由薄钢板制造硬化零件的方法技术

本发明专利技术涉及由薄钢板制造硬化零件的方法，包括将具有阴极防腐的薄钢板制成的成形零件冷成形，随后为奥氏体化进行热处理，其特征在于，a）在成形元件冷成形之前、之中或之后对其进行最终修整和穿孔或制造穿孔图案，b）冷成形和修整以及穿孔和穿孔图案在结构零件上的排布使成形零件比最终硬化结构零件小0.5-2%，c）为进行热处理而冷成形的成形零件至少在部分区域在环境氧的加入下被加热到钢材奥氏体化温度，d）将经加热的结构零件转移到模硬化工具中并在其中进行模硬化，和e）阴极防腐涂层由主要由锌构成的混合物构成，该混合物还包含一或多种总量占总混合物0.1-15重量%的对氧具有亲和力的元素。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为200480022172.3(PCT/EP2004/006252)、申请日为 2004 年 6 月9日的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及一种用于由薄钢板制造硬化结构零件的方法，以及通过此方法制造的由薄钢板构成的硬化结构零件。
技术介绍
在汽车制造领域，人们希望降低车辆的总重或，在改进的辅助设备的情况下，不让车辆的总重提高。这只有当具体的车辆零件的重量降低了时才能实现。在这一点上人们特别是努力将车身的重量与以前的时代相比降低。但是，与此同时，对于安全性特别是汽车内的人的安全性，和对发生意外的情况下的状况的要求提高了。在为了降低车身总重而减少零件数量，特别降低它们的厚度的同时，人们期望重量减轻了的车身外壳在发生意外的情况下能表现提高的强度和硬度以及确定的变形特性。 在制造汽车车身时钢是用得最多的原材料。用任何其它材料都不能在这么大的范围内成本有效地制造具有极其多变的材料性能的结构零件。 这些改变了的要求的结果是,连同极大的坚固性,大延伸率值和从而改善的冷成形能力都得到了保证。而且，钢可以表现的坚固性范围也提高了。 一种观点(特别是对于与汽车制造有关的车身)涉及由强度(随合金组成而变)在1000-2000 MPa范围内的薄钢板制造的结构零件。要在结构零件内实现这类强度，已知可以从板上切出适当的块，将块加热到奥氏体化温度以上的温度，然后在压锻机中将结构零件成形，其中在成形过程中同时提供材料的快速冷却。 在退火处理使板块奥氏体化的过程中在表面上形成了一个氧化皮层。它在成形和冷却之后被清除。此清除通常是通过喷砂的方法进行的。在清除氧化皮之前或之后，进行最终的修整和穿孔。在喷砂之前进行最终修整和穿孔是不利的，因为切边和孔的边缘会受到不利影响。不管硬化之后的处理步骤的顺序如何，借助于喷砂清除氧化皮是不利的，此处理常常会使结构零件翘曲。在所述的处理步骤之后，进行所谓的用腐蚀层涂覆零件。例如，施加一个阴极有效防腐层。 在这一点上缺点在于，硬化结构零件的修整十分费事，且由于结构零件的硬化所以会经受巨大的磨损。此外，其缺点在于所述零件涂层通常只提供没有特别强地产生的腐蚀保护。而且层的厚度不均匀，而是在结构零件表面上变化。 在此方法的一个改进中，同样已知可以由薄金属板冷成形一个结构零件，接着将其加热到奥氏体化温度然后在校准工具内将它快速冷却，其中所述校准工具负责校准已经由于加热而变翘曲的成形区域。随后进行前面所述的修整。与前面所述的方法相比，此方法使得可以获得更复杂的几何形状，因为在同时成形和硬化的过程中只可能产生基本呈直线型的形状，而复杂的形状在所述成形方法的过程中不能实现。 从GB 1490535已知一种硬化结构钢零件的制造方法，其中一张可硬化的钢板被加热到硬化温度并随后被装入成形设备中，板在其中被制成期望的最终形状，其中在成形过程中同时进行快速冷却，从而在板仍处于成形设备之内时获得马氏体或贝氏体结构。例如硼合金碳钢或碳锰钢被用作起始材料。根据此公开，成形优选地通过加压进行，但也可采用其它方法。成形和冷却应当优选地以这样一种方式进行并且非常快以至于可以获得微粒的马氏体或贝氏体结构。 