專利名稱：通過差溫致冷從坯料成形硬化材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過冷卻的熱成形方法。更特別地，本發(fā)明涉及通過差溫致冷從坯料 熱成形硬化材料的方法。
背景技術(shù)：
在同一工具中對(duì)硬化材料件進(jìn)行硬化的沖壓方法是公知的，并記載于文獻(xiàn)JP 2005-205416。在該方法中，使用沖壓工具成形坯料。沖壓之后，當(dāng)所述件(piece)仍保持 于工具中時(shí)，通過工具和沖壓坯料之間的接觸進(jìn)行硬化。除了該接觸之外，在提供至沖壓工 具末端的管道中循環(huán)冷卻水，使得可能加速冷卻。然而，對(duì)于某些鋼件，僅在所述件的部分上能夠進(jìn)行硬化是有用的。例如，在汽車 領(lǐng)域，能夠制造具有不同機(jī)械特性區(qū)域的中央支柱是有利的。因此，某些區(qū)域可被制得或保 持易延展的以改善碰撞過程中的緩沖。如今，這種類型的件使用不同的成形和冷卻方法被制成兩個(gè)或數(shù)個(gè)零件(parts)。 然后使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的焊接技術(shù)使所述兩個(gè)或數(shù)個(gè)零件結(jié)合在一起。因此，如今使用的方法費(fèi)時(shí)且在設(shè)備方面成本昂貴。此外，焊接部分為易碎區(qū)域 (fragile zone)，其在沖擊過程中對(duì)用戶存在危險(xiǎn)。文獻(xiàn)US 5，916，389也記載了這樣的方法，其中得到鋼物件。所述鋼物件由不同 零件組成，其中不同零件的材料處于不同的結(jié)構(gòu)態(tài)；某些零件為硬的，其他零件保持易延展 的。已提出數(shù)種可能性來保持某些位置更易延展的鋼結(jié)構(gòu)-可在沖壓工具的沖頭和基體中提供加熱元件；或-在沖壓工具的沖頭和基體中提供凹槽(indentations)，使得當(dāng)沖頭和基體與鋼 坯料接觸時(shí)在凹槽所在之處沒有接觸；亦即，在該處鋼必須保持易延展的。然而，制造后的機(jī)械性能密切取決于冷卻速度。僅使用加熱裝置或僅使用凹槽不 會(huì)使得有可能獲得機(jī)械性能方面的必然結(jié)果。文獻(xiàn)US 2002/0104591記載了一種方法，其中形成具有不同機(jī)械性能的兩部分的 中央支柱。對(duì)應(yīng)于中央支柱上部的第一部分具有機(jī)械阻力超過1400牛/平方毫米的馬氏 體結(jié)構(gòu)。對(duì)應(yīng)于中央支柱下部的第二部分具有機(jī)械阻力為850牛/平方毫米以下(約500 牛/平方毫米)和伸長(zhǎng)率為25%以下(優(yōu)選20%)的鐵素體-珠光體結(jié)構(gòu)。為了得到具有不同機(jī)械性能的兩部分的中央支柱，在奧氏體溫度下加熱的過程 中，保護(hù)必須保持易延展的下部使其不受加熱破壞。因此，在加熱結(jié)束時(shí)，中央支柱的下部 不處于奧氏體態(tài)，并因此不能被硬化而得到馬氏體結(jié)構(gòu)。該方法具有如下缺點(diǎn)當(dāng)坯料在爐中保持超過(即使僅略微超過)必要時(shí)間時(shí)，硬 化部分和未硬化部分之間的過渡區(qū)域?qū)⒆儗挕Ｎ墨I(xiàn)US 2002/0113041記載了一種使用局部硬化而熱成形的方法，其具有數(shù)個(gè)具 體實(shí)施方案
-第一具體實(shí)施方案包括進(jìn)行如文獻(xiàn)US2002/0104591所述的相同方法，其中僅 存在少數(shù)差異；-第二具體實(shí)施方案包括使用在需要硬化之處具有冷卻裝置的沖壓工具；-在第三具體實(shí)施方案中，沖壓工具具有由不同材料制成的不同部分，所述不同材 料具有不同的導(dǎo)熱率值。發(fā)明人試圖通過使用對(duì)于沖壓工具具有低傳導(dǎo)性(具體的例子為具有2W. πΓ1. K—1 附近的傳導(dǎo)率)的材料得到由具有所需機(jī)械性能的硬化鋼制成的件。所得結(jié)果并不令人信 服。并且，低傳導(dǎo)性的材料不能阻止第一件(the first pieces)在制造過程中被硬化，因 為所述第一件與冷卻工具接觸。文獻(xiàn)DE 102006019395A1記載了一種方法，其中沖壓工具包括基體、沖頭和坯料 夾具。沖壓工具的這三個(gè)元件可被加熱至不同溫度。然而，其中僅提供了所有三個(gè)零件被 加熱至相同溫度的實(shí)施例。該方法包括將沖壓工具加熱至200至650°C的溫度。對(duì)于200°C以下的溫度，伸長(zhǎng)率A8tl為約5%，和機(jī)械阻力為1500MPa以上。對(duì)于 200°C以上的溫度，伸長(zhǎng)率A8tl為5. 8%以上和機(jī)械阻力為1500MPa以下。對(duì)于400°C的溫 度，機(jī)械阻力為820MPa和伸長(zhǎng)率A8tl為10%。當(dāng)溫度從790°C降低至390°C時(shí)，測(cè)得約80至lMK/s的冷卻速度(似乎這對(duì)于 200°C以上的工具溫度有效)。然后鋼的結(jié)構(gòu)為細(xì)晶粒馬氏體。對(duì)于200°C以下的工具溫度， 測(cè)得約80至480K/S的冷卻速度。在這種情況下，鋼的結(jié)構(gòu)為粗晶粒馬氏體。然而，進(jìn)行這些測(cè)試的條件不會(huì)使得有可能得到所需的機(jī)械性能，亦即，約15%以 上的伸長(zhǎng)率A8tl和500MPa以上的機(jī)械阻力Rm。發(fā)明人僅以選擇冷卻條件為代價(jià)成功得到具有令人滿意的機(jī)械性能的硬化鋼物 件。發(fā)明人于2007年8月1日以序號(hào)07/56863提交了專利申請(qǐng)。該申請(qǐng)記載了從管 道使用局部硬化的熱成形方法，其中管道被加熱至奧氏體溫度，然后在具有加熱裝置的沖 壓工具中通過管道的空腔(cavity)注入冷卻劑成形和冷卻。該加熱裝置使得有可能阻止 材料在某些位置變?yōu)閵W氏體。盡管該方法適用于管道，但是由于幾何尺寸差異的原因其并不適用于成形坯料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種有可能由鋼坯料經(jīng)沖壓獲得件(piece)的方法，并 且所述件的機(jī)械特性可以涵蓋未處理鋼和硬化鋼的機(jī)械特性之間整個(gè)范圍的可能的機(jī)械 特性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種不需要沖壓和硬化件的傳統(tǒng)回火步驟的方法。本發(fā)明的另一個(gè)輔助目的是如本領(lǐng)域技術(shù)人員所需要的，向相同件的不同零件賦 予材料的不同機(jī)械阻力和伸長(zhǎng)率性能。為此，本發(fā)明提出一種從坯料成形和冷卻鋼件的沖壓工具，該工具包括-至少一個(gè)沖頭；禾口-至少一個(gè)基體；所述沖頭和基體各自包括
-對(duì)應(yīng)于沖壓工具的熱區(qū)的至少第一部分；和-對(duì)應(yīng)于沖壓工具的冷區(qū)的至少第二部分；在冷區(qū)中，當(dāng)沖壓工具閉合時(shí)，使得沖頭的第二部分和基體的第二部分與坯料接 觸；以及其特征在于，在沖壓工具的熱區(qū)中，提供加熱裝置以將所述熱區(qū)加熱至約400°C以 上的溫度，以及，在所述熱區(qū)中，當(dāng)沖壓工具閉合時(shí)，在沖頭和基體之間提供除坯料厚度之 外的距離，該距離與熱區(qū)的溫度⑴相關(guān)并表現(xiàn)為公式T = 100. (6-L)，其中L > 0. 2和400彡T < 600，L以毫米計(jì)和T以。C計(jì)。