用于模压淬火可热成型的板坯的方法

技术领域

本发明涉及一种用于模压淬火由可热成型的钢制成的板坯的方法。

背景技术

在现有技术中已知，例如分割钢带的板坯，然后将这些板坯依次引入到烘箱中，在烘箱中将各个板坯加热至奥氏体化温度或稍微更高。在板坯适当加热后，将它们引入成型和模压淬火工具中。随后，将成型的部件从工具中取出并例如储存起来。

还已知，在由钢带制成之后，首先将板坯冷成型并且在工具中将板坯形状修剪（Formbeschnitt）。然后又加热至奥氏体化温度并转移到成型和淬火工具中，在其中使成型的部件淬火。

已知可对未涂覆的板坯进行模压淬火，其中然后事后必须非常复杂地除去氧化皮（Zunder），例如借助于部件的喷丸（Strahlen）。

迄今为止，通常仅使用经涂覆的板坯，其例如具有防腐涂层，特别是Al-Si涂层、锌涂层或由非金属保护漆(X-tec)制成的涂层。这种涂层用于避免在加热期间和成型步骤之前形成氧化皮。

这种防腐涂层的缺点是，其造成额外的成本，其中成型工具也可能被这种涂层污染，从而受到更大的磨损。

也不利的是，由于防腐涂层，板坯可能氢脆。

发明内容

从所述现有技术出发，本发明的目的在于，创立一种通用类型的方法，该方法可以成本有利地使用，以产生模压淬火的成型件。

根据所述目的的第一解决方案，本发明提出了一种用于模压淬火由可热成型的钢制成的板坯的方法，其具有下述方法步骤：

- 将裸露的、未涂覆的板坯输送通过加热区，并连续或不连续地至少部分地至少加热至奥氏体化温度，

- 在加热至奥氏体化温度期间，防止氧进入，

- 将如此加热的板坯在避免氧进入的情况下冷却至低于奥氏体化温度、但高于马氏体起始温度的温度（中间冷却），

- 然后在数秒钟内并在进一步冷却至马氏体起始温度之前将板坯引入到热成型工具中，在该工具中成型并至少在部分区域中模压淬火，

- 将成型的板坯从工具中取出并存放在别处。

通过使用裸露的、未涂覆的板坯实现了巨大的成本优势，因为同样放弃了涂层。通过由此比经涂覆的板坯更快地加热至奥氏体化温度，实现了另一个优点。因此，以此实现了相当大的能量节省。该没有额外的防腐涂层的材料还可以更经济有利地获得。

此外，不会因涂层而发生氢脆。

为了确保不生成氧化皮，加热至奥氏体化温度在没有氧进入的情况下进行。此外，在进一步避免氧进入的情况下，将加热至奥氏体化温度的板坯冷却至低于奥氏体化温度、但高于马氏体起始温度的温度。随后，在离开冷却区之后，将板坯在最短的时间内，即在数秒，例如一至五秒内，立即引入到热成型工具中，在该工具中成型并模压淬火。

通过基本上避免氧进入，也避免了起氧化皮。最多形成对进一步加工无害的一层薄的氧化层。

因此，通过根据本发明的处理方法缩短了至奥氏体化温度的预热时间。未涂覆的材料也比经涂覆的材料更加成本有利地获得，并且在这种情况下不会出现氢脆问题。

作为对本文开始时说明的目的的第二解决方案，本发明提出了一种用于模压淬火由可热成型的钢制成的板坯的方法，其具有下述方法步骤：

-将裸露的、未涂覆的板坯成型为成型件，

-将裸露的、至少部分或甚至完全成型的板坯输送通过加热区并连续或不连续地至少部分地至少加热至奥氏体化温度，

-在加热至奥氏体化温度期间，防止氧进入，

-将如此加热的板坯在避免氧进入的情况下通过中间冷却被冷却至低于奥氏体化温度、但高于马氏体起始温度的温度，

-然后在数秒钟内并在进一步冷却至马氏体起始温度之前将板坯引入到热成型工具中，如果其尚未完全成型，则在该工具中剩余成型（restumgeformt），并至少在部分区域中模压淬火，

-将成型的板坯从工具中取出并存放在别处。

就这方面而言，该提议与根据权利要求1的提议的区别仅在于，权利要求1从裸露的未涂覆的板坯出发，而根据权利要求2，该裸露的未涂覆的板坯是部分地或甚至完全地成型的，从而由该板坯材料形成相应的成型件。然后，根据进一步的方法特征处理该成型件。关于第一解决方案给出的优点也适用于第二解决方案。

