專利名稱：制造構(gòu)件的方法和用于實(shí)施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一方面涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分特征的制造構(gòu)件的方法。另一方面本發(fā)明還針對(duì)一種按照權(quán)利要求9前序部分所述的用于實(shí)施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
為了由可沉淀硬化的鋁合金制造無(wú)裂紋的構(gòu)件，必須在提高的溫度下對(duì)時(shí)效硬化的構(gòu)件進(jìn)行成形加工。但超過(guò)一定的溫度或者在提高的溫度上過(guò)長(zhǎng)時(shí)間停留則會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度發(fā)生不符合要求的降低，從而，為了恢復(fù)原來(lái)的機(jī)械特性，必須將整個(gè)構(gòu)件繼成型之后再次固溶退火和熱時(shí)效。在對(duì)整個(gè)構(gòu)件進(jìn)行加熱的過(guò)程中，在那些不成形加工的構(gòu)件區(qū)域內(nèi)可能導(dǎo)致機(jī)械材料特性的不符合要求的變差。在局部限界范圍將熱量輸入到待成形加工的區(qū)域時(shí)，局部所產(chǎn)生的熱量往較冷的構(gòu)件區(qū)域中迅速流走，這是因?yàn)殇X合金具有很高的熱導(dǎo)率。因此，為構(gòu)件從局部的熱源向成型工具(成型模具)轉(zhuǎn)送所提供的時(shí)間間隔是很短的。在DE 19620196A1的范圍內(nèi)介紹了一種方法，用于由可沉淀硬化的鋁合金制造構(gòu)件，其中，擬沿著一條線針對(duì)性地在窄的區(qū)域內(nèi)實(shí)施構(gòu)件的成型(彎折)。為此目的，借助于輻射工具(激光或電子射線)將熱量呈線狀地輸入構(gòu)件中。由于最小的線狀熱量輸入和鋁的良好熱導(dǎo)率之故，致使熱作用的區(qū)域迅速冷卻，從而構(gòu)件在冷卻以后例如重新具有“固溶退火-驟冷”狀態(tài)，因此是可成形加工的。

發(fā)明內(nèi)容
由現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，能夠令人滿意地在硬化狀態(tài)下、特別是在T6 狀態(tài)下由可沉淀硬化的鋁合金制造構(gòu)件，而無(wú)裂紋形成、不出現(xiàn)機(jī)械材料特性變差之情況， 因而無(wú)須附加的終端熱處理，包括固溶退火和熱時(shí)效處理用以恢復(fù)原來(lái)的強(qiáng)度/拉伸/延展特性。按照本發(fā)明，上述目的的方法部分的解決方案是在于權(quán)利要求1所述的特征。該方法的有利設(shè)計(jì)是權(quán)利要求2至8的主題。上述目的的物的部分(裝置部分)的解決方案是在于權(quán)利要求9所述的特征。該裝置的有利發(fā)展設(shè)計(jì)是權(quán)利要求10和11的主題。在T6狀態(tài)下，亦即在固溶退火的和完全熱時(shí)效的狀態(tài)下，合金材料組 AlCuMg (2 X X X), AlMgSi (6 X X X)或 AlZnMg [Cu] (7X X X)中較高合金化的可沉淀硬化的鋁塑性合金具有非常高的強(qiáng)度，伴隨于此的則是很小的可變形性。因此，這種合金在室溫時(shí)在T6狀態(tài)下非常難以進(jìn)行成形加工(只能很差地成形加工)。這樣會(huì)容易導(dǎo)致裂紋形成。本發(fā)明通過(guò)下述方式解決該問(wèn)題，即，現(xiàn)在將構(gòu)件的待變形的區(qū)域局部感應(yīng)加熱到在100°C與300°C之間的溫度并且然后再進(jìn)行機(jī)械變形。對(duì)所述待變形的構(gòu)件區(qū)域的局部加熱應(yīng)該特意短時(shí)地實(shí)施。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所說(shuō)短時(shí)的加熱應(yīng)該被理解為最多1分鐘的時(shí)間間隔。在最多1分鐘的時(shí)間間隔內(nèi)將成型溫度提高到100°C至300°C，這便顯著地改善了可時(shí)效硬化的鋁塑性合金的成型特性。對(duì)于強(qiáng)度和斷裂拉伸率或延展性不產(chǎn)生負(fù)面影響。因此在本發(fā)明的范圍內(nèi)例如可以有利地實(shí)現(xiàn)將擠壓型材以至少一個(gè)縱向通道部分地局部面積加熱，然后給該加熱的構(gòu)件區(qū)域配設(shè)任意構(gòu)型的壓花。需要時(shí)可以多次相繼地沿?cái)D壓型材的縱向方向?qū)嵤┰摯胧?，從而在?gòu)件上形成大量壓花。此外可以有利地實(shí)現(xiàn)實(shí)施對(duì)構(gòu)件(亦即例如帶有多個(gè)縱向通道的擠壓型材)內(nèi)部的、需要時(shí)還有外部的縱向連接筋的局部感應(yīng)加熱，從而需要時(shí)可以使這些縱向連接筋也在所要求的范圍內(nèi)發(fā)生變形。例如對(duì)于保險(xiǎn)杠型材，就是這種情況，它為了加設(shè)一牽引鉤環(huán)而被局部沖壓。優(yōu)選地，在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以將特別是空心型材(例如保險(xiǎn)杠、汽車車身的縱梁和橫梁)的側(cè)向凸緣針對(duì)性地加以熱處理。然后可以在所要求的范圍內(nèi)使這些凸緣變形，而無(wú)裂紋形成。還有可能的是，按照本發(fā)明來(lái)加工車身構(gòu)造中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和/或安全構(gòu)件，例如車門防撞梁或者A柱和B柱。為了避免待變形的構(gòu)件區(qū)域的局部過(guò)熱，適宜以脈沖方式實(shí)施感應(yīng)加熱。據(jù)此，將發(fā)生器(Generator)進(jìn)行短時(shí)的接通和關(guān)斷，結(jié)果是能使借助于渦流產(chǎn)生的熱量首先往較冷的區(qū)域中流走，此后才通過(guò)感應(yīng)重新將熱量輸入所述構(gòu)件區(qū)域內(nèi)。此外，按照本發(fā)明有利的是，借助匹配于待變形的構(gòu)件區(qū)域的尺寸的感應(yīng)線圈加熱該構(gòu)件區(qū)域。這樣，在構(gòu)件中只有由感應(yīng)線圈所覆蓋的構(gòu)件區(qū)域基于熱流而受到加熱。有利地，利用環(huán)形的感應(yīng)線圈實(shí)施對(duì)構(gòu)件區(qū)域的面狀加熱。當(dāng)加熱結(jié)束時(shí)，借助于通過(guò)感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)的成型工具，可以實(shí)施對(duì)特別是已被面狀加熱的構(gòu)件區(qū)域的局部變形。感應(yīng)線圈因此保留在構(gòu)件上。因而，繼加熱過(guò)程之后便立即可以成形出所要求的構(gòu)件幾何形狀。在感應(yīng)加熱站與成型工具之間不需要構(gòu)件的轉(zhuǎn)送。 按這種方式，待成形加工的構(gòu)件區(qū)域在開(kāi)始成型過(guò)程時(shí)仍未太強(qiáng)地冷卻，這是因?yàn)?，熱流在較冷構(gòu)件區(qū)域內(nèi)的時(shí)間間隔被減至最短。但作為另一選擇，也可以借助于在感應(yīng)線圈從加熱的構(gòu)件區(qū)域轉(zhuǎn)移之后移近該構(gòu)件區(qū)域的成型工具來(lái)實(shí)施對(duì)構(gòu)件區(qū)域的局部變形。在這種情況下便不需要使成型工具通過(guò)感應(yīng)線圈運(yùn)動(dòng)。也可以特別按照要快速加熱和變形的構(gòu)件區(qū)域的外形來(lái)優(yōu)化感應(yīng)線圈的設(shè)計(jì)。此外，如若要局部加熱和變形構(gòu)件的內(nèi)部的縱向連接筋，特別是在末端，則可以使用一種例如叉形構(gòu)造的感應(yīng)線圈。