CN101374615A - 辊轧成形冲压的板的连续法 - Google Patents

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Abstract

一种设备包括：压机，所述压机带若干模具，模具配置成通过主要是从宽度方向拉制材料使材料带变形；切断机，所述切断机调节成将变形的带材切割成均匀的所希望的宽度尺寸；和辊轧成型机，所述辊轧成型机带若干轧辊，轧辊将变形的和现在是均匀宽度的带材加工成连续的梁形。设备还包括：焊接机，所述焊接机用于将板的对接的边缘焊接在一起，以便形成永久的管材；弯曲工段，所述弯曲工段用于使连续的梁具有纵向形状；和切断机，所述切断机用于将连续的梁切割成若干常用作汽车缓冲梁的分段。控制器控制不同部件的时间。梁部分在特定的区域优化用于局部强度，并使重量减至最小，及各种形体可以加到梁部分中如共平面安装表面。

Description

辊轧成形冲压的板的连续法
相关申请的交叉参考
这是2006年2月11日递交的序号11/330,301的共同转让、同时待审的发明申请，标题为“辊轧成形预冲压不同形状的连续法”的部分继续申请，该专利申请也享有2005年10月4日递交的临时专利申请序号60/723,393，标题为“辊轧成形预冲压不同形状的连续法”的权益。
背景技术
本发明涉及辊轧成形预冲压不同形状的连续法，更具体地说，涉及一种将冲压/变形法与辊轧成形设备结合以便在连续法中得到二者优点的方法。
与辊轧成形法有关的优点已使辊轧成形成为用于许多开口结构型钢和管状结构型钢的优选制造方法。汽车缓冲梁是产品的一个例子，所述产品利用辊轧成形的好处来生产重量轻、成本低和基于性能的设计，所述设计在商业上广泛被接受和使用。辊轧成形式缓冲梁代表大部分缓冲梁市场，并且作为从A类表面设计如冲压和镀铬梁到结构梁的缓冲梁持续获得普及，上述结构梁位于塑料腰线(fascia)的后面。缓冲器的另一种型式是开口断面(有时叫做“C”断面缓冲器)，通常也用于缓冲梁设计。这些开口断面通常要求另外的二次加工，以便***和焊接放在关键地方的内部隔板和捆带条。隔板和捆带条的使用是在添加最少重量的情况下改善断面的结构完整性。这些隔板和捆扎带改善了开口断面的弯曲刚度，而在牺牲二次加工下达到这种增加的性能。
辊轧成形法有许多好处，这使它成为低成本制造管梁的方法。辊轧成形法的某些优点包括成形高强度钢和超高强度钢(UHSS)的能力。在辊轧成形之前，可以在板材料的平整段上使用预穿孔、中间穿孔和/或后穿孔操作。另外，一些操作可以与辊轧成形法串联进行，如串联焊接和切断。然而，辊轧成形法有局限性，如不能改变部件内材料性能和不能沿着部件的长度改变横断面。不能沿着部件的长度改变横断面通常造成在一些不需要满足性能要求的区域中使用过多的材料，上述性能要求在另一些区域中需要。过多的材料还加到部件的重量和材料成本上。准确地说，试验和计算机分析表明，限制在它两端处和位于中心的管梁将显示一自由体隔膜，此处断面深度(亦即惯性矩)越大，则在梁的中心处产生的梁越坚硬。不能沿着辊轧成形的管梁改变它的横断面造成管梁具有恒定的惯性矩。恒定的惯性矩造成在沿着管梁的长度的区域中过量的材料和几何形状对梁的总弯曲刚度不产生影响。
冲压法具有优于辊轧成形法的优点在于可以制成具有不均匀横断面的梁。然而，冲压操作受限制，且与辊轧成形法相比一般效率较低，因为各个板坯料必须在侧向上移动和在每个动模行程之后准确定位。另外，模具不能在设有相当大困难或复杂性的情况下制造管梁，或者具有二次操作。此外，高强度和超高强度板材料很容易对模具磨损，磨损程度取决于赋予板材料的形状变形量，及取决于材料的强度。
应该注意的是，目前的辊轧成形法有时在辊轧成形法之前利用较低力的快速动作冲压机，但这些压机是在材料平整和利用辊轧成形法将部件加工成形之前将一些形体如孔、狭槽等穿孔和切割成材料。
