CN107812838A - 用于使板构件热成型的热成型模具 - Google Patents

Abstract

为了避免腐蚀建议了一种包括上模(10)和下模的用于使板构件热成型的热成型模具(100)，其中，上模(10)和/或下模具有至少一个用于导引冷却流的冷却通道(11)，且其中，热成型模具(100)包括用于避免至少一个冷却通道(11)的腐蚀的防腐蚀元件(13)。

Description

用于使板构件热成型的热成型模具

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的用于使板构件热成型的热成型模具以及一种根据权利要求11的用于使板构件热成型的方法。

背景技术

由现有技术已知冷却热成型模具的上模和下模。作为冷却剂尤其考虑水。经如此冷却的热成型模具例如描述在文件DE 10 2009 058 657 A1中。

然而对于冷却热成型模具而言不利的是，在对此必要的冷却通道中产生腐蚀。在此尤其出现氧腐蚀。这意味着，在其中构成冷却通道的材料在存在水的情形中被氧气被氧化。由于腐蚀，冷却效果恶化。此外，冷却通道须被复杂地清洁，这由于其困难的可接近性非常难设计。为了清洁，模具元件须被拆卸且复杂地又被组装。此外，冷却液污染且在较短时间间隔中须被更换。

为了防止这些缺点此外已知的是，使用用于减少腐蚀的水添加剂(Wasserzusatz)。然而，这些所谓的“缓蚀剂(Korrosionshemmern)”的使用同样不可完全防止腐蚀，从而使得冷却通道此外须定期被复杂地清洁。此外，水添加剂的使用具有如下缺点，即，以其被污染的冷却水在更换的情形中须被专业地清除。

发明内容

本发明的目的是如此地进一步改善热成型模具，即，避免由冷却所引起的腐蚀。此外，本发明涉及如下目的，即，如此地改进一种用于热成型的方法，即，中断热成型模具的腐蚀。

根据本发明建议了一种用于板构件热成型的热成型模具，其包括上模和下模。上模和/或下模具有至少一个用于导引冷却流的冷却通道。在此，热成型模具具有用于避免至少一个冷却通道的腐蚀的防腐蚀元件。

尤其地，热成型模具是水冷却的模具，从而冷却流是水。有利地，热成型模具适合用于板构件的尤其紧接于热成型的热切割。

“热成型”的概念表示在待成形的板构件的再结晶温度以上发生的每个成型步骤。在此，热成型模具的上模和下模尤其被彼此挤压，与此同时板构件处在其之间，从而由此实现板构件的新的期望的造型。上模或下模尤其包括成形凸模且此外优选地包括将待成形的板构件保持在上模与下模之间的位置中的压边装置部，而相应地另外的模具包括作为相对成形凸模的配对件的凹模和压紧部。

待加工的板构件尤其具有金属。尤其地，该板构件包括钢，此外优选包括硼和/或锰。尤其地，板构件包括锰硼钢(Manganborstahl)。有利地，该材料是22MnB5。尤其地，板构件由上述材料构成。此外优选地，板构件具有1300MPa至1650MPa的抗拉强度。有利地，硬度为400 HV 10至520 HV 10。尤其地，板构件是车辆的车身构件。热成型模具尤其适合用于使上述板构件成型。

尤其地，热成型模具的上模和下模相应地具有至少一个用于导引冷却流的冷却通道。如此，不仅上模而且下模被冷却。至少一个冷却通道尤其被铣削或钻凿到上模和/或下模中。此外可以是一般制成的模具，在其中至少一个冷却通道经由可选的激光融化或冷气喷射被带入。尤其地，上模和/或下模包括多个过渡到彼此中的冷却通道区段，从而确保冷却液由入口穿过冷却通道至出口的连续的流通。

