本發(fā)明涉及一種用于制造具有凸緣的、加壓淬火的構(gòu)件的方法。

背景技術(shù)：

熱成型的或加壓淬火的構(gòu)件由于自身的高強(qiáng)度特征值而尤其在汽車制造中作為安全相關(guān)的構(gòu)件而使用。構(gòu)件(在這些構(gòu)件中容納了其他構(gòu)件部件、特別是底盤(pán)部件)的輪輞孔或凸緣可能承受著持續(xù)振動(dòng)負(fù)荷。在具有高硬度的輪輞孔的情況下，增大了這樣的可能性，即，通過(guò)這類持久的持續(xù)負(fù)荷而導(dǎo)致了構(gòu)件在輪輞孔或凸緣的區(qū)域內(nèi)過(guò)早的材料磨損，這是因?yàn)樵诟叩牟牧嫌捕惹闆r下延展性是非常低的并且應(yīng)力峰值不會(huì)通過(guò)彈性的變形而被吸收。因此，在構(gòu)件在輪輞孔或凸緣的區(qū)域中具有與構(gòu)件的其他區(qū)域內(nèi)一樣的材料硬度的情況下則存在增高的斷裂風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中例如這類具有凸緣的輪輞孔用作不同的汽車部件之間的連接點(diǎn)，使得汽車安全性通過(guò)所存在的汽車部件彼此脫離或突然故障的風(fēng)險(xiǎn)而非常高。

從現(xiàn)有技術(shù)中已知通過(guò)在構(gòu)件的一個(gè)區(qū)域內(nèi)插入冷卻的沖模來(lái)制造淬火的、具有帶突起的凸緣的輪輞孔的金屬板型材的加壓淬火的方法，其中在整個(gè)構(gòu)件中力求達(dá)到均勻高的硬度(DE 101 49 220C1)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種用于制造具有帶突起的凸緣的輪輞孔的、加壓淬火的構(gòu)件的方法，由此使得帶突起的凸緣的輪輞孔具有針對(duì)通過(guò)振動(dòng)和/或應(yīng)力峰值而造成的持續(xù)負(fù)載而言更高的抵抗力。

本發(fā)明的目的通過(guò)一種用于制造加壓淬火的構(gòu)件的方法而達(dá)到，該構(gòu)件具有輪輞孔，該輪輞孔具有構(gòu)造在輪輞孔的周邊上的凸緣，其特征在于，在構(gòu)件的加壓淬火之前或期間，將調(diào)溫的沖模插入到輪輞孔中，其中這樣對(duì)該調(diào)溫的沖模進(jìn)行調(diào)溫，即，使得該凸緣的區(qū)域中的溫度保持在所使用的鋼材料的馬氏體轉(zhuǎn)化起始溫度以上。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本發(fā)明的用于制造加壓淬火的構(gòu)件的方法具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即，在加壓淬火期間避免了尤其在輪輞孔或凸緣的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)組織到馬氏體的轉(zhuǎn)化。隨著通過(guò)擠壓工具的接觸壓力的增大，在其余材料中的硬度由于所進(jìn)行的到馬氏體的相轉(zhuǎn)化而增高，而在輪輞孔或凸緣的區(qū)域中則避免了馬氏體形成。取而代之地，在輪輞孔或凸緣的區(qū)域中則形成軟的混合組織結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)插入到輪輞孔內(nèi)的沖模調(diào)溫而盡可能地避免了突然冷卻，從而在較小的材料強(qiáng)度的情況下調(diào)整出相比于其余區(qū)域而言更高的延展性。在輪輞孔或凸緣的區(qū)域內(nèi)，材料得到了更高的斷裂延伸可能。在輪輞孔或凸緣上接收的振動(dòng)能量或應(yīng)力能量能夠部分到轉(zhuǎn)化為彈性的變形能量，從而使在多個(gè)部件的連接點(diǎn)處的斷裂風(fēng)險(xiǎn)減小。在持續(xù)振動(dòng)負(fù)荷下通過(guò)壓力和接觸所顯示的構(gòu)件的性能在輪輞孔或凸緣的區(qū)域中得到改善。與此同時(shí)，在凸緣拉伸的情況下(Kragenziehen)邊棱裂紋的出現(xiàn)的可能性減小。此外，改善了可能用作為連接點(diǎn)的凸緣的焊接性能。

