專利名稱：制造熱成型模的方法和具有磨損保護(hù)的熱成型模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于板材構(gòu)件熱加工的熱成型模，包括上模和下模，它們具有由 易于機(jī)械加工的非鐵金屬構(gòu)成的基體和在基體上設(shè)置的模具襯層，所述基體具有冷卻通 道，所述模具襯層形成熱成型模的模具空腔的邊界。本發(fā)明還涉及一種制造用于板材構(gòu)件熱成形加工的熱成型模的方法，該熱成型模 包括上模和下模，它們具有由易于機(jī)械加工的非鐵金屬構(gòu)成的基體和在基體上設(shè)置的模具 襯層，所述基體具有冷卻通道，所述模具襯層形成熱成型模的模具空腔的邊界。本發(fā)明同樣還涉及一種用于從熱成型模的基體分離模具襯層的方法。
背景技術(shù)：
由現(xiàn)有技術(shù)已知熱成型模，它們?cè)谄囶I(lǐng)域內(nèi)為了熱加工由工具鋼例如Cr7V構(gòu) 成的車身結(jié)構(gòu)件而制造。這些模具未涂層地使用，以及為了減少磨損而加以涂層地使用。在這種熱成型模的制造中，大約足有40 %的制造成本是歸于機(jī)械加工。在這里，成 本的絕大部分是由純粹的切削加工時(shí)間和用于冷卻通道及冷卻孔的加工時(shí)間所構(gòu)成。這些 冷卻通道/冷卻孔要在模具中通過鉆孔和/或銑削制作，其中，例如實(shí)施深孔鉆是比較麻煩 的。由于工具鋼非常硬，變形加工模通過很大部分切削加工的制造方式不僅很耗費(fèi)時(shí) 間，而且成本也很高。同時(shí)，用于制造實(shí)際的變形加工模的模具/工具本身也經(jīng)受很大的磨 損。變形加工模(其在日常的生產(chǎn)作業(yè)中用于板材構(gòu)件的變形加工)同樣經(jīng)受很大的 磨損。這種變形加工?；蚋鱾€(gè)部分的更換聯(lián)系著高的成本和高的更換費(fèi)用。必須要將整個(gè) 變形加工模從其模具支架中取出。熱成型模由工具鋼構(gòu)成，其只具有較小的熱導(dǎo)率。在最近時(shí)期采用了具有更好熱 導(dǎo)率的特種工具鋼，但在約60W/mk便達(dá)到上限。值得追求的是還要更高的熱導(dǎo)率，這一點(diǎn) 利用其他材料雖然可能實(shí)現(xiàn)，但材料耐磨性卻達(dá)到不到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，降低用于制造和維護(hù)熱成型模的成本，并同時(shí)保持或提高利用 傳統(tǒng)的鋼制熱成型模所達(dá)到的生產(chǎn)率。上述目的按照權(quán)利要求1的特征這樣實(shí)現(xiàn)，即，模具襯層構(gòu)造為可拆卸地與基體 連接的磨損保護(hù)板。上述目的還利用一種按照權(quán)利要求6特征的用于制造熱成型模的方法得以實(shí)現(xiàn)。此外，上述目的還利用一種按照權(quán)利要求9特征的用于從熱成型模的基體分離磨 損保護(hù)板坯的方法得以實(shí)現(xiàn)。另外，上述目的還通過一種按照權(quán)利要求10特征的用于板材構(gòu)件的熱成形加工 的熱成型模得以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有利的實(shí)施方案是各從屬權(quán)利要求的組成部分。由此便提供了下述優(yōu)點(diǎn)例如可以由一種工具鋁合金來實(shí)現(xiàn)模具基體的制造。這 樣使用的工具鋁合金能夠?qū)崿F(xiàn)與工具鋼比起來顯著更快速和顯著更經(jīng)濟(jì)的基體切削加工。一般而言，工具鋁大致同鋼一樣貴，不過工具鋁具有較小的密度，因此在相同質(zhì)量 時(shí)具有較大的體積，該較大的體積可供切削加工之用。因此，工具鋁的較大體積對(duì)于材料成 本影響不大。磨損保護(hù)板應(yīng)該保護(hù)基體免受磨損，并由耐磨性較高的材料構(gòu)成。磨損保護(hù)板比 基體薄得多，并且可以說只是對(duì)工件的接觸層。