[發明專利]用于熱成型結構部件的工具

有效

• 申請號: 201580068517.7
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107107155B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: M·洛佩茲拉赫
• 申請（專利權）人: 自動工程有限公司
• 主分類號: B21D37/16
• 分類號: B21D37/16
• 代理公司: 11285 北京北翔知識產權代理有限公司
• 代理人: 潘飛;鄭建暉

一種用于制造具有局部不同的微觀結構和機械屬性的熱成型結構部件的工具，所述工具包括匹配的上模和下模，每個模由兩個或更多個模塊(10)形成，所述模塊包括在使用中面向待被成型的坯料的一個或多個工作表面(34)以及一個或多個支撐塊，所述上模和所述下模包括適于在對應于待被成型為具有局部不同的微觀結構和機械屬性的結構部件的區域的不同溫度下操作的模塊，所述模塊包括適于在較高溫度下操作的一個或多個暖模塊以及適于在較低溫度下操作的一個或多個冷模塊，并且其中所述暖模塊中的至少一個是電連接到電流源的導電的模塊，所述電流源被配置為提供通過所述模塊的DC電流以控制所述模塊的溫度。此外，還提供了一種用于制造熱成型結構部件的方法。

本申請要求享有2014年12月18日提交的歐洲專利申請EP14382534.7的權益。

本公開內容涉及用于制造具有局部不同的微觀結構和機械屬性的熱成型結構部件的工具以及其方法。

背景技術

在汽車工業中對減少重量的需求已經導致對輕質材料以及相關的制造工藝和工具的開發和實施。對乘員安全的日益增長的關注也導致采用在碰撞期間改善車輛的整體性同時還改善能量吸收的材料。

一種方法，已知為熱成型模淬火(Hot Forming Die Quenching，HFDQ)，使用硼鋼片來產生具有超高強度鋼(UHSS)屬性的沖壓部件，所述超高強度鋼具有高達1500MPa或甚至更高的拉伸強度。強度的增加允許使用更薄規格的材料，這導致節省的重量超過傳統冷沖壓低碳鋼部件。

可以使用HFDQ方法制造的典型車輛部件包括：門橫梁、保險桿橫梁、橫向/側向構件、A/B柱加強件和腰梁加強件。

由于硼鋼的優異的強度和可成型性，硼鋼的熱成型在汽車工業中越來越流行。由低碳鋼傳統冷成型的許多結構部件因此被替換為強度顯著增加的熱成型等同物。這允許在維持相同強度的同時減少材料厚度(且因此減少重量)。然而，熱成型的部件在已成型條件(as-formed condition)下提供非常低的延展性水平和能量吸收水平。

為了改善部件(諸如橫梁)的特定區域中的延展性和能量吸收，已知的是，在同一部件內引入較軟區域。這可以在維持總體所需的高強度的同時局部改善延展性。通過局部定制某些結構部件的微觀結構和機械屬性使得它們包括具有非常高的強度(非常硬)的區域和具有增加的延展性(較軟)的區域，可以在碰撞情形期間改善它們的總體能量吸收并且可以維持它們的結構整體性，并且還可以減少它們的總體重量。在受撞擊使部件坍塌的情況下，這樣的軟區域也可以有利地改變運動行為。

在車輛結構部件中產生具有增加的延展性的區域(“軟的區域”或“軟區域”)的已知方法涉及提供包括一對互補的上模單元和下模單元的工具，每個單元都具有單獨的模元件(鋼塊)。所述模元件可以被設計成在不同的溫度下工作，以在淬火工藝期間在正被成型的部件的不同區域中具有不同的冷卻速率，并且從而在最終產品中導致不同的材料屬性，例如軟區域。例如，一個模元件可以被冷卻以便以高冷卻速率以及通過使部件的溫度迅速降低來對正被制造的該部件的對應區域淬火。另一個相鄰的模元件可以被加熱以確保正被制造的部件的對應部分以較低的冷卻速率冷卻，并且因此在該對應的部分離開模時維持在比該部件的其余部分更高的溫度。

為了加熱模元件，可以使用位于模元件內部的電加熱器和/或具有熱液體(例如油)的通道。

與這種加熱有關的一個問題可能是，有必要對模元件進行機械加工以分配電加熱器和/或具有熱液體的通道。對模元件進行機械加工可能是昂貴的并且有時難以執行，特別是如果模元件的幾何形狀是復雜的。可靠性也是一個重要因素。在具有熱液體的通道中，可能發生熱液體泄漏，并且修理會花費時間。在電加熱器中，出故障的加熱器可能難以檢測和修理。

此外，模的溫度優選地應盡可能均勻，以產生精確的軟區域。在上述解決方案中，可能會在一個點處或沿著一條線發生熱量集中，并且因此模元件表面不被均勻地加熱。這可能在結構部件的同一部分中導致不同的材料屬性。