于是，將感應(yīng)線圈從構(gòu)件的端面(包圍著縱向連接筋) 移近，并且在對(duì)縱向連接筋加熱之后再沿該方向撤走感應(yīng)線圈。必要時(shí)也可以在局部借助于至少一個(gè)叉形的感應(yīng)線圈來(lái)加熱構(gòu)件的側(cè)向凸緣。在構(gòu)件局部成型以后，必要的話在多個(gè)區(qū)域內(nèi)同時(shí)地或者還在多個(gè)相繼的步驟中，可使構(gòu)件在需要時(shí)經(jīng)受其他(進(jìn)一步)的成型步驟。本發(fā)明中所使用的裝置的特征在于，包括一個(gè)將局部待變形的構(gòu)件在局部位置固定的支架、一個(gè)橫向于所述構(gòu)件可移動(dòng)的成型工具以及至少一個(gè)能定位在所述構(gòu)件上的感應(yīng)線圈。如果例如空心構(gòu)件(如擠壓型材)要針對(duì)某一壁部分加以變形，則首先將該構(gòu)件夾緊于局部位置固定的支架中。然后借助于感應(yīng)線圈(亦即最多1分鐘)加熱相應(yīng)的待變形的構(gòu)件區(qū)域，該感應(yīng)線圈可以橫向于構(gòu)件移近或者回轉(zhuǎn)至待變形的構(gòu)件區(qū)域。在經(jīng)由例如最多1分鐘的時(shí)間間隔加熱以后，將可隨意移動(dòng)的成型工具(其構(gòu)型匹配于構(gòu)件的所要求的成型的外形)移過(guò)局部位置保留于加熱的構(gòu)件區(qū)域上面的感應(yīng)線圈，并且以所要求的方式將該構(gòu)件區(qū)域變形。隨后再撤去成型工具，松開(kāi)構(gòu)件的夾緊，并使構(gòu)件相對(duì)于固定的支架繼續(xù)移動(dòng)，一直到達(dá)下一個(gè)待變形的構(gòu)件區(qū)域。然后在那里實(shí)現(xiàn)對(duì)該構(gòu)件區(qū)域的加熱及隨后的變形。借助于感應(yīng)線圈進(jìn)行的加熱可以連續(xù)地或者也可以按脈沖方式實(shí)施。當(dāng)然，也可以使用多個(gè)必要時(shí)構(gòu)造不同的感應(yīng)線圈，通過(guò)它們同時(shí)地對(duì)一構(gòu)件的多個(gè)區(qū)域進(jìn)行局部加熱并且然后成形加工。為此相應(yīng)地設(shè)計(jì)成型工具。但在局部的構(gòu)件區(qū)域加熱之后也可以將感應(yīng)線圈從加熱的區(qū)域轉(zhuǎn)移，因而只是在此后才借助于成型工具實(shí)施變形。如果將感應(yīng)線圈構(gòu)造成環(huán)形的(圓形的或者多邊形的)和/或例如構(gòu)造成叉形的，則熱流在構(gòu)件中可以針對(duì)性地用于相應(yīng)待成形加工的區(qū)域的加熱。(這些)感應(yīng)線圈的構(gòu)型特別匹配于成型工具。借助這樣的感應(yīng)線圈，可以在一個(gè)例如空心的擠壓型材(其包括至少一個(gè)內(nèi)部的縱向連接筋和/或側(cè)向伸出的凸緣)上，將該擠壓型材的任意部段有針對(duì)性地局部加熱和隨后進(jìn)行變形。


以下借助附圖中說(shuō)明的實(shí)施例更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。其中圖1 一種用于對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成形加工的裝置的示意透視圖，和圖2另一種用于對(duì)構(gòu)件進(jìn)行成形加工的裝置的同樣的示意透視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中用1表示一種用于使構(gòu)件2局部變形的裝置，該構(gòu)件2在此實(shí)施例中由空心的擠壓型材所構(gòu)成，其由一種高強(qiáng)度的可沉淀硬化的鋁合金組成。構(gòu)件2具有兩個(gè)縱向通道3。所述縱向通道3借助于一個(gè)縱向連接筋4彼此隔開(kāi)。 此外在構(gòu)件2上還設(shè)置有兩個(gè)伸出于縱向側(cè)面9的側(cè)向凸緣5。裝置1包括一支架6，在其上可以局部固定構(gòu)件2。