專利名稱：板坯成型方法和板坯的冷卻裝置的制作方法
板坯成型方法和板坯的冷卻裝置
本發(fā)明涉及一種金屬板坯的成型方法，其中將板坯加熱到預(yù)定溫度，然 后借助冷卻裝置冷卻，接著放入壓力機內(nèi)并成型。此外，本發(fā)明還涉及一種 金屬板坯的冷卻裝置。
術(shù)語"板坯"在下文中優(yōu)選地指平的金屬薄板，然而板坯也可以已經(jīng)預(yù) 成型以及有一種與平面定向不同的形狀。但是作為范例則從平的板坯出發(fā)。
長期以來已知并通用的是，金屬板坯在液壓機內(nèi)置于上模與下模之間， 然后模具相對移動，與此同時板坯按照模具型面的造型成型。
在所謂加壓淬火時，板坯為了淬火首先加熱到溫度約800。C至IOO(TC， 然后放入壓力才幾內(nèi)并成型，在壓力才幾內(nèi)保持成型力或4齊壓力，直至板坯或由 板坯成形的構(gòu)件的溫度冷卻到低于規(guī)定的目標溫度。然而所述的冷卻要持續(xù) 比較長的時間。由于壓力機在此時間內(nèi)不能進一步利用，所以制造單個構(gòu)件 化費很長的時間和不太經(jīng)濟。
為了提高方法的效率，已知加熱的板坯在放入成型壓力機內(nèi)前通過被導(dǎo) 引經(jīng)過一個風(fēng)道實行預(yù)冷卻，在風(fēng)道內(nèi)給板坯吹送空氣和/或惰性氣體，由此 冷卻到溫度約400。C至500°C。以此方式，顯著縮短板壞或成形的構(gòu)件必須 停頓在壓力^L內(nèi)的時間，但是相應(yīng)的冷卻風(fēng)道需要大的結(jié)構(gòu)空間，因為必須 提供比較長的冷卻行程，使構(gòu)件按所述方式冷卻降溫。
本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種金屬板坯的成型方法，采用這種方法達到板
坯快速和高效地冷卻及成型。此外應(yīng)提供一種金屬板坯的冷卻裝置，借助它
能以更簡單和節(jié)省空間的方式實施此方法。
有關(guān)方法的目的通過權(quán)利要求1的特征達到。其中規(guī)定，板坯在冷卻裝 置中將其至少一個板面和優(yōu)選地將其兩個相對的板面置于與冷卻件直接接
觸。 '
本發(fā)明的基本思想是，加熱的板坯通過與冷卻件直接接觸冷卻，亦即通 過接觸冷卻降溫。加熱的板坯放入彼此移開的冷卻件之間，在這之后將冷卻 件合攏，將對置側(cè)優(yōu)選地全面貼靠在板坯上并使之冷卻降溫。業(yè)已證明，一 方面通過直接的接觸冷卻達到板坯非?？焖俚乩鋮s，除此之外相應(yīng)的冷卻裝
4置所需要的空間比較小。
優(yōu)選地，冷卻裝置按液壓閉合裝置的類型設(shè)計，它有一個第一優(yōu)選地下 冷卻件和一個第二優(yōu)選地上冷卻件，冷卻件可借助液壓驅(qū)動或調(diào)整裝置，在 合攏的夾緊位置與彼此移開的打開位置之間調(diào)整。為了冷卻，將板坯置于冷 卻件之間，在這之后合攏冷卻件將板坯保持并優(yōu)選地夾緊在冷卻件之間。冷 卻件施加在板坯上的夾緊力同時可利用于實施板坯的成型。尤其規(guī)定，借助 冷卻件的夾緊力造成板坯內(nèi)塑性預(yù)成型。與之不同，冷卻件施加在板坯上的 夾緊力也可以如此'J、，以致冷卻件在板坯內(nèi)不引起或至多僅引起彈性變形， 從而在冷卻過程結(jié)束后板坯重新有其原始的幾何形狀，尤其成為平的板坯。
在冷卻過程結(jié)束后，啟動使冷卻件與板坯板面保持直接接觸的液壓調(diào)整 裝置，將冷卻件彼此移開，取出板坯，以及可以轉(zhuǎn)移到優(yōu)選地液壓式壓力機 中，在那里實施真正的成型過程。
按冷卻過程的一項可能的設(shè)計可以規(guī)定，使用者預(yù)先選擇由冷卻件施加
冷卻過程。
然而按本發(fā)明優(yōu)選的設(shè)計規(guī)定，在冷卻過程中檢測板坯的實際溫度，以 及冷卻持續(xù)進行，直至達到或低于規(guī)定的目標溫度。實際溫度與額定或目標 溫度之間的比較，按一般的方式由控制器進行，當達到或低于規(guī)定的目標溫 度時，控制器終止冷卻過程并將冷卻件彼此移開。
按本發(fā)明優(yōu)選的設(shè)計規(guī)定，不僅僅在一個位置，而是同時在板坯的不同 區(qū)域檢測^L坯的實際溫度。
為了保證按規(guī)定冷卻板坯，板坯應(yīng)盡可能同時在其兩個板面與各自的冷 卻件接觸。以及為了在形成冷卻件夾緊力之前保持盡可能小的熱傳導(dǎo)，按本 發(fā)明的進一步發(fā)展規(guī)定，板坯在冷卻過程開始前離冷卻件有間距地固定在它 們之間，只是當冷卻件合攏時才與它們接觸。為此目的，可在冷卻裝置內(nèi)設(shè) 可調(diào)的定距器，它們超過尤其下冷卻件向上伸出，以及板坯可離冷卻件有間 距地靠放在定距器上。當冷卻件相對移動并閉合時，上冷卻件壓在板坯上側(cè)， 由此將可調(diào)的定距器完全插入下冷卻件中，從而使板坯也在其下側(cè)與下冷卻 件接觸。
上述有關(guān)冷卻裝置的目的通過冷卻裝置的一個第一冷卻件和一個第二 冷卻件達到，它們可彼此相對調(diào)整以及板坯可夾緊在它們之間。這些冷卻件是尤其液壓閉合裝置的組成部分，以及可以借助液壓驅(qū)動或調(diào)整裝置，按上 面提及的方式彼此相對移動。
優(yōu)選地，至少冷卻件之一和尤其下冷卻件有可調(diào)的定距器，板坯可與冷 卻件有間距地安放在定距器上，所以加熱的板坯只有在冷卻件即將閉合前才 與下冷卻件4妻觸。
在冷卻過程結(jié)束后可能發(fā)生板坯粘附在上冷卻件上，當冷卻件彼比移開 時隨它一起提升。為了在這種情況下使板坯與上冷卻件分離，可以在上冷卻 件內(nèi)組合優(yōu)選地可液壓驅(qū)動的頂銷。
除其整個面積有至少近似恒定厚度的板坯外，還已知沿其面積有不同厚
度的區(qū)域并稱為"剪裁板坯(Tailored Blanks)"或"拼縫板坯(Patchwork Blanks)"。若將這種板坯夾緊在總是在其面朝板坯的表面設(shè)計為平面的冷卻 件之間，則板坯只在較厚的區(qū)域與冷卻件接觸，從而造成不均勻冷卻。為了 使沿面積改變厚度的板坯也能可靠并高效地冷卻，按本發(fā)明的進一步發(fā)展規(guī) 定，每個冷卻件由多個冷卻件部分構(gòu)成，其中，各冷卻件部分可以彼此獨立 調(diào)整。例如，冷卻件由6至8個冷卻件部分構(gòu)成，它們彼此并列并共同構(gòu)成 冷卻件。每個冷卻件部分可借助液壓驅(qū)動器與其他冷卻件部分無關(guān)地提升和 下降，從而使冷卻件可以通過相應(yīng)地調(diào)整冷卻件部分與要冷卻的板坯的表面 輪廓相適應(yīng)。
由于為各個冷卻件部分分別配設(shè)各自的液壓驅(qū)動器，所以通過以不同的 方式控制各冷卻件部分各自的液壓驅(qū)動器，也可以使各冷卻件部分在板坯上 施加不同的夾緊力。
此外按進一步的發(fā)展可以規(guī)定，冷卻件部分也可以彼此獨立地調(diào)節(jié)溫 度，所以板坯可按區(qū)域進行不同的冷卻，以例如對于較厚的板坯區(qū)比對于較 薄的板坯區(qū)實施更強的冷卻，以此方式在整個板坯內(nèi)幾乎同時達到期望的目
標溫度。
術(shù)語"冷卻"可理解為將板坯的實際溫度降低到期望的目標溫度。為此 目的，冷卻件應(yīng)有一個低于目標溫度的起始溫度，但與此同時冷卻件的溫度 可能高于環(huán)境溫度。
由下面參見附圖對實施例的說明中可清楚得知本發(fā)明的其他詳情和特 征。其中


圖1示意表示冷卻裝置局部剖切的前視6圖2示意表示按圖1的冷卻裝置局部剖切的側(cè)視圖；以及 圖3表示下冷卻件另 一種可選用的設(shè)計構(gòu)造。
在圖1和2中表示的冷卻裝置10包括四個垂直支柱12，它們分別支承 在地板E上以及配置在矩形的角點處。每兩個相鄰的支柱12在其上端和其 下端，通過橫梁12a和12b互相連接成一個框架。在每個上部橫梁12a的上 側(cè)安裝一個向上伸的固定柱塞22a，缸筒22b可移動地安置在其上端。柱塞 22a和缸筒22b共同構(gòu)成一個液壓調(diào)整裝置11。這兩個缸筒22b通過橋梁17 互相固定連接，在橋梁的下側(cè)固定上模18。上模18包括一塊安裝在橋梁17 上的上底板18a,在其下側(cè)固定一個板狀冷卻件19。在底板18a內(nèi)設(shè)多個形 式上為柱塞-缸組件的液壓操縱裝置24，它們分別與一個穿過冷卻件19的頂 銷25連接。
在冷卻裝置10的下部區(qū)域內(nèi)設(shè)置一個工作臺13,它4昔助支柱14支承 在垂直支柱12之間，其中支柱14可借助調(diào)整裝置23調(diào)整高度，如用雙向 箭頭B表示的那樣。在上模18的下方，工作臺13的上側(cè)，設(shè)下模15,它 有一塊下底板15a,在其上側(cè)設(shè)有一個板狀冷卻件16。在底板15a內(nèi)集成組 合有多個形式上為柱塞-缸組件的液壓操縱裝置20,它們分別與一個穿過冷 卻件16的銷釘狀定距器21連接。
通過啟動液壓調(diào)整裝置11,橋梁17與上模18 —起可朝下模15的方向 下降(見雙向箭頭A)，直至將一個平的金屬板坯P夾緊在上模18與下模15 之間或相應(yīng)的冷卻件19與16之間。
冷卻件19與16按已知的方式冷卻以及尤其流過冷卻流體。
下面闡述冷卻裝置10的工作方式。在圖示實施例沖是厚度一致的金屬 平板的板坯P，在一個圖中未表示的連接在上游的工作站內(nèi)，加熱到溫度約 900。C以及接著放入冷卻裝置10，此時將板坯的下側(cè)安放在向上伸出下模15 冷卻件16的定距器21上。在這里，板坯P保持離冷卻件16有一定距離。 圖1和2中表示了這種狀態(tài)。
然后，啟動液壓調(diào)整裝置11，由此使橋梁17與上模18 —起下降，直 至上模18的冷卻件19與板坯P上側(cè)接觸。此時將上模18的操縱裝置24去 激活，從而使得頂銷25插入冷卻件19內(nèi)。
隨著上模18進一步下降，板坯P從上方壓靠在下模15的冷卻件16上 側(cè)，此時定距器21插入冷卻件16內(nèi)。在冷卻裝置10的這種閉合狀態(tài)，以較小的力將板坯P夾緊在兩個冷卻件16與19之間。上模18的冷卻件19面 朝板坯P的下側(cè)以及下模15的冷卻件16面朝板坯P的上側(cè)分別設(shè)計為平面， 所以當冷卻裝置IO閉合時，板坯不發(fā)生變形或至少不發(fā)生永久變形。
在冷卻過程中借助相應(yīng)的傳感器檢測板坯P上多個部位的實際溫度，并 向圖中未表示的一個控制器輸送溫度信號，只有在實際溫度低于規(guī)定的目標 溫度時，控制器才通過提升橋梁16和上模18打開冷卻裝置10。
在打開冷卻裝置10時可能發(fā)生板坯P粘附在上模18冷卻件19的下側(cè) 并隨其一起上升。在這種情況下啟動頂銷21的操縱裝置24，所述頂銷21 使板坯P脫離上才莫18。
圖1表示平的板P,它沿其整個面積有恒定的厚度。然而還已知一些板 坯，它們有厚度不同的區(qū)域以及在使用一個整體式平的冷卻件時不足以將它 們夾緊。圖3表示下模15的一種改型，其中冷卻件16由三個并列的冷卻件 部分16a、 16b和16c構(gòu)成。每個冷卻件部分16a、 16b和16c配備有一個自 己的液壓驅(qū)動器26a、 26b和26c，因此冷卻件部分16a、 16b和16c可以彼 此獨立提升和下降。以此方式，冷卻件部分16a、 16b和16c可以相互調(diào)整 為，也能實現(xiàn)良好地夾緊有不同厚度的區(qū)域的板坯。
雖然圖3只表示下模的改型，但也可轉(zhuǎn)而選擇或附加地按同樣方式設(shè)計 上模，此時將上模的冷卻件19設(shè)計為有多個冷卻件部分，它們各具有一個 自己的液壓驅(qū)動器。
圖3中冷卻件16分為三個冷卻件部分16a、 16b和16c。此冷卻件16 也可以分成更多個冷卻件部分，業(yè)已證實再分為6至8個冷卻件部分是合理 的，它們4姿2x3或2x4的陣列布置。
工作臺13并因而下模15的高度調(diào)整，可用于使下模的上邊緣的位置與 自動轉(zhuǎn)移裝置，例如抓具或機器人的轉(zhuǎn)送高度相匹配。
權(quán)利要求
1.一種金屬板坯(P)成型方法，其中，將板坯(P)加熱到預(yù)定溫度，然后借助冷卻裝置(10)冷卻，接著放入壓力機內(nèi)并成型，其特征為，所述板坯(P)在冷卻裝置(10)中被置于至少以其一個板面與冷卻件(16、19)直接接觸。
2. 按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為，所述板坯(P)被置于以其兩個板面與冷卻件(16、 19)直接接觸。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為，所述板坯(P)以其板面全面與冷卻件(16、 19)4妻觸。
4. 按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征為，所述板坯(P)夾緊在冷卻件(16、 19)之間。
5. 按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征為，所述板坯(P)借助冷卻件(16、19)成形。
6. 按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征為，所述冷卻件(16、 19)的夾緊力僅僅S1起板坯(P)的彈性變形。
7. 按照權(quán)利要求4至6之一所述的方法，其特征為，所述冷卻件(16、19)借助液壓調(diào)整裝置(11 )彼此夾緊。
8. 按照權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征為，在冷卻過程中檢測板坯(P)的實際溫度，以及冷卻持續(xù)進行，直至達到或低于規(guī)定的目標溫度。
9. 按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征為，在板坯(P)的不同區(qū)域內(nèi)同時檢測板坯(P)的實際溫度。
10. 按照權(quán)利要求1至9之一所述的方法，其特征為，所述板坯(P)在冷卻過程開始前離冷卻件(16、 19)有間距地固定在它們之間，以及當冷卻件(16、19)合攏時與它們接觸。
11. 按照權(quán)利要求1至IO之一所述的方法，其特征為，所述板坯(P)力口熱到溫度800 。C至IOO(TC。
12. 按照權(quán)利要求1至11之一所述的方法，其特征為，所述板坯(P)冷卻到溫度40(TC至500。C。
13. —種金屬板坯(P)的冷卻裝置(IO),其特征為，該冷卻裝置(10)具有一個第一冷卻件(16)和一個第二冷卻件(19),它們可彼此相對調(diào)整以及板坯(P)可夾緊在它們之間。
14. 按照權(quán)利要求13所述的冷卻裝置，其特征為，所述冷卻件(16、 19)可液壓調(diào)整。
15. 按照權(quán)利要求13或14所述的冷卻裝置，其特征為，至少所述冷卻件(16、 19)之一有可調(diào)的定距器(21),所述板坯(P)可與該冷卻件(16)有間距地安放在該定距器上。
16. 按照權(quán)利要求13至15之一所述的冷卻裝置，其特征為，該冷卻裝置具有至少一個溫度傳感器，借助它可以在冷卻過程中檢測板坯(P)的實際溫度。
17. 按照權(quán)利要求13至16之一所述的冷卻裝置，其特征為，每個冷卻件(16、 19)由多個冷卻件部分(16a、 16b、 16c)構(gòu)成，其中，各冷卻件部分(16a、16b、 16c)可以彼此獨立調(diào)整。
18. 按照權(quán)利要求17所述的冷卻裝置，其特征為，通過所述各冷卻件部分(16a、 16b、 16c)可以在板坯(P)內(nèi)施加不同的夾緊力。
19. 按照權(quán)利要求17或18所述的冷卻裝置，其特征為，所述各冷卻件部分(16a、 16b、 16c)的溫度可以彼此獨立調(diào)整。
全文摘要
在金屬板坯成型時，將板坯加熱到預(yù)定溫度，然后借助冷卻裝置冷卻，接著放入壓力機內(nèi)并成型。本發(fā)明規(guī)定，板坯在冷卻裝置中至少將其一個板面，尤其將兩個板面，置于與一個冷卻件直接接觸，以及尤其夾緊在冷卻件之間。金屬板坯相應(yīng)的冷卻裝置有一個第一冷卻件和一個第二冷卻件，它們可彼此相對調(diào)整以及板坯可夾緊在它們之間。
文檔編號B21D22/02GK101674901SQ200880014448
公開日2010年3月17日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者烏爾里克·薩拉蒙, 詹斯·阿斯帕克 申請人:舒勒Smg兩合公司