RU2787134C1 - Pressing systems and methods - Google Patents
Pressing systems and methods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787134C1 RU2787134C1 RU2022109935A RU2022109935A RU2787134C1 RU 2787134 C1 RU2787134 C1 RU 2787134C1 RU 2022109935 A RU2022109935 A RU 2022109935A RU 2022109935 A RU2022109935 A RU 2022109935A RU 2787134 C1 RU2787134 C1 RU 2787134C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- workpiece
- working part
- cooling tool
- die
- Prior art date
Links
- 238000003825 pressing Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 231
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 136
- 229910000797 Ultra-high-strength steel Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 230000002980 postoperative Effects 0.000 claims description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 28
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 27
- 239000003570 air Substances 0.000 description 20
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 14
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 13
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 9
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 8
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 7
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000001965 increased Effects 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 230000000171 quenching Effects 0.000 description 5
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000712 Boron steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- -1 silicon aluminum Chemical compound 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 description 1
- 108010063290 Aquaporins Proteins 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящая заявка испрашивает приоритет заявки на европейский патент № 19382899.3, поданной 14 октября 2019 г. Настоящее изобретение относится к системам прессования для производства горячеформованных конструктивных элементов и способов для этого.The present application claims the priority of European Patent Application No. 19382899.3, filed October 14, 2019. The present invention relates to press systems for the production of hot-formed structural elements and methods for doing so.
Уровень техникиState of the art
В области производства транспортных средств конструирование и реализация облегченных материалов или компонентов становится все более и более важным для удовлетворения критерия для облегченной конструкции. Требование для снижения массы в значительной мере обусловлено целью снижения выбросов CO2. Растущая заинтересованность в безопасности пассажиров также приводит к использованию материалов, которые повышают целостность транспортного средства при столкновении, при этом также повышается поглощение энергии. In the field of vehicle manufacturing, the design and implementation of lightweight materials or components is becoming more and more important in order to meet the criteria for lightweight construction. The requirement for weight reduction is largely driven by the goal of reducing CO 2 emissions. The growing concern for occupant safety is also leading to the use of materials that enhance vehicle crash integrity while also increasing energy absorption.
В процессе, известном как горячее формование с закалкой в холодном штампе (HFDQ) (также известном как горячая штамповка или закалка под прессом) используют листы борсодержащей стали для производства штампованных компонентов со свойствами сверхвысокопрочной стали (UHSS) с пределом прочности на разрыв, например, 1500 МПа или даже до 2000 МПа или более. Повышение прочности по сравнению с другими материалами позволяет использовать более тонкий материал, что приводит к снижению массы по сравнению с компонентами из мягкой стали, изготовленными способом обычной холодной штамповки.A process known as cold die quenched hot forming (HFDQ) (also known as hot forging or press quenching) uses boron steel sheets to produce forged components with ultra high strength steel (UHSS) properties with a tensile strength of, for example, 1500 MPa or even up to 2000 MPa or more. The increase in strength compared to other materials allows the use of a thinner material, resulting in a reduction in weight compared to mild steel components made by conventional cold forming.
Стальные листы могут быть с покрытием или без покрытия. Однако, для улучшения защиты от коррозии перед, во время или после процесса горячей штамповки можно наносить покрытия. Например, известно применение Al-Si покрытий или Zn покрытий.Steel sheets can be coated or uncoated. However, to improve corrosion protection, coatings can be applied before, during or after the hot forming process. For example, the use of Al-Si coatings or Zn coatings is known.
В зависимости от состава основного стального материала для достижения высоких значений прочности на разрыв может потребоваться закалка (т. е. быстрое охлаждение) заготовок. Закалка может подразумевать скорость охлаждения выше критической скорости охлаждения используемого материала (например, приблизительно 30 ºC/с). Другие стальные материалы могут иметь относительно низкие критические скорости охлаждения. Известны примеры стальных материалов, которые могут закаливаться при комнатной температуре воздухом, охлажденным с относительно низкой скоростью охлаждения.Depending on the composition of the base steel material, hardening (i.e., rapid cooling) of the blanks may be required to achieve high tensile strengths. Quenching may involve a cooling rate above the critical cooling rate of the material used (eg, approximately 30 ºC/s). Other steel materials may have relatively low critical cooling rates. Examples of steel materials are known that can be quenched at room temperature with air cooled at a relatively low cooling rate.
Процесс горячей штамповки можно осуществлять таким способом, что заготовку, подлежащую горячему формованию, нагревают до заданной температуры, например, до или выше температуры аустенизации посредством, например, печной системы таким образом, чтобы уменьшить прочность, т. е. для облегчения процесса горячей штамповки. Заготовку, подлежащую горячей формованию, можно формовать посредством системы прессования, имеющей низкую температуру, по сравнению с заготовкой (например, комнатную температуру), и средство для регулирования температуры, таким образом можно осуществлять процесс формования и тепловой обработки с использованием разности температур.The hot stamping process can be carried out in such a way that the workpiece to be hot formed is heated to a predetermined temperature, for example, to or above the austenitization temperature, by means of, for example, a furnace system, so as to reduce strength, i.e., to facilitate the hot stamping process. The preform to be hot-formed can be molded by a pressing system having a low temperature compared to the preform (for example, room temperature) and a temperature control means, thus a molding and heat treatment process using a temperature difference can be carried out.
Известны многоэтапные системы прессования для производства горячеформованных элементов. Многоэтапные системы прессования могут содержать множество инструментов, выполненных с возможностью одновременного выполнения различных операций на заготовках. При таких конфигурациях множество заготовок одновременно проходят различные этапы производства при каждом такте с использованием инструментов, образующих многоэтапную систему прессования. Аспект использования такой многоэтапной системы прессования заключается в том, что объем выпуска продукции может быть высоким.Known multi-stage pressing system for the production of hot-formed elements. Multi-stage pressing systems may include a plurality of tools configured to simultaneously perform various operations on the blanks. With such configurations, a plurality of blanks simultaneously go through different stages of production at each cycle using tools that form a multi-stage pressing system. An aspect of using such a multi-stage pressing system is that the output can be high.
Многоэтапная система прессования может содержать конвейер или транспортирующее устройство, которое транспортирует нагретую заготовку к прессовому штампу, который выполнен с возможностью прессования заготовки. Дополнительные инструменты, которые могут быть включены в многоэтапную систему прессования, могут, например, представлять собой пробивной инструмент, калибровочный инструмент, режущий инструмент, инструмент для обрезки кромок, второй прессовый штамп и т. д. Кроме того, печная система, которая нагревает и отпускает заготовку, подлежащую горячему формованию, может быть предусмотрена выше по технологическому потоку от многоэтапной системы или устройства прессования. The multi-stage pressing system may include a conveyor or transport device that transports the heated preform to a press die that is configured to compress the preform. Additional tools that can be included in a multi-stage pressing system can be, for example, a punching tool, a calibration tool, a cutting tool, an edge trimming tool, a second press die, etc. In addition, a furnace system that heats and releases the preform to be thermoformed may be provided upstream of the multi-stage system or compression device.
В основном, в таких системах используют внешний инструмент для предварительного охлаждения, чтобы предварительно охладить заготовку, подлежащую горячему формованию. Например, для стальных заготовок с покрытием из цинка обычно может потребоваться охлаждение перед процессом горячего формования для уменьшения или минимизации проблем, таких как микротрещины. После охлаждения заготовки ее транспортируют от внешнего инструмента для предварительного охлаждения к многоэтапному устройству или системе прессования.Generally, such systems use an external pre-cooling tool to pre-cool the preform to be thermoformed. For example, zinc-coated steel billets may typically require cooling prior to the hot forming process to reduce or minimize problems such as microcracks. After the billet has been cooled, it is transported from the external pre-cooling tool to the multi-stage device or pressing system.
В EP3067128 описаны системы прессования для производства горячеформованных конструктивных элементов. Системы содержат неподвижную нижнюю рабочую часть, подвижную верхнюю рабочую часть и механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения пресса вверх и вниз подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части. Система дополнительно содержит охлаждающий инструмент, выполненный с возможностью охлаждения предварительно нагретой заготовки, который содержит: верхний и нижний сопряженные штампы, причем нижний штамп соединен с нижней рабочей частью с помощью одного или более нижних смещающих элементов и/или верхний штамп соединен с верхней рабочей частью с помощью одного или более верхних смещающих элементов. Система дополнительно содержит прессовый штамп, выполненный с возможностью вытягивания заготовки, при этом прессовый штамп расположен ниже по технологическому процессу от охлаждающего инструмента.EP3067128 describes press systems for the production of hot formed structural elements. The systems comprise a fixed lower working part, a movable upper working part and a mechanism capable of providing the movement of the press up and down the movable upper working part relative to the fixed lower working part. The system additionally comprises a cooling tool configured to cool the preheated billet, which comprises: upper and lower mating dies, wherein the lower die is connected to the lower working part using one or more lower displacement elements and/or the upper die is connected to the upper working part with using one or more upper bias elements. The system further comprises a press die configured to pull the workpiece, the press die being located downstream of the cooling tool.
Система, описанная в EP3067128, выполнена с возможностью ускорения производственного процесса. Для обеспечения этого охлаждающий инструмент выполнен с возможностью достаточно быстрого охлаждения заготовки. Охлаждающий инструмент «закрывается» раньше, чем закрывается прессовый штамп, поскольку смещающие элементы, которые приводят в контакт с заготовкой верхний и нижний охлаждающие штампы, закрываются раньше, чем прессовый штамп. Таким образом, штампы охлаждающего инструмента могут находиться в контакте достаточное количество времени, чтобы надлежащим образом охладить заготовку. И с помощью встраивания инструментов в один и тот же пресс может быть сокращено время транспортировки от охлаждающего инструмента к вытягивающему инструменту, таким образом процесс может быть оптимизирован, а производительность может быть увеличена, при этом сохраняется удовлетворительной формуемость, которая не приводит к трещинам на заготовке или тому подобному.The system described in EP3067128 is designed to speed up the manufacturing process. To ensure this, the cooling tool is designed to cool the workpiece sufficiently rapidly. The cooling tool "closes" before the die closes because the biasing elements that bring the upper and lower coolant dies into contact with the workpiece close before the die. Thus, the dies of the cooling tool can be in contact for a sufficient amount of time to properly cool the workpiece. And by incorporating the tools in the same press, the transport time from the cooling tool to the drawing tool can be shortened, so the process can be optimized and productivity can be increased while still maintaining a satisfactory formability that does not lead to cracks in the workpiece or the like.
Однако, для охлаждающего инструмента с контактными пластинами в значительной степени требуется техническое обслуживание. Кроме того, это усложняет обеспечение однородного и постоянного охлаждения во время производственного процесса. В частности, при запуске производственного процесса после перерыва, например при запуске с новой партией продукции или в начале рабочего дня, требуется относительно длительное время (и соответствующая потеря продукции) перед тем как последовательно будет достигнуто требуемое охлаждение. However, contact plate cooling tools require a great deal of maintenance. In addition, it makes it difficult to ensure uniform and constant cooling during the manufacturing process. In particular, when restarting a production process after an interruption, such as when starting with a new batch of product or at the start of a work day, a relatively long time (and a corresponding loss of production) is required before the required cooling is consistently achieved.
Настоящее изобретение предназначено для обеспечения улучшений в многоэтапных процессах и системах. The present invention is intended to provide improvements in multi-step processes and systems.
Краткое описание изобретенияBrief description of the invention
В первом аспекте предложено устройство прессования для производства горячеформованных конструктивных элементов. Устройство прессования содержит неподвижную нижнюю рабочую часть, подвижную верхнюю рабочую часть и механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения пресса вверх и вниз подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части. Устройство дополнительно содержит охлаждающий инструмент, выполненный с возможностью охлаждения предварительно нагретой заготовки, и прессовый штамп, выполненный с возможностью вытягивания заготовки, и который расположен ниже по технологическому процессу от охлаждающего инструмента, и механизм транспортировки заготовки для транспортировки заготовки от охлаждающего инструмента к прессовому штампу.In the first aspect, a pressing device is proposed for the production of hot-formed structural elements. The pressing device comprises a fixed lower working part, a movable upper working part and a mechanism capable of providing the movement of the press up and down the movable upper working part relative to the fixed lower working part. The device further comprises a cooling tool configured to cool the preheated workpiece, and a press die capable of pulling the workpiece, and which is located downstream from the cooling tool, and a workpiece transport mechanism for transporting the workpiece from the cooling tool to the press die.
В настоящем документе охлаждающий инструмент содержит верхний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с подвижной верхней рабочей частью, и/или нижний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с неподвижной нижней рабочей частью. Также прессовый штамп содержит верхний прессующий штамп, соединенный с верхней рабочей частью, и нижний прессующий штамп, соединенный с нижней рабочей частью.Herein, the cooling tool comprises an upper gas cooling tool connected to a movable upper working part and/or a lower gas cooling tool connected to a stationary lower working part. The press die also contains an upper pressing die connected to the upper working part and a lower pressing die connected to the lower working part.
