热成形和加压淬火模具以及深冲模具制造技术

本发明专利技术涉及一种用于热成形和加压淬火钢构件的模具，其具有上模(2)和下模(3)，上模和/或下模包括高导热性材料的具有冷却通道(8)的基体(4、5)，并且在基体上设置防磨板(6、7)，基体包括至少两个分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)。本发明专利技术还涉及一种用于热成形和优选用于加压淬火钢构件的深冲模具，其具有上模、下模和压紧装置，上模和/或下模分别包括轻金属合金材料的基体并且在基体上设置防磨板，和/或基体包括至少两个分段，在所述分段上设置防磨板，基体在至少一个分段中具有冷却通道和由高导热性材料形成。

【技术实现步骤摘要】
热成形和加压淬火模具以及深冲模具
本专利技术涉及按照权利要求1的前序部分所述特征的用于热成形和加压淬火金属钢构件的热成形模具。本专利技术还涉及按照权利要求2的前序部分所述特征的用于热成形和优选用于加压淬火金属钢构件的深冲模具。
技术介绍
从现有技术中已知，通过加工成型方法使金属板坯、尤其是钢板坯成型，以便制造三维金属板部件。所述金属板部件尤其在汽车制造业用于制造车身部件。但是金属板部件也可以应用在其它应用场合，尤其应用在汽车中，例如在汽车转向装置或壳体部件中。 在更求减小汽车消耗，但是同时又要求车身具有提高的刚度的过程中，已经开发出高强度以及超高强度的钢材料。在这里涉及钢合金，所述钢合金能够加热到高于AC3点的温度，在热状态下加工成型并然后快速地冷却，从而制造基本上马氏体的组织并且与此在钢构件内产生高强度的或超高强度的特性。这个过程也以热成形和加压淬火为人所知。 大多时候加热是在炉内、尤其是直通式加热炉内进行，但是也可以在调温站上进行，然后将加热的板坯转移到热成形模具内并且在热状态下加工成型。现在热成形和加压淬火组合模具使得能够将在热状态下加工成型的并且保持在热成形模具的上模和下模之间的板坯冷却。为此在大多情况下在热成形模具中设置冷却通道，引导相应的冷却介质通过所述冷却通道，以便达到期望的冷却速率。 通常用于制造上模和下模的工具钢由于其材料特性在购置方面较为昂贵并且由于其强度高也很难加工。 例如从DE102009058657A1中已知一种热成形模具和加压淬火模具，在其中基体是由轻金属形成并且用防磨板覆盖，由此可以低成本地制造热成形和加压淬火模具。
技术实现思路
本专利技术的任务是，从现有技术出发，提供一种热成形模具，其优选也是加压淬火模具，其制造成本低，模具磨损低，优选同时提供有效的冷却能力并且提供在要被加压淬火的部件中界限清晰地设定局部彼此不同的强度区域的可能性。 按照本专利技术所述任务通过具有按照权利要求1中所述特征的用于热成形和加压淬火钢构件的热成形模具解决。 按照本专利技术所述任务也可通过具有权利要求2中所述特征的用于热成形和优选用于加压淬火钢构件的深冲模具解决。 本专利技术的优选的结构形式是从属权利要求的主题。 用于热成形和加压淬火钢构件的热成形模具具有上模和下模，其中上模和/或下模包括具有冷却通道的基体，其中基体本身又是由高导热性的材料制成和在基体上设置防磨板。按照本专利技术热成形模具的特征在于，基体包括至少两个分段。 由此优选将热成形模具用于通过加工成型方法制造汽车部件，例如A柱、B柱、C柱或D柱，但是也可用来制造传动轴通道或车辆外壳部件像发动机罩或车门。为此优选上模是可以下降到下模上的，其中当热成形模具闭合时在上模和下模之间留下型腔。型腔具有厚度，所述厚度基本上与更被加工成型的金属板部件的厚度对应。尤其优选无论是上模还是下模都包括高导热性材料的基体，其中所述基体分别在被加工成型的工件处用防磨板覆盖。但是在本专利技术范围内也可以如上所述只制造上模或下模。其中高导热性的材料是由轻金属合金、尤其是铝合金形成。 本专利技术的一个可替选的结构变型是用于热成形和优选用于加压淬火钢构件的深冲模具，其中所述深冲模具具有上模、下模和压紧装置，其特征在于，上模和/或下模分别包括轻金属合金材料的基体并且在基体上设置防磨板，和/或基体包括至少两个分段，基体在至少一个分段上具有冷却通道并且由高导热性材料形成，并且在分段上分别设置防磨板。 由此产生下述优点，不仅可以执行纯挤压成形而且也可以通过制造成本有利的模具执行深冲。基体首先可以由特别易于切削加工的材料、优选轻金属合金形成。然后在所述基体上设置防磨板，所述防磨板由比基体的材料更加坚固的材料、尤其是工具钢形成。优选防磨板是可更换地形成。由此在本专利技术范围内能够制造低成本的深冲模具，此外所述深冲模具在使用上也只需要很低的维护费用，这是因为在达到磨损极限的时候有时只须更换防磨板。所述防磨板优选与基体螺纹连接和/或粘接。 可选择深冲模具具有基体，所述基体是分段地形成，其中尤其优选在至少一个分段上设有冷却通道并且基体是由高导热性的材料形成。由此生成这样一种可能性，即尤其能够通过在热成形之后执行的加压淬火制造具有不同的强度区域的深冲部件。不同的强度区域是通过不同的冷却速率和/或冷却温度对应各个分段形成。通过分段尤其彼此在物理上和因此在热学上是分隔开的，能够界限清晰地有针对性地设置强度区域。由于基体材料的高导热性与冷却通道相结合同样能够实现高放热。这也是基于以下考虑，冷却通道尤其形成为直线通孔并且有时相对位于冷却通道和防磨板模制表面之间的要被冷却的工件存在较大的距离。通过尤其形成为直线通孔的冷却通道孔又能够降低模具的制造成本、尤其是各个基体的制造成本，这是因为能够放弃复杂地分支的通道系统。 详细说明的特性不仅适用于热成形模具也适用于深冲模具，因为在权利要求书中不仅将热成形模具而且也将深冲模具称为模具。由此在以下所描述的热成形模具的特征，也适用于深冲模具。 按照本专利技术目前规定，基体至少被分成两部分地形成。基体由此分成分段，各个分段尤其优选通过分界缝相互分开。分界缝可以形成缝隙形式，此外可以例如在所述分界缝中设置隔绝材料，或分界缝也可以是将近无缝隙地形成，但是尤其在各分段之间大幅降低或避免导热。由此能够相互彼此不同地调温两个分段，从而能够通过对部件进行冷却在界限清晰的过渡区的情况下实现不同的强度特性。其中尤其能够在部件中设定小于100_、优选小于80mm、尤其小于50mm和更优选小于30mm的过渡区。 基体的各个分段具有冷却通道，其中按照本专利技术冷却通道形成为通孔。这提供优点，首选基体作为轻金属合金是利用铸造技术或通过切削加工制造工艺制造。材料成本以及加工和制造成本与工具钢材料的基体相比相对较低，其中同样能够低成本地设置冷却通道。为此能够使用切削加工工艺，例如钻或铣工艺，其中可以放弃复杂地导向的通道系统。冷却通道尤其可以设计为通孔，从基体的一侧开始贯穿基体直达另一侧，因为基于基体或相应分段的材料的高导热性会实现足够散热。同时基于两个分段之间的分界缝保证，每个分段达到其特定的额定温度，尤其在加压淬火过程中在淬火特性方面。由此能够特别低成本地设置冷却通道，进而导致与由传统工具钢制造的热成形模具相比，整个模具制造费用明显下降。 尤其使用流体介质、优选冷却液作为冷却剂，在最简单实施变型中所述冷却液也可由水形成，这是因为在使用轻金属合金情况下与钢材料相比具有较低的易腐蚀性。但也可使用空气或压缩空气或其它气态介质作为冷却剂。此外在本专利技术范围内也可以通过冷却通道的横截面的尺寸和/或冷却剂的压力和/或冷却剂经过各分段的流速设定部件区域所需要的特定的冷却速率。尤其可以与合金相关地局部地将抗拉强度设定在1500?2000MPa之间和与之相比局部地设定在750?1050MPa之间。因此按照本专利技术能够分别在上模和/或下模的两个相邻的分段内设置彼此不同的冷却速率并由此在部件中设置彼此不同的强度特性。 防磨板本身也优选是由高强度的或超高强度的钢材料形成。防磨板尤其是以这样的方式设置在热成形模具的基体上:它们在一定的生产时间之后是可以更换的，以便能够保证所制造的部件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于热成形和加压淬火钢构件的模具，其具有上模(2)和下模(3)，上模(2)和/或下模(3)包括高导热性材料的具有冷却通道(8)的基体(4、5)，并且在基体(4、5)上设置防磨板(6、7)，其特征在于，基体(4、5)包括至少两个分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)。