所述沖壓工具的其他優(yōu)選但非限制性的特征為-在工具的第一部分的一個(gè)成形面上提供至少一個(gè)凸緣(protrusion)；-在基體的第一部分的一個(gè)成形面上提供至少一個(gè)凸緣；-在沖頭的第一部分中至少部分地提供加熱裝置；-在基體的第一部分中至少部分地提供加熱裝置；-沖壓工具在冷區(qū)和熱區(qū)之間具有空氣隙(airplay)。本發(fā)明還提出一種使用如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖壓工具的成形和冷卻方 法，該方法包括由如下組成的步驟-加熱坯料至奧氏體溫度；-將坯料置于沖壓工具中；-在坯料上閉合沖壓工具；以及-從沖壓工具移去成形件；其特征在于，使用加熱裝置將沖壓工具的熱區(qū)加熱至400°C以上的溫度。所述方法的其他優(yōu)選但非限制性的特征為-沖壓工具的熱區(qū)的加熱溫度為約600°C以下；-在熱區(qū)中，以約5°C/秒至約15°C /秒的速度進(jìn)行冷卻；-在冷區(qū)中，以約27°C/秒至約100°C /秒的速度進(jìn)行冷卻。


基于示例性的附圖，在閱讀以下描述之后，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)就會(huì)展 現(xiàn)出來，其中-圖1為根據(jù)本發(fā)明的沖壓工具的示意透視圖；-圖2為包括加熱裝置的沖壓工具的第一部分的示意橫截面圖；-圖3為沖壓工具的第二部分的示意橫截面圖；-圖4為根據(jù)本發(fā)明制造的中央支柱的示意圖。
具體實(shí)施例方式在余下的說明書中，斷裂伸長(zhǎng)率值應(yīng)理解為在A8tl測(cè)試樣上得到的測(cè)試值。根據(jù)本發(fā)明的沖壓工具1參考圖1描述。沖壓工具1包括一組沖頭2和一組基體3。該組沖頭2和該組基體在下文中分別被稱作沖頭2和基體3。基體3具有通常與沖頭2的凸起(relief)互補(bǔ)的凹槽。所述凹槽和凸起的互補(bǔ) 性使得加熱坯料6具有確定的形狀。沖頭2和基體3具有至少兩個(gè)部分21，22 ；31，32，它們對(duì)應(yīng)于至少兩個(gè)區(qū)域熱區(qū) 11和冷區(qū)12。在余下的說明書中，空氣隙是指基體3和沖頭2之間除坯料6的厚度之外的距離 L。換言之，如果坯料6的厚度為e，當(dāng)沖壓工具1閉合時(shí)基體和沖頭之間的距離d為d = L+e。因此，我們將在下文考慮，當(dāng)距離L大于沖頭2和基體3沖壓所必須的加工公差值 (machining tolerance value)時(shí)，存在空氣隙。所述公差不大于0. 2毫米?？諝庀兑虼藢?duì) 應(yīng)于0.2毫米以上的距離L。如果L為0. 2毫米以下時(shí)，也稱在沖壓工具1和坯料6之間存在接觸。在對(duì)應(yīng)于熱區(qū)11的沖頭2的第一部分21中提供加熱元件4?？蛇x擇地，在對(duì)應(yīng)于熱區(qū)11的基體3的第一部分31中也提供加熱元件4。因此，僅在沖頭2中，或僅在基體3中，或同時(shí)在兩者中提供加熱元件4。這些加熱元件4使得有可能將熱區(qū)11加熱至400°C以上和優(yōu)選600°C以下的溫 度。加熱元件4選自筒式加熱器、感應(yīng)加熱裝置或熱套筒。筒式加熱器的使用特別適合于沒有太多彎曲(curvature)的直沖壓工具。熱套筒和感應(yīng)加熱裝置可適用于彎曲的形狀。下文圖2描述的是對(duì)應(yīng)于熱區(qū)11的沖頭2和基體3的第一部分(分別為21和 31)。在第一具體實(shí)施方案中，沖頭2和基體3各自具有成形面(分別為21f和31f)。 沖頭2的成形面21f與基體3的成形面31f不互補(bǔ)，以留出空氣隙7，定義距離L在沖頭2 和坯料6之間以及在基體3和坯料6之間。該空氣隙7為約2毫米以下。然后，沖頭2在成形面21f上具有緊靠基體2的成形面31f的至少一個(gè)凸緣 211 (如圖2所示)。