為此，在支架6的基板7上設(shè)置有可橫向移動(dòng)的顎板8。此外，所述裝置1還具有一個(gè)在該實(shí)施例中成矩形構(gòu)型的感應(yīng)線圈10，它可沿雙箭頭11的方向橫向移動(dòng)。另外，一種帶有成型沖頭(成型凸模)13的可垂直移動(dòng)的成型工具12也構(gòu)成了所述裝置1的組成部分。成型沖頭13在構(gòu)件2的寬面14上產(chǎn)生未詳細(xì)說(shuō)明的壓花。在構(gòu)件2插入支架6和其借助于顎板8局部固定以后，在成型工具12抬起的情況下首先將感應(yīng)線圈10移近一個(gè)待局部加熱的構(gòu)件區(qū)域15，并將該構(gòu)件區(qū)域15以脈沖操作最多1分鐘加熱到在100°C與300°C之間的溫度。此時(shí)，必要的話也可以加熱凸緣5的至少
5一個(gè)部分。然后使成型工具12朝構(gòu)件2方向運(yùn)動(dòng)并借助于成型沖頭13在構(gòu)件2上產(chǎn)生所要求的壓花。此時(shí)感應(yīng)線圈10保留在原地。亦即成型沖頭13通過(guò)感應(yīng)線圈10運(yùn)動(dòng)。但在成型過(guò)程中不再進(jìn)行加熱。壓花結(jié)束后，在成型工具12移動(dòng)到上方初始位置的情況下，松開(kāi)在支架6中的顎板8之后，將構(gòu)件2再次移動(dòng)，一直到下一個(gè)待成形加工的構(gòu)件區(qū)域15a。隨后借助于顎板 8重新夾緊構(gòu)件2，加熱欲要新成形加工的構(gòu)件區(qū)域15a并且然后實(shí)施新的壓花。但變形的一種變型方案也可以在于在借助于感應(yīng)線圈10加熱了相應(yīng)待成形加工的構(gòu)件區(qū)域15、lfe之后，將其按雙箭頭11、雙箭頭Ila或雙箭頭lib從成型工具12的作用區(qū)域中轉(zhuǎn)移，此后再借助于成型工具12以所要求的方式將構(gòu)件2變形。所述裝置1也可以具有多個(gè)感應(yīng)線圈10，利用它們同時(shí)加熱與其數(shù)目匹配的一些構(gòu)件區(qū)域15、1 等。成型工具12則具有相應(yīng)多的成型沖頭13，它們必要時(shí)不同地構(gòu)型設(shè)計(jì)，由此可以在一構(gòu)件2的寬面14、內(nèi)部的縱向連接筋4上和/或在凸緣5上產(chǎn)生彼此不同的壓花。在按圖2的裝置Ia的范圍內(nèi)，借助于一種叉形感應(yīng)線圈IOa局部地、亦即在端面加熱構(gòu)件2的內(nèi)部的縱向連接筋4。例如針對(duì)作為保險(xiǎn)杠型材設(shè)置的構(gòu)件2的局部成型，可以采取這種措施。在此，為了加設(shè)一牽引鉤環(huán)而對(duì)構(gòu)件2進(jìn)行局部沖壓。為此目的，要使感應(yīng)線圈IOa按雙箭頭16移近構(gòu)件2，將縱向連接筋4包圍。在加熱以后也重新在該方向上撤走感應(yīng)線圈10a。除此之外，圖2的實(shí)施形式與圖1的情況相應(yīng)，因而不再重復(fù)說(shuō)明。
感應(yīng)線圈10和IOa也可以同時(shí)用于加熱相應(yīng)的構(gòu)件區(qū)域15、5和‘
附圖標(biāo)記清單
1裝置IOa感應(yīng)線圈
Ia裝置11雙箭頭
2構(gòu)件Ila雙箭頭
32中的縱向通道lib雙箭頭
42的縱向連接筋12成型工具
52的凸緣13成型沖頭
6支架142的寬面
76的基板15構(gòu)件區(qū)域
86的顎板15a構(gòu)件區(qū)域
92的縱向側(cè)面16雙箭頭
10感應(yīng)線圈
權(quán)利要求
