热成型且加压淬火的汽车构件的制造方法和热成型生产线的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种热成型生产线，用于制造热成型且加压淬火的钢板产品、尤其是汽车构件，该热成型生产线包括加热装置和成型装置，该加热装置包括调温站（4），该调温站具有上侧工具（8）和下侧工具（9），所述调温站具有至少一个用于冷却或加热的调温源（10），并且在上侧工具和/或下侧工具上能设置用于传导调温的可更换的调温板（11），所述调温板能通过调温源加热或冷却。本发明还涉及一种用于借助这样的热成型生产线制造热成型且加压淬火的汽车构件的方法。
【专利说明】热成型且加压淬火的汽车构件的制造方法和热成型生产线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分特征的用于制造热成型且加压淬火的钢板产品的热成型生产线。
[0002]本发明还涉及一种根据权利要求12前序部分特征的用于制造热成型且加压淬火的汽车构件的方法。
[0003]本发明还涉及一种根据权利要求14前序部分特征的用于制造热成型且加压淬火的汽车构件的方法。【背景技术】
[0004]由现有技术已知汽车车身由金属材料制成。为此尤其是使用钢材或轻金属材料。在最近几年中，在钢材领域中使用高强度和极高强度钢，其至少部分具有高硬度或韧性特性，因此提高了汽车车身的强度和碰撞性能，同时减轻了重量。
[0005]例如DE102010004081B3公开了一种用于制造钢板板坯的调质方法，所述钢板板坯具有至少两个不同韧性的组织区域。为此板坯首先在炉子中被均匀加热到一个温度上并且随后在加热站中在至少局部区域中被进一步加热到一个高于奥氏体化温度(AC3)的温度上。接着，板坯被挤压成型并通过淬火硬化。
[0006]DE102010048209B3公开了一种用于制造热成型且加压淬火的金属构件的方法，其中构件被制造成具有不同强度的汽车结构构件。为此设置中间冷却步骤，在其中，首先完全被加热到高于奥氏体化温度的金属板坯在第一类区域中被中间冷却。中间冷却可直接在挤压工具中进行。但在此基于整个板坯的均匀加热总是首先需要高的能量输入，并且挤压工具中的中间冷却也恰恰在能源方面有时不能理想地进行。
【发明内容】
[0007]本发明的任务在于，从现有技术出发提出一种方法以及一种装置，借此可在低的能量需求下制造具有局部彼此不同强度特性的金属板构件，并且装置的购置成本也应较低。
[0008]根据本发明，上述任务借助根据权利要求1特征的用于制造热成型且加压淬火的钢板产品的热成型生产线来解决。
[0009]另外，该任务的方法技术部分通过根据本发明的具有权利要求12特征的方法来解决。
[0010]本发明有利的实施方案是从属权利要求的组成部分。
[0011]根据本发明的用于制造热成型且加压淬火的钢板产品、尤其是用于制造汽车构件的热成型生产线包括加热装置和成型装置，其中加热装置又包括具有上侧工具和下侧工具的调温站。根据本发明，调温站的特征在于，所述调温站具有至少一个用于冷却或加热的调温源，并且在上侧工具或下侧工具上设置用于传导调温的可更换的调温板，所述调温板能通过调温源加热或冷却。[0012]因此，借助根据本发明的调温工具可以按在能源上有利的方式对于要在热成型生产线中加工的金属板坯和/或金属板构件进行相应调温。在此调温例如可指加热、尤其是加热到高于AC3温度，也可指冷却或淬火。在本发明的范畴中，基于可更换的调温板不仅可传导加热金属板坯、即面状构件，也可传导加热已被三维预成型或最终成型的构件。在传导加热时，热量损失部分极小，因为传热基于经调温板向待加热板坯或待加热构件的热传导来进行。完全避免了辐射热量或一同被加热的加热空间。调温源、尤其是热源因此加热调温板，通过将金属板坯或构件放入调温装置中并且闭合调温装置，下侧和/或上侧调温板形锁合地与板坯或构件贴靠接触并且因此传导加热板坯或构件。在本发明的范畴中也允许仅单侧的接触。
