[發(fā)明專利]用于模壓淬火工具的成形工具部件的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810582105.0
• 申請(qǐng)日: 2018-06-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109080055A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 拉斐爾·科赫;拉爾斯·博格納爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): B29C43/36
• 分類號(hào): B29C43/36;B29C33/38;B22F3/105;B33Y10/00
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 回旋

本發(fā)明提供一種用于模壓淬火工具的成形工具部件的制造方法，該制造方法包括通過(guò)增材制造方法利用金屬材料制造預(yù)制件。該預(yù)制件具有外壁，該外壁至少部分地對(duì)應(yīng)于工具部件的成形操作面。該預(yù)制件還包括與外壁相鄰的冷卻通道的至少一個(gè)通道壁以及至少大部分比通道壁更遠(yuǎn)離外壁的至少一個(gè)凹部。在制造預(yù)制件之后，用液態(tài)金屬填充至少一個(gè)凹部，該液態(tài)金屬隨后固化并且形成工具部件的一部分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于模壓淬火工具的成形工具部件的制造方法。

背景技術(shù)

本部分中的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息并且可以不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

在制造成形金屬板部件的過(guò)程中，可以區(qū)分不同的方法步驟。一個(gè)步驟涉及將坯料或半成品實(shí)際成形為所需形狀。該成形可以在一個(gè)或多個(gè)階段中進(jìn)行，其中已知的是熱成形操作或冷成形操作是可能的。通常特別是在熱成形操作之后，除了調(diào)整特定的三維形狀之外，還要進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)整。在該情況下，工件根據(jù)提供的時(shí)間/溫度進(jìn)程從加熱狀態(tài)(例如，奧氏體化溫度以上)冷卻。為此，取決于部件的類型和期望的微觀結(jié)構(gòu)，已知有不同的方法。通常，選擇性冷卻產(chǎn)生更大的硬度，因此也參考工件的淬火或回火。

一方面，隨后的回火是可能的，其中工件從成形工具移除，在適用的情況下再次加熱并且最終冷卻(例如，淬火)。在模壓淬火或成形淬火期間，淬火或回火在成形工具內(nèi)部、直接在成形操作之后或甚至在成形操作期間進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)工件的必要冷卻，成形工具必須以有效的方式冷卻。這通常借助于用于液體冷卻介質(zhì)(例如水)的冷卻通道來(lái)進(jìn)行。在該情況下，這些理想的情況是以與成形表面基本恒定的、不太大的間距延伸。然而，由于成形表面的路徑通常很復(fù)雜，所以這不能借助于簡(jiǎn)單的孔來(lái)產(chǎn)生。一方面可以將成形工具部件制造成單件，其中冷卻通道的路徑通常較差，這對(duì)淬火操作和所制造的工件的質(zhì)量具有不利影響。另一方面，工具部件可以由多個(gè)單獨(dú)部件組成，其中冷卻通道也部分地形成在單獨(dú)部件之間。在該情況下，盡管原則上冷卻通道的任何路徑都可以制造，但由于具有多個(gè)單獨(dú)部件的結(jié)構(gòu)，制造復(fù)雜度增加并且因此也增加了成本。另一個(gè)問(wèn)題是，成形表面和冷卻通道通常至少部分借助于工具部件的機(jī)械加工操作來(lái)制造。這是昂貴的并且與高度磨損相關(guān)聯(lián)，原因在于工具部件具有特別高的硬度水平，該硬度水平是為了在模壓淬火操作期間承受負(fù)載所需要的。

美國(guó)專利號(hào)6,354,361B1描述了例如在注射成型操作期間可以使用的模具的制造。在該情況下，借助于增材制造方法將鄰近成形表面的冷卻通道集成在模具中。在該情況下提供的是金屬顆粒(例如鋼)首先借助于選擇性施加的粘合劑粘合結(jié)合，由此產(chǎn)生預(yù)期的三維形狀。除去多余的粉末后，例如可以將模具燒結(jié)或者可以將粘合劑熱移除，并且在該情況下產(chǎn)生的中間空間充滿銅合金。為了減少散熱，模具的一部分可以具有開(kāi)放結(jié)構(gòu)。也可能的是，只有與模具外表面相對(duì)應(yīng)的殼體以增材方式制造，并且隨后例如用陶瓷材料或環(huán)氧樹(shù)脂填充內(nèi)部空間。

美國(guó)專利公開(kāi)號(hào)2013/0255346A1描述了用于金屬板成形的工具部件的增材制造。工具部件由聚合物或金屬粉末成層狀構(gòu)成，其中連接尤其可以借助于激光燒結(jié)或電子束熔化來(lái)進(jìn)行。所有實(shí)施例都闡述了實(shí)心的工具部件。

DE 10 2005 041 460 A1描述了一種成形工具系統(tǒng)，該成形工具系統(tǒng)特別適用于汽車工業(yè)中的金屬板加工。在該情況下，至少一個(gè)工具部件具有成形表面，該成形表面借助于位于背襯上的掩模(mask)形成。提供的是能夠選擇性地使用不同的掩模。背襯可以借助于金屬分層實(shí)體制造(Laminated Object Manufacturing,LOM)方法制造。

EP 2 982 463 A2公開(kāi)了借助于3D打印操作制造用于穿孔裝置的沖片或沖壓缸。在該情況下，可以打印整個(gè)部件，或者使用以不同方式預(yù)制的基座元件并且僅在基座元件上打印沖孔線或切割線。制造可以特別地通過(guò)選擇性激光熔化或選擇性激光燒結(jié)來(lái)進(jìn)行。可選地，在3D模壓操作之后，可以進(jìn)行雕刻操作，由此可以補(bǔ)償存在的任何公差。