根据本发明，热成型模具包括构造用于避免至少一个冷却通道的腐蚀的防腐蚀元件。尤其地，热成型模具的形成冷却通道的部分被保护免受腐蚀。

尤其地，热成型模具的形成冷却通道的部分具有第一材料，而防腐蚀元件具有第二材料。在此，防腐蚀元件的第二材料在电化学电位序(elektrochemischenSpannungsreihe)中具有比热成型模具的形成冷却通道的部分的第一材料更低的标准电势。这引起借助于防腐蚀元件的阴极防腐蚀。通过使防腐蚀元件在电位序中相比热成型模具的待保护的材料负更多形成初级元件，在其中待保护的材料充当阴极而非贵金属材料充当阳极。尤其地，第一材料和/或第二材料是金属。热成型模具的待保护的材料与防腐蚀元件通过冷却流传导地相连接。在待保护的材料的方向上流动有电流。代替待保护的材料，防腐蚀元件的非贵金属将其电子给到氧气处、被氧化且进入溶液。冷却液、尤其水在电解液的该局部电池(Lokalelement)中，其使得带电粒子的传输成为可能且如此闭合电流回路。

通过使用防腐蚀元件，冷却通道不再受腐蚀。因此，为了清洁冷却通道，模具不再须被复杂地彼此拆开和组装。由于恒定的较短的保持关闭时间(Zuhaltezeit)得出显著的节省，因为冷却效果不会由于否则形成的腐蚀层而被降低。此外，维护成本被降低，因为可准备较长的维护间隔，且实现模具寿命的提高。

尤其地，防腐蚀元件的第二材料是镁，而热成型模具的第一材料尤其包括铁。尤其地，热成型模具的材料是热作模具钢(Warmarbeitsstahl)。

尤其地，防腐蚀元件是牺牲阳极。这意味着，防腐蚀元件的材料随着时间通过氧化被消耗，从而使得牺牲阳极在确定的时间之后须被更新，从而维持防腐蚀。备选地，防腐蚀元件可以是寄生电流阳极(Fremdstromanode)。在使用寄生电流阳极的情形中，在热成型模具与防腐蚀元件的待保护的材料之间提供相反于电极电势被极化的电压，通过其可阻止防腐蚀元件的腐蚀材料剥蚀。相反于牺牲阳极，由此不发生材料剥蚀，从而寄生电流阳极无须更新。

有利地，防腐蚀元件是棒阳极。因此，该防腐蚀元件尤其呈棒状地构造。换而言之，防腐蚀元件尤其构造成连续的呈圆柱状的物体。

此外优选地，防腐蚀元件被集成地构造在热成型模具中。换而言之，防腐蚀元件布置在热成型模具内。为此，热成型模具尤其具有防腐蚀元件被带入到其中的、优选呈柱形的凹槽。该凹槽可被钻凿或被铣削。为了建立与冷却通道或者与热成型模具的形成冷却通道的部分的电气连接，该凹槽如此地布置，即，冷却流在冷却通道旁也与防腐蚀元件在直接接触中。为此，热成型模具可具有在凹槽与冷却通道之间的连接通道。尤其地，热成型模具的构成凹槽的部分被保护以防止腐蚀。

尤其地，热成型模具的上模和/或下模包括成型颚板(Formbacke)。该成型颚板用于形成板构件。尤其地，防腐蚀元件被集成地构造在成型颚板中。有利地，防腐蚀元件布置在成型颚板内。尤其地，热成型模具的至少一个冷却通道构造在上模和/或下模的成型颚板中。因此，成型颚板构成热成型模具的待保护的部分。成型颚板可具有用于容纳防腐蚀元件的凹槽，防腐蚀元件优选布置在其中。该防腐蚀元件同样可布置在冷却通道的某一区段、尤其直线绘出的区段中。

上模和/或下模可包括基板，其中，防腐蚀元件可尤其被集成地构造在基板中。为此，基板具有防腐蚀元件布置在其中的凹槽。

此外，热成型模具可具有分配块，其中，防腐蚀元件布置在分配块中。在此，防腐蚀元件有利地布置在分配块的凹槽中。尤其地，分配块被集成在上模和/或下模中。尤其地，不仅上模而且下模相应地具有自己的分配块，其与冷却液处在传导连接中。在此，分配块具有冷却液的不同的入口和出口，其可变化地来利用。分配块尤其相对各个冷却循环串联。

