[發明專利]熱成形金屬板材部件以及在該板材部件中制造開口的方法

有效

• 申請號: 201711399440.9
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108213171B
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: M·克特勒;G·弗羅斯特;F·拉貝;K·巴克
• 申請（專利權）人: 本特勒爾汽車技術有限公司
• 主分類號: B21D28/02
• 分類號: B21D28/02;B21D28/14;B62D25/04;B62D25/20;B60J5/04;B60R19/02
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 陳晰

熱成形金屬板材部件和其制造方法，所述板材部件具有大于1,300MPa的抗拉強度Rm并且具有開口，所述開口在沒有與沖模的輪廓相匹配的配對固定件的情況下以大于6m/s的沖模速度通過高速沖裁制造，其中所述開口的切割面的光滑切割比例為超過50％。

技術領域

本發明涉及帶有通過高速沖裁制成的開口的熱成形金屬板材部件，以及在此類部件中制造開口的方法。

背景技術

在具有超過1300MPa的抗拉強度Rm的金屬部件中的開口可以通過剪切沖裁來制造，然而通常的剪切沖裁導致孔周邊處的微裂紋。實驗已經顯示出，許多微裂紋具有超過50μm的長度。另外，還要考慮到由于制造導致的毛刺形成和超過40μm的毛刺長度。毛刺形成依賴于材料特性、切割速度和切割幾何形狀。另一個缺點是，要考慮到通過剪切沖裁產生的開口在斷裂區域中的擴寬，其中一般而言擴寬大于壁厚度的10％。剪切切割的另一個不利的效果是提高的冷硬化，這導致在切割區域和斷裂區域中超過基礎硬度的15％的硬化。邊緣硬化可以被確定為直至約100μm的深度。在剪切切割中，需要模具作為配對固定件。由此造成需要容納模具并且尺寸足夠大的裝置，以便吸收在孔處產生的力。模具通常是對部件特定的，并且匹配所希望的開口幾何形狀。

發明內容

本發明的目的在于，提供板材部件以及制造高強度板材部件的方法，其中能夠以降低的設備成本來制造孔或局部的邊緣切邊，而無需對部件特定的裝置。

這個目的通過根據本發明的熱成形金屬部件和根據本發明的方法來實現。有利的改進方案在優選的實施方案中給出。

具體實施方式

本發明的核心在于，沖模的速度如此之高，使得可以省去與沖模的輪廓匹配或者與待制造的開口的輪廓匹配的特定模具。由此，特定裝置或模具的使用就變得多余。用于制造開口的裝置變得明顯更輕，并且另外還可以固定在機械臂上。由此易于精簡制造工藝的構成。

根據本發明提出，開口通過高速沖裁來制造。沖模的速度為大于6m/s，而不使用與沖模的輪廓匹配的配對固定件。至少在沖模穿透板材部件的時刻施加大于6m/s的沖模速度。優選地，沖模在其沖裁之前的起始位置中處于距板材部件的限定的距離處。所述距離可以用于將沖模加速到撞擊或穿透板材部件中時所希望的速度。沖模的高速度可以例如借助于磁脈沖、借助于煙火技術手段或者借助于電磁脈沖技術來產生。沖模的高速度引起工件中的短時間的溫度升高，所述溫度升高受限于非常窄的材料區域。由此，沒有以如采用較小剪切速度(也就是說，采用小于1m/s的剪切速度)的正常剪切切割同樣的程度出現冷硬化。通過去除或減少冷固化，沒有產生微裂紋。

由于非常短的處理時間，由于分離過程而產生的熱量不能足夠快速地排出到工件的周圍區域中。于是，與采用正常沖模速度的剪切切割相比，分模線區域被局部熔化并由此變得更軟。

優選至少在穿透板材部件中的時刻，沖模的速度為超過8m/s、優選超過10m/s、尤其超過20m/s。并不排除例如100m/s的非常高的沖模速度，但是以當今的手段這提高了設備成本。因此100m/s的上限被看作是便利的，以使得用于實施本方法的裝置仍然能夠具有足夠緊湊的尺寸。

沖模穿透深度為金屬板材部件的壁厚度的至少20％、優選至少50％并且優選不大于壁厚度的80％。此外，在成品板材部件中，如此制造的開口的切割面的光滑切割比例超過50％且優選超過70％。努力實現盡可能高的光滑切割比例。

所述熱成形的金屬部件是高強度的，尤其在制造開口之前至少在制造開口的區域中被壓制硬化而具有超過1300MPa的抗拉強度。因此不需要在制造開口之前將板材部件在切割區域中軟化或預分離。

制造板材部件的金屬材料尤其為未涂覆的錳硼鋼、邊緣脫碳鋼、鍍覆鋼或Al/Si涂覆的和/或Zn涂覆的錳硼鋼。

板材部件尤其為選自下組的狹長形的車輛結構部件：B柱或其內部增強件、C柱或其內部增強件、A柱或其內部增強件、車門防碰撞支架、保險杠橫梁、縱梁、門檻、管路(Tunnel)、底板橫梁、端壁。