典型的(大多数)用于成形金属的冲压机法可以称之为冷冲压法。在冷冲压法中，材料是在模具之间成形，同时材料和模具一般保持在室温下。另一种成形类型叫做热冲压法。在热冲压法中，将金属加热到它的奥氏体温度(Ac3)，然后在模具中完成成形后的快速冷却。为使材料骤冷所需的奥氏体温度和时间取决于材料的化学组成和化学性质，及所希望的最终性能。例如，已知是含碳的0.2％质量百分比的钢加热到850℃(或更高如880℃至950℃)，以便达到它们的奥氏体区域，然后将它们转到用于成形的冲压机内被冷却的模中，而同时钢材仍然足够热。热钢材用冲模成形，然后通过模具的温度和/或通过用水骤冷而被快速冷却。例如，材料可以在压机处于它的满行程位置的情况下保持在模具中，直至钢材达到足够低的温度以保持所希望的材料强度时为止。然而，上述热冲压技术往往是一种间歇式“停止之后再行”的过程，这在历史上并不认为十分适用于在较高的线速度下操作的连续法中使用(亦即不十分适合于用辊轧成形设备串联使用)。另外，我，即本发明人，由于上述原因，不知道任何冲压与辊轧成形的结合。
因此，希望一种具有上述优点和解决上述问题的***。
发明内容
在本发明的一方面，适合于成形加强梁的设备包括一压机和冷却***，上述压机具有若干模具，所述模具配置成通过拉制和移动材料将热金属材料的平整带材变形成具有三维形状的变形带材，而上述冷却***与压机有关，并配置成冷却变形的带材的经过加热的金属材料。辊轧成形机位于压机和冷却***的下游，并具有若干轧辊，所述轧辊配置成将变形的带材的边缘部分加工成连续的梁形。
在本发明的另一方面，适合于成形加强梁的设备包括加热器，所述加热器配置成将钢材加热到至少约850℃的温度。压机包括若干模具，所述模具配置成使热钢材的连续带材变形。冷却***和压机有相关联，用于骤冷和硬化热钢材。辊轧成形机与压机一起串联设置且位于冷却***的下游，并且具有若干轧辊，所述轧辊配置和安装成接收朝进给方向的带材，并将变形的带材的边缘部分加工成加强梁形。
在本发明的另一方面，方法包括热冲压受热的钢材板的步骤，上述板具有第一抗拉强度，上述步骤包括拉制和拉伸材料。方法还包括骤冷冲压的板，以便使材料具有更高的抗拉强度。方法还包括利用辊轧成形机将冲压的板的一些部分辊轧成形成梁。
在本发明的另一方面，成形加强梁的方法包括以下步骤：提供加热器；提供压机，所述压机包括多个成形模具，且还提供冷却***，上述成形模具在加热器下游的位置处，而上述冷却***与压机相关联；和提供辊轧成形机，所述辊轧成形机具有若干轧辊，轧辊成形与压机串联(in-line)且在压机的下游。方法包括加热材料带、操作模具以便通过拉制热材料和其后快速冷却材料而使材料带变形及操作辊轧成形机的轧辊以便在接收进给方向上的带材和将变形的带材的边缘部分加工成加强梁形。
本发明思想集中在管状断面上，但应该注意，上述思想及其独特性也可以应用于开口断面。
本发明的这些和另一些方面、目的和特点将为该技术的技术人员在研究下面说明书、权利要求书及附图时所理解和了解。
附图说明
图1是体现本发明的方法的流程图。
图1A是包括用于图1的方法的包括辊轧成形机、冲压工段、焊接工段和弯曲(sweeping)工段的设备的侧视图。
图2是应用本发明的汽车缓冲梁的侧视图。
图3-6是穿过图2所取的侧视图。
图7是汽车缓冲梁在辊轧成形之后但在纵向上弯曲之前的侧视图。
图8是图7的梁穿过示例性的辊轧成形工段的端视图，该图示出梁、轧辊和焊接接头。
图9-9A分别是类似于图1和1A的对应机器的流程图和侧视图，但适用于在机器的辊轧成形部分之前热冲压薄钢板材料。
具体实施方式