从EP 1253208 Al已知一种由金属板制造硬化异型金属板材零件的方法,其中板被热成形和在加压工具内硬化成异型金属板材零件。在此过程中，在异型金属板材零件上制造了从板平面突出来的参考点或环，它们被用于在后续处理操作中确定异型金属板材零件的位置。应当在成形过程中从板的非穿孔区形成所述环，其中参考点是以模冲的形式在异型金属板材零件的边缘、通道或环处形成的。在压制工具中热成形和硬化据说通常有好处，因为通过将成形、硬化和回火过程结合在一个工具中可以提高加工效率。不过，通过将异形金属板材零件夹紧在工具中以及由于热应力，可以肯定零件将会发生翘曲。这可能对后续处理操作具有不利影响，因此在异型金属板材零件上制造了参考点。 从DE 19723655 Al已知一种制造薄钢板产品的方法，其中薄钢板产品在还热时在一对冷却的工具内成形，并且在仍位于工具内时硬化成马氏体结构，所以在硬化过程中所述工具被用于固定。在硬化之后将进行处理的区域中，钢应当被保持在软钢范围内，其中工具中的插入件是用来在这些区域防止快速冷却从而防止马氏体结构的。据说借助于工具内的切断可以获得同样的效果，因此在薄钢板和工具之间出现缝隙。此方法的缺陷为由于在此过程中会发生相当大的翘曲，所以此方法不适合于更复杂结构的加压硬化结构零件。 从DE 10049660 Al已知一种制造局部增强的成形金属板材零件的方法，其中结构零件的基体金属板在规定位置以平面状态与加强金属板连接，且此所谓的补丁金属板复合件随后被一起成形。为在该方法的产品和结果方面改进此制造方法，以及卸下在用于执行此方法的工具方面的负担，补丁复合金属板在成形之前被加热到至少800-850°C，被迅速插入，在加热的状态下被迅速成形，并且在成形的状态被机械地保持着时，随后通过与成形工具接触而被明确地冷却，其中成形工具是强制从内部冷却的。在800-500°C之间的非常重要的温度特别应当是在规定的冷却速率下穿过的。一般认为结合加强金属板和基板金属板的步骤是可以很容易整合的，其中零件是彼此硬钎焊在一起的，由此可以同时在接触区获得有效的腐蚀保护。此方法的缺点是所述工具特别是由于固定的内部冷却所以非常复杂。 从DE 2003306已知一种挤压和硬化钢零件的方法和设备。目的在于将薄钢板零件挤压成形和将它们硬化，其中它意在消除已知方法的缺陷，特别是由薄钢板制成的零件是以顺序的分离步骤通过模压和硬化制造的。特别地，它意在消除硬化或淬火产品会呈现的希望形状的翘曲的问题，所以需要额外的工作步骤。为此，一张钢板在被加热到导致其奥氏体状态的温度后，被放置在一对一起工作的成形元件之间，之后挤压钢板同时热量被迅速从钢板转移到成形元件中。在整个过程中，零件都保持在冷却温度，因此在成形压力下向零件上施加了淬火作用。 从DE 10120063 C2已知，将一种由以带状形式提供的原料制备的汽车用异型金属结构单元送入轧辊辊型装置中并将它们成形为轧辊辊型的零件，其中，在从轧辊辊型装置出来之后，轧辊辊型的零件上部分区域被感应加热到硬化所需的温度并随后在冷却装置内淬火。在此之后，将轧辊辊型的零件切削到应有的尺寸成为异型结构零件。 从USP 6，564，504 B2已知一种具有非常高的机械性能的零件的制造方法，其中零件是通过冲压由轧制钢板构成的条来制造的，且其中一种热轧和特别是涂布材料被使用金属或金属合金涂覆，用于保护钢表面，其中切割薄钢板并获得了薄钢板预成形品，薄钢板预成形品冷成形或热成形并被在热成形之后冷却和硬化或者在冷成形之后被加热尔后冷却。在成形之前或跟随在成形之后一种金属间合金被施加到表面上，提供腐蚀防护和钢脱碳，其中此金属间化合物据说还具有润滑功能。随后，多余的材料被从成形的零件上除去。此涂层据说主要是基于锌或锌和铝的。这里可以使用双面都电解涂锌的钢，其中奥氏体化应该发生在950°C。此电解锌涂层在奥氏体化过程中被完全转化成铁-锌合金。还指出在成形和在被保持以冷却的过程中，涂层不会妨碍热量通过工具本文档来自技高网...

