图说明】
[0011]在结合附图考虑时通过参考以下详细描述本发明将变得更好理解，并且将容易地领会本发明的优势，在附图中:
[0012]图1图示了根据本发明的示例性实施方式的制造热成型部件的方法；
[0013]图2A为根据本发明的示例性实施方式的紧挨着切割步骤之前的热成型装置的截面图；
[0014]图2B为根据本发明的示例性实施方式的紧接着切割步骤之后的热成型装置的截面图；
[0015]图3为根据本发明的另一示例性实施方式的热成型装置的截面图；
[0016]图4为示例性热成型部件的立体图，其示出了在切割步骤开始时沿着热成型部件的近似温度分布图；以及
[0017]图5为图示了通过根据本发明的示例性实施方式的热成型装置的切割部件施加至热成型部件的载荷力的图表。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了用于制造热成型钢部件20—一比如汽车车身部件一一的改进的方法，该方法不需要昂贵的后成型操作。该方法包括将钢坯料22加热至奥氏体温度，并且在当使经加热的坯料22成型的同时或紧接在使经加热的坯料22成型之后，在热成型装置28的一对模具24、26之间切割经加热的坯料22。当坯料22的微观结构仍基本上为奥氏体时进行切害涉骤。图1图示了根据示例性实施方式的热成型方法的步骤。图2A、图2B和图3图示了示例性热成型装置28，以及图4图示了示例性的热成型部件20。
[0019]该方法通过提供由钢材料形成的坯料22开始，该钢材料可以是任何类型的钢材料。在一个实施方式中，用于形成坯料2 2的钢材料包括基于钢材料的总重量的0.18 %至0.28% 的碳、0.7%至1.0% 的硅、1.0%至2.0% 的锰、0.12%至0.7% 的铬、0.1%至0.45%的钼、最大0.025%的磷、0.008%至0.01%的硫、0.02%至0.05%的钛、0.01%至0.06%的铝以及0.002 %至0.004 %的硼。在另一实施方式中，钢材料包括锰和硼的混合物，例如22MnB5。坯料22的尺寸和形状取决于将要制造的热成型部件20的所需尺寸、形状和用途。在一个实施方式中，坯料22最初设置有由铝和硅(AlSi)形成的涂层。该涂层最终形成沿着热成型部件20的表面的扩散层。
[0020]一旦提供了坯料22，该方法包括在炉或烧炉中对坯料22进行退火或以其它方式加热。坯料22被加热或退火一段时间，从而使得在整个钢材料中形成奥氏体微观结构。加热步骤的温度和持续时间根据坯料22的尺寸和所使用的钢材料的类型而变化。然而，坯料22通常被加热至880°C至950°C的温度并且保持该温度至少30秒以形成奥氏体微观结构。在一个实施方式中，坯料22被加热至910°C的温度至少20秒。在另一实施方式中，坯料22被加热至930°C的温度至少20秒。在加热步骤期间，坯料22的钢材料中的所有碳化物应该溶解使得没有残余碳化物。加热步骤之后，钢材料的微观结构基本上为奥氏体，例如至少75%奥氏体，或完全是奥氏体(100%奥氏体)。
[0021]因为对于AlSi涂层而言需要额外的时间以形成沿坯料22的表面具有足够厚度的扩散层，所以当钢坯料22涂覆有AlSi涂层时，加热步骤被稍微地调整。对于AlSi涂层而言，通常需要维持坯料22处于800°C以上的温度至少150秒以形成具有足够厚度的扩散层。由于AlSi涂层处于580 0C至780 °C的温度时的反射特性，还需要额外的加热时间。
[0022]紧接着加热步骤之后，当坯料22仍高于奥氏体温度并且因此还基本上包括奥氏体微观结构时，经加热的坯料22被快速地从炉转移至热成型装置28。在一个实施方式中，当坯料22进入热成型装置28时，坯料22的钢材料全部是奥氏体。在另一实施方式中，当坯料22进入热成型装置28时，坯料22的钢材料包括至少75 %的奥氏体，但少于100 %的奥氏体。坯料22被快速地转移至热成型装置28，使得坯料22的温度保持在400°C以上。
[0023]该方法接下来包括在热成型装置28中将经加热的坯料22成型以及修剪、冲孔、剪切或以其它方式切割成所需形状。成型步骤和切割步骤都在热成型装置28中发生并且都在单个动模行程期间发生。换句话说，切割步骤与成型步骤同时发生或切割步骤紧随成型步骤之后发生。在成型步骤和切割步骤期间，坯料22处于至少400°C的温度，比如400°C至800°C的温度。另外，当钢材料包括100%奥氏体微观结构或至少基本上包括奥氏体微观结构时执行成型步骤和切割步骤这两者。
[0024]图2A和图2B图示了处于闭合位置的示例性热成型装置28。在该实施方式中，热成型装置