CN103805761A - 热成型加工线和利用它制造钢板制品的方法 - Google Patents

热成型加工线和利用它制造钢板制品的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热成型加工线和利用它制造钢板制品的方法。所述热成型加工线用于制造热成形和加压淬火的钢板制品，特别是汽车构件，其具有加热装置和成形装置，所述加热装置具有包括上模具（2）和下模具（3）的调温站（1），所述调温站具有至少一个用于加热的控温源，其中，调温站（1）在上模具（2）和/或下模具（3）上能够设置可更换的调温板（4，5），控温源构造为感应器（8），调温板（4，5）能够通过该感应器（8）加热。另外，本发明还涉及利用该热成型加工线制造热成形和加压淬火的金属构件的方法。

Description

热成型加工线和利用它制造钢板制品的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造热成形和加压淬火的钢板制品的热成型加工线。
另外，本发明还涉及一种用以制造热成形和加压淬火的汽车构件的方法。
背景技术
由现有技术已知的是，汽车车身由金属材料制成。为此特别是使用钢材或者还有轻金属材料。近些年，在钢材的范围内已经使用高强度钢和极高强度的钢材，这些钢材至少局部地具有高硬度或者是延展性，从而在减轻重量的同时提高了汽车车身的强度以及还有碰撞性能。
这样，例如由DE102010004081B3已知一种用于制造具有至少两个延展性不同的组织区域的钢板坯的调质处理方法。为此，将一块扁坯首先在窑炉内均匀地加热到一定温度，接着在加热站内在至少部分区域内将继续加热到奥氏体化温度（AC3）以上的一个温度。扁坯紧接着被模压成形以及通过淬火而硬化。
发明内容
本发明的目的是：从现有技术出发，提出一种方法以及一种装置，利用它们可以制造具有局部彼此不同强度特性的板材构件，其中，所述装置能量需要低、投资费用少并且应用范围灵活多样。
为此，本发明提供一种热成型加工线，用于制造热成形和加压淬火的钢板制品，特别是用于制造热成形和加压淬火的汽车构件，该热成型加工线具有加热装置和成形装置。所述加热装置又是一个包括上模具和下模具的调温站，其中，在所述调温站内设置有至少一个用于加热的控温源。根据本发明，在所述调温站，在上模具和/或下模具上能够设置可更换的调温板，其中，所述控温源构造为感应器，所述调温板能够通过该感应器加热。
根据本发明，因此便可以借助调温板对被置入调温站内的金属构件、优选为扁坯进行加热。在此，所述调温板这样地设置在上模具和/或下模具上，即，使得从调温板到待加热的金属构件的放热通过传导式热传递、因此就是通过热传导进行。为了在此使调温板本身达到一个高于环境温度的温度，在下模具和/或上模具内和/或上设置有感应器。借助这些感应器，可以基于感应加热将调温板本身加热。因此根据本发明可以实现：为了在上模具和/或下模具上对不同的构件进行加热，可以更换调温板。
特别是，调温板在磨损和/或用坏和/或更新装备时可以更换，但是如下情况同样是可能的：调温板可以这样地更换，使它们能够与不同的加热要求相匹配。因而例如可以这样地构造调温板，使它们仅仅局部地接触待加热的金属构件，特别是扁坯，因此也就是将其仅仅局部地加热。
另外，为了对板坯进行恒温处理，优选调温板本身构造成面状的。通过这种方式，特别是可以借助调温板对一块板坯进行加热。然而作为此外的可选方案，同样具有如下可能性：调温板构造成三维的，其中，在调温站闭锁的情况下在调温板之间留有一成型空腔。于是板坯位于这个成型空腔内部。在本发明的范围内，构造成三维的意思是：调温板具有特别是一种三维延伸的接触面或者表面。
另外，优选在上模具中或者在下模具中分别设置至少一个感应器，其中，上模具的感应器加热上模具的调温板，下模具的感应器加热下模具的调温板，并优选调温板借助所述感应器可以加热到一个直至高于1000℃的温度。通过这种方式，在本发明的范围内可以实现：被置入的金属构件、特别是优选由钢材构成的板坯能够至少局部地被加热到一个高于奥氏体化温度的温度。然而在本发明的范围内同样可以借助感应器有针对性地对调温板上的温度进行调节，其然后相应地对板坯和/或金属构件进行加热。因而，例如在本发明的范围内可以有针对性地调定一个温度，该温度将板坯加热到AC1。然而在本发明的范围内同样可以这样地对板坯上的温度进行调定，即它可以加热到200°至1200°之间的一个所期望的温度。特别是，通过选择调温板和/或通过感应器的布局设置和/或通过对感应器的调节或控制，可以将置入调温板内的板坯局部地加热到彼此不同的温度。
