高强度钢热成形最佳温度控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了高强度钢热成形最佳温度控制装置，为克服高强度钢板料热成形性不良及冷却速率不足所导致零件强度不足的问题。其包括上部机构、下部机构和卸料机构。上部机构位于下部机构的正上方，卸料机构位于下部机构的右侧。下部机构包括下导热板(4)、下模座(5)、散热片框架(7)、散热机构与下热电偶(13)。下热电偶(13)分别安装在下导热板(4)上表面的凹槽内，每个下热电偶(13)采用点焊连接在下导热板(4)的凹槽内，下导热板(4)的下表面与下模座(5)的上表面相接触并采用焊接方式连接，下模座(5)的下表面与散热片框架(7)的上表面相接触并采用焊接方式连接，散热机构位于散热片框架(7)下部的中心位置。
【专利说明】高强度钢热成形最佳温度控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高强钢热成形领域的一种控制装置，更确切地说，本实用新型涉及一种高强度钢热成形最佳温度控制装置。
【背景技术】
[0002]为了追求车身轻量化，在不改变车身规格的前提下，可以通过优化车身结构，更新车身零件制造和连接工艺，用轻质材料替代传统低强度钢等方法实现车身结构轻量化。而长期以来，钢铁一直是机械制造业的基础。虽然在汽车制造过程中，镁铝合金、塑料等复合材料的用量不断增加，但高强度钢以其高减重潜力、高碰撞吸收能、高疲劳强度、高成形性及低平面各向异性等优势，在车身轻量化材料领域具有无法替代的地位。然而，随着钢板强度的提高，其成形性能也相应变差，采用传统冲压成形工艺会产生回弹严重、成形困难、容易开裂等诸多问题。与高强度钢的应用、轻量化技术的进展相对应的是板材成形方法的改进，其中液压成形和内高压成形是高强度材料的重要成形方法，但它们所需设备比普通冲床复杂、昂贵，且具有使用、维护、保养困难，工业生产率低、成形零件形状具有局限性等缺点，因此不能广泛应用于大规模的工业生产，而高强钢热成形技术是能够解决上述问题的一种新型成形技术。现有工业生产中高强钢热成形工艺流程为:将在切割机上切割好的高强钢板料，放至加热炉中加热并保温至微观组织完全奥氏体化后，立即转运至水冷模具中冲压成形并保压淬火，最终获得室温下屈服强度达IOOOMPa以上的高强度、高硬度、无回弹的成形零件。图1表示现有工业生产中高强钢热成形的工艺流程图。而现有的工艺流程存在二个问题:
[0003]1.板料成形时温度过高，并非其最佳成形温度，板料的成形性不良，易发生起皱、破裂等热成形缺陷；
[0004]2.冲压模具冷却速率不足，导致板料冷却速率较低，材料组织中含有一定量的软质相，大大降低了成形后零件的机械性能；
[0005]3.高温板料在成形过程中加剧了成形模具表面的磨损，影响成形精度。
[0006]因此，需要在现有高强钢热成形工艺流程中，增设新的装置，在保证板料冷却速率的前提下，使板料在其最佳成形温度范围内成形。
【发明内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的高强度钢板料热成形性不良及冷却速率不足所导致零件强度不足的问题，提供了一种高强度钢热成形最佳温度控制装置。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的:所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置包括有上部机构、下部机构和卸料机构。
[0009]所述的上部机构位于下部机构的正上方，卸料机构位于下部机构的右侧。
[0010]所述的下部机构包括有下导热板、下模座、散热片框架、散热机构与9?17个结构相同的下热电偶。
[0011]9?17个结构相同的下热电偶分别安装在下导热板上表面的凹槽内，每个下热电偶(13)通过点焊连接在下导热板(4)的凹槽内，下导热板(4)下表面与下模座(5)的上表面相接触并采用焊接方式连接，下模座(5)的下表面与散热片框架(7)上表面相接触并采用焊接方式连接，散热机构位于散热片框架(7)的下部的中心位置。
