DE112011105284B4

DE112011105284B4 - Heißpressvorrichtung

Info

Publication number: DE112011105284B4
Application number: DE112011105284.7T
Authority: DE
Inventors: Junji Asano; Kenji Komura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: JPWO2012160699A1; CN103547389A; DE112011105284T5; JP5783249B2; WO2012160699A1; CN103547389B; US20140137619A1

Abstract

Heißpressvorrichtung (1), aufweisend:ein Untergesenk (10) mit einer unteren Formgebungsoberfläche; undein Obergesenk (20) mit einer der unteren Formgebungsoberfläche gegenüberliegenden oberen Formgebungsoberfläche, wobei das Untergesenk (10) und/oder das Obergesenk (20) einen Kühlkanal (12, 22) aufweisen, durch welchen ein Kühlmedium strömt,welche eine Heißpress-Formgebung durchführt, bei welcher das Untergesenk (10) und das Obergesenk (20) ein dazwischen angeordnetes erwärmtes Werkstück (W) pressen und gleichzeitig die Formgebungsoberflächen des Untergesenks (10) und des Obergesenks (20) in Kontakt mit einer Oberfläche des Werkstücks (W) gehalten werden, um das Werkstück (W) abzukühlen, wobeidas Untergesenk (10) und/oder das Obergesenk (20) eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) aufweisen, durch welche ein Heliumgas strömt, unddie Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) das Untergesenk (10) und/oder das Obergesenk (20) ausgehend von deren Formgebungsoberfläche derart durchdringen, dass das Heliumgas in den mehreren Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) durch das den Kühlkanal (12, 22) durchströmende Kühlmedium gekühlt wird, und dass sich diese bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks (10) und/oder des Obergesenks (20) derart öffnen, um bezüglich der Position mit Freiräumen zusammen zu fallen, welche durch eine Verformung des gepressten Werkstücks (W) zwischen dem Werkstück (W) und dem Untergesenk (10) und/oder dem Obergesenk (20) ausgebildet werden, wo die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dassdie Öffnungspositionen der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks (10) und/oder des Obergesenks (20) basierend auf Verformungs-Eigenschaften des Werkstücks (W) bestimmt sind, unddie Heißpress-Formgebung durchgeführt wird, während das Heliumgas von der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) hin zu einem Bereich zwischen dem Werkstück (W) und dem Untergesenk (10) und/oder dem Obergesenk (20) geführt wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heißpressvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welche ein erwärmtes Werkstück gleichzeitig presst und kühlt.
Stand der Technik
Allgemein bekannt ist eine Heißpressvorrichtung, welche bewirkt, dass ein Gesenk ein Werkstück, wie eine Stahlplatte, das auf oberhalb einer Temperatur erwärmt ist, bei welcher eine austenitische Struktur auftritt, presst und welche das Werkstück durch in Kontakt Bringen des Gesenks mit dem Werkstück gleichzeitig rasch abkühlt bzw. abschreckt.
Bei der Heißpressvorrichtung ist eine Technologie allgemein bekannt, welche es ermöglicht, dass das Gesenk das Werkstück während des Abschreckens durch Vorsehen von Wasserkanälen in dem Gesenk, durch welche Kühlwasser zum Kühlen des Gesenks strömt, geeignet abkühlt (siehe beispielsweise die JP 2006 - 326 620 A ).
Da sich das gepresste Werkstück aufgrund von Rückformungen bzw. Zurückfedern, ungleicher Dicke davon und dergleichen jedoch verformt, wird während des Abschreckens zwischen dem Werkstück und dem Gesenk ein Freiraum ausgebildet. Folglich nimmt eine Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des Werkstücks und der Formgebungsoberfläche des Gesenks während des Abschreckens ab, was das Problem hervorruft, dass einige Teile des Werkstücks nicht mit einer ausreichenden Kühlrate (beispielsweise 30 [°C/Sekunde] und darüber) abgekühlt werden, und dass die Härte einiger Teile des Werkstücks niedriger als ein vorbestimmten Wert ist.
Die JP H07- 47 431 A offenbart, dass gekühlte Luft zugeführt wird, um ein Werkstück zu kühlen. Dies ist jedoch dahingehend nachteilig, dass das Werkstück nicht effizient gekühlt wird.
Weiterer relevanter Stand der Technik ist in den Druckschriften US 2007 / 0 017 272 A1 , DE 601 05 180 T2 , JP H08 - 150 423 A und JP H06 - 182 457 A offenbart.
Kurzfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heißpressvorrichtung vorzusehen, welche in der Lage ist, ein Werkstück mit einer ausreichenden Kühlrate abzuschrecken.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorstehende Aufgabe wird durch den Gegenstand von Anspruch 1 gelöst.
Ein erster Teilaspekt der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Erfindung entspricht einer Heißpressvorrichtung mit einem Untergesenk mit einer unteren Formgebungsoberfläche und einem Obergesenk mit einer der unteren Formgebungsoberfläche gegenüberliegenden oberen Formgebungsoberfläche, welche eine Heißpress-Formgebung durchführt, bei welcher das Untergesenk und das Obergesenk ein dazwischen angeordnetes erwärmtes Werkstück pressen und gleichzeitig die Formgebungsoberflächen des Untergesenks und des Obergesenks in Kontakt mit einer Oberfläche des Werkstücks gehalten werden, um das Werkstück abzukühlen. Das Untergesenk und/oder das Obergesenk weisen/weist einen Kühlkanal, durch welchen ein Kühlmedium strömt, und eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden, durch welche ein wärmeleitendes Gas strömt, auf. Die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden durchdringen das Untergesenk und/oder das Obergesenk ausgehend von deren Formgebungsoberfläche hin zu einer anderen Oberfläche als dieser Formgebungsoberfläche derart, dass diese in der Nähe des Kühlkanals verlaufen, und öffnen sich bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks und/oder des Obergesenks derart, dass diese bezüglich der Position mit Freiräumen zusammenfallen, welche durch eine Verformung des gepressten Werkstücks zwischen dem Werkstück und dem Untergesenk und/oder dem Obergesenk ausgebildet werden, wo die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden ausgebildet sind. Die Heißpress-Formgebung wird durchgeführt, während das wärmeleitende Gas von der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden hin zu einem Bereich zwischen dem Werkstück und dem Untergesenk und/oder dem Obergesenk geführt wird.
Effekte der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, ein Werkstück mit einer ausreichenden Kühlrate abzuschrecken und zu verhindern, dass die Härte einiger Teile des Werkstücks kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Figurenliste

1 stellt eine Heißpressvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
2 stellt die Heißpressvorrichtung dar, bei welcher sich ein Obergesenk hin zu dem unteren Totpunkt bewegt, wenn ein Werkstück gepresst wird.
3 stellt die Heißpressvorrichtung dar, bei welcher sich das Obergesenk ein dem unteren Totpunkt befindet, wenn das Werkstück gepresst wird.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend ist mit Bezug auf die 1 bis 3 eine Heißpressvorrichtung 1 als eine Ausführungsform einer Heißpressvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Heißpressvorrichtung 1 führt eine Heißpress-Formgebung eines Werkstücks W durch.
Das Werkstück W entspricht einer durch die Heißpressvorrichtung 1 zu pressenden Stahlplatte und wird durch ohmsches Heizen und dergleichen über eine Temperatur erhitzt, bei welcher eine austenitische Struktur auftritt.
Der Einfachheit halber ist in 1 eine Aufwärts-Abwärts-Richtung als eine Aufwärts-Abwärts-Richtung der Heißpressvorrichtung 1 definiert, und eine Rechts-Links-Richtung in 1 ist als eine Rechts-Links-Richtung der Heißpressvorrichtung 1 definiert. Zusätzlich ist die in 1 dargestellte Seite als Vorderseite der Heißpressvorrichtung 1 definiert und die Gegenseite in 1 ist als eine Hinterseite der Heißpressvorrichtung 1 definiert, wodurch eine Vorwärts-Rückwärts-Richtung der Heißpressvorrichtung 1 definiert wird.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält die Heißpressvorrichtung 1 ein Untergesenk 10, ein Obergesenk 20, zwei seitliche Gaszuführungen 30, eine untere Gaszuführung 40 und eine obere Gaszuführung 50.