为此规定：感应器在可选的第一实施方案中具有与属于该感应器的调温板基本上相同的面分布。因此在本发明的范围内，例如多个感应盘管和/或感应线圈这样地分布在上模具和/或下模具上或者整合到上模具和/或下模具中，即，使它们覆盖基本上与所属的调温板相同的面区域。
然而作为此外的可选方案还存在以下的可能性：感应器在面积分布方面构造得小于其所属的调温板。因此其结果主要就是，也只有与感应器相对应的面区域被加热。调温板的其余的面区域首先未有针对性地被感应器加热。然而此处随后便出现从调温板的被加热的面区域到未被加热的面区域的热传导，但该热传导在本发明的范围内特别是在一秒与最长至10分钟之间的短时间加热中可以忽略不计。
另外，在本发明的范围内具有如下可能性：设置在上模具上和/或下模具上的感应器特别是可以按区段被加载彼此不同的电压，从而在调温板上产生按区段彼此不同的温度。这一点例如通过下述方式得以实现：在下模具和/或上模具内部敷设不同的感应回线或者感应盘管，它们可以局部地彼此独立地控制。
另外，在本发明的范围内，为了实现局部彼此不同的加热，优选具有如下可能性：使用构造成多部分形式的调温板。该调温板的至少两个彼此不同的部分于是具有两种彼此不同的导热特性和/或材料特性。因此，例如在两种彼此不同的导热特性的情况下具有如下可能：调温板通过均匀的感应加热被加热到一个基本上相同的温度，但是这个温度由于在各区域内彼此不同的导热特性而有所不同地传送给待加热的板坯，通过这种方式，板坯又被彼此不同地加热。
作为此外的可选方案，还具有如下的可能性：调温板本身具有彼此不同的材料特性。由此，也可以实现在感应器的作用相同的情况下调温板本身由于彼此不同的材料特性而不同地加热。通过这种方式，于是在接触中相应的板坯同样至少局部地被加热到彼此不同的温度。
在另一个可选的实施方案中具有如下可能性：第一类区域和第二类区域在板坯内部以彼此不同的温度被恒温处理，其中，第一类区域在调温站闭锁时与调温板本身直接接触，而在第二类区域中，在板坯的构件表面与调温板之间构造有一间距，其中，该间距特别是构造成气隙。然而作为可选方案，为此同样具有如下可能性：在第二类区域内，在板坯的构件表面与调温板本身之间设置有绝缘材料。因此通过气隙和/或绝缘材料又实现了一种从调温板到板坯的较微弱的热传导，从而该板坯以彼此不同的温度被加热。
此前提及的调温板的不同实施方案和/或调温板的按区段加热在本发明的范围内同样可以连同随之带来的优点一起彼此任意组合。本发明的主要优点在于：扁坯内至少两个彼此不同的区域可以被不同地恒温处理。另外，可以利用本发明的调温板对特别是小的局部表面进行恒温处理。完全特别优选的是，可以在法兰或者翻边（Durchzug）的区域内实行恒温处理，特别是在法兰处或者在形成翻边边缘的区域。
继板坯被加热之后，该板坯于是被输送到成形模具中，在那里被热成形以及优选随后被加压淬火。
另外，在本发明的范围内具有如下可能性：在热成型加工线内部在调温站本身上游设置一个窑炉，并且金属构件或者板坯可以在该窑炉内被预热到一定温度。例如，可以将构件在窑炉内部均匀地加热到AC1温度，然后再通过调温站按区段加热到一个与AC3点相同或者高于AC3点的温度。特别是，因为基于感应加热只需要仅仅少量的能源耗用，故而可以借助调温站特别成本高效地实施这个加热过程。
另外，优选调温板在下模具上具有定距器，其中，放置在调温板上的扁坯或者金属构件可以由该定距器支撑，使得它与调温板的表面保持一定间距。特别是将这种方式构造于第二类区域中，从而在此产生比第一类区域更小的加温。
另外，优选调温板本身具有一涂层，特别是抗氧化皮的涂层。通过这种方式实现了在整个生产过程中保持几乎相同的生产质量，因为调温板通过所述抗氧化皮的涂层而基本上不会变脏以及因此在整个生产使用过程可以始终如一地实现对彼此不同的扁坯、板坯和/或金属构件进行相同的加热。另外，特别优选将该涂层构造成耐热和/或耐磨的。