[0012]技术方案中所述的散热机构包括散热风扇与散热风扇框架。所述的散热风扇框架为两层框架式结构件，散热风扇框架的顶端为中心处设置成通气网的防护罩，散热风扇框架中间层为中心处也设置成通气网的网状隔层，网状隔层的中心处设置有安装散热风扇的中心孔，散热风扇的下端插入网状隔层的中心孔中并和风扇电机的输出端相连接。
[0013]技术方案中所述的下导热板为长方体形结构件，下导热板的长度、宽度分别与下模座的长度、宽度相同，下导热板采用导热性能好的紫铜材料，下导热板上表面中心处以200mm等间距设置有两排安装下热电偶的凹槽，两排凹槽相互垂直地对称地设置，下导热板的四周设置有布置导线的通孔。
[0014]技术方案中所述的下模座为长方体形结构件，下模座的中部设置有13?21个相互平行的圆形通孔即下冷却水道，下冷却水道分两层交错布置，下冷却水道的直径为40mm，每层相邻两下冷却水道的中心距为160mm，上层与下层的下冷却水道在垂直方向的中心距为 120mm。
[0015]技术方案中所述的上部机构包括有4个结构相同的上模导柱、上模座、上导热板、13?21个结构相同的上热电偶。上模导柱的下端与上模座上表面四角处的螺纹盲孔螺纹连接，上模座的下表面与上导热板的上表面相接触并采用焊接方式连接，上热电偶安装在上导热板下表面上的凹槽内，上热电偶采用点焊连接在上导热板上的凹槽内。
[0016]技术方案中所述的上模座为长方体形结构件，上模座的长度、宽度分别与下模座的长度、宽度相同，上模座的上表面的四角处设置有用于连接上模导柱的螺纹盲孔，上模座的中部设置有13?21个相互平行的圆形通孔即上冷却水道，冷却水道分两层交错布置，上冷却水道的直径为40mm，每层相邻两上冷却水道的中心距为160mm，上层与下层的上冷却水道在垂直方向的中心距为120mm。
[0017]技术方案中所述的上导热板为长方体形结构件，上导热板的长度、宽度分别与上模座的长度、宽度相同，上导热板采用导热性能好的紫铜材料，上导热板下表面的中心处以200mm等间距设置有两排凹槽，两排凹槽相互垂直地对称地设置，两排凹槽内安装有上热电偶；上导热板的四周设置有布置导线的通孔。
[0018]技术方案中所述的卸料机构包括有推料板、2个结构相同的推料板支架与2个结构相同的推料板上盖板。推料板通过其两个矩形通孔套装在2个结构相同的推料板支架顶端的轨道上，2个结构相同的推料板上盖板安装在2个结构相同的推料板支架的轨道上，轨道的上表面与推料板上盖板的下表面相接触，并采用螺栓进行连接，推料板支架的底座固定在地面上的夹具内。
[0019]与现有技术相比本实用新型的有益效果是:
[0020]1.本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置所解决的技术问题是克服现有工业生产过程中，高强钢板料热成形性不良及冷却速率不足所导致零件强度不足的问题，提供一种可以控制板料成形温度及冷却速率的装置，得到成形性能及力学性能良好的热成形零件。
[0021]2.与现有工业生产中热成形生产工艺相比，本实用新型还具有:
[0022]I)本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置可有效改善成形后零件的机械性能，硬度达到450HV以上，抗拉强度达1500MPa以上；
[0023]参阅图3与图2，在现有高强钢热成形工艺流程中，当高温板料从加热炉中取出时，板料和成形模具之间的初始温差很大，此时可以确保板料在模具上成形后保压淬火过程中具有很高的冷却速率，大于马氏体相变临界冷却速率(25°C/s)。而随着高温板料与模具表面进行热交换，高温板料将自身热量传递给低温模具，使得高温板料温度下降，低温模具温度上升，当板料温度下降至接近模具表面温度时，板料冷却速率迅速下降。而在工业生产连续热冲压过程中，冲压模具表面温度可以高达150°C，这将导致板料在500°C至250°C温度范围内，保温淬火的冷却速率很低，远低于马氏体相变临界冷却速率(25°C /s)。而这将使得在板料内部组织中产生贝氏体、铁素体、珠光体等软质相混合物，导致最终的热成形零件无法满足车身零件的强度要求。