[实用新型]一种多孔径冷却管道的热冲压模块

说明书

技术领域

本项实用新型属于热冲压用模具设计开发领域，主要设计内部冷却系统设计。 

背景技术

热冲压技术是一项专门用于成形高强度钢板和超高强度钢板冲压件的新技术，成形件能得到1500MPa以上的强度，成形精度高，用于汽车保安件和结构件以及其他场合的重要零部件，可提高汽车的安全性能、减轻车身重量和燃油经济性能。热冲压技术是将超高强度钢板加热到奥氏体化温度以上并充分保温，其塑性和延展性会增加，屈服强度迅速降低，此时在成形与淬火一体化模具中迅速成形并得到高强度的马氏体组织，从而得到成形精度高、高强度的热冲压件。 

钢板的成形和淬火均在模具内完成，为保证冷却速度在25℃/s以上以确保马氏体转变，以及保证零件表面的均匀冷却以使零件组织、性能均匀，避免产生低强度点、减少成形残余应力，确保成形质量，模具的均匀冷却能力非常重要。 

在模具的加工和热处理过程中，当模具段的长度≥400mm时，将给冷却管道的加工带来困难，且在热处理过程中不易淬透、变形较大，单个模具模块的长度不易过大，单个模具模块冷却系统一般设计有一个进水口、一个出水口。 

目前国内外冷却管道设计时，均采用等直径冷却管道，这时将出现进水口距离远近不同的冷却管道内冷却水流速差异较大的问题，如附图2所示。基于上述问题，进行下属实用新型模块冷却管道的改良。

发明内容

本项实用新型旨在解决热冲压模具冷却能力的均匀性问题，依据冷却管道内水流速度，改变某些冷却管道直径，使管道内流速趋于均匀，以提高冷却效率，并大幅度提高热冲压成形力学性能均匀性。 

具体技术方案如下： 

首先设计冷却水进水口和出水口、冷却水进水池和出水池，冷却水进水口和出水口的方向可以设计为同向或者异向；其结构形式采用圆孔，用于和外部冷却管道相连接。冷却水进水池和出水池的作用主要起到从冷却水进水口进来的冷却水分流到冷却管道内的作用，其还有缓冲的作用，其形状采用圆孔或长方体。 

其次，采用统一直径的冷却管道，进行数值模拟； 

最后，依据已有的数值模拟结果，进行冷却管道孔径尺寸分布的优化设计，即进行多孔径冷却管道设计，采用逐步增大或减少距离进水口的管道直径、或局部改变某些管道的直径的方法，以改变进、出水池的流场，从而优化管道内的流场，使其均匀化。 

附图说明

图1是多孔径冷却管道的热冲压模块图。 

图2是进、出水口同向时管道内的流场图。 

图3是优化的管道内流场和管道中间界面上的流速等高线图（采用增大距进水口较近管路的直径后，管道内的流场）。 

图中：1-进水池；2-进水口；3-出水口；4-出水池；5-不同管径的冷却管道。 

具体实施方式

下面结合附图实例进一步说明本实用新型的内容及具体实施方法。 

对于材料为22MnB5、厚度为2mm的超高强钢板，采用管道平均流速为1.13m/s，设计的冷却水池长×宽×高为：（冲压件宽+10）mm×35mm×60mm，进、出水口直径等于水池宽度、位置如图1所示，冷却管道直径为10mm，间距为10mm，距离型腔表面（图中模具上表面）距离为5mm。如图2数值模拟结果所示，与进水口距离较近管道内的流速要远小于与进水口距离较远管道内的流速。 

采用增大与进水口距离较近管道的直径分别为11.5mm、11mm和10.5mm，之后再次进行数值模拟，结果如图3所示。对比图2和图3，可知，图3中冷却管道内水流速的均匀性要好于图2中管道内水流速的均匀性。 

本实用新型所述多孔径冷却管道的热冲压模块具有突出优点，采用该方法使热冲压模块冷却能力不均的问题得以改善和解决，提高了冷却效率，使得热冲压件力学性能、成形精度得到大幅度提高，具有重要的现实价值。