通過電阻加熱后處理硬化金屬成形部件的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于后處理硬化金屬成形部件的方法和裝置。這類硬化金屬成形部件可以例如從薄板坯料隨后分別進行熱成形或沖壓硬化來制成。
【背景技術】
[0002]從專利DE102010004823B4可知道用于制造具有更高延展性區(qū)域的金屬模制構件的方法，所述金屬模制構件用于機動車輛構件。對于從鋼合金制成的這種坯料，其被加熱到900°C與950°C之間的溫度，接著在沖壓工具中形成成形構件并被熱處理。在熱處理后，所述成形構件被局部軟化退火，其中在軟化退火期間的熱處理在少于30秒的時間段內導電完成。
[0003]從專利DE102011078075A1可知道利用下列步驟形成產品的方法，所述下列步驟包括:執(zhí)行熱處理和沖壓硬化工藝用于形成帶有均勻分布的第一抗拉強度的產品；通過第一部分選擇性加熱到400°C與700°C之間的限定溫度以上、同時第二部分被保持在所述限定溫度以下的方式執(zhí)行熱處理的后加工；并且接著冷卻所述第一部分使得能獲得低于所述沖壓硬化產品的第一抗拉強度的抗拉強度。對于所述第一部分的熱處理的后加工，建議使用導電加熱工藝。
[0004]從專利DE19723655A1可知道通過加熱切割鋼板、在工具對中熱成形所述鋼板的方式來制造鋼板產品并通過在所述工具對從奧氏體溫度開始快速冷卻的方式硬化成形產品的方法。在產品硬化期間，局部區(qū)域保持未被硬化是由于這些局部區(qū)域被阻止快速冷卻的事實。
[0005]從專利DE19743802A1可知道用于制造金屬模制構件的方法，其中所述金屬模制構件具有延展性與所述構件的其余部分相比增加的區(qū)域。為此，所述坯料的局部區(qū)域在少于30秒的時間內被加熱到在600°C與900°C之間的溫度。接著，經熱處理的坯料在沖壓機床中被變形為模制構件并接著在沖壓機床中被退火。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供后處理金屬成形部件的方法，該方法使得在成形部件容易產生不同的材料特性例如像延展性和強度的區(qū)域是可能的。該目的進一步提供對應的裝置，所述對應裝置能夠高精度地在金屬成形部件上局部設定不同的材料特性。
[0007]解決方案是通過用于電阻加熱的裝置，后處理由金屬材料制成的成形和硬化構件的方法，其中所述用于電阻加熱的裝置具有至少一對第一對接觸件和至少一對第二對接觸件，所述方法包括步驟:
[0008]使所述第一對的接觸件與所述構件要被加熱的第一局部區(qū)域接觸，使得所述要被加熱的第一局部區(qū)域被安排在所述第一對的接觸件之間；
[0009]使所述第二對的接觸件與所述構件的第二局部區(qū)域接觸，使得所述第二局部區(qū)域被安排在所述第二對的接觸件之間；
[0010]通過所述第一對接觸件傳導電流通過所述構件，將所述構件的第一局部區(qū)域加熱到第一溫度(Tl)；
[0011]通過所述第二對接觸件將所述構件的第二局部區(qū)域設定為第二溫度(T2)，其中所述第二溫度(T2)獨立于所述第一溫度(Tl)進行設定。
[0012]優(yōu)點在于所述硬化構件能夠以有針對性的方式在局部區(qū)域被軟化，在所述區(qū)域實現(xiàn)更高的延展性，藉此例如隨后的工作工藝可以被簡化。通過使用幾對接觸件的方式，所述構件在不同局部區(qū)域的延展性可以以有針對性的方式進行調整以滿足個別要求。例如，通過加熱到更高第一溫度以軟化所述第一局部區(qū)域，而相鄰的第二局部區(qū)域同時被冷卻到第二溫度并因此保持更高硬度是可能的。不過，與整個硬化條件相比在兩個局部區(qū)域對應設定第一和第二溫度以實現(xiàn)軟化至不同的程度也是可能的。根據(jù)優(yōu)選實施例，關于影響所述接觸件溫度的至少一個參數(shù)，所述第一對接觸件和所述第二對接觸件可以單獨進行控制。例如，在所述第一對接觸件中，電流可以被控制，而在所述第二對接觸件中，冷卻介質的溫度可以被控制。根據(jù)本公開的接觸件建議具有適應要被處理的構件的形狀的形狀。所述接觸件因此可以被稱為成形接觸件或模制接觸件。
[0013]硬化金屬構件指的是包括任何金屬構件，其在成形工藝中形成并在所述成形金屬構件的至少局部區(qū)域中被硬化或完全被硬化。所述構件在若干局部區(qū)域具有不同的板材厚度，這可以通過例如條帶狀材料的柔性壓延或將不同板材厚度的幾個構件彼此連接來制成。通過柔性壓延的方式制造具有不同板材厚度的坯料也被稱為裁剪壓延坯料。由具有不同板材厚度并被彼此焊接的幾個局部坯料組成的坯料也被稱為裁剪焊接坯料。原則上，所述構件也可以由不同材料組成，不過，所述構件可以具有至少一個通過金屬成形工藝形成的金屬局部區(qū)域。到目前為止的所述構件也可以被稱為成形部件。因此，術語成形部件指的是形成具有三維外形的部件。構件的各成形部件可以被用作例如機動車輛的結構件。