В соответствии с этим аспектом предложено многоэтапное устройство прессования, объединяющее охлаждающий инструмент и прессовый штамп. Это может ускорить производственный процесс и обеспечить высокий объем выпуска продукции. С помощью встраивания инструментов в один и тот же пресс может быть сокращено время транспортировки от охлаждающего инструмента к вытягивающему инструменту, таким образом процесс может быть оптимизирован, а производительность может быть увеличена, при этом сохраняется удовлетворительной формуемость, которая не приводит к трещинам на заготовке или тому подобному. In accordance with this aspect, a multi-stage pressing apparatus is provided that combines a cooling tool and a press die. This can speed up the production process and ensure high output. By incorporating tools into the same press, the transport time from the cooling tool to the drawing tool can be shortened, so the process can be optimized and productivity can be increased while still maintaining a satisfactory formability that does not lead to cracks in the workpiece or similar.
Аспект применения газового охлаждения состоит в том, что для него требуется относительно несущественное техническое обслуживание. Также с помощью газового охлаждения относительно легко обеспечить постоянный однородный процесс охлаждения. Следовательно, газовое охлаждение обычно не подвержено недостаткам, которые имеют место при использовании контактных пластин.An aspect of gas refrigeration applications is that it requires relatively minor maintenance. It is also relatively easy to ensure a constant uniform cooling process by means of gas cooling. Therefore, gas cooling is usually not subject to the disadvantages that occur when using contact plates.
Предоставление газового охлаждающего инструмента в многоэтапном устройстве также обеспечивает универсальность. Например, для относительно тонких заготовок можно использовать только нижний газовый охлаждающий инструмент. Для того же процесса с заготовками увеличенной толщины можно добавить верхний газовый охлаждающий инструмент. В таком случае время цикла может оставаться коротким. В зависимости от потребностей охлаждающие инструменты, как описано в настоящем документе, позволяют обеспечить гибкость параметров охлаждения, включая время охлаждения, температуру охлаждающего газа, поток охлаждения и т. д.Providing a gas cooling tool in a multi-stage device also provides versatility. For example, for relatively thin workpieces, only the lower gas cooling tool can be used. For the same process with thicker workpieces, an upper gas cooling tool can be added. In such a case, the cycle time can remain short. Depending on the needs, cooling tools as described in this document allow flexibility in cooling parameters, including cooling time, cooling gas temperature, cooling flow, etc.
В некоторых примерах предложен один охлаждающий инструмент. Например, может быть предложен только нижний охлаждающий инструмент, соединенный с неподвижной нижней рабочей частью. В этом случае устройство прессования может иметь повышенную надежность и быть относительно экономичным. В других примерах может быть предложен только верхний охлаждающий инструмент, соединенный с подвижной верхней рабочей частью. В этом случае верхний охлаждающий инструмент может быть соединен с подвижной верхней рабочей частью с использованием смещающих элементов, которые проталкивают верхний охлаждающий инструмент к неподвижной нижней рабочей части. In some examples, one cooling tool is provided. For example, only a lower cooling tool connected to a fixed lower working part may be provided. In this case, the pressing device can have increased reliability and be relatively economical. In other examples, only an upper cooling tool connected to a movable upper working part may be provided. In this case, the upper cooling tool can be connected to the movable upper working part using biasing elements that push the upper cooling tool towards the fixed lower working part.
Благодаря смещающим элементам верхний и нижний газовый охлаждающий инструмент может достигать соответствующего положения относительно заготовки, подлежащей охлаждению, до того, как произойдет вытягивание/прессование с помощью прессового штампа. Следовательно, в пределах одного и того же устройства прессования, в пределах одного такта цикл охлаждения может быть длиннее цикла вытягивания.Thanks to the biasing members, the upper and lower gas cooling tool can reach the appropriate position relative to the workpiece to be cooled before the drawing/pressing with the press die takes place. Therefore, within the same pressing device, within one cycle, the cooling cycle can be longer than the pull cycle.
В еще других примерах верхний газовый охлаждающий инструмент соединен с подвижной верхней рабочей частью, а нижний газовый охлаждающий инструмент соединен с неподвижной нижней рабочей частью. В этих случаях один или более верхних смещающих элементов могут соединять подвижную верхнюю рабочую часть с верхним газовым охлаждающим инструментом. Верхние смещающие элементы смещают верхний газовый охлаждающий инструмент от подвижной верхней рабочей части. Нижний газовый охлаждающий инструмент может быть соединен с неподвижной нижней рабочей частью с помощью одного или более нижних смещающих элементов, которые смещают нижний газовый охлаждающий инструмент от неподвижной нижней рабочей части. In still other examples, the upper gas coolant is connected to the movable upper working part and the lower gas coolant is connected to the stationary lower working part. In these cases, one or more upper bias members may connect the movable upper working portion to the upper gas coolant tool. The upper displacement elements displace the upper gas cooling tool from the movable upper working part. The lower gas coolant tool may be connected to the fixed lower working part by means of one or more lower biasing members which bias the lower gas coolant away from the fixed lower working part.
В некоторых примерах в нижней части цикла прессования верхний газовый охлаждающий инструмент находится на заданном первом расстоянии относительно заготовки, а нижний газовый охлаждающий инструмент находится на заданном втором расстоянии относительно заготовки. Эффективного и наиболее прогнозируемого газового охлаждения можно достичь, когда воздух нагнетают на заготовку с заданного диапазона расстояний относительно заготовки. В нижней части цикла прессования требуется поддерживать расстояние между охлаждающим(-ими) инструментом(-ами) и заготовкой. In some examples, at the bottom of the press cycle, the upper gas coolant is at a predetermined first distance from the workpiece and the lower gas coolant is at a predetermined second distance from the workpiece. Efficient and most predictable gas cooling can be achieved when air is blown onto the workpiece from a predetermined range of distances relative to the workpiece. At the bottom of the pressing cycle, it is required to maintain a distance between the cooling tool(s) and the workpiece.
Заданное первое расстояние может быть равно заданному второму расстоянию таким образом, чтобы можно было обеспечить по существу одинаковые условия охлаждения как для верхней, так и нижней поверхности заготовки.The predetermined first distance may be equal to the predetermined second distance so that essentially the same cooling conditions can be provided for both the top and bottom surfaces of the workpiece.
В некоторых примерах охлаждающий инструмент может содержать ограничители, которые поддерживают минимальное расстояние между верхним газовым охлаждающим инструментом и заготовкой (или нижним газовым охлаждающим инструментом, поддерживающим заготовку). In some examples, the cooling tool may include stops that maintain a minimum distance between the upper gas cooling tool and the workpiece (or the lower gas cooling tool supporting the workpiece).
В некоторых примерах на верхнем газовом охлаждающем инструменте могут быть предусмотрены ограничители, при этом ограничители расположены с возможностью вхождения в контакт с нижним газовым охлаждающим инструментом (или нижней неподвижной рабочей частью) для создания силы, противоположной смещающим элементам. Такая сила, противоположная смещающим элементам, обеспечивает поддержание расстояния по мере продолжения такта прессования. По мере продолжения перемещения подвижной верхней рабочей части к нижней неподвижной рабочей части смещающие элементы могут сжиматься и может поддерживаться расстояние между газовыми охлаждающими инструментами и заготовкой.In some examples, restraints may be provided on the upper gas coolant tool, the restraints being positioned to contact the lower gas coolant tool (or lower stationary workpiece) to generate a force opposing the biasing elements. This force, opposing the biasing elements, ensures that the distance is maintained as the pressing cycle continues. As the movable upper work portion continues to move towards the lower fixed work portion, the biasing members can be compressed and the distance between the gas cooling tools and the workpiece can be maintained.
В некоторых примерах ограничители могут представлять собой стержни или бруски.In some examples, the restraints may be rods or bars.
В некоторых примерах устройство может быть выполнено с возможностью запуска цикла охлаждения при достижении минимального расстояния между верхним газовым охлаждающим инструментом и нижним газовым охлаждающим инструментом. Однородного охлаждения с двух сторон можно достичь, если поток воздуха с обеих сторон является по существу одинаковым и подается с одинакового расстояния. Повышенного охлаждения для, например, тонких заголовок можно достичь с помощью верхнего и нижнего охлаждающих инструментов. Циклы охлаждения в этих примерах могут быть прерывистыми. Такие прерывистые циклы охлаждения можно также использовать в примерах, в которых предусмотрен только нижний газовый охлаждающий инструмент или только верхний газовый охлаждающий инструмент. Как только заготовку располагают в требуемом положении, может быть начат цикл охлаждения.In some examples, the apparatus may be configured to start a refrigeration cycle upon reaching a minimum distance between the upper gas cooling tool and the lower gas cooling tool. Uniform cooling on both sides can be achieved if the air flow on both sides is essentially the same and is supplied from the same distance. Increased cooling for e.g. thin headers can be achieved with top and bottom cooling tools. Refrigeration cycles in these examples may be intermittent. Such intermittent refrigeration cycles can also be used in examples where only the lower gas cooling tool or only the upper gas cooling tool is provided. Once the preform is in the desired position, the cooling cycle can be started.
В других примерах охлаждение может быть по существу непрерывным. Следовательно, поток охлаждающего газа может быть постоянным и, таким образом, охлаждение может начаться при транспортировке заготовки к охлаждающему инструменту. Это может быть реализовано как в случае использования одного газового охлаждающего инструмента, так и в случае использования двух газовых охлаждающих инструментов.In other examples, the cooling may be substantially continuous. Therefore, the flow of the cooling gas can be constant and thus the cooling can start when the workpiece is transported to the cooling tool. This can be implemented both in the case of using one gas cooling tool, and in the case of using two gas cooling tools.
В некоторых примерах смещающие элементы могут содержать одну или более пружин. В некоторых примерах смещающие элементы могут содержать гидравлические или пневматические приводы.In some examples, the bias elements may include one or more springs. In some examples, the bias elements may comprise hydraulic or pneumatic actuators.
В некоторых примерах верхний газовый охлаждающий инструмент и/или нижний газовый охлаждающий инструмент содержат множество прорезей, соединенных с резервуаром со сжатым газом, при этом система дополнительно содержит орган управления для управления протеканием газа от резервуара через прорези. Скоростью и температурой охлаждения, которых требуется достичь, можно управлять посредством объемного расхода газа, температуры газа и расстояния от прорезей до заготовки. В некоторых примерах система может дополнительно содержать средство для регулирования температуры сжатого газа в резервуаре.In some examples, the upper gas cooler and/or the lower gas cooler comprise a plurality of slots connected to a compressed gas reservoir, the system further comprising a control to control the flow of gas from the reservoir through the slots. The cooling rate and temperature to be achieved can be controlled by the gas volume flow, the gas temperature, and the slot-to-work distance. In some examples, the system may further comprise means for controlling the temperature of the compressed gas in the reservoir.
В некоторых примерах прорези могут быть направлены по существу перпендикулярно заготовке.In some examples, the slots may be directed substantially perpendicular to the workpiece.
В некоторых примерах газ может представлять собой воздух, который может иметь по существу комнатную температуру. В этом аспекте может быть предложена экономичная система.In some examples, the gas may be air, which may be at substantially room temperature. In this aspect, an economical system can be proposed.
В некоторых примерах верхний и/или нижний прессующий штамп прессового штампа содержит каналы, проводящие охлаждающую жидкость или охлаждающий воздух. В некоторых примерах материал заготовки и требуемая микроструктура полученного в результате компонента является такой, что высокая скорость охлаждения является необходимой или желательной. Прессовым штампом можно управлять посредством температуры, чтобы обеспечить соответственно высокую или соответственно низкую скорость охлаждения. Скорость охлаждения может также отличаться для одной части заготовки, в отличие от другой части той же заготовки. Следовательно, полученная в результате микроструктура для этих разных частей может различаться.In some examples, the upper and/or lower press die of the press die includes channels that conduct coolant or coolant air. In some examples, the preform material and the desired microstructure of the resulting component is such that a high cooling rate is necessary or desirable. The press die can be controlled by the temperature to provide a correspondingly high or correspondingly low cooling rate. The cooling rate may also be different for one part of the workpiece as opposed to another part of the same workpiece. Therefore, the resulting microstructure for these different parts may differ.
В некоторых примерах температурой в верхнем и/или нижнем прессующем штампе управляют на основании температуры на рабочей поверхности одного из штампов. Устройство прессования может содержать одну или более термопар на рабочей поверхности одного из прессующих штампов.In some examples, the temperature in the upper and/or lower pressing die is controlled based on the temperature on the working surface of one of the dies. The pressing device may include one or more thermocouples on the working surface of one of the pressing dies.
