高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，為克服高強度鋼板料熱成形性不良及冷卻速率不足所導(dǎo)致零件強度不足的問題。其包括上部機構(gòu)、下部機構(gòu)和卸料機構(gòu)。上部機構(gòu)位于下部機構(gòu)的正上方，卸料機構(gòu)位于下部機構(gòu)的右側(cè)。下部機構(gòu)包括下導(dǎo)熱板(4)、下模座(5)、散熱片框架(7)、散熱機構(gòu)與下熱電偶(13)。下熱電偶(13)分別安裝在下導(dǎo)熱板(4)上表面的凹槽內(nèi)，每個下熱電偶(13)采用點焊連接在下導(dǎo)熱板(4)的凹槽內(nèi)，下導(dǎo)熱板(4)的下表面與下模座(5)的上表面相接觸并采用焊接方式連接，下模座(5)的下表面與散熱片框架(7)的上表面相接觸并采用焊接方式連接，散熱機構(gòu)位于散熱片框架(7)下部的中心位置。
【專利說明】高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及高強鋼熱成形領(lǐng)域的一種控制裝置，更確切地說，本實用新型涉及一種高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了追求車身輕量化，在不改變車身規(guī)格的前提下，可以通過優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)，更新車身零件制造和連接工藝，用輕質(zhì)材料替代傳統(tǒng)低強度鋼等方法實現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)輕量化。而長期以來，鋼鐵一直是機械制造業(yè)的基礎(chǔ)。雖然在汽車制造過程中，鎂鋁合金、塑料等復(fù)合材料的用量不斷增加，但高強度鋼以其高減重潛力、高碰撞吸收能、高疲勞強度、高成形性及低平面各向異性等優(yōu)勢，在車身輕量化材料領(lǐng)域具有無法替代的地位。然而，隨著鋼板強度的提高，其成形性能也相應(yīng)變差，采用傳統(tǒng)沖壓成形工藝會產(chǎn)生回彈嚴(yán)重、成形困難、容易開裂等諸多問題。與高強度鋼的應(yīng)用、輕量化技術(shù)的進展相對應(yīng)的是板材成形方法的改進，其中液壓成形和內(nèi)高壓成形是高強度材料的重要成形方法，但它們所需設(shè)備比普通沖床復(fù)雜、昂貴，且具有使用、維護、保養(yǎng)困難，工業(yè)生產(chǎn)率低、成形零件形狀具有局限性等缺點，因此不能廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，而高強鋼熱成形技術(shù)是能夠解決上述問題的一種新型成形技術(shù)?，F(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中高強鋼熱成形工藝流程為:將在切割機上切割好的高強鋼板料，放至加熱爐中加熱并保溫至微觀組織完全奧氏體化后，立即轉(zhuǎn)運至水冷模具中沖壓成形并保壓淬火，最終獲得室溫下屈服強度達IOOOMPa以上的高強度、高硬度、無回彈的成形零件。圖1表示現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中高強鋼熱成形的工藝流程圖。而現(xiàn)有的工藝流程存在二個問題:
[0003]1.板料成形時溫度過高，并非其最佳成形溫度，板料的成形性不良，易發(fā)生起皺、破裂等熱成形缺陷；
[0004]2.沖壓模具冷卻速率不足，導(dǎo)致板料冷卻速率較低，材料組織中含有一定量的軟質(zhì)相，大大降低了成形后零件的機械性能；
[0005]3.高溫板料在成形過程中加劇了成形模具表面的磨損，影響成形精度。
[0006]因此，需要在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，增設(shè)新的裝置，在保證板料冷卻速率的前提下，使板料在其最佳成形溫度范圍內(nèi)成形。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的高強度鋼板料熱成形性不良及冷卻速率不足所導(dǎo)致零件強度不足的問題，提供了一種高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置包括有上部機構(gòu)、下部機構(gòu)和卸料機構(gòu)。
[0009]所述的上部機構(gòu)位于下部機構(gòu)的正上方，卸料機構(gòu)位于下部機構(gòu)的右側(cè)。
[0010]所述的下部機構(gòu)包括有下導(dǎo)熱板、下模座、散熱片框架、散熱機構(gòu)與9?17個結(jié)構(gòu)相同的下熱電偶。
[0011]9?17個結(jié)構(gòu)相同的下熱電偶分別安裝在下導(dǎo)熱板上表面的凹槽內(nèi)，每個下熱電偶(13)通過點焊連接在下導(dǎo)熱板(4)的凹槽內(nèi)，下導(dǎo)熱板(4)下表面與下模座(5)的上表面相接觸并采用焊接方式連接，下模座(5)的下表面與散熱片框架(7)上表面相接觸并采用焊接方式連接，散熱機構(gòu)位于散熱片框架(7)的下部的中心位置。
