CN204711008U - 一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具 - Google Patents

Abstract

一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具，包括凸模、凸模冷却水管、凹模、凹模冷却水管、冷却水循环系统、水压泵和冷却水槽，其特征在于，所述凸模内部设置有凸模冷却水管，所述凹模内设置有凹模冷却水管，所述凹模冷却水管和凸模冷却水管的入口处连通有水压泵，所述凹模冷却水管和凸模冷却水管的出口处连通有冷却水循环系统，所述冷却水循环系统的出口与冷却水槽连通，所述水压泵的入口伸入冷却水槽内部。本实用新型采用在凸模和凹模中设置冷却水通道的方法来降低模具温度，从而保证制备模型的质量。

Description

一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具

技术领域

本实用新型属于热冲压成型冷却实验装置，具体为一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具。

背景技术

对22MnB5硼钢进行U型件热冲压实验。通过对热冲压件的几何尺寸、微观组织以及力学性能进行分析，验证该热冲压成形工艺的可行性与可靠性，为热冲压成形技术的广泛应用进行了有意义的探索性研究。

目前汽车上高强度钢热冲压件应用较广泛的结构件主要有A柱、B柱，实验中以B柱简化模型U型件为例，使用22MnB5硼钢进行热冲压实验。

热冲压工艺流程包括以下四个步骤：

第一步：加热保温阶段

将板料放入加热炉中加热保温，使其完全奥氏体化是热冲压实验的第一步。加热温度和保温时间会影响热冲压成形过程以及成形件质量，所以要选取合适的温度和保温时间。

选取奥氏体化温度的依据：一是钢板奥氏体化温度以上，获得完全的奥氏体组织，为后续的淬火获得马氏体提供条件；二是选择在金属会发生强烈氧化反应的温度以下，避免材料氧化造成缺陷；三是考虑后续坯料转移过程的热量损失，为了保证成形开始温度，本次实验选定的加热温度为950℃。将保温炉温度设定为950℃，待炉温稳定后将板料放入。

为了达到冲压淬火后得到更多马氏体组织的目的，必须将坯料加热后进行保温，让残余渗碳体充分溶解，获得均匀的奥氏体组织。同时，由于原始组织对冲压件质量有很大的影响，保温时间过长会引起晶粒长大，会降低冲压件的质量，所以保温时间为5min即可。

第二步：转移过程

将板料快速从加热炉中转移到模具上。950℃的板料从加热炉中转移到冲压模具的过程中，由于与20℃的空气接触，板料和空气之间会进行热量交换。根据仿真结果，为了保证在冲压成形过程中板料具有较好的流动性，同时淬火过程中能获得多的马氏体组织，最好能保证冲压的初始温度在800℃以上，在转移过程中板料的热量损失十分大，所以要尽可能缩短转移时间。本次实验中每次的转移时间平均为8s。

第三步：冲压成形过程

根据仿真结果可知25mm/s-45mm/s为合适的冲压速度区间，本次实验选择25mm/s的冲压速度进行热冲压实验。

第四步：保压定形阶段

热冲压过程结束之后，不取出板料，待其在模具中继续冷却，根据仿真结果可知保压3s即可达到马氏体转变开始温度以下，但为了保证马氏体转变量，实验中待板料温度降至Mf温度(200℃左右)以下后结束保压，本实验中选定的保压时间为1min。

高强钢热冲压过程与传统的冷冲压有很大的不同，由于坯料处于高温状态，而且对成形过程中坯料的冷却速度有一定要求，所以热冲压模具必须集板料成形与淬火作用于一体。高强钢热冲压模具在其材料选择，结构设计等各方面都有严格的要求，这主要包括：

(1)热冲压是一个温度变化很复杂的过程，所以不仅要求模具具有高的刚度、硬度与抗疲劳强度等，更需要模具能够在剧烈的冷热交替条件下，抵抗与坯料之间的热摩擦，所以热冲压成形对模具的表面有很高的要求。