本发明限定由高强度板材料，如超过80ksi抗拉强度的材料和甚至超过140ksi抗拉强度的超高强度钢(有时简称为“UHSS”或“AUHSS”材料)，生产具有可变的横断面的滚轧成形的管梁的方法。例如，DP 980(DF 140)材料已成功地使用。沿着梁的长度改变横断面的能力通过将经由冲压法的预成型法与辊轧成型法结合达到。冲压法和辊轧成型操作是串联而连续地进行。不需要二次处理的串联连续法得到一种成本很低的制造法。利用冲压机来给材料预成形及将板材料预先冲孔，并在材料穿过辊轧成形工具之前添加一些形体(features)。当材料是平的时，冲压材料产生一种形状，所述形状横跨冲压部件的长度具有不同的深度和几何形状。例如，成形的形状可以代表管状缓冲器断面的向后断面。将冲压各种形体与成形不同形状结合的冲压机具有比通常把形体冲压到材料中的预穿孔机更大的吨位。本冲压机还必须包括在所需的冲孔之外的冲模和冲压形体所必须的钮。因为可以设想高于软钢的材料等级如UHSS材料用来制造管状缓冲器***，所以假定一次冲击冲压操作必须足以形成形状。更高级的材料如UHSS经受相当大量的加工硬化，如果需要多次冲击来产生所希望的最终形状，则加工硬化，使材料易于产生裂纹。如果冲压法要求大量成形，并且又使材料产生相当大的加工硬化，则很可能冲压的形状是在一次冲击操作中成形，以避免任何材料裂纹，所述裂纹可能由多次冲压加工硬化的材料产生。如果注意成形的速度以保持加工硬化最小，则可以以多冲击做到通过冲压主动(aggressive forming)成形。当冲压UHSS时，应很好理解相对弯曲半径的设计准则的应用。还应该注意，当用UHSS材料成形时，材料主要是通过移动材料而不是通过拉伸或挤压材料而成形。一些材料如UHSS具有高屈服强度和抗拉强度，且又具有低的伸长率。低伸长率直接转变成低延性，所述低延性禁止通过材料减薄，亦即挤压/拉制成形。
在冲压法期间用来成形形状的材料从卷材的宽度拉制，且不沿着卷材拉制。这将要求供给冲压机的卷材的宽度超过一定尺寸，以便可用于通过冲压成形形状，而仍提供足够的坯料宽度用于辊轧成形操作，利用所述辊轧成形操作来将形状精加工成管状几何形状。还可以设想，在成形的形状的两端处必须加入放气缝(relief slot)。这些缝帮助从坯料宽度的边缘给材料加压，而不沿已成形的形状的长度加压。放气缝还保持坯料在冲压成每个部件的形状之前和之后未经过冲压的非变形区的坯料平整度。因为材料横跨卷材宽度移动，所以在压机中的成形操作将产生不规则宽度的坯料，并且在材料可以穿过辊轧成形机之前必须改变尺寸。辊轧成形利用材料的边缘给材料逐轧制道次引导并捕集材料，而同时在每个轧制道次处进行弯曲。坯料宽度的改变尺寸可以沿着制造过程在一个或多个位置处进行。可以设想，不规则的坯料在离开冲压机后立即切开。切开操作可能必须偏移，此处将一个边缘切开，而然后用作基准边缘来切开另一个边缘。材料也可以在辊轧成形机操作的早期一个或多个轧制道次之后进行切开。可以设想，在不规则的坯料用切开操作改变尺寸之前和辊轧成形法完成之前，在辊轧成形机中开始某些起初的成形可能有某些优点。另外的选择方案是在多工段冲压操作的一个工段中给不规则的坯料改变尺寸。一种选择方案是冲压机的底床(bed)是有代表性部分长度的至少二倍，或者另一个选择方案是利用两台串联压机。可以设想，冲压机的第一工段或者第一压机冲压在部件长度的端部处所必需的放气缝，并形成完整的形状。压机的第二工段或者第二压机将把形体(孔、缝、等......)冲压成成形的形状，将不规则的材料修整到一适合于辊轧成形法的尺寸，所述辊轧成形法将把部件精整成沿着这部分的长度具有不同横断面几何形状的管梁断面。
由于部件所需的成形量，可能需要在压机之后和辊轧成形法之前累积材料。在典型的预穿孔操作中，此处是将各种形体加到平整的材料上，将模具构成成与材料一起行进(亦即移动式预穿孔模(flyingpre-pierce die))。优选的是，所述成形模在纵向上与移动的材料一起移动时被构成进行冲压，亦即移动模具配制。可供选择地，如果形状成形模太重以致不能与材料一起移动，则可能必需在压机之后和辊轧成形法之前累积材料。用于过重模具的另一种选择方案是放弃在压机之后的材料累积，并在辊轧成形操作情况下使用停止-开始工序。辊轧成型机可以利用停止之后再开始重复运动而成功且有效地运动，但如果采用串联高频感应焊接，则停止-开始运动不是很互补的方法。停止-开始方法可能更适合于激光焊或接触焊。
现在可以把经过成形的形状和未经修整的坯料或者经过修整的坯料送到辊轧成型法中。辊轧成形工具将被设计成为成形的形状提供间隙。可以设想，只用上面轧辊工具来通过辊轧成形完成恒定的部件几何形状，同时支承部件冲压成形的周边而辊轧成形其余的周边。可以设想，成形的形状的深度和形状本身沿着部件的长度改变。在某些规定的位置，而最优选的是在冲压成形的断面与辊轧成形的断面之间过渡部分附近的位置处的宽度沿着部件的长度保持恒定不变。这个共同宽度是重要的，因为它提供一个位置，当其余材料在辊轧成形法中成形时，可以在该位置处约束材料。随着辊轧成形法继续进行，约束成形的部件的能力将失效，因为在沿着辊轧成形法的某些点处，部件的各个支脚将涉及形成管状形状。这时，内部芯轴可能有必须约束由冲压所成形的形状，而用辊轧成形法完成管状几何形状。
所述部件的各个支脚通过辊轧成形法带到接触点，此时，将两个单独的支脚被焊接，以形成沿着所述部件的长度具有不同横断面的单件管状部件。焊接可以用各种方法进行，所用的焊接法的类型基于许多因素，亦即几何形状、所希望的循环时间等...。用于焊接选择方案可以包括高频感应焊接、接触焊接或者用于管状断面的激光焊接。另一些焊接选择方案如脉冲缝焊(旋转式点焊)、等离子弧焊或激光焊接可能更适合于不规则形状的几何形状。所有这些焊接方法目前都广泛使用，以便生产市场上可买到的具有恒定横断面的管状和不规则的形状。
汽车缓冲梁通常要求某种程度的曲率，所述曲率补充汽车的造型，随着造型改变和变得更主动，具有多个半径的缓冲梁变得很容易包装在可得到的外皮中。在使缓冲梁中具有多个半径称之为复式扫掠缓冲器。这种串联和在制造过程中生产复式扫掠缓冲器梁的能力可以用使用伺服机构的设备实现，所述设备被驱动和用计算机控制。这种类型设备可供实时调节弯曲辊，所述弯曲辊用来使梁具有曲率。由于实时调节弯曲辊，所以可以在沿着梁的长度的规定位置处具有多个半径。最后的串联操作(in-line operation)是将梁型材切断到所需长度。切断操作可以用各种方式进行。最常用的将缓冲梁切断到所需长度的方法是移动切断设备。移动切断设备将与所述部件一起行进，并在部件以线速度移动时进行切断操作。典型的移动切断设备包括部件夹紧钢模(clamping steel forms)、空气或液压缸以及剪切刀片。
本发明的独特性是生产沿着所述部件的长度具有不同横断面的单件体辊轧成形结构梁或开口断面辊轧成形结构梁的能力。在辊轧成形法情况下，沿着梁的长度改变横断面的能力是通过利用位于上游和串联的成形模具和冲压机达到。辊轧工具的创新性设计使冲压的预成形形状能自由地移动它的共平面平整边缘段通过各个辊轧成形轧制道次，而没有它的现在冲压成形的中心段的畸变成形状改变。辊轧成形法的每个轧制道次持续进行，以便将边缘段的材料成形成包括被冲压成形的最终形状。目前的辊轧成形法利用较低的力，在辊轧成形法之前快速动作的冲压机，但这些压机是用来将形体如孔、缝等冲孔和切割到平整的材料中，并在辊轧成形之前用来使部件成形。本发明增加了上游冲压机的吨位，并将成形模具加入到冲压机中。使用一台或多台冲压机来以一定形状形成所述钢，所述形状当用辊轧成形闭合成几何形状时，产生沿着所述部件的长度具有不同横断面的管梁断面。同样思想可用于开口断面，此处冲压操作使横跨部件长度具有不规则形状，而辊轧成形操作加工所述部件形状的其余部分。沿着部件长度改变横断面提供了有效地利用材料和几何形状来达到性能要求的机会。结果是一种用连续低成本制造法生产的重量和性能优化的结构件。