[0012]技術(shù)方案中所述的散熱機構(gòu)包括散熱風(fēng)扇與散熱風(fēng)扇框架。所述的散熱風(fēng)扇框架為兩層框架式結(jié)構(gòu)件，散熱風(fēng)扇框架的頂端為中心處設(shè)置成通氣網(wǎng)的防護罩，散熱風(fēng)扇框架中間層為中心處也設(shè)置成通氣網(wǎng)的網(wǎng)狀隔層，網(wǎng)狀隔層的中心處設(shè)置有安裝散熱風(fēng)扇的中心孔，散熱風(fēng)扇的下端插入網(wǎng)狀隔層的中心孔中并和風(fēng)扇電機的輸出端相連接。
[0013]技術(shù)方案中所述的下導(dǎo)熱板為長方體形結(jié)構(gòu)件，下導(dǎo)熱板的長度、寬度分別與下模座的長度、寬度相同，下導(dǎo)熱板采用導(dǎo)熱性能好的紫銅材料，下導(dǎo)熱板上表面中心處以200mm等間距設(shè)置有兩排安裝下熱電偶的凹槽，兩排凹槽相互垂直地對稱地設(shè)置，下導(dǎo)熱板的四周設(shè)置有布置導(dǎo)線的通孔。
[0014]技術(shù)方案中所述的下模座為長方體形結(jié)構(gòu)件，下模座的中部設(shè)置有13?21個相互平行的圓形通孔即下冷卻水道，下冷卻水道分兩層交錯布置，下冷卻水道的直徑為40mm，每層相鄰兩下冷卻水道的中心距為160mm，上層與下層的下冷卻水道在垂直方向的中心距為 120mm。
[0015]技術(shù)方案中所述的上部機構(gòu)包括有4個結(jié)構(gòu)相同的上模導(dǎo)柱、上模座、上導(dǎo)熱板、13?21個結(jié)構(gòu)相同的上熱電偶。上模導(dǎo)柱的下端與上模座上表面四角處的螺紋盲孔螺紋連接，上模座的下表面與上導(dǎo)熱板的上表面相接觸并采用焊接方式連接，上熱電偶安裝在上導(dǎo)熱板下表面上的凹槽內(nèi)，上熱電偶采用點焊連接在上導(dǎo)熱板上的凹槽內(nèi)。
[0016]技術(shù)方案中所述的上模座為長方體形結(jié)構(gòu)件，上模座的長度、寬度分別與下模座的長度、寬度相同，上模座的上表面的四角處設(shè)置有用于連接上模導(dǎo)柱的螺紋盲孔，上模座的中部設(shè)置有13?21個相互平行的圓形通孔即上冷卻水道，冷卻水道分兩層交錯布置，上冷卻水道的直徑為40mm，每層相鄰兩上冷卻水道的中心距為160mm，上層與下層的上冷卻水道在垂直方向的中心距為120mm。
[0017]技術(shù)方案中所述的上導(dǎo)熱板為長方體形結(jié)構(gòu)件，上導(dǎo)熱板的長度、寬度分別與上模座的長度、寬度相同，上導(dǎo)熱板采用導(dǎo)熱性能好的紫銅材料，上導(dǎo)熱板下表面的中心處以200mm等間距設(shè)置有兩排凹槽，兩排凹槽相互垂直地對稱地設(shè)置，兩排凹槽內(nèi)安裝有上熱電偶；上導(dǎo)熱板的四周設(shè)置有布置導(dǎo)線的通孔。
[0018]技術(shù)方案中所述的卸料機構(gòu)包括有推料板、2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架與2個結(jié)構(gòu)相同的推料板上蓋板。推料板通過其兩個矩形通孔套裝在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架頂端的軌道上，2個結(jié)構(gòu)相同的推料板上蓋板安裝在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架的軌道上，軌道的上表面與推料板上蓋板的下表面相接觸，并采用螺栓進行連接，推料板支架的底座固定在地面上的夾具內(nèi)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是:
[0020]1.本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置所解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)過程中，高強鋼板料熱成形性不良及冷卻速率不足所導(dǎo)致零件強度不足的問題，提供一種可以控制板料成形溫度及冷卻速率的裝置，得到成形性能及力學(xué)性能良好的熱成形零件。
[0021]2.與現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)中熱成形生產(chǎn)工藝相比，本實用新型還具有:
[0022]I)本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置可有效改善成形后零件的機械性能，硬度達到450HV以上，抗拉強度達1500MPa以上；
[0023]參閱圖3與圖2，在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，當(dāng)高溫板料從加熱爐中取出時，板料和成形模具之間的初始溫差很大，此時可以確保板料在模具上成形后保壓淬火過程中具有很高的冷卻速率，大于馬氏體相變臨界冷卻速率(25°C/s)。而隨著高溫板料與模具表面進行熱交換，高溫板料將自身熱量傳遞給低溫模具，使得高溫板料溫度下降，低溫模具溫度上升，當(dāng)板料溫度下降至接近模具表面溫度時，板料冷卻速率迅速下降。而在工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)熱沖壓過程中，沖壓模具表面溫度可以高達150°C，這將導(dǎo)致板料在500°C至250°C溫度范圍內(nèi)，保溫淬火的冷卻速率很低，遠(yuǎn)低于馬氏體相變臨界冷卻速率(25°C /s)。而這將使得在板料內(nèi)部組織中產(chǎn)生貝氏體、鐵素體、珠光體等軟質(zhì)相混合物，導(dǎo)致最終的熱成形零件無法滿足車身零件的強度要求。而在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，通過增設(shè)高強鋼熱成形最佳溫度控制裝置，可以使從加熱爐中轉(zhuǎn)運出的高溫板料，迅速從800°C降至6500C (轉(zhuǎn)運過程中溫度從900°C降至800°C)。在這一過程中，可以根據(jù)實際需要調(diào)整板料的冷卻速率。為避免當(dāng)高溫板料轉(zhuǎn)運至沖壓模具沖壓成形后保溫淬火過程中，產(chǎn)生軟質(zhì)相，保證板料組織完全生成馬氏體，則要使高溫板料在高強鋼熱成形最佳溫度控制裝置中時盡可能地增大其冷卻速率，即如圖3所示，使連續(xù)冷卻曲線盡可能向左移動，使板料冷卻速率遠(yuǎn)大于馬氏體相變臨界冷卻速率(25°C /s)，這樣當(dāng)高溫板料轉(zhuǎn)運到?jīng)_壓模具后，即使在冷卻后期板料冷卻速率低于馬氏體相變臨界冷卻速率(25°C /s)，即連續(xù)冷卻曲線向右有微量移動時，也能保證板料在冷卻時仍處于馬氏體區(qū)，避免軟質(zhì)相的產(chǎn)生，最終得到滿足車身零件要求的熱成形零件。圖2表示改進后的高強鋼熱成形工藝流程圖。
[0024]2)本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置可以有效避免板料成形過程中起皺、破裂等熱成形缺陷的產(chǎn)生，提高成形件的合格率；
[0025]參閱圖4與圖5，在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，當(dāng)高溫板料從加熱爐中取出并轉(zhuǎn)運至沖壓模具進行成形時的溫度大約為800°C，而這一溫度并非高強度硼鋼的最佳成形溫度，根據(jù)圖中所示(應(yīng)變率為1.0s-1時)的硼鋼應(yīng)力應(yīng)變試驗曲線可知，當(dāng)溫度從800°C降至600°C的過程中，材料的延展性變化不大，而材料強度卻由于加工硬化提升了接近一倍之多。由于加工硬化可以使變形更均勻，消除局部縮頸，所以可以顯著提高材料的成形性。因此，當(dāng)材料的成形溫度為600°C而非800°C時，可以成形出形狀更加復(fù)雜的零件，以此類推，當(dāng)成形溫度為500°C時，材料的成形性會更好，而這僅僅是從材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系分析得到的。進一步分析材料硬化指數(shù)N，它是衡量金屬材料成形性能的重要指標(biāo)，N值越大，材料在發(fā)生塑性變形時強化效應(yīng)越大，形變量越均勻，提高了板料應(yīng)變分布的均勻性，所以在變形過程中，周圍材料對危險區(qū)材料的補償作用提高，使板料的變形穩(wěn)定性增加。如圖5所示，當(dāng)溫度在650°C?700°C之間時，材料的硬化指數(shù)達到最大值，在此溫度范圍內(nèi)板料的成形性也最好。綜合以上兩方面因素考慮，確定本實用新型中高強鋼最佳熱成形溫度為650。。。
[0026]3)本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置降低了板料成形時的溫度，從而降低了沖壓件在模具上的保壓時間，提高了生產(chǎn)率；[0027]在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，高溫板料轉(zhuǎn)運至沖壓模具進行成形時的溫度大約為800°C，由于板料溫度較高，導(dǎo)致其在保壓淬火階段傳遞至模具上的熱量較多，使得模具表面溫度升高，從而延長了板料冷卻至最終溫度所用的時間，即增加了成形周期，降低了生產(chǎn)率。而改進后的工藝流程中，板料成形溫度較低，使得其在保壓淬火階段傳遞至模具上的熱量較少，使得模具表面溫度沒有顯著升高，從而降低了保壓時間，提高了生產(chǎn)率。
[0028]4)沖壓模具所要吸收的熱量減少，降低了對沖壓模具冷卻系統(tǒng)的要求，簡化了沖壓模具的設(shè)計；
[0029]在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，為了保證板料在沖壓模具中具有足夠的冷卻速率，保證奧氏體向強化相馬氏體的轉(zhuǎn)變，需要在模具中設(shè)置具有高壓冷卻液流的冷卻系統(tǒng)，從而增加了模具成本以及模具設(shè)計及布置的難度。而增設(shè)本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置的改進工藝流程中，由于板料成形溫度的降低，沖壓模具所要吸收的熱量減少，從而降低了對模具冷卻系統(tǒng)的要求，大大簡化了模具的設(shè)計。
[0030]5)本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置降低了沖壓模具的溫度，縮短了其工作溫度循環(huán)，減緩了模具表面的磨損及變形，提高了模具的使用壽命。
[0031]在現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝流程中，由于成形時板料溫度較高，導(dǎo)致模具所要吸收熱量較多，模具溫度升高顯著，而溫度升高會加劇模具表面涂層的磨損及模具表面變形，大大降低模具的壽命。而增設(shè)本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置的改進工藝流程中，由于降低了板料成形溫度，沖壓模具所要吸收的熱量減少，同時模具工作溫度循環(huán)由800°C?250 V降低至650°C?250°C，大大減緩了模具表面的磨損，提高了模具的使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明:
[0033]圖1為現(xiàn)有高強鋼熱成形工藝的流程圖；
[0034]圖2為改進后的高強鋼熱成形工藝的流程圖；
[0035]圖3為現(xiàn)有奧氏體化溫度900°C、保溫時間5min時的22MnB5連續(xù)冷卻試驗曲線圖；
[0036]圖4為現(xiàn)有(應(yīng)變率為1.0s-1)溫度分別為500、600、700、800°C時硼鋼的應(yīng)力應(yīng)
變試驗曲線圖；
[0037]圖5為現(xiàn)有不同溫度下硼鋼的硬化指數(shù)N的變化趨勢曲線圖；
[0038]圖6為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置上部機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；
[0039]圖7為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置下部機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；
[0040]圖8為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置中卸料機構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的軸測投影圖；
[0041]圖9為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置中上熱電偶在上導(dǎo)熱板上分布位置的示意圖；
[0042]圖10為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置下部機構(gòu)中散熱風(fēng)扇框架的軸測投影圖；
[0043]圖11為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置下部機構(gòu)中散熱風(fēng)扇的軸測投影圖；
[0044]圖12為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置下部機構(gòu)中散熱風(fēng)扇總成的主視圖；
[0045]圖13為圖8中A-A處的剖視圖；
[0046]圖14為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置低級工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)組成的主視圖；
[0047]圖15為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置高級工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)組成的主視圖；
[0048]圖16為本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置卸料時的結(jié)構(gòu)組成的主視圖；
[0049]圖中:1.上模導(dǎo)柱，2.上模座，3.上導(dǎo)熱板，4.下導(dǎo)熱板，5.下模座，6.散熱片，
7.散熱片框架，8.散熱片框架固定螺栓,9.散熱風(fēng)扇，10.散熱風(fēng)扇框架固定螺栓,11.散熱風(fēng)扇框架，12.下冷卻水道，13.下熱電偶，14.上熱電偶，15.上冷卻水道，16.推料板，17.推料板支架，18.推料板上蓋板，19.上蓋板固定螺栓，20.高強鋼板料，21.風(fēng)扇電機。
【具體實施方式】
[0050]下面結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)的描述:
[0051]本實用新型所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置包括上部機構(gòu)、下部機構(gòu)和卸料機構(gòu)。
[0052]參閱圖6,所述的上部機構(gòu)包括有4個結(jié)構(gòu)相同的上模導(dǎo)柱1、上模座2、上導(dǎo)熱板
