热成形应用中的温模修边的制作方法

本公开涉及钢的，且更具体地，涉及硼钢的热冲压、压制和修边领域。

背景技术：

本节中的说明仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

硼钢板通常在汽车零件的制造中被热冲压。超高强度热冲压零件可降低车辆重量，从而提高燃油经济性。由于零件也具有高强度，因此可实现车辆安全性的显着增加。通常，钢板被加热然后被热冲压，减少了成形载荷和回弹量，从而增加了硼钢的可成形性特性。随后剪切热冲压零件以从零件上除去不必要的材料。剪切通常通过修边、冲裁或冲压工艺来执行。由于热冲压零件在剪切之前经常被冷却或淬火，因此硼钢板的硬度、屈服强度和极限抗拉强度通常很高，导致严重的剪切工具磨损、维护和/或频繁更换。

目前的热成形应用通常使用激光修边单元来提供符合设计意图的修边零件。激光修边是一种相对昂贵且耗时的工艺。然而，由于热成形硼钢零件的高硬度和强度(屈服和极限拉伸)，激光修边的费用和效率与剪切工具磨损、维护和/或更换(使用寿命和费用)的费用相平衡。

有时，在热成形工艺中在热成形模具中进行部分修边(例如，冲孔)。部分修边是有限的并且高度依赖于几个因素，诸如可用的模具不动产、修边的位置、修边的数量和修边的尺寸。部分修边不太准确并且需要更大的公差，往往会增加浪费。

本公开解决了与修边较硬钢(诸如硼钢)相关的问题，以及制造这种高强度轻质材料的其他问题。

技术实现要素：

在本公开的一种形式中，提供了一种形成零件的方法。该方法包括由材料形成坯料、加热坯料、将坯料冲压成面板、在修边模中修边面板、以及用切割构件修边面板。修边模中的面板的修边包括在低于材料的奥氏体化温度的温度下局部加热邻近面板的修边区域的修边模的一部分。

在本公开的一种形式中，切割构件是修边钢。在另一种形式中，切割构件不是激光。在另一种形式中，冲压和修边步骤在分开的工位中进行。使用一种形式的感应加热来加热修边模的一部分，并且在其他形式中，通过热管、筒式加热器、热喷涂加热器、管式加热器及其组合来进行加热。该加热可以包括同时加热面板的多个修边区域，并且还在多个修边垫处同时加热面板的多个修边区域。

在本公开的另一个变化中，局部加热修边模的部分包括陶瓷材料。在另一种形式中，聚氨酯材料位于陶瓷材料和修边模之间。

在一种形式中，坯料的材料是硼钢，并且用于加热修边模的一部分的温度在500℃和600℃之间。在这种形式中，在冲压之前将坯料加热至约930℃，以及在用切割构件修边之前将面板冷却至200℃以下。

在又一个变化中，冷却零件在修边模内进行。此外，在一定温度下进行局部加热修边模的一部分，以实现零件的预定机械性能。

在根据本公开的另一种方法中，提供了一种修边零件的方法。该方法包括修边修边模中的面板，其包括在低于面板材料的奥氏体化温度的温度下局部加热邻近面板的修边区域的修边模的一部分，并用修边钢修边面板。在该方法的变化中，修边模的一部分使用一种形式的感应加热来加热，并且在其他形式中，加热通过热管、筒式加热器、热喷涂加热器、管式加热器及其组合来进行。在该方法的另一个变化中，材料是硼钢，并且用于加热修边模的一部分的温度在500℃和600℃之间。类似地，可以在一定温度下进行局部加热修边模的一部分，以实现零件的预定机械性能。

在本公开的又一方法中，提供了一种修边硼钢零件的方法。该方法包括修边修边模中的硼钢板，其中修边包括在500℃和600℃之间的温度局部加热邻近硼面板的修边区域的修边模的一部分，然后用修边钢修边硼钢板。

另外的应用领域将从本文提供的说明中显而易见。应理解，描述和特定示例意图仅出于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本公开，现在将通过示例的方式参考附图描述其各种形式，其中：

图1是根据现有技术的热冲压硼钢板的传统制造工艺的示意图；

图2是根据本公开的教导的热冲压硼钢板的制造工艺的示意图；

图3是根据本公开的教导构造的修边模的侧视图；

图4是根据本公开的教导的图3的修边模的一部分的详细视图；

图5是根据具有加热器的一种变形和根据本公开的教导构造的图3的修边模的一部分的详细视图；

图6是根据具有根据本公开的教导构造的加热器和绝缘体的另一种变形放热图3的修边模的一部分的详细视图；和

图7是根据本公开的教导的具有加热和冷却部分的修边模的透视图。

本文所描述的附图仅用于说明的目的，而不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并且决不意图对本公开、其应用或用途进行限制。应理解，贯穿附图，对应的附图记指示相似或对应的零件和特征。

参考图1，示出了现有技术的热冲压和激光修边硼钢零件或具有高硬度的钢零件的工艺。现有技术工艺10通常包括以下步骤：冲裁硼钢板(12)、将坯料转移到炉子中以加热坯料(14)、将加热的坯料转移到冲压模具、将加热的坯料(16)冲压成面板、以及最后激光修边面板(18)。由于最终面板的硬度很高，因此使用激光修边来去除多余的材料，因为传统的金属剪切工具会磨损得太快。

参考图2，根据本公开的教导的形成零件的方法被图示说明并且大致由附图标记20表示。通常，方法包括由材料(22)形成坯料、加热坯料(24)、将坯料冲压成面板(26)、以及在加热的修边模(28)中修边面板。如图所示，冲压(26)和修边步骤(28)以本公开的一种形式在分开的工位中执行。