图1是示出应用本发明的方法的流程图，而图1A示出相应的设备。图上所述，方法从步骤30(图1)开始，此处将板卷31(图1A)退卷，并将退卷的带板/板32向前送。该方法前进到步骤33，以便通过使用冲压机34，并将板32进行预穿孔和形状成形，上述冲压机34驱动模具35和36一起顶住板32。压机34和/或模具35和36优选的是可在冲压法期间与板32一起在侧向上移动，并且还是较快速的动作。可供选择地，辊轧成形操作在冲压操作期间可以放慢或停止。模具35和36配置和设计成冲压板材料，同时主要是从板32的宽度方向而不是从纵向方向拉动和移动材料。应该注意，优选的材料是超高强度钢(UHSS)，所述UHSS可以弯曲，但不可拉制或拉伸。因此，当使用UHSS材料时，在侧向上(而不是在纵向上)拉动和移动材料是重要的思想。在步骤33的三维变形法期间，可以利用在(未来的)缓冲器断面每一端处的板中纵切来减少板材料的纵向运动。
方法前进到在步骤38中通过切断机(slitter)39，所述切断机将成形的板32的边缘纵切/切断到一特定已知的宽度尺寸，同时板32的边缘部分仍处于共平面平整状态。
然后，方法通过辊轧成形操作前进到在步骤41，如图所示辊轧机42具有辊轧成形工段43-48′。具体示出的辊轧机42具有若干轧辊，其被构造成将板成形成管状形状(见图7)，所述管状形状在方法步骤50中于对接的边缘51，52(图8)处焊接，和在焊接工段53(图1A)中位置82处焊接。在需要或希望的地方，内部芯轴可以设置在上游或下游，以便帮助保持横断面形状，或者为通过辊轧成形操作弯曲或成形提供支持。例如，内部芯轴可以固定在位置54处，且一固定系杆或绳可以在下游(或上游)延伸，以便提供芯轴支持。由于冲压操作，横断面的中间或下面部分在纵向上和侧向上改变形状，使最终梁72的最终横断面沿着它的长度在深度尺寸和形状上改变(见图3-6)。
然后方法前进到步骤60，在该处当管梁61与可调的外芯轴63及(如果需要的话)内部芯轴64一起移动穿过稳定/激发辊49和弯曲工段62时，在纵向上弯曲连续焊接的管梁61。此外，在步骤70中通过切断设备71将连续的梁61切断到应有长度成单个的梁72，所述梁72可用作车辆上小型增强缓冲梁。整个过程用控制器控制，用于最佳、协调和同时操作。
特别是，在Sturrus申请的专利5092512和5454504中示出和描述了轧制、焊接和弯曲恒定横断面的管梁的一个总体设备和方法，及在Heinz申请的专利5305625中示出一种示例性的切断装置。如果希望了解有关那些方法的另外详细情况，读者可参阅这些公开内容。另外，他们的说明整体包括在本文中用于充分公开和说明本发明的目的。本发明思想可以与动力调节式可变弯曲工段一起使用，如该技术中已知的那些。
图2是应用本发明的汽车缓冲梁当它离开切断设备71时的侧视图。
图3-6是穿过图2所取的剖视图。特别是，这些横断面类似于在弯曲梁61的步骤之前穿过连续梁61中类似位置(见图7)所取的横断面。
图7是汽车缓冲梁在辊轧成形之后但在纵向弯曲之前的侧视图。特别是，梁的顶部“半”段是线性且横断面恒定(与图3-6的上面部分相比且还见图8)，而梁的底部“半”段变形成不同的三维改变的纵向形状(对照图3-6)。可以设想，可以把不同形体加入到梁72中。例如，当把梁61弯曲到变成单个梁72时，斜表面73(图2)变成共平面，并对准安装表面74。共平面安装表面74适合于附接到车架纵梁的前面，如通过固定螺栓或紧固件，并可以包括用于固定螺栓和紧固件的预穿孔。
图8是图7的梁穿过示例性的辊轧成形工段移动的端视图，同时示出梁61，其被底部成形辊80和侧面保持辊81接合。在工段53处发现的焊接接头82在对接边缘51和52处示出。板的顶部“翼边”(swings)或侧面凸缘84的连续成形用位置85-88示出。可以设想，底部成形辊80和/或侧面保持辊81也可以全部或部分地用固定的导块和/或轧辊代替。尤其是，我想像一种修改，此处只有顶部用辊轧成形工具，而底部用导块、或(非成形)轧辊、或导块和轧辊的组合支撑。
可以设想，本发明可用来制造沿着它们的长度具有不均匀横断面的高级梁，同时可将梁“定制”和优化用于各种不同应用，如用于内部横向车结构梁、车架部件、外部横向车结构梁、车篷弓、挡风玻璃框架、摇板/底梁、门梁、发动机架和仪表板支承件。可以设想，本发明思想成本更有竞争力，并具有比液压成形法更有效/更高的生产能力，并且还提供相对于冲压法的设计灵活性。