本發(fā)明有利的設(shè)計(jì)方案和擴(kuò)展方案能夠從從屬權(quán)利要求中以及參照附圖進(jìn)行的描述中得出。

在另一種實(shí)施方式中設(shè)置，在構(gòu)件的加壓淬火期間插入的調(diào)溫的沖模在加壓淬火的全部過(guò)程中保持在輪輞孔內(nèi)。

由此以有利的方式實(shí)現(xiàn)了，在整個(gè)制造過(guò)程中，對(duì)沖模的溫度這樣進(jìn)行調(diào)節(jié)，即，使得即使在其余區(qū)域內(nèi)溫度進(jìn)一步下降時(shí)，在輪輞孔或凸緣的區(qū)域中并不低于向馬氏體轉(zhuǎn)換的起始溫度。還通過(guò)將溫度持續(xù)保持在特定的溫度以上而對(duì)于凸緣形成的過(guò)程產(chǎn)生盡可能正面的影響，以使得凸緣開(kāi)裂的敏感度降低。以有利的方式，通過(guò)將沖模沖壓通過(guò)待擠壓的構(gòu)件而實(shí)現(xiàn)了對(duì)凸緣的拉伸，而不會(huì)在材料拉伸過(guò)程中使凸緣裂開(kāi)。待加壓淬火的構(gòu)件能夠既在單階段的過(guò)程中又在兩階段或多階段的過(guò)程中，在特別是冷卻狀態(tài)下輪輞孔的至少一個(gè)成型過(guò)程之前制造。視鋼組分而定，沖模的溫度例如至少為400℃、特別是至少450℃并不超過(guò)Ac1溫度或優(yōu)選不超過(guò)700℃。

在另一種實(shí)施方式中，構(gòu)件的其他部分在加壓淬火的期間主動(dòng)冷卻。

更高的冷卻速率特別是隨著增大的接觸壓力而在待淬火的構(gòu)件的其余部分中以有利的方式引起了，在材料中的材料硬度由于在材料組織中向馬氏體的轉(zhuǎn)化而提高。待淬火的構(gòu)件的并不受到相鄰部件的振動(dòng)引起的持續(xù)負(fù)荷的部分中，構(gòu)件能夠最大化地硬化。優(yōu)選地，環(huán)繞輪輞孔的區(qū)域同樣并不完全地硬化，由此能夠在完全硬化的區(qū)域與較小強(qiáng)度的區(qū)域之間調(diào)整出穩(wěn)定的并且例如無(wú)突變的過(guò)渡。環(huán)形的區(qū)域特別是最大為輪輞孔的直徑的兩倍、優(yōu)選最大為輪輞孔的直徑的1.5倍。

根據(jù)另一種設(shè)計(jì)方案設(shè)置為，使加壓淬火工具的上部工具構(gòu)造為，將調(diào)溫的沖?？缮斐龅夭⑶倚螤钆浜系厝菁{在第一空隙中。

通過(guò)能夠從第一縫隙伸出的沖模向待淬火的材料的方向形狀配合地嵌入，確保了在沖模的移動(dòng)引導(dǎo)中高度穩(wěn)定性，從而能夠在穩(wěn)定且可校準(zhǔn)的條件下進(jìn)行凸緣的拉伸。在調(diào)溫的沖模的伸出位置情況下，阻礙了在輪輞孔或凸緣的區(qū)域內(nèi)的馬氏體轉(zhuǎn)化，而并不妨礙構(gòu)件的其余部分中的馬氏體轉(zhuǎn)化。因此能夠非常有針對(duì)性地進(jìn)行馬氏體硬度的局部減小。代替能夠伸出的沖模，能夠?qū)_模與上部工具作為一個(gè)單元而構(gòu)造，由此使構(gòu)造更簡(jiǎn)化地設(shè)計(jì)并且至少能夠省去沖模的驅(qū)動(dòng)裝置。

在另一種是實(shí)施方式中，加壓淬火工具的下部工具為此構(gòu)造為，在伸出位置上的調(diào)溫的沖模和凸緣形狀配合地容納在第二空隙中，其中該第二空隙與第一空隙相對(duì)并且具有比第一空隙更大的半徑或直徑。

由此以有利的方式，顯著升高了調(diào)溫的沖模的運(yùn)動(dòng)引導(dǎo)的精確度并且尤其實(shí)現(xiàn)在下部工具方向上的凸緣拉伸，因?yàn)闉樵跀D壓期間從待淬火的材料的平面擠出的材料提供了偏轉(zhuǎn)空間。

在另一種實(shí)施方式中設(shè)置為，調(diào)溫的沖模的幾何結(jié)構(gòu)確定了輪輞孔的幾何結(jié)構(gòu)并且通過(guò)調(diào)溫的沖模的伸出的沖程距離確定了輪輞孔的高度。

通過(guò)對(duì)調(diào)溫的沖模的尺寸的選擇和通過(guò)調(diào)溫的沖模以確定的沖程距離穿過(guò)輪輞孔，以有利的方式實(shí)現(xiàn)了，確定出待淬火的構(gòu)件的凸緣的壓印形狀。能夠毫無(wú)困難地實(shí)現(xiàn)與預(yù)先規(guī)定的空間上的或靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的條件的適應(yīng)。

本發(fā)明進(jìn)一步包括用于制造加壓淬火的構(gòu)件的設(shè)備，該構(gòu)件包括輪輞孔，輪輞孔具有構(gòu)造在輪輞孔的周邊上的凸緣，其中為了制造加壓淬火的構(gòu)件而使用到加壓淬火工具，其特征在于，該裝置進(jìn)一步具有調(diào)溫的沖模，該沖模為此構(gòu)造為，在構(gòu)件的加壓淬火之前以及期間插入到該輪輞孔中并且在此這樣對(duì)沖模進(jìn)行調(diào)溫，即，在凸緣的區(qū)域中的溫度保持在所使用的鋼材料的馬氏體轉(zhuǎn)化起始溫度以上。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)、特征以及優(yōu)點(diǎn)從附圖中以及從下文中參照附圖對(duì)于優(yōu)選的實(shí)施方式的描述中給出。附圖在此僅示出了本發(fā)明示例性的實(shí)施方式，這些實(shí)施方式并不限制實(shí)質(zhì)發(fā)明思想。

附圖1示出了用于加壓淬火構(gòu)件的裝置的視圖。

具體實(shí)施方式

附圖1示意性地示出了用于熱成型、特別是用于加壓淬火構(gòu)件106的設(shè)備100。該設(shè)備由上部工具102和下部工具104組成，在熱成型的過(guò)程中、特別是在加壓淬火的過(guò)程中，將待成型的構(gòu)件106設(shè)置在上部工具與下部工具之間。待成型的構(gòu)件106能夠作為平坦的、預(yù)先加孔的板材坯件在熱的狀態(tài)下(單階段的熱成型)或作為已經(jīng)冷卻的、預(yù)成型的半成品(兩階段的熱成型)在熱的狀態(tài)下置入設(shè)備100中。

嵌入到上部工具102中的是在第一空隙116中的沖模108。沖模106具有用于對(duì)沖模106進(jìn)行調(diào)溫的裝置110。下部工具104具有用于容納沖模108以及構(gòu)件106的拉伸出的凸緣112的第二空隙118。為此必要的是，使第二空隙118具有比第一空隙116更大的半徑或直徑。

對(duì)于拉伸凸緣而言的其他前提條件在于構(gòu)件106中的第一空隙116，在熱成型之前或期間，能夠驅(qū)動(dòng)調(diào)溫的沖模108穿過(guò)該第一空隙。輪輞孔114能夠在熱成型之前引入到構(gòu)件106的還冷的成型板中或者借助于熱步驟直接在拉伸凸緣之前在熱成型工具100中引入。

構(gòu)件106的輪輞孔114和凸緣112的幾何結(jié)構(gòu)在成型步驟中借助于伸出的調(diào)溫的沖模108拉伸和/或校準(zhǔn)到熱的待加壓淬火的構(gòu)件106中。替代性地，將上部工具和沖模作為一個(gè)單元而構(gòu)造。在構(gòu)件106的通過(guò)到馬氏體的轉(zhuǎn)化而應(yīng)該實(shí)現(xiàn)最大材料硬度的部分中，常規(guī)地冷卻擠壓工具100，例如通過(guò)主動(dòng)冷卻或通過(guò)工具尺寸(Werkzeugmasse)。

用于制造加壓淬火的構(gòu)件的抗斷裂的凸緣的、根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，將在熱成型之前或熱成型期間插入到構(gòu)件中的沖模108在整個(gè)成型過(guò)程中這樣調(diào)溫，即，使得在凸緣的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有馬氏體形成，從而在此局部形成具有提高的斷裂延伸率和延展性的、軟的混合組織，而構(gòu)件106的其余區(qū)域則通過(guò)高冷卻率而最大化地硬化。拉伸凸緣的沖模108在整個(gè)硬化過(guò)程中留在輪輞孔114中并且通過(guò)用于調(diào)溫的裝置110而主動(dòng)地得到調(diào)溫。通過(guò)對(duì)于沖模108進(jìn)行持續(xù)的、匹配適合的調(diào)溫，構(gòu)件106中的溫度在凸緣112的局部區(qū)域內(nèi)總是保持在馬氏體轉(zhuǎn)化起始溫度以上，從而實(shí)現(xiàn)了在局部有高延展性和斷裂延伸率的區(qū)域以及不具有邊緣裂紋的凸緣拉伸。優(yōu)選地，使環(huán)繞輪輞孔114的區(qū)域124并不完全硬化，以便于實(shí)現(xiàn)在完全硬化的區(qū)域與較小強(qiáng)度的區(qū)域之間的穩(wěn)定過(guò)渡。環(huán)形的區(qū)域124特別是最大為輪輞孔的直徑D的2倍、優(yōu)選最大為1.5倍。該區(qū)域124能夠通過(guò)整合在上部工具102和下部工具104中的裝置120和122來(lái)進(jìn)行調(diào)整。該裝置120、122能夠被調(diào)溫或者由導(dǎo)熱性差的材料、例如由陶瓷構(gòu)造。優(yōu)選地，至少該裝置120包含在調(diào)溫的沖模108與優(yōu)選主動(dòng)冷卻的上部工具102之間用于隔熱的隔離部。

由不同構(gòu)件的組裝的情況下通過(guò)所連接的其他構(gòu)件而造成的持續(xù)振動(dòng)負(fù)荷或者應(yīng)力峰值所導(dǎo)致材料磨損生成，可以通過(guò)局部區(qū)別化的材料硬度有效地得以抵消。連接的構(gòu)件的使用壽命能夠顯著地增長(zhǎng)并且例如多構(gòu)件的車輛底盤(pán)的安全性能夠顯著提升。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100 用于熱成型的、特別是加壓淬火的設(shè)備

102 上部工具

104 下部工具

106 構(gòu)件

108 沖模

110 用于調(diào)溫的裝置

112 凸緣

114 輪輞孔

116 第一空隙

118 第二空隙

120 裝置

122 裝置

124 環(huán)形的區(qū)域

D 直徑