带有改进的冷却系统的热成型金属模具技术方案

一种具有一对模具的热金属成型装置，该一对模具在打开位置和闭合位置之间相对于彼此可移动。该模具有对应于期望的冲压零件形状的对向金属成型表面。至少一个细长的热导管被安装在至少一个模具内用于将热转移远离该冲压零件，因此将该冲压零件淬火。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年11月5日提交的美国临时申请号61/900,003的优先权，其内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
I.
本申请大体上涉及热金属成型装置。II.相关领域描述有很多需要非常坚硬的部件的工业应用。例如，在机动车辆中的一些部件(诸如用于机动车辆乘客客舱的竖直柱子)通常是由高强度、轻质量的材料构造以在碰撞事故中保护车辆的乘员，然而没有不适当地增加车辆的重量。用在汽车应用中的一种常见坚硬的材料是马氏体，碳钢的同素异形体。为了形成马氏体部件，带有硼元素钢的碳基片料或坯料首先被加热至大约850至1100摄氏度，这是将金属坯料转化为奥氏体所必需的温度。然后，当金属坯料还热且在大约450摄氏度的温度之上时，金属坯料被定位于冲压模具内，并且模具闭合来使坯料机械地弯曲且成形为通过模具的对向表面(facing surface)限定的期望的部件的形状。然后，现已形成的部件以足以将奥氏体转化为马氏体的急速的速度被淬火。淬火之后，部件被移除而且允许在空气中完成冷却以使向马氏体的化学变化完成。虽然使用热冲压方法形成的部件展现充分的硬度，但是在生产设施中执行热冲压方法是昂贵的。大量的成本是由将在模具内现已形成的坯料淬火至充分低的温度来将奥氏体转变或转化为马氏体所需要的时间造成的。确实，在先前已知的热成型金属模具中，用于在基于冲压零件的特定轮廓的生产设备内将形成的零件淬火的整个周期时间能够需要10秒或者甚至更多时间。在一些情况下，为了满足生产需要，如此长的周期时间需要多个冲压模具的使用。
技术实现思路
本专利技术提供了带有改进的冷却工具的用于热金属成型或热金属冲压的装置，以在冲压操作后淬火形成的零件。简言之，本专利技术的装置包括具有被定尺寸以支撑用于热冲压操作的坯料的床体的壳体。床体由诸如金属的热传导材料构造并且具有被机加工以支撑全部坯料的表面。上模板(upper plate)或上模具被安装至上“模座”(顶模板)。下模板或下模具被安装至下模座。上和下“模座”(模板组件)通过导向销被沿水平方向引导。上和下“模座”(安装模板)在或液压或机械的冲压机内以上下垂直运动移动。当上模座处于打开位置从而产生在上和下安装模板之间的缺口时，加热的“坯料”材料被引导/放置在下工具上。使用气动的/液压的或机械的定位器和调平器(levelers)的形式定位坯料。定位器用来定位坯料钢，以及调平器用于使用小棘爪保持坯料在水平位置，以便坯料不与任何模具表面接触，其中坯料与任何模具表面接触将会在个别区域开始冷却坯料，这可影响整体硬度的结果。当利用压力机(press)将上模具闭合在下模具上面，然后压力机在冷却发生时保持闭合时，坯料调平器连同定位器保持坯料在合适的位置。至少一个，并且优选地多个细长的热导管被附接至上模具和下模具二者。每个热导管的一端嵌入在模具的内部，而它的相反端定位在模具的外面。每一个热导管包括由热传导套管包围的管状的而且优选地圆柱形的烧结管芯。热导管的两端也通过套管被密封，然而诸如水的流体被包裹(entrapped)在热导管的内部。热导管的一端嵌入在或上模具内或下模具内，而热导管的另一端被热耦合至冷却机构。例如，热导管的第二端可以被定位在允许恒定的水流通过模具(tooling)的冷却液槽、散热片、冷却槽或通道，以便能够在热导管端保持恒定的水温，以便将热从热导管移除。在操作中，容纳在热导管内的流体在热导管的热端处沸腾，而现在含汽液体进入到烧结管芯的内部。该水汽流向冷却机构将水汽冷却回液体的热导管的另一端。那些液体通过毛细管作用行进通过烧结管芯返回热导管的热端，在热导管的热端液体被再次转化为水汽，然后重复该周期。因此，通过提供用于上模具和下模具二者的至少一个并且优选多个热导管，模具并且因此冲压零件可以通过热导管被迅速地淬火。在操作中，通过热导管在上模具和下模具二者中合适的使用，可以实现大约1秒的淬火周期
时间。附图说明当结合附图阅读时，通过参考以下详细的描述，将会得到本专利技术的更好的理解，其中贯穿几幅视图的同样的参考标志指同样的部件，而且其中：图1是图示说明在它们隔开位置的上热冲压模具和下热冲压模具的示意侧视图；图2是与图1类似的视图，但是图示说明在冲压操作期间的在它们的闭合位置的上模具和下模具；图3是大体上沿图1的线3-3截取的视图；图4是大体沿图1的线4-4截取的而且为了清晰而放大的纵向截面视图；图5是为了清晰而移除零件的热导管的正面图；图6是安装在模具内的竖直位置中的一个热导管的平面视图；图7是图示说明安装在模具中的水平位置中的一个热导管的平面视图；图8是成锐角安装在模具内的一个热导管的视图；以及图9是图示说明本专利技术装置的模具的一部分的不连续截面视图。具体实施方式首先参照图1和图2，热冲压压力机10的优选实施例被示出。压力机10包括安装在下模座内的下模具12和安装在上模座内的上模具14，而且下模具12和上模具14都是由诸如金属的热传导材料构造。上模具14和下模具12分别具有对向金属成型表面15和13，对向金属成型表面15和13被机加工成对应于期望的冲压金属零件的形状。上模具14定位在下模具12之上并且在图1中图示说明的打开位置和图2中图示说明的较低位置之间可移动。在它的较高位置中，上模具14与下模具12间隔开以使金属坯料16能够被插入在模具12和模具14之间。这个金属坯料16通常是由通常带有硼的碳基材料构造，其中碳基材料被加热至大约850摄氏度至1100摄氏度。碳基材料在850摄氏度至1100摄氏度的温度范围内转化成奥氏体。任何常规的机构可以用于加热金属坯料16至850摄氏度至1100摄氏度。而且，坯料16可以在插入上模具14和下模具12之间之前或在插入上模具14
和下模具12之间之后被加热至850摄氏度至1100摄氏度。在金属坯料已经被插入在上模具14和下模具12之间之后，上模具14和下模具12被移动至图2中图示说明的它们的闭合位置。在它们的闭合位置，金属坯料16被夹在上模具14上的金属成型表面15和下模具12上的金属成型表面13之间，以便坯料16呈现上模具14和下模具12的对向表面15和13的形状。可以利用任何常规的工具来在图1中图示说明的它们的打开位置和图2中图示说明的它们的闭合或冲压位置之间移动上模具14和下模具12。例如，液压或气压缸可以用于移动模具12和模具14中的一者或二者朝向或远离彼此。可替代地，机械驱动装置或甚至电力驱动装置可以用于移动模具12和模具14。为了将现已形成的金属坯料16从奥氏体转化成马氏体，通过模具12和14的闭合形成的冲压零件16必须迅速地淬火至低于大约250摄氏度的温度，这个温度取决于坯料16的材料。现在参考图4和图5，为了将冲压零件16淬火，本专利技术利用多个热导管20，其中一个热导管被示出在图4和图5二者中。每个热导管包括在热端24和冷却端26二者闭合的管状的且圆柱形的烧结管芯22。管芯22可以由许多不同类型的材料构造，诸如烧结铜或烧结铜/镍材料。由于管芯22是由烧结材料构造，管芯22在贯穿它的端部24和端部26之间的长度依然多孔。整个管芯22被包裹在形成封闭容腔29的流体不可渗透的套管28内。套管28可以由铜、铜/镍合金或提供的任何其他材料制成，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
热金属成型装置，其包含：一对模具，所述模具中的至少一个在打开位置和闭合位置之间相对于另一个模具可移动，当在所述打开位置时，所述模具被定尺寸以将热金属板接收于所述模具之间，所述模具具有对向金属成型表面，安装在至少一个模具中的至少一个细长的热导管，所述热导管具有邻近所述金属成型表面中的一个定位的第一端和与所述金属成型表面隔开的第二端，所述至少一个热导管具有套管，所述套管形成封闭的内部容腔，而且液体部分地填充所述容腔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.05 US 61/900,0031.热金属成型装置，其包含：一对模具，所述模具中的至少一个在打开位置和闭合位置之间相对于另一个模具可移动，当在所述打开位置时，所述模具被定尺寸以将热金属板接收于所述模具之间，所述模具具有对向金属成型表面，安装在至少一个模具中的至少一个细长的热导管，所述热导管具有邻近所述金属成型表面中的一个定位的第一端和与所述金属成型表面隔开的第二端，所述至少一个热导管具有套管，所述套管形成封闭的内部容腔，而且液体部分地填充所述容腔。2.根据权利要求1限定的所述装置，其中所述热导管的所述第二端定位在冷却剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·杨，A·塔卡克斯，
申请(专利权)人：马丁瑞金属工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US