用于為磨損而設(shè)的磨損保護(hù)板的材料耗用 是很少的。成本利益相當(dāng)高。磨損保護(hù)板可以容易地更換，而不損壞基體。如果磨損保護(hù) 板被磨壞，它并不影響到基體，因此可以多次重復(fù)使用基體。而且，配有很薄模具襯層的較 厚的基體能夠?qū)崿F(xiàn)可以在較短時(shí)間內(nèi)排出很大的熱量，這一點(diǎn)特別是允許在變形加工模 中實(shí)現(xiàn)加壓淬火，或者一般來說有助于縮短循環(huán)時(shí)間或改進(jìn)生產(chǎn)率。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，基 體具有比鋼更高的熱導(dǎo)率。優(yōu)選地，磨損保護(hù)板至少局部地通過焊接與基體相連。這樣制得的材料接合式連 接提供了磨損保護(hù)板往基體的良好熱傳遞。熱成型模的磨損保護(hù)板在閉合狀態(tài)下形成一模 具空腔。在首先嵌入薄板坯時(shí)，使該薄板坯填滿整個(gè)模具空腔并且在兩側(cè)全面地貼靠在磨 損保護(hù)板上，從而在任何時(shí)候都能提供一種經(jīng)由磨損保護(hù)板往基體的良好散熱。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，磨損保護(hù)板機(jī)械可拆卸地與基體相連，其中，在 磨損保護(hù)板與基體之間設(shè)有軟膏狀的導(dǎo)熱劑。軟膏狀的導(dǎo)熱劑保證從磨損保護(hù)板向基體的 特別好的熱傳遞。所說導(dǎo)熱劑，在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可被理解為一種液態(tài)的金屬，通過毛細(xì) 作用而保留于縫隙中。也有可能使磨損保護(hù)板經(jīng)由粘合劑與基體相連。對(duì)于大面積的熱成型模，以及特 別是因?yàn)槟p保護(hù)板在成形過程中僅僅部分地受剪切力載荷，作為經(jīng)濟(jì)的材料接合式接合 方法，粘合是適宜的，其保證磨損保護(hù)板在基體上足夠牢固的配合。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，按照本發(fā)明給導(dǎo)熱劑和/或還有 粘合劑摻以熱導(dǎo)率較高的微粒，以便改善熱傳導(dǎo)。這種添加物優(yōu)選包括鋁?；蜚~?；蜚y粒、 氮化硼、金剛砂、石墨、鋯石或碳納米管或者至少兩種上述材料的組合。其中特別優(yōu)選的是，所使用的粘合劑是可熱溶解的。因此，如果更換磨損保護(hù)板， 就可以特別簡(jiǎn)單、快速和經(jīng)濟(jì)地從基體上去掉粘合劑，以便能施加新的粘合劑及新的磨損 保護(hù)板。本發(fā)明設(shè)定的目的還通過一種按照權(quán)利要求6特征的方法得以實(shí)現(xiàn)，措施是將 模具襯層構(gòu)造為可拆卸地與基體連接的磨損保護(hù)板，其中，為了成型磨損保護(hù)板，將兩個(gè)磨 損保護(hù)板坯以及同時(shí)將設(shè)置在磨損保護(hù)板坯之間的一個(gè)構(gòu)件板坯共同地由基體加以變形 成形。但在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可設(shè)想在外部制造磨損保護(hù)板。該方法特別的優(yōu)點(diǎn)是，可以在一個(gè)工序中制造出兩個(gè)磨損保護(hù)板。其中，將一個(gè)上 面的磨損保護(hù)板坯、一個(gè)構(gòu)件板坯和一個(gè)下面的磨損保護(hù)板坯插入熱成型模中并直接進(jìn)行 冷或者熱變形加工。如此制成的這些磨損保護(hù)板可以直接保留于熱成型模之中或之上，或 者可以經(jīng)由附加的措施進(jìn)行固定(粘合、焊接、機(jī)械固定)。還存在優(yōu)選的可能性，即，使磨 損保護(hù)板通過在熱成型模內(nèi)的散熱而淬火/硬化。
用于從熱成型模的基體分離磨損保護(hù)板坯的方法是權(quán)利要求8的主題。將帶有磨 損保護(hù)板坯的基體裝入一加熱爐中，在該加熱爐中熔化位于基體與磨損保護(hù)板之間的焊料 或粘合劑或者使位于基體與磨損保護(hù)板之間的粘合劑由熱解除粘合，隨后將磨損保護(hù)板從 基體分離。所說的由熱解除粘合(thermischem Entkleben)，在此可被理解為通過加熱粘合 連接的方式來消除粘附力而不損壞基體，例如將整個(gè)的上模和/或下模在加熱爐加熱到所
需要的溫度。在另一種可選實(shí)施形式中，模具襯層由一種磨損保護(hù)涂層構(gòu)成。該磨損保護(hù)涂層 可以直接涂覆到基體上。因此可以實(shí)現(xiàn)從磨損保護(hù)涂層往基體的理想的熱傳遞。或者可選的是，磨損保護(hù)涂層由澆鑄在基體上的鋼構(gòu)成。由工具鋼構(gòu)成的磨損保 護(hù)涂層同樣能提供高的耐磨性(磨損保護(hù))，同時(shí)散熱良好。當(dāng)然，這樣的磨損保護(hù)針對(duì)外 形輪廓必須進(jìn)行精整加工而得到。磨損保護(hù)涂層應(yīng)該由一種比基體更硬的材料構(gòu)成。它可以具有小于30mm、特別優(yōu) 選小于IOmm以及特別是小于5mm的厚度。用作為磨損保護(hù)涂層的材料比基體的材料具有 更小的熱導(dǎo)率。若磨損保護(hù)涂層的厚度保持盡可能小，則仍然能實(shí)現(xiàn)從待成形的板材構(gòu)件 經(jīng)由磨損保護(hù)涂層往基體的很高的熱傳遞。從而能夠?qū)崿F(xiàn)待制造的板材構(gòu)件的良好散熱。在另一優(yōu)選實(shí)施形式中，磨損保護(hù)涂層由一種金屬噴涂層(火焰噴涂層)構(gòu)成。金 屬噴涂層在這里特別的優(yōu)點(diǎn)是，它在磨損以后可以重新加以涂覆并且可以通過對(duì)模具襯層 的切削加工重新恢復(fù)到所要求的形狀。優(yōu)選的是，基體具有大于60W/mk的熱導(dǎo)率。特別優(yōu)選的是，采用一種具有約130W/ mk的熱導(dǎo)率的工具鋁合金。這樣的工具材料能夠在熱成形過程中和此后不久實(shí)現(xiàn)特別良好 的散熱，這一點(diǎn)對(duì)于生產(chǎn)速度有積極的影響作用。在按照本發(fā)明制成的熱成型模中，有可能是在基體中鑄入冷卻通道。可以鑄入銅 管、精煉鋼管、鋁管或鋼管，它們以后作為冷卻通道用于冷卻流體的導(dǎo)引管路。借此，允許將 特別良好地和在制造技術(shù)上有利地構(gòu)造的多種多樣的流動(dòng)路徑適配于待制造的板材構(gòu)件 的相應(yīng)幾何形狀。


借助示意性附圖，由以下說明、優(yōu)選實(shí)施形式可得出本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)、特征、 特性和方面。它們只是用于更加容易地理解本發(fā)明。其中示出圖1處于嵌接的熱成型模的橫剖視圖；圖2a)具有磨損保護(hù)板的上模和b)具有金屬噴涂層的上模；圖3具有磨損保護(hù)板的上模的利用焊接的實(shí)施形式和利用導(dǎo)熱軟膏的實(shí)施形式， 以及圖4上模，示出了鑄入的冷卻通道。
具體實(shí)施例方式在附圖中，對(duì)于相同的或類似的部分/部件采用了同樣的標(biāo)記，其中，即使是出于 簡(jiǎn)化之目的而未作重復(fù)描述，相應(yīng)的或相當(dāng)?shù)膬?yōu)點(diǎn)也可實(shí)現(xiàn)。
圖1表示出按照本發(fā)明的熱成型模1的橫剖視圖。該熱成型模1是以閉合狀態(tài)示 出的。被變形加工的板材構(gòu)件2處在上模3與下模4之間。上模3和下模4在此包括具有 冷卻通道5的基體6。排熱流體流過這些冷卻通道5。在基體6上，在板材構(gòu)件那側(cè)設(shè)有一 模具襯層7。模具襯層7保護(hù)基體6免受高磨損并且形成模具空腔8的邊界。由于板材構(gòu) 件2被加熱而進(jìn)行制造的板材構(gòu)件2經(jīng)由模具襯層7往基體6的熱傳遞W。接著該熱傳遞 W，是在基體6內(nèi)部的熱傳導(dǎo)。由所制造的板材構(gòu)件2放出的熱量從基體6排入冷卻通道5 中并且最后被排入冷卻介質(zhì)。圖加示出了作為磨損保護(hù)板9的模具襯層7。磨損保護(hù)板9通過力鎖合、形狀鎖 合和/或材料接合的連接固定在上模3的基體6上。同時(shí)在磨損保護(hù)板9與基體之間可以 設(shè)置導(dǎo)熱劑10或粘合劑11。但也可以在磨損保護(hù)板9與基體6之間設(shè)置焊料或液態(tài)金屬。
