用于制造淬火的成型构件的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于制造淬火的成型构件的方法和热成型模，特别是用于制造汽车的结构部件或车身构件。对金属板坯进行加热，直到材料的特定奥氏体化温度范围内的一个温度，然后在热成型模(1)的造型空间(4)中将该金属板坯热成形加工为成型构件(5)，并通过与热成型模(1)的造型空间(4)中的冷却剂(KM)接触进行淬火。为此，冷却剂(KM)通过流入通道(7、8)被导入到造型空间(4)中。按本发明专利技术的第一个方面，成型构件(5)至少局部地用冷却剂(KM)加以冷却，其压力(pKM)是处在该冷却剂(KM)的蒸汽压力(pD)以上。本发明专利技术的第二个方面规定：冷却剂(KM)的聚集态是可调的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造淬火的成型构件的方法和装置，特别是用于制造汽车的结构部件或车身构件。
技术介绍
为了减轻重量和提高碰撞强度，在汽车工业中使用高强度的钢板，这种钢板被热成形加工为成型构件并进行加压淬火。对金属板进行热成形加工和加压淬火本身是已知的，例如DE 24 524 86 Al中就公开过。在此，对金属板坯进行加热，直到材料的特定的奥氏体化温度范围中的一个温度，这就是说，加热到超过转化温度ACl的一个温度，优选是大于AC3，加热是在一热处理设备中进行的，然后将该金属板坯放进压制模具中，并进行成形加工。成型构件被夹持在压制模具中，通过冷却加以淬火硬化。就淬火所需的冷却而言，分为间接冷却和直接冷却。间接冷却是通过冷却通道实现的，这些冷却通道以钻孔或缝隙的形式(甬道冷却)离成形表面一定距离地加设于模具中。一种冷却剂(通常是水)通过这些冷却通道流过，该冷却剂将从热的成型构件传递到模具上的热量向外排出。采用直接冷却时，成型构件在热成型模中直接地与冷却介质相接触。按DE 10 2005 028 010 B3中所介绍的热成型模，压型机的下模具处于一个液体浴内。在此，模具几何构形的各部分甚至全部的模具几何构形都可以处在液面之下。要进行热成形和要进行淬火的板材成型件则被置于液面之上，在压型机行进时，便通过上模具而浸入液体浴中并被深拉到下模具中。此外，DE 26 03 618 Al也公开了在热成型模中直接冷却的方法。在下模具和上模具的成形面上，加设有同心的环形槽，通过模具所导引的冷却通道都通入这些环形槽中。 冷却液通过这些冷却通道被一直引入到环形槽中而直接地与要淬火的板材成型件相接触。 这种直接冷却至少在理论上可以期待获得一种改进的冷却，因为冷却液直接与成型构件相接触。在实际中，接触压力或者说是在成型构件和热成型模之间的接触条件对热传输和热排出有很大的影响。模具都是使用计算机数控的机器(CNC-机)制成的，精密度达百分之几毫米，随后加以刮研处理，借以使成型构件和模具之间的隙缝保持尽可能的小。尽管做出了各种努力，但仍可能在构件出现拉伸的区域内或者在陡直的侧面的区域内，在构件和模具之间产生空隙，这种空隙有很强的绝缘作用，从而在此使热传输受损。由于磨损之故， 构件和模具之间的空隙也是不能避免的。作为冷却剂或冷却液，大都使用水，其高的汽化焓有利于冷却过程。视成型构件上的表面温度的高低而定，在冷却剂和成型构件之间进行接触时便会出现不同的蒸发现象。在高的表面温度情况下，水便汽化，并在成型构件表面上形成一层蒸汽膜，该蒸汽膜由于相比液体有小得多的导热能力之故而起着绝热作用。在膜蒸发的区域内， 成型构件因此只能比较缓慢地冷却下来。当待冷却的表面未超过所谓的莱顿冷冻温度(Leidenfrosttemperatur)时，就会局部地和不规则分布地在成型构件表面上在液体和成型构件之间出现直接的接触。被冷却下来的热流在这些区域内升高。一旦冷却剂的温度低于蒸发温度，就不再产生蒸发，热量便会在成型构件表面完全被润湿的情况下对流地被传导。冷却剂的上述蒸发现象或者说相态在冷却期间可能导致在成型构件上出现局部以及时间上不同的和不可控制的冷却过程。这一点对成型构件的特性和最终对产品质量都是有影响的。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的目的是，开发出一种方法和一种装置，用于制造淬火的成型构件，以提高热传导的效率，并从而改进冷却作用，以及借以能够精确地、在工艺上可靠地和可重现地调整成型构件的材料特征值。上述目的的第一个解决方案见权利要求1中所述。