從鋼板制造加壓淬火成形部件的熱成型設(shè)備及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從毛還制造加壓淬火成形部件(press-hardened shapedcomponent)的熱成型設(shè)備，該熱成型設(shè)備具有用于加熱毛坯的加熱爐以及用于成型和冷卻在加熱爐中被加熱的毛坯的加壓裝置。本發(fā)明還涉及一種從毛坯制造加壓淬火成形部件的方法，其中，毛坯在加熱爐中被加熱，被加熱的毛坯在加壓裝置中被成型和冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]這種熱成型設(shè)備通常用于制造汽車上的加壓淬火成形部件，如車門、側(cè)面防撞梁、A柱或者B柱等。
[0003]制造這種成形部件的原材料通常使用從卷料切下的具有所謂金屬毛坯的形式的鋼板。首先，毛坯在加熱爐中(通常是在連續(xù)加熱爐中)被加熱，直到毛坯的溫度達(dá)到鋼材的奧氏體化溫度，使得鋼材的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。然后，將被加熱的毛坯供給到加壓裝置中進(jìn)行成形。加壓裝置通常具有冷卻裝置，使得在加壓時，被成形材料可以在壓力下被快速地冷卻?？焖倮鋮s導(dǎo)致在成形部件中形成馬氏體結(jié)構(gòu)，從而使成形部件發(fā)生淬火。
[0004]例如從EP2233593B1中可以獲知這種熱成型設(shè)備。這種熱成型設(shè)備具有預(yù)熱裝置，在鋼板被供給到加熱爐中之前，預(yù)熱裝置將鋼板預(yù)熱到升高的溫度。為了進(jìn)行預(yù)熱，使兩塊加熱板分別從鋼板的上下兩側(cè)與鋼板接觸。然后將加熱板與鋼板分開，使得可以將鋼板引入到加熱爐中。
[0005]這種已知的設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)中被證明是很有效的。但是，已發(fā)現(xiàn)，從卷料上切下的毛坯經(jīng)常具有不期望的變形或者不平整，由于在加熱爐中進(jìn)行加熱，變形或不平整變得更加嚴(yán)重。變形的毛坯不能被重新加工，而只能成為廢品。從這種熱成型設(shè)備的經(jīng)濟(jì)可行性考慮，期望的是減少廢品率并且提供更高效的方法步驟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是允許更快速的方法步驟，與此同時降低廢品率。
[0007]本發(fā)明的目的通過以下從毛坯制造加壓淬火成形部件的熱成型設(shè)備而達(dá)成:所述熱成型設(shè)備具有用于加熱毛坯的加熱爐以及用于成型和冷卻在加熱爐中被加熱的毛坯的加壓裝置，其中熱成型設(shè)備還包括布置在加熱爐的上游的預(yù)熱輥式修整裝置，預(yù)熱輥式修整裝置具有用于矯直和預(yù)熱毛坯的溫度可控的輥(可控溫的輥)。
[0008]更進(jìn)一步說，本發(fā)明的目的通過以下從毛坯制造加壓淬火成形部件的方法而達(dá)成:其中，毛坯在加熱爐中被加熱，被加熱的毛坯在加壓裝置中被成型和冷卻，并且其中，在加熱爐中加熱毛坯之前，先通過預(yù)熱輥式修整裝置的溫度可控的輥來矯直和預(yù)熱毛坯。
[0009]通過溫度可控的輥，毛坯可以在一個方法步驟中同時被矯直和預(yù)熱。因此不需要為修整和/或矯直毛坯的步驟以及預(yù)熱毛坯的步驟提供兩個單獨(dú)的設(shè)備。通過矯直毛坯能夠減少毛坯在加熱期間發(fā)生不期望的翹曲的幾率，從而減少廢品率。預(yù)熱減少了毛坯在加熱爐中為達(dá)到奧氏體化溫度所必需被加熱的溫差，從而減少了在加熱爐中加熱毛坯所必需輸入的能量。將加熱爐設(shè)計成連續(xù)加熱爐可以縮短加熱爐的長度。因此，使用溫度可控的輥對制造加壓淬火成形部件來說減少了廢品率并且允許更快速的方法步驟。
[0010]根據(jù)一個優(yōu)選實(shí)施例，預(yù)熱輥式修整裝置的輥能夠被加熱。熱量可以通過該能夠被加熱的輥傳遞到毛坯上。預(yù)熱輥式修整裝置可以具有加熱裝置，可通過該加熱裝置來加熱輥。優(yōu)選地，輥被電加熱。附加地，輥還能夠被冷卻，使得可以選擇性地通過輥來冷卻毛坯。如果在熱成型設(shè)備中需要加工不被加熱到奧氏體化溫度的毛坯，則冷卻毛坯是有利的。
[0011]優(yōu)選的是，預(yù)熱輥式修整裝置具有多個輥，所述多個輥的溫度能夠被彼此獨(dú)立地控制(被單獨(dú)控制)，使得毛坯可以依次接觸受到不同溫度控制(被控制到不同溫度)的輥。受到不同溫度控制的輥可以用來預(yù)設(shè)不同的溫度曲線。通過選擇合適的溫度曲線可以影響毛坯的加熱特性，并且因此影響加壓淬火成形部件的質(zhì)量。
[0012]更加優(yōu)選的是，預(yù)熱輥式修整裝置包括至少一個具有多個區(qū)域的輥，所述多個區(qū)域的溫度能夠被彼此獨(dú)立地控制。輥的多個區(qū)域的溫度可以被控制，使得可以將毛坯的不同分段(sect1n)預(yù)熱到不同的溫度。在這種情況下，毛坯的各分段可以被選擇性地預(yù)熱，因此在加熱爐中的后續(xù)加熱期間，毛坯的不同分段會達(dá)到不同的最終溫度。以這種方式，可以在將毛坯的選定分段加熱到奧氏體化溫度的同時將毛坯的其它分段僅加熱到低于奧氏體化溫度的溫度，使得在由毛坯制成的成形部件的不同部分中產(chǎn)生不同的強(qiáng)度?？蛇x的是，預(yù)熱輥式修整裝置可以包括沿共同旋轉(zhuǎn)軸線布置的多個輥，其中，多個輥的溫度可以受到不同的控制，因此也能夠分段地預(yù)熱毛坯。
[0013]在一種優(yōu)選的構(gòu)造中，將預(yù)熱輥式修整裝置的輥設(shè)計成能夠在毛坯的表面上形成紋理。預(yù)先設(shè)定表面紋理，能夠設(shè)定毛坯在加熱爐中的翹曲特性，和/或在加熱爐中加熱期間影響毛坯表面的層的形成。例如，可以將輥設(shè)計成能夠改變毛坯的表面粗糙度。輥優(yōu)選具有結(jié)構(gòu)化的、特別是粗糙的表面，使得在毛坯與輥接觸時，毛坯的表面可以根據(jù)輥的表面而被結(jié)構(gòu)化或者粗糙化。
[0014]根據(jù)尤為優(yōu)選的構(gòu)造，熱成型設(shè)備具有回火裝置，回火裝置布置在加熱爐與加壓裝置之間，回火裝置具有溫度可控的輥，通過溫度可控的輥能夠?qū)υ诩訜釥t中被加熱的毛坯進(jìn)行回火。通過影響在加熱爐中被加熱的毛坯的溫度可以選擇性地達(dá)成不同的目標(biāo)。一方面，利用回火裝置能夠使毛坯內(nèi)部的溫度分布均勻。另一方面，可以控制回火裝置的溫度，從而能夠?qū)㈦x開加熱爐的毛坯的溫度保持在預(yù)設(shè)值?？蛇x的是，可通過回火裝置冷卻毛坯，以確保在后續(xù)的加壓處理中，鋼不會從奧氏體相轉(zhuǎn)化為馬氏體相，使得在不使用上述熱成型方法時，不會發(fā)生通常的加壓淬火。
[0015]優(yōu)選的是，回火裝置的輥能夠被加熱和/或冷卻?；鼗鹧b置可以具有加熱裝置，可通過該加熱裝置來加熱輥。優(yōu)選地，輥被電加熱。附加地，輥還能夠被冷卻，使得可以選擇性地通過輥來冷卻毛坯。
[0016]在本文中，優(yōu)選的是回火裝置具有多個輥，所述多個輥的溫度能夠被彼此獨(dú)立地控制。離開加熱爐的毛坯可以依次接觸受到不同溫度控制的輥，因此能夠預(yù)設(shè)溫度曲線。通過預(yù)設(shè)合適的溫度曲線能夠影響加壓淬火成形部件的質(zhì)量。
[0017]更優(yōu)選的是采用這樣的構(gòu)造，其中回火裝置包括至少一個具有多個區(qū)域的輥，所述多個區(qū)域的溫度能夠被彼此獨(dú)立地控制。與上文所述的預(yù)熱輥式修整裝置的輥類似，通過控制回火裝置的輥的多個區(qū)域的溫度，使得在加壓期間，毛坯的不同分段的最終溫度不同。在這種情況下，可以實(shí)現(xiàn)選擇性地分段加熱毛坯。因此，可以在將毛坯的選定分段加熱到奧氏體化溫度的同時將其它分段僅加熱到低于奧氏體化溫度的溫度，使得在由毛坯所制成的成形部件的不同部分中具有不同的強(qiáng)度。可以選擇的是，回火裝置可以具有沿共同旋轉(zhuǎn)軸線布置的多個輥，其中所述多個輥的溫度可以受到不同的控制，從而可以將毛坯的不同分段加熱到不同的最終溫度。
[0018]更優(yōu)選的是，可以將回火裝置的輥設(shè)計成能夠在被加熱的毛坯表面上形成紋理。例如，可以將輥設(shè)計成能夠改變毛坯的粗糙度。例如，輥能夠減小毛坯表面的粗糙度，特別是使毛坯表面的空隙變平，以使毛坯在加壓裝置中的后續(xù)加壓中得到改善的摩擦特性。作為選擇或者附加地，在毛坯表面上形成紋理能夠影響加壓淬火成形部件的表面外觀。優(yōu)選的是，輥具有結(jié)構(gòu)化的、特別是粗糙的表面，使得在毛坯與輥接觸時，毛坯的表面可以根據(jù)輥的表面而被結(jié)構(gòu)化或者粗糙化。
[0019]本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)存在于附圖以及參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的下述描述中。在本文中，附圖僅示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例，而不限制本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0020]圖1以示意圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的熱成型設(shè)備的第一示例性實(shí)施例。
[0021]圖2以示意圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的熱成型設(shè)備的第二示例性實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在各個附圖中，相同的部分總是用相同的附圖標(biāo)記表示，并且將省略重復(fù)的標(biāo)記和描述。
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的熱成型設(shè)備1的第一示例性實(shí)施例。熱成型設(shè)備1用于制造汽車用加壓淬火成形部件，例如車門、側(cè)面防撞梁、A柱或者B柱。在該熱成型設(shè)備1中的加壓淬火生產(chǎn)出了具有提高的強(qiáng)度的三維成形部分。
[0024]熱成型設(shè)備1被供給作為原材料的由鋼板(例如錳硼合金鋼板)制成的扁形毛坯，扁形毛坯在熱成型設(shè)備1中被加工以提供三維的加壓淬火成形部件。通過切割卷料而獲得毛坯，毛坯的形狀可以為與待生產(chǎn)的成形部件的二維基礎(chǔ)形狀相對應(yīng)的形狀。
[0025]毛坯在輸送裝置11上被輸送穿過熱成型設(shè)備1。為了加熱毛坯，熱成型設(shè)備1具有加熱爐6，加熱爐6被設(shè)計為連續(xù)加熱爐。在加熱爐6中，毛坯在被輸送穿過加熱爐6的同時被加熱。在加熱爐6中，毛坯的溫度達(dá)到它們的奧氏體化溫度，該奧氏體化溫度通常在700°C到1000°C的范圍內(nèi)。為了可靠地使毛坯奧氏體化，加熱爐6中的溫度高于毛坯材料的奧氏體化溫度。
[0026]已被加熱的毛坯離開加熱爐6的末端，然后被供給到加壓裝置10中，在加壓裝置10中進(jìn)行實(shí)際的成形加工。在加壓裝置10中，毛坯在被加壓的同時在水冷工具中被快速地冷卻，使得加壓成形部件被淬火。冷卻過程將材料的溫度設(shè)定在150°c到250°C的范圍內(nèi)?？焖倮鋮s會促使強(qiáng)度高于原材料的馬氏體晶格結(jié)構(gòu)的形成。
[0027]因?yàn)楸还┙o到熱成型設(shè)備1的毛坯是從卷料上切下的，所以毛坯通常存在變形和不平整。切削會在材料中釋放應(yīng)力，最終會導(dǎo)致各個毛坯的不平整。在加熱爐6的加熱期間，這種不平整會進(jìn)一步加劇，并且最終會導(dǎo)致毛坯不能被正確引入到加壓裝置10中，使毛坯必須作為廢品被從生產(chǎn)線上移除。
[0028]為了消除毛坯中存在的不平整和/或