而在现有高强钢热成形工艺流程中，通过增设高强钢热成形最佳温度控制装置，可以使从加热炉中转运出的高温板料，迅速从800°C降至6500C (转运过程中温度从900°C降至800°C)。在这一过程中，可以根据实际需要调整板料的冷却速率。为避免当高温板料转运至冲压模具冲压成形后保温淬火过程中，产生软质相，保证板料组织完全生成马氏体，则要使高温板料在高强钢热成形最佳温度控制装置中时尽可能地增大其冷却速率，即如图3所示，使连续冷却曲线尽可能向左移动，使板料冷却速率远大于马氏体相变临界冷却速率(25°C /s)，这样当高温板料转运到冲压模具后，即使在冷却后期板料冷却速率低于马氏体相变临界冷却速率(25°C /s)，即连续冷却曲线向右有微量移动时，也能保证板料在冷却时仍处于马氏体区，避免软质相的产生，最终得到满足车身零件要求的热成形零件。图2表示改进后的高强钢热成形工艺流程图。
[0024]2)本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置可以有效避免板料成形过程中起皱、破裂等热成形缺陷的产生，提高成形件的合格率；
[0025]参阅图4与图5，在现有高强钢热成形工艺流程中，当高温板料从加热炉中取出并转运至冲压模具进行成形时的温度大约为800°C，而这一温度并非高强度硼钢的最佳成形温度，根据图中所示(应变率为1.0s-1时)的硼钢应力应变试验曲线可知，当温度从800°C降至600°C的过程中，材料的延展性变化不大，而材料强度却由于加工硬化提升了接近一倍之多。由于加工硬化可以使变形更均匀，消除局部缩颈，所以可以显著提高材料的成形性。因此，当材料的成形温度为600°C而非800°C时，可以成形出形状更加复杂的零件，以此类推，当成形温度为500°C时，材料的成形性会更好，而这仅仅是从材料的应力应变关系分析得到的。进一步分析材料硬化指数N，它是衡量金属材料成形性能的重要指标，N值越大，材料在发生塑性变形时强化效应越大，形变量越均匀，提高了板料应变分布的均匀性，所以在变形过程中，周围材料对危险区材料的补偿作用提高，使板料的变形稳定性增加。如图5所示，当温度在650°C?700°C之间时，材料的硬化指数达到最大值，在此温度范围内板料的成形性也最好。综合以上两方面因素考虑，确定本实用新型中高强钢最佳热成形温度为650。。。
[0026]3)本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置降低了板料成形时的温度，从而降低了冲压件在模具上的保压时间，提高了生产率；[0027]在现有高强钢热成形工艺流程中，高温板料转运至冲压模具进行成形时的温度大约为800°C，由于板料温度较高，导致其在保压淬火阶段传递至模具上的热量较多，使得模具表面温度升高，从而延长了板料冷却至最终温度所用的时间，即增加了成形周期，降低了生产率。而改进后的工艺流程中，板料成形温度较低，使得其在保压淬火阶段传递至模具上的热量较少，使得模具表面温度没有显著升高，从而降低了保压时间，提高了生产率。
[0028]4)冲压模具所要吸收的热量减少，降低了对冲压模具冷却系统的要求，简化了冲压模具的设计；
[0029]在现有高强钢热成形工艺流程中，为了保证板料在冲压模具中具有足够的冷却速率，保证奥氏体向强化相马氏体的转变，需要在模具中设置具有高压冷却液流的冷却系统，从而增加了模具成本以及模具设计及布置的难度。而增设本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置的改进工艺流程中，由于板料成形温度的降低，冲压模具所要吸收的热量减少，从而降低了对模具冷却系统的要求，大大简化了模具的设计。
[0030]5)本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置降低了冲压模具的温度，缩短了其工作温度循环，减缓了模具表面的磨损及变形，提高了模具的使用寿命。