另外，优选所述调温板形状锁合地接合在上模具和/或下模具上，尤其是通过销栓。由此特别是可以实现这样一种接合连接，即，销栓同样是可以旋下的和/或构造成快速锁合，从而，调温板在确定为其他尺寸时和/或磨损时在短暂的装备时间内就能够轻易地进行更换。
另外，在本发明的范围内调温板优选这样设计：它们具有构造在成型空腔内的凸起的弯曲。因此调温板的中间区域相对该调温板向侧面逐渐变得平坦的区域指向成型空腔内部地凸起。通过这种方式，在调温站闭锁时实现了：首先中间区域贴靠在扁坯上，通过调温站的进一步的闭锁和/或挤压然后便使边缘区域也渐渐地贴靠在待加热的板坯上。在本发明的范围内，通过这种方式在调温板与待加热的板坯的表面之间形成一种全面的接触。根据本发明，基于调温板本身的感应加热还能够对由此产生的可达几个毫米的位移进行平衡补偿，因为调温板本身通过感应加热被无接触式加热。
本发明的另外的组成部分为一种利用上述的热成型加工线制造热成形和加压淬火的汽车构件的方法，其中，该方法的特征在于包括如下方法步骤：
-将扁坯加热到AC3以下的一个温度，
-将该扁坯传送到调温站中，
-通过传导加热，在调温站内将第一类区域加热到AC3以上，
-使第二类区域保持在AC3以下的温度，
-将所述扁坯传送到成形模具中，进行热成形和加压淬火。
另外，在本发明的范围内具有如下可能性：扁坯并不是在传送到调温站之前就已经被加热到AC3以下的温度，而是被加热到低于AC1温度。然后在调温站内将第二类区域保持在AC1点以下的温度上。本发明的方法的主要优点特别是在于如下的可能性：有针对性地在待加热的板坯上和/或待加热的金属构件上对温度进行调节，此外由于调温板采取感应加热，故而能源耗用同时也很少，然后借助于传导便又从调温板实现了到待加热构件上的加热。
附图说明
下面说明书部分涉及本发明的其他优点、特征、特性和方面。在示意图中示出了优选的实施方案。这些实施方案有助于容易地理解本发明。附图中示出：
图1为本发明的具有彼此不同的调温板的调温站，其中，调温板具有一些彼此不同的区域；
图2为仅仅部分地设置有感应器的调温站；和
图3为本发明的放置有扁坯的调温板的顶视图。
在各附图中，相同的或者类似的构件使用了同样的附图标记，出于简化之原因甚至还省略了重复的说明。
具体实施方式
图1示出的是本发明的调温站1，其中，该调温站具有一个上模具2和一个下模具3。上模具2和/或下模具3可以沿着运动方向B移动，从而在上模具2的调温板4与下模具3的调温板5之间留有一个成型空腔6。板坯7可以置入所述成型空腔6内，其中，该板坯7然后可以借助传导加热而被调温板4、5加热到预定的温度。
为了将调温板5本身加热，在下模具3上以及这里同样示出在上模具2上设置有形式上为感应回线9的感应器8。借助感应器8，调温板4、5本身便可被加热到所期望的温度，此时，在与板坯7贴合接触的情况下就实现了从调温板4、5到板坯7中的热传导。因此板坯7本身的温度根据在上模具2与下模具3之间的停留时间而被加热到一定温度，最高直至调温板4、5的温度。
另外，在图1中示出：不论是上模具2的调温板4还是下模具3的调温板5分别都是两部分式的。这样，第一部分10由一种材料构成，而第二部分11由与其不同的第二种材料构成。第一部分10例如涉及的是调温板4、5的导热性好的材料，第二部分11涉及的是相对于第一部分10而言导热性较低的材料。然而在本发明的范围内，第二部分11例如也可以构造成绝缘材料。例如，此处可以使用陶瓷材料或者也可以使用其他的绝缘材料。通过这种方式，板坯7可以加热到彼此不同的温度。
图2示出的是一种类似的实施方案，其中，针对右侧图面，在调温板4、5的第二部分11上未设置感应器8。
图3示出的是放置有板坯7的下模具3的顶视图，表示出了板坯的轮廓。可以看到，调温板5本身并没有在下模具3的整个区域上延伸，而是仅仅在部分区段以其外尺寸贴靠到板坯7的外部几何结构上。通过这种方式将用于加热板坯7的能量投入降低到必要的最小程度。同样可以清楚地看到：仅仅在调温板4、5的第一部分10的区域内构造有感应回线9，而调温板4、5的第二部分11则没有感应器。同时，感应回线9本身按下述方式分布在第一部分10上，即，这里感应回线9同样也构造成与调温板5的第一部分10的外尺寸相匹配，从而再次达到能源节省的效果。
附图标记列表
1-调温站
2-上模具
3-下模具
4-属于2的调温板
5-属于3的调温板
6-成型空腔
7-板坯