[0014]所述第一對和第二對可以被安排彼此直接相鄰，它們彼此直接接觸所述構件。因此，以有利方式實現(xiàn)的是:在軟化的第一局部區(qū)域與毗鄰的可能具有與所述第一局部區(qū)域不同的材料特性的第二局部區(qū)域之間的過渡面積是很小的。所述構件被牢固保持在所述接觸件之間，若干限定的局部區(qū)域可以以有針對性的方式被熱處理。通過冷卻被安排與軟化局部區(qū)域直接相鄰的局部區(qū)域的方式，所述軟化局部區(qū)域可以被限制在限定的面積。在此情況下，用于冷卻的接觸件具有熱絕緣效果，使得所述構件特性僅在第一局部區(qū)域被改變。根據(jù)實施例或功能，所述接觸件還可以被特制為成形電極或成形顎。
[0015]至少一對第一對接觸件被形成，用于通過傳導加熱后處理所述構件。在此情況下，至少一對第一對接觸件意味著幾對第一對接觸件也可以被提供用于傳導加熱所述構件的局部區(qū)域。在傳導加熱期間，所述金屬構件形成電流回路的一部分。在此情況下，所述構件接觸所述接觸件的面積形成電流回路的通道。由于電阻，所述構件的加熱在電流流過的區(qū)域中實現(xiàn)，這是由于這個方法的特征在于電阻加熱。
[0016]根據(jù)優(yōu)選實施例，第一局部區(qū)域被加熱到第一溫度，所述第一溫度至少是200°C，優(yōu)選至少500°C，特別是至少700°C，和/或最大900°C。選擇用于加熱第一局部區(qū)域的溫度越高，所述構件要被加熱以實現(xiàn)所需軟化的暴露時間(exposure time)就越短。根據(jù)優(yōu)選實施例，所述第一局部區(qū)域在至少30秒鐘的時間段內被加熱。因此，由于硬化造成的不希望變形的形成可以減少或完全避免。下列用于軟化第一局部區(qū)域的加熱溫度與相應加熱暴露時間之間的關系被使用:高達700°C的處理溫度暴露時間至少5分鐘暴露時間；高達750°C的加熱溫度暴露時間至少2.5分鐘暴露時間；高達800°C的加熱溫度暴露時間至少1.25分鐘暴露時間；以及850°C以上暴露時間至少30秒鐘暴露時間。
[0017]所述至少一對第二對接觸件用于為所述構件的不同于所述第一局部區(qū)域的至少一個相應第二局部區(qū)域設定第二溫度，其中設定第二溫度的步驟可以是加熱或冷卻過程。
[0018]根據(jù)第一可能性，設定所述構件的第二局部區(qū)域的溫度的步驟是加熱過程，這通過從所述接觸件中的一個通過所述構件向所述接觸件中的另一個傳送電流來實現(xiàn)。在此情況下，第二對的電流流動可以被單獨控制，即，獨立于第一對接觸件。例如，更低或更高的電能可以被引入所述構件的第二局部區(qū)域中，使得幾何特征例如第二局部區(qū)域的更小或更大板材厚度能夠被考慮在內。
[0019]對于加熱步驟，下列加熱步驟中的至少一個步驟被優(yōu)選應用:所述構件的第一局部區(qū)域和第二局部區(qū)域被加熱，使得電流在第一對接觸件與第二對接觸件之間傳導通過所述構件至少部分在時間上偏移；和/或電流在第一對接觸件與第二對接觸件之間傳導通過所述構件至少部分在時間上重疊；和/或所述構件的第一局部區(qū)域和第二局部區(qū)域被加熱，使得不同額定電流的電流在第一對接觸件與第二對接觸件之間傳送。第一、第二和任何可能更多的對的接觸件被配置為成形電極。不過，所述接觸件也可以形成一個單一電極的相應若干片段，其中在此情況下，各個片段是可單獨控制的。至少部分時間偏移意味著包括如下情況:傳導電流通過第一對的開始時間與傳導電流通過第二對的開始時間是不同的，即時間偏移。時間重疊的表述假定包括一個時間，兩對，即第一對和第二對，在該時間傳導電流通過所述構件。
[0020]根據(jù)第二可能性，將所述構件的第二局部區(qū)域設定為第二溫度的步驟是冷卻過程，這通過冷卻第二對接觸件來執(zhí)行。為此，第二對接觸件可以例如形成為冷卻件，其通過像集成冷卻回路的合適機構來冷卻。通過將冷卻件引入接觸所述構件的第二局部區(qū)域，后者被冷卻，使得沒有軟化或只有少量軟化得以實現(xiàn)。
[0021]對于在所述構件上安排第一和第二對接觸件，通?？梢钥紤]不同的替代方案。硬化的構件優(yōu)選是從鋼板制成的成形部件，所述鋼板具有遠遠小于所述構件的縱向或橫向方向延伸的厚度，例如小于一半。例如，22MnB5可以被用作鋼材料，但是任何其它可硬化的鋼材料也可以被考慮。
[0022]根據(jù)第一實施例，所述構件被安排在所述接觸件之間，使得一對接觸件在所述構件的厚度方向彼此相對安排。這對于所述第一對和/或第二對接觸件可以是有效的。一對接觸件的第一接觸件被引入接觸所述構件的下側，而相對的第二接觸件被引入接觸所述構件的上側。通過這種方