[发明专利]一种金属细长件自阻加热冲压装置

说明书

本发明公开了一种金属细长件自阻加热冲压装置，包括液压机工作台，设置在所述液压机工作台上端的热冲压模具，所述热冲压模具的左右两侧均设置有电极板夹具；左侧所述电极板夹具螺纹连接有弹性夹具台，右侧所述电极板夹具螺纹连接有固定夹具台；所述电极板夹具连接有通电装置。本发明将自阻加热技术引入热冲压领域，与其它自阻加热成型方法相比工艺简单、效率高、通用性强，可以满足汽车或者其他机械领域中细长梁柱类件热冲压工程需要，与现有的热冲压技术相比，可以在传统设备上实现热冲压，显著降低生产成本，应用前景十分广阔。

技术领域

本发明涉及自阻加热冲压模具领域，尤其涉及一种金属细长件自阻加热冲压装置。

背景技术

资源和环境问题是当今人类社会面临的巨大挑战。为实现人类社会的可持续发展，人们在安全、环保和节能方面对汽车产品提出了更为严格的要求。汽车轻量化是解决这一问题的重要途径，也是21世纪汽车行业发展的一个重要趋势，汽车重量每降低100公斤，每百公里至少可节约1.6L燃油。车身占汽车总重量的40％左右，空载情况下，70％的油耗消耗在车身质量上，车身轻量化对减轻汽车整车自重、提高整车燃油经济性和节能环保至关重要。在这一背景下，汽车车身零件采用减薄高强钢板已是大势所趋。高强度钢板用于制造承力部件，不但减轻汽车重量，提高汽车的节能环保性，同时可以显著提高汽车的碰撞安全性。但是随着钢材强度的提高，延伸率下降，材料的成形性能也大大降低，成形过程中还容易产生破裂、起皱、回弹、尺寸难以控制和形状不良等问题，传统的冷冲压工艺已经不能满足技术和生产发展的需要。

近年来一种高强度钢板热冲压工艺应运而生，利用金属在高温状态下塑性和延展性迅速增加、屈服强度迅速下降的特点，在热冲压模具上使钣金件成形，同时利用模具冷却淬火获得超高强度。这种新的热冲压技术，不仅可以克服传统高强度钢板成形困难、零件尺寸精度低的致命缺陷，而且可以显著提高汽车的安全性、舒适性，减轻车重，减小尾气排放量，目前主要应用于汽车前后保险杠、A柱、B柱、C柱、车顶加强梁、车底通道框架、仪表台支架以及车门内板、车门防撞梁等高强度结构件的生产。近几年全球汽车车身基准会议信息表明：以奥迪为代表的国际汽车巨头已将热冲压零部件作为车身结构轻量化和安全性设计主流配置，在车身设计及制造中大量采用。

以上所述高强度钢板热冲压技术虽然获得实际应用，但其技术特征有别于传统的冲压装备，一般需要自动化生产线才能完成，包括板坯拆垛系统、打标战、加热炉、上料装置、压机、下料装置、零件堆垛系统等，其技术处于封锁和垄断状态。首先需要配备专门的加热炉，使高强度钢坯料加热到再结晶温度以上。在选择加热炉时不仅要使加热能力得到满足，也要求炉内能通保护气体以防止加热过程中板坯被氧化，还要能实现自动化进出料，保证出炉后钢板有足够的定位精度。另外，坯料从加热炉中取出后处于高温状态，并且要保证坯料在送入模具时仍保持高温以实现热冲压，同时尽可能减少坯料与空气接触时间以防止钢板表面氧化，需要快速移到模具内成形，因此需要专用的智能化、自动化机械手，以保证板坯被快速转移，并在模具中实现精度较高的定位。目前国内现有的5条热冲压生产线全部为高价进口的国外生产线(如宝钢、上海卡斯玛等)，用于国产速腾、奥迪等几款轿车核心零部件生产(如A柱、B柱、前后保险杠等)，耗资巨大，而且多数厂家使用的热成形模具也是从国外高价购买，造成热冲压零件市场价格居高不下。

为了降低热冲压零件的成本，我们尝试将自阻加热技术引入冲压领域，利用高频开关加热电源提供很强的电流，由于金属材料自身存在电阻，板材通入强电流放出焦耳热从而达到加热的目的，这样加热时板材可以直接放在模具中合适位置上，加热和成型在同一位置完成。

图1为U型弯曲自阻加热冲压装置示意图，弯曲前利用模具两端的电极给金属板坯通电加热，当达到一定温度后，凸模下移开始弯曲，几乎同时工件脱离电极。选择不同的模具，该方法也适用于拉深、胀形、复合成形等冲压工序。这种加热方法具有热效率高、设备简单、控制方便、受模具结构影响小等特点，而且加热速度很快，可减小常规热成型工艺中的表面氧化。采用自阻加热方法，只需对模具、夹具进行适当创新设计，就可以在传统设备上实现热冲压，从而显著降低生产成本。