В некоторых примерах устройство прессования может представлять собой механический пресс. В некоторых примерах устройство прессования может представлять собой серво-механический пресс. В еще других примерах устройство прессования может представлять собой гидравлический пресс. Описанные в настоящем документы способы и системы могут быть реализованы в виде устройства прессования различного типа. Механическое и серво-механическое устройство прессования может обеспечивать высокий объем выпуска продукции, поскольку смещающие элементы в устройстве обеспечивают некоторую гибкость регулировки цикла охлаждения.In some examples, the pressing device may be a mechanical press. In some examples, the pressing device may be a servo-mechanical press. In still other examples, the pressing device may be a hydraulic press. The methods and systems described herein may be implemented in various types of compression apparatus. A mechanical and servo-mechanical press device can achieve high output because the bias elements in the device provide some flexibility in adjusting the refrigeration cycle.
В некоторых примерах устройство прессования может дополнительно содержать первый инструмент послеоперационной обработки, выполненный с возможностью осуществления первой послеоперационной обработки, при этом первый инструмент послеоперационной обработки расположен ниже по технологическому процессу от устройства прессования и содержит: верхний и нижний штампы первого инструмента послеоперационной обработки, при этом верхний штамп первого инструмента послеоперационной обработки соединен с верхней рабочей частью, а нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки соединен с нижней рабочей частью. В настоящем документе механизм транспортировки заготовки дополнительно выполнен с возможностью транспортировки заготовки от прессового штампа к первому инструменту послеоперационной обработки.In some examples, the compression device may further comprise a first post-treatment tool configured to perform the first post-treatment, wherein the first post-treatment tool is located downstream of the compression device and includes: upper and lower dies of the first post-treatment tool, wherein the upper the die of the first postoperative tool is connected to the upper working part, and the lower die of the first postoperative tool is connected to the lower working part. Herein, the workpiece transport mechanism is further configured to transport the workpiece from the die to the first finishing tool.
В одном и том же устройстве прессования можно добавить множество этапов и процессов. Операции, выполненные после вытягивания заготовки, в настоящем документе называются «послеоперационной» обработкой.Many steps and processes can be added to the same pressing device. Operations performed after drawing the workpiece are referred to herein as "post-operative" processing.
В некоторых примерах первая послеоперационная обработка включает обрезку кромок и резание заготовки, при этом верхний и/или нижний штампы первого инструмента послеоперационной обработки могут содержать одно или более режущих лезвий.In some examples, the first post-processing includes trimming and cutting the workpiece, while the upper and/or lower dies of the first post-processing tool may contain one or more cutting blades.
Для управления температурой во время процесса верхний и/или нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки может содержать один или более нагревателей или каналов, проводящих горячую жидкость. Для поддержания некоторой деформируемости и для облегчения резания, обрезки кромок или другой механической обработки может быть полезным поддерживать минимальную температуру заготовки. Таким образом можно снизить износ инструментов послеоперационной обработки.To control temperature during the process, the upper and/or lower die of the first finishing tool may include one or more heaters or hot fluid passages. To maintain some formability and to facilitate cutting, edge trimming, or other machining, it may be beneficial to maintain a minimum workpiece temperature. In this way, the wear of postoperative instruments can be reduced.
С этой целью в некоторых примерах нагреватели или каналы, проводящие горячую жидкость, могут быть выполнены с возможностью поддержания температуры заготовки выше 200 ºC на основании температуры, измеренной на штампах первого инструмента послеоперационной обработки.To this end, in some examples, the heaters or hot fluid passages may be configured to maintain the workpiece temperature above 200°C based on the temperature measured on the dies of the first finishing tool.
В некоторых примерах верхний и/или нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки может содержать каналы, проводящие охлаждающую жидкость, необязательно охлаждающую воду. В некоторых примерах температурой в верхнем и/или нижнем штампе первого инструмента послеоперационной обработки можно управлять на основании температуры на рабочей поверхности одного из штампов. Необязательно могут быть предусмотрены термопары на рабочей поверхности одного из штампов первого инструмента послеоперационной обработки.In some examples, the top and/or bottom die of the first post-treatment tool may include channels that conduct coolant, optionally coolant water. In some examples, the temperature in the upper and/or lower die of the first post-processing tool can be controlled based on the temperature on the working surface of one of the dies. Optionally, thermocouples may be provided on the working surface of one of the dies of the first post-processing tool.
В некоторых примерах устройство прессования может дополнительно содержать второй инструмент послеоперационной обработки, причем второй инструмент послеоперационной обработки расположен ниже по технологическому процессу от первого инструмента послеоперационной обработки. Механизм транспортировки заготовки может быть дополнительно выполнен с возможностью транспортировки заготовки от первого инструмента послеоперационной обработки ко второму инструменту послеоперационной обработки, при этом верхний штамп второго инструмента послеоперационной обработки соединен с верхней рабочей частью, а нижний штамп второго инструмента послеоперационной обработки соединен с нижней рабочей частью.In some examples, the compression device may further comprise a second post-treatment tool, wherein the second post-treatment tool is located downstream of the first post-treatment tool. The workpiece transport mechanism can be further configured to transport the workpiece from the first post-processing tool to the second post-work tool, wherein the upper die of the second post-work tool is connected to the upper working part, and the lower die of the second post-work tool is connected to the lower working part.
В некоторых примерах второй инструмент послеоперационной обработки выполнен с возможностью обрезки кромок и/или пробивания отверстий.In some examples, the second finishing tool is configured to trim edges and/or punch holes.
В некоторых примерах второй инструмент послеоперационной обработки может быть выполнен с возможностью калибровки. В этих случаях второй инструмент послеоперационной обработки может содержать регулирующее устройство, выполненное с возможностью регулирования расстояния между верхним и нижним штампами второго инструмента послеоперационной обработки таким образом, чтобы деформировать заготовку, и при этом регулирующим устройством управляют на основании системы датчиков, выполненной с возможностью определения толщины заготовки.In some examples, the second post-processing tool may be calibrated. In these cases, the second finishing tool may include an adjusting device configured to adjust the distance between the upper and lower dies of the second finishing tool so as to deform the workpiece, and the adjusting device is controlled based on a sensor system configured to determine the thickness of the workpiece. .
Средство для регулирования температуры во втором инструменте послеоперационной обработки может быть таким же или аналогичным средству для регулирования температуры в первом инструменте послеоперационной обработки. The temperature control means in the second post-treatment tool may be the same or similar to the temperature control means in the first post-treatment tool.
В дополнительном аспекте предложен способ горячего формования заготовки. Способ включает предоставление устройства прессования в соответствии с любым из примеров, описанных в настоящем документе, и предоставление заготовки, подлежащей горячему формованию, выполненной из сверхвысокопрочной стали (UHSS), имеющей цинковое покрытие. Способ дополнительно включает нагревание заготовки; размещение заготовки в охлаждающем инструменте; и охлаждение заготовки, при этом обеспечивая движение пресса вниз подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части. Затем способ дополнительно включает выполнение движения пресса вверх подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части; установку в требуемое положение заготовки в прессовом штампе; и вытягивание заготовки путем выполнения движения пресса вниз и вверх подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части.In a further aspect, a method for hot forming a preform is provided. The method includes providing a pressing device according to any of the examples described herein and providing a billet to be hot formed made of ultra high strength steel (UHSS) having a zinc coating. The method further includes heating the workpiece; placement of the workpiece in the cooling tool; and cooling the workpiece, while ensuring the movement of the press down the movable upper working part relative to the fixed lower working part. The method then further comprises performing an upward movement of the press on the movable upper working part relative to the stationary lower working part; installation in the required position of the workpiece in the press die; and pulling out the workpiece by performing a downward and upward motion of the press on the movable upper working part relative to the stationary lower working part.
В некоторых примерах заготовку можно нагревать выше температуры аустенизации UHSS. Заготовку можно нагревать до температуры выше Ac1, и, в некоторых примерах, заготовку можно нагревать до температуры выше Ac3.In some examples, the workpiece can be heated above the UHSS austenitization temperature. The preform can be heated to a temperature above Ac1, and, in some examples, the preform can be heated to a temperature above Ac3.
В некоторых примерах заготовку можно нагревать до температуры 860–910 ºC. In some examples, the workpiece can be heated to a temperature of 860-910 ºC.
В некоторых примерах UHSS может содержать в массовых долях: 0,20–0,50% C, 0,75–1,5% Si и 1,50–2,50% Mn. Предпочтительно, UHSS содержит в процентных массовых долях: 0,21–0,25% C, 1,05–1,33% Si, 2,06–2,34% Mn. Более предпочтительно, UHSS может содержать в массовых долях приблизительно: 0,22% C, 1,2% Si, 2,2% Mn. UHSS имеет такой состав, что ее можно закаливать при охлаждении на воздухе. Необязательно UHSS дополнительно содержит Mn, Al, Ti, B, P, S, N.In some examples, UHSS may contain in mass fractions: 0.20-0.50% C, 0.75-1.5% Si and 1.50-2.50% Mn. Preferably, UHSS contains in percentage mass fractions: 0.21-0.25% C, 1.05-1.33% Si, 2.06-2.34% Mn. More preferably, the UHSS may contain, by weight, approximately: 0.22% C, 1.2% Si, 2.2% Mn. UHSS is of such a composition that it can be quenched by air cooling. Optionally, the UHSS further comprises Mn, Al, Ti, B, P, S, N.
UHSS может быть предложена с защитным покрытием для улучшения защиты от коррозии перед, во время или после процесса горячего штампования. Это покрытие может представлять собой цинковое покрытие или силико-алюминиевое покрытие. UHSS can be offered with a protective coating to improve corrosion protection before, during or after the hot forming process. This coating may be a zinc coating or a silicon aluminum coating.
В некоторых примерах заготовку можно охлаждать в охлаждающем инструменте до температуры 400–600 ºC. Для UHSS с цинковым покрытием охлаждение до этого диапазона температур перед вытягиванием может предотвратить образование трещин. Диапазон температур является таким, чтобы по-прежнему поддерживать хорошую формуемость для последующего процесса вытягивания.In some examples, the workpiece can be cooled in a cooling tool to a temperature of 400-600 ºC. For zinc coated UHSS, cooling to this temperature range before drawing can prevent cracking. The temperature range is such as to still maintain good formability for the subsequent drawing process.
Заготовки из UHSS с силико-алюминиевым покрытием могут использоваться таким образом, чтобы исключить необходимость в дробеструйной обработке для частичного или полного удаления слоя оксида цинка после процесса горячего штампования. Использование многоэтапного устройства может повысить производительность установки.Silicon aluminum coated UHSS blanks can be used in such a way as to eliminate the need for shot peening to remove some or all of the zinc oxide layer after the hot stamping process. The use of a multi-stage device can improve plant performance.
В некоторых примерах способ может дополнительно включать охлаждение заготовки во время вытягивания. В некоторых примерах заготовку можно охлаждать во время вытягивания до температуры 320–280 ºC. In some examples, the method may further include cooling the preform during drawing. In some examples, the billet can be cooled during drawing to a temperature of 320-280 ºC.
В некоторых примерах температуру заготовки можно поддерживать выше 200 ºC в первом и необязательно также во втором инструменте послеоперационной обработки.In some examples, the temperature of the workpiece can be maintained above 200 ºC in the first and optionally also in the second finishing tool.
В некоторых примерах заготовки могут быть выполнены из UHSS, содержащей в процентных массовых долях: 0,15–0,25% C, максимум 0,5% Si, максимум 2,5% Mn, 0,002–0,005% B и максимум 0,05% Cr. В некоторых примерах UHSS может дополнительно содержать Al, Ti, P и Mo.In some examples, blanks may be made from UHSS containing, in percentage by weight: 0.15-0.25% C, maximum 0.5% Si, maximum 2.5% Mn, 0.002-0.005% B, and maximum 0.05 %Cr. In some examples, the UHSS may further contain Al, Ti, P, and Mo.
В некоторых примерах заготовки могут быть выполнены из UHSS, содержащей в процентных массовых долях: 0,15–0,25% C, максимум 1% Si, 2,5% Mn, 0,002–0,005% B и 0,5–0,7% Cr. Предпочтительно материал UHSS содержит в процентных массовых долях: 0,15–0,25% C, максимум 0,5% Si, максимум 2,5% Mn, 0,002–0,005% B и максимум 0,5% Cr. В некоторых примерах UHSS может дополнительно содержать Al, Ti, P и Mo.In some examples, blanks can be made from UHSS containing, in percentage by weight: 0.15-0.25% C, maximum 1% Si, 2.5% Mn, 0.002-0.005% B and 0.5-0.7 %Cr. Preferably the UHSS material contains in percentage by weight: 0.15-0.25% C, maximum 0.5% Si, maximum 2.5% Mn, 0.002-0.005% B and maximum 0.5% Cr. In some examples, the UHSS may further contain Al, Ti, P, and Mo.
