專利名稱：金屬板材的熱壓成型裝置及熱壓成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將金屬板材加熱，在熱壓成型中和/或成型后快速且均勻地冷卻被成型材料及模具的金屬板材的熱壓成型裝置和熱壓成型方法。
背景技術(shù)：
金屬板材的沖壓成型由于生產(chǎn)效率高、能夠高精度地加工，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、機械、電氣設(shè)備、輸送用設(shè)備等的制造，為最普遍的加工方法。近年來，作為例如汽車部件的材料的鋼板從部件的輕量化等觀點出發(fā)，強度不斷提高，在高張力鋼板的沖壓成型過程中，容易產(chǎn)生回彈、褶皺等產(chǎn)生形狀不合格之類的問題顯著。而且，由于金屬板材的高強度化，在沖壓成型時使與模具的接觸面壓力上升，因此模具與金屬板材之間的摩擦力超過潤滑油的耐壓負荷，產(chǎn)生模具粘著(型かじり)等表面特性不合格，或者產(chǎn)生模具損傷、生產(chǎn)效率降低等問題。
對于這樣的問題，為了防止沖壓成型后金屬板材產(chǎn)生裂紋、褶皺、粘著等成型不合格的產(chǎn)生，提出過在模具表面的一部分或整個面上形成多個凹部，將潤滑油密封在模具表面與金屬板材之間來提高滑動特性的方法(例如專利文獻1)。但是，該方法存在通過金屬板材的高強度化而使摩擦力增大時不能獲得足夠的潤滑效果的問題。
并且，我們知道以往在成型沖壓成型性差的金屬板材時，將金屬板加熱、在高溫下沖壓加工的熱壓成型方法是有效的。在該熱壓成型中，從提高生產(chǎn)效率的觀點出發(fā)，重視成型后的金屬板材的冷卻，提出了用制冷劑在高溫下的沖壓成型后進行冷卻的方法(例如專利文獻2、3)。
但是，專利文獻2所提出的方法是，從在溫熱沖壓模具的沖頭周圍設(shè)置的空氣吹出口供給空氣，以熱容量和熱傳導(dǎo)率小的空氣作為介質(zhì)進行冷卻的方法，但難以與存在于模具與被成型材料之間的間隙中的空氣進行交換，因此存在冷卻效率差的問題。另外，專利文獻3提出的方法是，規(guī)定模具與金屬板之間的間隙，在與金屬材料接觸的模具的成型面上設(shè)置制冷劑導(dǎo)入槽，使用制冷劑提高冷卻速度的方法。但是，由于制冷劑在制冷劑導(dǎo)入槽內(nèi)流動時出口的溫度比入口的溫度高，并且由于成型時金屬板材變形，因此制冷劑沿槽流動困難，所以難以均勻地冷卻。并且存在容易將連續(xù)的槽形狀轉(zhuǎn)印到成型后的金屬板上的問題。
專利文獻1日本特開平6-210370號公報專利文獻2日本特開平7-47431號公報專利文獻3日本特開2002-282951號公報發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種金屬板材的熱壓成型裝置及熱壓成型方法，其在加熱金屬板材將其成型的熱壓成型裝置中，可以促進模具和成型品的冷卻、能夠在短時間內(nèi)獲得強度及尺寸精度優(yōu)異的沖壓制品，而且能夠抑制向模具蓄熱、提高沖壓制品的生產(chǎn)效率。
為弄清熱壓成型中金屬板材與模具的滑動特性、熱傳遞現(xiàn)象，進一步仔細研究了通過冷卻介質(zhì)對金屬板材進行的冷卻行為，在獲得的發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上提出了本發(fā)明，其要點如下(1)一種對加熱后的金屬板材進行沖壓成型的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，在模具的內(nèi)部設(shè)有冷卻介質(zhì)的供給管線，在上述模具的成型面上設(shè)有上述冷卻介質(zhì)的噴出孔，上述供給管線與上述噴出孔是連通的。
(2)要點(1)的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述冷卻介質(zhì)的上述噴出孔的直徑為100μm～10mm、間距為100μm～1000mm。
