[發明專利]一種熱沖壓隨型冷卻模具及其制造方法

在審

• 申請號: 202011587093.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112719082A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 唐子衛;肖峰
• 申請（專利權）人: 湖北凸凹模具科技股份有限公司
• 主分類號: B21D37/10
• 分類號: B21D37/10;B21D37/16;B21D37/20
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

本發明提供了一種熱沖壓隨型冷卻模具及其制造方法。該熱沖壓模具的成型部件內部是金屬基體，表層為直接用該模具沖壓出來的具有耐熱耐氧化性能的金屬板材制造的模具型面，在金屬基體模具表層保留有數控加工留下的刀痕，刀痕凹槽與外層的耐熱鋼板型面之間構成細微通道，其與模具的冷卻流道相通，實現了隨型冷卻，保證了熱沖壓高強度鋼板馬氏體相變充分，達到快速冷卻淬火的目的。

技術領域

本發明涉及了一種熱沖壓模具結構以及實現該結構的制造方法，特別涉及到一種隨型冷卻的熱沖壓模具。

背景技術

熱沖壓是將專用的硼合金鋼板加熱到奧氏體化溫度以上并保持一段時間，使其完全奧氏體化后，在模具內進行熱沖壓成形，并保壓冷卻，當其冷卻速度大于27℃/s，即可獲得良好的細針狀馬氏體，具有較高的強度和硬度，屈服強度可達1100MPa，抗拉強度超過1500MPa，硬度達50HRC，比原始狀態提高2-3倍。熱沖壓是近年來國內外工業界和學術界研究的熱點，主要用于制造乘用車乘員艙的關鍵部件，以提升車身強度，降低車身重量，使汽車具有更好的安全性，如B柱、防撞梁等部件。

由于工件在高溫下成形，對于模具的熱侵蝕較為嚴重，如果沖壓速度不足，工件冷卻過快，則局部接觸的成形力急劇增加，很容易造成熱沖壓模具表面拉毛損傷，因此熱沖壓模具要求有較高的表面硬度和耐熱侵蝕能力，必要時要進行表面涂層處理，以降低熱沖壓時的磨擦磨損，提高模具耐用性能。

熱沖壓成形完畢后，需要在模具保壓情況下冷卻淬火，冷卻速度必須大于27℃/s，溫度低于425℃時開始馬氏體相變，至280℃結束，才能保證熱沖壓件的性能，因此熱沖壓件在模具內的冷卻速度是決定其性能的關鍵。一般希望沖壓成型時工件冷卻較慢，而成型結束后保壓開始時冷卻要足夠快，這就需要模具內部有冷卻流道，及時帶走熱沖壓件的熱量，維持合理的模具問題，保證傳熱效果。

隨型冷卻是熱沖壓模具冷卻管道設計的基本原則，是根據沖壓件的形狀以及性能要求確定合理的冷卻流道布置為止，通常使用深孔鉆鉆出冷卻流道，或者使用預埋管道鑄造而成的熱沖壓模具。但是其制造方法都比較麻煩，成本較高，冷卻管道的布置不夠均勻，無法充分靠近模具型面，冷卻效果也不盡理想。

發明內容

本發明提供一種熱沖壓隨型冷卻模具及其制造方法，提高了沖壓模具的冷卻效果，以簡化熱沖壓模具制造的流程，方便熱沖壓模具型面的快速修復。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種熱沖壓隨型冷卻模具，模具成型部件由表層金屬板料型殼和內部的金屬基體模具構成，表層型殼是由金屬板料沖壓制造而成，金屬板料型殼覆蓋并固定在金屬基體模具表面，在金屬基體模具表層保留有數控加工留下的刀痕，刀痕凹槽與外層的耐熱鋼板型面之間構成細微通道，其與金屬基體模具上所開的冷卻介質流道相通，流道出口設置在型腔內圓角或較為平坦的模面上。

本發明還提供了一種熱沖壓隨型冷卻模具的制造方法，其技術方案是：模具設計時將金屬基體模具向內偏置一層金屬板料的厚度；金屬基體模具數控加工時保留加工刀痕，使高點均勻分布，刀痕的溝槽互相連通；在金屬基體模具上加工出冷卻介質孔，出口設置在型面內圓角或較為平坦的部位；直接使用該模具進行金屬板料的冷沖壓或者熱沖壓，獲得貼合金屬基體模具的型面，然后使用螺釘或膠粘劑或焊接方法將沖壓而成的模具型面固定在金屬基體模具表面上；另取熱沖壓鋼板進行加熱后試沖，板料成形階段不通冷卻介質，在合模保壓淬火階段通以高速流動的冷卻流體，擴散到金屬基體與表層耐熱鋼板型面之間構成的細微通道中間，迅速帶走熱量；開模后檢查獲得的熱沖壓件尺寸精度和表面質量，確定是否需要進行回彈補償修復金屬基體模具；如果沖壓件尺寸精度和表面質量復合要求，切割修整金屬型殼，并將其牢固地固定在金屬基體模具上。