[发明专利]用于Q&P一步法热冲压成形的U形弯曲件模具装置

说明书

技术领域

本发明属于金属板料冲压加工领域，尤其是涉及一种热冲压模具装置，适用于基于Q&P一步法的热冲压成形工艺流程，可用于在此工艺下的U形弯曲件及其他类似部件的制备。

背景技术

通过热冲压工艺可获得具有超高强度的马氏体钢，但其塑性较低。现有研究结果表明，经过Q&P工艺处理的含硅钢可以获得具有马氏体和奥氏体的复相组织，在保持一定强度的前提下，获得较高的塑性。因此，通过结合传统热冲压和Q&P热处理工艺，实现Q&P处理的热冲压成形一体化工艺可有效提高材料的强塑积(强度和塑性的乘积)，为提高汽车在碰撞中的安全性提供新的思路。

经典热冲压的工艺流程为：选择专用热冲压材料→下料→加热保温(板料充分奥氏体化)→加热板料迅速移动到模具→完成成形的同时淬火冷却。

而基于Q&P一步法的热冲压流程为：选择专用热冲压材料→下料→加热保温(板料充分奥氏体化)→加热板料迅速移动到模具→完成成形的同时淬火冷却至某一温度(介于马氏体转变开始温度Ms和马氏体转变结束温度Mf之间)→在此温度上保温一段时间→冷却至室温。

因上述工艺对比可见，采用基于Q&P一步法的热冲压新工艺，对于模具的要求与现有的热冲压模具是有所不同的，目前尚未有现成的模具设计方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够在确保工艺流程的前半阶段快速冷却淬火的同时，确保工艺流程的后半阶段控制并维持较高的模具温度，实现具有高强塑积的U形弯曲件的制备的用于Q&P一步法热冲压成形的U形弯曲件模具装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：用于Q&P一步法热冲压成形的U形弯曲件模具装置，包括凸模、凹模、上模座、下模座、压边圈、导套和导柱，其特征在于，还包括吹风装置和加热装置；所述的凸模设置在下模座上，所述的凹模设置在上模座上，所述的压边圈通过带有金属套的螺栓固定在下模座和凸模上，所述的吹风装置包括风道和分流板，以及与之相连的外设鼓风机、阀门和流量计，所述的风道设置在上模座上，所述的分流板设置在风道端头的凹模上，分流板一端连通风道，另一端连通凸模和凹模围成的空腔；所述的加热装置包括埋设在凸模中间、压边圈及凹模两侧的电热元件，探测电热元件温度的电热偶，与电热元件连接的加热柜，以及与电热偶和加热柜相连的温控仪。

所述的压边圈为带有定位槽的压边圈。

所述的电热元件为装有感应线圈的铜板。

所述的凸模中间、压边圈及凹模两侧分别设有加工空腔，用于埋设电热元件。

所述的凹模为镶块结构，所述的凸模中心设有贯通式结构的空腔。

所述的凹模和凸模的圆角，以及压边圈上开设有热电偶通道，热电偶的温度采集端靠近电热原件。

所述的风道通过管道连接鼓风机，并在管道上设有阀门和气体流量计。

所述的分流板为设置在凹模底部的多孔可拆卸板。

本发明基于Q&P一步法的热冲压模具设计加热装置，以便在冲压之前将模具加热到与板料淬火冷却温度相同的温度，因此在U形弯曲件热冲压模具的凸模中间、压边圈及凹模两侧分别埋设装有感应线圈的铜板，在加热中通过温控仪监测加热板温度和控制加热温度。此外，为保证板料在保温前淬火阶段有足够的冷却速度，在凹模底部设置了吹风通道。

选取合理的凸、凹模圆角半径和凸、凹模间隙。热冲压成形中板料流动应力比冷冲压低很多，更容易发生拉裂。过小的凸、凹模圆角半径和凸、凹模间隙会增加断裂危险；但若圆角处半径过大，会导致圆角位置强度的降低，而过大的模具间隙会对零件的成形造成不良的影响，还会影响零件的冷却效果。因此热冲压模具在选取凸、凹模半径及间隙时要权衡各个方面的因素，合理选取。对于U形弯曲件的成形，凸、凹模圆角半径在不小于材料允许的最小弯曲半径的前提下，一般取零件内侧弯曲圆角；凸、凹模间隙范围一般为(1.05～1.15)t，其中t为板料厚度。

模具采用倒装模式。热冲压模具设计需要考虑的一个重要问题是，无镀层板料从加热炉运送到模具上成形的过程是暴露在空气中的，因此成形结束之后板料会有氧化皮。如果U形件成形模具凸模在上，凹模在下，氧化皮脱落后堆积在凸模与压边圈间隙中，在分模过程成氧化皮会刮伤凸模与压边圈侧面，所以需要将模具倒装，凹模在上，凸模在下。

合理设计压边圈。U形弯曲件热冲压中板料流动应力较低，不需要设置压边力，同时可防止板料压缩变形，压边圈上需要根据坯料尺寸开定位槽用于坯料定位。