1.用于制造由可沉淀硬化的鋁合金組成的構(gòu)件(2)的方法，其中，對(duì)一構(gòu)件區(qū)域(4，5， 15)加以熱處理并且然后進(jìn)行變形；其特征在于，將待變形的構(gòu)件區(qū)域G，5，15)最多1分鐘局部感應(yīng)加熱到在100°C與300°C之間的溫度并且然后進(jìn)行機(jī)械變形。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以脈沖方式實(shí)施對(duì)所述待變形的構(gòu)件區(qū)域0，5，15)的加熱。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助匹配于所述待變形的構(gòu)件區(qū)域 (4,5,15)的外形的感應(yīng)線圈(10，IOa)對(duì)該構(gòu)件區(qū)域0，5，15)進(jìn)行加熱。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于環(huán)形的感應(yīng)線圈(10) 實(shí)施對(duì)所述待變形的構(gòu)件區(qū)域(5，15)的局部加熱。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，借助于通過(guò)所述感應(yīng)線圈(10)運(yùn)動(dòng)的、作為一個(gè)成型工具(1 的組成部分的成型沖頭(1 實(shí)施對(duì)所述構(gòu)件區(qū)域(5,1 的局部變形。
6.按照權(quán)利要求1至3之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于叉形的感應(yīng)線圈(IOa) 實(shí)施對(duì)所述待變形的構(gòu)件區(qū)域的局部加熱。
7.按照權(quán)利要求3至6之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，借助于在感應(yīng)線圈(10，IOa) 從已被加熱的構(gòu)件區(qū)域G，5，15)轉(zhuǎn)移之后移近該構(gòu)件區(qū)域0，5，15)的成型工具(12)實(shí)施對(duì)所述構(gòu)件區(qū)域G，5，15)的局部變形。
8.按照權(quán)利要求1至7之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使所述構(gòu)件(2)在局部成型以后經(jīng)受其他的成型步驟。
9.用于實(shí)施按照權(quán)利要求1至8之一項(xiàng)所述的方法的裝置，其特征在于包括一個(gè)將局部待變形的構(gòu)件( 在局部位置固定的支架(6)、一個(gè)橫向于所述構(gòu)件( 可移動(dòng)的成型工具(12)以及至少一個(gè)能定位在所述構(gòu)件(2)上的感應(yīng)線圈(10，10a)。
10.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述感應(yīng)線圈(10)構(gòu)造為環(huán)形的。
11.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述感應(yīng)線圈(IOa)構(gòu)造為叉形的。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造構(gòu)件的方法和用于實(shí)施該方法的裝置。所述裝置(1)包括一個(gè)將局部待變形的構(gòu)件(2)在局部位置固定的支架(6)、一個(gè)可垂直移動(dòng)的成型工具(12)以及至少一個(gè)能定位在所述構(gòu)件(2)上的感應(yīng)線圈(10)。在變形過(guò)程中，將構(gòu)件(2)的待變形的構(gòu)件區(qū)域(4，5，15)最多1分鐘局部感應(yīng)加熱到在100℃與300℃之間的溫度并且然后借助于成型工具(12)進(jìn)行機(jī)械變形。構(gòu)件(4，5，15)的變形可以通過(guò)感應(yīng)線圈(10)或者在感應(yīng)線圈(10)從構(gòu)件(2)移開(kāi)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H05B6/10GK102189194SQ20111002209
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者F·博納, J·德?tīng)? J·格雷韋, U·胡申 申請(qǐng)人:本特勒爾汽車技術(shù)有限公司