[0031]在现有高强钢热成形工艺流程中，由于成形时板料温度较高，导致模具所要吸收热量较多，模具温度升高显著，而温度升高会加剧模具表面涂层的磨损及模具表面变形，大大降低模具的寿命。而增设本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置的改进工艺流程中，由于降低了板料成形温度，冲压模具所要吸收的热量减少，同时模具工作温度循环由800°C?250 V降低至650°C?250°C，大大减缓了模具表面的磨损，提高了模具的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明:
[0033]图1为现有高强钢热成形工艺的流程图；
[0034]图2为改进后的高强钢热成形工艺的流程图；
[0035]图3为现有奥氏体化温度900°C、保温时间5min时的22MnB5连续冷却试验曲线图；
[0036]图4为现有(应变率为1.0s-1)温度分别为500、600、700、800°C时硼钢的应力应
变试验曲线图；
[0037]图5为现有不同温度下硼钢的硬化指数N的变化趋势曲线图；
[0038]图6为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置上部机构结构组成的轴测投影图；
[0039]图7为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置下部机构结构组成的轴测投影图；
[0040]图8为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置中卸料机构结构组成的轴测投影图；
[0041]图9为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置中上热电偶在上导热板上分布位置的示意图；
[0042]图10为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置下部机构中散热风扇框架的轴测投影图；
[0043]图11为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置下部机构中散热风扇的轴测投影图；
[0044]图12为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置下部机构中散热风扇总成的主视图；
[0045]图13为图8中A-A处的剖视图；
[0046]图14为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置低级工作状态时的结构组成的主视图；
[0047]图15为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置高级工作状态时的结构组成的主视图；
[0048]图16为本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置卸料时的结构组成的主视图；
[0049]图中:1.上模导柱，2.上模座，3.上导热板，4.下导热板，5.下模座，6.散热片，
7.散热片框架，8.散热片框架固定螺栓,9.散热风扇，10.散热风扇框架固定螺栓,11.散热风扇框架，12.下冷却水道，13.下热电偶，14.上热电偶，15.上冷却水道，16.推料板，17.推料板支架，18.推料板上盖板，19.上盖板固定螺栓，20.高强钢板料，21.风扇电机。
【具体实施方式】
[0050]下面结合附图对本实用新型作详细的描述:
[0051]本实用新型所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置包括上部机构、下部机构和卸料机构。
[0052]参阅图6,所述的上部机构包括有4个结构相同的上模导柱1、上模座2、上导热板
3、9?17个结构相同的上热电偶14。
[0053]上模导柱I为等截面圆柱体结构件，上模导柱I的上、下端分别设置有用于连接的外螺纹。上模导柱I用来固定连接上部机构于加工设备上，带动整个上部机构上、下运动，并起到导向作用。
