用于空心型材淬火的方法以及淬火工具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于空心型材淬火的方法以及一種淬火工具。
【背景技術】
[0002]由鋼、特別是錳硼鋼構成的工件的淬火是一種充分公開的用于與材料性能相適宜的方法。為此，根據材料，將工件加熱至其奧氏體化溫度，例如在錳硼鋼的條件下加熱至大約930°C，隨后快速冷卻或激冷。為了制造優選的車身構件，將待淬火的工件放入淬火工具中用于冷卻。在此，通過校準或擠壓該工件可能發生極小的形狀改變。
[0003]在間接的熱成型中特別是首先通過冷成型預設淬火后工件的形狀的基礎。如果空心型材需進行該淬火過程，該淬火工具通常僅在空心型材的外表面上冷卻該工件。
[0004]公開文本EP1 755 801 B1中已知一種方法，其中，淬火工具中的冷卻劑經過空心型材的內腔并且在此使空心型材從內部冷卻。但是該方法僅限于空心型材的淬火，該空心型材也在淬火工具中成型。
[0005]另外，由錳硼鋼構成的工件易于生成氧化肩。因此，這些鋼材設置有氧化抑制的涂層，比如AlS1、AlMg、鋅或者其他涂層。這些涂層滿足了所期望的要求，但是會導致不希望出現的負效應，比如對于向內擴散需要更長的爐內停留時間、焊接過程中與材料混合和/或通過在錳硼鋼上涂覆和局部除去涂層而產生額外費用。
[0006]現有技術因此提出僅對未涂層的工件進行加熱而且在結束時通過適宜的方法，例如通過噴砂，再次除去所產生的氧化肩。但是已顯示，在事后去除氧化肩與巨大的額外費用相關聯，特別是對空心型材而言，其內腔以相對小的橫截面和較長的長度而難以到達。除此之外，幾乎不能避免的剩余氧化肩的污染會導致凈化開支提高并導致工具磨損增加。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種用于使空心型材淬火的方法，通過該方法可以在淬火中有效地從空心型材上移除熱量而且通過該方法盡可能地避免了生成氧化肩。
[0008]該目的通過一種用于使具有內腔的空心型材淬火的方法得以實現，該方法包括以下工藝步驟:
[0009]-制備空心型材，
[0010]-加熱該空心型材，
[0011]-將空心型材放置在淬火工具中并且
[0012]-冷卻該空心型材，
[0013]其中，在冷卻的工藝步驟中通過與內腔結構形狀相適應的冷卻芯從內部冷卻空心型材。
[0014]與現有技術相反，代替冷卻介質為了冷卻而流過空心型材的內腔，空心型材從內部通過冷卻芯冷卻。以此可以例如省去花費較高的、將冷卻介質有針對性地導入空心型材的內腔中的準備系統。除此之外，通過冷卻芯的結構形狀使冷卻效果在空間內分布并且以此控制或影響冷卻效果。通過成型過程與淬火的分離可以將從內部冷卻空心型材例如也擴展至已通過冷成型方法成型的空心型材。
[0015]優選冷卻芯具有冷卻面，冷卻芯經過該冷卻面將空心型材的熱量在冷卻或淬火過程中導出，從而在冷卻過程中起到使空心型材組織狀態改變的作用。另外還設置為，在冷卻的工藝步驟中也從外部冷卻空心型材。為此設置為，空心型材放置在淬火工具的容納部中，其中，該容納部與空心型材外表面的結構形狀相適應。特別是該容納部具有一個工具有效面，經加熱的空心型材的熱量經該工具有效面導出并且以此冷卻空心型材。
[0016]本發明有利的設計和擴展方案能夠由從屬權利要求以及參照附圖的描述中得出。
[0017]根據本發明另一個實施方式設置為，冷卻芯通過流通經過冷卻芯的冷卻介質或通過外部的冷卻設備冷卻。例如冷卻芯包括在一個冷卻循環中，該冷卻循環將冷卻芯所吸收的熱量轉移走。優選冷卻芯可從空心型材的內腔中多次取出并且再次放到內腔的內部。在取出和再次放入內腔之間的時間，冷卻芯優選通過外部的冷卻設備冷卻，比如通過冷浴槽、干冰池或氣體環流冷卻。由此可以以有利的方式確保，即使當冷卻芯在冷卻空心型材的過程中被加熱，冷卻芯仍有冷卻作用。
[0018]根據本發明另一個實施方式設置為，冷卻芯至少部分地緊貼在內腔上。優選冷卻芯以較大的面積緊貼在空心型材的內表面或內壁上。通過大面積的緊貼使熱量直接且有效地從空心型材上傳遞，以此進一步改善了熱量導出。
