用于生成硬化鋼組件的方法
【專利摘要】一種由至少兩個部件(2,3)生成硬化鋼組件(1)的方法，包括以下連續(xù)步驟：首先在冷成形狀態(tài)接合至少兩個部件(2，3)以形成組件(1)，接著硬化接合起來的組件(1)。
【專利說明】用于生成硬化鋼組件的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由至少兩個部件生成硬化鋼組件的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前大多數(shù)的制造工藝包括由金屬材料(例如鋼)的若干個部件來得到比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的制造。為實現(xiàn)堅固的結(jié)構(gòu)，使用各種焊接技術(shù)將這些部件以耐用的方式接合起來。就車輛保持架(vehicle cage)而言，這些保持架的耐用性對車輛駕駛員和乘客的安全至關(guān)重要，例如，如果發(fā)生事故，如碰撞。這些部件之間的焊接的強度對該結(jié)構(gòu)的耐用性是至關(guān)重要的，尤其是在負荷下。
[0003]一種實現(xiàn)超高強度鋼(Ultra High Strength Steel，簡稱UHSS)常用的工藝包括通過各種方法使部件硬化來實現(xiàn)熱成形件(US3257835, Method for hot forming metal)和隨后對它們進行壓制成形以獲得所需的形狀，以及使它們冷卻。隨后是旨在實現(xiàn)材料的各種特性的多種后期處理技術(shù)。在所述后期處理后，所述金屬部件由各種焊接技術(shù)接合起來。這些焊接技術(shù)可以包括點焊、激光焊接、熔化極氣體保護焊(gas metal arc welding,簡稱GMAW)等。在這些焊接過程中，增加的熱導(dǎo)致在已熱成形的部件內(nèi)的相變，從馬氏體組織到包含貝氏體、鐵素體和/或珠光體組織。貝氏體、鐵素體和珠光體組織具有降低材料的耐用性的效果，例如，馬氏體的伸長率(A8tl)為約5%,而對于鐵素體和珠光體而言,相同的值大于15%。馬氏體的彈性極限應(yīng)力(RP(I，2)和抗拉強度(Rm)與鐵素體和珠光體相比分別是1050兆帕對450兆帕和1500兆帕對600兆帕。這些特性在材料提供有效的密封和承受應(yīng)力的能力以及耐用性的關(guān)鍵方面是非常重要的。特別受影響的是熱影響區(qū)(heat-affectedzones，簡稱HAZ)。熱影響區(qū)被定義為圍繞焊接中心的區(qū)域，所述區(qū)域容易受到由于焊接導(dǎo)致的加熱而引起的組織變化的影響，在距離焊接中心3.5毫米到7毫米的范圍內(nèi)。在這些區(qū)域的組織變化可能會導(dǎo)致金相缺口產(chǎn)生，所述缺口在負荷下特別易于產(chǎn)生裂縫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的是克服上面提到的問題。該目的是通過所附權(quán)利要求的方法來實現(xiàn)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，由至少兩個部件生成硬化鋼組件的方法包括以下連續(xù)步驟:首先在冷成形狀態(tài)下接合部件以形成組件，隨后硬化接合起來的組件。通過將這些部件接合后進行硬化處理，鋼和接合部實現(xiàn)了完全馬氏體組織。所述方法實現(xiàn)在接合部及其周圍的提高的強度和組件的增加的耐用性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述至少兩個部件的接合包括焊接工藝。已知的焊接工藝，例如，但不限于，點焊、激光焊和熔化極氣體保護焊。當(dāng)在焊接后進行硬化處理時，不僅在部件本身，而且還在焊接接合部及其周圍實現(xiàn)了完全的馬氏體組織。所述方法從而允許組織不具有如現(xiàn)有技術(shù)熱影響區(qū)的金相缺口。根據(jù)所述方面的方法提高了焊接部及其周圍的強度并增加了組件的耐用性。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，所述部件中的至少一個部件在硬化工藝之前通過壓制冷成形。通過壓制這些部件，可以實現(xiàn)用于包含在組件內(nèi)的部件的期望形狀。硬化工藝之前壓制的另一優(yōu)點是，各部件更容易被加工成所期望的形狀，因為這些部件可以在若干個步驟中被壓制。因而，可以實現(xiàn)封閉結(jié)構(gòu)，而當(dāng)在熱狀態(tài)下壓制時，通常一次壓制可用，因此只有開放結(jié)構(gòu)可以以這種傳統(tǒng)的方式生產(chǎn)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，在硬化工藝后回火。對鋼，通常在硬化后進行回火，以減少一些過量的硬度，并且回火是通過把鋼加熱到比用于硬化低得多的溫度下進行。確切的溫度決定去除的硬度的量，并取決于合金的具體組分以及在成品中所期望的性能。