[0054]上模座2为长方体形结构件，其上表面四角处设置有用于连接上模导柱I的螺纹盲孔。上模座2的中部设置有9?17个相互平行的圆形通孔即上冷却水道15，为保证冷却水道可快速均匀地吸收由上导热板3传递来的热量，圆形的上冷却水道15分两层交错布置，上冷却水道15的直径为40mm,每层相邻两上冷却水道15的中心距为160mm,上、下层上冷却水道15在厚度(垂直)方向中心距为120mm。
[0055]参阅图6与图9，上导热板3为长方体形结构件，上导热板3的长度、宽度分别与上模座2的长度、宽度相同，用来传递对高温的高强钢板料20施加的压力，上导热板3采用导热性能好的紫铜材料，上导热板3能够将高温的高强钢板料20的热量快速传递给上模座
2。上导热板3下表面中心处以200mm等间距设置有两排凹槽，两排凹槽相互垂直地对称地设置，两排凹槽内安装有上热电偶14。上导热板3的四周(端面)设置有布置导线的通孔，采用导线连接上热电偶14与外部控制系统，确保热电偶的测量信息实时反馈到外部控制系统。
[0056]上热电偶14选用型号为WRNG-430的或型号为WRN2G-430的热电偶，用于测量高温板料上表面的实时温度。
[0057]上模导柱I位于整个装置的最上部，上模导柱I的上端与压力机上的滑块螺纹连接，上模导柱I的下端与上模座2上表面四角处的螺纹盲孔螺纹连接，上模座2的下表面与上导热板3的上表面相接触并采用焊接方式连接，上热电偶14安装在上导热板3下表面上的凹槽内，上热电偶14通过点焊连接在上导热板3上的凹槽内。
[0058]参阅图7，所述的下部机构包括有风扇电机21、下导热板4、下模座5、散热片6、散热片框架7、12个相同的散热片框架固定螺栓8、散热机构(散热风扇9、散热风扇框架11、8个相同的散热风扇框架固定螺栓10)、9?17个结构相同的下热电偶13。
[0059]下导热板4与上导热板3结构形状及尺寸完全相同，下导热板4采用导热性能好的紫铜材料，将高温板料的热量快速传递给下模座5，下导热板4的上表面中心处以200mm等间距设置有两排凹槽，两排凹槽相互垂直对称地设置，两排凹槽内安装有下热电偶13。下导热板4的四周设置有布置导线的通孔，采用导线连接下热电偶13与外部控制系统，确保热电偶的测量信息实时反馈到外部控制系统。
[0060]下模座5与上模座2结构形状及尺寸完全相同，下模座5的中部设置有9?17个相互平行的圆形通孔即下冷却水道12，为保证冷却水道可快速均匀地吸收由下导热板4传递来的热量，下冷却水道12分两层交错布置，下冷却水道12的直径为40_，每层相邻两下冷却水道12的中心距为160mm，上、下层的下冷却水道12在厚度(垂直)方向的中心距为120mmo
[0061]散热片6类似于家用暖气片上的薄片状结构件，用于增大结构与周围空气的接触面积，加快散热。
[0062]散热片框架7为中空的框架式结构件，其上部用于安装散热片6，并用于支撑上部机构与下部机构。
[0063]散热片框架固定螺栓8为Φ30的地脚螺栓。
[0064]参阅图11，散热风扇9采用型号为BCY-L30的散热风扇，使用电压为380/220V，夕卜型尺(长X宽X高)为1350 X 800 X 1700mm，出风口尺寸(长X高):为1080X 1080mm。
[0065]散热风扇框架固定螺栓10为Φ20的地脚螺栓。
[0066]参阅图10，散热风扇框架11为两层框架式结构件，散热风扇框架11的上部(即顶端的网状防护罩与中间位置的网状隔层之间位置)用于安装散热风扇9，散热风扇框架11的顶端为网状防护罩，散热风扇框架11的中间位置设置有网状隔层，网状隔层的中心处设置有安装散热风扇9的中心孔，散热风扇9的下端插入其下方的网状隔层的中心孔中，并和风扇电机21输出端相连接，散热风扇框架11上部与下部通过网状隔层实现连通，散热风扇框架11下部用于排出流经上部散热风扇9的高温气流。
[0067]下热电偶13采用型号为WRNG-430的或型号为WRN2G-430的热电偶，用于测量装置内高温板料下表面的实时温度。
