[發明專利]用于在低溫下生產成型板件的方法和設備

有效

• 申請號: 201380028507.1
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN104379272B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 阿克塞爾·格呂內克勒;馬庫斯·策納克;托馬斯·黑勒;葉卡捷林娜·博查羅瓦;賽義德·阿明·穆薩維·里齊
• 申請（專利權）人: 蒂森克虜伯鋼鐵歐洲股份公司;奧托庫姆普尼羅斯塔有限公司
• 主分類號: B21D22/02
• 分類號: B21D22/02;B21D37/16
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 張天舒,張杰

技術領域

本發明涉及一種用于將板坯或半成品制成成型板件的方法，該板坯或半成品由含有至少60％重量的鐵和至少5％的殘留奧氏體含量的鋼構成的材料制成，其中該板坯或半成品在成型前至少部分地冷卻至低于-20℃的溫度，并在低于-20℃的溫度下在成型工具中進行成型。此外，本發明還涉及一種用于實施該方法的設備，以及所生產的板件的有利的用途。

背景技術

為了滿足例如在汽車工業中的日益增長的對于減輕重量的要求，用于生產成型板件的方法得到發展，該生產方法特別是指在“熱成型”概念下進行加壓淬硬過程，以獲得經加壓淬硬的部件的最大強度，即屈服強度和抗拉強度。這樣板件的壁厚能夠減至最小，重量也因此減至最小。在此通常需將板件或半成品加熱至AC1轉變溫度以上，從而使板件中主要存在奧氏體組織，以便隨后在極高的溫度下成型并迅速冷卻。由此實現了奧氏體組織通過迅速的冷卻向馬氏體的轉變，從而能夠獲得極高的抗拉強度和屈服強度。通過這種方法能夠使錳硼鋼，例如錳硼鋼MBW1500獲得超過1100兆帕的抗拉強度。此外這種已知的用于熱成型的方法得到進一步發展，從而使板件也能夠局部具備極大的屈服強度和抗拉強度，并由此實現了滿足負載要求的板件設計。借此可以避免“拼焊板”或單獨的構件的使用，而使用這種“拼焊板”需要高成本的額外接合步驟，例如使用激光射線。而熱成型的缺點一方面在于，為了將板坯或半成品加熱至AC1轉變溫度以上，一般為850℃以上，需要消耗極大的能量。此外，在例如防腐蝕所需的表面涂層方面會產生巨大問題。通常會使用熱滲鋁或鋁-硅涂層半成品，而這種半成品卻不具有陰極防腐蝕功能。含鋅表面涂層雖然具有陰極防腐蝕功能，但在加熱過程中表面上的鋅會有熔化的風險。無涂層的半成品若未在保護氣體下作業則容易氧化。

與此相反，由日本專利申請JP?2000/178640?A已知一種方法，其中，部件在低溫下進行成型，并由此能夠通過強化材料獲得極高的抗拉強度和屈服強度。在該日本專利申請中建議，通過液氧、液氮或干冰，或者以其他方式至少部分地冷卻部件，并在-50℃至-200℃的溫度下成型該部件。為此建議將部件浸入相應的冷卻介質中，從而使該部件極端劇烈地冷卻。一方面將板材成型件浸入液氮或液氧又或干冰中的方法不易適應大規模生產。此外對于相應設備的操作人員來說也存在危險，這種危險導致了安全措施的增加。

發明內容

因此，本發明的目的在于，提供一種用于生產滿足負載要求的板件的方法，該方法一方面實現了低溫成型的大規模投入使用，而且實施方案特別簡單。

根據本發明的第一教導，上述目的由此實現，即，在控溫冷卻裝置中將板坯或半成品的材料溫度降至-20℃以下。

與已知的現有技術相反，在控溫冷卻裝置中將板坯或半成品控制在低于-20℃的成型溫度下，優選控制在-40℃至-180℃區間的溫度下。在板坯或半成品所使用的殘留奧氏體鋼中，低溫配合成型過程導致了奧氏體部分轉變為馬氏體，從而實現了主要是屈服強度的顯著提高。此外，該控溫冷卻裝置以簡單的方式，使得由于使用液態的、低溫的冷卻介質，例如液氧、液氮，又或由于使用液態的或固態的二氧化碳(干冰)而產生的危險大幅降低，從而使低溫成型的大規模投入使用成為可能。控溫冷卻裝置在本專利申請的意義上可理解為這樣一種裝置，即，板坯或半成品放置在該裝置中，并通過使用相應的低溫冷卻介質使該板坯或半成品達到低溫。并不絕對要求板坯或半成品為此直接接觸冷卻介質，例如接觸液態的氧、氮或二氧化碳。

根據本發明的第一實施方案，優選在成型過程的前一刻將板坯或半成品從冷卻裝置中取出并立即送入成型工具。通過在成型過程的前一刻取出板坯或半成品，能夠使板坯或半成品盡可能直至成型時仍保持成型溫度，并因此也至少在成型過程開始時具有所要求的溫度。

除了使用控溫冷卻裝置外，也可以使用控溫成型工具，以便使從冷卻裝置中取出的板坯或半成品能夠在成型工具中盡可能長時間地保持低溫。

此外，根據本發明的另一實施方案，成型工具自身能夠作為冷卻裝置使用，板坯和半成品在該成型工具中冷卻并成型。為此該成型工具具有這樣的裝置，該裝置用于冷卻板坯或對與板坯或半成品接觸的區域進行溫度控制，從而實現最佳的冷卻過程。根據本發明所述的方法的這一實施方案的特別有利之處在于，板坯或半成品僅需要放入成型工具中，并且不需進行其他的取出或運輸作業便能夠在該成型工具中進行成型。由此實現了過程控制的最大化，因為成型溫度能夠以簡單的方式通過成型工具進行控制。