3、9?17個結(jié)構(gòu)相同的上熱電偶14。
[0053]上模導(dǎo)柱I為等截面圓柱體結(jié)構(gòu)件，上模導(dǎo)柱I的上、下端分別設(shè)置有用于連接的外螺紋。上模導(dǎo)柱I用來固定連接上部機構(gòu)于加工設(shè)備上，帶動整個上部機構(gòu)上、下運動，并起到導(dǎo)向作用。
[0054]上模座2為長方體形結(jié)構(gòu)件，其上表面四角處設(shè)置有用于連接上模導(dǎo)柱I的螺紋盲孔。上模座2的中部設(shè)置有9?17個相互平行的圓形通孔即上冷卻水道15，為保證冷卻水道可快速均勻地吸收由上導(dǎo)熱板3傳遞來的熱量，圓形的上冷卻水道15分兩層交錯布置，上冷卻水道15的直徑為40mm,每層相鄰兩上冷卻水道15的中心距為160mm,上、下層上冷卻水道15在厚度(垂直)方向中心距為120mm。
[0055]參閱圖6與圖9，上導(dǎo)熱板3為長方體形結(jié)構(gòu)件，上導(dǎo)熱板3的長度、寬度分別與上模座2的長度、寬度相同，用來傳遞對高溫的高強鋼板料20施加的壓力，上導(dǎo)熱板3采用導(dǎo)熱性能好的紫銅材料，上導(dǎo)熱板3能夠?qū)⒏邷氐母邚婁摪辶?0的熱量快速傳遞給上模座
2。上導(dǎo)熱板3下表面中心處以200mm等間距設(shè)置有兩排凹槽，兩排凹槽相互垂直地對稱地設(shè)置，兩排凹槽內(nèi)安裝有上熱電偶14。上導(dǎo)熱板3的四周(端面)設(shè)置有布置導(dǎo)線的通孔，采用導(dǎo)線連接上熱電偶14與外部控制系統(tǒng)，確保熱電偶的測量信息實時反饋到外部控制系統(tǒng)。
[0056]上熱電偶14選用型號為WRNG-430的或型號為WRN2G-430的熱電偶，用于測量高溫板料上表面的實時溫度。
[0057]上模導(dǎo)柱I位于整個裝置的最上部，上模導(dǎo)柱I的上端與壓力機上的滑塊螺紋連接，上模導(dǎo)柱I的下端與上模座2上表面四角處的螺紋盲孔螺紋連接，上模座2的下表面與上導(dǎo)熱板3的上表面相接觸并采用焊接方式連接，上熱電偶14安裝在上導(dǎo)熱板3下表面上的凹槽內(nèi)，上熱電偶14通過點焊連接在上導(dǎo)熱板3上的凹槽內(nèi)。
[0058]參閱圖7，所述的下部機構(gòu)包括有風(fēng)扇電機21、下導(dǎo)熱板4、下模座5、散熱片6、散熱片框架7、12個相同的散熱片框架固定螺栓8、散熱機構(gòu)(散熱風(fēng)扇9、散熱風(fēng)扇框架11、8個相同的散熱風(fēng)扇框架固定螺栓10)、9?17個結(jié)構(gòu)相同的下熱電偶13。
[0059]下導(dǎo)熱板4與上導(dǎo)熱板3結(jié)構(gòu)形狀及尺寸完全相同，下導(dǎo)熱板4采用導(dǎo)熱性能好的紫銅材料，將高溫板料的熱量快速傳遞給下模座5，下導(dǎo)熱板4的上表面中心處以200mm等間距設(shè)置有兩排凹槽，兩排凹槽相互垂直對稱地設(shè)置，兩排凹槽內(nèi)安裝有下熱電偶13。下導(dǎo)熱板4的四周設(shè)置有布置導(dǎo)線的通孔，采用導(dǎo)線連接下熱電偶13與外部控制系統(tǒng)，確保熱電偶的測量信息實時反饋到外部控制系統(tǒng)。
[0060]下模座5與上模座2結(jié)構(gòu)形狀及尺寸完全相同，下模座5的中部設(shè)置有9?17個相互平行的圓形通孔即下冷卻水道12，為保證冷卻水道可快速均勻地吸收由下導(dǎo)熱板4傳遞來的熱量，下冷卻水道12分兩層交錯布置，下冷卻水道12的直徑為40_，每層相鄰兩下冷卻水道12的中心距為160mm，上、下層的下冷卻水道12在厚度(垂直)方向的中心距為120mmo
[0061]散熱片6類似于家用暖氣片上的薄片狀結(jié)構(gòu)件，用于增大結(jié)構(gòu)與周圍空氣的接觸面積，加快散熱。
[0062]散熱片框架7為中空的框架式結(jié)構(gòu)件，其上部用于安裝散熱片6，并用于支撐上部機構(gòu)與下部機構(gòu)。
[0063]散熱片框架固定螺栓8為Φ30的地腳螺栓。
[0064]參閱圖11，散熱風(fēng)扇9采用型號為BCY-L30的散熱風(fēng)扇，使用電壓為380/220V，夕卜型尺(長X寬X高)為1350 X 800 X 1700mm，出風(fēng)口尺寸(長X高):為1080X 1080mm。
[0065]散熱風(fēng)扇框架固定螺栓10為Φ20的地腳螺栓。
[0066]參閱圖10，散熱風(fēng)扇框架11為兩層框架式結(jié)構(gòu)件，散熱風(fēng)扇框架11的上部(即頂端的網(wǎng)狀防護罩與中間位置的網(wǎng)狀隔層之間位置)用于安裝散熱風(fēng)扇9，散熱風(fēng)扇框架11的頂端為網(wǎng)狀防護罩，散熱風(fēng)扇框架11的中間位置設(shè)置有網(wǎng)狀隔層，網(wǎng)狀隔層的中心處設(shè)置有安裝散熱風(fēng)扇9的中心孔，散熱風(fēng)扇9的下端插入其下方的網(wǎng)狀隔層的中心孔中，并和風(fēng)扇電機21輸出端相連接，散熱風(fēng)扇框架11上部與下部通過網(wǎng)狀隔層實現(xiàn)連通，散熱風(fēng)扇框架11下部用于排出流經(jīng)上部散熱風(fēng)扇9的高溫氣流。