[0068]下导热板4位于上导热板3的正下方，且在未工作时两者处于分离状态。各下热电偶13依次安装在下导热板4上表面中心处的凹槽内，每个下热电偶13通过点焊连接在下导热板4上的凹槽内。下热电偶13在下导热板4上的位置与上热电偶14在上导热板3上的位置相同。下导热板4下表面与下模座5的上表面相接触并采用焊接方式连接，下模座5的下表面与散热片框架7上表面相接触并采用焊接方式连接，散热片框架7为长方体形的框架式结构件，散热片框架7的上部(的四周)均匀地分布有散热片6，散热片6通过铸造方式与散热片框架7形成一体结构。散热片框架7下部通过12个Φ30的散热片框架固定螺栓8与地面连接，散热风扇框架11位于散热片框架7的下部的中心位置，散热风扇框架11上部布置散热风扇9，其下部通过8个Φ20的散热风扇框架固定螺栓10与地面连接，散热风扇总成的结构组成可参阅图12。
[0069]参阅图8，所述的卸料机构包括有推料板16、2个结构相同的推料板支架17、2个结构相同的推料板上盖板18、4个相同的上盖板固定螺栓19。
[0070]推料板16为矩形板类结构件，其上设置两条相互平行的矩形滑槽(通孔)，用于在推料板支架17上部的轨道上前后滑动，推料板的左端用于在卸料过程中将高强钢板料20从下导热板4上推出，便于取走板料。
[0071]推料板支架17的顶端设置有与推料板16配装的(倒T字形)轨道，轨道的顶端面上均匀地设置两个螺纹孔，顶端轨道使推料板16只具有左右移动的自由度，其中间部分为镂空的矩形板结构，其底端布置有法兰盘式底座，法兰盘式底座上均匀地布置有螺栓通孔。
[0072]推料板上盖板18为矩形板类结构件,其上开有螺栓通孔，推料板上盖板18上的两个螺栓通孔的距离和推料板支架17顶端轨道的两个螺纹孔的距离相等，推料板上盖板18用于约束推料板16上下方向的自由度。
[0073]上盖板固定螺栓19为Φ 16的六角头螺栓，用于推料板上盖板18和推料板支架17的连接。
[0074]参阅图13，推料板16通过两个矩形通孔套装在2个结构相同的推料板支架17顶端的轨道上，2个结构相同的推料板上盖板18安装在2个结构相同的推料板支架17的轨道上，轨道的上表面与推料板上盖板18的下表面相接触，两者通过螺栓进行连接，便于更换推料板16，推料板16可在2个结构相同的推料板支架17的轨道上左右移动。推料板支架17的底座固定在地面上的夹具内，保证推料板支架17在工作时不发生移动。
[0075]其中上模座2及下模座5采用蒂森公司制造的A1203/CU耐高温复合材料，上导热板3及下导热板4采用紫铜材料，紫铜材料易于获得，热传导系数很大，且在900°C时仍处于固相状态，其它零件均采用4Cr5MoSiV材料。
[0076]下面结合两个具体实施例介绍高强度钢热成形最佳温度控制装置的实际工作过程。
[0077]实施例1:低级工作过程。
[0078]参阅图14与图16，当需要冷却的高强钢板料20的厚度薄、尺寸小时可以考虑采用低级工作过程。如采用800mmX600mmX 1.5mm的22MnB5毛坯板料作为操作对象，保证其成形前达到最佳成形温度650 °C。
[0079]低级工作过程包括以下步骤:
[0080]1.利用切割机切割好I块800mmX600mmX 1.5mm的22MnB5毛还板料；
[0081]2.通过机械装置将其转移到加热炉中，升温至900°C，并保温5min确保毛坯板料内部组织完全转化为均匀的奥氏体；
[0082]3.随后，通过机械装置将完全奥氏体化的高温的高强钢板料20迅速转移到高强钢热成形最佳温度控制装置的下导热板4上，同时打开上冷却水道15、下冷却水道12的开关;
[0083]4.在上模导柱I的带动下上模座2和上导热板3以3m/s的速度向下运动，使得上导热板3下表面与下导热板4上高温的高强钢板料20的上表面相接触，并通过上导热板3对高温高强钢板料20施加IOMPa的压力，整个过程中上导热板3下表面上分布的上热电偶14及下导热板4上表面上分布的下热电偶13进行实时测温；
[0084]5.当高温的高强钢板料20表面平均温度达到650°C时，迅速关闭上冷却水道15、下冷却水道12的开关，并使上模导柱I带动上模座2和上导热板3以3m/s的速度向上运动，同时接通卸料机构的电源，推料板16以lm/s的速度向前移动，将下导热板4上表面的高温的高强钢板料20推离下导热板4 ；