改进
分别示出了类似于图1和1A的流程图(图9)和设备(图9A)，但经过修改并适合于机器的辊轧成形部分前面的热冲压。准确地说，将能用于高材料强度热冲压和骤冷的开卷的板材料32在步骤(100)通过加热器101加热到至少约850℃的温度(优选的是加热到约880°-950℃，取决于材料的化学组成和化学性质)。加热过程的持续时间可以改变，这取决于加热器的BTU能力及取决于是否方法是停止一开始辊轧成形法还是连续法。必要时加热器的长度可以延伸，以便匹配机器/方法的速度。加热器101在板32的冲孔和成形步骤33的前面马上定位，在冲压机34附近和上游的位置处。模具35/36用冷却剂***103冷却，和/或通过骤冷***103将水/冷却剂施加到成形的板上，而同时成形的板仍在模具35/36之间，或者作为成形的板从模具35/36退出。冷却的时间是关键。冷却必须在材料温度不令人满意地下降之前进行。通常，骤冷是在成形操作的数秒种期间或之间进行，如通过冷却的模具和/或冷却剂施加到钢上而同时在模具之间压缩。
适合于热冲压法的典型的钢是Usinor预涂装式USIBOR 1500。作为在压机34中接收并成形的材料，优选的是屈服强度大于370MPa，优选的是抗拉强度大于550MPa，并具有伸长率为大于14％。“作为接收”的USIBOR 1500的性能很适合于压制成形，因为材料能拉制(亦即“拉伸”或挤压，使得减小材料的厚度)。同时，这种材料的后骤冷性能显著更高；具有屈服强度是在1000MPa范围，抗拉强度在1500MPa范围，及伸长率在5％范围。这些更高的材料性能十分适合于能量吸收、改善了部件抗撞性能，并提供极好的强度与重量比。通过使用这种材料，能在冲压法中于板内产生更深的变形，而在最终板中不损失同样多的宽度(亦即在切断机39中纵切步骤38之前)...，因此减少了废料。另外，应该注意，超高强度钢当弯曲时加工硬化，因此限制它们弯曲一次以上的能力。这个问题通过热冲压法避免，因为材料能被拉制，且没有与板材料的迅速加工硬化有关的同样问题。通过冲压软钢材料，在如何于冲压模具中移动材料方面有更多的选择方案，因此有助于冲压法并能拉制/成形更深的断面成板材料。例如，可以将30％到50％更深的断面拉制成板材料。
本发明思想的独特性包括将两种非常不同的制造方法的好处结合来生产更具竞争力的部件的能力。好处包括沿着部件的长度改变横断面的能力。较高的部件强度和减少了的部件重量是代表当材料性能增加和横断面是管状时所得到的好处。冲压法无论是冷冲压法还是热冲压法都具有横跨部件长度改变形状的能力。而热冲压法具有像接收软钢一样增加的加工能力，所述软钢适合于成形，然后在处理期间使材料转化成具有极高性能的材料。这种转变在加热和成形的钢骤冷之后实现。这样避免了与加工硬化相关联的问题，上述加工硬化在冲压高强度材料时可能发生...，因为板材料只有当在冲压操作之后骤冷时才变成高强度。在本方法中，利用辊轧成形来接收经过冲压的板，并完成部件的成形。与辊轧成形法相关联的逐渐成形阶段能使成形有非常高的强度等级的材料，其中包括高强度和超高强度钢。这使辊轧成形成为用于最终成形开口或管状压制形式的理想方法，上述压制形式在冲压机中是热成形。
热冲压法提供相对于冷冲压法的更大能力，因为成形是用一种材料等级/强度进行，而最终部件是在另外更高等级/强度下。作为用于热冲压法接收的材料一般分类为软钢，并具有很适合冲压成形的性能。热的钢在模具中成形和然后骤冷(或者之后立即快速骤冷)，这样产生马氏体晶粒结构，及马氏体钢中更常见的材料性能，具有抗拉强度为大于1500MPa。
应该理解的是，在不脱离本发明的思想的情况下，可以对上述结构进行变动和修改，以及还应该理解的是，本发明的这些思想通过下面权利要求包括在内，除非这些权利要求以语言特意另有说明。

Claims (42)

1.一种适合于成形加强梁的设备，包括：
压机，所述压机包括若干模具，所述模具配置成通过主要在宽度方向上移动材料而将平的材料带变形成具有三维形状的被变形的带材；
切断机，所述切断机调整成将变形的带材切割到所希望的恒定尺寸的均匀宽度；和
辊轧成形机，所述辊轧成形机的若干轧辊配置成将变形的均匀宽度带材的线性部分成形成连续的梁。
2.如权利要求1所述的设备，其中，各轧辊配置成将带材的相对边缘部分成形。
3.如权利要求1所述的设备，其中，各轧辊被配置和布置成使带材的相对的边缘邻接。
4.如权利要求3所述的设备，包括焊接机，所述焊接机配置成将所述相对的边缘部分焊接在一起以将梁成形为永久连续的管。
5.如权利要求4所述的设备，包括一切断装置，所述切断装置用于将永久连续的管切割成若干梁部分。
6.如权利要求5所述的设备，包括一控制器，所述控制器用于以协调的方式控制压机、辊轧成形机、焊接机和切断装置。
7.如权利要求1所述的设备，包括弯曲工段，所述弯曲工段配置成使梁具有纵向上弯曲的形状。
8.如权利要求1所述的设备，其中模具配置成成形平的安装表面。
9.如权利要求8所述的设备，包括切断装置，所述切断装置用于将连续的梁切割成若干的梁部分，其中辊轧成形机包括弯曲工段，所述弯曲工段用于将连续的梁变形成纵向上弯曲的形状，且其中安装表面在各个所述部分中是共平面的。
10.如权利要求1所述的设备，包括切断装置，所述切断装置用于将连续的梁切割成若干的梁部分，且其中穿过梁部分的端部所取的横向横断面限定第一管状断面，且穿过梁部分的中心区所取的横向横断面限定第二管状断面，所述第二管状断面与第一管状断面在前/后方向上不同，因此加强梁沿着其长度的至少某些部分具有改变横断面的几何形状。
11.如权利要求1所述的设备，其中，各轧辊配置成沿着梁的长度成形具有不同深度的开口断面。
12.一种适合于成形加强梁的设备，包括：
压机，所述压机包括模具，模具配置成通过主要是在垂直于由带材长度限定的进给方向的方向上移动材料而使连续的材料带变形；和
辊轧成形机，所述辊轧成形机与压机串联设置，并具有若干轧辊，所述轧辊配置和布置成在进给方向上接收带材，并把变形的带材的边缘部分加工成加强梁。
13.一种方法，包括以下步骤：
提供单独的细长板，所述板限定一平面，并包括整体连接在一起的第一、第二和第三带材部分；
通过主要是在垂直于所述平面的方向上移动材料而冲压第一带材部分以使第一带材部分变形；和
通过使用辊轧成形机将第二和第三带材部分辊轧成形成梁。
14.如权利要求13所述的方法，其中，冲压步骤包括主要是从带材的宽度方向而不是从纵向方向拉制材料。
15.如权利要求13所述的方法，其中，第二和第三带材部分从第一带材部分的相对边延伸，及其中，辊轧成形步骤包括将第二和第三带材部分的边缘成形成邻接接触。
16.如权利要求15所述的方法，包括焊接边缘的步骤以成形永久连续的梁。
17.如权利要求13所述的方法，包括将连续的梁弯曲成纵向曲线形的步骤。
18.如权利要求17所述的方法，其中冲压步骤包括在第一带材部分上成形安装表面，安装表面配置成接合并固定到车架纵梁上。
19.如权利要求13所述的步骤，其中辊轧成形步骤包括将梁成形成具有带不同深度尺寸的开口断面。
20.一种管状加强梁，包括：
材料板，所述板成形成具有一定长度的管梁，该管梁具有中间段、相对的安装段和若干中间段，所述中间段将中心段的外端连接到所述安装段的相关端上；
穿过中心段取的第一横向横断面，所述第一横向横断面限定绕其周边的第一壁长度，该第一壁长度是第一长度尺寸；
穿过安装段的内侧所取的第二横向横断面，所述第二横向横断面限定绕其周边的第二壁长度，所述第二壁长度是第二长度尺寸；
穿过中间段中部所取的第三横向横断面，所述第三横向横断面限定绕其周边的第一壁长度，所述第三壁长度是第三长度尺寸；
第二长度尺寸与第一和第三长度尺寸不同，且其中选定第一、第二和第三长度尺寸，以优化局部梁强度且将重量和废料最少化。