該凸緣211具有至多約2毫米的最大高度。在一個(gè)可選擇子方案中(sub-alternative)，所述凸緣211可不位于沖頭2的成形 面21f上，而是位于基體3的成形面31f上。在另一可選擇的子方案中，至少一個(gè)凸緣211位于沖頭2的成形面21f和基體3 的成形面31f上。這些凸緣211彼此相對(duì)或不相對(duì)。在第二具體實(shí)施方案中，沖頭2和基體3具有基本相互互補(bǔ)的成形面21f、31f。因 此，如果例如沖頭2的成形面21f具有一部分基本為Ω -形狀的表面，基體3的成形面31f 也具有一部分基本為Ω-形狀的表面，使得沖頭2可以插入基體3中。當(dāng)沖壓工具1閉合 時(shí)，僅保持較小的空間，其厚度在成形過程中被坯料6填充。在對(duì)應(yīng)于冷區(qū)12的沖頭2和基體3的各自部分22和32中，沖頭2和基體3具有 基本互補(bǔ)的形狀(如圖3所示)。換言之，沖頭2和基體3各自的成形面21f、31f與基體3 和沖頭2各自的成形面31f、21f互補(bǔ)，其中僅有厚度。在一個(gè)可選擇的子方案中，在沖頭2和基體3的第二部分22、32中提供冷卻系統(tǒng)，例如水循環(huán)回路。當(dāng)沖壓工具1在待成形的坯料6上閉合時(shí)，在坯料(一方面)與沖頭2和基體3 的第二部分22、32(另一方面)之間不存在隙(play)。根據(jù)本發(fā)明的方法如下所述。待成形的坯料6由鋼，例如硼鋼(NF標(biāo)準(zhǔn)EN 10083-1、_2和-3)制得。但是坯料 6的材料不限于硼鋼；其可為適用于制造待成形件的任何種類的鋼。將坯料6加熱至某一溫度，超過該溫度鋼的結(jié)構(gòu)變成奧氏體。然后將坯料6置于 沖壓工具1中用于成形。在成形過程中，沖壓工具1在坯料6上閉合，使得坯料6、沖頭2和基體3至少部分 接觸。在第一可選擇的方案中，根據(jù)所使用的沖壓工具1的熱區(qū)11的可選擇的子方案， 僅在如下兩者之間存在接觸-坯料6與沖頭2之間存在凸緣211之處；和/或-坯料6與基體3之間存在凸緣211之處；和/或-坯料與基體3的成形面3If之間；和/或-坯料與沖頭2的成形面21f之間；且在坯料6和沖頭2的整個(gè)成形面21f之間以及在坯料6和基體3的整個(gè)成形面 31f之間不能有接觸。在該第一具體實(shí)施方案中，將沖壓工具1的熱區(qū)11加熱至約400°C以上且約 600°C以下的溫度。使用如下公式使必要的空氣隙7與熱區(qū)11的溫度T相關(guān)聯(lián)T = 100. (6-L)，其中L > 0. 2和400彡T < 600，L以毫米計(jì)和T以。C計(jì)。沖壓工具1的熱區(qū)11以及空氣隙7的加熱一起進(jìn)行以使得溫度以約5°C /秒至 約15°C /秒的速度從約900°C的起始溫度降低至約400°C至600°C的最終溫度。坯料6的 鋼的結(jié)構(gòu)因此不變硬(馬氏體)，但是易延展的，具有約450MPa至約800MPa的機(jī)械阻力和 約15%以上的伸長(zhǎng)率。在第二具體實(shí)施方案中，在沖壓工具1的熱區(qū)11與坯料6之間存在接觸，將其加 熱至約600°C的溫度。當(dāng)沖壓工具1被加熱至所述溫度時(shí)，坯料的鋼不變硬(馬氏體)，但 是易延展的，具有約450MPa至約800MPa的機(jī)械阻力和約15%至約20%的伸長(zhǎng)率。 在冷區(qū)12中，通過閉合沖壓工具1形成坯料6 ；沖頭2和基體3與坯料6在它們各 自的成形面21f、31f上接觸。進(jìn)行淬火(quenching)，亦即，冷卻使得溫度從約900°C的起 始溫度降低至約250°C的最終溫度，冷卻速度為約27°C /秒至約100°C /秒。將冷區(qū)在…… 的溫度保持至少達(dá)到成形時(shí)間。在該冷區(qū)12中，機(jī)械阻力為約1200ΜΙ^至約1700MPa，和伸 長(zhǎng)率為約3%至約7%。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行的試驗(yàn)表明，利用差溫加熱(其中使得沖壓工具達(dá)到250°C 的溫度并包括2毫米的空氣隙7)對(duì)坯料6進(jìn)行沖壓可使得受壓件具有約770MPa的機(jī)械阻 力和約10.5%的伸長(zhǎng)率八80。利用局部硬化(其中使得沖壓工具達(dá)到400°C的溫度并包括2毫米的空氣隙7)對(duì)坯料6進(jìn)行沖壓可使得受壓件具有約610MPa的機(jī)械阻力和約19. 4%的伸長(zhǎng)率A8(l。利用局部硬化(其中使得沖壓工具達(dá)到500°C的溫度并包括1毫米的空氣隙7)對(duì) 坯料6進(jìn)行沖壓可使得受壓件具有約570MPa的機(jī)械阻力和約21 %的伸長(zhǎng)率A8(l。可選擇地，在沖壓工具1的冷區(qū)12和熱區(qū)11之間提供2毫米以下的空氣隙8。在 該區(qū)域8，成形件具有過渡區(qū)，其中材料的硬度從250Hv (熱區(qū))過渡至450Hv (冷區(qū))。在最終件上所述過渡區(qū)為約20毫米。將沖壓工具1保持閉合足夠長(zhǎng)的時(shí)間(加壓時(shí)間)使材料的結(jié)構(gòu)經(jīng)受所需變形。加壓時(shí)間等于對(duì)冷卻零件進(jìn)行淬火所需的時(shí)間；亦即，約5至約15秒。在成形和冷卻的同時(shí)可在沖壓工具中進(jìn)行其他操作沖模切邊(剪切受壓工具中 的件)、校準(zhǔn)(拋光以得到正確的形狀)。應(yīng)用方式的一個(gè)例子在下文中給出(僅僅作為一個(gè)例子)。中央支柱由鋼坯料6 形成。中央支柱9是設(shè)計(jì)置于車輛前門和后門之間的基本為I-形狀的件(具有襯線)。 更精確地，中央支柱9包括整體垂直延伸的中央部分9a和兩個(gè)各自以T (下端為傾斜的T) 封端的末端(上9b和下9c)。中央支柱9具有基本為Ω -形狀的橫截面。就車輛使用者的安全而言，中央支柱9不具有均勻的機(jī)械特性是有利的。優(yōu)選地， 嘗試給第一上部92 (稱作冷部分)提供高的機(jī)械阻力(約1200ΜΙ^至約1700MPa)和低的 伸長(zhǎng)率(約3%至約7%)以得到防入侵(anti-intrusion)性能(保護(hù)乘客)；并且給第 二下部91 (稱作熱部分)提供較低的機(jī)械阻力(約450MPa至約SOOMPa)和更顯著的伸長(zhǎng) 率(約15%以上)以在沖擊情況下獲得能量吸收性能。因此，在車輛之間的碰撞過程中或在車輛和障礙物之間的沖擊過程中，中央支柱9 的熱部分91變形并吸收沖擊的能量。如今，為了得到這樣的中央支柱，汽車制造商使用兩種不同的制造方法以如上所 述具有不同機(jī)械性能的兩個(gè)單獨(dú)零件制造件。然后這兩個(gè)零件被相互組裝，因此在兩個(gè)零 件之間產(chǎn)生易碎區(qū)域。在本發(fā)明中，中央支柱9由單個(gè)件制得，這避免了不得不進(jìn)行組裝(例如通過激 光)，并因此使得有可能消除所述易碎區(qū)域。將鋼坯料6加熱至奧氏體溫度，然后置于沖壓工具(blanking tool) 1中。沖頭2 和基體3具有成形面21f、31f，其能夠使鋼坯料6具有成品中央支柱9的形狀。沖頭2和基體3被制成兩個(gè)區(qū)域(11、21、31 ;12、22、32)。冷區(qū)12對(duì)應(yīng)于中央支 柱9的上部92，熱區(qū)11對(duì)應(yīng)于中央支柱9的下部91。根據(jù)本發(fā)明的第一具體實(shí)施方案，當(dāng)沖壓工具1在坯料6上完全閉合用于成形時(shí)， 沖頭2和基體3之間的距離d在熱區(qū)中被定義為d = L+e,其中L是空氣隙7，e是坯料6的厚度。在冷區(qū)12中，在沖頭2和坯料6之間以及在基體3和坯料6之間存在接觸。熱區(qū) 11和冷區(qū)12的溫度分別為約400°C至約600°C以及約50°C至約150°C。根據(jù)本發(fā)明的第二具體實(shí)施方案，在沖頭2和坯料6之間以及在基體3和坯料6之 間在兩個(gè)區(qū)中都存在接觸。然后熱區(qū)11保持在約600°C，冷區(qū)12保持在約50°C至約150°C。
