改善零件成型性能的热成型工艺及成型装置

摘要

本发明提供一种改善零件成型性能的热成型工艺及成型装置，热成型工艺包括以下步骤：板料在加热炉中加热，完全奥氏体化后送至压机内成型，且在从加热炉到压机这一送料过程中，对板料进行局部冷却。本发明采用在加热后成型前对局部区域进行冷却的方式，避免成型后该区域产生开裂等缺陷，来提高板料成形性能。

说明书

技术领域

本发明涉及热成型技术领域，特别是涉及一种改善零件成型性能的热成型工艺及成型装 置。

背景技术

通过热成型工艺制造的零件具有超高强度，良好的尺寸精度，同时能够有效的减轻车身 重量，对于提高汽车的燃油经济性，推动节能减排具有重要意义。因此，热成型零件作为重 要的安全件在白车身结构件中的应用越来越广泛。

目前应用的热成型零件制造工艺是把板料在加热炉充分奥氏体化后，通过人工或者自动 化传送上料装置把料片直接转移到模具上进行冲压成型，合模之前的板料上各区域温度基本 一致，经过保压冷却后取出成型后的零件，至此一个制造循环完成。

对于成型性能较差的零件，需要反复的调整模具圆角和模具之间配合间隙，需要耗费大 量的调试成本和时间，而且对于某些通过调试无法解决的缺陷，只能通过更改产品来解决。 因此，需要一种能改善零件成型性能的热成型工艺。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善零件成型性能的热成型 工艺及成型装置，用于解决现有技术中热成型后零件存在开裂等缺陷的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善零件成型性能的热成型工艺，其 包括以下步骤：板料在加热炉中奥氏体化，加热后送至压机内成型，且在从加热炉到压机这 一送料过程中，对板料进行局部冷却。

优选的，所述板料进行局部冷却的区域由以下步骤确定：首先通过热成型有限元分析软 件计算出产品开裂产生的第一区域，再反算求出第一区域对应在所述板料上的相应位置区即 所要进行冷却的局部。

优选的，所述对板料进行局部冷却的时间为2秒-4秒。

优选的，所述对板料进行局部冷却所降温度为100度至200度。

本发明还提供一种应用于上述的改善零件成型性能的热成型工艺的成型装置，其包括： 用于加热板料的所述加热炉，所述压机，以及在所述加热炉和压机间进行传送所述板料的机 械手，以及用于局部冷却的冷却机构，所述冷却机构包括可随板料移动的夹紧臂以及置于夹 紧臂前端的冷却头，所述冷却头上设有接入冷却介质的接口。

优选的，所述冷却头根据所要局部冷却的区域的形状、大小来更换。

如上所述，本发明的改善零件成型性能的热成型工艺及成型装置，具有以下有益效果： 采用在加热后成型前进行局部区域冷却的方式，避免成型后该区域产生开裂等缺陷，来提高 板料成形性能，从热成型材料不同温度下的硬化曲线可以直接得出：随着温度的降低，材料 硬化曲线明显升高，通过软件分析计算后显示局部冷却的区域成型后，其成型性能明显改善。

附图说明

图1显示为本发明的改善零件成型性能的热成型工艺的流程图。

图2显示为本发明所要冷却的区域的设计原理图。

图3显示为典型热成型材料在不同温度下的材料硬化曲线图。

图4显示为本发明的成型装置中冷却机构的具体结构示意图。

元件标号说明

1产品

11第一区域

2板料

21相应位置区

3加热炉

4冷却机构

41夹紧臂

42冷却头

43接口

5压机

6冷却介质

7模具

8机械手

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭 露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以 配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施 的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整， 在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容 得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等 的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或 调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供一种改善零件成型性能的热成型工艺，其包括以下步骤：板料2 在加热炉3中奥氏体化，加热后送至压机5内成型，且在从加热炉3到压机5这一送料过程 中，对板料2利用冷却机构4进行局部冷却。本发明采用在加热后成型前进行局部区域进行 冷却的方式，避免成型后该区域产生开裂等缺陷，来提高板料成形性能。

如图2所示，上述板料进行局部冷却的区域由以下步骤确定：首先通过热成型有限元分 析软件计算出产品1(即零件)开裂产生的第一区域11，再反算求出第一区域11对应在板料 2上的相应位置区21即所要进行冷却的局部。从热成型材料不同温度下的硬化曲线(见图3 所示)可以看到，随着温度的降低，材料硬化曲线明显升高，通过软件分析计算后显示相应 位置区提前冷却后成形性明显改善。

本发明具体的板料热成型工艺为：先将板料2送入加热炉3内进行加热，如图1所示， 当已经充分奥氏体化的板料2从加热炉3中送出后，通过上料用的机械手8抓起板料1(见 图4所示)，同时冷却机构4即通有冷却介质的冷却头42参与动作，夹紧通过上述步骤得出 的需要进行冷却的区域(即上述相应位置区21)，然后冷却头42随同板料2一同转移至压机 5内的下模上方的上料位置处，冷却头42从夹紧板料2至松开板料的时间一般在2-4秒，如 果时间太长会造成其它部位降温较大，影响最终的金相组织转化和机械性能。在机械手8松 开板料的同时，冷却头42松开板料2，板料2下落至成型位置，此时的板料2上被冷却头夹 紧冷却的区域温度已经低于其他位置温度，温度差约为100-200度，形成低温区域，根据热 成型材料不同温度下的硬化曲线，此处强度已经高出相邻区域，然后随着压机5下行，在完 成合模的过程中原缺陷区域由于提前硬化后强度高于周边区域，把变形从大应力处向其他小 应力处转移，使得变形更加均匀化，减小了局部变薄，成型后此区域缺陷消失。压机5的模 具7内通有冷却介质，板料在压机内成型后再冷却淬火，即当零件(即产品1)在通有冷却 介质6的模具7内淬火完成后，开模取出，至此整个过程完成。

本发明还提供一种应用于上述的改善零件成型性能的热成型工艺的成型装置，其包括： 用于加热板料的上述加热炉3，上述压机5，以及在加热炉3和压机5间进行传送板料2的机 械手8，以及用于局部冷却的冷却机构4，见图4所示，冷却机构4包括可随板料2移动的夹 紧臂41以及置于夹紧臂前端的冷却头42，冷却头42上设有接入冷却介质的接口43。冲压开 始之前需要按照上述冷却区域即相应位置区21的形状、大小来选择适合的冷却头42，即冷 却头42可根据需要进行更换，在生产之前将冷却头42安装至相应位置，当奥氏体化的板料 2从加热炉3中送出后，通过机械手8抓起板料2，同时冷却头42参与动作，在夹紧臂41的 作用下夹紧需要进行冷却的相应位置区21，冷却介质由接口43进行循环，然后随同板料一 同转移至压机内下模上方的上料位置，在机械手8松开板料的同时，冷却头42也松开板料， 此时的板料上被冷却头42所夹紧的位置温度已经低于其他位置温度100-200度。

综上所述，本发明的改善零件成型性能的热成型工艺及成型装置，其采用在成型前进行 局部区域进行冷却的方式，避免成型后该区域产生开裂等缺陷，来提高板料成形性能。所以， 本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技 术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡 所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等 效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。