В альтернативном примере материал UHSS содержит в процентных массовых долях: 0,15–0,25% C, максимум 0,5% Si, максимум 2,5% Mn, 0,002–0,005% B и максимум 0,5% Cr, предпочтительно приблизительно 0,3% Cr. В некоторых примерах UHSS может дополнительно содержать Al, Ti, P и Mo.In an alternative example, the UHSS material contains in percentage by weight: 0.15-0.25% C, maximum 0.5% Si, maximum 2.5% Mn, 0.002-0.005% B and maximum 0.5% Cr, preferably approximately 0.3%Cr. In some examples, the UHSS may further contain Al, Ti, P, and Mo.
UHSS с составами в соответствии с предшествующими абзацами не выполнена с возможностью закалки при охлаждении на воздухе и вместо этого может потребовать более высокой скорости охлаждения для получения мартенситной микроструктуры.UHSS with compositions according to the preceding paragraphs is not air-quenchable and may instead require a higher cooling rate to obtain a martensitic microstructure.
В некоторых примерах сталь, которая не закаливается при охлаждении на окружающем воздухе, может представлять собой сталь 22MnB5. Примером стали 22MnB5 является Usibor® 1500P. Состав Usibor® приводится ниже в процентных массовых долях (остальное представляет собой железо (Fe) и неизбежные примеси):In some examples, steel that does not harden when cooled in ambient air may be 22MnB5 steel. An example of 22MnB5 steel is Usibor® 1500P. The composition of Usibor® is given below in percentage by weight (the rest is iron (Fe) and unavoidable impurities):
После процесса горячего штампования с закалкой в холодном штампе Usibor® 1500P может иметь предел текучести, например, 1100 МПа и предельную прочность на разрыв 1500 МПа.After a hot forging process with cold die quenching, Usibor® 1500P can have a yield strength of, for example, 1100 MPa and an ultimate tensile strength of 1500 MPa.
Usibor® 2000 является другой борсодержащей сталью с еще более высокой прочностью. После процесса горячего штампования с закалкой в холодном штампе предел текучести Usibor® 2000 может быть 1400 МПа или более, а предельная прочность на разрыв может быть выше 1800 МПа. Состав Usibor® 2000 содержит в массовых долях: максимум 0,37% углерода, максимум 1,4% марганца, максимум 0,7% кремния и максимум 0,005% бора.Usibor® 2000 is another boron steel with even higher strength. After the hot stamping process with cold die quenching, the yield strength of Usibor® 2000 can be 1400 MPa or more, and the ultimate tensile strength can be higher than 1800 MPa. The composition of Usibor ® 2000 contains in mass fractions: a maximum of 0.37% carbon, a maximum of 1.4% manganese, a maximum of 0.7% silicon and a maximum of 0.005% boron.
Для UHSS без возможности закаливания при охлаждении окружающим воздухом первое охлаждение заготовки перед вытягиванием заготовки может происходить от температуры, которая выше температуры аустенизации, до температуры 600–800 ºC, необязательно 650–700 ºC. Впоследствии, при формовании температура заготовки может быть снижена до, например, 450–250 ºC, необязательно 320–280 ºC. For UHSS without ambient air quench capability, the first cooling of the workpiece before drawing the workpiece may be from a temperature above the austenitizing temperature to 600-800ºC, optionally 650-700ºC. Subsequently, during molding, the temperature of the preform can be reduced to, for example, 450-250 ºC, optionally 320-280 ºC.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Неограничивающие примеры настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:Non-limiting examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, in which:
на фиг. 1 схематически представлена многоэтапная система прессования в соответствии с примером;in fig. 1 is a schematic representation of a multi-stage pressing system according to the example;
на фиг. 1A–1F схематически проиллюстрирована последовательность этапов во время осуществления способа охлаждения и формования заготовки с использованием многоэтапной системы прессования в соответствии с фиг. 1;in fig. 1A-1F schematically illustrate the sequence of steps during the process of cooling and molding a preform using the multi-stage pressing system according to FIG. 1;
на фиг. 2А схематически представлен другой пример многоэтапной системы прессования;in fig. 2A is a schematic representation of another example of a multi-stage pressing system;
на фиг. 2B схематически проиллюстрирован верхний газовый охлаждающий инструмент в соответствии с примером, показанным на фиг. 2A; in fig. 2B schematically illustrates an upper gas cooling tool according to the example shown in FIG. 2A;
на фиг. 3A–3F схематически проиллюстрирована последовательность состояний, возникающих при осуществлении способа охлаждения и формования заготовок, в соответствии с примером; иin fig. 3A-3F schematically illustrate the sequence of states occurring in the process of cooling and molding blanks, in accordance with the example; and
на фиг. 4 схематически проиллюстрирован еще другой пример многоэтапной системы прессования.in fig. 4 schematically illustrates yet another example of a multi-stage pressing system.
Подробное описание примеровDetailed description of examples
На фиг. 1A схематически представлен пример многоэтапного устройства прессования. Устройство 1 содержит неподвижную нижнюю рабочую часть 2, подвижную верхнюю рабочую часть 3 и механизм (не показан), выполненный с возможностью обеспечения движения пресса вверх и вниз подвижной верхней рабочей части 3 относительно неподвижной нижней рабочей части 2. In FIG. 1A is a schematic representation of an example of a multi-stage pressing apparatus. The
Неподвижная нижняя рабочая часть 2 может представлять собой большую плиту из металла. В данном конкретном примере неподвижная нижняя рабочая часть 2 может быть стационарной. В некоторых примерах может быть предусмотрен амортизатор штампа (не показан), встроенный в неподвижную нижнюю рабочую часть 2. Амортизатор может быть выполнен с возможностью воспринимать и управлять силами, действующими на держатель заготовки. Подвижная верхняя рабочая часть 3 также может представлять собой цельный кусок металла. Подвижная верхняя рабочая часть 3 может обеспечивать цикл такта (движение вверх и вниз). The fixed lower working
Система прессования может быть выполнена с возможностью осуществления приблизительно 30 тактов в минуту, таким образом один цикл такта может длиться приблизительно 2 секунды. В дальнейших примерах цикл такта может быть различным. The pressing system may be configured to perform approximately 30 cycles per minute, so one stroke cycle may last approximately 2 seconds. In the following examples, the tact cycle may be different.
Механизм пресса может приводиться в действие механически, гидравлически или серво-механически. Движение подвижной верхней рабочей части 3 относительно неподвижной нижней рабочей части 2 может определяться механизмом. В данном конкретном примере пресс может представлять собой серво-механический пресс, таким образом может быть обеспечена постоянная сила давления во время такта. В серво-механическом прессе может быть предусмотрена неограниченная возможность управления скоростью и положением скольжения (силового цилиндра). В серво-механическом прессе также может быть предусмотрен широкий диапазон возможности использования сил давления в любом положении скольжения, таким образом достигается высокая эксплуатационная гибкость пресса. Прессы с сервоприводом могут иметь возможности для улучшения условий и производительности технологического процесса при формовании металла. Пресс может иметь силу давления, например, 2000 Tn. The press mechanism can be driven mechanically, hydraulically or servo-mechanically. The movement of the movable upper working part 3 relative to the fixed lower working
В некоторых примерах пресс может представлять собой механический пресс, таким образом движение силы давления к неподвижной нижней рабочей части 2 может зависеть от привода и шарнирной системы. Таким образом механические прессы могут достигать большего количества циклов в течение единицы времени. В качестве альтернативного варианта также можно использовать гидравлические прессы.In some examples, the press may be a mechanical press, so the movement of the pressure force to the fixed lower working
Охлаждающий инструмент 10, выполненный с возможностью охлаждения предварительно нагретой заготовки 80, показан на фиг. 1. Охлаждающий инструмент 10 может содержать нижний газовый охлаждающий инструмент 12. Данный нижний охлаждающий инструмент может содержать воздушные шаберы. Нижний охлаждающий инструмент 12 может содержать камеру повышенного давления со сжатым воздухом, содержащую ряд отверстий или непрерывных прорезей, через которые выходит сжатый воздух, и предпочтительно с ламинарным характером течения. A
Воздух, который выходит из прорезей или отверстий, воздействует на нагретую заготовку 80. Таким образом охлаждают заготовку 80. The air that comes out of the slots or holes acts on the
Нижний газовый охлаждающий инструмент может содержать различные механизмы управления. Например, можно управлять температурой газа в камере повышенного давления со сжатым воздухом. В качестве альтернативного или дополнительного варианта управления потоком воздуха по направлению к заготовке может быть включен один или более клапанов. The lower gas cooling tool may contain various control mechanisms. For example, it is possible to control the temperature of the gas in a pressure chamber with compressed air. As an alternative or additional option to control the flow of air towards the workpiece, one or more valves may be included.
Преимуществом использования газового охлаждения является то, что можно точно управлять профилем охлаждения (температурой в зависимости от времени). Также относительно легко поддерживать однородное охлаждение на протяжении производственного цикла, например, дня. The advantage of using gas cooling is that the cooling profile (temperature versus time) can be precisely controlled. It is also relatively easy to maintain uniform cooling over the course of a production cycle, such as a day.
В примерах в охлаждающем инструменте могут быть предусмотрены центрирующие элементы, например, штифты, держатели 16 заготовок и/или направляющие устройства. In examples, centering elements such as pins,
Штифты или держатели 16 поддерживают заготовку 80 на расстоянии d1 от нижнего газового охлаждающего инструмента 12 в любой момент времени. The pins or
В этом примере также предложен прессовый штамп 20, выполненный с возможностью формования или вытягивания заготовки и встроенный в многоэтапное устройство прессования. Прессовый штамп 20 расположен ниже по технологическому процессу от охлаждающего инструмента 10. Прессовый штамп 20 содержит верхний 21 и нижний 22 сопряженные штампы. «Сопряженные» в настоящем документе означает, что штампы имеют взаимодополняющие формы таким образом, чтобы деформировать размещенную между ними заготовку, когда верхний штамп 21 пресса перемещается к нижнему штампу 22 пресса.This example also provides a
В данном конкретном случае показано, что заготовка 70 проходит этап формования или вытягивания в следующем цикле прессования. Очевидно, что заготовка 70 в предыдущем цикле подверглась процессу охлаждения в охлаждающем инструменте 10.In this particular case, the blank 70 is shown to go through a molding or stretching step in the next pressing cycle. It is obvious that the
Верхний штамп 21 может содержать верхнюю рабочую поверхность 23, которая при использовании обращена к заготовке, подлежащей горячему формованию. Нижний штамп 22 может содержать нижнюю рабочую поверхность 24, которая при использовании обращена к заготовке, подлежащей горячему формованию. Сторона или часть верхнего штампа, противоположная верхней рабочей поверхности 23, может быть соединена с верхней рабочей частью 3, а сторона или часть нижнего штампа, противоположная нижней рабочей поверхности 22, может быть соединена с нижней рабочей частью 2.The
Верхний 21 и нижний 22 сопряженные штампы могут содержать каналы с холодной текучей средой, например водой, и/или холодным воздухом, проходящим через каналы, предусмотренные в штампах. В водяном канале скорость циркуляции воды в каналах может быть высокой, чтобы можно было предотвратить испарение воды. Дополнительно может быть предложена система управления для управления температурой штампов.The upper 21 and lower 22 mating dies may include cold fluid channels such as water and/or cold air passing through the channels provided in the dies. In the water channel, the water circulation rate in the channels may be high so that water evaporation can be prevented. Additionally, a control system for controlling the temperature of the dies may be provided.
В примерах система 20 прессования может быть предусмотрена с держателем 25 заготовки, выполненным с возможностью удержания заготовки и размещения заготовки на нижнем штампе 22. Держатель заготовки может быть предусмотрен с одним или более смещающими элементами, выполненными с возможностью смещения держателя заготовки в положение на заданном расстоянии от нижнего штампа 22. In examples, the
Может быть предложен первый инструмент 30 послеоперационной обработки, выполненный с возможностью осуществления операций обрезки кромок и/или пробивания отверстий. В данном конкретном примере заготовка 60 проходит операцию обрезки кромок или резания при следующем такте устройства прессования. Очевидно, что заготовка 60 ранее была подвергнута процессу охлаждения в охлаждающем инструменте 10 и процессу формования в прессовом штампе 20. A
Первый инструмент 30 послеоперационной обработки расположен ниже по технологическому процессу от прессового штампа 20. Первый инструмент 30 послеоперационной обработки может содержать верхний 32 и нижний 31 штампы. Верхний штамп 32 может содержать верхнюю рабочую поверхность 33, а нижний сопряженный штамп 31 может содержать нижнюю рабочую поверхность 34. При использовании обе рабочие поверхности обращены к заготовке 60. The
Сторона верхнего штампа 32, противоположная верхней рабочей поверхности 33, может быть закреплена на верхней рабочей части 3, а сторона нижнего штампа 31, противоположная нижней рабочей поверхности 34, может быть закреплена на нижней рабочей части 2. Штампы могут содержать один или более ножей или режущих лезвий (не показаны), расположенных на рабочих поверхностях.The side of the
Первый инструмент 30 послеоперационной обработки может содержать один или более электрических нагревателей или каналов, проводящих горячую жидкость, и датчики температуры для управления температурой штампов. Датчики могут представлять собой термопары. В некоторых примерах предпочтительно поддерживать температуру заготовки, расположенной между верхним и нижним штампами, в случае использования при заданной температуре или вблизи нее, например выше 200 ºC, выше 250 ºC или выше 300 ºC.The
В некоторых примерах верхний 32 и нижний 31 сопряженные штампы могут содержать каналы с холодной текучей средой, например водой, и/или холодным воздухом, проходящим через каналы, предусмотренные в штампах. In some instances, the upper 32 and lower 31 mating dies may include cold fluid channels such as water and/or cold air passing through the channels provided in the dies.
В примерах первый инструмент 30 послеоперационной обработки может быть предусмотрен с держателем заготовки (не показан), выполненным с возможностью удержания заготовки и размещения заготовки на нижнем штампе 31. Держатель заготовки может также быть предусмотрен с одним или более смещающими элементами, выполненными с возможностью смещения держателя заготовки в положение на заданном расстоянии от нижнего штампа. In the examples, the
В примере, показанном на фиг. 1, предусмотрен второй инструмент 40 послеоперационной обработки. Второй инструмент 40 послеоперационной обработки также может быть выполнен с возможностью осуществления операций дополнительной обрезки кромок и/или пробивания отверстий. Второй инструмент 40 послеоперационной обработки расположен ниже по технологическому процессу от первого инструмента 30 послеоперационной обработки. Второй инструмент 40 послеоперационной обработки может содержать верхний штамп 42 и нижний штамп 41. Верхний сопряженный штамп 42 может содержать верхнюю рабочую поверхность 43, а нижний сопряженный штамп 41 может содержать нижнюю рабочую поверхность 44. При использовании обе рабочие поверхности могут быть обращены к заготовке, подлежащей горячему формованию. Рабочие поверхности могут быть неправильной формы, например, они могут содержать выступающие части или углубления. In the example shown in FIG. 1, a second
Сторона верхнего штампа 42, противоположная рабочей поверхности 43, может быть соединена с верхней рабочей частью 3. Сторона нижнего штампа 41, противоположная рабочей поверхности 44, соединена с нижней рабочей частью 2. The side of the
Штампы могут содержать один или более ножей или режущих лезвий, расположенных на рабочих поверхностях.The dies may contain one or more knives or cutting blades located on the working surfaces.
В некоторых примерах может быть предложено регулирующее устройство (не показано), выполненное с возможностью регулировки расстояния между верхним 42 и нижним 41 штампами. Таким образом, заготовка 50, расположенная между верхним 42 и нижним 41 штампами, при использовании может быть деформирована вдоль рабочих поверхностей каждого верхнего и нижнего штампа. In some examples, an adjustment device (not shown) may be provided to adjust the distance between the top 42 and bottom 41 dies. Thus, the blank 50 located between the top 42 and bottom 41 dies can be deformed along the working surfaces of each top and bottom dies in use.
После выполнения регулировки расстояния между верхним 42 и нижним 41 штампами для деформирования (и, таким образом, калибровки заготовки) могут быть уменьшены допуски горячеформованной заготовки. В некоторых примерах заготовка, подлежащая горячему формованию, может иметь область с неоптимизированной толщиной, например, толщиной, которая в одной части заготовки больше, чем в какой-либо другой части, таким образом толщина подлежит оптимизации. After adjusting the distance between the upper 42 and lower 41 deformation dies (and thus sizing the blank), the tolerances of the hot formed blank can be reduced. In some examples, the preform to be thermoformed may have an area of non-optimized thickness, such as a thickness that is greater in one part of the preform than in any other part, thus the thickness is to be optimized.
С таким расположением рабочих поверхностей неправильной формы расстояние в выбранных частях рабочих поверхностей (например, вблизи радиуса в заготовке) может быть отрегулировано в области с неоптимизированной толщиной или вблизи нее, таким образом материал может быть деформирован, т. е. вытеснен для заполнения зон, смежных с областью с неоптимизированной толщиной, таким образом можно достичь постоянной толщины по всей заготовке.With this arrangement of irregularly shaped work surfaces, the distance in selected parts of the work surfaces (for example, near the radius in the workpiece) can be adjusted in or near the non-optimized thickness area, thus the material can be deformed, i.e. extruded to fill the zones adjacent with a non-optimized thickness area, so that a constant thickness can be achieved throughout the workpiece.
В примерах регулирующим устройством можно управлять на основании системы датчиков, выполненной с возможностью определения толщины заготовки.In the examples, the control device can be controlled based on a sensor system configured to determine the thickness of the workpiece.
В некоторых примерах второй инструмент 40 послеоперационной обработки может быть предусмотрен с держателем заготовки (не показан), выполненным с возможностью удержания заготовки и установки в требуемое положение заготовки на нижнем штампе 41. Держатель заготовки может также быть предусмотрен с одним или более смещающими элементами, выполненными с возможностью смещения держателя заготовки в положение на заданном расстоянии от нижнего штампа. In some examples, the
В последующих примерах также могут быть предусмотрены другие пути согласования штампов инструментов для эксплуатации при более низких или более высоких температурах.In the following examples, other ways of matching tool dies for operation at lower or higher temperatures may also be envisaged.
Следует понимать, что хотя на фигуре показаны штампы, имеющие по существу квадратную или прямоугольную форму, блоки могут иметь любую другую форму и даже могут иметь частично скругленные формы. It should be understood that although the figure shows dies having a substantially square or rectangular shape, the blocks may be of any other shape and may even have partially rounded shapes.
Также для осуществления транспортировки заготовок между инструментами может быть предусмотрено автоматическое устройство транспортировки (не показано), например, множество промышленных роботов или конвейер.Also, for transporting workpieces between tools, an automatic transport device (not shown), for example, a plurality of industrial robots or a conveyor, can be provided.
Во всех примерах в каких-либо инструментах или в системе транспортировки для управления температурой могут быть предусмотрены датчики температуры и системы управления. Также могут быть предусмотрены инструменты с дополнительными системами охлаждения, держателями заготовок и т. д.In all examples, temperature sensors and control systems may be provided in any of the tools or in the transport system to control the temperature. Tools with additional cooling systems, workpiece holders, etc. can also be provided.
На фиг. 1A–1F схематически проиллюстрирована последовательность состояний, возникающих при осуществлении способа охлаждения и формования заготовок, в соответствии с примером. Одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. In FIG. 1A-1F schematically illustrate the sequence of states that occur during the process of cooling and molding blanks, in accordance with the example. Like elements are designated by like reference numerals.
С целью упрощения ссылки на углы цикла прессования иногда включены в описания относительно фиг. 1A (и последующих фигур). Ссылки на углы могут использоваться для указания приблизительных положений верхней рабочей части относительно нижней рабочей части. Таким образом, например, можно сделать ссылку на верхнюю рабочую часть 1, находящуюся в положении 0º относительно нижней рабочей части, которое указывает на то, что верхняя рабочая часть находится в самом верхнем положении относительно нижней рабочей части, а положение 180º указывает на то, что верхняя рабочая часть находится в самом нижнем положении (положение полного контакта) относительно нижней рабочей части. Затем 360º снова ссылается на верхнюю рабочую часть, которая находится в самой верхней точке и цикл процесса завершается.For the sake of simplicity, references to the corners of the pressing cycle are sometimes included in descriptions with respect to FIGS. 1A (and subsequent figures). Angle references can be used to indicate the approximate positions of the top work piece relative to the bottom work piece. Thus, for example, reference can be made to the
На фиг. 1A может быть предоставлена заготовка 80, подлежащая горячему формованию, выполненная из сверхвысокопрочной стали (UHSS). В этом конкретном примере заготовка 80 может иметь цинковое покрытие. В некоторых примерах UHSS может содержать, например, приблизительно 0,22% C, 1,2% Si, 2,2%. Заданные количества Si и Mn могут обеспечить закаливание заготовки при комнатной температуре, и, таким образом, можно избежать быстрой закалки (и, таким образом, время прессования при производстве заготовки может быть уменьшено). Материал заготовки может дополнительно содержать Mn, Al, Ti, B, P, S, N в разных пропорциях. In FIG. 1A, a hot-formed blank 80 made of ultra-high strength steel (UHSS) can be provided. In this particular example,
Сверхвысокопрочная сталь (UHSS) с такими характеристиками может иметь температуру Ac3 превращения (температуру аустенитного превращения, ниже называется «температура Ac3») 860–870 ºC. Для вышеупомянутого состава стали Ac3 может быть приблизительно 867 ºC. Температура Ms превращения (температура начала мартенситного превращения, далее называется «температура Ms») может быть 380–390 ºC. Для вышеупомянутого состава стали Ms может быть приблизительно 386 ºC. Температура Mf превращения (температура окончания мартенситного превращения, далее называется «температура Mf») может быть равна или близкой к 270 ºC.Ultra high strength steel (UHSS) with these characteristics can have an Ac3 transformation temperature (austenitic transformation temperature, hereinafter referred to as "Ac3 temperature") of 860-870 ºC. For the above steel composition, Ac3 can be approximately 867 ºC. The transformation temperature Ms (martensitic transformation start temperature, hereinafter referred to as "Ms temperature") can be 380-390 ºC. For the above steel composition, Ms can be approximately 386 ºC. The transformation temperature Mf (martensitic transformation end temperature, hereinafter referred to as "Mf temperature") may be equal to or close to 270 ºC.
Можно использовать разные составы стали. В частности, составы стали, описанные в документе EP 2735620 A1, можно считать подходящими. Может быть сделана конкретная ссылка на таблицу 1 и абзацы 0016–0021 документа EP 2735620, а также на идеи в абзацах 0067–0079. You can use different compositions of steel. In particular, the steel compositions described in EP 2735620 A1 can be considered suitable. Specific reference may be made to Table 1 and paragraphs 0016-0021 of EP 2735620, as well as to the ideas in paragraphs 0067-0079.
Заготовка 80 может быть нагрета для достижения по меньшей мере температуры аустенизации. Нагревание может выполняться в нагревательном устройстве (которое не показано), например, в печи. В данном конкретном примере максимальная температура для нагревания заготовки может определяться покрытием. Температура плавления (и, таким образом, температура испарения) цинка может быть равна или близкой к 910 ºC, таким образом максимальная температура для нагревания заготовки 80 в нагревательном устройстве может быть выбрана ниже приблизительно 910 ºC. Заготовка 80 может быть нагрета до температуры выше Ac3, но ниже температуры испарения цинка, равной или близкой к 910 ºC. Кроме того, нагревание можно осуществлять в диапазоне 867–910 ºC, в частности при температуре, равной или близкой к 890 ºC (для вышеуказанного состава стали). Период времени нагревания может составлять приблизительно 6 минут, но он зависит, например, от толщины заготовки.
После достаточно долгого нагревания заготовки 80 до требуемой температуры, заготовку 80 можно транспортировать к охлаждающему инструменту 10. Это может быть выполнено посредством автоматического устройства транспортировки (не показано), например, множества промышленных роботов или конвейера. Время транспортировки заготовки между печью (не показана) и охлаждающим инструментом 10 может составлять 2–3 секунды. After the
В некоторых примерах может быть предусмотрен центрирующий элемент, например, штифты и/или направляющие устройства выше по технологическому потоку от охлаждающего инструмента, таким образом заготовка может быть центрирована надлежащим образом. Заготовка 80 может быть расположена на штифтах или держателях 16 заготовки, которые поддерживают минимальное расстояние между нижним газовым охлаждающим инструментом 12 и заготовкой 80.In some examples, a centering element may be provided, such as pins and/or guides upstream of the cooling tool, so that the workpiece can be properly centered.
Верхняя рабочая часть 3 пресса может быть расположена в открытом положении (положение 0º). Затем заготовку 80 располагают на газовом охлаждающем инструменте 11. В некоторых примерах заготовка может быть расположена на держателе заготовки. The upper working part 3 of the press can be placed in the open position (position 0º). The
Как прокомментировано выше, смещающие элементы могут содержать, например, пружину, например, механическую пружину или пневматическую пружину, хотя некоторые другие смещающие элементы могут быть, возможно, например, гидравлическим механизмом. Гидравлический механизм может представлять собой пассивный или активный механизм.As commented above, the bias elements may comprise, for example, a spring, such as a mechanical spring or a pneumatic spring, although some other bias elements may possibly be, for example, a hydraulic mechanism. The hydraulic mechanism may be a passive or active mechanism.
На фиг. 1B пресс начал движение пресса вниз подвижной верхней рабочей части 1 относительно неподвижной нижней рабочей части 2. В данном конкретном примере охлаждение уже началось. Однако отмечено, что в других примерах циклы охлаждения могут быть непрерывными, и таким образом охлаждение может начаться, как только заготовку 80 располагают в охлаждающем инструменте.In FIG. 1B, the press has started moving the press down the movable
Поток сжатого охлаждающего газа (который может представлять собой воздух) может воздействовать на заготовку. Потоком газа можно управлять на основании измерений расходомера. Давление газа может составлять, например, приблизительно 2 бар. Требуемые поток газа, температура газа и время охлаждения могут изменяться, например, в зависимости от толщины заготовки. Для более толстой заготовки потребуется в большей степени охлаждение, пока не понизится температура газа и/или не увеличится поток газа.A stream of compressed cooling gas (which may be air) may be applied to the workpiece. The gas flow can be controlled based on flow meter measurements. The gas pressure may be, for example, about 2 bar. The required gas flow, gas temperature and cooling time may vary depending on the thickness of the preform, for example. A thicker billet will require more cooling until the gas temperature drops and/or the gas flow increases.
Прорези или отверстия, через которые газ может протекать к заготовке, могут быть расположены по существу перпендикулярно лицевым поверхностям заготовок. Slots or holes through which gas can flow to the preform may be located substantially perpendicular to the front surfaces of the preforms.
На фиг. 1C, например, в диапазоне 130–180º деформация может начаться в прессовом штампе.In FIG. 1C, for example, in the range of 130-180º, deformation may start in the press die.
На фиг. 1D после достижения требуемого конечного положения (положение 180º) может быть предусмотрено движение пресса вверх верхней рабочей части посредством механизма пресса. Конец цикла охлаждения может находиться в диапазоне положений 210–270º верхней рабочей части (и, таким образом, верхнего штампа) относительно нижней рабочей части. In FIG. 1D after reaching the desired end position (position 180º), the movement of the press upwards of the upper working part by means of the press mechanism can be provided. The end of the cooling cycle can be in the range of positions 210-270º of the upper working part (and thus the upper die) relative to the lower working part.
Как было прокомментировано выше, во время прессования заготовки 80 заготовка может быть охлаждена посредством использования в штампах пресса охлаждающего оборудования. Было обнаружено, что в сверхвысокопрочной стали (UHSS), имеющей цинковое покрытие, при температурах в прессовом штампе выше 600 ºC могут появляться микротрещины. Таким образом заготовку могут охлаждать перед транспортировкой к прессовому штампу до температур ниже 600 ºC, в частности 500–600 ºC и предпочтительно до температуры, равной или близкой к 550 ºC. As commented above, during the pressing of the
Как уже было прокомментировано, что заготовка 80 может быть предварительно нагрета до температуры, равной или близкой к 890 ºC, т. е. нагрета в печи. Заготовку могут транспортировать к охлаждающему инструменту 10, таким образом во время периода транспортировки температура может быть снижена до 850–800 ºC или 750 ºC. Затем заготовка может быть охлаждена до температуры приблизительно 550 ºC. As already commented,
С помощью охлаждающего инструмента 10, встроенного в систему или устройство прессования, время для охлаждения заготовки может быть оптимизировано, поскольку можно исключить дополнительное перемещение для транспортировки заготовки от внешнего охлаждающего инструмента. Также это может сэкономить время. Кроме того, перемещения заготовки между инструментами могут быть ограничены, таким образом можно будет легко управлять скоростью охлаждения. By using a
На фиг. 1E заготовка 80 может быть уже охлаждена, и таким образом может быть готова для транспортировки от охлаждающего инструмента 10 к прессовому штампу 20. Транспортировка может быть выполнена посредством автоматического устройства транспортировки (не показано), например, множества промышленных роботов или конвейера. Как прокомментировано выше, заготовку можно транспортировать при температуре, равной или близкой к 550 ºC. Благодаря времени транспортировки заготовка 80 может быть охлаждена до того, как она достигнет инструмента для формования. In FIG. 1E, the
В то время как заготовка 80 подвергается вышеописанному процессу, другие заготовки 50, 60, 70 могут подвергаться другим процессам. Заготовку 70 вытягивают, в то время как заготовки 50 и 60 подвергают послеоперационной обработке. While blank 80 is subjected to the process described above,
При формовании последний полный контакт между рабочей поверхностью верхнего штампа инструмента для формования и заготовкой (и таким образом конец операции вытягивания) может находиться в положении 180–210º. Последний контакт между заготовкой и держателем заготовки в данном примере может находиться, например, в положении 210–270º.When forming, the last full contact between the working surface of the upper die of the forming tool and the workpiece (and thus the end of the pull operation) can be in the 180-210º position. The last contact between the workpiece and the workpiece holder in this example may be in the position 210-270º, for example.
Температура заготовки 70 может снижаться при формовании до тех пор, пока не будет достигнута температура 300–400 ºC, в частности приблизительно 350–370 ºC. Прессовый штамп может быть предусмотрен вместе с охлаждающей системой. Охлаждающей системой можно управлять посредством контроллера, таким образом температуру заготовки 70 можно снизить и поддерживать требуемую температуру.The temperature of the
Заготовка 60 уже была вытянута и транспортирована от прессового штампа 20 к первому инструменту 30 послеоперационной обработки, например, для пробивания отверстий или обрезки кромок. Транспортировка может быть выполнена посредством автоматического устройства транспортировки (не показано), например, множества промышленных роботов или конвейера. Как прокомментировано выше, заготовка 60 может выйти из прессового штампа 20 при температуре выше 300 ºC и, в частности при 350–370 ºC. Благодаря времени транспортировки заготовку 60 можно немного охладить далее. Заготовка 100 может быть помещена на нижний штамп 31 и между нижним штампом 31 и верхним штампом 32.The blank 60 has already been drawn and transported from the die 20 to the
Заготовка 60 была транспортирована или расположена на нижнем штампе 31, причем автоматическая система транспортировки может быть выполнена с возможностью подачи заготовки 200 к прессовому штампу 20 и подачи заготовки 300 к охлаждающему инструменту 10. В результате охлаждающий инструмент 10 может начать операцию охлаждения заготовки 300, как прокомментировано выше. В то же самое время прессовый штамп 20 может начать операцию вытягивания и охлаждения заготовки 300, как также прокомментировано выше.The
В первом инструменте послеоперационной обработки верхний штамп 32 может только контактировать с заготовкой 60, расположенной между верхним штампом 32 прессового штампа и нижним штампом 31 прессового штампа, когда было достигнуто требуемое конечное положение (равное или близкое к 180º цикла прессования). In the first finishing tool, the
В то время как пресс находится в контакте с заготовкой 60, можно выполнять операцию пробивания отверстий с использованием режущих лезвий или других режущих элементов. После завершения операции пробивания отверстий можно выполнять операция обрезки кромок. В альтернативных примерах сначала можно выполнять операцию обрезки кромок, а также операцию обрезки кромок можно выполнять после завершения операции обрезки кромок. Обрезка кромок и пробивание отверстий также могут выполняться по существу одновременно.While the press is in contact with the
В то время как заготовка 60 подвергается послеоперационной обработке, заготовку можно нагревать с использованием нагревательного оборудования, прокомментированного выше, для поддержания минимальной температуры заготовки и обеспечения деформируемости заготовки.While the
После достижения требуемого конечного положения (положения цикла прессования 180º) может быть осуществлено движение пресса вверх. Последний полный контакт между рабочей поверхностью верхнего штампа 32 и заготовкой 100 (и таким образом конец операции) может находиться в положении 180–210º. Последний контакт между заготовкой и держателем заготовки (если предусмотрен в инструментах послеоперационной обработки) может наблюдаться в диапазоне 210–270 º цикла прессования.After reaching the desired end position (pressing cycle position 180º), the upward movement of the press can be carried out. The last full contact between the working surface of the top die 32 and the workpiece 100 (and thus the end of the operation) can be in the 180-210º position. The last contact between the workpiece and the workpiece holder (if provided in finishing tools) can be observed in the range of 210-270º of the pressing cycle.
В заключение, в данном конкретном примере второй инструмент послеоперационной обработки включен в состав устройства прессования. Очевидно, что в последующем примере может отсутствовать инструмент послеоперационной обработки или в состав устройства прессования могут быть включены более двух инструментов послеоперационной обработки. Finally, in this particular example, a second post-processing tool is included in the pressing device. Obviously, in the following example, a post-treatment tool may be omitted, or more than two post-treatment tools may be included in the compression device.
В данном примере второй инструмент послеоперационной обработки можно использовать для пробивания отверстий или обрезки кромок. Кроме того, можно выполнять операцию калибровки, таким образом можно уменьшить производственные допуски. С этой целью расстояние между верхним штампом 42 и нижним штампом 41 может быть отрегулировано с использованием регулирующего устройства. Регулирующим устройством можно управлять на основании системы датчиков (не показана), выполненной с возможностью определения толщины заготовки 100. В последующем примере заготовка может быть подвергнута прессованию верхним 42 и нижним 41 штампами, таким образом можно достичь постоянной толщины заготовки. Аналогично тому, как можно управлять температурой штампа первого инструмента послеоперационной обработки (и таким образом температурой заготовки), также, в частности, можно обеспечить минимальную температуру заготовки.In this example, the second finishing tool can be used to punch holes or trim edges. In addition, a calibration operation can be performed, thus manufacturing tolerances can be reduced. To this end, the distance between the
После завершения операции второго инструмента послеоперационной обработки заготовку можно транспортировать и закаливать при комнатной температуре.After completion of the operation of the second finishing tool, the workpiece can be transported and quenched at room temperature.
В некоторых примерах, в зависимости от требуемой формы конечного компонента, может быть предусмотрено дополнительное вытягивание и другие операции, например, пробивание отверстий и/или обрезка кромок. В последующих примерах порядок послеоперационной обработки может быть изменен (например, первое резание, затем калибровка или наоборот). In some examples, depending on the desired shape of the final component, additional drawing and other operations, such as punching holes and/or trimming edges, may be provided. In the following examples, the order of post-processing may be changed (eg, first cutting, then calibration, or vice versa).
На фиг. 2A показан другой пример многоэтапного устройства прессования. В данном примере охлаждающий инструмент 10 содержит как верхний охлаждающий инструмент 11, так и нижний газовый охлаждающий инструмент 12.In FIG. 2A shows another example of a multi-stage pressing device. In this example, the
В данном конкретном примере верхний газовый охлаждающий инструмент 11 соединен с подвижной верхней рабочей частью 1 посредством одного или более смещающих элементов. Смещающий элемент толкает верхний газовый охлаждающий инструмент от подвижной верхней рабочей части 1 к неподвижной нижней рабочей части 2. Смещающий элемент в данном примере может представлять собой пружины, например, механические пружины или пневматические пружины, но в других примерах можно использовать другие смещающие элементы. Такие альтернативные смещающие элементы могут включать в себя, например, гидравлический механизм для проталкивания охлаждающего инструмента к противоположному охлаждающему инструменту.In this specific example, the upper
В других примерах нижний газовый охлаждающий инструмент 12 может быть соединен с неподвижной нижней рабочей частью 1 посредством смещающих элементов. Принцип работы будет таким же, как описан в настоящем документе для верхнего газового охлаждающего инструмента. В некоторых примерах как для верхнего газового охлаждающего инструмента 11, так и для нижнего газового охлаждающего инструмента 12, могут быть предусмотрены смещающие элементы. In other examples, the lower
С помощью вставки верхнего и/или нижнего смещающих элементов время охлаждения может регулироваться и увеличиваться во время цикла такта (движения вверх и вниз подвижной верхней рабочей части 1 относительно нижней рабочей части 2). By inserting the upper and/or lower biasing elements, the cooling time can be adjusted and increased during the tact cycle (up and down movements of the movable
Благодаря смещающим элементам в охлаждающем инструменте охлаждение можно начать до контакта штампов пресса инструмента для формования (и последующих инструментов, расположенных ниже по технологическому процессу). Thanks to the bias elements in the cooling tool, cooling can begin before the press dies of the forming tool (and downstream downstream tools) make contact.
В верхнем газовом охлаждающем инструменте предусмотрены ограничители 14. Они также проиллюстрированы на фиг. 2B. Ограничители 14 могут быть выполнены в форме стержня и могут входить в контакт с нижним газовым охлаждающим инструментом 12 (или с неподвижной нижней рабочей частью), когда подвижная верхняя рабочая часть 1 движется вниз. Ограничители 14 могут обеспечивать поддержание расстояния между верхним и нижним газовым охлаждающим инструментом. Это также означает, что поддерживается расстояние между верхним газовым охлаждающим инструментом 11 и заготовкой 80.
Размер и форма ограничителей могут быть выбраны таким образом, чтобы расстояние от верхнего газового охлаждающего инструмента 11 до заготовки 80 также поддерживалось на расстоянии d1 (расстояние между нижним воздушным охлаждающим инструментом 12 и заготовкой 80) для части цикла прессования, когда имеет место охлаждение.The size and shape of the stops may be chosen such that the distance from the upper gas cooler 11 to the
Со ссылкой на фиг. 2B можно увидеть пример возможного расположения множества ограничителей 14. В данном примере ограничители 14 представляют собой обычно прямые бруски. Дистальные концы 14A ограничителей могут быть плоскими и в этом примере может быть предусмотрена контактная поверхность для нижнего газового охлаждающего инструмента. Как было указано выше, функция верхнего и нижнего газовых охлаждающих инструментов может быть противоположной. Бруски 14 прикреплены к боковым поверхностям 19 верхнего газового охлаждающего инструмента 11. Также на фиг. 1B показано множество прямых прорезей 18, через которые может выходить сжатый охлаждающий газ и протекать к заготовке.With reference to FIG. 2B, an example of a possible arrangement of a plurality of
Верхний газовый охлаждающий инструмент 11 может быть расположен на заданном расстоянии относительно верхней рабочей части 2 с использованием верхних смещающих элементов 13.The upper
На фиг. 3A–3F проиллюстрирована последовательность этапов, аналогичная последовательности на фиг. 1A–1F. Однако, в противоположность предыдущему примеру охлаждающий инструмент в данном примере содержит как верхний газовый охлаждающий инструмент 11, так и нижний газовый охлаждающий инструмент 12.In FIG. 3A-3F illustrate a sequence of steps similar to that of FIG. 1A–1F. However, in contrast to the previous example, the cooling tool in this example contains both the upper
На фиг. 3A показано многоэтапное устройство прессования, показанное на фиг. 2A, до начала движения пресса, например, при 0 º цикла прессования.In FIG. 3A shows the multi-stage pressing device shown in FIG. 2A before the press starts moving, for example at 0º press cycle.
На фиг. 3B устройство прессования начало движение пресса вниз подвижной верхней рабочей части 1 относительно неподвижной нижней рабочей части 2, таким образом верхний газовый охлаждающий инструмент 11 переместился к нижнему штампу 12 (и таким образом заготовка 80 была расположена на нижнем инструменте 11). In FIG. 3B, the pressing device began the downward movement of the press of the movable
Верхний газовый охлаждающий инструмент 14 перемещает ограничители 14, которые проходят к нижнему газовому охлаждающему инструменту. В случае, показанном на фиг. 3B, ограничители 14 находятся около положения для входа в контакт с нижним газовым охлаждающим инструментом 12.The upper
На фиг. 3C, например в диапазоне 90 º–150 º цикла прессования, ограничители 14 входят в контакт с нижним газовым охлаждающим инструментом. Затем заготовка 80 находится на заданном расстоянии от верхнего газового охлаждающего инструмента. Заготовка также находится на заданном расстоянии от нижнего газового охлаждающего инструмента. Заготовка может быть расположена на равном расстоянии от верхнего и нижнего газового охлаждающего инструмента. При правильном определении расстояний от заготовки до верхнего и нижнего газового охлаждающего инструмента может иметь место управляемое охлаждение. In FIG. 3C, for example in the range of 90º-150º of the press cycle, the
По мере продолжения движения пресса может поддерживаться расстояние между верхним и нижним охлаждающими инструментами и между охлаждающими инструментами и заготовкой, поскольку сжимаются смещающие элементы.As the movement of the press continues, the distance between the upper and lower cooling tools and between the cooling tools and the workpiece can be maintained as the biasing elements are compressed.
Поток сжатого охлаждающего газа (который может представлять собой воздух) может воздействовать на заготовку. Как указано выше, потоком газа можно управлять на основании измерений расходомера. Давление газа может составлять, например, приблизительно 2 бар. Требуемые поток газа и температура газа могут изменяться, например, в зависимости от толщины заготовки. Для более толстой заготовки потребуется в большей степени охлаждение, пока не понизится температура газа и/или не увеличится поток газа. Использование как нижнего, так и верхнего газового охлаждающего инструмента может обеспечить относительно короткий цикл охлаждения даже для более толстых заготовок.A stream of compressed cooling gas (which may be air) may be applied to the workpiece. As stated above, the gas flow can be controlled based on flow meter measurements. The gas pressure may be, for example, about 2 bar. The required gas flow and gas temperature may vary, for example, depending on the thickness of the preform. A thicker billet will require more cooling until the gas temperature drops and/or the gas flow increases. Using both the bottom and top gas cooling tool can provide a relatively short cooling cycle even for thicker workpieces.
На фиг. 3D после достижения требуемого конечного положения (положение 180º) может быть предусмотрено движение пресса вверх верхней рабочей части посредством механизма пресса. Конец цикла охлаждения может находиться в диапазоне положений 210–270º верхней рабочей части (и, таким образом, верхнего штампа) относительно нижней рабочей части. Верхние смещающие элементы 13, которые можно увидеть все еще частично сжатыми в случае фиг. 3D, могут начать возвращаться в свое первоначальное положение или конфигурацию. Путем соответствующего расположения смещающих элементов, период охлаждения может быть длиннее периода сжатия и цикл охлаждения может длиться, например, в диапазоне 0,33–1 секунда.In FIG. 3D, after reaching the desired end position (position 180º), the movement of the press upwards of the upper working part can be provided by means of the press mechanism. The end of the cooling cycle can be in the range of positions 210-270º of the upper working part (and thus the upper die) relative to the lower working part. The
Фиг. 3E и фиг. 3F в основном аналогичны проиллюстрированному на фиг. 2E и 2F.Fig. 3E and FIG. 3F are basically the same as those illustrated in FIG. 2E and 2F.
В примере, описанном в настоящем документе, охлаждение газом начинается при расположении заготовки на конкретном заданном расстоянии относительно верхнего и нижнего инструментов воздушного охлаждения. Очевидно, что в других примерах газовое охлаждение может начаться до такого момента и может также быть продолжительным.In the example described herein, gas cooling begins when the workpiece is positioned at a specific predetermined distance from the upper and lower air-cooling tools. Obviously, in other examples, gas cooling may begin before such a point and may also be prolonged.
На фиг. 4 схематически проиллюстрирован еще другой пример многоэтапного устройства прессования. В данном примере охлаждающий инструмент 10 не содержит нижнего охлаждающего инструмента, а содержит только верхний газовый охлаждающий инструмент 11. Верхний газовый охлаждающий инструмент 11 может быть соединен с подвижной верхней рабочей частью 1 с верхними смещающими элементами 13. In FIG. 4 schematically illustrates yet another example of a multi-stage pressing device. In this example, the
Верхний газовый охлаждающий инструмент может содержать ограничители 14, как показано выше. Как и в предыдущем примере, комбинация смещающих элементов 13 и ограничителей позволяет быстрее достичь минимального расстояния между охлаждающим инструментом и заготовкой, а затем поддерживать данное минимальное расстояние. Таким образом, цикл охлаждения может быть длиннее цикла формования. The upper gas cooling tool may contain
Для полноты различные аспекты настоящего изобретения изложены в следующих пронумерованных пунктах:For completeness, various aspects of the present invention are set forth in the following numbered paragraphs:
Пункт 1. Устройство прессования для производства горячеформованных конструктивных элементов, содержащее: неподвижную нижнюю рабочую часть, подвижную верхнюю рабочую часть и механизм, выполненный с возможностью обеспечения движения пресса вверх и вниз подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части, при этом устройство содержит:
охлаждающий инструмент, выполненный с возможностью охлаждения предварительно нагретой заготовки, иa cooling tool configured to cool the preheated workpiece, and
прессовый штамп, выполненный с возможностью вытягивания заготовки, и который расположен ниже по технологическому процессу от охлаждающего инструмента, иa press die configured to pull the workpiece and which is located downstream of the cooling tool, and
механизм транспортировки заготовки для транспортировки заготовки от охлаждающего инструмента к прессовому штампу,a workpiece transport mechanism for transporting the workpiece from the cooling tool to the press die,
при этом охлаждающий инструмент содержит верхний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с подвижной верхней рабочей частью, и/или нижний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с неподвижной нижней рабочей частью, wherein the cooling tool comprises an upper gas cooling tool connected to the movable upper working part, and/or a lower gas cooling tool connected to the fixed lower working part,
при этом прессовый штамп содержит верхний прессующий штамп, соединенный с верхней рабочей частью, и нижний прессующий штамп, соединенный с нижней рабочей частью.wherein the press die comprises an upper pressing die connected to the upper working part and a lower pressing die connected to the lower working part.
Пункт 2. Устройство прессования по пункту 1, где устройство прессования выполнено таким образом, что время охлаждения превышает время вытягивания в цикле прессования.
Пункт 3. Устройство прессования по пункту 1 или 2, содержащее нижний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с неподвижной нижней рабочей частью.Item 3. The pressing device according to
Пункт 4. Устройство прессования по пункту 1 или 2, содержащее верхний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с подвижной верхней рабочей частью с помощью одного или более верхних смещающих элементов, которые смещают верхний газовый охлаждающий инструмент от подвижной верхней рабочей части.Item 4. The pressing device according to
Пункт 5. Устройство прессования по пункту 1 или 2, где охлаждающий инструмент содержит верхний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с подвижной верхней рабочей частью, и нижний газовый охлаждающий инструмент, соединенный с неподвижной нижней рабочей частью, Item 5. The pressing device according to
при этом верхний газовый охлаждающий инструмент соединен с подвижной верхней рабочей частью с помощью одного или более верхних смещающих элементов, которые смещают верхний газовый охлаждающий инструмент от подвижной верхней рабочей части, и/или нижний газовый охлаждающий инструмент соединен с неподвижной нижней рабочей частью с помощью одного или более нижних смещающих элементов, которые смещают нижний газовый охлаждающий инструмент от неподвижной нижней рабочей части.wherein the upper gas cooling tool is connected to the movable upper working part by means of one or more upper displacement elements that displace the upper gas cooling tool from the movable upper working part, and/or the lower gas cooling tool is connected to the fixed lower working part by means of one or more lower displacement elements which displace the lower gas cooling tool from the stationary lower working part.
Пункт 6. Устройство прессования по пункту 4 или 5, где в нижней части цикла прессования верхний газовый охлаждающий инструмент находится на заданном первом расстоянии относительно заготовки, а нижний газовый охлаждающий инструмент находится на заданном втором расстоянии относительно заготовки.Item 6. The pressing device of item 4 or 5, wherein at the bottom of the pressing cycle, the upper gas coolant is at a predetermined first distance from the workpiece and the lower gas coolant is at a predetermined second distance from the workpiece.
Пункт 7. Устройство прессования по пункту 6, где заданное первое расстояние равно заданному второму расстоянию.Item 7. The pressing device according to item 6, wherein the predetermined first distance is equal to the predetermined second distance.
Пункт 8. Устройство прессования по любому из пунктов 4–7, где охлаждающий инструмент содержит ограничители, которые поддерживают минимальное расстояние между верхним газовым охлаждающим инструментом и заготовкой. Item 8. The pressing device according to any one of items 4-7, wherein the cooling tool contains stops that maintain a minimum distance between the upper gas cooling tool and the workpiece.
Пункт 9. Устройство прессования по пункту 8, где на верхнем газовом охлаждающем инструменте предусмотрены ограничители, при этом ограничители расположены с возможностью вхождения в контакт с нижним газовым охлаждающим инструментом для создания силы, противоположной смещающим элементам.Claim 9. The pressing apparatus of claim 8, wherein stops are provided on the upper gas coolant tool, wherein the stops are positioned to contact the lower gas coolant tool to generate a force opposing the biasing elements.
Пункт 10. Устройство прессования по пункту 9, где ограничители представляют собой стержни или бруски.
Пункт 11. Устройство прессования по любому из пунктов 8–10, где устройство выполнено с возможностью запуска цикла охлаждения при достижении минимального расстояния между верхним газовым охлаждающим инструментом и заготовкой.
Пункт 12. Устройство прессования по любому из пунктов 4–11, где смещающие элементы содержат одну или более пружин.
Пункт 13. Система прессования по любому из пунктов 1–12, где верхний газовый охлаждающий инструмент и/или нижний газовый охлаждающий инструмент содержат множество прорезей, соединенных с резервуаром со сжатым газом, при этом система дополнительно содержит орган управления для управления протеканием газа от резервуара через прорези.
Пункт 14. Система прессования по пункту 13, где прорези направлены по существу перпендикулярно заготовке.
Пункт 15. Система прессования по пункту 14, где газ представляет собой воздух при комнатной температуре.Item 15. The pressing system of
Пункт 16. Система прессования по любому из пунктов 13–15, дополнительно содержащая средство для регулирования температуры сжатого газа в резервуаре.
Пункт 17. Устройство прессования по любому из пунктов 1–16, где верхний и/или нижний прессующий штамп прессового штампа содержит каналы, проводящие охлаждающую жидкость или охлаждающий воздух.Item 17. The pressing device according to any one of
Пункт 18. Устройство прессования по пункту 17, где температурой в верхнем и/или нижнем прессующем штампе управляют на основании температуры на рабочей поверхности одного из штампов.
Пункт 19. Устройство прессования по пункту 18, дополнительно содержащее одну или более термопар на рабочей поверхности одного из прессующих штампов.
Пункт 20. Устройство прессования по любому из пунктов 1–19, где устройство прессования представляет собой механический пресс.
Пункт 21. Устройство прессования по любому из пунктов 1–19, где устройство прессования представляет собой серво–механический пресс.
Пункт 22. Устройство прессования по любому из пунктов 1–19, где устройство прессования представляет собой гидравлический пресс.
Пункт 23. Устройство прессования по любому из пунктов 1–22, дополнительно содержащее первый инструмент послеоперационной обработки, выполненный с возможностью выполнения первой послеоперационной обработки, при этом первый инструмент послеоперационной обработки расположен ниже по технологическому процессу от прессового штампа и содержит:Item 23. The pressing device according to any one of items 1-22, further comprising a first post-treatment tool configured to perform a first post-treatment, wherein the first post-treatment tool is located downstream of the press die and includes:
верхний и нижний штампы первого инструмента послеоперационной обработки, при этомupper and lower dies of the first postoperative tool, while
верхний штамп первого инструмента послеоперационной обработки соединен с верхней рабочей частью, а нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки соединен с нижней рабочей частью, и при этомthe upper die of the first finishing tool is connected to the upper working part, and the lower die of the first finishing tool is connected to the lower working part, and at the same time
механизм транспортировки заготовки дополнительно выполнен с возможностью транспортировки заготовки от прессового штампа к первому инструменту послеоперационной обработки.the workpiece transport mechanism is further configured to transport the workpiece from the press die to the first post-processing tool.
Пункт 24. Устройство прессования по пункту 23, где первая послеоперационная обработка включает обрезку кромок и/или резание заготовки, и при этомItem 24. The pressing device of item 23, wherein the first post-processing includes trimming and/or cutting the workpiece, and
верхний и/или нижний штампы первого инструмента послеоперационной обработки содержит одно или более режущих лезвий.the upper and/or lower dies of the first postoperative tool comprise one or more cutting blades.
Пункт 25. Устройство прессования по пункту 23 или 24, где верхний и/или нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки содержит один или более нагревателей или каналов, проводящих горячую жидкость.
Пункт 26. Устройство прессования по пункту 25, где нагреватели или каналы, проводящие горячую жидкость, выполнены с возможностью поддержания температуры заготовки выше 250 ºC или 300 ºC на основании температуры, измеренной на штампах первого инструмента послеоперационной обработки.Claim 26. The pressing apparatus of
Пункт 27. Устройство прессования по любому из пунктов 23–26, где верхний и/или нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки содержит каналы, проводящие охлаждающую жидкость, необязательно охлаждающую воду.Item 27. The pressing device according to any one of items 23-26, wherein the upper and/or lower die of the first finishing tool comprises channels that conduct coolant, optionally coolant water.
Пункт 28. Устройство прессования по любому из пунктов 25–27, где температурой в верхнем и/или нижнем штампе первого инструмента послеоперационной обработки управляют на основании температуры на рабочей поверхности одного из штампов.Item 28. The pressing device according to any one of items 25-27, wherein the temperature in the upper and/or lower die of the first finishing tool is controlled based on the temperature on the working surface of one of the dies.
Пункт 29. Устройство прессования по пункту 28, дополнительно содержащее одну или более термопар на рабочей поверхности одного из штампов первого инструмента послеоперационной обработки.Item 29. The pressing device of item 28, further comprising one or more thermocouples on the working surface of one of the dies of the first post-processing tool.
Пункт 30. Устройство прессования по любому из пунктов 23–29, дополнительно содержащее второй инструмент послеоперационной обработки, причем второй инструмент послеоперационной обработки расположен ниже по технологическому процессу от первого инструмента послеоперационной обработки, и механизм транспортировки заготовки дополнительно выполнен с возможностью транспортировки заготовки от первого инструмента послеоперационной обработки ко второму инструменту послеоперационной обработки, и при этом
верхний штамп второго инструмента послеоперационной обработки соединен с верхней рабочей частью, а нижний штамп второго инструмента послеоперационной обработки соединен с нижней рабочей частью.the upper die of the second finishing tool is connected to the upper working part, and the lower die of the second finishing tool is connected to the lower working part.
Пункт 31. Устройство прессования по пункту 30, где второй инструмент послеоперационной обработки выполнен с возможностью обрезки кромок и/или пробивания отверстий.
Пункт 32. Устройство прессования по пункту 31, где второй инструмент послеоперационной обработки содержит верхний и нижний штампы второго инструмента послеоперационной обработки, при этом
первый и/или второй инструмент послеоперационной обработки содержит одно или более режущих лезвий.the first and/or second postoperative tool comprises one or more cutting blades.
Пункт 33. Устройство прессования по любому из пунктов 30–32, где второй инструмент послеоперационной обработки содержит регулирующее устройство, выполненное с возможностью регулирования расстояния между верхним и нижним штампами второго инструмента послеоперационной обработки таким образом, чтобы деформировать заготовку, и при этом регулирующим устройством управляют на основании системы датчиков, выполненной с возможностью определения толщины заготовки. Item 33. The pressing device according to any one of items 30-32, wherein the second finishing tool comprises an adjusting device configured to adjust the distance between the upper and lower dies of the second finishing tool so as to deform the workpiece, and wherein the adjusting device is operated on the basis of a sensor system configured to determine the thickness of the workpiece.
Пункт 34. Устройство прессования по любому из пунктов 30–33, где температурой в верхнем и/или нижнем штампе первого инструмента послеоперационной обработки управляют на основании температуры на рабочей поверхности одного из штампов.
Пункт 35. Устройство прессования по пункту 34, дополнительно содержащее одну или более термопар на рабочей поверхности одного из штампов первого инструмента послеоперационной обработки.Item 35. The pressing device of
Пункт 36. Способ горячего формования заготовки, включающий:Item 36. A method for hot forming a preform, including:
- предоставление устройства прессования по любому из пунктов 1–35;- provision of a pressing device according to any of paragraphs 1-35;
- предоставление заготовки, подлежащей горячему формованию, выполненной из сверхвысокопрочной стали (UHSS), имеющей цинковое покрытие;- providing a billet to be hot formed, made of ultra-high strength steel (UHSS), having a zinc coating;
- нагревание заготовки;- heating the workpiece;
- размещение заготовки в охлаждающем инструменте; - placement of the workpiece in the cooling tool;
- охлаждение заготовки, при этом обеспечивая движение пресса вниз подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части;- cooling the workpiece, while ensuring the movement of the press down the movable upper working part relative to the fixed lower working part;
- выполнение движения пресса вверх подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части;- moving the press upwards of the movable upper working part relative to the fixed lower working part;
- установку в требуемое положение заготовки в прессовом штампе; и- installation in the required position of the workpiece in the press die; and
- вытягивание заготовки путем выполнения движения пресса вниз и вверх подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части.- pulling the workpiece by moving the press down and up the movable upper working part relative to the fixed lower working part.
Пункт 37. Способ по пункту 36, в котором заготовку нагревают до температуры, которая выше температуры аустенизации UHSS.Item 37. The method of item 36, wherein the preform is heated to a temperature that is higher than the UHSS austenitization temperature.
Пункт 38. Способ по пункту 37, в котором заготовку нагревают до температуры 860–910 ºC. Item 38. The method according to item 37, in which the workpiece is heated to a temperature of 860-910 ºC.
Пункт 39. Способ по любому из пунктов 36–38, в котором UHSS содержит приблизительно 0,22% C,1,2% Si, 2,2% Mn.Item 39. The method of any one of items 36-38, wherein the UHSS contains about 0.22% C, 1.2% Si, 2.2% Mn.
Пункт 40. Способ по пункту 39, в котором UHSS дополнительно содержит Mn, Al, Ti, B, P, S, N.
Пункт 41. Способ по любому из пунктов 36–40, в котором заготовку охлаждают в охлаждающем инструменте до температуры 500–600 ºC.
Пункт 42. Способ по любому из пунктов 36–41, дополнительно включающий охлаждение заготовки во время вытягивания.
Пункт 43. Способ по пункту 42, в котором заготовку охлаждают во время вытягивания до температуры 400–300 ºC. Item 43. The method of
Пункт 44. Способ по любому из пунктов 36–43, в котором устройство прессования содержит первый инструмент послеоперационной обработки, содержащий верхний и нижний штампы первого инструмента послеоперационной обработки, содержащие режущие лезвия, при этом
верхний штамп первого инструмента послеоперационной обработки соединен с верхней рабочей частью, а нижний штамп первого инструмента послеоперационной обработки соединен с нижней рабочей частью, и the upper die of the first finishing tool is connected to the upper working part, and the lower die of the first finishing tool is connected to the lower working part, and
способ дополнительно включает пробивание отверстий и/или обрезку кромок заготовки посредством the method further includes punching holes and/or trimming the edges of the workpiece by
транспортировки заготовки от прессового штампа к первому инструменту послеоперационной обработки; и transporting the workpiece from the press die to the first post-processing tool; and
обеспечение движения пресса вниз и вверх подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части.ensuring the movement of the press down and up the movable upper working part relative to the fixed lower working part.
Пункт 45. Способ по пункту 44, в котором температуру заготовки, расположенной в первом инструменте послеоперационной обработки, поддерживают выше 200 ºC, в частности выше 300 ºC.
Пункт 46. Способ по любому из пунктов 44 или 45, в котором устройство прессования содержит второй инструмент послеоперационной обработки, содержащий верхний и нижний штампы второго инструмента послеоперационной обработки, при этомItem 46. The method of any one of
верхний штамп второго инструмента послеоперационной обработки соединен с верхней рабочей частью, а нижний штамп второго инструмента послеоперационной обработки соединен с нижней рабочей частью, и the upper die of the second finishing tool is connected to the upper working part, and the lower die of the second finishing tool is connected to the lower working part, and
способ дополнительно включает:the method further includes:
транспортировку заготовки от первого инструмента послеоперационной обработки ко второму инструменту послеоперационной обработки; и transporting the workpiece from the first finishing tool to the second finishing tool; and
обеспечение движения пресса вниз и вверх подвижной верхней рабочей части относительно неподвижной нижней рабочей части.ensuring the movement of the press down and up the movable upper working part relative to the fixed lower working part.
Хотя в настоящем документе раскрыто только несколько примеров, возможны другие альтернативы, модификации, варианты использования и/или их эквиваленты. Кроме того, также охвачены все возможные комбинации описанных примеров. Таким образом, объем настоящего изобретения не должен ограничиваться конкретными примерами, а должен определяться только путем внимательного ознакомления с последующей формулой изобретения. While only a few examples are disclosed herein, other alternatives, modifications, uses, and/or equivalents are possible. In addition, all possible combinations of the described examples are also covered. Thus, the scope of the present invention should not be limited to specific examples, but should be determined only by careful reading of the following claims.
Claims (32)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19382899.3 | 2019-10-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2787134C1 true RU2787134C1 (en) | 2022-12-28 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013089167A1 (en) * | 2011-12-13 | 2013-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | Hot press formed product, manufacturing method for same, and press forming equipment |
RU2552819C1 (en) * | 2011-05-23 | 2015-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Method of hot pressing and mould for hot pressing |
EP3067128A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-14 | Autotech Engineering, A.I.E. | Press system for die quenching and method |
RU2612478C2 (en) * | 2012-03-30 | 2017-03-09 | Зальцгиттер Флахшталь Гмбх | Method for producing structural element made of steel by means of thermoforming |
RU2680486C1 (en) * | 2016-11-14 | 2019-02-21 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Hot stamping method and product produced therewith |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2552819C1 (en) * | 2011-05-23 | 2015-06-10 | Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн | Method of hot pressing and mould for hot pressing |
WO2013089167A1 (en) * | 2011-12-13 | 2013-06-20 | 株式会社神戸製鋼所 | Hot press formed product, manufacturing method for same, and press forming equipment |
RU2612478C2 (en) * | 2012-03-30 | 2017-03-09 | Зальцгиттер Флахшталь Гмбх | Method for producing structural element made of steel by means of thermoforming |
EP3067128A1 (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-14 | Autotech Engineering, A.I.E. | Press system for die quenching and method |
RU2680486C1 (en) * | 2016-11-14 | 2019-02-21 | Тойота Дзидося Кабусики Кайся | Hot stamping method and product produced therewith |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101754016B1 (en) | Press systems and methods | |
RU2742549C1 (en) | Methods for pressing coated steel and application of steel | |
RU2711705C2 (en) | Systems and methods of pressing | |
RU2787134C1 (en) | Pressing systems and methods | |
CA3150898C (en) | Press systems and methods |