用于生產(chǎn)金屬制品的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)的發(fā)明構(gòu)思總體涉及用于生產(chǎn)金屬制品的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些現(xiàn)有的方法中，用于熱沖壓的拉延模/成型模在建造和維護(hù)上常常是昂貴的并且與在環(huán)境溫度下進(jìn)行的冷沖壓的模具相比具有相對(duì)短的使用壽命。在熱沖壓中，進(jìn)入到具有大約800到850攝氏度的入口溫度的模具中的坯件的高溫促進(jìn)了與破壞機(jī)理相關(guān)的磨損，破壞機(jī)理包括毛邊，諸如表面疲勞這樣的過(guò)熱生裂，以及脫碳，所有的這些都趨向于軟化模具的表面并使模具容易受到磨損。
[0003]如果可以提供生產(chǎn)金屬制品的系統(tǒng)和方法以解決所認(rèn)識(shí)到的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)，則其因此將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]該公開(kāi)的發(fā)明構(gòu)思相信可以克服與生產(chǎn)金屬制品相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
[0005]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，熱沖壓裝置包括:第一和第二模具部分，其包括金屬M(fèi)的合金一一該金屬M(fèi)的合金具有比鐵基合金更高的導(dǎo)熱系數(shù)；以及與第一和第二模具部分中的至少一個(gè)連通的冷卻回路。在某些情況下，該冷卻回路包括多個(gè)由鐵基合金組成的冷卻通道。
[0006]該金屬M(fèi)可以為銅。金屬M(fèi)的合金可以包括按重量計(jì)大于50 %的金屬M(fèi)。第一和第二模具部分中的每個(gè)可以獨(dú)立地包括按重量計(jì)大于50%的金屬M(fèi)的合金。
[0007]該第一和第二模具部分可以各自包括第一和第二表面段，該第一和第二表面段一起限定了空腔并且其每個(gè)獨(dú)立地包括金屬M(fèi)的合金。
[0008]該第一和第二模具部分可以各自包括與該第一和第二表面段相鄰的第一和第二主體段，該第一和第二主體段獨(dú)立地包括按照重量計(jì)分別少于第一和第二表面段的至少20%的金屬M(fèi)的合金。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中該冷卻回路包括與第一和第二模具部分中的至少一個(gè)接觸的多個(gè)冷卻通道。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中該冷卻回路包括與第一和第二表面段中的至少一個(gè)接觸的多個(gè)冷卻通道。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中多個(gè)冷卻通道包括鐵基合金。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中金屬M(fèi)的合金包括鈹、錫以及鋅中的至少一個(gè)。
[0013]在一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例中，熱沖壓的方法包括按照此處所述使金屬零件經(jīng)受熱沖壓裝置。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種熱沖壓裝置，包含:
[0015]第一和第二模具部分，其每個(gè)包括銅合金，該銅合金包括按重量計(jì)超過(guò)50%的銅；以及與第一和第二模具部分中的至少一個(gè)連通的冷卻回路。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該第一和第二模具部分中的每個(gè)獨(dú)立地包括按重量計(jì)超過(guò)50%的銅合金。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中該第一和第二模具部分分別包括第一和第二表面段，該第一和第二表面段共同限定了空腔并且該第一和第二表面段中的每個(gè)獨(dú)立地包括銅
I=I O
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中該第一和第二模具部分分別包括與第一和第二表面段相鄰的第一和第二主體段，該第一和第二主體段獨(dú)立地包括按照重量計(jì)分別少于第一和第二表面段的至少20%的銅合金。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中該冷卻回路包括具有鐵基合金并與第一和第二模具部分中的至少一個(gè)接觸的多個(gè)冷卻通道。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中該冷卻回路包括具有鐵基合金并與第一和第二表面段中的至少一個(gè)接觸的多個(gè)冷卻通道。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種熱沖壓的方法，包含:
[0022]使金屬部件經(jīng)受由第一和第二模具部件限定的空腔，第一和第二模具部分中的至少一個(gè)包括金屬M(fèi)的合金，該金屬M(fèi)的合金具有比鐵基合金更高的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包含將具有金屬M(fèi)的合金的第一和第二模具部分中的至少一個(gè)與多個(gè)冷卻通道接觸。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包含通過(guò)鑄造形成多個(gè)冷卻通道。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包含將金屬部件與第一和第二模具部分接觸以產(chǎn)生壓縮。
[0026]以上的優(yōu)點(diǎn)以及其他的優(yōu)點(diǎn)和特征在以下連同附圖對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中將是顯而易見(jiàn)的。
【附圖說(shuō)明】