[0085]6.通过机械装置夹取高温的高强钢板料20，快速转移至冲压机内，通过压力机向下运动，带动模具合拢，将板料快速冲压成形，并保温保压得到最终的热成形零件。
[0086]其中步骤4中施加IOMPa的压力是为了消除高温的高强钢板料20上下表面与上导热板3、下导热板4表面间的间隙，加快热传导。整个步骤中高温的高强钢板料20的热量迅速通过上导热板3传递给上模座2，通过下导热板4传递给下模座5，热量迅速被上模座2内的上冷却水道15、下模座5内的下冷却水道12中的循环冷却水吸收带走；同时，散热片框架7上的散热片6通过向周围环境散热也消耗掉一部分高温板料的热量，此时，散热风扇框架11上的散热风扇9处于关闭状态。
[0087]实施例2:高级工作过程。
[0088]参阅图15与图16，当需要冷却的高强钢板料20的厚度厚、尺寸大时可以考虑采用高级工作过程。如采用2000mmX 1500mmX 3mm的22MnB5毛坯板料作为操作对象，保证其成形前达到最佳成形温度650 °C。
[0089]高级工作过程包括以下步骤:
[0090]1.利用切割机切割好I块2000mmX 1500mmX 3mm的22MnB5毛坯板料；
[0091]2.通过机械装置将其转移到加热炉中，升温至900°C，并保温5min确保毛坯板料内部组织完全转化为均匀的奥氏体；
[0092]3.随后，通过机械装置将完全奥氏体化的高温的高强钢板料20迅速转移到高强钢热成形最佳温度控制装置的下导热板4上，同时打开上冷却水道15、下冷却水道12的开关;
[0093]4.在上模导柱I的带动下上模座2和上导热板3以3m/s的速度向下运动，使得上导热板3下表面与下导热板4上高温的高强钢板料20的上表面相接触，并通过上导热板3对高温的高强钢板料20施加20MPa的压力，整个过程中上导热板3下表面上分布的上热电偶14及下导热板4上表面上分布的下热电偶13进行实时测温；
[0094]5.当高温的高强钢板料20表面平均温度达到650°C时，迅速关闭上冷却水道15、下冷却水道12、散热风扇9的开关，并使上模导柱I带动上模座2和上导热板3以3m/s的速度向上运动，同时接通卸料机构的电源，推料板16以lm/s的速度向前移动，将下导热板4上表面的高温的高强钢板料20推离下导热板4 ；
[0095]6.通过机械装置夹取高温的高强钢板料20，快速转移至冲压机内，通过压力机向下运动，带动模具合拢，将板料快速冲压成形，并保温保压得到最终的热成形零件。
[0096]其中步骤4中施加20MPa的压力是为了消除高温的高强钢板料20上下表面与上导热板3、下导热板4表面间的间隙，加快热传导。整个步骤中高温的高强钢板料20的热量迅速通过上导热板3传递给上模座2，通过下导热板4传递给下模座5，热量迅速被上模座2内的上冷却水道15、下模座5内的下冷却水道12中的循环冷却水吸收带走；同时，散热片框架7上的散热片6通过向周围环境散热也消耗掉一部分高温板料的热量，此时，散热风扇框架11上的散热风扇9处于工作状态。在其作用下，加快了散热片6周围的空气流动，使低温气流从散热片6周围流入，高温气流从散热风扇9下部流出，进一步加快了高温的高强钢板料20的冷却速率。
【权利要求】
1.一种高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置包括有上部机构、下部机构和卸料机构； 所述的上部机构位于下部机构的正上方，卸料机构位于下部机构的右侧； 所述的下部机构包括有下导热板(4)、下模座(5)、散热片框架(7)、散热机构与9~17个结构相同的下热电偶(13)； 9~17个结构相同的下热电偶(13)分别安装在下导热板(4)上表面的凹槽内，每个下热电偶(13)通过点焊连接在下导热板(4)的凹槽内，下导热板(4)下表面与下模座(5)的上表面相接触并采用焊接方式连接，下模座(5)的下表面与散热片框架(7)上表面相接触并采用焊接方式连接，散热机构位于散热片框架(7)的下部的中心位置。