此外，热成型模具可具有多个上模和下模，其中，分配块被构造用于通过不同上模和下模的冷却通道分配冷却流。有利地，上模和/或下模可具有多个成型颚板，其中，分配块构造用于将冷却流导引通过成型颚板的冷却通道。通过分配块的设置，成型颚板不必具有自己的防腐蚀元件。

有利地，热成型模具具有多于一个的相应地被带入到自己的凹槽中的防腐蚀元件。在此，凹模和/或压紧装置和/或成形凸模和/或压边装置尤其相应地具有至少一个防腐蚀元件、尤其两个防腐蚀元件，从而使得热成型模具可优选包括八个防腐蚀元件。

在另一方面中，本发明包括一种用于板构件借助于包括上模和下模的用于热成型的热成型模具的热成型的方法，其中，上模和/或下模具有至少一个用于导引冷却流的冷却通道，且其中，该方法包括用于避免至少一个冷却通道的腐蚀的防腐蚀元件的使用。防腐蚀元件尤其如上面示出的那样构造。此外优选地为了热成型使用热成型模具，如其上面所描述的那样。除了防腐蚀元件的使用的步骤之外，该用于使板构件热成型的方法尤其包括将板构件加热到至少900℃、尤其930℃至950℃的温度上的步骤。此外，该用于热成型的方法包括将板构件带入到热成型模具的上模与下模之间的步骤。为此尤其使用压边装置，其适合用于保持经预先加热的板构件。在下一步骤中，该方法优选包括将板构件挤压成期望的形状。为此，钢板构件被带入到其间的上模和下模被彼此挤压，直至板构件具有期望的形状。为此，下模和上模的成型颚板具有引起板构件的期望的形状的相应造型。在另一优选的步骤中，板构件被冷却。板构件的冷却尤其特征在于快速的淬火温度率。尤其地实现带有至少10K/s、尤其至少20K/s、此外优选地至少27K/s速率的冷却。该冷却可至少主要在热成型模具的冷却工具中实现。为此，板构件在热成型之后被带入到冷却工具中。该方法此外可包括热切割的步骤，在其中热成型模具将先前被热成型的板构件热切割。

附图说明

其中：

图1 显示了朝向根据本发明的热成型模具的成型颚板的俯视图；

图2 显示了朝向根据图1的根据本发明的热成型模具的成型颚板的另一俯视图；

图3 显示了朝向根据本发明的热成型模具的基板的俯视图；且

图4 显示了朝向根据本发明的热成型模具的分配块的俯视图。

在此附图半透明地设计，从而还使得到另外隐秘的处在内部的区域中的观察成为可能。

附图标记清单

100 热成型模具

10 上模

11 冷却通道

11a 冷却通道的入口

11b 冷却通道的出口

12 连接通道

13,13a,13b 防腐蚀元件

14 热成型模具的形成冷却通道的部分

15 第一材料

16 第二材料

17 棒阳极

18 牺牲阳极

19 寄生电流阳极

20 成型颚板

21 基板

22 分配块(Verteilerblock)

22a 入口

22b 出口

23,23a,23b 凹槽。

具体实施方式

图1显示了根据本发明的热成型模具(100)的上模(10)的成型颚板(20)。

成型颚板(20)具有冷却通道(11)。冷却通道(11)由多个相应地过渡到彼此中的冷却通道区段构成。如此，冷却通道(11)构成用于冷却流、尤其水的贯穿的连续通道。在成型颚板(20)中，冷却通道(11)具有入口(11a)和出口(11b)。冷却流通过入口(11a)流动到冷却通道(11)中、流动通过冷却通道(11)的螺旋部且在出口(11b)处又离开成型颚板(20)。

此外，成型颚板(20)具有呈柱形的凹槽(23)，在其中布置有防腐蚀元件(13)。该防腐蚀元件(13)是牺牲阳极(18)。牺牲阳极(18)以棒阳极(17)形式构成。防腐蚀元件(13)由为镁的第二材料(16)构成。与此相反，冷却通道(11)被带入到其中的成型颚板(20)由为铁、尤其热作模具钢的第一材料(15)构成。