(2)为了满足热冲压件的淬火要求，热冲压模具必须就有良好的导热性能，或者在模具中设计冷却系统，以满足热成形过程对冷却速度的要求。如果模具的冷却能力不够，不仅会影响成形件的强度，还会在成形过程中产生因高温引起的模具热裂纹，进而影响零件的尺寸精度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具，满足热冲压过程中对冷却速度的要求。

本实用新型采用以下技术方案实现：

一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具，包括凸模、凸模冷却水管、凹模、凹模冷却水管、冷却水循环系统、水压泵和冷却水槽，所述凸模内部设置有凸模冷却水管，所述凹模内设置有凹模冷却水管，所述凹模冷却水管和凸模冷却水管的入口处连通有水压泵，所述凹模冷却水管和凸模冷却水管的出口处连通有冷却水循环系统，所述冷却水循环系统的出口与冷却水槽连通，所述水压泵的入口伸入冷却水槽内部。

本实用新型中，所述凸模冷却水管分布在凸模的凸弧面内侧，所述凹模冷却水管分布在凹模的凹弧面内侧。

有益效果：本实用新型采用在凸模和凹模中设置冷却水通道的方法来降低模具温度，从而保证制备模型的质量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的凸模和凹模的结构示意图；

图3为本实用新型的凸模的立体结构示意图；

图4为本实用新型的凹模的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具的结构示意图，一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具，包括凸模1、凸模冷却水管2、凹模3、凹模冷却水管4、冷却水循环系统5、水压泵6和冷却水槽7，所述凸模1内部设置有凸模冷却水管2，所述凹模3内设置有凹模冷却水管4，所述凹模冷却水管4和凸模冷却水管2的入口处连通有水压泵6，所述凹模冷却水管4和凸模冷却水管2的出口处连通有冷却水循环系统5，所述冷却水循环系统5的出口与冷却水槽7连通，所述水压泵6的入口伸入冷却水槽7内部。

参见图2、图3、图4，一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具的凸模和凹模的结构示意图，所述凸模冷却水管2分布在凸模1的凸弧面内侧，所述凹模冷却水管4分布在凹模3的凹弧面内侧。

热冲压过程中的冷却是研究高强钢热冲压成形技术的关键，也是获得合格高强度冲压件的技术关键。在实际生产中冲压过程是连续的，高温的坯料与模具进行热量交换，随着生产的进行，模具的温度会一直升高，这样坯料和模具之间的温度差会减小，换热速度会下降很多，即可能会满足不了获得马氏体组织的临界冷却速度。为了满足板料在高温成形过程中获得要求的冷却速度，就需要保证模具的温度不能太高。同时模具温度升高会减少模具的使用寿命。所以实验中采用在凸模和凹模中设置冷却水通道的方法来降低模具温度。水通过水压泵进入模具，在模具中的通道中流动，带走热量后从出水口流出，冷却水可循环利用，节约成本。实验过程中要保证冷却水管接口的密封，避免水接触到坯料。

实验过程中，启动水压泵6，将冷却水槽7内的冷水通过水压泵6泵送到凸模冷却水管2和凹模冷却水管4内，将高温的坯料放入凸模1和凹模3之间，通过热冲压，将高温的坯料压制成模型，凸模冷却水管2和凹模冷却水管4吸收凸模1和凹模3上的热量，保证模型的质量，从凸模冷却水管2和凹模冷却水管4流出的水进入冷却水循环系统5中进行冷却后，循环到冷却水槽7中循环利用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具，包括凸模、凸模冷却水管、凹模、凹模冷却水管、冷却水循环系统、水压泵和冷却水槽，其特征在于，所述凸模内部设置有凸模冷却水管，所述凹模内设置有凹模冷却水管，所述凹模冷却水管和凸模冷却水管的入口处连通有水压泵，所述凹模冷却水管和凸模冷却水管的出口处连通有冷却水循环系统，所述冷却水循环系统的出口与冷却水槽连通，所述水压泵的入口伸入冷却水槽内部。

2.根据权利要求1所述的一种22MnB5硼钢U型件热冲压成型冷却实验模具，其特征在于，所述凸模冷却水管分布在凸模的凸弧面内侧，所述凹模冷却水管分布在凹模的凹弧面内侧。