[0067]下熱電偶13采用型號為WRNG-430的或型號為WRN2G-430的熱電偶，用于測量裝置內(nèi)高溫板料下表面的實時溫度。
[0068]下導(dǎo)熱板4位于上導(dǎo)熱板3的正下方，且在未工作時兩者處于分離狀態(tài)。各下熱電偶13依次安裝在下導(dǎo)熱板4上表面中心處的凹槽內(nèi)，每個下熱電偶13通過點焊連接在下導(dǎo)熱板4上的凹槽內(nèi)。下熱電偶13在下導(dǎo)熱板4上的位置與上熱電偶14在上導(dǎo)熱板3上的位置相同。下導(dǎo)熱板4下表面與下模座5的上表面相接觸并采用焊接方式連接，下模座5的下表面與散熱片框架7上表面相接觸并采用焊接方式連接，散熱片框架7為長方體形的框架式結(jié)構(gòu)件，散熱片框架7的上部(的四周)均勻地分布有散熱片6，散熱片6通過鑄造方式與散熱片框架7形成一體結(jié)構(gòu)。散熱片框架7下部通過12個Φ30的散熱片框架固定螺栓8與地面連接，散熱風(fēng)扇框架11位于散熱片框架7的下部的中心位置，散熱風(fēng)扇框架11上部布置散熱風(fēng)扇9，其下部通過8個Φ20的散熱風(fēng)扇框架固定螺栓10與地面連接，散熱風(fēng)扇總成的結(jié)構(gòu)組成可參閱圖12。
[0069]參閱圖8，所述的卸料機構(gòu)包括有推料板16、2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架17、2個結(jié)構(gòu)相同的推料板上蓋板18、4個相同的上蓋板固定螺栓19。
[0070]推料板16為矩形板類結(jié)構(gòu)件，其上設(shè)置兩條相互平行的矩形滑槽(通孔)，用于在推料板支架17上部的軌道上前后滑動，推料板的左端用于在卸料過程中將高強鋼板料20從下導(dǎo)熱板4上推出，便于取走板料。
[0071]推料板支架17的頂端設(shè)置有與推料板16配裝的(倒T字形)軌道，軌道的頂端面上均勻地設(shè)置兩個螺紋孔，頂端軌道使推料板16只具有左右移動的自由度，其中間部分為鏤空的矩形板結(jié)構(gòu)，其底端布置有法蘭盤式底座，法蘭盤式底座上均勻地布置有螺栓通孔。
[0072]推料板上蓋板18為矩形板類結(jié)構(gòu)件,其上開有螺栓通孔，推料板上蓋板18上的兩個螺栓通孔的距離和推料板支架17頂端軌道的兩個螺紋孔的距離相等，推料板上蓋板18用于約束推料板16上下方向的自由度。
[0073]上蓋板固定螺栓19為Φ 16的六角頭螺栓，用于推料板上蓋板18和推料板支架17的連接。
[0074]參閱圖13，推料板16通過兩個矩形通孔套裝在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架17頂端的軌道上，2個結(jié)構(gòu)相同的推料板上蓋板18安裝在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架17的軌道上，軌道的上表面與推料板上蓋板18的下表面相接觸，兩者通過螺栓進行連接，便于更換推料板16，推料板16可在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架17的軌道上左右移動。推料板支架17的底座固定在地面上的夾具內(nèi)，保證推料板支架17在工作時不發(fā)生移動。
[0075]其中上模座2及下模座5采用蒂森公司制造的A1203/CU耐高溫復(fù)合材料，上導(dǎo)熱板3及下導(dǎo)熱板4采用紫銅材料，紫銅材料易于獲得，熱傳導(dǎo)系數(shù)很大，且在900°C時仍處于固相狀態(tài)，其它零件均采用4Cr5MoSiV材料。
[0076]下面結(jié)合兩個具體實施例介紹高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置的實際工作過程。
[0077]實施例1:低級工作過程。
[0078]參閱圖14與圖16，當(dāng)需要冷卻的高強鋼板料20的厚度薄、尺寸小時可以考慮采用低級工作過程。如采用800mmX600mmX 1.5mm的22MnB5毛坯板料作為操作對象，保證其成形前達到最佳成形溫度650 °C。
[0079]低級工作過程包括以下步驟:
[0080]1.利用切割機切割好I塊800mmX600mmX 1.5mm的22MnB5毛還板料；
[0081]2.通過機械裝置將其轉(zhuǎn)移到加熱爐中，升溫至900°C，并保溫5min確保毛坯板料內(nèi)部組織完全轉(zhuǎn)化為均勻的奧氏體；
[0082]3.隨后，通過機械裝置將完全奧氏體化的高溫的高強鋼板料20迅速轉(zhuǎn)移到高強鋼熱成形最佳溫度控制裝置的下導(dǎo)熱板4上，同時打開上冷卻水道15、下冷卻水道12的開關(guān);
[0083]4.在上模導(dǎo)柱I的帶動下上模座2和上導(dǎo)熱板3以3m/s的速度向下運動，使得上導(dǎo)熱板3下表面與下導(dǎo)熱板4上高溫的高強鋼板料20的上表面相接觸，并通過上導(dǎo)熱板3對高溫高強鋼板料20施加IOMPa的壓力，整個過程中上導(dǎo)熱板3下表面上分布的上熱電偶14及下導(dǎo)熱板4上表面上分布的下熱電偶13進行實時測溫；