优选地提供，所述板坯在隧道式炉（Durchlaufofen）中加热。

还可以提供，所述板坯被输送通过辊底式炉（Rollenherdofen）并被加热。

通过板坯是未涂覆的，辊底式炉中的辊产生较小的磨损，因为辊没有被涂层材料损坏，从而维护成本较低。

也可以提供，所述隧道式炉用气体或电加热。

优选用气体加热，但是其中也可以借助于电流来加热。相应的电流运行的加热设备是现有技术中已知的。

替代地或附加地，也可以提供，所述板坯被感应地或传导地加热，任选地也在隧道式炉之前。

还可以提供，所述板坯在进入到加热区中之前被调整（gerichtet）和/或轧制。

优选提供，所述加热在保护气体、特别是惰性气体下进行。

该处理方法易于控制并且高度确定地导致避免生成氧化皮。

此外，可以优选地提供，所述中间冷却借助于铅浴、盐浴或可比较的介质中的浴进行，在所述浴中将板坯温度调节至低于750℃并高于420℃的马氏体起始温度的范围内。

由此可以以简单的方式将温度调节至所需的范围内，从而其至少低于 750℃，以避免生成氧化皮，但另一方面，将其调节至显著高于马氏体起始温度，从而其能够成型和模压淬火。

替代地，还可以有利地提供，所述中间冷却借助于冷的惰性气体来进行，更确切地说至750℃-420℃的温度。

还可以提供，所述中间冷却在冷却的工具中或在设备的冷却板之间进行。

还优选地提供，板坯从隧道式炉经由与其相连的封闭系统与中间冷却相连，从而没有氧进入，优选在惰性气体气氛下，将板坯从隧道式炉输送到中间冷却中。

在此，隧道式炉例如可以形成为辊底式炉。

当板坯在离开隧道式炉并被引入到中间冷却中时，为了避免氧进入到达板坯，提供从隧道式炉输送到中间冷却中在没有氧进入的情况下进行，例如通过连接通道将这两个设备彼此相连，从而由此防止空气氧进入并且能够保持保护气体气氛。

此外，优选地提供，隧道式炉和/或中间冷却在入口侧和出口侧借助于分别布置的炉门来保护防止空气进入。

在将板坯引入到设备中或从设备中运出时，这种炉门基本上避免了空气进入。

根据使用目的，优选地提供，所述板坯的多个部分不同长度/时长地被冷却或暴露于冷却保护气体气氛，以产生具有不同技术性能或机械性能的区域。

为此可以提供，为了根据权利要求 14 的目的控制板坯的输送速度。

还可以提供，借助于辊道（Rollengang）和/或借助于传输机器人（Handling-Roboters）将板坯输送到成型工具中。

特别优选地提供，替代地产生板坯的具有以下组织形态的区域：

-100 %马氏体组织，

-主要为马氏体组织，具有奥氏体、铁素体、贝氏体和/或珠光体的组成部分，

-1%至99%马氏体或1%至99%贝氏体，

-1%至99%马氏体和其余为奥氏体，

-主要为贝氏体，其余为奥氏体、铁素体、马氏体和/或珠光体。

特别地，优选地提供，使用由品质为22MnB5或等效的钢制成的板坯。

如果板坯在模压淬火之前已经在压机中部分地或完全地成型，则仅部分地成型的板坯在模压淬火期间发生量级为 0.1% 至 10% 的剩余成型。

该剩余成型可以取决于部件地变化。

此外，优选地提供，所述板坯由矩形金属薄板构成。

还可以提供，所述板坯由粗切的金属薄板件组成。

在这种情况下，在第一步中，由矩形板坯切割出金属薄板件，然后其几乎是另一板坯，根据该方法相应处理该板坯。

此外优选地提供，在压制过程之一之后优化金属薄板件的切割。

也可以提供，将孔、凹槽、轮廓或其他加工操作引入到板坯中，更确切地说在压制过程之一之前或之后。

相应的部件经常具有相关的孔作为凹槽和轮廓或加工操作（Abarbeitungen）；这些同样可以在压制过程之前或之后引入到板中。

在室温下对板坯进行成型可以被视为一种可行的处理方法。

在相对于室温提高的温度下对板坯进行成型，以改善成型性能，其中通过加热板坯和/或成型工具来提高温度，可能被视为有利的变体。

在相对于室温更高的温度下成型可能导致更好的成型性能。在这种情况下，为了提高温度，可以加热板坯和相应的工具。

在相对于室温降低的温度下对板坯进行成型被视为一种替代的、可能有利的处理方式，其中降低板坯和/或成型工具的温度。

在这种情况下，任选提供，通过用氮、任选液氮冷却来降低温度。

在降低的温度下，这例如可以通过用氮冷却的部件（板坯）或工具进行，可能实现与润滑剂类似的效果，但是，其中深度冷却的氮在成型后自动消失并且没有不利的后果。

还应注意的是，优选由其构成板坯的材料不仅可以是22MnB5或者也可以是可比较的材料。同样，对于现有材料，可以进行优化分析，以使其匹配方法流程。例如，可以相应地匹配C含量、Mn含量或B含量，其他合金元素也同样。

另一个方法特点在于，使用由具有变化的材料厚度的拼焊板材料（Tailored-Blanks-Material）制成的板坯。

所谓的拼焊板材料是现有技术中已知的。在这种情况下，由一种起始材料制成的板坯被轧制成不同的厚度，然后将具有不同材料厚度的板坯块彼此连接，特别是焊接和继续加工。这种材料也可以用于根据本发明的方法。

另一种可能性在于，使用由具有变化的材料厚度的柔性轧制材料制成的板坯。

这种柔性轧制材料也是现有技术中已知的。在这里，带材被轧制成不同的厚度，然后被分割成板坯，因此该板坯没有均一的金属薄板厚度，而是具有不同的金属薄板厚度。

该材料还可以有利地用于根据本发明的目的。

一个特点在于，该板坯完全或部分地由1.5 mm或更小的薄的材料制成。

如果在根据本发明的方法中使用1.5mm厚或更薄的材料，则按照方法其可以良好地使用。通过所提供的中间冷却，该材料在中间冷却后比在没有中间冷却的模压淬火的情况下更硬，这导致有利的处理方法。

另一个特点在于，所述板坯在加热区中加热少于 5 分钟的时间，以避免或最小化晶粒粗化。

由于根据本发明不需要5分钟或更长的保持时间（如在现有技术中，对于例如具有AlSi的涂层，这是必需的），因此，根据本发明可以通过匹配的温度和时间来优化板坯的材料的组织。由此可以防止晶粒粗化，并且，如果要设置客户特定的组织/晶粒尺寸，可以更好地响应客户的要求。

附图说明

优选的处理方法在附图中以示意图的形式示出并且在下面更详细地描述。

该唯一的附图示出了用于进行根据本发明的方法的原则上的装置。

具体实施方式

根据本发明，将板坯1以移动箭头2的方向输送通过标记为3的加热区，在该加热区中板坯被连续或不连续地至少部分地、优选完全地至少加热至奥氏体化温度或略高于奥氏体化温度，在该实施例中至约 1000℃。

板坯1是未涂覆的由可热成型的钢制成的钢材。在此，在加热区4中加热至奥氏体化温度期间防止氧进入。已加热至奥氏体化温度的板坯1在进一步防止氧进入的情况下在中间冷却区4中冷却至低于奥氏体化温度、但高于马氏体起始温度的温度，例如至600℃。然后，在离开冷却区 4 后的数秒钟内将板坯 1 引入到成型工具 5中。在此，该实施例中的温度为约 550℃。在成型工具5中，使板坯1成型并且至少在部分区域中模压淬火。 随后可以将成型的板坯1'从成型工具5中取出并且存储在别处。

在附图中，仅示意性地说明了成型工具5。它由上部和下部组成。这两个部分可以根据箭头 6 彼此接近和彼此远离。当工具打开时，可以放入板坯1，并且通过关闭该工具，可以使板坯1成型和模压淬火。在打开成型工具5之后，板坯1'可以以成型的形式取出。

加热区3中的设备例如是隧道式炉或辊底式炉，板坯通过防止空气进入的炉门被引入其中并通过在末端处的另一炉门被引离。在进入到中间冷却区4中时，又可以在入口处提供一个炉门并在出口处提供一个炉门防止空气进入。形成加热区3的隧道式炉优选用气体加热，其中隧道式炉中的加热在保护气体气氛下进行，以避免板坯起氧化皮。已加热到奥氏体化温度的板坯1在保护外壳下进入到中间冷却区4中，由此又避免氧进入或空气进入。中间冷却4可以例如以铅浴的形式来实现。在此，可以将板坯的温度冷却到大约 600℃，其中它在任何情况下都保持明显高于马氏体起始温度，从而可以在相应的成型工具 5 中进行成型和模压淬火。因此，板坯1在例如600℃下离开中间冷却4，并且在数秒钟内被引入到成型工具中，然后，其中板坯1仍然具有稍微低一些的剩余温度，例如可以在550℃。

本发明提出了一种产生高品质成型产品的方法，其中可以成本有利地获得并供应起始材料，并且从开始加热直至成型的能量消耗保持相对较低。 本发明的另外的优点从说明书中获悉。

本发明不限于所述实施例，而是在本公开的范围内以多种方式可变的。

说明书和/或附图中公开的所有单个特征和组合特征都被视为对本发明重要的。