[0009]優(yōu)選地，在本發(fā)明的方法中所用的鋼是硼鋼。由硼鋼制造零件增加了強度，減少開裂，并降低了所述部件的變形。
[0010]在本發(fā)明的一個方面，所述方法用于在期望能夠承受大負荷的產(chǎn)品中所使用的組件中實現(xiàn)增強的耐用性。這樣的情形的一個例子是汽車的部件，其中，所述車輛可能是在例如碰撞或事故中的應(yīng)力的目標。一個這樣的實施方式是在車輛子組件中，例如車輛安全保持架中。在本發(fā)明中所公開的方法可以有利地結(jié)合在車輛生產(chǎn)線，以便采用本發(fā)明中所詳述的方法促進車輛的大規(guī)模生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]參照附圖本發(fā)明現(xiàn)在將更加詳細描述。
[0012]圖1a-1e示出了根據(jù)本發(fā)明方法的各種步驟。
[0013]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明組裝的安全保持架的一個實例的立體圖。

【具體實施方式】
[0014]圖1a表示根據(jù)本發(fā)明的一個實例的方法的第一步驟，其中要生成的組件I的至少一個部件2、3通過壓制冷成形形成，冷成形的其它實例是例如壓制和輥軋成形(rolIforming)。
[0015]在圖1b中所示的第二步驟中，部件2，3接合。優(yōu)選地，所述部件由焊接裝置5接合。進一步的例子包括激光焊接、熔化極氣體保護焊和點焊。
[0016]在圖1c和Id中所示的第三步驟中，組件I被硬化處理，即首先加熱(見圖1c)，然后冷卻(參見圖1d)。
[0017]最后，當(dāng)溫度達到介于80和100°C之間時(圖1e)從所述硬化工藝中移除硬化鋼組件。如果該硬化鋼組件在較高的溫度下移除，優(yōu)點是，整個工藝將會更快。另一方面，由于高溫它更難以處理，并且還存在因為在高溫下操作組件將改變其形態(tài)的風(fēng)險。如果該硬化鋼組件在低于溫度80至100攝氏度下移除，唯一受影響的事情是工藝時間。
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明組裝的安全保持架4的一個實例。安全保持架4是最終組裝、焊接和硬化的部件的一個實例。優(yōu)選地，所述安全保持架4由硼鋼制成。
[0019]前文公開了實施本發(fā)明的一個示例。但是，很明顯，并入修改和變型的方法對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。鑒于上述公開內(nèi)容意圖使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┻@個方便的發(fā)明，本發(fā)明不應(yīng)解釋為限制于此，而是應(yīng)解釋為包括落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍中的這些修改和變型。例如，兩個或更多個鋼板可在第一步驟中接合，并且隨后在硬化工藝之前壓制成所需的形狀。
【權(quán)利要求】
1.一種由至少兩個部件(2，3)形成硬化鋼組件(I)的方法， 其特征在于: 所述方法包括以下連續(xù)步驟:首先在冷成形狀態(tài)接合所述至少兩個部件(2，3)，以形成組件(I)，接著硬化接合起來的組件(I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述接合包括焊接工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述焊接工藝是點焊、激光焊接或熔化極氣體保護焊中的一種。
4.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，還包括所述部件(2，3)中的至少一個在硬化工藝之前通過壓制形成。
5.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中硬化鋼組件在80至100°C的溫度下從硬化工藝移除。
6.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述鋼是硼鋼。
7.根據(jù)前述任一項權(quán)利要求所述的方法，其中所述組件完全或部分地構(gòu)成車輛的子組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述車輛的子組件是車輛安全保持架(4)。
9.一種使用根據(jù)前述任一項權(quán)利要求的方法制造的車輛安全保持架(4)。
10.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的方法的車輛生產(chǎn)線。
【文檔編號】B23P15/00GK104128742SQ201410165359
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月2日
【發(fā)明者】R·約翰松 申請人:沃爾沃汽車公司