用于在低温下生产成型板件的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于将板坯或半成品(1)制成成型板件的方法，该板坯或半成品由含有至少60％重量的铁和至少5％的残留奥氏体含量的钢构成的材料制成，其中该板坯或半成品(1)在成型前至少部分地冷却至低于-20℃的温度，并在低于-20℃的温度下在成型工具(2)中进行成型。目的在于提供一种用于生产满足负载要求的板件的方法，该方法一方面实现了低温成型的大规模投入使用，而且实施方案特别简单，该目的由此实现，即，在控温冷却装置(3)中将板坯或半成品(1)的材料温度降至-20℃以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在低温下生产成型板件的方法和设备
本专利技术涉及一种用于将板坯或半成品制成成型板件的方法，该板坯或半成品由含有至少60％重量的铁和至少5％的残留奥氏体含量的钢构成的材料制成，其中该板坯或半成品在成型前至少部分地冷却至低于-20℃的温度，并在低于-20℃的温度下在成型工具中进行成型。此外，本专利技术还涉及一种用于实施该方法的设备，以及所生产的板件的有利的用途。
技术介绍
为了满足例如在汽车工业中的日益增长的对于减轻重量的要求，用于生产成型板件的方法得到发展，该生产方法特别是指在“热成型”概念下进行加压淬硬过程，以获得经加压淬硬的部件的最大强度，即屈服强度和抗拉强度。这样板件的壁厚能够减至最小，重量也因此减至最小。在此通常需将板件或半成品加热至AC1转变温度以上，从而使板件中主要存在奥氏体组织，以便随后在极高的温度下成型并迅速冷却。由此实现了奥氏体组织通过迅速的冷却向马氏体的转变，从而能够获得极高的抗拉强度和屈服强度。通过这种方法能够使锰硼钢，例如锰硼钢MBW1500获得超过1100兆帕的抗拉强度。此外这种已知的用于热成型的方法得到进一步发展，从而使板件也能够局部具备极大的屈服强度和抗拉强度，并由此实现了满足负载要求的板件设计。借此可以避免“拼焊板”或单独的构件的使用，而使用这种“拼焊板”需要高成本的额外接合步骤，例如使用激光射线。而热成型的缺点一方面在于，为了将板坯或半成品加热至AC1转变温度以上，一般为850℃以上，需要消耗极大的能量。此外，在例如防腐蚀所需的表面涂层方面会产生巨大问题。通常会使用热渗铝或铝-硅涂层半成品，而这种半成品却不具有阴极防腐蚀功能。含锌表面涂层虽然具有阴极防腐蚀功能，但在加热过程中表面上的锌会有熔化的风险。无涂层的半成品若未在保护气体下作业则容易氧化。与此相反，由日本专利申请JP2000/178640A已知一种方法，其中，部件在低温下进行成型，并由此能够通过强化材料获得极高的抗拉强度和屈服强度。在该日本专利申请中建议，通过液氧、液氮或干冰，或者以其他方式至少部分地冷却部件，并在-50℃至-200℃的温度下成型该部件。为此建议将部件浸入相应的冷却介质中，从而使该部件极端剧烈地冷却。一方面将板材成型件浸入液氮或液氧又或干冰中的方法不易适应大规模生产。此外对于相应设备的操作人员来说也存在危险，这种危险导致了安全措施的增加。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种用于生产满足负载要求的板件的方法，该方法一方面实现了低温成型的大规模投入使用，而且实施方案特别简单。根据本专利技术的第一教导，上述目的由此实现，即，在控温冷却装置中将板坯或半成品的材料温度降至-20℃以下。与已知的现有技术相反，在控温冷却装置中将板坯或半成品控制在低于-20℃的成型温度下，优选控制在-40℃至-180℃区间的温度下。在板坯或半成品所使用的残留奥氏体钢中，低温配合成型过程导致了奥氏体部分转变为马氏体，从而实现了主要是屈服强度的显著提高。此外，该控温冷却装置以简单的方式，使得由于使用液态的、低温的冷却介质，例如液氧、液氮，又或由于使用液态的或固态的二氧化碳(干冰)而产生的危险大幅降低，从而使低温成型的大规模投入使用成为可能。控温冷却装置在本专利申请的意义上可理解为这样一种装置，即，板坯或半成品放置在该装置中，并通过使用相应的低温冷却介质使该板坯或半成品达到低温。并不绝对要求板坯或半成品为此直接接触冷却介质，例如接触液态的氧、氮或二氧化碳。根据本专利技术的第一实施方案，优选在成型过程的前一刻将板坯或半成品从冷却装置中取出并立即送入成型工具。通过在成型过程的前一刻取出板坯或半成品，能够使板坯或半成品尽可能直至成型时仍保持成型温度，并因此也至少在成型过程开始时具有所要求的温度。除了使用控温冷却装置外，也可以使用控温成型工具，以便使从冷却装置中取出的板坯或半成品能够在成型工具中尽可能长时间地保持低温。此外，根据本专利技术的另一实施方案，成型工具自身能够作为冷却装置使用，板坯和半成品在该成型工具中冷却并成型。为此该成型工具具有这样的装置，该装置用于冷却板坯或对与板坯或半成品接触的区域进行温度控制，从而实现最佳的冷却过程。根据本专利技术所述的方法的这一实施方案的特别有利之处在于，板坯或半成品仅需要放入成型工具中，并且不需进行其他的取出或运输作业便能够在该成型工具中进行成型。由此实现了过程控制的最大化，因为成型温度能够以简单的方式通过成型工具进行控制。根据本专利技术所述的方法的下一实施方案，成型工具仅在要求高屈服强度和抗拉强度的区域调节待成型板坯或待成型半成品的温度。由此能够单独通过成型工具的构造确定成型板件的区域，该区域基于低温成型应具备高强度，即高的抗拉强度和/或屈服强度。由于成型工具的温度很低，成型工具的表面在接触到潮湿的外部空气时容易结冰。在这点上，根据本专利技术所述的方法的另一实施方案，能够由此使过程安全性进一步提高，即，通过使用除冰装置在成型前或在成型过程中防止成型工具、板坯和/或半成品结冰。