熱成型模具和鋼構(gòu)件制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種彈性支撐的分段的熱成型模具。本發(fā)明還涉及一種用于制造具有清晰分界的過渡區(qū)的熱成型和加壓淬火的鋼構(gòu)件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公知，為制造金屬板成型構(gòu)件，使用熱成型和加壓淬火工藝。特別是為制造機(jī)動車構(gòu)件并且在這里更特別優(yōu)選制造機(jī)動車安全構(gòu)件以及機(jī)動車結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用這樣的方法。
[0003]首先提供用可淬火的鋼合金制作的板坯并且將其至少局部地加熱超過奧氏體化溫度。該至少部分奧氏體化的金屬板板坯在熱的狀態(tài)下具有較高的成型自由度，使得把它在壓制成型模具內(nèi)成型為金屬板構(gòu)件。已經(jīng)在成型過程期間或者在成型過程結(jié)束后特別優(yōu)選如此冷卻壓制成型模具，使得進(jìn)行熱成型的尚位于壓制成型模具內(nèi)的金屬板構(gòu)件的硬化。特別是如此快速地冷卻制成的金屬板成型構(gòu)件，使得把奧氏體化的組織變換為基本上馬氏體的組織或者變換為混合組織。另外可選的方案是，還可以把還熱的金屬板成型構(gòu)件轉(zhuǎn)運(yùn)到單獨(dú)的保持模具內(nèi)，然后在其內(nèi)通過快速冷卻而淬火。
[0004]特別在構(gòu)件局部硬化的情況下需要在硬化的區(qū)域和未硬化的區(qū)域之間制造清晰分界的過渡區(qū)。由于在板坯內(nèi)的熱傳導(dǎo)以及在壓制成型模具內(nèi)的熱傳導(dǎo)，作為特別的優(yōu)點(diǎn)證明，把壓制成型模具自身分段制造。這意味著，例如把上模具或者下模具分為至少兩個彼此不同的段并且在這些段之間存在物理上的分開，例如形式為氣隙的分開。由此阻止在模具內(nèi)的熱傳導(dǎo)。然而在這種情況下的缺點(diǎn)是，這些分開的段由于具有不同的溫度而不同程度地膨脹。
[0005]例如這種模具從DE102011018850A1中知曉。
[0006]另外在制造熱成型的并且加壓淬火的具有局部彼此不同的強(qiáng)度區(qū)域的構(gòu)件的情況下，從堅(jiān)硬的到延展性的區(qū)域的過渡帶由于在要變形的板坯內(nèi)或者在已變形的構(gòu)件內(nèi)的熱傳導(dǎo)有時不能形成足夠清晰的分界。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于，從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)改進(jìn)分段的熱成型模具，使得補(bǔ)償由于在上模具或者下模具的段內(nèi)出現(xiàn)的彼此不同的溫度引起的膨脹，并且建立上模具和下模具的模具表面和要成型的金屬板板坯或者已變形的金屬板構(gòu)件之間的足夠的貼靠接觸。此外本發(fā)明的任務(wù)是闡明一種方法，用于在具有彼此不同的強(qiáng)度區(qū)域的熱成型的和加壓淬火的構(gòu)件中形成清晰分界的過渡區(qū)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，上述任務(wù)通過本發(fā)明的熱成型模具解決，其具有上模具和下模具，上模具和下模具能彼此相對運(yùn)動，并且在熱成型模具閉合的情況下在上模具和下模具之間構(gòu)成模腔，上模具和/或下模具被分成至少兩個段，有段作為加熱段構(gòu)成并且該加熱段在與模腔相反的側(cè)面上具有平衡元件，使得加熱段在模壓行程方向上的熱膨脹被補(bǔ)償。
[0009]另外所述任務(wù)的方法工藝的部分根據(jù)本發(fā)明的用于制造熱成型的和加壓淬火的構(gòu)件的方法解決，其包括下面的方法步驟:在加熱站內(nèi)加熱用可淬火的鋼合金制成的板坯，其中，把至少一個第一區(qū)加熱到超過奧氏體化溫度并且把至少一個第二區(qū)加熱到低于奧氏體化溫度、尤其小于ACl，并且在第一區(qū)和第二區(qū)之間構(gòu)成過渡區(qū)；把如此加熱的板坯運(yùn)送到調(diào)溫站或者熱成型和加壓淬火模具內(nèi)，其中，該調(diào)溫站或者熱成型和加壓淬火模具分段構(gòu)造并且具有至少一個調(diào)溫段，該調(diào)溫段在局部彼此不同地調(diào)溫的板坯的產(chǎn)生的過渡區(qū)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置;在加壓淬火之前或期間對過渡區(qū)調(diào)溫;熱成型和加壓淬火得到至少具有硬區(qū)、軟區(qū)以及位于硬區(qū)與軟區(qū)之間的過渡帶的鋼構(gòu)件，該過渡帶在面積上小于過渡區(qū)。
[0010]熱成型模具具有上模具和下模具，它們能彼此相對運(yùn)動，并且在熱成型模具閉合的情況下在上模具和下模具之間構(gòu)成模腔，其中，上模具和/或下模具被分成至少兩個段。在該模腔內(nèi)，制造的金屬板成型構(gòu)件與上模具或者下模具的相應(yīng)的模具表面貼靠接觸。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明，熱成型模具的特征在于，至少一個段作為加熱段構(gòu)成，并且所述加熱段在與模腔相反的側(cè)面上具有平衡元件，使得加熱段在模壓行程方向上的熱膨脹被補(bǔ)
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[0012]在這種情況下在本發(fā)明的框架內(nèi)特別為金屬板板坯的成型使用該熱成型模具，其中，所述金屬板板坯具有相對于室溫較高的溫度。這里金屬板板坯可以用鋼合金構(gòu)造，但是也可以用輕金屬合金例如鋁合金構(gòu)造。然而優(yōu)選使用本發(fā)明的熱成型模具加工可熱成型和可淬火的鋼合金，使得熱成型模具特別是作為熱成型和加壓淬火模具構(gòu)造。要被熱成型的構(gòu)件的溫度于是至少局部具有超過奧氏體化溫度的溫度，即超過AC3。
[0013]優(yōu)選平衡元件與具有直線自由度的浮動支座結(jié)合構(gòu)造，特別是在模壓行程方向上與彈簧結(jié)合構(gòu)造。加熱段自身優(yōu)選主動地加熱，使得例如特別在加熱段自身內(nèi)集成熱源。
[0014]優(yōu)選在上模具內(nèi)提供一個加熱段和在下模具內(nèi)提供一個與此對應(yīng)設(shè)置的加熱段。然而也可以僅在上模具內(nèi)提供一個加熱段或者僅在下模具內(nèi)提供一個加熱段。也可以分別在上模具和下模具內(nèi)提供多個加熱段。
[0015]其余段、特別是與加熱段相鄰的段于是設(shè)有冷卻通道并且進(jìn)行調(diào)溫，使得成型的金屬板板坯如此迅速地冷卻，使得例如在該板坯的奧氏體組織下建立硬化的組織、特別是馬氏體組織。結(jié)果加熱段在輪班運(yùn)行期間相對于熱成型模具的其余段具有較高的溫度并且較強(qiáng)地膨脹。加熱段的溫度和尺寸在與板坯接觸之前和接觸期間也彼此不同。在加熱段背面上的平衡元件使得能通過平衡元件補(bǔ)償上模具或者下模具內(nèi)的加熱段的在模壓行程方向上的熱膨脹，因此補(bǔ)償在模腔的方向上的熱膨脹。特別為此加熱段被彈性支撐，使得加熱段的膨脹導(dǎo)致平衡元件被壓縮以及加熱段的收縮導(dǎo)致平衡元件的伸張。結(jié)果加熱段的模具表面在模腔內(nèi)的絕對位置近似恒定，由此建立加熱段的模具表面以及相鄰段的模具表面在板坯上的均勻的貼靠接觸。
[0016]結(jié)果能在制造好的構(gòu)件的具有彼此不同硬度的各個區(qū)段內(nèi)在符合目的地建立的組織狀態(tài)之間實(shí)現(xiàn)清晰分界的過渡區(qū)。
[0017]作為加熱段內(nèi)的熱源可以使用各種熱源。例如可以想到加熱筒，還有形式為加熱絲的電阻加熱器。還可以想到感應(yīng)的熱源，它可以在加熱段內(nèi)集成，但是也可以在外面相對于模腔在加熱段后面設(shè)置。
[0018]另外特別優(yōu)選在室溫下尺寸不足地構(gòu)造加熱段。這意味著，加熱段的實(shí)際尺寸在室溫的狀態(tài)下小于加熱段在運(yùn)行溫度下的額定尺寸。尺寸數(shù)據(jù)涉及加熱段的模具表面在模腔內(nèi)的絕對位置。在通過主動的熱源對加熱段加熱的情況下，加熱段由于熱作用而膨脹。在運(yùn)行溫度下加熱段優(yōu)選達(dá)到它的額定尺寸和/或稍微超過額定尺寸的尺寸。在這種情況下正好被動地通過平衡元件調(diào)整加熱段的模具表面關(guān)于模腔的絕對位置。由于在生產(chǎn)過程期間不同溫度引起的可能波動通過微小的過盈和/或通過平衡元件平衡。
[0019]優(yōu)選平衡元件作為機(jī)械上被動的元件構(gòu)造，具有直線運(yùn)動自由度，特別是在模壓行程方向上具有直線運(yùn)動自由度。另外優(yōu)選平衡元件是彈簧彈性的元件，特別是彈簧，完全特別優(yōu)選是螺旋壓力彈簧。另外特別優(yōu)選多個平衡元件、特別是多個彈簧如此分布，使得在平衡元件被壓縮的情況下避免加熱段傾斜。平衡元件特別是彈簧的數(shù)目和位置和/或彈簧剛度能依賴于成型度和/或在加熱段的平面段上作用的單位面積壓力設(shè)計(jì)。在加熱段是薄的區(qū)段的情況下例如僅一個平衡元件已經(jīng)足夠，相反在較寬的區(qū)段的情況下互相隔開距離定位設(shè)置三個、四個或者五個平衡元件。然而平衡元件也可以是緩沖墊，特別是液壓的緩沖墊，它用可壓縮的流體填充。