CN108025343B - 避免镀层粘合至模具的热冲压设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种避免镀层粘合至模具的热冲压设备和方法。所述热冲压设备可以包括模具，所述模具接收被加热的镀层材料，挤压接收的镀层材料，并且在约束状态下迅速冷却经挤压的镀层材料。在挤压镀层材料之前，可以在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层。

Description

避免镀层粘合至模具的热冲压设备和方法
技术领域
本发明涉及热冲压设备和方法，更具体地涉及避免镀层粘合至模具的热冲压设备和方法。
背景技术
通常，车辆部件通过挤压成型方法来制造。
通过挤压成型方法制造车辆部件的方法大体通过成型工艺和精整工艺制造产品。成型工艺可以包括切割冷轧带卷和热轧带卷的原材料、将切割的材料转移至挤压模具，以及在挤压模具中挤压材料，精整工艺可以包括修剪不必要部分以及加工孔。
使用常规挤压成型方法的钢板加工方法仅通过加工由钢铁公司制造的钢板的强度和性质从而实现部件的形状。
因此，原材料的性质对应于被加工部件的性质。因此，当原材料的强度增加时，变得难以进行挤压成型，因此难以实现产品的精确形状。
由于近代汽车工业必然需要要求高强度和可成型性的部件，成型工艺的上述问题不可避免地限制了具有高强度的原材料的应用。
最近引进的热冲压方法在高温下进行，而常规挤压成型方法在低温下进行。
由于材料的伸长在高温下明显增加，材料在可成型性方面没有特定限制，并且能够通过热处理效果实现需要的高强度特征。
由于热冲压工艺多数在900℃或更高的高温下进行，材料的高温稳定性是重要因素。对于该性质，通常使用镀层钢板。例如，主要使用镀Al-Si钢板作为用作热冲压材料的材料。除了镀Al-Si钢板之外，近来对各种具有相对低成本的镀层钢板上进行了积极研究。
图1为简单显示常规热冲压方法的流程图，图2为简单显示常规热冲压方法的工艺图。
参考图1和图2，热冲压方法包括冲裁工艺S-11、热处理工艺S-12、热成型和迅速冷却工艺S-13以及修剪工艺S-14。
冲裁工艺S-11是将材料切割成希望的尺寸。热处理工艺S-12是在预定的温度范围内加热被冲裁的材料。热成型和迅速冷却工艺S-13是在被加热材料成型的同时迅速冷却被加热材料。修剪工艺S-14是使用激光设备等精确切割通过热成型和迅速冷却工艺形成并硬化的材料。
然而，当使用镀层钢板(例如镀Al-Si钢板)进行热冲压方法时，Al镀层可能粘合至模具。粘合至模具的Al镀层可能造成形成的产品(或部件)表面上的缺陷。
图3是显示当在常规热冲压方法中使用镀层钢板作为材料时模具10的表面上发生的粘合S的图。
图4是显示由于图3的模具10的表面上发生的粘合S在热冲压之后在形成的产品或部件100的表面上发生的镀层缺陷D(也被称为“凹痕”)的图。
特别地，当用于局部软化的热冲压方法使用镀层钢板作为材料时，Al镀层可能严重粘合至模具表面。在该情况下，操作者需要停止生产线的操作，通过检查模具表面来检查粘合水平，并且除去粘合。
相关技术描述于2011年4月28日申请的题为“热挤压成型方法”的韩国专利申请10-1033361号中。
发明内容
技术问题
本发明的各个实施方案涉及避免镀层粘合至模具的热冲压设备和方法，当使用镀层钢板作为热冲压的材料时，所述热冲压设备和方法可以避免镀层粘合至模具，因此改进通过热冲压形成的产品或部件的品质。
而且，本发明的各个实施方案涉及避免镀层粘合至模具的热冲压设备和方法，当使用镀Al钢板作为局部软化热冲压的材料时，所述热冲压设备和方法可以避免Al镀层粘合至模具。
技术方案
在一个实施方案中，提供一种热冲压设备，所述热冲压设备包括模具，所述模具接收被加热的镀层材料，挤压接收的镀层材料，并且在约束状态下迅速冷却经挤压的镀层材料。在挤压镀层材料之前，可以在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层。
模具可以包括设置在镀层材料上方的上方模具和设置在镀层材料下方的下方模具，镀层材料介于上方模具和下方模具之间，并且可以通过在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上施加防粘剂从而形成防粘层。
防粘剂可以包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇和75-85重量％的水。
在另一个实施方案中，提供一种热冲压设备，所述热冲压设备包括模具，所述模具接收被加热的镀层材料，挤压接收的镀层材料，并且在约束状态下迅速冷却经挤压的镀层材料。在挤压镀层材料之前，可以在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层，并且可以在模具的表面上形成冷却速度调节部件从而从模具以不同速度冷却镀层材料。
模具可以包括设置在镀层材料上方的上方模具和设置在镀层材料下方的下方模具，镀层材料介于上方模具和下方模具之间，可以通过在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上施加防粘剂从而形成防粘层，并且冷却速度调节部件可以在镀层材料的两个表面上对称地形成。
防粘剂可以包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇和75-85重量％的水。
在另一个实施方案中，提供一种热冲压方法，所述热冲压方法避免镀层粘合至模具并且使用所述热冲压设备。所述热冲压方法可以包括如下步骤：(a)通过将镀层材料切割成预定尺寸从而冲裁镀层材料；(b)通过加热处理镀层材料；(c)在挤压镀层材料之前，在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层；(d)使用具有其上形成的防粘层的模具热成型和迅速冷却镀层材料；以及(e)修剪形成的产品。
在步骤(c)中，模具可以包括设置在镀层材料上方的上方模具和设置在镀层材料下方的下方模具，镀层材料介于上方模具和下方模具之间，并且可以通过在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上施加防粘剂从而形成防粘层。
防粘剂可以包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇和75-85重量％的水。
有利效果
根据本发明的实施方案，当通过热冲压方法使用镀层钢板形成产品时，热冲压设备和方法可以避免镀层粘合至模具，因此改进通过热冲压形成的产品的品质同时避免产品的缺陷。
特别地，在局部软化热冲压的工艺中，热冲压设备和方法可以避免Al镀层粘合至模具，因此避免通过热冲压形成的产品或部件的表面上以凹痕形式留下的缺陷。
附图说明
通过如下具体描述结合所附附图，本发明的以上和其它方面、特征和优点将变得明显，在这些附图中：
图1为简单显示常规热冲压方法的流程图。
图2为简单显示常规热冲压方法的工艺图。
图3为显示根据常规热冲压方法Al镀层粘合至模具的图。
图4为显示通过常规热冲压方法形成的部件的表面上产生的凹痕的图。
图5为简单显示根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法的流程图。
图6为简单显示通过根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法形成的产品(或部件)的形状的图。
图7为简单显示局部软化热冲压设备的图。
图8至11为显示通过根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法在模具中形成防粘层的各种形状的横截面图。
具体实施方式
下面将参考所附附图对本发明的实施方案进行详细描述。
此外，将取消与公知功能或构造相关的详细描述从而不会不必要地模糊本发明的主题。
图5为简单显示根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法的流程图。
参考图5，根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法(下文简称为“热冲压方法”)可以包括冲裁步骤S100、热处理步骤S200、防粘剂施加步骤S300、热成型和迅速冷却步骤S400以及修剪步骤S500。
冲裁步骤S100是将镀层材料(例如镀Al-Si钢板)切割成必要尺寸。
热处理步骤S200是通过加热处理镀层材料。
防粘剂施加步骤S300是在热冲压或挤压镀层材料之前通过在模具的与镀层材料接触的表面上施加防粘剂从而形成防粘层。
下文将参考图8至图11详细描述防粘剂施加步骤S300和防粘层200。
可以以通过热成型和迅速冷却步骤S400和修剪步骤S500得到的具有希望的形状和性质的产品(或部件)的形式提供镀层材料。
图6为简单显示通过根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法形成的产品(或部件)的形状的图。
通过根据本发明的实施方案的热冲压方法形成的产品或部件100可以用于各种目的。然而特别地，产品或部件100在许多情况下可以用作车辆部件，并且不限于特定的类型和形状。
当使用镀层材料(例如镀Al-Si钢板)时，在使用热冲压方法的同时可能在模具10上出现例如粘合S的情况(参考图3)。因此，粘合可能造成产品或部件100的表面上的镀层缺陷(被称为凹痕D)(参见图4)。
图7简单显示了作为根据本发明的实施方案的热冲压设备的示例的局部软化热冲压设备的横截面形状。
参考图7，热冲压设备可以包括模具10和冷却速度调节部件。模具10可以包括上方模具和下方模具，所述上方模具和下方模具彼此联接从而形成对应于待加工的成型产品的形状的成型空间，并且冷却速度调节部件可以包括冷却设备20和加热设备30从而控制模具的冷却速度。
热冲压设备可以进一步包括多个温度传感器41以及控制器40，从而根据由温度传感器测量的温度值控制冷却设备20和加热设备30。
例如，热冲压设备可以将模具10的待局部软化的部分例如加热到250至450℃的预定温度，从而在通过模具10热冲压产品或部件之前调节冷却速度。此时，在模具的被加热部分几乎不冷却而待冷却部分迅速冷却的同时可以引起温度梯度。
图8至图11为显示通过根据本发明的实施方案的避免镀层粘合至模具的热冲压方法在模具中形成防粘层的各种形状的横截面图。
如图8至图11所示，根据本发明的实施方案的热冲压设备可以包括模具10，所述模具10接收被加热的镀层材料100，挤压接收的镀层材料100，并且在约束状态下迅速冷却经挤压的镀层材料100。
特别地，可以在模具10的表面上或特别在模具10的与镀层材料100接触的表面上形成防粘层200。
参考图8，模具10可以包括上方模具和下方模具，镀层材料100设置在所述上方模具和下方模具之间。换言之，上方模具可以设置在镀层材料100的上方，下方模具可以设置在镀层材料100的下方。
可以在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上形成防粘层200。
亦即，图8显示了在镀层材料100的上方或上方模具的底表面上形成防粘层200，图9显示了在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的每一者上形成防粘层200。
防粘层200可以通过如下工艺形成：操作者使用毛刷在模具10的与镀层材料100形成接触的表面上施加预定的功能性溶剂(下文称为“防粘剂”)或者使用专用喷涂设备在模具10的表面上喷涂功能性溶剂。然而，施加方法不受限制。
希望地，防粘剂可以包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇以及75-85重量％的水。
当将防粘层200施加至模具10和镀层材料100之间的接触部分时，防粘层200可以避免镀层材料100的Al镀层粘合至模具10的表面。
因此，防粘层200可以避免通过热冲压方法使用镀层材料100形成的产品或部件上出现凹痕D(参考图4)。
图10显示了根据本发明的另一个实施方案的热冲压设备。
参考图10，可以在模具10的表面上形成上述防粘层200，并且可以在模具10的表面上形成冷却速度调节部件300从而从模具10以不同速度冷却镀层材料100。
冷却速度调节部件300可以阻挡模具10和镀层材料100之间的直接接触。因此，即使当迅速冷却模具10时，相应部分可以维持于空气冷却状态，并且具有相对低的冷却速度。
换言之，不同于模具，形成冷却速度调节部件300的部分可能不会迅速冷却。因此，相应部分的镀层材料100可以具有相对低的抗张强度和高伸长。
冷却速度调节部件可以在材料的两个表面上对称地形成。
冷却速度调节部件300可以以填充空气的凹槽形状形成，如图10所示。然而如图11所示，冷却速度调节部件300可以包括打开/关闭块体330和驱动缸320。打开/关闭块体330可以在凹槽310中向上/向下移动，驱动缸320可以向上/向下移动打开/关闭块体330。
当形成镀层材料100时打开/关闭块体330可以平行于模具的表面移动，当冷却镀层材料100时形成台阶式凹槽310。
如上所述，当通过热冲压方法使用镀层钢板形成产品时，能够避免镀层粘合至模具，因此改进通过热冲压方法形成的产品或部件的品质同时避免形成的产品或部件的缺陷。
特别地，在局部软化热冲压的过程中，能够避免Al镀层粘合至模具，因此避免热冲压之后形成的产品或部件的表面上以凹痕形式留下的缺陷。
尽管已经提供一些实施方案从而结合附图阐述本发明，对于本领域技术人员明显的是所述实施方案仅以示例性方式给出，并且可以进行各种修改和等价替换而不偏离本发明的精神和范围。本发明的范围仅通过所附权利要求进行限定。

Claims (3)

1.一种热冲压设备，所述热冲压设备包括模具，所述模具接收被加热的镀层材料，挤压接收的镀层材料，并且在约束状态下迅速冷却经挤压的镀层材料，
其中在挤压镀层材料之前，在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层，
所述模具包括设置在镀层材料上方的上方模具和设置在镀层材料下方的下方模具，镀层材料介于上方模具和下方模具之间，并且
通过在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上施加防粘剂从而形成防粘层；所述防粘剂包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇以及75-85重量％的水。
2.一种热冲压设备，所述热冲压设备包括模具，所述模具接收被加热的镀层材料，挤压接收的镀层材料，并且在约束状态下迅速冷却经挤压的镀层材料，
其中在挤压镀层材料之前，在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层，并且在模具的表面上形成冷却速度调节部件从而从模具以不同速度冷却镀层材料，
所述模具包括设置在镀层材料上方的上方模具和设置在镀层材料下方的下方模具，镀层材料介于上方模具和下方模具之间，
通过在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上施加防粘剂从而形成防粘层，并且
冷却速度调节部件在镀层材料的两个表面上对称地形成，
所述防粘剂包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇和75-85重量％的水。
3.一种热冲压方法，所述热冲压方法避免镀层粘合至模具并且使用根据权利要求1或2所述的热冲压设备，所述热冲压方法包括如下步骤：
(a)通过将镀层材料切割成预定尺寸从而冲裁镀层材料；
(b)通过加热处理镀层材料；
(c)在挤压镀层材料之前，在模具的与镀层材料接触的表面上形成防粘层；
(d)使用形成有防粘层的模具热成型和迅速冷却镀层材料；以及
(e)修剪形成的产品，
其中在步骤(c)中，模具包括设置在镀层材料上方的上方模具和设置在镀层材料下方的下方模具，镀层材料介于上方模具和下方模具之间，并且
通过在上方模具的底表面和下方模具的顶表面的一者或多者上施加防粘剂从而形成防粘层，所述防粘剂包含10-20重量％的甲基2-苯基丙基十二烷基甲基硅氧烷共聚物、5-10重量％的C12-C14乙氧基化仲醇和75-85重量％的水。
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