[0084]5.當(dāng)高溫的高強鋼板料20表面平均溫度達到650°C時，迅速關(guān)閉上冷卻水道15、下冷卻水道12的開關(guān)，并使上模導(dǎo)柱I帶動上模座2和上導(dǎo)熱板3以3m/s的速度向上運動，同時接通卸料機構(gòu)的電源，推料板16以lm/s的速度向前移動，將下導(dǎo)熱板4上表面的高溫的高強鋼板料20推離下導(dǎo)熱板4 ；
[0085]6.通過機械裝置夾取高溫的高強鋼板料20，快速轉(zhuǎn)移至沖壓機內(nèi)，通過壓力機向下運動，帶動模具合攏，將板料快速沖壓成形，并保溫保壓得到最終的熱成形零件。
[0086]其中步驟4中施加IOMPa的壓力是為了消除高溫的高強鋼板料20上下表面與上導(dǎo)熱板3、下導(dǎo)熱板4表面間的間隙，加快熱傳導(dǎo)。整個步驟中高溫的高強鋼板料20的熱量迅速通過上導(dǎo)熱板3傳遞給上模座2，通過下導(dǎo)熱板4傳遞給下模座5，熱量迅速被上模座2內(nèi)的上冷卻水道15、下模座5內(nèi)的下冷卻水道12中的循環(huán)冷卻水吸收帶走；同時，散熱片框架7上的散熱片6通過向周圍環(huán)境散熱也消耗掉一部分高溫板料的熱量，此時，散熱風(fēng)扇框架11上的散熱風(fēng)扇9處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0087]實施例2:高級工作過程。
[0088]參閱圖15與圖16，當(dāng)需要冷卻的高強鋼板料20的厚度厚、尺寸大時可以考慮采用高級工作過程。如采用2000mmX 1500mmX 3mm的22MnB5毛坯板料作為操作對象，保證其成形前達到最佳成形溫度650 °C。
[0089]高級工作過程包括以下步驟:
[0090]1.利用切割機切割好I塊2000mmX 1500mmX 3mm的22MnB5毛坯板料；
[0091]2.通過機械裝置將其轉(zhuǎn)移到加熱爐中，升溫至900°C，并保溫5min確保毛坯板料內(nèi)部組織完全轉(zhuǎn)化為均勻的奧氏體；
[0092]3.隨后，通過機械裝置將完全奧氏體化的高溫的高強鋼板料20迅速轉(zhuǎn)移到高強鋼熱成形最佳溫度控制裝置的下導(dǎo)熱板4上，同時打開上冷卻水道15、下冷卻水道12的開關(guān);
[0093]4.在上模導(dǎo)柱I的帶動下上模座2和上導(dǎo)熱板3以3m/s的速度向下運動，使得上導(dǎo)熱板3下表面與下導(dǎo)熱板4上高溫的高強鋼板料20的上表面相接觸，并通過上導(dǎo)熱板3對高溫的高強鋼板料20施加20MPa的壓力，整個過程中上導(dǎo)熱板3下表面上分布的上熱電偶14及下導(dǎo)熱板4上表面上分布的下熱電偶13進行實時測溫；
[0094]5.當(dāng)高溫的高強鋼板料20表面平均溫度達到650°C時，迅速關(guān)閉上冷卻水道15、下冷卻水道12、散熱風(fēng)扇9的開關(guān)，并使上模導(dǎo)柱I帶動上模座2和上導(dǎo)熱板3以3m/s的速度向上運動，同時接通卸料機構(gòu)的電源，推料板16以lm/s的速度向前移動，將下導(dǎo)熱板4上表面的高溫的高強鋼板料20推離下導(dǎo)熱板4 ；
[0095]6.通過機械裝置夾取高溫的高強鋼板料20，快速轉(zhuǎn)移至沖壓機內(nèi)，通過壓力機向下運動，帶動模具合攏，將板料快速沖壓成形，并保溫保壓得到最終的熱成形零件。
[0096]其中步驟4中施加20MPa的壓力是為了消除高溫的高強鋼板料20上下表面與上導(dǎo)熱板3、下導(dǎo)熱板4表面間的間隙，加快熱傳導(dǎo)。整個步驟中高溫的高強鋼板料20的熱量迅速通過上導(dǎo)熱板3傳遞給上模座2，通過下導(dǎo)熱板4傳遞給下模座5，熱量迅速被上模座2內(nèi)的上冷卻水道15、下模座5內(nèi)的下冷卻水道12中的循環(huán)冷卻水吸收帶走；同時，散熱片框架7上的散熱片6通過向周圍環(huán)境散熱也消耗掉一部分高溫板料的熱量，此時，散熱風(fēng)扇框架11上的散熱風(fēng)扇9處于工作狀態(tài)。在其作用下，加快了散熱片6周圍的空氣流動，使低溫氣流從散熱片6周圍流入，高溫氣流從散熱風(fēng)扇9下部流出，進一步加快了高溫的高強鋼板料20的冷卻速率。
【權(quán)利要求】
1.一種高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置包括有上部機構(gòu)、下部機構(gòu)和卸料機構(gòu)； 所述的上部機構(gòu)位于下部機構(gòu)的正上方，卸料機構(gòu)位于下部機構(gòu)的右側(cè)； 所述的下部機構(gòu)包括有下導(dǎo)熱板(4)、下模座(5)、散熱片框架(7)、散熱機構(gòu)與9~17個結(jié)構(gòu)相同的下熱電偶(13)； 9~17個結(jié)構(gòu)相同的下熱電偶(13)分別安裝在下導(dǎo)熱板(4)上表面的凹槽內(nèi)，每個下熱電偶(13)通過點焊連接在下導(dǎo)熱板(4)的凹槽內(nèi)，下導(dǎo)熱板(4)下表面與下模座(5)的上表面相接觸并采用焊接方式連接，下模座(5)的下表面與散熱片框架(7)上表面相接觸并采用焊接方式連接，散熱機構(gòu)位于散熱片框架(7)的下部的中心位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的散熱機構(gòu)包括散熱風(fēng)扇(9)與散熱風(fēng)扇框架(11)； 