在坯料6上閉合沖壓工具1使得鋼冷卻。在冷區(qū)12中，冷卻速度為約27°C /秒至約100°C /秒。在熱區(qū)11中，冷卻速度為約5°C /秒至約15°C /秒。在沖壓工具1的兩個(gè)區(qū)11、12之間提供2毫米以下的空氣隙8。對(duì)應(yīng)于該區(qū)是成 形件(不超過450Hv)的過渡區(qū)93。該區(qū)為約20毫米長(zhǎng)(該區(qū)在圖4中被放大)。在該過 渡區(qū)93中，材料的硬度從熱部分91附近的約250Hv變至冷部分92附近的約450Hv。熱部分91具有約450MPa至約800MPa的機(jī)械阻力，以及7%以上且優(yōu)選約15%以 上的伸長(zhǎng)率。冷部分92具有約1200MPa至約1700MPa的機(jī)械阻力，以及約3%至約7%的伸長(zhǎng)率。本發(fā)明并不限于中央支柱的制造。因此，本發(fā)明有可能獲得包括具有不同機(jī)械性 能(防入侵和能量吸收)的部分的沖壓件。根據(jù)本發(fā)明的方法還使得有可能在沖壓之后免 除傳統(tǒng)的回火步驟。當(dāng)然，本發(fā)明決不限于上述具體實(shí)施方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)ζ渥龀鲈S多變 化或改變。
權(quán)利要求
1.一種從坯料(6)成形和冷卻鋼件的沖壓工具(1)，所述工具包括 -至少一個(gè)沖頭⑵；和-至少一個(gè)基體(3)； 所述沖頭和基體各自包括-對(duì)應(yīng)于沖壓工具的熱區(qū)(11)的至少第一部分01，31)；和 -對(duì)應(yīng)于沖壓工具的冷區(qū)(12)的至少第二部分02，32)；在冷區(qū)中，當(dāng)沖壓工具閉合時(shí)，使得沖頭的第二部分和基體的第二部分與坯料接觸；且 其特征在于，在沖壓工具的熱區(qū)中，提供加熱裝置以將所述熱區(qū)加熱至約400°C 以上的溫度；以及，在所述熱區(qū)中，當(dāng)沖壓工具閉合時(shí)，在沖頭和基體之間提供除坯料厚度 (e)之外的距離(L)，該距離與熱區(qū)的溫度⑴相關(guān)，并表現(xiàn)為公式 T = 100. (6-L)，其中L > 0. 2和400彡T < 600，L以毫米計(jì)和T以。C計(jì)。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的沖壓工具，其特征在于在工具的第一部分的一個(gè)成形面 (21f)上提供至少一個(gè)凸緣011)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖壓工具，其特征在于在基體的第一部分的一個(gè)成 形面(31f)上提供至少一個(gè)凸緣011)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖壓工具，其特征在于在沖頭的第一部分中至少部 分提供加熱裝置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖壓工具，其特征在于在基體的第一部分中至少部 分提供加熱裝置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖壓工具，其特征在于其在冷區(qū)和熱區(qū)之間具有空 氣隙⑶。