21.如权利要求20所述的梁，其中第一、第二和第三长度尺寸各不相同。
22.一种成形加强梁的方法，包括以下步骤：
提供压机，所述压机包括若干成形模具，成形模具与具有若干轧辊的辊轧成形机串联且在该辊轧成形机的上游位置处；
操作模具，以通过主要是在垂直于由带材长度所限定的进给方向的方向上移动材料而使连续的材料带变形；和
操作辊轧成形机的轧辊以接收在进给方向上的带材并把变形的带材的边缘部分加工成加强梁。
23.一种适合于成形加强梁的设备，包括：
压机，所述压机包括若干模具，模具配置成通过拉制和移动材料将被加热金属材料的平的带材变形成具有三维形状的被变形的带材；
冷却***，所述冷却***与压机相关联，并配置成冷却变形的带材的被加热金属材料；和
辊轧成形机，所述辊轧成形机在压机和冷却***的下游，并具有若干轧辊，所述轧辊配置成将变形的带材的边缘部分加工成形为连续的梁。
24.如权利要求23所述的设备，在压机中包括若干冲压模具，所述压机具有在其中的至少一部分冷却***。
25.如权利要求24所述的设备，包括切断机，所述切断机设定成将变形的带材切割成所希望的恒定尺寸的均匀宽度。
26.如权利要求24所述的设备，其中模具配置成在侧向方向上拉伸和挤压材料。
27.如权利要求23所述的设备，其中冷却***连接到模具上。
28.如权利要求23所述的设备，其中轧辊配置和安装成使带材的相对的边缘部分邻接。
29.如权利要求28所述的设备，包括焊接机，所述焊接机配置成将相对的边缘部分焊接在一起，以便将梁成形为永久连续的管材。
30.如权利要求29所述的设备，包括切断装置，所述切断装置用于将永久连续的管材切割成若干梁部分。
31.如权利要求23所述的设备，包括控制器，所述控制器用于以协调的方式控制压机、辊轧成形机和冷却***。
32.如权利要求23所述的设备，包括弯曲工段，所述弯曲工段使梁在纵向上具有弯曲形状。
33.如权利要求23所述的设备，其中模具配置成成形平的安装表面。
34.一种适合于成形加强梁的设备，包括：
加热器，所述加热器配置成将钢材加热到至少约850℃的温度；
压机，所述压机包括若干模具，所述模具配置成使热钢材的连续带材变形；
冷却***，所述冷却***与压机相关联，用于骤冷和硬化热钢材；和
辊轧成形机，所述辊轧成形机与压机串联设置并位于冷却***的下游，且具有若干轧辊，所述轧辊配置和安装成在进给方向上接收所述带材，并将变形的带材的边缘部分加工成加强梁。
35.一种方法，包括以下步骤：
热冲压具有第一抗拉强度的被加热钢材的板，包括拉制和拉伸材料；
骤冷经过冲压的板，以使材料具有较高的抗拉强度；和
通过使用辊轧成形机将被冲压的板的部分辊轧成形成梁。
36.如权利要求35所述的方法，其中辊轧成形的步骤一般是在板的中心部分的外部沿着板的边缘部分进行。
37.如权利要求35所述的方法，其中材料在骤冷之后具有的屈服强度为至少约1000MPa。
38.如权利要求35所述的方法，其中材料在骤冷之后具有的抗拉强度为至少约1500MPa。
39.如权利要求35所述的方法，包括将板的边缘邻接和然后焊接在一起，以便成形永久管材。
40.如权利要求35所述的方法，包括将连续的梁弯曲成纵向曲线形状的步骤。
41.如权利要求40所述的方法，其中冲压步骤包括在第一带材部分上成形安装表面，所述安装表面配置成接合和固定到车架纵梁上。
42.一种成形加强梁的方法，包括以下步骤：
提供加热器；
提供压机还有与压机相关联的冷却***，所述压机包括若干成形模具；上述成形模具在加热器的下游位置；
提供具有若干轧辊的辊轧成形机，所述辊轧成形机与压机串联且在压机的下游；
加热材料带；
操作模具以通过拉制热材料并此后快速冷却材料而使材料带变形；及
操作辊轧成形机的轧辊以在进给方向上接收带材，且将变形的带材的边缘部分加工成加强梁。
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