用于制造硬化成型部件的方法和设备的制造方法_3

文档序号:9560917阅读:来源:国知局

【附图说明】
[0041]在下文中,使用附图来描述优选实施例。附图示出了:
[0042]图1作为流程图示意性地示出了根据本发明利用柔性乳制条带材料制造产品的方法;
[0043]图2是根据本发明在第一实施例中用于涂敷产品的装置
[0044]A)在第一位置(闲置位置),
[0045]B)在第二位置(操作位置),
[0046]图3示出了图2的产品和涂敷装置的另外的细节,
[0047]A)以第一视图,
[0048]B)以根据图3A)的截面线II1-1II截取的截面图,
[0049]C)以第二视图,
[0050]图4示出了在另一实施例中用于涂敷产品的根据本发明的装置,
[0051]A)以第一视图,
[0052]B)以根据图4A)的截面线IV-1V的截面图,
[0053]图5示出了在另一实施例中用于涂敷产品的根据本发明的装置,
[0054]A)以第一视图,
[0055]B)以根据图5A)的截面线V-V的截面图。
【具体实施方式】
[0056]图1示意性地示出了根据本发明用于从条带材料生产产品的方法。在方法步骤S10,通过乳制更具体的通过柔性乳制加工初始条件下卷成卷12的条带材料11。为此,用辊13乳制在柔性乳制之前沿着长度具有差不多恒定薄板厚度的条带材料11,使得辊13沿着乳制方向接收可变薄板厚度。在乳制期间,监视该过程并且利用乳制间隙控制来控制该过程,其中由薄板厚度测量装置确定的数据用作输入信号以控制辊。在柔性乳制之后,条带材料11在乳制方向上具有不同厚度。条带材料11在柔性乳制之后再次缠绕成卷12,使得其能转移到下一方法步骤。然而,应了解作为所描述的柔性乳制的替代,也可以使用其中条带材料被乳制为恒定薄板厚度的乳制工艺。
[0057]可硬化的钢材料,例如22MnB5、34MnB5或51CrV4可以用作条带材料11的材料。起始材料优选地具有至少450MPa和最大850MPa的拉伸强度(抗拉强度)。
[0058]在柔性乳制之后,条带材料可以在在条带拉直装置15中平整。平整方法步骤S20是可选的并且也可以省略。
[0059]在经过柔性乳制(S10)或平整(S20)之后,在下一方法步骤S30中,从条带材料11加工出各个薄板坯料16。优选地,通过冲压或切割来执行用条带材料加工出薄板坯料16。根据待生产的金属板坯料的形状,从条带材料11冲压出有轮廓的坯料,其中边缘保留在不再使用的条带材料上,或者条带材料可以简单地切割成各个零件块。
[0060]在从条带材料生产坯料之后,在下一方法步骤S40中执行工件的成型和硬化以成为所需的成形部件。
[0061]能作为直接工艺或间接工艺来执行成型和硬化。在直接工艺中,在成型之前将坯料加热为奥氏体化温度,加热例如可以通过感应加热或在炉中执行。奥氏体化温度指至少部分奥氏体化(两相范围铁素体和奥氏体中的微结构)的温度范围。然而,也可能仅坯料的部分区域奥氏体化,以能例如进行部分硬化。
[0062]在将坯料加热到奥氏体化温度后,在成型工具17中,热的坯料16被成型并且以高冷却速度冷却,其中部件接收其最终形状并且同时被硬化。也被称作热成型的这个工艺被表示为方法步骤S40。特别类型的热成型是压制硬化,其在高压下执行。
[0063]在间接热成型工艺中,坯料16在奥氏体化之前经受预先成型。在坯料的冷条件下,即无先前加热的情况下执行预成型。在预成型期间,部件接收一外形,其尚未对应于最终形状,然而,其接近最终形状。在预成型之后,发生奥氏体化和热成型,如在直接工艺中,其中部件接收其最终轮廓并且硬化。
[0064]在成型工艺期间,能在工件中产生具有不同延展性的区域和/或具有不同强度的区域。
[0065]在设置热成型(直接或间接)的情况下,钢材料应当具有至少0.1质量百分比直到0.35质量百分比的碳比例。独立于热成型的类型,能使整个工件或仅部分区域硬化。当执行热成型使得仅部分区域硬化时,成型部件具有减小强度和增加断裂伸长的区域。通过在随后方法步骤中仅在这些软区中施加涂层,减小了在硬化区域中的氢脆风险。
[0066]在成型和硬化(方法步骤S40)后,成型部件16在方法步骤S50中经受清洁工艺。执行成型部件的清洁使得最大0.7ppm量的可扩散氢(H)引入到成型部件内。为此,在此处提供阳极酸洗清洁。在阳极酸洗期间,成型部件16浸渍到浸渍浴19内,其中在电流作用下去除氧化皮和污染物。替代地,也可使用机械清洁工艺,如喷丸或刷净。
[0067]清洁之后,成型部件16在方法步骤S60中设有腐蚀防护。为此,成型部件行进经过电解涂敷设备20,电解涂敷设备20包括若干工位。优选地,具有至少50%质量百分比的锌、特别地至少90%质量百分比的锌的涂层材料用于涂敷工艺,其中,纯锌涂层也是可能的。涂层材料也可以包括其它合金元素。
