CZ33166U1

CZ33166U1 - Device for modifying the temperature field in a sheet metal semi products

Info

Publication number: CZ33166U1
Application number: CZ2019-36331U
Authority: CZ
Inventors: Petr Holota; Ctibor Štádler; Libor Křápek; Milan Denner; Robert Andrýsek
Original assignee: Západočeská Univerzita V Plzni; KOVOVÝROBA HOFFMANN, s.r.o.
Priority date: 2019-06-22
Filing date: 2019-06-22
Publication date: 2019-08-28

Description

Technickým řešením je zařízení pro modifikování teplotního pole v plechových polotovarech určených pro konstrukci vnitřních dílů karoserie hluboko tažených zatepla.The technical solution is a device for modifying the temperature field in sheet metal blanks intended for the construction of internal parts of the body deep-drawn hot.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Zatepla tvářené ocelové díly z plechů, vyráběné hlubokým tažením s následným chlazením v nástroji, jsou v současné době vyráběny tak, že se přístřih vhodného rozměru ohřeje v peci na teplotu austenitu, po několika minutové výdrži je vyjmut z pece a transferován do nástroje, ve kterém je provedeno hluboké tažení. Tento způsob výroby umožňuje tažení prostorových tvarů, které jsou limitovány plasticitou materiálu a tažností při dané teplotě, která ovlivňuje okamžik, při kterém dojde k porušení materiálu. Prostorové díly výtažku jsou mnohdy tvarově velmi členité a nedostatek materiálu v intenzivně tvářených zónách vede k tomu, že dojde na některých místech k neúměrnému ztenčení stěny a tím pádem k lokalizaci deformace, která vede k porušení. To pak znemožňuje dosažení hlubších tvarů výtažků. Typickým porušením bývá radiální trhlina v žebrech vznikající pod přechodem ploché části výlisku do stěny.Hot-formed sheet steel parts, produced by deep-drawing and subsequently cooled in the tool, are currently produced by heating a blank of suitable size to an austenite temperature in the furnace, after a few minutes holding it is removed from the furnace and transferred to the tool. deep drawing is performed. This manufacturing method allows the drawing of spatial shapes that are limited by the plasticity of the material and the ductility at a given temperature, which affects the moment at which the material breaks. The spatial parts of the extract are often very rugged in shape and the lack of material in the intensely formed zones leads to a disproportionate thinning of the wall in some places and thus to the localization of the deformation leading to failure. This makes it impossible to achieve deeper shapes of the extracts. A typical failure is a radial crack in the ribs resulting from the transition of the flat part of the compact into the wall.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Podstatou technického řešení je zařízení pro modifikování teplotního pole v plechových polotovarech, které sestává ze spodní desky opatřené otvory pro přívod chladicího media, ke které je rozebíratelně přiložená rozváděči deska. V rozváděči desce je vytvořen kanál ve tvaru modifikovaného teplotního pole požadovaného působení chladicího media na plechové polotovary, přičemž kanál je s otvory propojen přívodními kanály. Rozváděči deska je zakrytá uzavírací deskou opatřenou otvory zasahujícími do tvaru modifikovaného teplotního pole požadovaného působení chladicího media. Plechový polotovar se před vložením ohřátého polotovaru do tvářecího nástroje lokálně ochladí na místech, kde na reálném prostorovém výtažku vzniká problém s lokalizací deformace a nadměrnou kontrakcí vedoucí ke vzniku trhliny. Kanálem prochází proud plynu, plyno-kapalné směsi nebo kapaliny, kterými je provedeno zachlazení plechového polotovaru, kdy lokálním zachlazením tohoto polotovaru v předem definovaných oblastech dojde ke zvýšení přetvářné pevnosti, a tím se zabrání v tomto místě lokalizaci deformace. Ta se díky tomu přesune do jiných míst, nebo se rozprostře na rozsáhlejší oblast tak, aby nemohlo docházet vlivem vysoké lokální kontrakce k porušení materiálu, a tím ke vzniku trhliny ve výtažku. Výhodné je, pokud je tvar požadovaného působení tvořen obvodovým kanálkem pro snadný průchod chladicího media, variantně je tvar požadovaného působení je tvořen výsečí otvorů.The essence of the technical solution is a device for modifying the temperature field in sheet metal blanks, which consists of a bottom plate provided with openings for the coolant supply, to which a distribution plate is detachably attached. A channel in the form of a modified temperature field of the desired effect of the cooling medium on the sheet metal blanks is formed in the distributor plate, the channel being connected to the openings by the supply channels. The manifold plate is covered by a shutter plate provided with openings extending into the shape of the modified temperature field of the desired coolant action. The sheet blank is cooled locally prior to inserting the heated blank into the forming tool at locations where there is a problem of deformation localization and excessive contraction leading to crack formation on the real spatial extract. A stream of gas, gas-liquid mixture or liquid is passed through the channel to cool the sheet metal blank by locally cooling the sheet metal in predefined areas to increase the deformation strength, thereby preventing localization of the deformation at that point. As a result, it moves to other locations, or spreads over a larger area so that there is no risk of material breakage due to high local contraction and thus a crack in the extract. Preferably, the shape of the desired action is formed by a circumferential channel for easy passage of the cooling medium, alternatively the shape of the desired action is formed by a sector of apertures.

Pro řízené chlazení je rovněž výhodné, když je přívod chladicího media opatřen přívodními ventily k regulaci přívodu chladicího média, který udržuje tlak media na konstantní úrovni.For controlled cooling, it is also advantageous if the coolant supply is provided with inlet valves to control the coolant supply, which keeps the medium pressure constant.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Na obr. 1 je znázorněno provedení spodní desky opatřené ventily, na obr. 2 je znázorněno provedení rozebíratelně přiložené rozváděči desky, na obr. 3 je znázorněno provedení uzavírací desky, na obr. 4 je znázorněn celkový pohled na zařízení, na obr. 5 je znázorněn tvar kanálků s konickým náběhem na vstupní straně chladicího media v řezu rozebíratelně přiloženou rozváděči deskou, na obr. 6 je znázorněn pohled na přiloženou rozváděči desku shora.Figure 1 shows an embodiment of a bottom plate provided with valves; Figure 2 shows an embodiment of a removably attached guide plate; Figure 3 shows an embodiment of a closure plate; Figure 4 shows an overall view of the device; Fig. 6 shows the shape of the conical inlet ducts on the inlet side of the coolant in a cross-section of the releasably applied distributor plate; Fig. 6 shows a top view of the enclosed distributor plate.

- 1 CZ 33166 U1- 1 GB 33166 U1

Příklad uskutečnění technického řešeníExample of technical solution implementation

Zařízení pro modifikování teplotního pole v plechových polotovarech sestává ze spodní desky S opatřené otvory O pro přívod chladícího media. Ke spodní desce S je rozebíratelně přiložená rozváděči deska R, ve které je vytvořen kanál K1 ve tvaru modifikovaného teplotního pole požadovaného působení chladicího media na plechové polotovary. Kanál K1 je s otvory O propojen přívodními kanály P, přičemž rozváděči deska R je zakrytá uzavírací deskou U. Uzavírací deska U je opatřena otvory O' zasahujícími do tvaru modifikovaného teplotního pole požadovaného působení chladicího media čili tyto otvory O' jsou rozmístěny tak, aby intenzita a místo chlazení odpovídala požadavku na lokální ochlazování plechu. Tvar požadovaného působení je v desce U vytvořen výsečí otvorů O'. Pod deskou U jsou rovnotlaké rozváděči kanály Kl, které přivádějí v tomto případném provedení vzduch pod konstantním tlakem k jednotlivým otvorům O'. Desky U, R a S jsou k sobě vzájemně spojeny šroubovým spojením.The device for modifying the temperature field in sheet metal blanks consists of a bottom plate S provided with openings O for supplying a cooling medium. The lower plate S is releasably attached to a distribution plate R in which a channel K1 is formed in the form of a modified temperature field required by the cooling medium to act on the sheet metal blanks. The channel K1 is connected to the openings O by the supply channels P, the distribution plate R being covered by the closing plate U. The closing plate U is provided with openings O 'extending into the shape of the modified temperature field required by the cooling medium. and instead of cooling it corresponded to the requirement for local cooling of the sheet. The shape of the desired action is formed in the plate U by a segment of openings O '. Below the plate U there are equal-pressure distribution channels K1, which in this possible embodiment supply air under constant pressure to the individual openings O '. The plates U, R and S are connected to each other by a screw connection.

Zařízení je napojeno na zdroj tlakového vzduchu s vloženým regulačním ventilem V, který udržuje tlak vzduchu na konstantní úrovni. V okamžiku, kdy se plechový polotovar v robotické ruce nad zařízením zastaví, otevřou se přívodní ventily V, které vpustí vzduch otvory O do rozváděčích kanálů Kl a následně do výseče výtokových otvorů O'. Tudy proudí vzduch na povrch plechu, a tím je plech ochlazován do té doby, až dojde k dosažení požadované teploty a tím modifikace teplotního pole. Doba ochlazování je volena v rozsahu 2 až 3 sekund. Teplota je monitorována IRC čidlem. Informace o teplotě je z IRC čidla předávána do mikrokontroleru, který ovládá přívod vzduchu a při uzavření ventilů V dává současně pokyn robotu k vykonání další operace.The device is connected to a compressed air source with an intermediate control valve V, which maintains the air pressure at a constant level. At the moment when the sheet metal workpiece stops in the robotic hand above the device, the inlet valves V are opened, which inlet of air O into the distribution channels K1 and subsequently into the sector of the outflow openings O '. This is where the air flows to the surface of the sheet, and the sheet is cooled until the desired temperature is reached and thus the temperature field is modified. The cooling time is selected in the range of 2 to 3 seconds. The temperature is monitored by an IRC sensor. Temperature information is transmitted from the IRC sensor to the microcontroller, which controls the air supply and, when valves V are closed, instructs the robot to perform the next operation.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález lze široce uplatnit v oblasti zpracování plechu při hlubokém tažení zatepla, zejména při výrobě tvarově složitých dílů s velkou hloubkou stěny finálního tvaru, které nejsou vyrobitelné běžným postupem.The invention can be widely applied in the field of sheet metal processing in deep hot drawing, particularly in the production of shape-complicated parts with a large wall depth of the final shape, which are not obtainable by the conventional process.

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS

Claims

Apparatus for modifying a temperature field in sheet metal blanks, characterized in that it consists of a bottom plate (S) provided with coolant supply openings (O), to which a manifold plate (R) is detachably attached, in which a channel (K1) is formed. ) in the form of a modified temperature field of the desired effect of the cooling medium on the sheet metal products, the channel (K1) being connected to the openings (O) by the supply channels (P), the distribution plate (R) being covered by the closing plate (U) ) arranged in the shape of the desired effect of the cooling medium.

Apparatus for modifying the temperature field in sheet metal products according to claim 1, characterized in that an inlet valve (V) for regulating the pressure of the cooling medium is incorporated into the coolant supply.