(3)要點(1)或(2)的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，在上述模具的內(nèi)部設(shè)有上述冷卻介質(zhì)的排出管線，在上述模具的上述成型面上設(shè)有上述冷卻介質(zhì)的排出孔，上述排出管線與上述排出孔是連通的。
(4)要點(3)的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述冷卻介質(zhì)的上述排出孔的直徑為100μm～10mm、間距為100μm～1000mm。
(5)要點(1)～(4)中的任意一項的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述模具的至少一部分由具有多個孔的多孔質(zhì)金屬構(gòu)成。
(6)要點(1)～(5)中的任意一項的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述模具的內(nèi)部設(shè)有冷卻管線。
(7)要點(1)～(6)中的任意一項的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述噴出孔上設(shè)有閥機構(gòu)。
(8)要點(1)～(7)中的任意一項的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述模具的周圍設(shè)有防止上述冷卻介質(zhì)流出的密封機構(gòu)。
(9)要點(1)～(8)中的任意一項的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述模具的上述成型面的至少一部分上具有多個面積率為1～90％、直徑或外切圓的直徑為10μm～5mm、高度為5μm～1mm的突起部。
(10)要點(9)的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，上述突起部為厚度為10～80μm的NiW鍍覆層或鉻鍍覆層。
(11)要點(1)～(10)中的任意一項的金屬板材的熱成型裝置的特征在于，僅在上述金屬板材與上述模具的熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位設(shè)有上述冷卻介質(zhì)的上述噴出孔。
(12)一種使用要點(1)～(11)中的任一項的金屬板材的熱成型裝置沖壓成型加熱后的金屬板材的金屬板材的熱成型方法，其特征在于，從噴出孔噴出冷卻介質(zhì)至上述金屬板材與模具之間的間隙中，并進行成型。
(13)要點(12)的金屬板材的熱成型方法的特征在于，將噴到上述金屬板材與上述模具之間的間隙中的上述冷卻介質(zhì)從上述噴出孔和/或排出孔排出。
(14)要點(12)或(13)的金屬板材的熱成型方法的特征在于，上述冷卻介質(zhì)僅噴到通過測量上述金屬板材和上述模具的溫度而算出的熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位上。
(15)要點(12)～(14)中的任意一項的金屬板材的熱成型方法的特征在于，上述冷卻介質(zhì)為水、多元醇類、多元醇類水溶液、聚乙二醇，閃點在120℃或以上的礦物油、合成酯、硅油、氟油，滴點在120℃或以上的動物脂、礦物油或在合成酯中配合有表面活性劑的水乳液中的1種、2種或更多種。
(16)要點(12)～(15)中的任意一項的金屬板材的熱成型方法的特征在于，在沖壓下止點的保持過程中噴出上述冷卻介質(zhì)。


圖1A表示設(shè)置了冷卻介質(zhì)的噴出孔、供給管線的本發(fā)明的模具示例的剖視圖。
圖1B是圖1A的模具示例的透視圖。
圖2A表示設(shè)置了冷卻介質(zhì)的噴出孔、供給管線、排出孔和排出管線的本發(fā)明的模具示例的剖視圖。
圖2B是圖2A的模具示例的透視圖。
圖3A表示設(shè)置了冷卻介質(zhì)的噴出孔、供給管線、冷卻管線的本發(fā)明的模具示例的剖視圖。
圖3B是圖3A的模具示例的透視圖。
圖4示意地表示設(shè)置了噴出孔、排出孔及突起部的模具的表面的一部分的圖。
圖5A示意地表示設(shè)置了噴出孔、排出孔及突起部的模具示例的剖面的一部分的圖。
圖5B示意地表示了圖5A的其它模具示例的圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是在下述金屬板的熱壓成型方法中，在成型中和/或成型后從模具中噴出冷卻介質(zhì)強制冷卻成型品和模具，所述成型方法為用電加熱爐、感應(yīng)加熱、通電加熱等加熱裝置將金屬板材加熱到規(guī)定的溫度(例如700～1000℃)，將高溫金屬板材設(shè)置到?jīng)_壓成型裝置的模具中，將金屬板材擠壓在模具的成型面、即相對的沖頭與沖模的接觸面之間，將模具保持在下止點。
下面詳細說明圖1～圖3所示的本發(fā)明的模具示例。圖1A、圖1B為示意地表示了在作為下側(cè)模具的沖模2中設(shè)置了本發(fā)明的冷卻介質(zhì)的噴出孔4和供給管線6的形態(tài)，通過O型圈11用螺栓連接沖模2和沖模保持構(gòu)件2′上設(shè)置的冷卻介質(zhì)供給管線6。并且，在圖1A中，在沖模2的周圍設(shè)置有橡膠O型圈作為防止冷卻介質(zhì)流出的密封機構(gòu)12。雖然圖1A、1B為冷卻介質(zhì)的噴出孔4設(shè)置在沖模的縱壁部上的例子，但既可以設(shè)置在底部也可以同時設(shè)置在縱壁部和底部。
圖2A、2B為示意地表示在作為上側(cè)模具的沖頭3中設(shè)置了冷卻介質(zhì)的噴出孔4、排出孔5，在沖頭保持構(gòu)件3′中設(shè)置了冷卻介質(zhì)的供給管線6，在型芯3″及沖頭保持構(gòu)件3′上設(shè)置了冷卻介質(zhì)的排出管線7的示例。在圖2A、2B中，冷卻介質(zhì)的供給管線6通過在沖頭3的內(nèi)部設(shè)置的型芯3″形成。并且，沖頭保持構(gòu)件3′及型芯3″中設(shè)置的排出管線7以及沖頭保持構(gòu)件3′和沖頭3內(nèi)部的冷卻介質(zhì)的供給管線6通過O型圈11用螺栓連接。在下側(cè)的沖模2的周圍與圖1一樣設(shè)置有橡膠O型圈作為密封機構(gòu)12。
在圖2A、2B的噴出孔4上設(shè)置有彈簧機構(gòu)的噴出閥9，在沖壓中，當沖頭到達下止點時，如果閉塞例如冷卻介質(zhì)的供給管線6的出口使冷卻介質(zhì)的內(nèi)壓增高，則噴出閥9打開，從噴出孔4向模具表面噴出冷卻介質(zhì)。所噴出的冷卻介質(zhì)從排出孔5經(jīng)過越過供給管線6的擋塊10從排出管線7排出。另外，雖然圖2A、2B為將冷卻介質(zhì)的噴出孔4、排出孔5設(shè)置在沖頭的縱壁部上的例子，但既可以設(shè)置在底部，也可以同時設(shè)置在縱壁部和底部。
圖3為在圖1所示的設(shè)置了冷卻介質(zhì)的噴出孔4和供給管線6的沖模2上再設(shè)置冷卻管線8的例子。模具被冷卻介質(zhì)供給管線6冷卻，而且通過進一步設(shè)置冷卻管線8，從而促進了模具的冷卻。冷卻管線8對于促進圖2所示的設(shè)置了冷卻介質(zhì)供給管線6和排出管線7的模具的冷卻也有效。并且，通過設(shè)置冷卻管線8，還可以抑制例如不給供給管線6提供冷卻介質(zhì)、到達下止點之前的沖壓時的模具溫度的上升。
雖然圖1～圖3為在沖頭3和沖模2的任一個上設(shè)置了冷卻介質(zhì)的噴出孔4、供給管線6、排出孔5、排出管線7和冷卻管線8的例子，但也可以同時在沖頭3和沖模2上設(shè)置。并且，必須至少設(shè)置冷卻介質(zhì)的噴出孔4和供給管線6。此時，有可能連續(xù)地給供給管線6提供冷卻介質(zhì)，連續(xù)地從噴出孔噴出冷卻介質(zhì)，如果停止向供給管線6提供冷卻介質(zhì)而使內(nèi)壓為負壓的話，則還可以排出冷卻介質(zhì)。因此，可以根據(jù)模具的大小和形狀，適當選擇是利用噴出孔4和供給管線6排出冷卻介質(zhì)還是進一步設(shè)置單獨的排出孔5和排出管線7。
當噴出孔4和排出孔5的形狀為圓形時，如果直徑不到100μm，則由于壓力損耗，不能充分地獲得液體供給量，因此最好使直徑的下限在100μm或以上。而如果噴出孔4和排出孔5的直徑比10mm大的話，由于形狀轉(zhuǎn)印到金屬板上，因此最好使直徑的上限在10mm或以下。另外，當噴出孔4、排出孔5的形狀為矩形、橢圓形時，如果是多孔質(zhì)金屬孔那樣的不規(guī)則形狀，則只要流路面積與直徑為100μm～10mm的圓相同的面積就可以。并且，當噴出孔4、排出孔5的間距，即，僅設(shè)置噴出孔4時，與相鄰的噴出孔4之間的距離，或者同時設(shè)置噴出孔4、排出孔5時，相鄰的噴出孔4或排出孔5的距離比100μm小時，孔的數(shù)量增加，模具的成本增加。另一方面，噴出孔4、排出孔5的間距大于1000mm時，有可能冷卻能力不充分。因此，噴出孔4、排出孔5的間距優(yōu)選為100μm～1000mm。
從高溫強度的觀點出發(fā)，模具的材質(zhì)優(yōu)選高溫加工用的模具鋼。當同時在沖頭和沖模上設(shè)置冷卻管線時，也可以使用熱傳導(dǎo)效率高、不容易產(chǎn)生蓄熱的低溫加工用模具鋼。噴出孔、排出孔和冷卻管線可以用鉆頭機械穿孔或通過電火花加工穿孔而進行設(shè)置。
并且，也可以在具有從模具的內(nèi)部貫穿到外表面的氣孔的多孔質(zhì)金屬上連接冷卻介質(zhì)的供給管線，以此代替在模具上打冷卻介質(zhì)的噴出孔和排出孔。此時，優(yōu)選使用具有多個貫穿壁厚方向、且直徑為100μm～1mm、間距為100μm～10mm的孔的多孔質(zhì)金屬。例如，在圖2所示結(jié)構(gòu)的沖頭中，如果型芯3″使用模具鋼、沖頭3使用多孔質(zhì)金屬的話，則能夠制造間距小、具有噴出孔4和排出孔5的細小的沖頭3。這樣的多孔質(zhì)金屬可以通過在將粉末成型后燒結(jié)，或者在將金屬熔化后通過控制溫度使凝結(jié)組織的方向一定的定向凝固來制造。另外，雖然可以使整個沖頭3用多孔質(zhì)金屬制作，但也可以在相當于圖2A、2B的冷卻介質(zhì)的噴出孔4、排出孔5的部位通過機械加工設(shè)置孔，通過熱壓配合等將多孔質(zhì)金屬接合到該孔內(nèi)。
而且，通過在模具的成型面上設(shè)置突起部13，能夠減少模具與金屬板材的接觸面積，抑制模具粘著的產(chǎn)生。并且，由于突起部13減少了模具即沖模2或沖頭3與金屬板材1接觸的面積，因此能夠抑制沖壓成型過程中模具的脫熱引起的金屬板材1的過冷卻。并且，當在下止點噴出冷卻介質(zhì)時，容易使冷卻介質(zhì)在突起部13與金屬板材1的間隙中循環(huán)，能夠提高模具和金屬板材1的冷卻效率。
圖4、5分別表示在成型面上設(shè)置了突起部13的模具的部分表面的示意圖和剖視圖。圖4、5所例示的突起部13為以規(guī)定的間隔設(shè)置在模具的成型面上的圓柱，優(yōu)選的是，水平截面的形狀為圓形、多邊形、星形中的任一種形狀，垂直截面的形狀優(yōu)選為長方形或階梯形。或者，也可以是半球形。另外，模具的突起部13優(yōu)選在成型面上設(shè)置多個，可以設(shè)置在成型面的一部分上，也可以設(shè)置在整個面上。并且，既可以設(shè)置在沖頭、沖模中的一個上，也可以同時設(shè)置在兩個上。
另外，模具的突起部13可以如圖5A所示的那樣，直接設(shè)置在成型面的表面，但因成型條件的不同，有可能將突起部13的壓痕轉(zhuǎn)印到成型品上。為了防止這種情況，可以如圖5B所示那樣，除去突起部13的周圍部分即可?；蛘咭部梢詫⒃O(shè)置突起部13的部位除去與突起部13的高度相等的深度，再設(shè)置突起部13。
模具成型面上的突起部13的高度優(yōu)選5μm～1mm。這是因為，當突起部13的高度比5μm低時，與金屬板材1之間的間隙太小，難以使液體在模具與金屬板材1之間循環(huán)；而比1mm大時，間隙過大，液體的熱傳導(dǎo)產(chǎn)生的冷卻速度降低。
模具成型面上的突起部13的面積率優(yōu)選在1～90％。這是因為，當突起部13的面積率小于1％時，模具表面的突起部的形狀容易轉(zhuǎn)印到金屬材料上；而大于90％時，突起部之間的間隙變窄，壓力損失變大，液體不能填充或流動，所以冷卻效率有所降低。
當模具成型面的突起部的水平截面形狀為圓形時，突起部的直徑優(yōu)選為10μm～5mm；當為多邊形或星形時，突起部的外切圓的直徑優(yōu)選10μm～5mm。這是因為，當突起部的直徑或外切圓的直徑小于10μm時，突起部的磨損大，不能長期有效，而比5mm大時，不能均勻冷卻。