[0068]在涂敷后,成型部件16可选地经受净化,S卩,清洁(未图示)。在净化后,成型部件16被热处理(未图示),其中当可扩散氢的含量低于可容许的最大水平时,也可以省略热处理。热处理在原则上能以任何合适技术方式执行,例如,以分批退火或也可以通过感应加热,仅示例性地提到两种方法。能在高于220°C,更优选地高于230°C温度执行热处理。用于热处理的最高温度优选地低于钢材料的AC1温度,特别地在至多600°C,优选地至多400°C的温度。通过也可以被设计成流出退火(effus1n annealing)的热处理,减小了工件中的残余应力或者在硬化构件中的应力峰值,或增加了断裂伸长。同时,利用选定的温度,加速氢流出,使得总体实现了较低氢脆。热处理也可以在数秒至三个小时的时间范围执行。在涂敷之后执行热处理加速了构件的干燥,并且通过回火,当使用高强度钢时,有关延展性和断裂伸长的材料特征得到了改进。
[0069]在下文中,使用图2至图5单独地描述涂敷工艺。
[0070]利用电解质溶液21,通过电镀执行涂敷,成型部件16浸渍到电解质溶液21内。图2A和图2B示意性地示出了第一实施例的相应的涂敷装置20。可以看到成型部件16,其被浸渍到具有电解质溶液的浸浴21内。成型部件16可以在浸浴中移动,使得在成型部件16与电解质之间生成相对流动。以此方式,实现了均匀的层结构并且减少了氢产生。在浸浴中,设置阳极(未图示),其能由涂层材料制成,当施加电流时金属离子到电解质,或者阳极由不可溶材料制成,其中,在此情况下,涂层材料已经包含于电解质中。金属离子作为原子沉积到成型部件16上并且形成涂层,成型部件充当阴极。成型部件16可以例如是机动车辆的车身的结构构件,如A、B或C柱,或其它车身部件。
[0071]涂敷方法的特别特征在于若干辅助元件22、22’用于浸浴中,其部分地影响了涂层的沉积。在本情况下,提供两组辅助元件,即,用于成型部件16的第一侧23的第一辅助元件22和用于成型部件的第二侧23’的第二辅助元件22’。两个第一辅助元件22附连到联合的第一载体24上,联合的第一载体24布置于电解质21中,并且能相对于浸浴19、更具体地相对于成型部件16移动。第二辅助元件22’安装于第二载体24’上,第二载体24’布置于电解质21中并且能相对于浸浴19、更具体地相对于成型部件16移动。载体24、24’也可以被称作保持机构或装置。
[0072]在图2A中,可以看出,载体24、24’和连接于其的辅助元件22、22’被布置成离成型部件一定距离。在将成型部件16浸渍到浸渍浴19内之后,载体24、24’和附连于其的辅助元件22、22’从闲置位置(图2A)朝向成型部件16移动到工作位置(图2B),以局部地影响涂敷工艺。利用相应辅助元件22、22’相对于成型元件16的可移动性,辅助元件可以精确地定位用于涂敷工艺,并且因此,涂层沉积或层结构可能受到局部影响,例如促进或抑制。
[0073]辅助元件22、22’中的至少一个或某些可以包括导电材料,其在涂敷工艺中经受电位。如果使用多于一个辅助元件,在涂敷工艺中,辅助元件22、22’可以被施加不同电位。因此,待生产于成型部件16上的层厚度可以个别地调整。根据一实施例,可以执行涂敷工艺使得在第一步骤中,电解质溶液经受脉冲电流并且然后在随后的第二步骤中经受非脉冲电流。利用脉冲电流馈送,实现了纳米结晶层结构,使得涂层具有接近工件的基本上精细的粒度大小。也可以经由若干分开的阳极(未图示)和/或经由导电辅助元件22、22’来执行电流的施加。
[0074]也可能一个或多个辅助元件22、22’包括非导电材料。对于涂敷工艺,这种非导电辅助元件22、22’特别地被布置成在浸浴中,部分地抑制涂层沉积。应了解一个或多个导电辅助元件可以与一个或多个非导电辅助元件组合使用。
[0075]在图3A至图3C中,示出了具有辅助元件22、22’的示例性成型部件16的另外的细节。辅助元件22横向于成型部件16的上部24和下部25延伸,成型部件16在目前设置为机动车辆的B柱的形式。显然,上辅助元件22具有近似三角形截面并且适应成型部件16的上部24的相应轮廓。下辅助元件22具有近似矩形截面并且适应成型部件16的下部25的U形轮廓。在相对侧23’上,辅助元件22’设置于中间部分26的下部中,当在侧视图中观察时,辅助元件22’布置于成型部件16的外轮廓内。
[0076]图4A和图B示出了在另一实施例中根据本发明的涂敷装置20。这大致对应于图2和图3的实施例,使得其因此参考上文的描述。为了简单起见,并未示出浸浴和载体。相同或相对应构件被提供与在上面的图中相同的附图标记。
[0077]图4A和图4B的本实施例的特别特征在于辅助元件22、22’在成型部件16的整个表面上延伸。成型部件16布置于两个辅助元件22、22’之间,其中两个辅助元件形成通道30、30 ’,利用一个或多个喷嘴28栗送电
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