為了在上模3和下模4上制造出磨損保護(hù)板9，將一個(gè)三重薄板(包括上面的磨損 保護(hù)板坯12、構(gòu)件板坯13和下面的磨損保護(hù)板坯12)置入熱成型模1中。通過熱成型模1 的變形加工過程，不僅由構(gòu)件板坯13制造出板材構(gòu)件2，而且還由磨損保護(hù)板坯12制造出 磨損保護(hù)板9。為了從基體6中除去磨損保護(hù)板9，可以將兩構(gòu)件一起裝入加熱爐14中。這樣，通 過加熱而解除了基體6與磨損保護(hù)板9之間的連接，兩個(gè)構(gòu)件便可彼此分離。在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，也可以通過焊料15制造磨損保護(hù)板坯12與基體6之 間的連接。圖3示出上模3的剖視圖，其中，通過一種磨損保護(hù)涂層17構(gòu)成一模具襯層16。 將磨損保護(hù)涂層17可以用涂層方法涂覆到上模3的基體6上并通過切削加工進(jìn)行精整加 工。在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，將磨損保護(hù)涂層17構(gòu)造為金屬噴涂層18。圖3示出了磨損 保護(hù)涂層17的未加工狀態(tài)。圖4示出上模3的橫剖視圖，它按照本發(fā)明具有一磨損保護(hù)板9，該磨損保護(hù)板在 加入導(dǎo)熱劑10的情況下被固定在上模3上。在圖4中，基體6是構(gòu)造為鑄件。在該鑄件 中可鑄入用于排熱流體的流動(dòng)導(dǎo)向的冷卻通道5，如示意的那樣，它們適配于模具的外形輪
廓。
附圖標(biāo)記
1熱成型模
2板材構(gòu)件
3上模
4下模
5冷卻通道
6基體
7模具襯層
8模具空腔
9磨損保護(hù)板
10導(dǎo)熱劑
11粘合劑
12磨損保護(hù)板坯
13構(gòu)件板坯
14加熱爐
15焊料
16模具襯里
17磨損保護(hù)涂層
18金屬噴涂層
W熱傳遞
權(quán)利要求
1.用于板材構(gòu)件O)的熱成形加工和加壓淬火的熱成型模(1)，包括上模C3)和下模 G)，它們具有由易于機(jī)械加工的非鐵金屬構(gòu)成的基體(6)和在所述基體(6)上設(shè)置的模具 襯層(7)，所述基體具有冷卻通道(5)，所述模具襯層形成所述熱成型模(1)的模具空腔(8)的邊界；其特征在于，所述模具襯層(7)構(gòu)造為可拆卸地與所述基體(6)連接的磨損保護(hù)板 ⑶。
2.按照權(quán)利要求1所述的熱成型模，其特征在于，所述磨損保護(hù)板(9)至少局部地通過 焊接與所述基體(6)相連。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的熱成型模，其特征在于，所述磨損保護(hù)板(9)機(jī)械可拆 卸地與所述基體(6)相連，其中，在磨損保護(hù)板(9)與基體(6)之間設(shè)有軟膏狀的導(dǎo)熱劑 (10)。
4.按照權(quán)利要求1至3之一項(xiàng)所述的熱成型模，其特征在于，所述磨損保護(hù)板(9)經(jīng)由 粘合劑(11)與所述基體(6)相連。
5.按照權(quán)利要求4所述的熱成型模，其特征在于，所使用的粘合劑(11)能由熱解除粘I=I O