使用机械除冰装置能够以简单的方式除去成型工具上已经产生的结冰。此外还可以附加地或替代地通过使用保护气体在成型工具、板坯或半成品的冷却区域产生保护气体层以防止结冰。通过在板坯或成型工具的冷却区域形成保护气体层，使得湿气不会在该位置冷凝或冻结，也不会在板坯、半成品或成型工具的区域沉积。这一措施可以例如与机械除冰装置配合使用。优选通过保护气体进行成型工具、板坯和/或半成品的冷却，其中保护气体优选通过设置在成型工具中的流动通道，流入成型工具、板坯和/或半成品的相应的待冷却区域。此外，在根据本专利技术所述的方法中能够使用壁厚特别小的板坯或半成品。该壁厚优选为0.5毫米至1.80毫米，特别优选为0.7毫米至1.20毫米。尤其是通过使用控温成型工具相应地成型如此低厚度的板坯或半成品就特别有利，因为这样的厚度在成型工具中能够特别迅速地达到低温，并因此能够以相对短的周期生产满足负载需要的成型板件，该板件在高负载区域的强度明显提高。特别优选对具有表面涂层的板坯或半成品进行成型，其中作为表面涂层可选地使用含锌的表面涂层。该表面涂层在低温成型过程中不会受损，从而能够顺利地通过使用含锌表面涂层实现阴极防腐蚀，而该涂层也不会对成型过程产生消极影响。这样生产出来的板材成型件一方面具有满足负载要求的强度值，另外基于表面涂层而具有特别好的防腐蚀性。当然除含锌表面涂层之外也能够毫无问题地使用能够在相应低温下成型的有机涂层。根据本专利技术的第二教导，上述目的通过本方法的实施设备这样实现，即，设置一种成型工具，该成型工具具有用于放入板坯或半成品的接纳部，并设置有用于至少局部地将板坯或半成品在接纳部中冷却至-20℃以下的装置。根据本专利技术所述的设备使板坯或半成品能够在成型工具中冷却至成型温度，并能够不需其他运输步骤而进行成型。由此实现了经济性的最大化，因为在温度调节步骤和成型步骤之间不需将板坯或半成品从成型工具中取出。成型工具优选具有除冰装置，用于对成型工具、板坯和/或半成品的冷却区域进行除冰，以保证耐久的、过程安全的操作。为此该装置可以包括例如机械装置如刷子或刮刀，该机械装置也能够清除已经产生的结冰。根据本专利技术所述的设备的另一实施方案，成型工具至少在与板坯或半成品接触的区域具有流动通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将板坯或半成品制成成型板件的方法，所述板坯或所述半成品由含有至少60％重量的铁和至少5％的残留奥氏体含量的钢构成的材料制成，其中所述板坯或所述半成品在成型前至少部分地冷却至低于‑20℃的温度，并在低于‑20℃的温度下在成型工具中进行成型，其特征在于，在控温冷却装置中将所述板坯或所述半成品的材料温度降至‑20℃以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.31 DE 102012104734.01.一种用于将板坯或半成品制成成型板件的方法，所述板坯或所述半成品由含有至少60％重量的铁和至少5％的残留奥氏体含量的钢构成的材料制成，其中所述板坯或所述半成品在成型前至少部分地冷却至低于-20℃的温度，并在低于-20℃的温度下在成型工具中进行成型，其特征在于，在控温冷却装置中将所述板坯或所述半成品的材料温度降至-20℃以下，其中，所述板坯或半成品放置在所述控温冷却装置中，并通过使用相应的低温冷却介质使所述板坯或半成品达到低温，而且所述板坯或半成品不直接接触冷却介质。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在成型过程的前一刻将所述板坯或所述半成品从所述冷却装置中取出并立即送入所述成型工具。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成型工具用作冷却装置，所述板坯或所述半成品在所述成型工具中冷却，并随后进行成型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述成型工具仅在要求高屈服强度和抗拉强度的区域调节待成型所述板坯或待成型所述半成品的温度。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过使用除冰装置在成型前或在成型过程中防止所述成型工具、所述板坯和/或所述半成品结冰。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过使用机械除冰装置和/或通过使用用于在冷却区域形成保护气体层的保护气体来防止结冰。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过所述保护气体进行所述成型工具、所述板坯和/或所述半成品的冷却。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述保护气体在设置在所述成型工具中的流动通道中流动。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述板坯或所述半...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿克塞尔·格吕内克勒，马库斯·策纳克，托马斯·黑勒，叶卡捷林娜·博查罗瓦，赛义德·阿明·穆萨维·里齐，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司，奥托库姆普尼罗斯塔有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE