[发明专利]一种超高强钢盒形件热冲压拉深模具

说明书

本发明涉及一种超高强钢盒形件热冲压拉深模具，属于热冲压成形装备与技术领域。可以盒形件为研究对象，在结合外置压机和伺服顶杆系统基础上，研究超高强硼锰钢在不同成形工艺参数下，如压边力、冲压速度等的拉深成形性能；通过采用分块式结构，可分别在模具凸模、凹模、压边圈、活动垫块内部都均匀布有冷却水道，在结合外置冷却水流速控制系统基础上，可以研究不同淬火控制工艺对于最终盒形件整体性能的影响。

技术领域

本发明涉及一种超高强钢盒形件热冲压拉深模具，属于热冲压成形装备与技术领域。

背景技术

在日益严重的能源危机和环境污染情况下，作为主要能源消耗源和废气排放源的汽车业，节能减排已经刻不容缓。车身轻量化技术是汽车制造业为响应“节能减排”措施而提出的一种有效方案，即采用强质比较高的材料，如铝合金、镁合金、超高强钢等，以较少的材料达到或超过原有的结构强度，从而达到降低整车质量的目的。超高强钢由于是在传统铁基材料中加入微量合计元素，相对原有生产只需变更工艺和升级部分设备，因此生产成本较低，故相对于铝镁合金而言更受汽车生产商的青睐。其中的可淬火硼锰钢，通过特殊的成形技术，最终成形件的抗拉强度可达1500MPa以上，能够广泛应用于车身中的高强度要求结构件，如A/B/C柱、防撞梁、保险杠等，受到各大型汽车零部件供应商的关注，也在国内外掀起了一股研究热潮。

可淬火硼锰钢的成形技术，国内简称为热冲压技术，与传统制造高温锻件的热成形技术不同，该技术是成形与淬火的高度结合，具有较高的理论复杂性和工艺控制的一定难度。常规工艺为：将常温状态下的钢板移入具有防氧化保护的加热炉中加热到均匀奥氏体化后，移至内部拥有水冷管道的热冲压模具中进行成形并保压，同时进行淬火使板料微观组织发生马氏体转变，后续进行修边、抛光、回火等工序，最终获得满足要求的零件。由于成形发生在奥氏体化阶段，因此拥有变形阻力小、回弹小、塑性高等优势，拥有良好的成形性能，但就目前研究而言，对于其成形性能的研究多为建立在不同温度、应变速率下的成形极限曲线，进而将其编译导入有限元作为失效判据。但是对于超高强硼锰钢在高温下的拉深性能，特别是非回旋形状的拉深性能，未见多少研究。盒形件作为研究板料成形性能的典型零件，具有较完善的应力应变状态，故以盒形件为研究对象设计一套拉深模具可以客观评价在较复杂受力条件下超高强硼锰钢的高温拉深性能。此外，虽然板料在高温环境下的成形性能影响了零件的成形精度，然而零件的最终质量却取决于淬火工艺的控制，局部区域的淬火速率决定了该区域的最终组织，也决定了区域的最终性能。常规热冲压工艺要求最终成形件强度分布均匀，新型热冲压工艺要求能够实现对于零件不同区域的性能定制，但无论哪种工艺，最终都是通过控制冷却工艺，即不同区域的冷却速度来实现。因此，开发一套能够研究冷却工艺控制对于热冲压件最终质量影响的模具是十分必要的。

实用新型专利CN200820056509：《一种热冲压U形件模具》提出力一种U形件实验模具，其具有快速冷却功能，能适应不同厚度坯料、不同法兰角做试验。该专利提出的模具主要用于研究超高强硼钢的弯曲性能，而弯曲中的应力状态比较简单。

CN201120136029：《带冷却水路的热成型实验模具》提出了一种带冷却水路的热成型模具，其采用镶块式凸凹模，只为满足可以在凸凹模中钻直线冷却孔，此举虽然加工较方便且易于维修，但从淬火均匀性和强度来说效果并不好。

实用新型专利CN201220347545：《热冲压拉深试验模具》提出了一种可以改变压边力的热冲压实验模具，但其没有淬火功能，因此只能研究压边力对于高温下圆筒件拉深性能的影响，研究功能较简单。

本发明所涉及的模具必须安装在具有伺服顶杆的压力机上才能实现成形工艺控制，该压力机可见专利《变压边力和变冲压速度的单动薄板液压试验机》(公开号：CN1434282A)；此外，本发明所涉及的模具必须配套温控系统才能实现淬火控制，该温控系统可见专利《一种热成形模具温度检测与控制系统》(申请号：201310162233.7)