所述的散熱風(fēng)扇框架(11)為兩層框架式結(jié)構(gòu)件，散熱風(fēng)扇框架(11)的頂端為中心處設(shè)置成通氣網(wǎng)的防護罩，散熱風(fēng)扇框架(11)中間層為中心處也設(shè)置成通氣網(wǎng)的網(wǎng)狀隔層，網(wǎng)狀隔層的中心處設(shè)置有安裝散熱風(fēng)扇(9)的中心孔，散熱風(fēng)扇(9)的下端插入網(wǎng)狀隔層的中心孔中并和風(fēng)扇電機(21)的輸出端相連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的下導(dǎo)熱板(4)為長方體形結(jié)構(gòu)件，下導(dǎo)熱板(4)的長度、寬度分別與下模座(5)的長度、寬度相同，下導(dǎo)熱板(4)采用導(dǎo)熱性能好的紫銅材料，下導(dǎo)熱板(4)上表面中心處以200mm等間距設(shè)置有兩排安裝下 熱電偶(13)的凹槽，兩排凹槽相互垂直地對稱地設(shè)置，下導(dǎo)熱板(4)的四周設(shè)置有布置導(dǎo)線的通孔。
4.按照權(quán)利要求1所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的下模座(5)為長方體形結(jié)構(gòu)件，下模座(5)的中部設(shè)置有13~21個相互平行的圓形通孔即下冷卻水道(12)，下冷卻水道(12)分兩層交錯布置，下冷卻水道(12)的直徑為40mm，每層相鄰兩下冷卻水道(12)的中心距為160mm，上層與下層的下冷卻水道(12)在垂直方向的中心距為120mm。
5.按照權(quán)利要求1所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的上部機構(gòu)包括有4個結(jié)構(gòu)相同的上模導(dǎo)柱(I)、上模座(2)、上導(dǎo)熱板(3)、13~21個結(jié)構(gòu)相同的上熱電偶(14)； 上模導(dǎo)柱(I)的下端與上模座(2)上表面四角處的螺紋盲孔螺紋連接，上模座(2)的下表面與上導(dǎo)熱板(3)的上表面相接觸并采用焊接方式連接，上熱電偶(14)安裝在上導(dǎo)熱板(3)下表面上的凹槽內(nèi)，上熱電偶(14)采用點焊連接在上導(dǎo)熱板(3)上的凹槽內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求5所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的上模座(2)為長方體形結(jié)構(gòu)件，上模座(2)的長度、寬度分別與下模座(5)的長度、寬度相同，上模座(2)的上表面的四角處設(shè)置有用于連接上模導(dǎo)柱(I)的螺紋盲孔，上模座(2)的中部設(shè)置有13~21個相互平行的圓形通孔即上冷卻水道(15)，冷卻水道(15)分兩層交錯布置，上冷卻水道(15)的直徑為40mm，每層相鄰兩上冷卻水道(15)的中心距為160mm，上層與下層的上冷卻水道(15)在垂直方向的中心距為120mm。
7.按照權(quán)利要求5所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的上導(dǎo)熱板(3)為長方體形結(jié)構(gòu)件，上導(dǎo)熱板(3)的長度、寬度分別與上模座(2)的長度、寬度相同，上導(dǎo)熱板(3)采用導(dǎo)熱性能好的紫銅材料，上導(dǎo)熱板(3)下表面的中心處以200mm等間距設(shè)置有兩排凹槽，兩排凹槽相互垂直地對稱地設(shè)置，兩排凹槽內(nèi)安裝有上熱電偶(14)；上導(dǎo)熱板(3)的四周設(shè)置有布置導(dǎo)線的通孔。
8.按照權(quán)利要求1所述的高強度鋼熱成形最佳溫度控制裝置，其特征在于，所述的卸料機構(gòu)包括有推料板(16)、2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架(17)、2個結(jié)構(gòu)相同的推料板上蓋板(18)； 推料板(16)通過其兩個矩形通孔套裝在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架(17)頂端的軌道上，2個結(jié)構(gòu)相同的推料板上蓋板(18)安裝在2個結(jié)構(gòu)相同的推料板支架(17)的軌道上，軌道的上表面與推料板上蓋板(18)的下表面相接觸，并采用螺栓進行連接，推料板支架(17)的底座固定在地面上的夾具內(nèi)。
【文檔編號】B21D22/02GK203778622SQ201420208978
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月26日
【發(fā)明者】莊蔚敏, 解東旋, 李冰嬌, 許欽華, 李兵, 張夢溪, 張凱希 申請人:吉林大學(xué)