[0027]為了對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例更完整的理解，應(yīng)當(dāng)參考附圖中更詳細(xì)地闡釋的和下列通過(guò)示例的方式描述的實(shí)施例，其中:
[0028]圖1示例性地描述了按照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例生產(chǎn)金屬制品的系統(tǒng)；
[0029]圖2示例性地描述了生產(chǎn)自圖1中引用的金屬制品的非限定的流程；
[0030]圖3A示例性地描述了自圖1中引用的系統(tǒng)的局部分解圖；
[0031]圖3B示例性地描述了自圖3A中引用的系統(tǒng)的剖視圖(非等比例);
[0032]圖4示例性地描述了自圖1中引用的系統(tǒng)的可選擇的局部分解圖；
[0033]圖5A示例性地描述了自圖1中引用的系統(tǒng)的可選擇的局部分解圖；以及
[0034]圖5B示例性地描述了自圖5A中引用的系統(tǒng)的剖視圖(非等比例)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]參照附圖，相同的附圖標(biāo)記用于指代相同的組件。在以下說(shuō)明中，各種操作參數(shù)和組件被描述用于不同構(gòu)造的實(shí)施例。這些特定參數(shù)和組件作為示例被包含并且并非意在限定。
[0036]如此處的其他部分所描述的，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的本發(fā)明至少在這樣的情況下是有利的:熱沖壓模具可以由提供相對(duì)高的導(dǎo)熱系數(shù)的材料構(gòu)成并因此更有效率地進(jìn)行拉制件/沖壓件淬火的冷卻。該材料可以包括金屬或金屬合金，其不僅適于熱沖壓環(huán)境而且提供不能輕易地由諸如鐵或鋼這樣的現(xiàn)有鐵基合金得到的一個(gè)或多個(gè)益處。
[0037]在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，以及如圖1中示例性描述的，總體上以100示出的熱沖壓裝置包括沖壓機(jī)110，設(shè)置在沖壓機(jī)110中并包括金屬M(fèi)的合金的第一和第二模具部分112、114，該金屬M(fèi)的合金具有比鐵基合金更高的導(dǎo)熱系數(shù)，以及與該第一和第二模具部分112,114中的至少一個(gè)連通的冷卻回路116。
[0038]為了示例的目的，僅兩對(duì)第一和第二模具部分112、114在圖1中示出。然而，該熱沖壓裝置100不需要被限定為僅兩對(duì)第一和第二模具部分112、114。當(dāng)需要時(shí)，多于或少于一個(gè)兩組的第一和第二模具部分112、114可以被使用以及以任何適當(dāng)?shù)牟贾帽皇褂谩?br>[0039]該熱沖壓裝置100可以連同一個(gè)或多個(gè)其他組件一起使用，其可以共同稱為由圖1引用的總體上以102示出的熱沖壓系統(tǒng)。
[0040]圖2示例性地描述了總體上由200示出的流程，該流程用于制造圖1中所引用的金屬制品。在一非限定的示例中，以及基于圖2由圖1中所示的，金屬源材料通過(guò)源支架120提供到臺(tái)式切割機(jī)108 ;以及在此該金屬源材料被切割成所期望的形狀以形成一個(gè)或多個(gè)金屬部件118。這個(gè)步驟還參考圖2中的步驟202。
[0041]在步驟204，一個(gè)或多個(gè)金屬部件118可以手動(dòng)或通過(guò)機(jī)械手106傳送到熔爐104。該一個(gè)或多個(gè)金屬部件在步驟206在熔爐104中被加熱到一升高的溫度。
[0042]該一個(gè)或多個(gè)金屬部件118在加熱之后立即在步驟208選擇性地通過(guò)另一個(gè)機(jī)械手(未示出)被移除至放置在由空腔122限定的空腔122中。
[0043]在步驟210中，該金屬部件118通過(guò)第一和第二模具部分112、114沖壓以采用通過(guò)第一和第二模具部分112、114的相對(duì)表面限定的形狀。
[0044]在沖壓和壓縮過(guò)程中，第一和第二模具部分112、114的每一個(gè)可以獨(dú)立地通過(guò)與冷卻回路116連通來(lái)冷卻。該冷卻效果可以通過(guò)諸如由冷卻回路116輸送的冷卻水這樣的冷卻液的流動(dòng)施加在第一和第二模具部分112、114上。由于該第一和第二模具部分112、114中的至少一個(gè)包括具有相對(duì)較高導(dǎo)熱系數(shù)的金屬M(fèi)的合金，所以通過(guò)冷卻回路116輸送的冷卻效果通過(guò)包括金屬M(fèi)的合金的第一和第二模具部分112、114的使用被增強(qiáng)。因此，該金屬部件118可以通過(guò)與第一和第二模具部分112、114接觸而更有效且更快速地冷卻。相對(duì)更快的冷卻或淬火隨著沖壓提供了具有相對(duì)更高強(qiáng)度和所期望的金屬結(jié)構(gòu)的金屬部件 118。
[0045]如果金屬M(fèi)的合金具有比鐵基合金更高的導(dǎo)電系數(shù)，則該金屬M(fèi)可以為任何適當(dāng)?shù)慕饘?。沒(méi)有想要被任何特定的理論所限制，可以認(rèn)為金屬M(fèi)的合金與其相應(yīng)的純金屬M(fèi)相比在導(dǎo)熱系數(shù)上具有實(shí)質(zhì)的影響。此外，不同的金屬合金還可以具有在導(dǎo)熱系數(shù)上的可測(cè)量的差值。在對(duì)于銅的情況下，作為一群組的銅合金可以比鐵基合金的導(dǎo)熱系數(shù)多出數(shù)倍通常是可以接受的。
[0046]金屬M(fèi)的非限定列表包括銅、銀和鋁。在某些情況下，該金屬M(fèi)為銅。
[0047]金屬M(fèi)的合金可以采用任何適當(dāng)?shù)男问健＝饘費(fèi)的合金的非限定示例包括與一個(gè)或多個(gè)鈹、錫和鋅的銅合金。沒(méi)有想要被任何特定的理論限定，可以認(rèn)為鈹有助于建立強(qiáng)度，錫有助于鍍青銅色以及鋅有助于鍍黃銅色。
[0048]該金屬M(fèi)在金屬M(fèi)的合金中按重量計(jì)可以大于50%。合金家族典型地由金屬元素識(shí)別，其組成了成分的大部分。通過(guò)示例的方式，銅基合金將包含按重量計(jì)50 %或更多的元素銅。銀合金可以被使用；然而，銀合金相對(duì)于銅合金過(guò)于昂貴。鋁合金也可以被使用；然而，鋁合金不具備必要的壓縮強(qiáng)度。
[0049]第一和第二模具部分112、114的每