具有多個強度的沖壓件的成形方法及熱沖壓成形裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有多個強度的沖壓件的成形方法及熱沖壓成形裝置。該裝置包含：一具有第一工作面的第一模具；一具有第二工作面的第二模具，第二模具與第一模具合模時，第二工作面與第一工作面構成對胚料進行成形的造型腔室，第二模具包含可分別在不同時序相對于第一模具進行退模的第一組件與第二組件，第二工作面包含第一組件與第二組件的一合并表面。該成形方法包含：加熱胚料至成形溫度；夾置胚料于第一模具與第二模具之間；以第一工作面及第二工作面壓合胚料；進行第一組件的退模；以及對胚料的受壓合區域進行模內淬火處理。
【專利說明】
具有多個強度的沖壓件的成形方法及熱沖壓成形裝置
技術領域
[0001]本發明有關于一種具有多個強度的沖壓件的成形方法及其應用的熱沖壓成形裝置，特別是有關于一種應用可分別退模的時間差以達成對工件不同部位產生空冷及模內淬火加工的熱沖壓成形裝置及沖壓件成形方法。
【背景技術】
[0002]由于熱沖壓技術具有易成形、零件成形后機械性能佳、回彈少等優點。在此制程中材料被加熱至900°C以上，成形后急速冷卻使制品強度大幅提升。而由于某些熱沖壓件(例如車門鋼梁)，必需在不同部位具備不同的剛性。
[0003]如圖1及圖2所示，中國CN 201110412533.7號「一種變強度超高強鋼熱沖壓件的成形方法」，其成形方法是通過改變與軟化部相應的凸、凹模模塊10內的冷卻管道(11，11’)來實現，借由通過減小冷卻管道直徑、增加管道之間的距離、增加管道到模具的表面距離的方法，減小板料的淬火程度，降低成形件的馬氏體含量，從而使該部分強度降低，得到變強度熱沖壓件，惟此一技術手段并無法在同一模具上靈活、機動地調整在沖壓件的同一部分結構上形成需所要的不同的強度程度。
[0004]如圖3所示，美國US 20120040205號「模內淬火的金屬部件的制造方法(Methodfor producing a press-quenched metal component)」，揭不一種預先記算工件 12需要不同強度的位置，并在該位置的表面設置缺口 121，再于熱沖壓模具13內進行熱沖壓及模內淬火的技術，前述缺口 121因在模內淬火時不接觸模具，因而在該部位產生不同的強度。惟此技術工法必需破壞工件表面的完整性，在部分講究產品外觀的應用上，必需另外再進行表面處理的工序。
【發明內容】
[0005]為了解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種結合自然空冷及模內淬火處理的熱沖壓成形裝置。
[0006]本發明的再一目的在于提供一種同組模具的不同部位，在不同時間退模的成形方法，以在同一沖壓件的不同位置具有自然空冷及模內淬火處理之不同加工方式，以使該沖壓件產生不同的材料強度。
[0007]本發明提供的熱沖壓成形裝置，適于對一胚料進行熱沖壓及模內淬火而成形為一沖壓件，該裝置包含:
一第一模具，具有一第一工作面；
一第二模具，具有一第二工作面，且與該第一模具合模時，該第二工作面與該第一工作面構成一造型腔室，以對該胚料進行成形，該第二模具包含可分別在不同時序相對于該第一模具進行退模的一第一組件與一第二組件，該第二工作面包含該第一組件與該第二組件的一合并表面。
[0008]作為優選技術方案，該第一模具或該第二模具的至少其中之一嵌設有冷卻流體循環單元。
[0009]本發明還提供一種具有多個強度的沖壓件的成形方法，步驟包含:
提供如上所述的熱沖壓成形裝置；
加熱一胚料至一成形溫度；
置入該胚料于該第一模具與該第二模具之間；
壓合該熱沖壓成形裝置以應用該第一工作面與該第二工作面接觸該胚料；
進行該第二模具的該第一組件的退模，以釋放出該第二工作面的部分區域，令該胚料對應該部分區域的表面形成開放區域以接觸空氣；以及
對該胚料的受壓合區域進行模內淬火處理，使該胚料的受壓合區域與該開放區域具有不同的冷卻速率而形成不同的材料強度。
[0010]優選地，該胚料為含肥粒鐵與波來鐵組織的板材。
[0011]優選地，該成形溫度為930 °C。
[0012]優選地，該胚料到達該成形溫度下的加熱時間不超過10分鐘。
[0013]優選地，該胚料移入該熱沖壓成形裝置的傳送時間在10秒之內。
[0014]優選地，該胚料在移入該熱沖壓成形裝置模內成形加工前已預先成形為所需要的形狀的預成形件。
[0015]本發明的沖壓件成形裝置及成形方法，在高強度鋼在高溫(約930°C)的強度較低時(200~300MPa)，借由熱沖壓模具對被加熱鋼材的工件第一次沖壓成需要的形狀的半成品之后/或在對被加熱鋼材之工作件在其淬火硬化之前，預先退開部分模具，使加工件部分壓合于沖壓模具，并對壓合的部分進行模內淬火處理，以使該鋼材具有復強度，以達到經濟節省成本的效益。
【附圖說明】
[0016]圖1為先前技術的熱沖壓模具的一截面剖視圖；
圖2為圖1的熱沖壓模具延伸的另一部位的截面剖視圖；
圖3為先前技術的另一模內淬火的金屬部件的制造方法的結構示意圖；
圖4為本發明一實施例的熱沖壓成形裝置的立體示意圖；
圖5為本發明一實施例的具多個強度的沖壓件的成形方法流程圖；
圖6至圖8為本發明一實施例的具多個強度的沖壓件的成形方法的結構流程圖；
圖9為本發明一實施例的熱沖壓成形裝置嵌設有冷卻流體循環單元的側視剖面示意圖；
圖10至圖12為本發明一實施例的應用具有多個強度的沖壓件的成形方法加工胚料至沖壓件的成形示意圖。
[0017]附圖標記說明:
10凸、凹模模塊；
11，11’冷卻管道；
12工件；
121缺口；
13熱沖壓模具； 20，20’熱沖壓成形裝置；
21，21’第一模具；
211第一工作面；
22，22’第二模具；
221第二工作面；
222第一組件；
2221開放區域；
223第二組件；
2231受壓合區域；
224合并表面；
24造型腔室；
30胚料；
40沖壓件；
41第一強度區域；
42第二強度區域；
50冷卻流體循環單元；
步驟SlO?步驟S60具多個強度的沖壓件的成形步驟。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本發明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發明的限定。
[0019]請先參照圖4、圖6至圖8所示。本實施例的熱沖壓成形裝置20，適于對一胚料30進行熱沖壓及模內淬火而成形為一沖壓件40，該熱沖壓成形裝置20包含一具有一第一工作面211的第一模具21以及一具有一第二工作面221的第二模具22。第二模具22與第一模具21合模時，該第二工作面221與該第一工作面211所圈圍的空間構成了一造型腔室24，該造型腔室24用以對該胚料30進行成形(及后續的模內淬火處理)，該第二模具22包含一第一組件222與一第二組件223，第一組件222與第二組件223可分別在不同時序相對于該第一模具21進行退模動作。其中，該第二工作面221包含該第一組件222與該第二組件223的一合并表面224，亦即該第二工作面221的全部或一部分是由該第一組件222與該第二組件223各自的一工作面所組合而成。
[0020]當然，在一熱沖壓成形裝置20，的實施例中，第一模具21，或第二模具22，嵌設有冷卻流體循環單元50(如圖9所示)。或者，第一模具21’與第二模具22’皆嵌設有冷卻流體循環單元50 ο
[0021]請再參照圖5，并配合圖4、圖6?圖8所示。本實施例的具有多個強度的沖壓件的成形方法的步驟包含:
步驟SlO，提供前述的的熱沖壓成形裝置20，20’。
[0022]步驟S20，加熱一胚料30至一成形溫度(例如為930°C)，使其易于彎折成形。在一實施例中，該胚料30為含肥粒鐵與波來鐵組織的板材，且在胚料30到達成形溫度下的加熱時間不超過10分鐘。
