用于制造金属部件的多层冲裁方法技术

本公开涉及一种用于冲裁金属部件(10)的方法，其中，具有多个相互堆叠的、优选基本上相同的单独的层(50)的多层基本材料(51)被放置并部分地夹被夹持在冲裁模(80)和坯料保持器(70)之间，并且其中，冲裁冲头(30)相对于冲裁模(80)移动，借此从多层基本材料(51)切割并分离若干冲裁部件(10；11)。根据本公开，在其这种冲裁之前，冷轧多层基本材料(51)，之后不进行退火或正火，以便减少冲裁期间多层基本材料(51)的特别是中间层(50)的塑性变形。冲裁后，金属部件(10)进行退火，以改善其机械、电和/或磁性能。

Multi layer blanking method for manufacturing metal parts

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造金属部件的多层冲裁方法
本公开涉及一种用于冲裁金属部件的方法，特别是涉及一种多层冲裁方法。冲裁方法本身是公知的，并且广泛应用于金属部件的制造中，特别是用于从带状、片状或板状的基本材料上切割出金属部件。在已知的冲裁方法中，通过将相应形状的冲裁冲头压靠并穿过基本材料来成形金属部件的至少2D轮廓，所述基本材料被夹持在冲裁装置的冲裁模和坯料保持器之间。冲裁模和其上的坯料保持器限定被成形为容纳冲裁冲头的相应的腔。当通过冲裁冲头相对于冲裁模的运动将这种基本材料逐渐压入腔中时，冲裁模的限定其腔的轮廓的边缘切入并最终完全切穿基本材料。
技术介绍
在已知的冲裁方法和冲裁装置中，例如，就冲裁部件的形状精度和/或表面质量而言，诸如冲裁模的切割边缘的倒角、冲裁冲头的外轮廓与限定腔的冲裁模内轮廓之间的间隙、由冲裁冲头施加的压力、基本材料的厚度和机械性能等许多因素对冲裁处理结果分别具有相应的影响。上述冲裁方法和冲裁装置例如用于制造用于叠层的单独的层，例如用于美国专利No.4,738,020中描述的电机的转子和/或定子层板堆叠或变压器芯叠层的单个层。关于冲裁部件的这一应用和其它已知应用，通过使用这种小厚度的基本材料来生产具有小厚度的单个冲裁部件可能是技术上的需要。例如，在所述电机定子或转子堆叠的情况下，电机的电效率至少在一定程度上与基本材料的厚度、即单个转子/定子层板的厚度成反比。然而，在实践中，最小要求厚度适用于冲裁方法中的基本材料。否则，基本材料可能太薄而无法正确处理，例如，当提供给冲裁装置时可能变形。此外，由于通过冲裁冲头施加的力，(过薄的)基本材料可能导致冲裁部件的不想要的变形、例如其拉伸或局部变薄。最后，制造业经济学也起到了限制作用。毕竟，单个层板越薄，需要制造的层板就越多，才能形成一定高度的叠层堆叠。为了提高已知冲裁方法的生产率，本领域已提出在其中应用层叠基本材料，即在实际冲裁(即切割)之前将两层或两层以上的基本材料彼此堆叠。然后，可以用单个冲裁冲头在单个冲裁行程中形成对应于层叠基本材料的层数的多个冲裁部件。然而，在本领域中也观察到，在这样的冲裁部件的切割边缘处的塑性变形可能超过在仅使用一层基本材料的更传统的冲裁方法中获得的这种变形。所谓的多层冲裁方法的这一特征限制了其实际使用，因为并非所有冲裁部件的应用都能容许如此大的塑性变形，或者至少这样的特征在其某些应用中可能会损害冲裁部件的性能。例如，由于在各个层板的切割边缘处的如此大的塑性变形，所述叠层堆叠的电和/或磁性能可能不是最佳的。特别地，塑性变形不利地降低了金属的磁导率和/或增加了金属的磁滞(损耗)。同样作为其结果，在叠层堆叠中的至少一些层板之间，在其切割边缘处或附近可能不利地存在较小或较大的(空气)间隙。此外，冲裁过程中减少塑性变形有助于减少冲裁毛刺的形成，并提高冲裁部件的形状精度，例如允许这些部件进行压装。
技术实现思路
本公开旨在改进多层冲裁方法。特别地，本公开旨在减少使用这种方法获得的冲裁部件的切割边缘处或附近的塑性变形。根据本公开，这样的目的通过根据本公开的用于冲裁金属部件的方法来实现。特别地，根据本公开，通过冷轧原材料以减小其厚度并从而通过晶粒尺寸细化和位错成核来加工硬化基本材料来获得基本材料。从而大大降低了基本材料的断裂伸长率、即增加了其脆性。然后将多层基本材料组合成层叠基本材料，并从层叠基本材料冲裁金属部件。随后，对冲裁部件进行所谓的正火或退火热处理，以改善其机械、电和/或磁性能，特别是通过它们的金属微结构的所谓的恢复和再结晶来降低脆性。特别地，在诸如电工钢的钢基本材料的情况下，钢的退火或正火热处理通常以高于650摄氏度的温度、例如以大约800到1000℃的温度进行。优选地，金属部件被感应加热到这样的温度。通过上述新型多层冲裁方法，至少相对于使用在轧制后但在冲裁之前退火的基本材料时，在实际冲裁、即切割期间引入的冲裁部件的边缘变形被显著且有利地减小。优选地，在冷轧的处理步骤中将基本材料的厚度限定为在这种冷轧之前原材料厚度的5％到30％之间。此外，特别是在比如电工钢的钢基本材料的情况下，在所述冷轧处理中，即在其冲裁之前，对于基本材料，要求大于450MPa、优选大约500MPa的屈服强度和/或大于210HV0.1直至450HV0.1、优选大于250HV0.1、更优选在300到400HV0.1之间的最小硬度(特别是与材料硬度达200HV0.1和屈服强度达420MPa的退火电工钢相比)。在根据本公开的新型多层冲裁方法的更详细的实施例中，包括对冷轧过但仍未层叠基本材料的表面层进行氧化的附加处理步骤。根据本公开，通过这种氧化表面层，至少与其(冷轧)轧制表面之间的摩擦相比，在层叠基本材料的各个层之间实现了相对较高的摩擦。通过增加层叠基本材料的各个层之间的摩擦力，有利地抑制了它们之间的相对运动。特别地，在层叠基本材料的中间层相对于其顶层和底层拉伸，同时被拉入和弯曲到冲裁模的腔中的多层冲裁方法中观察到的现象可以通过所述的各个层之间增加的摩擦力来抵消，并且可以改善所有同时冲裁的部件之间的形状一致性。当然，钢的氧化物已经在室温空气中形成，但这种氧化当然可以通过提高处理温度和/或在富氧处理气氛中加速，同时保持远低于650摄氏度的最低退火温度，例如以600摄氏度的温度，以便保持冷轧基本材料目前所期望的机械性能。特别是在带状基本材料的情况下，优选将其感应地、例如通过将其逐渐供送通过感应线圈而加热到氧化处理温度。氧化处理温度优选仅保持60秒或更短，使得氧化处理可以容易地集成到多层冲裁方法的整个方法链中，特别是恰在基本材料的层的堆叠之前，然后可以相对容易地布置为连续处理。在这种情况下，当根据本公开随后对表面氧化的冲裁部件进行正火或退火热处理时，退火热处理在至少几乎不含氢的氮气气氛下进行，以避免其金属氧化物表面层的还原、即消除。应当注意，当从电工钢生产用于转子、定子或变压器叠层的层板时，特别是那些硅重量含量在1.5％到3.5％之间和碳重量含量小于0.005％的电工钢，氧化的后一附加处理步骤特别有效。这些类型的叠层要求其各个层板彼此电绝缘，该电绝缘也有利地通过其氧化表面层而实现。还应注意，根据本公开的多层冲裁方法特别适合于并且可以有利地利用由3到12层或更多层、更优选为4到6层组成的层叠基本材料。此外，根据本公开的用于冲裁金属部件的方法可以有利地利用由每个层的厚度在0.5mm低至0.05mm或更小的范围内、更有利地在0.3mm到0.1mm之间的各个层组成的层叠基本材料。特别地，所使用的层叠基本材料优选地由0.1到0.2mm厚度之间的4到6层组成。层叠基本材料的总厚度优选不超过2mm，以避免其层的过度变形。出于同样的原因，各个层的厚度应优选不小于0.1mm。附图说明下面，通过示例实施例并参照附图进一步说明根据本公开的多层冲裁方法，其中：图1是典型的冲裁部件的透视图，其是由电工钢制成的用于电机转子的层板的堆叠、即叠层的单个层板；图2A至2F示意性地示出了用于形成冲裁部件的多层冲裁装置和方法；图3提供了图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从层叠基本材料(51)冲裁金属部件(10)的方法，所述层叠基本材料(51)由多个相互堆叠的单独的层(50)组成，其中，每个这样的单独的层(50)借助于冷轧从较厚的起始材料获得，其中，这些单独的层(50)被堆叠以形成层叠基本材料(51)，其中，金属部件(10)借助于冲裁装置(90)从层叠基本材料(51)冲裁出来，并且其中，金属部件(10)经受退火和/或正火热处理。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171102 NL 10426181.一种用于从层叠基本材料(51)冲裁金属部件(10)的方法，所述层叠基本材料(51)由多个相互堆叠的单独的层(50)组成，其中，每个这样的单独的层(50)借助于冷轧从较厚的起始材料获得，其中，这些单独的层(50)被堆叠以形成层叠基本材料(51)，其中，金属部件(10)借助于冲裁装置(90)从层叠基本材料(51)冲裁出来，并且其中，金属部件(10)经受退火和/或正火热处理。


2.根据权利要求1所述的从层叠基本材料(51)冲裁金属部件(10)的方法，其特征在于，层叠基本材料(51)无论作为整体还是其单独的冷轧的层(50)都不经受退火和/或正火热处理。


3.根据权利要求1或2所述的从层叠基本材料(51)冲裁金属部件(10)的方法，其特征在于，在堆叠这些基本材料的层(50)以形成层叠基本材料(51)之前或同时，基本材料的单独的冷轧的层(50)经受氧化处理。


4.根据权利要求1、2或3所述的从层叠基本材料(51)冲裁金属部件(10)的方法，其特征在于，所述起始材料是用于电机的定子或转子或变压器芯的钢、特别是硅钢，更特别地是硅重量含量在1.5％到3.5％之间、碳重量含量低于0.005％的硅钢。


5.根据前述权利要求中任一项、特别是根据权利要求4所述的从层叠基本材料(51)冲裁金属部件(10)的方法，其特征在于，退火和/或正火热处理在基本上不含氢的氮气气氛中进行，并且以至少650摄氏度的温度、优选以800摄氏度到1000摄氏度之间的温度进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·布兰茨玛，B·彭宁斯，C·斯奈皮，J·布格豪斯，S·科普曼斯，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE