用于修剪熱成型部件的方法
【專利說明】用于修剪熱成型部件的方法
[0001]現(xiàn)有申請的交叉引用
[0002]該PCT專利申請要求2013年10月21日提交的題目為“Method For Trimming A HotFormed Part”的美國臨時專利申請序列N0.61/893，318的權(quán)益，該申請的全部公開內(nèi)容被認為是本申請的公開內(nèi)容的一部分并且在此通過參引并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]1.發(fā)明領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明總體上涉及熱成型鋼部件，比如汽車車身部件，并且本發(fā)明涉及用于制造熱成型鋼部件的方法。
[0005]2.相關(guān)技術(shù)
[0006]汽車車身部件常常通過熱成型鋼坯料制造。該過程包括在爐中將鋼坯料加熱至約850 0C至900 0C的溫度直到該鋼坯料獲得奧氏體微觀結(jié)構(gòu)為止。接下來，經(jīng)加熱的坯料從爐轉(zhuǎn)移至包括一對模具的熱成型裝置。經(jīng)加熱的坯料隨后在模具之間被模壓或沖壓成預(yù)定形狀。熱成型過程通常還包括淬火步驟以增大熱成型部件的強度。在淬火步驟期間，熱成型部件被冷卻至足夠低的溫度以將奧氏體微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體微觀結(jié)構(gòu)。
[0007]在熱成型過程之后，熱成型部件從模具移出并且轉(zhuǎn)移至用于至少一個后成型操作的獨立位置。該熱成型部件通常被修剪、沖孔、剪切，或以其它方式切割以獲得所需形狀。然而，由于在熱成型部件中存在的馬氏體微觀結(jié)構(gòu)的高強度，通常需要昂貴的后成型過程和設(shè)備以切割熱成型部件并且獲得所需形狀。例如，通常使用昂貴的激光切割工藝來修剪熱成型部件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種用于制造熱成型鋼部件(比如汽車車身部件)的方法，該熱成型鋼部件被修剪、沖孔、剪切、或以其它方式切割成所需形狀，而不需要昂貴的后成型操作，比如不需要激光切割。該方法首先包括將由鋼材料形成的坯料加熱至880°C至950°C的溫度，并且維持坯料處于880°C至950°C的溫度直到鋼材料的微觀結(jié)構(gòu)基本上為奧氏體為止。該方法隨后包括在坯料處于至少400°C的溫度并且坯料的微觀結(jié)構(gòu)仍基本上為奧氏體的同時，將坯料布置在下模的下成型表面上。經(jīng)加熱的坯料最開始與上模的上成型表面間隔開。上模聯(lián)接至切割部件，并且切割部件鄰近上成型表面布置。
[0009]該方法接著包括將上模朝向下模帶動以成型并且切割經(jīng)加熱的坯料。將上模朝向下模帶動的步驟包括使上模的上成型表面與坯料相接觸以使坯料在上成型表面和下成型表面之間成型;并且使上模的至少一部分和切割部件一起縱向地移動直到切割部件切割坯料的至少一部分為止。在坯料處于至少400°C的溫度并且坯料的微觀結(jié)構(gòu)基本上為奧氏體的同時進行切割步驟。
[0010]該方法還包括使坯料以至少27度每秒的速率冷卻。在上成型表面和下表面保持與經(jīng)切割的坯料相接觸的同時進行冷卻步驟，直到經(jīng)切割的坯料的微觀結(jié)構(gòu)包括馬氏體為止。
【附圖說明】
[0011]在結(jié)合附圖考慮時通過參考以下詳細描述本發(fā)明將變得更好理解，并且將容易地領(lǐng)會本發(fā)明的優(yōu)勢，在附圖中:
[0012]圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的制造熱成型部件的方法；
[0013]圖2A為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的緊挨著切割步驟之前的熱成型裝置的截面圖；
[0014]圖2B為根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的緊接著切割步驟之后的熱成型裝置的截面圖；
[0015]圖3為根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施方式的熱成型裝置的截面圖；
[0016]圖4為示例性熱成型部件的立體圖，其示出了在切割步驟開始時沿著熱成型部件的近似溫度分布圖；以及
[0017]圖5為圖示了通過根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的熱成型裝置的切割部件施加至熱成型部件的載荷力的圖表。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明提供了用于制造熱成型鋼部件20—一比如汽車車身部件一一的改進的方法，該方法不需要昂貴的后成型操作。該方法包括將鋼坯料22加熱至奧氏體溫度，并且在當(dāng)使經(jīng)加熱的坯料22成型的同時或緊接在使經(jīng)加熱的坯料22成型之后，在熱成型裝置28的一對模具24、26之間切割經(jīng)加熱的坯料22。當(dāng)坯料22的微觀結(jié)構(gòu)仍基本上為奧氏體時進行切害涉驟。圖1圖示了根據(jù)示例性實施方式的熱成型方法的步驟。圖2A、圖2B和圖3圖示了示例性熱成型裝置28，以及圖4圖示了示例性的熱成型部件20。
[0019]該方法通過提供由鋼材料形成的坯料22開始，該鋼材料可以是任何類型的鋼材料。在一個實施方式中，用于形成坯料2 2的鋼材料包括基于鋼材料的總重量的0.18 %至0.28% 的碳、0.7%至1.0% 的硅、1.0%至2.0% 的錳、0.12%至0.7% 的鉻、0.1%至0.45%的鉬、最大0.025%的磷、0.008%至0.01%的硫、0.02%至0.05%的鈦、0.01%至0.06%的鋁以及0.002 %至0.004 %的硼。在另一實施方式中，鋼材料包括錳和硼的混合物，例如22MnB5。坯料22的尺寸和形狀取決于將要制造的熱成型部件20的所需尺寸、形狀和用途。在一個實施方式中，坯料22最初設(shè)置有由鋁和硅(AlSi)形成的涂層。該涂層最終形成沿著熱成型部件20的表面的擴散層。
[0020]一旦提供了坯料22，該方法包括在爐或燒爐中對坯料22進行退火或以其它方式加熱。坯料22被加熱或退火一段時間，從而使得在整個鋼材料中形成奧氏體微觀結(jié)構(gòu)。加熱步驟的溫度和持續(xù)時間根據(jù)坯料22的尺寸和所使用的鋼材料的類型而變化。然而，坯料22通常被加熱至880°C至950°C的溫度并且保持該溫度至少30秒以形成奧氏體微觀結(jié)構(gòu)。在一個實施方式中，坯料22被加熱至910°C的溫度至少20秒。在另一實施方式中，坯料22被加熱至930°C的溫度至少20秒。在加熱步驟期間，坯料22的鋼材料中的所有碳化物應(yīng)該溶解使得沒有殘余碳化物。加熱步驟之后，鋼材料的微觀結(jié)構(gòu)基本上為奧氏體，例如至少75%奧氏體，或完全是奧氏體(100%奧氏體)。
[0021]因為對于AlSi涂層而言需要額外的時間以形成沿坯料22的表面具有足夠厚度的擴散層，所以當(dāng)鋼坯料22涂覆有AlSi涂層時，加熱步驟被稍微地調(diào)整。對于AlSi涂層而言，通常需要維持坯料22處于800°C以上的溫度至少150秒以形成具有足夠厚度的擴散層。由于AlSi涂層處于580 0C至780 °C的溫度時的反射特性，還需要額外的加熱時間。
[0022]緊接著加熱步驟之后，當(dāng)坯料22仍高于奧氏體溫度并且因此還基本上包括奧氏體微觀結(jié)構(gòu)時，經(jīng)加熱的坯料22被快速地從爐轉(zhuǎn)移至熱成型裝置28。在一個實施方式中，當(dāng)坯料22進入熱成型裝置28時，坯料22的鋼材料全部是奧氏體。在另一實施方式中，當(dāng)坯料22進入熱成型裝置28時，坯料22的鋼材料包括至少75 %的奧氏體，但少于100 %的奧氏體。坯料22被快速地轉(zhuǎn)移至熱成型裝置28，使得坯料22的溫度保持在400°C以上。
[0023]該方法接下來包括在熱成型裝置28中將經(jīng)加熱的坯料22成型以及修剪、沖孔、剪切或以其它方式切割成所需形狀。成型步驟和切割步驟都在熱成型裝置28中發(fā)生并且都在單個動模行程期間發(fā)生。換句話說，切割步驟與成型步驟同時發(fā)生或切割步驟緊隨成型步驟之后發(fā)生。在成型步驟和切割步驟期間，坯料22處于至少400°C的溫度，比如400°C至800°C的溫度。另外，當(dāng)鋼材料包括100%奧氏體微觀結(jié)構(gòu)或至少基本上包括奧氏體微觀結(jié)構(gòu)時執(zhí)行成型步驟和切割步驟這兩者。
[0024]圖2A和圖2B圖示了處于閉合位置的示例性熱成型裝置28。在該實施方式中，熱成型裝置