【技术特征摘要】
2013.09.18 DE 102013110299.91.用于热成形和加压淬火钢构件的模具，其具有上模(2)和下模(3)，上模(2)和/或下模(3)包括高导热性材料的具有冷却通道(8)的基体(4、5)，并且在基体(4、5)上设置防磨板(6、7)，其特征在于，基体(4,5)包括至少两个分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)。2.用于热成形和优选用于加压淬火钢构件的深冲模具，其具有上模(2)、下模(3)和压紧装置(24)，其特征在于，上模(2)和/或下模(3)分别包括轻金属合金材料的基体(4、5)并且在基体(4、5)上设置防磨板(6、7)，和/或基体(4、5)包括至少两个分段(9a、9b、9c、10a、10b、1c),在所述分段上设置防磨板(6、7),基体(4、5)在至少一个分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)中具有冷却通道(8)和由高导热性材料形成。3.根据权利要求1或2所述的模具，其特征在于，基体(4、5)由轻金属合金、尤其是铝合金形成，尤其是至少一个分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)由轻金属合金形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，在基体(4、5)中形成以贯穿基体(4、5)的通孔(12)形式的冷却通道(8)，尤其是通孔(12)直线地伸展。5.根据前述权利要求中任一项所述的模具，其特征在于，各分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)可彼此不同地调温，尤其是可彼此不同地冷却，优选在至少一个分段(9a、9b、9c、10a、10b、10c)中设置加热元件。6.根据前述权利要求中任一项所述的模具，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·德尔，C·尼奇克，F·博纳，C·希尔舍，
申请(专利权)人：本特勒尔汽车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE