[发明专利]用于淬硬金属工件的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于局部淬硬尤其用于汽车领域的金属工件，尤其是板状裁剪的钢制件的装置和方法。此外，本发明还涉及相应制造或加工的金属工件。

在汽车领域中，越来越多地使用专门为满足预先给定的负载要求而制造的车身部件。视这些车身部件或支承结构部件所规定的使用目的而定，必须满足这些预先给定的负载要求。例如对于汽车车身的B柱规定，B柱在中段区域内，也就是在沿垂直方向看的中间区段中具有较高的结构刚度，而该B柱应当在邻接车身的上部和下部区域内具有较小的刚度并因此更容易变形。

这种要求的型材例如可以借助所谓拼焊板或拼焊卷板实现。在此，将各种材料，例如不同质量、硬度和/或不同几何形状的钢板或带钢拼合成一个整体，然后使这个按照这种方式方法拼合成整体的原始工件例如通过冷或热变形工艺形成期望的轮廓。

使用这种拼焊用剪裁板材或剪裁卷材较耗费成本，因为原始工件在真正成型加工之前还必须进行接合工艺。此外，在随后的热变形过程中出现严重的问题。因为通过加热作用焊缝中可能出现变化，该焊缝的变化最后在成品中会致使焊缝软化，这将带来质量和功能的损失。

因此，DE 3618093A1例如公开了一种用于感应淬硬链节部件的自动装置，该装置包括一个用于支承感应装置的框架。该框架可以在待淬硬的链节上方的水平平面内来回摆动，因此感应装置可以通过框架摆动路径的变化感应地淬硬不同大小和形状的链节。

此外，例如由DE 69227763T2已知一种用于制造部分淬硬的产品，尤其是由卷绕的金属带制成的淬硬的薄钢板型材产品的连续式生产线。该生产线包括一个用于展开该金属带的开卷机、一个用于使该金属带成型的滚筒单元和一个加热单元。

加热单元包括一个不连续驱动的电加热线圈，该电加热线圈的形状与由滚筒产生的型材的横截面区域这样匹配，使得只能加热沿该型材长度的一些特定区域。最后，在该型材的至少几个未淬硬的区域上设置一个用于冷却该型材并且淬硬加热过的区域的激冷单元和一个用于切割型材的飞刀单元，以获得具有期望长度的单个产品。

这最终致使待制造的产品只局部地，即在相互间隔的区域或部位中淬硬，而其它位于其间的区域保持未被淬硬。以这种方式方法可以制成一种具有结构刚度不同的区域的产品。

所述的加热单元或其电加热线圈设计成静止的，使得为了将工件加热到预先给定的温度，加热功率、工件的进给速度和加热线圈或由其产生的感应磁场的大小这些参数具有固定的相互关系。

可借助在连续工作状态中运行的淬硬装置制成的局部淬硬的产品一般在硬度不同的表面段之间具有较大的过渡区域。在这些过渡区域内，只能够极不准确地预测真实的工件硬度。此外，工件硬度会与工艺有关地具有较大的波动。这些不足特别是在将汽车的模拟碰撞特性与真实碰撞特性进行比较时产生不利影响。因为每个过渡区域中的真实硬度只能在模拟模型中被非常不准确地模拟。

据此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的用于淬硬金属工件的装置以及方法，它们在局部加热工件方面有更普遍的可操作性。本发明的目的也是降低制造成本和周期。此外，应当在工件中形成尽可能明显并且清晰地彼此分界的淬硬过和未淬硬过的区域，从而使这些区域之间的过渡区的尺寸尽可能地小。

本发明的该技术问题借助一种按权利要求1所述的用于淬硬金属工件的装置、一种按权利要求9所述的相应方法以及可相应制造的、按权利要求16所述的金属工件解决。本发明各有利的设计方案分别是从属权利要求的主题。

按本发明的装置设计用于淬硬金属工件，尤其是由钢材或类似以铁素体为基础的金属材料构成的板坯。该装置具有一个用于沿预先给定的传送方向输送工件的传送装置。该工件在此优选连续地沿传送方向移动。此外，设置有一个设计用于产生在空间上延伸的加热区的加热装置。该加热区沿传送方向看的长度比工件短。加热区的几何尺寸设计为，使得借助所述传送装置沿进给方向输送的工件只局部被加热或预热。在此为了淬硬表面，至少对工件表面进行加热。但工件也可以在其整个横截面上进行加热。

加热装置，因此淬硬装置的特征在于，为了有针对性地局部预热或加热工件，加热区能够沿传送方向移动。以这种方式和方法，由加热装置提供的加热区可以与连续地沿传送方向移动的工件“一同移动”，因此只有工件位于加热区的区段能够加热到预先给定的温度，而加热区之外的区段不会加热到预先给定的温度，例如所谓的钢材奥氏体化温度。