【技术保护点】
由薄钢板制造硬化结构零件的方法，包括以下方法步骤：将由具有阴极防腐的薄钢板制成的成形零件冷成形，随后为奥氏体化而进行热处理，其特征在于，a） 在所述成形元件的冷成形之前、之中或之后对所述成形零件进行最终修整和所需的穿孔或制造穿孔图案，其中b） 所述冷成形和所述修整以及所述穿孔和穿孔图案在所述结构零件上的排布以使所述成形零件比最终硬化结构零件小0.5‑2%的方式进行，其中c）随后，为进行热处理而冷成形的成形零件至少在部分区域在环境氧的加入下被加热到允许钢材奥氏体化的温度，和d） 随后，经加热的结构零件被转移到模硬化工具中并在该模硬化工具中进行模硬化，其中所述结构零件通过与模硬化工具接触和被模硬化工具挤压（保持）而冷却并从而硬化，和e）所述阴极防腐涂层由主要由锌构成的混合物构成，且该混合物中还包含一种或多种总量占总混合物的0.1‑15重量%的对氧具有亲和力的元素，其中镁和/或硅和/或钛和/或钙和/或铝被用作所述混合物中的对氧具有亲和力的元素。

【技术特征摘要】
2003.07.29 AT A1203/2003;2003.07.29 AT A1202/20031.由薄钢板制造硬化结构零件的方法，包括以下方法步骤:将由具有阴极防腐的薄钢板制成的成形零件冷成形，随后为奥氏体化而进行热处理，其特征在于， a)在所述成形元件的冷成形之前、之中或之后对所述成形零件进行最终修整和所需的穿孔或制造穿孔图案，其中 b)所述冷成形和所述修整以及所述穿孔和穿孔图案在所述结构零件上的排布以使所述成形零件比最终硬化结构零件小0.5-2%的方式进行，其中 c)随后，为进行热处理而冷成形的成形零件至少在部分区域在环境氧的加入下被加热到允许钢材奥氏体化的温度，和 d)随后，经加热的结构零件被转移到模硬化工具中并在该模硬化工具中进行模硬化，其中所述结构零件通过与模硬化工具接触和被模硬化工具挤压(保持)而冷却并从而硬化，和 e)所述阴极防腐涂层由主要由锌构成的混合物构成，且该混合物中还包含一种或多种总量占总混合物的0.1-15重量％的对氧具有亲和力的元素，其中镁和/或硅和/或钛和/或钙和/或铝被用作所述混合物中的对氧具有亲和力的元素。2.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M弗莱尚德，S科尔恩博格，G兰德尔，AE拉布，W博兰斯泰特，J法德尔，R韦霍夫，W施塔尔，
申请(专利权)人：沃斯特阿尔派因钢铁有限责任公司，奥钢联金属成型有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT