[发明专利]一种用于淬火控制的热冲压装置

说明书

技术领域

本发明提供一种用于淬火控制的热冲压装置，属于热冲压技术领域。

背景技术

使用超高强度钢板成形车身部件是实现车身轻量化的有效手段，然而传统冷冲压技术面对超高强度钢板在常温下的高强度和低延伸率特点，显得力不从心，因此热冲压技术应运而生，其可以解决常温下超高强度钢板成形性能的局限性。

热冲压技术是一种成形超高强度零件的先进制造技术，其原理是先将超高强度钢板或预成形后的超高强度零件加热到950℃以上，在完全奥氏体化后将其送入特殊模具内成形，保压一段时间后进行模具淬火，在大于30℃/S的淬火速率下，成形件微观组织由奥氏体转变为马氏体，从而使得最终成形件的强度达1500MPa以上。

对于淬火技术来说，不仅要保证温度下降速率达到淬火要求以保证奥氏体向马氏体转变，还要注意高温成形件冷却过程中各部分的温度不能相差过大，以免产生淬火应力，包括马氏体转变前的热应力以及马氏体转变后的组织应力，影响最终成形件的表面质量以及形状精度，因此，最优的淬火控制技术是到达如下情况：高温成形件整体的淬火速率均匀并超过30℃/S，且淬火过程中成形件温度分布均匀，即各处温度差小于50℃。

中国专利文献CN103240867A公开了一种《一种热成形模具温度检测与控制系统》；该系统由温度检测系统和温度控制系统组成，可以实现对热成形模具温度的实时检测，并将采集到的温度信息转化成冷却速率值，然后与预先设定冷却速率值进行比较和计算，进而控制电磁阀对冷却水流量进行调节，实现对模具各区温度的控制，从而使板料冷却速率能够保持在某一恒定值，保证每次热冲压的产品质量在同一水平；该发明虽然能通过控制冷却水流速来实现淬火的均匀性，却无法保证淬火中成形件温度分布的均匀性；通过测量模具温度来换算淬火速率，但由于模具温度变化范围较小，没有通过测量成形件温度而换算所得的淬火速率精确；通过控制冷却水流速来调节淬火速率，调节范围较窄。

经文献检索发现，目前水冷热冲压模具中对于淬火的控制大多是前期通过数值模拟对冷却管道设计进行优化，通过不同管道截面参数和空间路径的组合，辅以合适的冷却水流速度，尽量保证淬火的速率和均匀性达到要求，但对于控制高温板料成形过程中温度均匀分布却无能为力；也有通过控制冷却水流的速度来尝试控制成形件局部温度下降速率，但一般只能在淬火前期起作用，这是因为前期成形件与模具间温差较大，故传递的热量大于一般流速下冷却水所能带走的热量，故可能动地增大冷却水流速来控制成形件温度，但到了后期，成形件与模具间温差较小，之间传递的热量小于一般流速下冷却水所能带走的热量，要控制温度则必须减小冷却水流速，但这回影响到淬火速度，因此不可取。

故综上所述，研发一种能够在保证高温成形件淬火均匀性的条件下实现成形件温度均匀分布的控制系统对于提高热冲压零件的成形质量十分重要，也有助于促进热冲压技术的发展。

发明内容

本发明的目的是为了解决热冲压技术中，高温成形件淬火过程中难以在保证淬火均匀性的条件下兼顾成形件表面温度均匀分布的问题，提出了一种用于热冲压淬火控制的热冲压装置；它可以在高温板料成形过程中实时监测所选测量点的温度值，通过数据处理得到所选测量点的淬火速率以及它们之间的温差；当淬火速率不满足条件或温差过大时，控制系统会根据触发条件针对性的调整成形件与模面间的接触压力以及冷却水流速率，以使高温成形件的淬火速率满足要求且成形件各处温度均衡，从而保证了最终成形件的强度质量要求以及成形精度要求。

本发明所述的一种用于热冲压淬火控制的热冲压装置，包括伺服压力机、压力机控制系统、热冲压冷却系统、包括凸模、凹模和压边圈的热冲压模具、从正上方连接凸模和压边圈且固定在伺服压力机内的多组伺服压机顶杆；其特征在于：还设有热冲压淬火温度控制系统，所述系统由温度监测系统、接触压力监测系统，数据处理系统、接触压力控制系统和冷却水流速控制系统共同组成；所述热冲压模具的凸模是由多个对应成形件特征结构的分块凸模组合而成；每个分块凸模和位于凸模外侧的压边圈都分别受伺服压机顶杆控制并能进行上下移动，且相互间的移动互不干扰，移动精度最小可达1mm；所述一种用于热冲压淬火控制的热冲压装置的作用是保证淬火过程中，保证高温成形件淬火速率均匀，即稳定在(50±8)℃/S，同时控制成形件各处温差小于50℃。