本解决方案的核心思想规定 对冷却剂的聚集态进行控制。通过利用压力和冷却剂量对聚集态的有针对性的控制和通过对液相及汽态相和/或气相的调整，便可在改进的冷却过程控制条件下，排出高的热流。此外，还可在硬度和抗拉强度方面完全地或部分地不同程度调整成型构件的材料特征值。针对专利技术目的的方法部分的第二个解决方案如权利要求3中所述，是在于这样一种方法，其中，将成型构件在热成型模中通过利用冷却剂进行的直接冷却而加以淬火。依本专利技术，成型构件至少部分地用冷却剂加以冷却，其压力是在该冷却剂的蒸汽压力以上，其中，冷却剂以达到25MPa的压力被送入到前室中。为了改善接触，并从而改善从成型构件至热成型模的热量导出，将模具造型空间中在成型构件和模具之间或者说接触面之间的、不合乎要求的空隙加以封闭，为此，将冷却剂以在该冷却剂的蒸汽压力以上的压力送入到造型空间中或上模具和下模具之间的模具间隙中。因此，本专利技术的这一方面的目标是在冷却过程中获得冷却剂的一种稳定的液相。 冷却剂的汽化是通过在蒸汽曲线以上的一个提高的压力范围内的工作而受到制止的。通过被送入造型空间中或送入到成型构件和模具的接触面之间的间隙中的冷却剂，与否则存在气垫的情况相反，极大地提高了热传导作用。这种热传导现在就理想地相当于良好的模具接触情况下的热传导。本专利技术提出的方法的一些有利的发展是各从属权利要求的主题。在造型空间中用冷却剂对成型构件加载，以便将其冷却和淬火，可以全面积地在整个构件表面上实施，或者局部地限于在成型构件的某些区域上实施。于是便可获得一种全面加压淬火的成型构件或一种部分淬火的或局部不同淬火的成型构件。还可以对成型构件的不同区域进行不同冷却，从而赋予这些区域互不相同的硬度值和强度特性。将具有达到25MI^压力的冷却剂送入到造型空间中，而且是以很高的体积流量送入。冷却剂供给的持续时间和/或压力的高低也可加以改变。根据一项有利的发展，在造型空间中对成型构件的构件温度加以测量。另外，也可以在造型空间的接触面的区域内对模具温度加以测量。根据构件温度和/或模具温度来控制冷却剂供给的起始时间点和终止时间点。此外，在一种方法变型中提出造型空间中的冷却剂分配是能够可变地进行控制的。在此，成型构件的某些(第一)区域以冷却剂加载，而其它(第二)区域则不以冷却剂加载。也可将彼此不同的区域在时间上错开地以冷却剂加载，借以有针对性地或精确地调整在这些区域中适配于相应构件的材料特性。尤其是，当构件在某些区域中不同地加以冷却时，有利的是，成型构件在从热成型模中取出之后固定地保持于一冷却站中。这样就可避免成型构件由于热应力之故造成的变形。为了有针对性地调整冷却剂的聚集态，冷却剂被送入或者说注入到造型空间中所用的压力在冷却阶段期间在控制技术上应适配于冷却剂的蒸汽压力。视注射压力而定，可以在模具间隙中产生一种具有良好导热能力的水层或者产生一种具有另一种导热能力的湿蒸汽。如前所述，压力可按时间控制和/或按温度控制，特别是，根据对热成型模中的成型构件上和/或对热成型模上的温度测量来进行调整。此外，冷却剂可以间歇性地注入到造型空间中。这样就可获得两种在控制技术上即使在大批量生产的范围内也可合理转化的参数-脉冲时间和频率。通过对每一脉冲的冷却剂量以及其时间顺序的有针对性的控制，便可排出高的热流。针对专利技术目的的物的部分(装置部分)的解决方案是在于具有权利要求13所述特征的一种热成型模。该热成型模包含上模具和下模具。在上模具上和/或在下模具中配置了流入通道，经由这些流入通道可以将冷却介质导入到在上模具和下模具之间所形成的造型空间中，或者说导入到封闭的造型空间的模具间隙中。冷却剂的聚集态是可调的。这一点可通过对压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于制造淬火的成型构件的方法，特别是用于制造汽车的结构部件或车身构件，其中，对金属板坯进行加热，然后在热成型模（１）的造型空间（４）中将该金属板坯热成形加工为成型构件（５），并通过与所述热成型模（１）的造型空间（４）中的冷却剂（ＫＭ）接触进行淬火，为此，所述冷却剂（ＫＭ）通过流入通道（７、８）被导入到所述造型空间（４）中，其特征在于：对所述冷却剂（ＫＭ）的聚集态进行调整。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C·希尔舍，M·佩尔曼，
申请(专利权)人：本特勒尔汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：DE