[0023]步驟S30，將該加熱的胚料30快速地(例如其傳送時間在10秒之內)置入于該第一模具21與該第二模具22之間。
[0024]步驟S40，壓合該熱沖壓成形裝置20，20’以應用該第一工作面211與該第二工作面221接觸該胚料20。
[0025]步驟S50，進行該第二模具22的該第一組件222的退模(此時該第二組件223保持在原位置不跟著移動)，以釋放出該第二工作面221的部分區域，令該胚料30對應該部分區域的表面形成開放區域2221，以接觸空氣。
[0026]步驟S60，對該胚料30的受壓合區域進行模內淬火處理，使該胚料的受壓合區域2231與該開放區域2221具有不同的冷卻速率而形成不同材料強度的沖壓件40。
[0027]如圖10?圖12所示，在進行前述成形方法的步驟過程中，胚料30可為一相同強度的板材(如圖10中所示的胚料30)或預先成形為所需要的形狀的預成形件(如圖11中所示的胚料30)。之后進行模具階段退模及模內淬火加工后形成的沖壓件40(如圖12中所示的沖壓件40)，其具有對應于該開放區域2221所形成的第一強度區域41及對應于該受壓合區域2231所形成的第二強度區域42。可以理解的是，該沖壓件40的第一強度區域41的材料強度不同于該第二強度區域42的材料強度。
[0028]以上所述實施例僅是為充分說明本發明而所舉的較佳的實施例，本發明的保護范圍不限于此。本技術領域的技術人員在本發明基礎上所作的等同替代或變換，均在本發明的保護范圍之內。本發明的保護范圍以權利要求書為準。
【主權項】
1.一種熱沖壓成形裝置，適于對一胚料進行熱沖壓及模內淬火而成形為一沖壓件，其特征在于，該裝置包含: 一第一模具，具有一第一工作面； 一第二模具，具有一第二工作面，且與該第一模具合模時，該第二工作面與該第一工作面構成一造型腔室，以對該胚料進行成形，該第二模具包含可分別在不同時序相對于該第一模具進行退模的一第一組件與一第二組件，該第二工作面包含該第一組件與該第二組件的一合并表面。2.如權利要求1所述的熱沖壓成形裝置，其特征在于，該第一模具或該第二模具的至少其中之一嵌設有冷卻流體循環單元。3.一種具有多個強度的沖壓件的成形方法，其特征在于，步驟包含: 提供如權利要求1或2所述的熱沖壓成形裝置； 加熱一胚料至一成形溫度； 置入該胚料于該第一模具與該第二模具之間； 壓合該熱沖壓成形裝置以應用該第一工作面與該第二工作面接觸該胚料； 進行該第二模具的該第一組件的退模，以釋放出該第二工作面的部分區域，令該胚料對應該部分區域的表面形成開放區域以接觸空氣；以及 對該胚料的受壓合區域進行模內淬火處理，使該胚料的受壓合區域與該開放區域具有不同的冷卻速率而形成不同的材料強度。4.如權利要求3所述的成形方法，其特征在于，該胚料為含肥粒鐵與波來鐵組織的板材。5.如權利要求4所述的成形方法，其特征在于，該成形溫度為9300C。6.如權利要求5所述的成形方法，其特征在于，該胚料到達該成形溫度下的加熱時間不超過10分鐘。7.如權利要求6所述的成形方法，其特征在于，該胚料移入該熱沖壓成形裝置的傳送時間在10秒之內。8.如權利要求4所述的成形方法，其特征在于，該胚料在移入該熱沖壓成形裝置模內成形加工前已預先成形為所需要的形狀的預成形件。
【文檔編號】B21D37/16GK106077276SQ201610219721
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月11日 公開號201610219721.0, CN 106077276 A, CN 106077276A, CN 201610219721, CN-A-106077276, CN106077276 A, CN106077276A, CN201610219721, CN201610219721.0
【發明人】劉威良, 蔡盛祺
【申請人】財團法人金屬工業研究發展中心