7.一種使用如前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的沖壓工具的成形和冷卻方法，該方法包括由 如下組成的步驟-加熱坯料至奧氏體溫度； -將坯料置于沖壓工具中； -在坯料上閉合沖壓工具；以及 -從沖壓工具移去成形件；其特征在于，使用加熱裝置將沖壓工具的熱區(qū)加熱至400°C以上的溫度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于沖壓工具的熱區(qū)的加熱溫度為約600°C 以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于在熱區(qū)中，以約5°C/秒至約15°C /秒 的速度進(jìn)行冷卻。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在冷區(qū)中，以約27°C/秒至約 100°C/秒的速度進(jìn)行冷卻。
11.一種用于車輛的中央支柱(9)，其包括整體垂直部分(9a)和兩個(gè)T-形狀端(9b和 9c)；其特征在于所述中央支柱的第一上部(92)具有約1200ΜΙ^至約1700MPa的機(jī)械阻力， 和約3%至約7%的伸長(zhǎng)率；中央支柱的第二下部(91)具有約450ΜΙ^至約800ΜΙ^的機(jī)械阻力，和約15%以上的伸 長(zhǎng)率；以及中央支柱在第一上部和第二下部之間具有長(zhǎng)度為20毫米的過渡區(qū)(93)，所述過渡區(qū) 中的材料的硬度從第二下部附近的約250Ην變至第一上部附近的約450Ην。
12.如前一權(quán)利要求所述且使用如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法制造的中央支柱。
13.一種硬化鋼件，其包括-具有約1200MPa至約1700MPa的機(jī)械阻力和約3 %至約7 %的伸長(zhǎng)率的第一部分 (92)；-具有約450MPa至約SOOMPa的機(jī)械阻力和約15%以上的伸長(zhǎng)率的第二部分(91)； 其特征在于，其在第一部分和第二部分之間還包括長(zhǎng)度為約20毫米的過渡區(qū)(93)，所 述過渡區(qū)中的材料的硬度從第二部分附近的約250Hv變至第一部分附近的約450Hv。
14.如前一權(quán)利要求所述且使用如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的方法制造的硬化鋼件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從坯料(6)成形和冷卻鋼件的沖壓工具(1)，所述工具包括至少一個(gè)沖頭(2)；和至少一個(gè)基體(3)；所述沖頭和基體各自包括對(duì)應(yīng)于沖壓工具的熱區(qū)(11)的至少第一部分(21，31)；和對(duì)應(yīng)于沖壓工具的冷區(qū)(12)的至少第二部分(22，32)；在冷區(qū)中，當(dāng)沖壓工具閉合時(shí)，使得沖頭的第二部分和基體的第二部分與坯料接觸；其特征在于，在沖壓工具的熱區(qū)中，提供加熱裝置以將所述熱區(qū)加熱至約400℃以上的溫度，以及，在所述熱區(qū)中，當(dāng)沖壓工具閉合時(shí)，在沖頭和基體之間提供除坯料厚度(e)之外的距離(L)，該距離與熱區(qū)的溫度(T)相關(guān)，并表現(xiàn)為公式T＝100.(6-L)，其中L＞0.2且400≤T＜600，L以毫米計(jì)和T以℃計(jì)。
文檔編號(hào)B21D37/16GK102084011SQ200980112613
公開日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2009年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者J·J·萊蒂, L·巴羅姆, S·塞布里耶, S·安克蒂爾 申請(qǐng)人:泰森克魯普索弗蒂公司