2.按照权利要求1所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的散热机构包括散热风扇(9)与散热风扇框架(11)； 所述的散热风扇框架(11)为两层框架式结构件，散热风扇框架(11)的顶端为中心处设置成通气网的防护罩，散热风扇框架(11)中间层为中心处也设置成通气网的网状隔层，网状隔层的中心处设置有安装散热风扇(9)的中心孔，散热风扇(9)的下端插入网状隔层的中心孔中并和风扇电机(21)的输出端相连接。
3.按照权利要求1所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的下导热板(4)为长方体形结构件，下导热板(4)的长度、宽度分别与下模座(5)的长度、宽度相同，下导热板(4)采用导热性能好的紫铜材料，下导热板(4)上表面中心处以200mm等间距设置有两排安装下 热电偶(13)的凹槽，两排凹槽相互垂直地对称地设置，下导热板(4)的四周设置有布置导线的通孔。
4.按照权利要求1所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的下模座(5)为长方体形结构件，下模座(5)的中部设置有13~21个相互平行的圆形通孔即下冷却水道(12)，下冷却水道(12)分两层交错布置，下冷却水道(12)的直径为40mm，每层相邻两下冷却水道(12)的中心距为160mm，上层与下层的下冷却水道(12)在垂直方向的中心距为120mm。
5.按照权利要求1所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的上部机构包括有4个结构相同的上模导柱(I)、上模座(2)、上导热板(3)、13~21个结构相同的上热电偶(14)； 上模导柱(I)的下端与上模座(2)上表面四角处的螺纹盲孔螺纹连接，上模座(2)的下表面与上导热板(3)的上表面相接触并采用焊接方式连接，上热电偶(14)安装在上导热板(3)下表面上的凹槽内，上热电偶(14)采用点焊连接在上导热板(3)上的凹槽内。
6.按照权利要求5所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的上模座(2)为长方体形结构件，上模座(2)的长度、宽度分别与下模座(5)的长度、宽度相同，上模座(2)的上表面的四角处设置有用于连接上模导柱(I)的螺纹盲孔，上模座(2)的中部设置有13~21个相互平行的圆形通孔即上冷却水道(15)，冷却水道(15)分两层交错布置，上冷却水道(15)的直径为40mm，每层相邻两上冷却水道(15)的中心距为160mm，上层与下层的上冷却水道(15)在垂直方向的中心距为120mm。
7.按照权利要求5所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的上导热板(3)为长方体形结构件，上导热板(3)的长度、宽度分别与上模座(2)的长度、宽度相同，上导热板(3)采用导热性能好的紫铜材料，上导热板(3)下表面的中心处以200mm等间距设置有两排凹槽，两排凹槽相互垂直地对称地设置，两排凹槽内安装有上热电偶(14)；上导热板(3)的四周设置有布置导线的通孔。
8.按照权利要求1所述的高强度钢热成形最佳温度控制装置，其特征在于，所述的卸料机构包括有推料板(16)、2个结构相同的推料板支架(17)、2个结构相同的推料板上盖板(18)； 推料板(16)通过其两个矩形通孔套装在2个结构相同的推料板支架(17)顶端的轨道上，2个结构相同的推料板上盖板(18)安装在2个结构相同的推料板支架(17)的轨道上，轨道的上表面与推料板上盖板(18)的下表面相接触，并采用螺栓进行连接，推料板支架(17)的底座固定在地面上的夹具内。
【文档编号】B21D22/02GK203778622SQ201420208978
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月26日 优先权日:2014年4月26日
【发明者】庄蔚敏, 解东旋, 李冰娇, 许钦华, 李兵, 张梦溪, 张凯希 申请人:吉林大学