模具表面的突起部可以用電解加工、化學(xué)刻蝕、電火花加工或電鍍法形成?；瘜W(xué)刻蝕可以如下這樣進行。首先，將可見光固化型感光性樹脂涂敷在模具表面，干燥后用遮擋可見光的掩模覆蓋，照射可見光，使照射部固化。接著，用有機溶劑除去固化部以外的樹脂。也可以將模具表面浸泡在例如氯化鈉水溶液等刻蝕液中1～30分鐘左右，進行刻蝕加工。突起部的直徑或間距可以根據(jù)遮擋可見光的掩模的形狀適當選擇，突起部的高度可以根據(jù)刻蝕加工的時間而適當調(diào)整。
電火花鈍化加工為與模具相對地設(shè)置具有使作為目標的突起部形狀翻轉(zhuǎn)的凹部作為表面圖案的銅電極，使電流峰值和脈沖寬度改變地流過直流脈沖電流的加工方法。優(yōu)選的是，電流值為2～100A，脈沖寬度為2～1000μsec，也可以根據(jù)模具的材質(zhì)以及所希望的突起部的形狀適當調(diào)整。
電鍍時，為了使半球形突起部的直徑在10μm或以上，優(yōu)選使鍍層的厚度在10μm或以上，為了防止剝離，上限優(yōu)選在80μm或以下。鍍層可以在堿脫脂、以模具為陽極在電鍍液中進行電解處理的電解刻蝕加工后，在規(guī)定的電鍍液溫度和電流密度下形成。另外，如果使條件為在鉻鍍覆的情況下，在鉻電鍍液中，使電流密度為1～200A/dm2左右、電鍍液溫度為30～60℃左右；在NiW鍍覆的情況下，在NiW電鍍液中，使電流密度為1～100A/dm2左右、電鍍液溫度為30～80℃左右的話，則能夠設(shè)置厚度為10～80μm的電鍍層。另外，為了形成形狀為半球形突起狀的鍍層，只要在例如階段性地增加電流密度后以一定的電流密度電鍍就可以。
并且，噴出孔4、排出孔5和突起部13優(yōu)選設(shè)置在模具與金屬板材之間的熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位。可以通過例如在設(shè)置噴出孔4、排出孔5和突起部13之前用熱電耦、放射溫度計等測量模具和金屬板材的溫度、同時進行熱壓成型，從模具和金屬板材的溫度變化而算出模具與金屬板材之間的熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位。也可以用FEM計算模具和金屬板材的變形舉動和間隙量，從而確定熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位。由此，可以將冷卻介質(zhì)噴出到需要促進冷卻的部位進行強制冷卻，并能夠均勻冷卻，且能夠降低模具的制造成本和冷卻成本。
本發(fā)明的熱壓成型方法為，將冷卻介質(zhì)噴至沖壓成型中和/或成型后向模具與金屬板材之間的間隙中以促進冷卻的方法。在用例如圖1、3所示的熱壓成型裝置沖壓成型金屬板材1時，在使沖頭3下降到下止點并保持的狀態(tài)下，從供給管線6提供冷卻介質(zhì)、從噴出孔4噴出到與金屬板材1之間。此時，如果使供給管線6內(nèi)的壓力為負壓的話，則能夠從噴出孔4排出冷卻介質(zhì)，如果斷斷續(xù)續(xù)地反復(fù)進行冷卻介質(zhì)的噴出和排出的話，則冷卻效率高。同樣，在圖2所示的設(shè)置了排出孔5和排出管線7的熱壓成型裝置的情況下，也可以使冷卻介質(zhì)從噴出孔4排出。
另外，在根據(jù)冷卻介質(zhì)的沸點、熱傳導(dǎo)率、金屬板材的熱容量等的計算，預(yù)測冷卻介質(zhì)氣泡狀汽化時，優(yōu)選一直從噴出孔噴出冷卻介質(zhì)，在排出孔中流動。在預(yù)測冷卻介質(zhì)不會氣泡狀汽化時，可以直接將冷卻介質(zhì)填充到模具與金屬板材之間的間隙中。
從阻燃性、耐腐蝕性的觀點出發(fā)，冷卻介質(zhì)可以是水、多元醇類、多元醇類水溶液、聚乙二醇，閃點在120℃或以上的礦物油、合成酯、硅油、氟油，滴點在120℃或以上的動物脂、礦物油、在合成酯中配合有表面活性劑的水乳液中的任何一種，也可以使用它們的混合物。并且，冷卻介質(zhì)既可以是液體也可以是蒸汽。
根據(jù)本發(fā)明的熱壓成型也可以用于Al鍍覆鋼板、Zn鍍覆鋼板、普通鋼、銅、鋁等任何金屬板材。另外，在金屬板材的材質(zhì)為鋼的情況下，優(yōu)選的是，在下止點，整個鋼板的溫度保持在該鋼的馬氏體相變點或以下。
(實施例)下面用實施例更具體地說明本發(fā)明。
用機械加工制造圖2所示意表示的模具，再用設(shè)置了圖4、5示意表示的突起部13的熱壓成型裝置深沖成型Al鍍覆鋼，試作了帽狀(hat)模具制品。試驗片的長度為300mm、寬度為100mm、厚度為1.2mm、表面粗糙度為1.0μm。并且，沖模及沖頭的材質(zhì)為S45C、肩寬5mm、沖模寬70mm、沖模深度為60mm。
多孔質(zhì)金屬通過將直徑為10mm的由SUS304L系成分構(gòu)成的不銹鋼制的棒固定到高壓容器內(nèi)，利用高頻感應(yīng)加熱使該棒部分熔化，同時使加熱部移動，通過連續(xù)地熔融凝固的定向凝固來制作。
模具的噴出孔、排出孔、突起部表示在表1中，表面粗糙度為1.0μm。另外，在進行設(shè)置噴出孔、排出孔、突起部的加工之前，用熱電耦測定溫度同時進行熱壓成型，特定熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位，具體地將噴出孔、排出孔、突起部設(shè)置在沖模和沖頭的側(cè)壁面上。
在大氣爐內(nèi)將Al鍍覆鋼板加熱到約950℃，將加熱后的鋼板設(shè)置到?jīng)_頭與沖模之間的成型位置，進行熱壓成型，在下止點保持2秒，噴出冷卻介質(zhì)冷卻。比較例12在下止點保持10秒。然后脫模、取出制品。連續(xù)進行100次該成型。并且，按下述方法制造比較品用相同條件的試驗片、模具加熱到約950℃，在熱壓成型后不保持，立即浸泡到水槽中水冷，由此制造了比較品。
評價獲得的制品的硬度、形狀、表面損傷和模具的表面溫度，將結(jié)果表示在表1中。沿長度方向以10mm的間隔測量制品的硬度。如果所有制品在所有地方的硬度在比較品之上則認為良好，用“◎”表示。
對于制品的形狀，將激光位移儀測量的制品的形狀與設(shè)計形狀進行比較來評價制品的形狀，如果制品的形狀與設(shè)計形狀的誤差在10％以內(nèi)，則認為良好，用“◎”表示。對于表面損傷的評價，目視檢查制品的側(cè)壁部，如果所有的制品沒有粘著瑕疵，則認為表面損傷的評價良好，用“◎”表示。
如果硬度、形狀和表面損傷的不合格率在1％或以下，則認為綜合評價良好，用“○”表示，不合格率大于1％時認為不合格，用“×”表示。并且，在成型后用接觸式表面溫度計測量模具表面溫度，如果在80℃或以下則認為良好，用“○”表示，大于80℃時認為不合格，用“×”表示。
如表1所示，用本發(fā)明的高溫沖壓加工裝置在本發(fā)明的熱壓加工方法的范圍內(nèi)制造的制品的硬度、形狀良好，且表面無損傷，并且模具溫度的上升小，綜合評價良好。而比較例11、12為使用未設(shè)置冷卻介質(zhì)的噴出孔的現(xiàn)有技術(shù)的成型裝置而制成的制品，保持時間比比較例11長的比較例12雖然硬度、形狀良好，但綜合評價不合格。
表1

根據(jù)本發(fā)明，在以沖壓成型性差的高強度金屬板材為坯料通過熱壓成型制造強度及尺寸精度優(yōu)異的沖壓制品時，能夠提高生產(chǎn)率，而且能夠抑制模具的蓄熱、并延長模具的壽命，且能夠降低制造成本等，對工業(yè)的貢獻極其顯著。
權(quán)利要求
1.一種對加熱后的金屬板材進行沖壓成型的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，在模具的內(nèi)部設(shè)有冷卻介質(zhì)的供給管線，在所述模具的成型面上設(shè)有所述冷卻介質(zhì)的噴出孔，所述供給管線與所述噴出孔是連通的。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)的所述噴出孔的直徑為100μm～10mm、間距為100μm～1000mm。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，在所述模具的內(nèi)部設(shè)有所述冷卻介質(zhì)的排出管線，在所述模具的所述成型面上設(shè)有所述冷卻介質(zhì)的排出孔，所述排出管線與所述排出孔是連通的。
4.如權(quán)利要求3所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)的所述排出孔的直徑為100μm～10mm、間距為100μm～1000mm。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述模具的至少一部分由具有多個孔的多孔質(zhì)金屬構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述模具的內(nèi)部設(shè)置有冷卻管線。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述噴出孔上設(shè)有閥機構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述模具的周圍設(shè)有防止所述冷卻介質(zhì)流出的密封機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述模具的所述成型面的至少一部分上具有多個面積率為1～90％、直徑或外切圓的直徑為10μm～5mm、高度為5μm～1mm的突起部。
10.如權(quán)利要求9所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，所述突起部為厚度為10～80μm的NiW鍍覆層或鉻鍍覆層。
11.如權(quán)利要求1所述的金屬板材的熱成型裝置，其特征在于，僅在所述金屬板材與所述模具的熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位設(shè)有所述冷卻介質(zhì)的所述噴出孔。
12.一種使用權(quán)利要求1～11中的任一項所述的金屬板材的熱成型裝置對加熱后的金屬板材進行沖壓成型的金屬板材的熱成型方法，其特征在于，從噴出孔噴出冷卻介質(zhì)至所述金屬板材與模具之間的間隙中，并進行成型。
13.如權(quán)利要求12所述的金屬板材的熱成型方法，其特征在于，將噴到所述金屬板材與所述模具之間的間隙中的所述冷卻介質(zhì)從所述噴出孔和/或排出孔排出。
14.如權(quán)利要求12所述的金屬板材的熱成型方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)僅噴到通過測量所述金屬板材和所述模具的溫度而算出的熱傳導(dǎo)率在2000W/m2K或以下的部位上。
15.如權(quán)利要求12所述的金屬板材的熱成型方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)為水、多元醇類、多元醇類水溶液、聚乙二醇，閃點在120℃或以上的礦物油、合成酯、硅油、氟油，滴點在120℃或以上的動物脂、礦物油或在合成酯中配合有表面活性劑的水乳液中的1種、2種或更多種。
16.如權(quán)利要求12所述的金屬板材的熱成型方法，其特征在于，在沖壓下止點的保持過程中噴出所述冷卻介質(zhì)。
全文摘要
一種對加熱后的金屬板材(1)的金屬板材進行沖壓成型的熱成型裝置，在模具(2、3)的內(nèi)部設(shè)有冷卻介質(zhì)的供給管線(6)，并設(shè)有從模具(2、3)的成型面貫穿到供給管線(6)的噴出孔(4)。也可以在模具(2、3)的內(nèi)部設(shè)有冷卻介質(zhì)的排出管線(7)，并設(shè)有從模具(2、3)的成型面貫穿到排出管線(7)的排出孔(5)，還可以設(shè)有冷卻管線(8)。從噴出孔(4)噴出冷卻介質(zhì)至金屬板材(1)與模具(2、3)之間的間隙中，并進行成型。
文檔編號B30B15/34GK1863614SQ200480028678
公開日2006年11月15日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月2日
發(fā)明者栗棲泰, 四阿佳昭, 山村和人, 石森裕一, 三武裕幸, 島哲男, 福地弘, 山崎伯公 申請人:新日本制鐵株式會社