如下面更详细描述的，在低于材料的奥氏体化温度的温度下局部加热邻近面板的修边区域的修边模的一部分，然后用切割构件修边面板。换句话说，面板的材料在加热期间不经历相变，以便在最终产品中保持预定水平的机械性能。由于局部加热，切割构件可以是传统的修边钢，并且不必是激光，因此降低了成本并提高了产量。

现在参考图3至图5，面板27被设置在承梁31上并包括围绕其周边的修边区域29。修边模30包括切割构件32，其在一种形式中是修边钢，以修边修边区域29，以及邻接修边钢32的修边垫34。在一种形式中，修边模30包括配置为局部地加热修边模30的一部分的加热器36，加热器36邻近面板27的修边区域29。在一种形式中，加热器38是感应加热器，然而，加热器38可以是各种类型的加热器中的任何一种，以在所需的时间量内达到所需的温度。例如，加热器38可以是热管、筒式加热器、热喷涂加热器、管式加热器、以及他们的组合等。取决于应用要求，可以在修边模30中采用一个或多个加热器。还应该理解，局部加热可以通过外部热源实现，并且修边模30可以不必具有如本文所示和所述的整体加热器38。

现在参考图6，修边模30可以包括绝缘部分40，其是一种形式的陶瓷材料，以便将热量引导到修边区域29而不是消散到修边模30的主体中。在本公开的另一种形式中，修边模30包括配置为在修边操作期间保护修边模30的冲击吸收材料41。在一种形式中，该冲击吸收材料41是聚氨酯。虽然未示出，但是修边模30可以具有多个修边区域，其可以被同时加热或独立地加热，并且还可以在多个修边区域处的相同或不同的温度下。

在一种形式中，被修边的材料是硼钢，并且用于加热修边模30的一部分的温度在500℃和600℃之间。在一种形式中，在冲压之前将坯料加热至约930℃，并且在通过温度范围在500℃到600℃之间的切割构件32进行修边之前将面板27冷却至200℃以下。面板27在修边之后被转移出修边模30之前可以在修边模30内被进一步冷却以进行进一步处理。应当理解，可以采用其他类型的材料，并且本公开不限于硼钢。根据本公开的教导，也可以修边通常采用激光修边工艺的其他更硬的材料。使用硼钢，将坯料加热至500-600℃不会开始相变，并且材料将足够柔软以进行修边，从而减少修边模上的工具磨损。另外，与在退火后剪切的零件的几何畸变相比，选择性地加热邻近修边区域的热成形坯料将减少几何畸变。

在另一种形式中，进行加热以实现零件的预定机械性能，诸如强度、延展性、和断裂韧性等。因此，可以更经济地修边零件，同时改善零件的机械性能。

参考图7，在一种形式中，修边模30包括冷却部分42和加热部分44。冷却部分42和加热部分44由用于冷却部分42和加热部分44之间的绝缘的气隙46分开。尽管绝缘是空气，但是应该理解，可以提供其他绝缘装置，诸如介电材料屏障，同时仍在本公开的范围内。在这种形式中，多个孔48形成在加热部分44中，以便容纳加热器38(未示出)。

本公开通过在比传统修边工艺(机械和/或激光剪切)更短的时间内执行剪切来实现更短的修边循环时间。除了部分修边之外，本公开还实现了完全修边。通过将修边模30与周围环境振动隔离，可以将修边区域的修边与冲压设备的振动隔离。

本公开的描述本质上仅是示例性的，因此，不脱离本公开的实质的变化旨在落入本公开的范围内。不应将这些变化视为脱离本公开的精神和范围。

根据本发明，一种形成零件的方法包括：由材料形成坯料；加热坯料；将坯料冲压成面板；以及在修边模中修边面板，其中修边包括：在低于材料的奥氏体化温度的温度下，局部加热邻近面板的修边区域的修边模的一部分；以及用切割构件修边面板。

根据一个实施例，切割构件是修边钢。

根据一个实施例，切割构件不是激光器。

根据一个实施例，冲压和修边步骤在分开的工位中执行。

根据一个实施例，加热修边模的一部分的步骤包括感应加热。

根据一个实施例，加热修边模的一部分的步骤包括同时加热面板的多个修边区域。

根据一个实施例，加热包括热管、筒式加热器、热喷涂加热器、管式加热器及其组合。

根据一个实施例，局部加热修边模的部分包括陶瓷材料。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于在陶瓷材料和修边模之间的聚氨酯材料。

根据一个实施例，加热修边模的一部分的步骤包括在多个修边垫处同时加热面板的多个修边区域。

根据一个实施例，材料是硼钢，并且用于加热修边模的一部分温度在500℃和600℃之间。

根据一个实施例，在冲压之前将坯料加热至约930℃，以及在通过切割构件修边之前将面板冷却至200℃以下。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于冷却修边模内的零件的步骤。

根据一个实施例，在一定温度下进行局部加热修边模的一部分，以实现零件的预定机械性能。

根据本发明，提供一种修边零件的方法，其具有：修边修边模中的面板，其中修边包括：在低于面板的材料的奥氏体化温度的温度下，在一定温度局部加热邻近面板的修边区域的修边模的一部分；以及用修边钢修边面板。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于加热一部分修边模的步骤包括感应加热。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于加热包括热管、筒式加热器、热喷涂加热器、管式加热器及其组合。

根据一个实施例，材料是硼钢，并且用于加热修边模的一部分的温度在500℃和600℃之间。

根据一个实施例，在一定温度下进行局部加热修边模的一部分，以实现零件的预定机械性能。

根据本发明，提供一种修边硼钢零件的方法，其具有：修边修边模中的硼钢面板，其中修边包括：在500℃和600℃之间的温度局部加热邻近硼面板的修边区域的修边模的一部分；以及用修边钢修边硼钢板。