技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于對(duì)金屬板坯進(jìn)行調(diào)溫的調(diào)溫站。

背景技術(shù)：

由現(xiàn)有技術(shù)已知汽車車身由金屬材料制成。為此尤其是使用鋼材或輕金屬材料。在最近幾年中，在鋼材領(lǐng)域中使用高強(qiáng)度和極高強(qiáng)度鋼，其至少部分具有高硬度或韌性特性，因此提高了汽車車身的強(qiáng)度和碰撞性能，同時(shí)減輕了重量。

例如DE102010004081B3公開了一種用于制造鋼板板坯的調(diào)質(zhì)方法，所述鋼板板坯具有至少兩個(gè)不同韌性的組織區(qū)域。為此板坯首先在爐子中被均勻加熱到一個(gè)溫度上并且隨后在加熱站中在至少局部區(qū)域中被進(jìn)一步加熱到一個(gè)高于奧氏體化溫度(AC3)的溫度上。接著，板坯被擠壓成型并通過淬火硬化。

此外，由EP2182082A1以及EP2014777A1已知一種用于對(duì)鋼板體調(diào)溫的方法和裝置。要被加熱的鋼板體與已加熱的調(diào)溫板接觸并且由于熱傳導(dǎo)而被加熱。調(diào)溫板本身感應(yīng)地加熱或者通過外部熱源傳導(dǎo)加熱。調(diào)溫板因此在接觸的情況下具有300°～800°之間的溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)提出一種裝置，借此可在低的能量需求下對(duì)金屬板構(gòu)件進(jìn)行調(diào)溫，裝置的購置成本也應(yīng)較低。

根據(jù)本發(fā)明，上述任務(wù)借助一種用于對(duì)金屬板坯和/或金屬板構(gòu)件進(jìn)行調(diào)溫的調(diào)溫站來解決，該調(diào)溫站具有上側(cè)工具和下側(cè)工具以及至少一個(gè)用于加熱的調(diào)溫源，所述調(diào)溫源構(gòu)造為電阻加熱源，在上側(cè)工具和/或下側(cè)工具上能設(shè)置用于傳導(dǎo)調(diào)溫的可更換的調(diào)溫板，所述調(diào)溫板本身構(gòu)造為電阻，所述調(diào)溫板能被加熱到高于1000攝氏度。

根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫站適合于在熱成型生產(chǎn)線中使用，該熱成型生產(chǎn)線包括加熱裝置和成型裝置，用于制造熱成型且加壓淬火的鋼板產(chǎn)品、尤其是用于制造汽車構(gòu)件。加熱裝置又包括具有上側(cè)工具和下側(cè)工具的所述調(diào)溫站。根據(jù)本發(fā)明，調(diào)溫站的特征在于，所述調(diào)溫站具有至少一個(gè)用于加熱的調(diào)溫源，并且在上側(cè)工具或下側(cè)工具上設(shè)置用于傳導(dǎo)調(diào)溫的可更換的調(diào)溫板，所述調(diào)溫板本身構(gòu)造為電阻，所述調(diào)溫板能被加熱到高于1000攝氏度。

因此，借助根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫工具可以按在能源上有利的方式對(duì)于要在熱成型生產(chǎn)線中加工的金屬板坯和/或金屬板構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)調(diào)溫。在此調(diào)溫例如可指加熱、尤其是加熱到高于AC3溫度，也可指冷卻或淬火。在本發(fā)明的范疇中，基于可更換的調(diào)溫板不僅可傳導(dǎo)加熱金屬板坯、即面狀構(gòu)件，也可傳導(dǎo)加熱已被三維預(yù)成型或最終成型的構(gòu)件。在傳導(dǎo)加熱時(shí)，熱量損失部分極小，因?yàn)閭鳠峄诮?jīng)調(diào)溫板向待加熱板坯或待加熱構(gòu)件的熱傳導(dǎo)來進(jìn)行。完全避免了輻射熱量或一同被加熱的加熱空間。調(diào)溫源、尤其是熱源因此加熱調(diào)溫板，通過將金屬板坯或構(gòu)件放入調(diào)溫裝置中并且閉合調(diào)溫裝置，下側(cè)和/或上側(cè)調(diào)溫板形鎖合地與板坯或構(gòu)件貼靠接觸并且因此傳導(dǎo)加熱板坯或構(gòu)件。在本發(fā)明的范疇中也允許僅單側(cè)的接觸。

因此顯著降低加熱構(gòu)件所需的能量，使得通過全表面接觸進(jìn)行金屬板坯和/或構(gòu)件快速和高效的加熱。在電阻加熱的情況下，調(diào)溫板本身構(gòu)造為電阻，在此通過施加電壓基本上僅加熱調(diào)溫板、而非上側(cè)工具或下側(cè)工具。

本發(fā)明的另一重要優(yōu)點(diǎn)在于，尤其是最初僅產(chǎn)生一次包括相應(yīng)調(diào)溫裝置及相應(yīng)閉合機(jī)構(gòu)的工具的高的首次購置成本，然后僅通過更換調(diào)溫板就可使調(diào)溫裝置廣泛用于不同應(yīng)用情況和應(yīng)用形式。因此只需更新或更換調(diào)溫板，而非整個(gè)調(diào)溫裝置。由此僅產(chǎn)生一次首次購置成本，基于調(diào)溫板的可更換性省去了復(fù)雜的改裝工作，并且又通過這兩項(xiàng)措施降低了構(gòu)件的制造成本。

調(diào)溫板基本上延伸于上側(cè)工具和/或下側(cè)工具的整個(gè)表面上，使得在板坯的情況下在調(diào)溫裝置閉合時(shí)在調(diào)溫板之間產(chǎn)生的模腔基本上覆蓋整個(gè)板坯。

另外，優(yōu)選調(diào)溫板為了對(duì)金屬板坯調(diào)溫構(gòu)造成面狀的，或者構(gòu)造成三維的，在此在調(diào)溫站閉合時(shí)在調(diào)溫板之間保留模腔。因此，當(dāng)調(diào)溫板構(gòu)造成面狀時(shí)，金屬板坯能通過在上側(cè)與上側(cè)工具上的調(diào)溫板接觸和在下側(cè)與下側(cè)工具上的調(diào)溫板接觸被傳導(dǎo)調(diào)溫、尤其是被加熱。

另外，作為第三種方案，還能通過構(gòu)造成三維的調(diào)溫板加熱已被預(yù)成型的構(gòu)件，閉合的調(diào)溫站的調(diào)溫板之間的模腔基本上相應(yīng)于已被預(yù)成型的構(gòu)件的輪廓。在此還有利的是，構(gòu)件在傳導(dǎo)調(diào)溫期間對(duì)中并由此被固定以避免翹曲。

另外，優(yōu)選在上側(cè)工具和/或下側(cè)工具中設(shè)置調(diào)溫源。在此調(diào)溫源尤其是構(gòu)造為電阻加熱源或燃燒器或電感式熱源。調(diào)溫板在此集成到上側(cè)工具或下側(cè)工具中或設(shè)置在其上，使得通過更換調(diào)溫板優(yōu)選幾乎僅加熱調(diào)溫板。從而最大限度降低加熱構(gòu)件所需的能量，使得通過至少局部的全表面接觸進(jìn)行金屬板坯和/或構(gòu)件快速和高效的調(diào)溫、尤其是加熱。在電阻加熱的情況下，在第一種實(shí)施方案中特別優(yōu)選將調(diào)溫板本身構(gòu)造為電阻，在此通過施加電壓基本上僅加熱調(diào)溫板、而非上側(cè)工具或下側(cè)工具。作為替換方案，將電阻加熱源設(shè)置在上側(cè)工具或下側(cè)工具上，在此通過與調(diào)溫板的耦聯(lián)調(diào)溫板可被電阻加熱源加熱。

在燃燒器情況下，燃燒器優(yōu)選采用化石燃料工作，并且燃燒器優(yōu)選這樣設(shè)置在上側(cè)工具或下側(cè)工具中，使得其火焰朝待耦聯(lián)的調(diào)溫板定向。相應(yīng)用于燃燒的供風(fēng)和排風(fēng)因此集成在上側(cè)工具或下側(cè)工具中。

在本發(fā)明范疇中，燃燒器也可以構(gòu)造為從背面對(duì)調(diào)溫板調(diào)溫的噴射管。另一種優(yōu)選的實(shí)施方案設(shè)置電感式加熱，在此相應(yīng)的電感器件集成在上側(cè)工具或下側(cè)工具上或其中，使得能通過電感器件對(duì)調(diào)溫板調(diào)溫、尤其是加熱，調(diào)溫板又通過熱傳導(dǎo)在與待加熱的板坯或構(gòu)件接觸時(shí)傳遞其溫度或者說熱量。作為替換方案，調(diào)溫板可至少局部地用于冷卻，在此在上側(cè)工具和調(diào)溫板之間以及在下側(cè)工具和調(diào)溫板之間構(gòu)造通道，由此形成冷卻介質(zhì)供應(yīng)裝置，以致冷卻介質(zhì)相應(yīng)冷卻調(diào)溫板。通過與待冷卻板坯或構(gòu)件和調(diào)溫板的傳導(dǎo)接觸可冷卻板坯或構(gòu)件。在本發(fā)明的范疇中，板坯或構(gòu)件的冷卻尤其可理解為將溫度從上游的加熱有針對(duì)性地調(diào)整到其初始溫度或以下，在此為了保持第二類區(qū)域中的溫度僅導(dǎo)走板坯或構(gòu)件中熱傳導(dǎo)所需的熱量，而為了降低構(gòu)件溫度調(diào)溫板被調(diào)整到更低的溫度上。

在本發(fā)明的范疇中，調(diào)溫亦可借助熱空氣來進(jìn)行。在此可在調(diào)溫板中構(gòu)造相應(yīng)的通道，熱空氣流過所述通道或者說被壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)吹過所述通道。但在本發(fā)明的范疇中，熱空氣也可在調(diào)溫板的底側(cè)流過調(diào)溫板并因此實(shí)現(xiàn)調(diào)溫板中的溫度調(diào)節(jié)。

調(diào)溫本身在根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫站中尤其是這樣進(jìn)行，使得為第一類區(qū)域和第二類區(qū)域調(diào)節(jié)出彼此不同的溫度。為此第一類區(qū)域在調(diào)溫站閉合時(shí)與調(diào)溫板直接接觸，并且在第二類區(qū)域中在待加熱的板坯或構(gòu)件的構(gòu)件表面和調(diào)溫板之間形成間距，從而產(chǎn)生氣隙，或者在調(diào)溫板中在第二類區(qū)域中設(shè)置隔熱材料。由此第一類區(qū)域可直接通過傳導(dǎo)貼靠接觸被調(diào)溫、尤其是被加熱。優(yōu)選調(diào)溫板為此具有直至高于1000℃、尤其是100℃和1500℃之間的溫度，使得在傳導(dǎo)貼靠接觸下可在板坯或待加熱構(gòu)件的第一類區(qū)域中實(shí)現(xiàn)高于奧氏體化溫度、即高于AC3溫度的溫度。在本發(fā)明的范疇中，尤其是加工可硬化的鋼、尤其是具有良好的熱成型和調(diào)質(zhì)特性的硼錳鋼。

特別優(yōu)選在根據(jù)本發(fā)明的方法中使用可硬化的鋼，其被歸類為微合金化的調(diào)質(zhì)鋼。可硬化鋼尤其是具有下述質(zhì)量百分比的合金元素：

其余為鐵和與冶煉有關(guān)的雜質(zhì)。

作為替換方案也可使用鋼合金，其具有下述以質(zhì)量百分比表述的合金成分：

其余為鐵和與冶煉有關(guān)的雜質(zhì)。

通過第二類區(qū)域中構(gòu)件表面和調(diào)溫板表面之間的間距進(jìn)行隔熱或者說基于氣隙防止因熱傳導(dǎo)引起的傳熱。由此第二類區(qū)域以可忽略不計(jì)的方式被調(diào)溫或者說在板坯被預(yù)熱或構(gòu)件被預(yù)熱的情況下第二類區(qū)域基本上保持在預(yù)熱溫度上。為了防止在第二類區(qū)域中向氣隙可能的熱輻射，在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中在調(diào)溫板中設(shè)置隔熱材料。在此例如可涉及陶瓷隔熱材料或其它隔熱材料。在本發(fā)明的范疇中，調(diào)溫板也可同時(shí)在兩個(gè)彼此不同的區(qū)域中進(jìn)行組合的加熱和冷卻過程。因此第一類區(qū)域通過熱源被加熱或至少保持在其溫度上，而第二類區(qū)域相反被冷卻。另外，在本發(fā)明的范疇中有利的是，為了提高在傳導(dǎo)調(diào)溫時(shí)的熱導(dǎo)率至少在第一類區(qū)域上涂上導(dǎo)熱膠。但在本發(fā)明的范疇中也可在上側(cè)工具或下側(cè)工具和調(diào)溫板之間涂上導(dǎo)熱膠。

為了盡可能通用調(diào)溫站并使其具有廣泛的應(yīng)用范圍，這樣構(gòu)造調(diào)溫站，使得調(diào)溫板與上側(cè)工具耦聯(lián)并且調(diào)溫板與下側(cè)工具耦聯(lián)，各個(gè)調(diào)溫板對(duì)于任何應(yīng)用情況可通用更換。特別優(yōu)選各調(diào)溫板為此形鎖合地耦聯(lián)在上側(cè)工具和/或下側(cè)工具上、優(yōu)選通過螺栓來固定。由此可在極短的安裝時(shí)間內(nèi)使調(diào)溫站適配相應(yīng)的應(yīng)用情況并且在熱成型生產(chǎn)線被調(diào)整用于新的產(chǎn)品時(shí)只需重新制作調(diào)溫板，而無需更換包括復(fù)雜的閉合機(jī)構(gòu)和昂貴的調(diào)溫源的調(diào)溫站。

在另一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，這樣構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的熱成型生產(chǎn)線，使得在調(diào)溫站上游設(shè)置爐子，因此板坯和/或構(gòu)件、即金屬構(gòu)件在爐子中尤其是被均勻預(yù)熱到一個(gè)溫度上。例如該預(yù)熱可進(jìn)行到高于AC1、但低于AC3的溫度上，接著在調(diào)溫站中至少將第一類區(qū)域進(jìn)一步加熱到高于AC3的溫度上，并且第二類區(qū)域例如保持在AC1和AC3之間的溫度水平上。

優(yōu)選在下側(cè)工具上的調(diào)溫板上設(shè)置間距器，放置在調(diào)溫板上的板坯或構(gòu)件尤其是在第二類區(qū)域中可被間距器支撐，因而在此在調(diào)溫板和構(gòu)件表面之間不產(chǎn)生傳導(dǎo)接觸。另外，尤其是在構(gòu)件的整個(gè)邊緣上延伸的第二類區(qū)域時(shí)防止金屬板坯在被放入調(diào)溫站中時(shí)傾斜并因此與調(diào)溫板進(jìn)行不希望的接觸的危險(xiǎn)。

另外優(yōu)選調(diào)溫板具有涂層。涂層尤其是抗氧化涂層，因此可基本上避免調(diào)溫板表面形成積炭層、變臟或生成氧化皮，并由此降低了根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫站的運(yùn)行成本。另外，涂層尤其可構(gòu)造成耐熱的，從而防止板坯或構(gòu)件本身的涂層或?qū)崮z的烤干或粘附。另外將涂層構(gòu)造成耐磨的，使得調(diào)溫板可以以忽略不計(jì)的磨損現(xiàn)象尤其是在一個(gè)產(chǎn)品系列的周期上被使用。

另外，在本發(fā)明的范疇中板坯或構(gòu)件本身可被涂層、例如鋁硅涂層或鋅涂層，涂層或在爐子中已經(jīng)與構(gòu)件表面固定連接或涂層本身在調(diào)溫站的調(diào)溫過程期間與構(gòu)件表面固定連接。

本發(fā)明還涉及一種熱成型生產(chǎn)線，用于制造熱成型且加壓淬火的鋼板產(chǎn)品、尤其是汽車構(gòu)件，該熱成型生產(chǎn)線包括加熱裝置和成型裝置，該加熱裝置包括調(diào)溫站，該調(diào)溫站具有上側(cè)工具和下側(cè)工具，所述調(diào)溫站具有至少一個(gè)用于冷卻或加熱的調(diào)溫源，并且在上側(cè)工具和/或下側(cè)工具上能設(shè)置用于傳導(dǎo)調(diào)溫的可更換的調(diào)溫板，所述調(diào)溫板能通過調(diào)溫源加熱或冷卻。

此外，本發(fā)明還涉及一種用于借助熱成型生產(chǎn)線制造熱成型且加壓淬火的汽車構(gòu)件的方法，該方法的特征在于下述方法步驟：

－將板坯加熱到低于AC3的溫度，

－將板坯轉(zhuǎn)移到調(diào)溫站中，

－在調(diào)溫站中借助傳導(dǎo)加熱將第一類區(qū)域加熱到高于AC3，

－將第二類區(qū)域保持在一個(gè)低于AC3的溫度，

－將金屬板坯轉(zhuǎn)移到成型工具中，進(jìn)行熱成型且加壓淬火。

據(jù)此，板坯首先被均勻加熱到低于AC3的溫度，這優(yōu)選在爐子中進(jìn)行。如此預(yù)熱的板坯隨后被轉(zhuǎn)移到根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫站中，通過調(diào)溫站中的傳導(dǎo)加熱第一類區(qū)域被加熱到高于AC3的溫度，并且第二類區(qū)域基本上保持在低于AC3的溫度、尤其是保持在構(gòu)件最初被加熱的溫度。在此第一類區(qū)域和第二類區(qū)域之間的過度區(qū)域可小于30mm、尤其是小于20mm。

在調(diào)溫站中的調(diào)溫之后，將如此被熱處理的金屬板坯轉(zhuǎn)移到成型工具中、在成型工具中熱成型并通過隨后的迅速冷卻而加壓淬火。由此制出具有至少兩個(gè)具有彼此不同的強(qiáng)度特性和/或韌性特性的區(qū)域的構(gòu)件，并且在所述區(qū)域之間構(gòu)造一個(gè)明確定義的尤其是小的過度區(qū)域，其小于30mm、特別優(yōu)選小于20mm。另外，通過根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫站的針對(duì)性調(diào)溫可將構(gòu)件在能量上最佳地且有針對(duì)性地加熱到直至高于900℃的溫度上，從而最大程度避免調(diào)溫期間可能的熱量損失。

另一種根據(jù)本發(fā)明的方法規(guī)定下述方法步驟：

－將板坯加熱到大于等于AC3的溫度，

－將板坯轉(zhuǎn)移到調(diào)溫站中，

－將第二類區(qū)域冷卻到低于AC3的溫度，

－將第一類區(qū)域保持在高于AC1、尤其是高于AC3的溫度，且

－將如此被調(diào)溫的金屬板坯轉(zhuǎn)移到成型工具中，進(jìn)行熱成型且加壓淬火。

另外，在本發(fā)明的范疇中，可將板坯首先加熱到低于AC1的溫度上，并且第二類區(qū)域在調(diào)溫站中保持在低于AC1的溫度?；蛘咭部蓪?gòu)件首先加熱到低于AC1、例如加熱到500℃或600℃的溫度，從而使用于預(yù)熱的能量投入較小并且隨后在根據(jù)本發(fā)明的調(diào)溫站中有針對(duì)性地通過傳導(dǎo)加熱進(jìn)行補(bǔ)充加熱。

附圖說明

本發(fā)明其它優(yōu)點(diǎn)、特征、特性和方面是下述說明的組成部分。為簡(jiǎn)單理解本發(fā)明，附圖中示出優(yōu)選的實(shí)施方案。附圖如下：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的熱成型生產(chǎn)線；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的放有兩個(gè)待調(diào)溫的板坯的調(diào)溫板；

圖3a和3b為具有厚度突變的調(diào)溫板的俯視圖和側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

在附圖中為相同或相似構(gòu)件使用同一附圖標(biāo)記，即使出于簡(jiǎn)化原因省略了重復(fù)的說明。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的熱成型生產(chǎn)線1，該熱成型生產(chǎn)線1具有用于均勻加熱板坯3的爐子2。板坯3在爐子中加熱后被轉(zhuǎn)移到根據(jù)本發(fā)明的用于在此所示的有針對(duì)性地局部補(bǔ)充加熱的調(diào)溫站4。在調(diào)溫站4中調(diào)溫結(jié)束后板坯3接著被轉(zhuǎn)移到成型工具5中，板坯3在成型工具5中被熱成型并且隨后被驟冷并因此被加壓淬火。

圖2在俯視圖中示出放有金屬板坯件17的調(diào)溫板11。調(diào)溫板11在此這樣構(gòu)造，即在第二類區(qū)域7中設(shè)置隔熱板15并且在第一類區(qū)域6中如此構(gòu)造調(diào)溫板11，使調(diào)溫板11與第一類區(qū)域6基本上全表面?zhèn)鲗?dǎo)貼靠。在此如圖2中示意所示，在邊緣區(qū)域18中在構(gòu)件邊緣以及調(diào)溫板11和構(gòu)件及隔熱板15之間的接觸邊緣之間僅略微重疊，從而在根據(jù)本發(fā)明的范疇中使向構(gòu)件本身的熱量輸入盡可能高效并避免了過高的例如散發(fā)到環(huán)境溫度中的熱量損失。

圖3a以俯視圖示出在未放置板坯時(shí)下側(cè)工具9上的調(diào)溫板11。調(diào)溫板11又具有第一類區(qū)域6和第二類區(qū)域7，它們可彼此不同地調(diào)溫。圖3b示出沿線A-A的剖面圖，但放有板坯3。在此可見板坯3平放于調(diào)溫板11上，調(diào)溫板11本身又固定在下側(cè)工具9上。板坯3本身具有厚度突變19，在調(diào)溫板11本身上也鏡像對(duì)稱地構(gòu)造有該厚度突變。因此板坯3的底側(cè)20本身形鎖合地貼靠在調(diào)溫板11的表面21上。由此具有兩個(gè)彼此不同的壁厚W1、W2的板坯3在厚度突變19周圍也可被均勻加熱，壁厚W1比壁厚W2大。因此通過簡(jiǎn)單地更換調(diào)溫板11可以使調(diào)溫站4以簡(jiǎn)單的方式適配相應(yīng)待加熱的板坯3。

附圖標(biāo)記列表

1 熱成型生產(chǎn)線

2 爐子

3 板坯

4 調(diào)溫站

5 成型工具

6 第一類區(qū)域

7 第二類區(qū)域

9 下側(cè)工具

11 調(diào)溫板

15 隔熱板

17 金屬板坯件

18 邊緣區(qū)域

19 厚度突變

20 板坯的底側(cè)

21 調(diào)溫板的表面

W1 壁厚

W2 壁厚