8-感应器
9-感应回线
10-属于4、5的第一部分
11-属于4、5的第二部分
B-运动方向

Claims (13)

1.热成型加工线，用于制造热成形和加压淬火的钢板制品，特别是汽车构件，该热成型加工线具有加热装置和成形装置，其中，所述加热装置具有包括上模具（2）和下模具（3）的调温站（1），并且所述调温站（1）具有至少一个用于加热的控温源，其特征在于：在所述调温站（1），在所述上模具（2）和/或所述下模具（3）上能够设置可更换的调温板（4，5），并且所述控温源构造为感应器（8），所述调温板（4，5）能够通过该感应器（8）加热。
2.如权利要求1所述的热成型加工线，其特征在于：所述调温板（4，5）为了对板坯（7）进行调温而构造成面状的或者所述调温板（4，5）构造成三维的，其中，在所述调温站（1）闭锁时在所述调温板（4，5）之间留有成型空腔。
3.如权利要求1或2所述的热成型加工线，其特征在于：在所述上模具（2）内和在所述下模具（3）内设置有感应器（8），其中，上模具（2）的感应器（8）加热上模具（2）的调温板（4），而下模具（3）的感应器（8）加热下模具（3）的调温板（5），其中，优选各调温板（4，5）能被加热到1000℃以上。
4.如权利要求1至3之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：所述感应器（8）具有基本上与属于该感应器（8）的调温板（4，5）相同的面分布，或者感应器（8）小于所属的调温板（4，5），其中，通过激活该感应器（8）使调温板（4，5）被至少局部地加热。
5.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：所述感应器（8）能够按区段被加载彼此不同的电压，从而使调温板（4，5）按区段具有彼此不同的温度。
6.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：所述调温板（4，5）构造成多部分形式，其中，至少两个不同的部分（10，11）具有彼此不同的导热特性和/或材料特性。
7.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：利用所述调温板（4，5）在板坯（7）上第一类区域和第二类区域以彼此不同的温度被恒温处理，其中，所述第一类区域在调温站闭锁时与调温板（4，5）直接接触，而在第二类区域内在构件表面与调温板（4，5）之间构成有间距，或者在调温板（4，5）中在第二类区域内设置有绝缘材料。
8.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：在所述调温站（1）上游设置有一窑炉，其中，金属构件或者板坯（7）在该窑炉内能被预热到一定温度。
9.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：至少所述调温板（4，5）在下模具（3）上具有定距器，其中，放置在所述调温板（4，5）上的板坯（7）或者金属构件能够由所述定距器支撑，特别是在第二类区域内。
10.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：所述调温板（4，5）具有一涂层，特别是抗氧化皮的涂层。
11.如前述权利要求之任一项所述的热成型加工线，其特征在于：所述调温板（4，5）形状锁合地接合在上模具（2）上和/或下模具（3）上，优选通过销栓。
12.利用如至少权利要求1所述的热成型加工线制造热成形和加压淬火的汽车构件的方法，其特征在于包括如下方法步骤：
-将板坯（7）加热到AC3以下的一个温度，
-将该板坯（7）传送到调温站（1）中，
-通过传导加热，在调温站（1）内将第一类区域加热到AC3以上，
-使第二类区域保持在AC3以下的一个温度，
-将板坯（7）传送到成形模具中，进行成形和加压淬火。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于：所述板坯（7）被加热到AC1以下，其中，将第二类区域在调温站（1）内保持于AC1以下。
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