[0013]本发明的另一重要优点在于，尤其是最初仅产生一次包括相应调温装置及相应闭合机构的工具的高的首次购置成本，然后仅通过更换调温板就可使调温装置广泛用于不同应用情况和应用形式。因此只需更新或更换调温板，而非整个调温装置。由此仅产生一次首次购置成本，基于调温板的可更换性省去了复杂的改装工作，并且又通过这两项措施降低了构件的制造成本。
[0014]调温板基本上延伸于上侧工具和/或下侧工具的整个表面上，使得在板坯的情况下在调温装置闭合时在调温板之间产生的模腔基本上覆盖整个板坯。
[0015]另外，优选调温板为了对金属板坯调温构造成面状的，或者构造成三维的，在此在调温站闭合时在调温板之间保留模腔。因此，当调温板构造成面状时，金属板坯能通过在上侧与上侧工具上的调温板接触和在下侧与下侧工具上的调温板接触被传导调温、尤其是被加热。
[0016]另外，作为第三种方案，还能通过构造成三维的调温板加热已被预成型的构件，闭合的调温站的调温板之间的模腔基本上相应于已被预成型的构件的轮廓。在此还有利的是，构件在传导调温期间对中并由此被固定以避免翘曲。
`[0017]另外，优选在上侧工具和/或下侧工具中设置调温源。在此调温源尤其是构造为电阻加热源或燃烧器或电感式热源。调温板在此集成到上侧工具或下侧工具中或设置在其上，使得通过更换调温板优选几乎仅加热调温板。从而最大限度降低加热构件所需的能量，使得通过至少局部的全表面接触进行金属板坯和/或构件快速和高效的调温、尤其是加热。在电阻加热的情况下，在第一种实施方案中特别优选将调温板本身构造为电阻，在此通过施加电压基本上仅加热调温板、而非上侧工具或下侧工具。作为替换方案，将电阻加热源设置在上侧工具或下侧工具上，在此通过与调温板的耦联调温板可被电阻加热源加热。
[0018]在燃烧器情况下，燃烧器优选采用化石燃料工作，并且燃烧器优选这样设置在上侧工具或下侧工具中，使得其火焰朝待耦联的调温板定向。相应用于燃烧的供风和排风因此集成在上侧工具或下侧工具中。
[0019]在本发明范畴中，燃烧器也可以构造为从背面对调温板调温的喷射管。
[0020]另一种优选的实施方案设置电感式加热，在此相应的电感器件集成在上侧工具或下侧工具上或其中，使得能通过电感器件对调温板调温、尤其是加热，调温板又通过热传导在与待加热的板坯或构件接触时传递其温度或者说热量。作为替换方案，调温板可至少局部地用于冷却，在此在上侧工具和调温板之间以及在下侧工具和调温板之间构造通道，由此形成冷却介质供应装置，以致冷却介质相应冷却调温板。通过与待冷却板坯或构件和调温板的传导接触可冷却板坯或构件。在本发明的范畴中，板坯或构件的冷却尤其可理解为将温度从上游的加热有针对性地调整到其初始温度或以下，在此为了保持第二类区域中的温度仅导走板坯或构件中热传导所需的热量，而为了降低构件温度调温板被调整到更低的温度上。
[0021]在本发明的范畴中，调温亦可借助热空气来进行。在此可在调温板中构造相应的通道，热空气流过所述通道或者说被压缩机或鼓风机吹过所述通道。但在本发明的范畴中，热空气也可在调温板的底侧流过调温板并因此实现调温板中的温度调节。
[0022]调温本身在根据本发明的调温站中尤其是这样进行，使得为第一类区域和第二类区域调节出彼此不同的温度。为此第一类区域在调温站闭合时与调温板直接接触，并且在第二类区域中在待加热的板坯或构件的构件表面和调温板之间形成间距，从而产生气隙，或者在调温板中在第二类区域中设置隔热材料。由此第一类区域可直接通过传导贴靠接触被调温、尤其是被加热。优选调温板为此具有直至高于1000°c、尤其是100°C和1500°C之间的温度，使得在传导贴靠接触下可在板坯或待加热构件的第一类区域中实现高于奥氏体化温度、即高于AC3温度的温度。
[0023]在本发明的范畴中，尤其是加工可硬化的钢、尤其是具有良好的热成型和调质特性的硼锰钢。
[0024]特别优选在根据本发明的方法中使用可硬化的钢，其被归类为微合金化的调质钢。可硬化钢尤其是具有下述质量百分比的合金元素:
[0025]
【权利要求】
1.热成型生产线(1)，用于制造热成型且加压淬火的钢板产品、尤其是汽车构件，该热成型生产线包括加热装置和成型装置，该加热装置包括调温站(4)，该调温站具有上侧工具(8)和下侧工具(9)，其特征在于，所述调温站(4)具有至少一个用于冷却或加热的调温源(10)，并且在上侧工具(8)和/或下侧工具(9)上能设置用于传导调温的可更换的调温板(11)，所述调温板(11)能通过调温源(10)加热或冷却。