6.制造用于板材構(gòu)件( 熱成形加工的熱成型模(1)的方法，該熱成型模包括上模 (3)和下模G)，它們具有由易于機(jī)械加工的非鐵金屬構(gòu)成的基體(6)和在所述基體(6)上 設(shè)置的模具襯層(7)，所述基體具有冷卻通道(5)，所述模具襯層形成熱成型模(1)的模具 空腔(8)的邊界；其特征在于，將所述模具襯層(7)構(gòu)造為可拆卸地與所述基體(6)連接的 磨損保護(hù)板(9)，其中，為了成型所述磨損保護(hù)板(9)，將兩個(gè)磨損保護(hù)板坯(12)以及同時(shí) 將設(shè)置在磨損保護(hù)板坯(12)之間的一個(gè)構(gòu)件板坯(13)共同地由基體(6)熱壓成形和加壓 淬火。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在成型過程中給所述磨損保護(hù)板(9)配 備粘合劑(11)或焊膏(15)，從而使磨損保護(hù)板被同時(shí)熱壓成形、加壓淬火并且連接于模具 (1)的基體(6)。
8.按照權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述基體(6)與所述磨損保護(hù)板 (9)之間設(shè)置軟膏狀的導(dǎo)熱劑(10)。
9.用于從按照權(quán)利要求1至5之一項(xiàng)所述的熱成型模(1)的基體(6)分離磨損保護(hù)板 坯(12)的方法，其特征在于，將帶有磨損保護(hù)板(9)的基體(6)裝入一加熱爐(14)中，在 該加熱爐中熔化位于基體(6)與磨損保護(hù)板(9)之間的焊料(15)或粘合劑(11)或者使位 于基體(6)與磨損保護(hù)板(9)之間的粘合劑由熱解除粘合，隨后將磨損保護(hù)板(9)從基體 (6)分離。
10.用于板材構(gòu)件O)的熱成形加工的熱成型模，包括上模和下模(3、4)，它們具有由 易于機(jī)械加工的非鐵金屬構(gòu)成的基體(6)和在所述基體(6)上設(shè)置的模具襯層(16)，所述 基體具有冷卻通道(5)，所述模具襯層形成所述熱成型模(1)的模具空腔(8)的邊界；其特 征在于，模具襯層(16)由一種磨損保護(hù)涂層(17)構(gòu)成。
11.按照權(quán)利要求10所述的熱成型模，其特征在于，所述磨損保護(hù)涂層(17)由澆鑄在 所述基體(6)上的鋼構(gòu)成。
12.按照權(quán)利要求10所述的熱成型模，其特征在于，所述磨損保護(hù)涂層(17)由一種金 屬噴涂層(18)構(gòu)成。
13.按照權(quán)利要求1至12之一項(xiàng)所述的熱成型模，其特征在于，所述基體(6)具有大于 60ff/mk的熱導(dǎo)率。
14.按照權(quán)利要求1至13之一項(xiàng)所述的熱成型模，其特征在于，所述基體(6)由鋁合金 構(gòu)成。
15.按照權(quán)利要求1至14之一項(xiàng)所述的熱成型模，其特征在于，冷卻通道( 是鑄入所 述基體(6)中的。
16.按照權(quán)利要求15所述的熱成型模，其特征在于，所述冷卻通道(5)由銅、精煉鋼、鋁 或鋼構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造熱成型模的方法和具有磨損保護(hù)的熱成型模。用于板材構(gòu)件(2)熱成形加工的熱成型模(1)包括至少一個(gè)受冷卻的上模和一個(gè)下模(3、4)。其中，所述上?；蛳履?3、4)具有基體(6)，該基體構(gòu)造有一模具襯層(7)?；w(6)優(yōu)選由鋁合金構(gòu)成，模具襯層(7)優(yōu)選由工具鋼構(gòu)成。模具襯層(7)優(yōu)選作為磨損保護(hù)板(9)或金屬噴涂層(18)被施加到基體(6)上并且能夠通過盡可能小的厚度實(shí)現(xiàn)板材構(gòu)件(2)往上?；蛳履?3、4)的特別良好的熱傳遞(W)。為了提高散熱能力，上?；蛳履?3、4)的相應(yīng)基體(8)設(shè)有冷卻通道(5)。這些冷卻通道(5)用于排熱流體的流動(dòng)導(dǎo)向。
文檔編號(hào)B21D37/16GK102139326SQ201010588730
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者C·本特勒爾, J·德爾, M·佩爾曼 申請(qǐng)人:本特勒爾汽車技術(shù)有限公司