Das Untergesenk 10 und das Obergesenk 20 sind derart angeordnet, dass sich deren Formgebungsoberflächen gegenüberliegen. Das Obergesenk 20 wird durch einen Hydraulikzylinder und dergleichen nahe zu dem Untergesenk 10 gebracht, um sich hin zu dem unteren Totpunkt zu bewegen. Dadurch pressen das Untergesenk 10 und das Obergesenk 20 das dazwischen angeordnete Werkstück W, um das Werkstück W zu einer sogenannten Hutform umzuformen. Zum gleichen Zeitpunkt halten das Untergesenk 10 und das Obergesenk 20 ihre Formgebungsoberflächen in Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks W, um das Werkstück W zu kühlen. Folglich wird das Werkstück W als ein Produkt hergestellt.
Das Untergesenk 10 korrespondiert zu dem Obergesenk 20. Das Untergesenk 10 besitzt einen Vorsprung 11, welcher von der Formgebungsoberfläche (der oberen Oberfläche) davon nach oben vorsteht.
Der Vorsprung 11 steht von der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 nach oben vor. Der Vorsprung 11 ist in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung, bei dem Zwischenteil (im Wesentlichen dem mittleren Teil) in der Rechts-Links-Richtung, der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 durchgehend ausgebildet.
Das Untergesenk 10 besitzt eine obere Fläche 10a, welche sich bei dem obersten Teil des Vorsprungs 11 in der Rechts-Links-Richtung erstreckt, zwei Seitenflächen 10b, welche sich von den beiden Enden der oberen Fläche 10a in der Rechts-Links-Richtung nach unten erstrecken, und zwei Grundflächen 10c, welche sich in der Rechts-Links-Richtung von den unteren Enden der Seitenflächen 10b nach außen erstrecken, und diese Flächen dienen als eine sogenannte hutförmige Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10.
Das Untergesenk 10 besitzt einen Kühlkanal 12, eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15, welche innerhalb des Untergesenks 10 vorgesehen sind.
Der Kühlkanal 12 ist ein Kanal, durch welchen ein Kühlmedium, wie Wasser, strömt, und dieser ist in dem Untergesenk 10 vorgesehen, um die Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 zu kühlen. Der Kühlkanal 12 ist derart konfiguriert, dass das Kühlmedium durch die untere Fläche des rechten Teils des Untergesenks 10 in das Untergesenk 10 strömt und anschließend durch die untere Fläche des linken Teils des Untergesenks 10 nach außerhalb des Untergesenks 10 strömt, nachdem dieses in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung und der Rechts-Links-Richtung (siehe weiße Pfeile in 1) innerhalb des Untergesenks 10 strömte. Zu bemerken ist, dass eine vorgegebene Pumpe (nicht gezeigt) dem Kühlmedium ermöglicht, in dem Untergesenk 10 zu strömen. Nachdem das Kühlmedium die Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 kühlt und nach außerhalb des Untergesenks 10 strömt, wird das Kühlmedium abgekühlt und strömt erneut in das Untergesenk 10. Daher zirkuliert das Kühlmedium kontinuierlich in dem Untergesenk 10.
Der Gas-Einführungspfad 13, der Gas-Einführungspfad 14 und der Gas-Einführungspfad 15 sind Pfade, durch welche Helium strömt, das einem inerten Gas (nachfolgend als „wärmeleitendes Gas“ bezeichnet) mit einer deutlich höheren Wärmeleitfähigkeit wie der von Luft entspricht. Der Gas-Einführungspfad 13, der Gas-Einführungspfad 14 und der Gas-Einführungspfad 15 sind in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ausgehend von der Formgebungsoberfläche hin zu der unteren Oberfläche des Untergesenks 10 durch das Untergesenk 10 gebohrt und sind derart ausgebildet, dass diese in der Nähe des Kühlkanals 12 verlaufen. Der Gas-Einführungspfad 13, der Gas-Einführungspfad 14 und der Gas-Einführungspfad 15 öffnen sich bei der Mitte der oberen Fläche 10a in der Rechts-Links-Richtung, bei dem Teil der linken Grundfläche 10c in der Nähe der linken Seitenfläche 10b, bzw. bei dem Teil der rechten Grundfläche 10c in der Nähe der rechten Seitenfläche 10b. Zu beachten ist, dass, obwohl nicht gezeigt, alle der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 in dem Untergesenk 10 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in vorbestimmten Abständen ausgebildet sind.
Wie vorstehend erwähnt, sind die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 in dem Untergesenk 10 insgesamt an drei Positionen ausgebildet: bei der Mitte der oberen Fläche 10a in der Rechts-Links-Richtung und bei den Teilen der Grundflächen 10c in der Nähe der Seitenflächen 10b.
Zu beachten ist, dass sämtliche Öffnungen der in dem Untergesenk 10 ausgebildeten Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15, welche sich bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 öffnen, solch einen Innendurchmesser besitzen, dass die Öffnungen die Press-Bearbeitung des Werkstücks W nicht negativ beeinflussen (dass die Press-Bearbeitung des Werkstücks W in ähnlicher Art und Weise wie bei einer herkömmlichen Press-Bearbeitung durchgeführt wird).
Das Obergesenk 20 entspricht dem Untergesenk 10. Das Obergesenk 20 besitzt eine Aussparung bzw. eine Ausnehmung 21, bei welcher die Formgebungsoberfläche (die untere Oberfläche) des Obergesenks 20 entlang der Gestalt des Vorsprungs 11 nach oben hin ausgenommen ist.
Die Aussparung 21 ist derart ausgebildet, das die Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 nach oben hin ausgenommen ist. Die Aussparung 21 ist durchgehend in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung bei dem Zwischenteil (im Wesentlichen dem mittleren Teil) in der Rechts-Links-Richtung der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 ausgebildet.
Das Obergesenk 20 besitzt eine untere Fläche 20a, welche sich bei dem obersten Teil der Aussparung 21 in der Rechts-Links-Richtung erstreckt, zwei Seitenflächen 20b, welche sich ausgehend von beiden Enden der unteren Fläche 20a in der Rechts-Links-Richtung nach unten erstrecken, und zwei Grundflächen 20c, welche sich ausgehend von den unteren Enden der Seitenflächen 20b in der Rechts-Links-Richtung nach außen erstrecken, und diese Flächen dienen als eine so genannte hutförmige Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20.
Das Obergesenk 20 besitzt einen Kühlkanal 22, eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26, welche innerhalb des Obergesenks 20 angeordnet sind.
Der Kühlkanal 22 ist ein Kanal, durch welchen das Kühlmedium, wie Wasser, strömt, und dieser ist in dem Obergesenk 20 vorgesehen, um die Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 zu kühlen. Der Kühlkanal 22 ist derart konfiguriert, dass das Kühlmedium durch die obere Fläche des rechten Teils des Obergesenks 20 in das Obergesenk 20 strömt und anschließend durch die obere Fläche des linken Teils des Obergesenks 20 nach außerhalb des Obergesenks 20 strömt, nachdem dieses in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung und der Rechts-Links-Richtung (siehe weiße Pfeile in 1) innerhalb des Obergesenks 20 strömte. Zu beachten ist, dass eine vorgegebene Pumpe (nicht gezeigt) ermöglicht, dass das Kühlmedium in dem Obergesenk 20 strömt. Nachdem das Kühlmedium die Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 kühlt und nach außerhalb des Obergesenks 20 strömt, wird das Kühlmedium abgekühlt und strömt erneut in das Obergesenk 20. Daher zirkuliert das Kühlmedium kontinuierlich in dem Obergesenk 20.
Der Gas-Einführungspfad 23, der Gas-Einführungspfad 24, der Gas-Einführungspfad 25 und der Gas-Einführungspfad 26 sind Pfade, durch welche das Helium als das wärmeleitende Gas strömt. Der Gas-Einführungspfad 23, der Gas-Einführungspfad 24, der Gas-Einführungspfad 25 und der Gas-Einführungspfad 26 sind in der Aufwärts-Abwärts-Richtung ausgehend von der Formgebungsoberfläche hin zu der oberen Oberfläche des Obergesenks 20 durch das Obergesenk 20 gebohrt und sind derart ausgebildet, dass diese in der Nähe des Kühlkanals 22 verlaufen. Der Gas-Einführungspfad 23, der Gas-Einführungspfad 24, der Gas-Einführungspfad 25 und der Gas-Einführungspfad 26 öffnen sich bei dem Teil der unteren Fläche 20a in der Nähe der linken Seitenfläche 20b, bei dem Teil der unteren Fläche 20a in der Nähe der rechten Seitenfläche 20b, dem Teil der linken Grundfläche 20c in der Nähe der linken Seitenfläche 20b bzw. dem Teil der rechten Grundfläche 20c in der Nähe der rechten Seitenfläche 20b. Zu beachten ist, dass, obwohl nicht gezeigt, alle der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 in dem Obergesenk 20 in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung in vorbestimmten Abständen ausgebildet ist.
Wie vorstehend erwähnt, sind die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 in dem Obergesenk 20 insgesamt an vier Positionen ausgebildet: bei den Teilen der unteren Fläche 20a in der Nähe der Seitenflächen 20b und bei den Teilen der Grundflächen 20c in der Nähe der Seitenflächen 20b.
Zu beachten ist, dass sämtliche Öffnungen der in dem Obergesenk 20 ausgebildeten Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26, welche sich bei der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 öffnen, solch einen Innendurchmesser besitzen, dass die Öffnungen die Press-Bearbeitung des Werkstücks W nicht negativ beeinflussen (dass die Press-Bearbeitung des Werkstücks W in ähnlicher Art und Weise wie bei einer herkömmlichen Press-Bearbeitung durchgeführt wird).
Die seitlichen Gaszuführungen 30 sind Vorrichtungen zum Zuführen des Heliums als das wärmeleitende Gas zu einem Bereich zwischen dem Untergesenk 10 und dem Obergesenk 20 (zu einem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und einem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20). Die seitlichen Gaszuführungen 30 führen das Helium als das wärmeleitende Gas, welches in einem vorgegebenen Behälter (nicht gezeigt) gespeichert ist, in den Bereich zwischen dem Untergesenk 10 und dem Obergesenk 20. Die seitlichen Gaszuführungen 30 sind linkerhand und rechterhand des Untergesenks 10 in der Nähe der Grundflächen 10c des Untergesenks 10 derart angeordnet, dass diese das Helium als das wärmeleitende Gas von außerhalb des Untergesenks 10 und des Obergesenks 20 in den Raum zwischen dem Untergesenk 10 und dem Obergesenk 20 abgeben, wenn das Obergesenk 20 den unteren Totpunkt erreicht (siehe 3). Zu beachten ist, dass, obwohl nicht gezeigt, jede der seitlichen Gaszuführungen 30 eine Mehrzahl von Düsen besitzt, von welchen das Helium als das wärmeleitende Gas abgegeben wird, und die Mehrzahl von Düsen sind in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung bei vorbestimmten Abständen angeordnet.
Die untere Gaszuführung 40 entspricht einer Vorrichtung zum Zuführen des Heliums als das wärmeleitende Gas hin zu einem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10. Die untere Gaszuführung 40 bewirkt insbesondere, dass das in einem vorgegebenen Behälter (nicht gezeigt) gespeicherte Helium als das wärmeleitende Gas von den Öffnungen auf der unteren Fläche des Untergesenks 10 in die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15, welche in dem Untergesenk 10 ausgebildet sind, strömt, und dass dieses von den Öffnungen auf der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 herausspritzt.
Die obere Gaszuführung 50 entspricht einer Vorrichtung zum Zuführen des Heliums als das wärmeleitende Gas hin zu einem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20. Die obere Gaszuführung 50 bewirkt insbesondere, dass das in einem vorgegebenen Behälter (nicht gezeigt) gespeicherte Helium als das wärmeleitende Gas von den Öffnungen auf der obere Fläche des Obergesenks 20 in die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26, welche in dem Obergesenk 20 ausgebildet sind, strömt, und dass dieses von den Öffnungen auf der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 herausspritzt.
Nachstehend ist ein Verhalten der wie vorstehend erwähnt konfigurierten Heißpressvorrichtung 1 während der Heißpress-Formgebung des Werkstücks W beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, bewegt sich das Obergesenk 20 in Richtung des Untergesenks 10, um das Werkstück W zu pressen. Dann, bevor das Obergesenk 20 den unteren Totpunkt erreicht, führen die seitlichen Gaszuführungen 30 das Helium als das wärmeleitende Gas zu dem Bereich zwischen dem Untergesenk 10 und dem Obergesenk 20, die untere Gaszuführung 40 führt das Helium als das wärmeleitende Gas zu dem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und die obere Gaszuführung 50 führt das Helium als das wärmeleitende Gas zu dem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20.
Zu beachten ist, dass schwarze Pfeile in 2 diejenigen Richtungen anzeigen, in welche das Helium als das wärmeleitende Gas abgegeben wird.
Wie in 3 gezeigt ist, führen die seitlichen Gaszuführungen 30, die untere Gaszuführung 40 und die obere Gaszuführung 50 das Helium als das wärmeleitende Gas so lange zu, bis das Obergesenk 20 den unteren Totpunkt erreicht. Daher wird das Obergesenk 20 in dem Zustand, bei welchem das Helium als das wärmeleitende Gas den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20 füllt, bei dem unteren Totpunkt gehalten.
Zu beachten ist, dass die Zeit, zu welcher die seitlichen Gaszuführungen 30, die untere Gaszuführung 40 und die obere Gaszuführung 50 das Helium als das wärmeleitende Gas zuführen, nicht beschränkt ist, solange das Helium als das wärmeleitende Gas den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20 füllt, wenn das Obergesenk 20 bei dem unteren Totpunkt gehalten wird.
Da sich das gepresste Werkstück W aufgrund von Rückformungen bzw. Zurückfedern und dergleichen leicht verformt, werden zwischen dem Untergesenk 10 und dem Obergesenk 20 Freiräume ausgebildet.
Wenn das Untergesenk 10 und das Obergesenk 20 jedoch das Werkstück W abkühlen, füllt das Helium mit der deutlich höheren thermischen Leitfähigkeit als der von Luft den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20. Dies ermöglicht es, auch einen Teil des Werkstücks W, welcher von der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 oder der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 getrennt ist, mit einer ausreichenden Kühlrate (beispielsweise 30 [°C/Sekunde] und darüber) abzuschrecken.
Dadurch ist es möglich zu vermeiden, dass die Härte einiger Teile des Werkstücks W kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Darüber hinaus ist es möglich, die Oxidation des Untergesenks 10 und des Obergesenks 20 auf ein Minimum zu steuern, da das Helium ein inertes Gas darstellt, welches chemische Reaktionen hemmt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann zusätzlich zu dem Helium Wasserstoff mit einer vergleichbaren Wärmeleitfähigkeit wie der des Heliums als das wärmeleitende Gas bereitgestellt werden. Jedoch ist es vorzuziehen das Helium, welches ein inertes Gas darstellt, anzuwenden, da der Wasserstoff chemische Reaktionen fördert.
Andererseits können Stickstoff, Argon und dergleichen als inertes Gas bereitgestellt werden. Diese Gase sind jedoch ausgeschlossen, da jedes dieser Gase eine thermische Leitfähigkeit besitzt, welche vergleichbar zu dieser von Luft ist.
Wie zuvor erwähnt, sind die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 in dem Untergesenk 10 ausgebildet, und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 sind in dem Obergesenk 20 ausgebildet.