2.根据权利要求1的热成型生产线，其特征在于，所述调温板(11)为了对金属板坯(3)调温构造成面状的，或者调温板(11)构造成三维的，并且在调温站(4)闭合时在调温板(11)之间保留模腔。
3.根据权利要求1或2的热成型生产线，其特征在于，在所述上侧工具(8)和/或下侧工具(9)中设置调温源(10)。
4.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，所述调温源(10)是电阻加热装置或燃烧器、尤其是喷射管，或构造为电感式热源或电磁式热源，并且调温板(11)能被加热到高于1000摄氏度，优选热空气用作调温源。
5.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，借助调温板(11)能为第一类区域(6)和第二类区域(7)调节出彼此不同的温度，其中，第一类区域(6)在调温站(4)闭合时与调温板(11)直接接触，并且在第二类区域(7)中在构件表面(12)和调温板(11)或工具表面(14)之间形成间距，或者在调温板(11)中在第二类区域(7)中设置隔热材料。
6.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，所述调温源(10)构造用于加热或冷却。
7.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，调温板(11)与上侧工具(8)耦联和/或调温板(11)与下侧工具(9 )耦联，各调温板(11)是可更换的。
8.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，所述调温板(11)形锁合地、优选通过螺栓耦联到上侧工具(8)和/或下侧工具(9)上。
9.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，在调温站(4)上游设置炉子(2)，构件或板坯(3)能在炉子(2)中被预热到一定温度。
10.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，至少下侧工具(9)上的调温板(11)具有间距器(16)，放置在调温板(11)上的板坯(3)或构件、尤其是在第二类区域(7)中能被间距器(16)支撑。
11.根据上述权利要求之一的热成型生产线，其特征在于，所述调温板(11)具有涂层、尤其是抗氧化涂层。
12.用于借助根据上述权利要求之一的热成型生产线(I)制造热成型且加压淬火的汽车构件的方法，其特征在于，所述方法包括下述方法步骤: -将板坯(3)加热到低于AC3的温度， -将板坯转移到调温站(4)中， -在调温站(4)中借助传导加热将第一类区域(6)加热到高于AC3， -将第二类区域(7)保持在低于AC3的温度， -将金属板坯转移到成型工具中，进行热成型且加压淬火。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述板坯(3)被加热到低于AC1，并且第二类区域(7)在调温站(4)中保持低于AC1。
14.用于借助根据上述权利要求之一的热成型生产线(I)制造热成型且加压淬火的汽车构件的方法，其特征在于，所述方法包括下述方法步骤: -将板坯(3)加热到大于等于AC3的温度， -将板坯转移到调温站(4)中， -将第二类区域(7)冷却到低于AC3的温度， -将第一类区域(6)保持在高于ACl、尤其是高于AC3的温度，并且 -将如此被调温的金属板坯转移到成型工具中，进行热成型且加压淬火。
【文档编号】B21D35/00GK103805762SQ201310426147
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】C·特里佩, D·武尔夫斯, S·阿德尔贝特, E·当热 申请人:本特勒尔汽车技术有限公司