[0019]根據本發明另一個實施方式設置為，將空心型材放入淬火工具中的工藝步驟時間上在空心型材加熱的工藝步驟之后進行。也能夠考慮熱量經淬火工具引導至空心型材中。以此可以以有利的方式省去已加熱的空心型材的運送。還能夠考慮的是，在空心型材放入淬火工具的過程中冷卻芯已嵌入空心型材中。以此可以以有利的方式簡化冷卻芯在空心型材中的嵌入并節省時間。另外還能夠設想的是，經放入空心型材的冷卻芯加熱空心型材。例如冷卻芯包括加熱裝置，通過該加熱裝置在加熱的工藝步驟中冷卻芯促進經淬火工具的加熱。通過雙重功能性，冷卻芯對加熱處理和淬火處理都可以起到積極的作用。
[0020]根據本發明另一個實施方式或者根據本發明的其他主體設置一種用于使具有內腔的空心型材淬火的方法，該方法包括以下工藝步驟:
[0021]-制備空心型材，
[0022]-加熱該空心型材，
[0023]-將空心型材放置在淬火工具中并且
[0024]-冷卻該空心型材，
[0025]其中，在空心型材的冷卻工藝步驟中除去了空心型材的表面層、優選氧化肩層。特別是設置為在轉移至淬火工具中時，即在放置的工藝步驟中，已經除去了表面層、特別是氧化肩層。由此以有利的方式將可能的氧化肩層在其形成之后直接再次去除。
[0026]根據本發明另一個實施方式設置為，為了除去表面層將干冰覆在空心型材的外表面上和/或覆在空心型材的內表面上。通過干冰可以以有利的方式起到額外的冷卻作用并且促進氧化肩層的剝除。
[0027]根據本發明另一個實施方式設置為，在空心型材的冷卻工藝步驟中借助細長的尖刺物剝除表面層，其中用于剝除表面層的介質經尖刺物導入。特別是從空心型材的內表面上剝除氧化肩層。該細長的尖刺物也可以替代或累積地用于冷卻目的，特別是用于額外的、輔助性的冷卻。通過尖刺物實現了，將難以觸及的區域的氧化肩層從空心型材的內腔中除去和/或冷卻空心型材的內腔中局部難以達到的位置。
[0028]根據本發明另一個實施方式或者根據本發明的其他主體設置一種用于使具有內腔的空心型材淬火的方法，該方法包括以下工藝步驟:
[0029]-制備空心型材，
[0030]-加熱該空心型材，
[0031]-將空心型材放置在淬火工具中并且
[0032]-冷卻該空心型材，
[0033]其中，在冷卻工藝步驟中通過淬火工具的進氣道在空心型材的方向上引導氣體。
[0034]通過該氣體抑制了在淬火過程中生成氧化肩的趨勢。與現有技術相反，在此以有利的方式省略了氣體在整個淬火工具中流通。另外，這類整個淬火工具的復雜的流通的缺點在于，出于操作安全性的原因必須費力的再次吸出相對較大量的氣體。取而代之，在此存在這樣的可能性，即借助通氣道將氣體有針對性地引導至空心型材上，特別是其外表面上以及在必要時引導至其內表面上。與整體流通的情況相反，以此可以以有利的方式節省氣體。還能夠設想的是，氣體在流出側直接被攔截用于清潔、冷卻并且再次輸送到淬火工具的循環中。
[0035]根據本發明另一個實施方式設置為，使用了惰性氣體。例如使用氬氣或氮氣作為氣體。惰性氣體以有利的方式抑制了氧化肩的形成。
[0036]根據本發明另一個實施方式設置為，經分布系統，例如以流通槽的形式，將氣體引入淬火工具。以此可以使氣體以較大的面積在空心型材的外表面上分布并且在空心型材的外表面上起到均勻的氣體保護作用。
[0037]本發明的另一個主體是一種用于使空心型材淬火的淬火工具，其中，淬火工具包括與空心型材的外表面相適應的容納部，其中，淬火工具具有與空心型材的內腔相適應的冷卻芯，其中，在冷卻過程中空心型材放置在容納部中而冷卻芯放置在空心型材的內腔中而且冷卻芯優選從內部冷卻空心型材。優選氣體也可以經分布系統，例如以流通槽的形式，引導至冷卻芯上或冷卻芯中。另外還設置為，容納部從外部冷卻放置在容納部中的空心型材。
[0038]與現有技術相反，在按照本發明的設備中可以以簡單的方式將淬火工具的冷卻芯放置在空心型材的內部并且有效地冷卻空心型材。在此，在冷卻過程中冷卻芯優選以較大的面積緊貼空心型材的內表面并且通過接觸將空心型材的熱量直接排出。為此特別是設置為，冷卻芯的結構形狀與空心型材的內腔相適應。為了最佳的熱量傳遞或熱量排出另外還設置為，容納部與空心型材的外表面相適應。特別是通過將與空心型材緊貼的容納部面設置為一類空心型材外表面的陰模而使容納部與空心型材相適應。由此，空心型材以盡可能平面的形式在淬火工具中緊貼容納部，以此給出了最佳的熱量排出的先決條件。優選冷卻芯與內腔的結構形狀恰好匹配。另外還能夠設想的是，容納部和/或冷卻芯包括加熱裝置，其中，該加熱裝置設置用于加熱放置在淬火工具中的空心型材。還能夠考慮的是，容納部和冷卻芯分別與空心型材的類型相適應。
[0039]根據本發明另一個實施方式設置為冷卻芯是能夠更換的和/或包括冷卻循環。由此