用于制造由鋁合金制成的機(jī)動(dòng)車部件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分中所述特征的用于制造機(jī)動(dòng)車部件 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從現(xiàn)有技術(shù)中已知，制造由金屬材料構(gòu)成的機(jī)動(dòng)車部件以及機(jī)動(dòng)車結(jié)構(gòu)部件。在 此為了正常的汽車行駛賦予自承載式的機(jī)動(dòng)車車身必要的剛度。但是在過去的幾年中對這 種機(jī)動(dòng)車車身的要求急劇提高。不再只是純的成形，而是同時(shí)有目的地設(shè)置在撞車情況下 的特性以及對輕型結(jié)構(gòu)的持續(xù)的要求也受到重視。
[0003] 此外從現(xiàn)有技術(shù)中已知，使用鋼材，通過鋼材能夠提供具有高強(qiáng)度的或甚至最高 強(qiáng)度的特性的部件。所述高強(qiáng)度的或最高強(qiáng)度的特性是有目的地局部地在部件上形成。
[0004] 替選地已知，制造由鋁材制成的機(jī)動(dòng)車部件。在此，鋁材是作為輕金屬構(gòu)件投入使 用并且由于其特別低的比自重使得能夠相應(yīng)地節(jié)省重量。例如從DE 10 2009 008 282 A1 中已知汽車用鋁部件的制造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的任務(wù)在于，從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)提供一種用于制造由輕金屬合金制成的機(jī)動(dòng) 車部件的方法，通過所述方法能夠在工藝上經(jīng)濟(jì)地和低成本地制造具有彼此不同的強(qiáng)度區(qū) 域的機(jī)動(dòng)車部件。
[0006] 按照本發(fā)明前述任務(wù)將通過按照在權(quán)利要求1中所述特征的制造方法實(shí)現(xiàn)。
[0007] 所述方法的優(yōu)選的實(shí)施變型方案在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。
[0008] 按照本發(fā)明的用于制造機(jī)動(dòng)車部件的方法的特征在于下述方法步驟：
[0009] -準(zhǔn)備一個(gè)由5000系列鋁合金構(gòu)成的冷作硬化的板坯，
[0010] -在至少一個(gè)第一區(qū)域中將板坯局部加熱到大于350°c、尤其是大于400°C的溫度 且在至少一個(gè)第二區(qū)域中在少于20秒，優(yōu)選少于10秒和尤其是在2至5秒的時(shí)間內(nèi)局部 加熱到150°C與350°C之間的溫度、優(yōu)選加熱到300°C，
[0011] -轉(zhuǎn)移至一個(gè)冷卻模中并且在少于20秒、優(yōu)選在少于10秒和尤其是在2至5秒的 時(shí)間內(nèi)冷卻到優(yōu)選5°C至40°C、尤其是冷卻到室溫，
[0012] 將屈服強(qiáng)度（Dehngrenze)在第一區(qū)域中調(diào)節(jié)為小于250MPa且大于120MPa且在 第二區(qū)域中將屈服強(qiáng)度調(diào)節(jié)為小于等于450MPa且大于200MPa，其中，第二區(qū)域的屈服強(qiáng) 度小于板坯的原始屈服強(qiáng)度并同時(shí)至少比第一區(qū)域中的屈服強(qiáng)度大50MPa以上、優(yōu)選大 lOOMPa 以上。
[0013] 由此通過按照本發(fā)明的方法能夠加熱冷作硬化的5000系列鋁板坯，以尤其優(yōu)選 低于5秒的轉(zhuǎn)移時(shí)間放入一個(gè)冷卻模中并且在冷卻模中再次在特別短的時(shí)間內(nèi)冷卻局部 不同地加熱的板坯。整個(gè)過程優(yōu)選是在低于50秒、尤其優(yōu)選低于40秒和尤其低于30秒的 時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。作為結(jié)果將提供一個(gè)面狀的具有局部互不相同的強(qiáng)度區(qū)域的板坯，所述板坯 然后可以在一個(gè)后續(xù)的成型操作中成形為一個(gè)具有互不相同的強(qiáng)度區(qū)域的機(jī)動(dòng)車部件。借 此產(chǎn)生特別短的操作周期，這是因?yàn)橛绕涫呛罄m(xù)的成型于是可以作為冷成形與時(shí)間和溫度 無關(guān)地來執(zhí)行。通過按照本發(fā)明的方法制造的具有互不相同的強(qiáng)度區(qū)域的板坯尤其可以生 產(chǎn)庫存。屈服強(qiáng)度涉及屈服強(qiáng)度RPO. 2。
[0014] 首先所準(zhǔn)備的冷作硬化的板坯是作為自然硬度的板坯或冷作硬化的板坯來準(zhǔn)備。 在所述板坯中在晶格中存在位錯(cuò)密度，所述板坯具有400MPa至500MPa之間的原始強(qiáng)度或 原始屈服強(qiáng)度。通過熱處理、尤其通過互不相同的熱處理來降低晶格中的位錯(cuò)密度，由此最 初準(zhǔn)備的板坯的屈服強(qiáng)度再次降低并且基于局部互不相同的溫度作用也調(diào)整出局部互不 相同的屈服強(qiáng)度。尤其提供較軟的或較具有延展性的材料特性和在機(jī)動(dòng)車部件的連接區(qū)域 中較低的屈服強(qiáng)度，從而在此在撞車的情況下避免折斷或斷裂。這些特性也可以通過下述 方法變型產(chǎn)生或通過這些方法變型有目的地調(diào)整。
[0015] 按照本發(fā)明的方法的一個(gè)替選的實(shí)施變型方案規(guī)定，將成型操作直接集成到調(diào)溫 過程（Temperiervorgang)之中。為此一種方法規(guī)定下述方法步驟：
[0016] -準(zhǔn)備一個(gè)由5000系列鋁合金構(gòu)成的冷作硬化的板坯，
[0017] -在至少一個(gè)第一區(qū)域中將板坯局部加熱到大于350°C，尤其大于400°C的溫度且 在至少一個(gè)第二區(qū)域中在低于20秒、優(yōu)選低于10秒且尤其在2至5秒的時(shí)間內(nèi)將板坯局 部加熱到150°C至350°C之間的溫度、優(yōu)選加熱到300°C，
[0018] -轉(zhuǎn)移至一個(gè)成型模中，其中，在成型期間和之后執(zhí)行冷卻到優(yōu)選5°C至40°C、尤 其冷卻到室溫，
[0019] 在第一區(qū)域中將屈服強(qiáng)度調(diào)節(jié)到小于250MPa且大于120MPa并且在第二區(qū)域中將 屈服強(qiáng)度調(diào)節(jié)為小于等于450MPa以及大于200MPa，其中第二區(qū)域的屈服強(qiáng)度小于板坯的 原始屈服強(qiáng)度并同時(shí)至少比第一區(qū)域中的屈服強(qiáng)度大50MPa以上，優(yōu)選大lOOMPa以上。
[0020] 在這種情況下成型模涉及一種組合的成型和冷卻模。冷卻可至少在成型過程期間 就已經(jīng)能夠開始，以便在板坯與尤其形成為壓模的成型模首次接觸時(shí)就已經(jīng)進(jìn)行輕微的冷 卻且然后在成型模完全合上之后執(zhí)行最終冷卻。尤其是在此不僅在所述方法中而且也可以 在該公開文件的全部其它所述的方法變型中均勻地實(shí)施冷卻，從而使得整個(gè)板坯或已成形 的部件完全冷卻。這意味著不同調(diào)溫的區(qū)域在某種程度上冷卻到一個(gè)期望的目標(biāo)溫度、優(yōu) 選所述溫度為室溫。替選地，在組合的成型和冷卻模中這樣地執(zhí)行冷卻，即首先結(jié)束使退火 到互不相同的溫度區(qū)域的板坯成型。在此在本發(fā)明范圍內(nèi)可忽略可能因?yàn)榕c成型模接觸而 發(fā)生的事先進(jìn)行的冷卻。
[0021] 按照本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施變型規(guī)定下述方法步驟：
[0022] -準(zhǔn)備一個(gè)由5000系列鋁合金制成的冷作硬化的板坯，
[0023] -在至少一個(gè)第一區(qū)域中將板坯局部加熱到大于350°C、尤其大于400°C的溫度且 在至少一個(gè)第二區(qū)域中在低于20秒、優(yōu)選低于10秒且尤其在2至5秒的時(shí)間內(nèi)將板坯局 部加熱到150°C與350°C之間的溫度、優(yōu)選加熱到300°C，
[0024] -轉(zhuǎn)移至一個(gè)成型模中，其中，在成型模中在低于20秒、優(yōu)選低于10秒且尤其在2 至5秒的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行成型，
[0025] -轉(zhuǎn)移至一個(gè)冷卻模中并且在低于20秒、優(yōu)選低于10秒和尤其在2至5秒的時(shí)間 內(nèi)冷卻到5 °C至40 °C、尤其冷卻到室溫，
[0026] 在第一區(qū)域中將屈服強(qiáng)度調(diào)節(jié)到小于250MPa且大于120MPa以及在第二區(qū)域中將 屈服強(qiáng)度調(diào)節(jié)到小于等于450Mpa且大于200MPa，其中，第二區(qū)域的屈服強(qiáng)度小于板坯的初 始屈服強(qiáng)度并且同時(shí)至少比第一區(qū)域中的屈服強(qiáng)度大50MPa以上、優(yōu)選大lOOMPa以上。
[0027] 在這種方法變型中尤其執(zhí)行一種快速成型，以便在低于20秒的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行成型。 在此尤其又產(chǎn)生這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在成型過程結(jié)束之后不必使成型模保持閉合以便導(dǎo)致完全 冷卻，而是能夠直接再次打開，其中，真正的冷卻然后是在一個(gè)后置的單獨(dú)的冷卻模中進(jìn) 行。在這種實(shí)施變型中尤其產(chǎn)生按照本發(fā)明的方法的特別快速的周期時(shí)間。
[0028] 在本發(fā)明范圍內(nèi)優(yōu)選使用具有AW/AA5xxx_Hxx標(biāo)記的錯(cuò)合金。在此優(yōu)選涉及冷作 硬化的鋁合金，所述鋁合金尤其通過前置的乳制過程被相應(yīng)地冷作硬化并且選擇性地可以 在中間步驟中或在后續(xù)步驟中被熱后處理。在此尤其涉及一種前置于按照本發(fā)明的加熱的 冷乳。通過冷乳在晶格中形成位錯(cuò)，以便冷作硬化的鋁合金具有處于200MPa至500MPa之 間、尤其是300MPa至450MPa之間的原始屈服強(qiáng)度。強(qiáng)度狀態(tài)可以在強(qiáng)化的原始材料上或但 是也可以在一種由此制造的機(jī)動(dòng)車部件上通過拉伸試驗(yàn)證明。尤其是按照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN515 : 1993 在材料狀態(tài) H12, H14, H16, H18, H19, H22, H24, H26, H28, H32, H34, H36 或 H38 對鋁合 金進(jìn)行處理，所述鋁合金除了鋁之外還至少含有鎂和必要時(shí)錳以及其它合金元素作為合金 元素。
[0029] 通過全部的方法變型尤其可以在一個(gè)第一區(qū)域中將強(qiáng)度設(shè)置在250MPa至120MPa 之間且在第二區(qū)域中將強(qiáng)度設(shè)置在450MPa至200MPa之間。因此在板坯上且然后間接地在 后續(xù)制造的機(jī)動(dòng)車部件上或在直接制造機(jī)動(dòng)車部件過程中在該機(jī)動(dòng)車部件上直接設(shè)置一 個(gè)更硬的區(qū)域以及一個(gè)相對該區(qū)域較軟的或較具有延展性的區(qū)域。
[0030] 此外尤其優(yōu)選在成型之前，成型期間或成型之后對板坯或部件進(jìn)行最終裁剪。然 后借此能夠確定外部的部件輪廓。
[0031] 在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施變型中將一個(gè)具有至少兩個(gè)彼此不同的壁厚的板坯成型。 在這里尤其使用定制的材料，其中不同的壁厚尤其通過在冷乳過程中局部乳制而成。這也 以乳制差厚板（tailor rolled blank)為人所熟知。但是在本發(fā)明范圍內(nèi)也可以使用拼焊 板，因此在兩個(gè)具有不同壁厚的板坯件的情況下板坯是被熱接合。摩擦攪動(dòng)焊接尤其適合 于此，但是也可以使用其它的材料接合連接方法。但是在本發(fā)明范圍內(nèi)也可以使用打補(bǔ)丁 的板坯，以便將一個(gè)部件補(bǔ)丁局部安裝到板坯上。然后將板坯與部件補(bǔ)丁一起成型。在此， 部件補(bǔ)丁尤其與板坯粘接在一起以及通過機(jī)械或熱工藝，例如釘牢、鉚接、摩擦攪拌焊接、 點(diǎn)焊進(jìn)行定位，其中膠粘劑是可以熱激活的并且在將板坯加熱到成型溫度時(shí)相應(yīng)地與板坯 粘接在一起。
[0032] 至于在完成的機(jī)動(dòng)車部件中屈服強(qiáng)度的設(shè)置，這些數(shù)值分別涉及基礎(chǔ)板坯，就是 說涉及板坯中上面安裝了至少一個(gè)補(bǔ)丁板坯的較大的板坯。
[0033] 作為用于補(bǔ)丁板坯的材料可以使用與用于基礎(chǔ)板坯的相同的鋁合金。在這種情況 下如此選擇原始供貨狀態(tài)或補(bǔ)丁板坯的加熱處理，即在成型期間至少實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)板坯的相應(yīng) 的區(qū)域的變形能力。但是在使用其它補(bǔ)丁材料的情況下這也同樣適用。
[0034] 在定制的材料的情況下尤