通过形成的电极电势，热成型模具(100)的构成冷却通道的部分(14)、此处成型颚板(20)的待保护的第一材料(15)不被腐蚀。为了保护成型颚板(20)或者热成型模具(100)的形成冷却通道的部分(14)以防腐蚀，防腐蚀元件(13)构造成与至少一个冷却通道(11)借助于冷却流处于传导连接中。为此，冷却通道(11)经由连接通道(12)与防腐蚀元件(13)布置在其中的凹槽(23)相连接，从而使得冷却流还流动到凹槽(23)中。

图2显示了朝向根据图1的热成型模具(100)的上模(10)的成型颚板(20)的另一俯视图。在冷却通道(11)与凹槽(23)之间的连接通道(12)尤其可由图2的视图得悉。

在图3中显示了根据本发明的热成型模具(100)的上模(10)的基板(21)的俯视图。在基板(21)内设置有防腐蚀元件(13)被带入在其中的凹槽(23)。图3在左侧半图中显示了朝向整个基板(21)的俯视图，而在右侧半图中显示了基板(21)的区域的详细视图，在其中布置有防腐蚀元件(13)。

防腐蚀元件(13)是棒阳极(17)、尤其寄生电流阳极(19)。防腐蚀元件(13)构造成与上模(10)的相应的成型颚板(20)的冷却通道(11)处于传导连接中。为此存在在基板(21)中的连接通道(12)，其借助于冷却流连接凹槽(23)与冷却通道(11)。该连接通道(12)尤其在放大的图示中在图3的右半图中可见。

在图4中显示了朝向布置在热成型模具(100)的上模(10)中的分配块(22)的俯视图。分配块(22)具有多个入口(22a)和多个出口(22b)。尤其地，分配块(22)具有相同数量的入口(22a)和出口(22b)。此外，分配块包括两个凹槽(23a,23b)，在其中相应地布置有防腐蚀元件(13a,13b)。防腐蚀元件(13a,13b)如此布置，即，其与流动穿过分配块(22)中的冷却流处于直接接触中。

Claims (11)

1.包括上模(10)和下模的用于使板构件热成型的热成型模具(100)，其中，所述上模(10)和/或所述下模具有至少一个用于导引冷却流的冷却通道(11)，其特征在于，所述热成型模具(100)包括用于避免所述至少一个冷却通道(11)的腐蚀的防腐蚀元件(13)。

2.根据前述权利要求中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述热成型模具(100)的形成所述冷却通道(11)的部分(14)具有第一材料(15)，其中，所述防腐蚀元件(13)具有第二材料(16)，且其中，所述第二材料(16)在电化学的电位序中具有比所述第一材料(15)更低的标准电势。

3.根据前述权利要求中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述防腐蚀元件(13)是棒阳极(17)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述防腐蚀元件(13)是牺牲阳极(18)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述防腐蚀元件(13)是寄生电流阳极(19)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述防腐蚀元件(13)被集成地构造在所述热成型模具(100)中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述上模(10)和/或所述下模包括成型颚板(20)，其中，所述防腐蚀元件(13)被集成地构造在所述成型颚板(20)中。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述上模(10)和/或所述下模包括基板(21)，其中，所述防腐蚀元件(13)被集成地构造在所述基板(21)中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热成型模具(100)，其特征在于，所述热成型模具(100)具有分配块(22)，其中，所述防腐蚀元件(13)布置在所述分配块(22)中。

10.用于借助于包括上模(10)和下模的用于热成型的热成型模具(100)使板构件热成型的方法，其中，所述上模(10)和/或所述下模具有至少一个用于导引冷却流的冷却通道(11)，其特征在于，所述方法包括用于避免所述至少一个冷却通道(11)的腐蚀的防腐蚀元件(13)的使用。

11. 根据权利要求10的用于使板构件热成型的方法，其特征在于，所述方法此外包括如下步骤：

● 将所述板构件加热到至少900℃的温度上

● 将所述板构件带入到所述上模(10)与所述下模之间

● 将所述板构件挤压成期望的形状，且

● 将所述板构件冷却。