Daher kühlt das durch den Kühlkanal 12 gekühlte Untergesenk 10 das Helium, wenn das Helium als das wärmeleitende Gas, welches von der unteren Gaszuführung 40 abgegeben wird, durch die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 strömt. Zusätzlich kühlt das durch den Kühlkanal 22 gekühlte Obergesenk 20 das Helium, wenn das Helium als das wärmeleitende Gas, welches von der oberen Gaszuführung 50 abgegeben wird, durch die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 strömt.
Dadurch kann das Helium als das wärmeleitende Gas ohne Verwendung einer Vorrichtung zum Kühlen des Heliums als das wärmeleitende Gas gekühlt werden und das Helium als das wärmeleitende Gas kann Wärme von dem Werkstück W rasch abführen, wenn das Werkstück W abgeschreckt wird.
Die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 sind derart ausgebildet, dass diese in der Nähe des Kühlkanals 12 verlaufen, und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 sind derart ausgebildet, dass diese in der Nähe des Kühlkanals 22 verlaufen.
Daher wird das Helium durch den Kühlkanal 12 gekühlt, wenn das Helium als das wärmeleitende Gas, welches von der unteren Gaszuführung 40 abgegeben wird, durch die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 strömt. Zusätzlich wird das Helium durch den Kühlkanal 22 gekühlt, wenn das Helium als das wärmeleitende Gas, welches von der oberen Gaszuführung 50 abgegeben wird, durch die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 strömt.
Dadurch kann das Helium als das wärmeleitende Gas Wärme des Werkstücks W schneller abführen, wenn das Werkstück W abgeschreckt wird.
Es ist wünschenswert, dass der Gas-Einführungspfad 13, der Gas-Einführungspfad 14 und der Gas-Einführungspfad 15 derart ausgebildet sind, dass in der Nähe des Kühlkanals 12 möglichst viele Bauteile vorliegen. Zusätzlich ist es wünschenswert, dass der Gas-Einführungspfad 23, der Gas-Einführungspfad 24, der Gas-Einführungspfad 25 und der Gas-Einführungspfad 26 derart ausgebildet sind, dass in der Nähe des Kühlkanals 22 möglichst viele Bauteile vorliegen.
Die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einfiihrungspfaden 15 sind derart ausgebildet, dass sich diese bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 öffnen, und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 sind derart ausgebildet, dass sich diese bei der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 öffnen.
Daher kann das Helium als das wärmeleitende Gas, welches von der unteren Gaszuführung 40 abgegeben wird, von den Öffnungen auf der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 herausspritzen, und das Helium als das wärmeleitende Gas, welches von der oberen Gaszuführung 50 abgegeben wird, kann von den Öffnungen auf der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 herausspritzen.
Dadurch kann das Helium als das wärmeleitende Gas im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Helium beispielsweise von einem Ort zugeführt wird, welcher seitlich des Werkstücks W angeordnet ist, wirkungsvoll zu dem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und dem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20 geführt werden, ohne dass das Helium in die Atmosphäre austritt.
Die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 sind in der Rechts-Links-Richtung in der Mitte der oberen Fläche 10a und bei den Teilen der Grundflächen 10c in der Nähe der Seitenflächen 10b ausgebildet. Zusätzlich sind die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 bei den Teilen der unteren Fläche 20a in der Nähe der Seitenflächen 20b und bei den Teilen der Grundflächen 20c in der Nähe der Seitenflächen 20b ausgebildet. Mit anderen Worten öffnen sich, wie in 3 gezeigt, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 13, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 14 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 15 bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks 10 derart, dass diese bezüglich der Position mit den Freiräumen zwischen dem gepressten Werkstücks W und dem Untergesenk 10 übereinstimmen bzw. zusammenfallen. Zusätzlich öffnen sich die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 23, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 24, die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 25 und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden 26 bei der Formgebungsoberfläche des Obergesenks 20 derart, dass diese bezüglich der Position mit den Freiräumen zwischen dem gepressten Werkstücks W und dem Obergesenk 20 übereinstimmen bzw. zusammenfallen.
Dies ermöglicht es, das Helium als das wärmeleitende Gas wirkungsvoll zu dem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und dem Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20 zu führen, und den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und den Bereich zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20 mit einer geringen Menge an Helium zu füllen.
Dadurch ist es möglich, den Verbrauch von Helium als das wärmeleitende Gas auf ein Minimum zu steuern und Kosten zu reduzieren.
Zu beachten ist, dass Positionen der Freiräume zwischen dem Werkstück W und dem Untergesenk 10 und der Freiräume zwischen dem Werkstück W und dem Obergesenk 20 im Vorhinein erfasst werden können, da Verformungs-Eigenschaften des gepressten Werkstücks W durch Experimentieren und dergleichen bestimmt werden können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist sowohl das Untergesenk 10 als auch das Obergesenk 20 mit einem Kühlkanal und einer Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden vorgesehen, jedoch kann lediglich ein Gesenk des Untergesenks 10 und des Obergesenks 20 mit dem Kühlkanal und der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden vorgesehen sein.
Darüber hinaus besitzen das Untergesenk 10 und das Obergesenk 20 bei der vorliegenden Ausführungsform Gestaltungen, um das Werkstück W in eine hutförmige Gestalt umzuformen, jedoch sind die Gestaltungen davon nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf eine Heißpressvorrichtung mit einem Untergesenk und einem Obergesenk mit anderen Gestaltungen angewandt werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform besteht eine Gaszuführung gemäß der vorliegenden Erfindung aus den seitlichen Gaszuführungen 30, der unteren Gaszuführung 40 und der oberen Gaszuführung 50, diese können jedoch als eine Gaszuführung konfiguriert sein.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung wird auf eine Heißpressvorrichtung angewandt, welche ein erwärmtes Werkstück gleichzeitig presst und kühlt.

Claims

Heißpressvorrichtung (1), aufweisend: ein Untergesenk (10) mit einer unteren Formgebungsoberfläche; und ein Obergesenk (20) mit einer der unteren Formgebungsoberfläche gegenüberliegenden oberen Formgebungsoberfläche, wobei das Untergesenk (10) und/oder das Obergesenk (20) einen Kühlkanal (12, 22) aufweisen, durch welchen ein Kühlmedium strömt, welche eine Heißpress-Formgebung durchführt, bei welcher das Untergesenk (10) und das Obergesenk (20) ein dazwischen angeordnetes erwärmtes Werkstück (W) pressen und gleichzeitig die Formgebungsoberflächen des Untergesenks (10) und des Obergesenks (20) in Kontakt mit einer Oberfläche des Werkstücks (W) gehalten werden, um das Werkstück (W) abzukühlen, wobei das Untergesenk (10) und/oder das Obergesenk (20) eine Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) aufweisen, durch welche ein Heliumgas strömt, und die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) das Untergesenk (10) und/oder das Obergesenk (20) ausgehend von deren Formgebungsoberfläche derart durchdringen, dass das Heliumgas in den mehreren Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) durch das den Kühlkanal (12, 22) durchströmende Kühlmedium gekühlt wird, und dass sich diese bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks (10) und/oder des Obergesenks (20) derart öffnen, um bezüglich der Position mit Freiräumen zusammen zu fallen, welche durch eine Verformung des gepressten Werkstücks (W) zwischen dem Werkstück (W) und dem Untergesenk (10) und/oder dem Obergesenk (20) ausgebildet werden, wo die Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungspositionen der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) bei der Formgebungsoberfläche des Untergesenks (10) und/oder des Obergesenks (20) basierend auf Verformungs-Eigenschaften des Werkstücks (W) bestimmt sind, und die Heißpress-Formgebung durchgeführt wird, während das Heliumgas von der Mehrzahl von Gas-Einführungspfaden (13 bis 15, 23 bis 26) hin zu einem Bereich zwischen dem Werkstück (W) und dem Untergesenk (10) und/oder dem Obergesenk (20) geführt wird.