本發(fā)明涉及一種加熱裝置，特別是一種高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置。

背景技術(shù)：

汽車工業(yè)在現(xiàn)代化發(fā)展中起著非常重要的作用，如何在保證汽車的安全性能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化并提高廢氣減排能力成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要課題。高強(qiáng)度鋼成為汽車輕量化后保證汽車碰撞安全性的主要材料之一。傳統(tǒng)的熱成型技術(shù)所得制件具有超高強(qiáng)度，但塑性通常超低，不一定能最大限度地提升結(jié)構(gòu)的碰撞吸能效果，合理的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分布才能夠改善零件的變形趨勢(shì)和吸能特性。近年來，為了使熱成形件兼具高強(qiáng)度和高塑性的力學(xué)性能指標(biāo)，分區(qū)特性熱成形技術(shù)成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。如：設(shè)計(jì)車身b柱加強(qiáng)板應(yīng)使上端強(qiáng)度很高且伸長(zhǎng)率較低，下端強(qiáng)度低且伸長(zhǎng)率較高。當(dāng)車身b柱收到側(cè)面碰撞時(shí)下端先產(chǎn)生變形，引導(dǎo)碰撞力向下方的門檻梁方向傳遞，從而保護(hù)b柱上端乘員區(qū)。前縱梁的設(shè)計(jì)應(yīng)使前端剛度小、塑性好，后端剛度大、塑性差，從而在正面碰撞中實(shí)現(xiàn)從前至后的變形能確保吸收足夠的能量，在保證剛度設(shè)計(jì)要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)汽車輕量化。

實(shí)現(xiàn)同一零件的機(jī)械性能按區(qū)域分布，傳統(tǒng)的方法一種是拼焊板技術(shù)，但焊縫的存在限制了板料的成形性；焊接前需要去除鋼板表面的涂層，在加熱過程中易氧化；不同厚度板料拼焊引起的板厚不連續(xù)增加了成形模具的設(shè)計(jì)難度。另一種是軋制板技術(shù)，但板料厚度的變化會(huì)增加模具設(shè)計(jì)的難度；同時(shí)由于排樣約束的限制導(dǎo)致該方法的材料利用率偏低，成本較高。還有一種是后處理回火工藝，其缺點(diǎn)是在零件成形完成后，需要額外消耗幾分鐘來進(jìn)行后處理回火。

目前常用冷卻法，是將高強(qiáng)度鋼板均勻奧氏體化后熱成形，再次通過控制不同部位的冷卻速率實(shí)現(xiàn)零件的特性按區(qū)域分布，但此方法在淬火過程中對(duì)板料冷卻速率控制的準(zhǔn)確要求較高；降低冷卻速率來獲得軟質(zhì)相也延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)效率。

另一種方法是通過對(duì)板件不同部位施加不同的加熱條件然后再冷卻淬火得到不同的物質(zhì)。而現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)加熱方法成形速度慢、能耗高、不環(huán)保、成形溫度受限且加熱裝置面積大。因此，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種克服上述不足的分塊加熱裝置，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度鋼零件不同區(qū)域具有不同的機(jī)械性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置，能夠同時(shí)對(duì)同一板料的不同部位施加不同的加熱條件，使同一高強(qiáng)度鋼零件不同區(qū)域具有不同的機(jī)械性能。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置，包括：

上模座；

下模座；

上分區(qū)加熱裝置，其設(shè)置在所述上模座下部，包括至少兩個(gè)不同溫度的加熱區(qū)域；

下分區(qū)加熱裝置，其設(shè)置在所述下模座的上部，包括至少兩個(gè)不同溫度的加熱區(qū)域；

其中，上分區(qū)加熱裝置的加熱區(qū)域和下分區(qū)加熱裝置的加熱區(qū)域位置上下對(duì)應(yīng)，能夠?qū)ν粔K板料同時(shí)進(jìn)行不同溫度的加熱。

優(yōu)選的是，所述板料設(shè)置在所述下分區(qū)加熱裝置的上部，并通過設(shè)置在所述下分區(qū)加熱裝置一側(cè)的固定裝置進(jìn)行固定。

優(yōu)選的是，在所述上分區(qū)加熱裝置、所述下分區(qū)加熱裝置中，相鄰加熱區(qū)域之間設(shè)置有隔熱板。

優(yōu)選的是，所述下分區(qū)加熱裝置包括：

下絕熱板罩，其為內(nèi)部中空的敞口方形結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在基座上，所述基座設(shè)置在所述下模座的上端面上；

下加熱機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述下絕熱板罩的內(nèi)部底面；

下加熱板，其設(shè)置在所述下絕熱板罩的內(nèi)部，所述下加熱機(jī)構(gòu)的上部，能夠接收并傳遞所述下加熱機(jī)構(gòu)傳遞的熱量，對(duì)板料進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的是，所述上分區(qū)加熱裝置包括：

上絕熱板罩，其設(shè)置在與所述上模座底面連接的上固定板上，為內(nèi)部中空的敞口結(jié)構(gòu)；

上加熱機(jī)構(gòu)，其設(shè)置在所述上絕熱板罩的內(nèi)部上面；

上加熱板，其設(shè)置在所述上絕熱板罩的內(nèi)部，所述上加熱機(jī)構(gòu)的下部，能夠接收并傳遞所述上加熱機(jī)構(gòu)傳遞的熱量，對(duì)板料進(jìn)行加熱。

優(yōu)選的是，所述下加熱板、所述上加熱板均采用紫銅材質(zhì)。

優(yōu)選的是，所述下加熱板、所述上加熱板朝向板料的一面開設(shè)有多個(gè)均布的凹槽。

優(yōu)選的是，所述凹槽內(nèi)部設(shè)置有熱電偶，能夠隨時(shí)測(cè)量板料的溫度。

優(yōu)選的是，所述上絕熱板罩和所述下絕熱板罩之間采用過盈配合。

優(yōu)選的是，所述上模座的下底面四角設(shè)置有四個(gè)相同的支撐導(dǎo)套，所述下模座的頂面四角設(shè)置有四個(gè)相同的支撐導(dǎo)柱，能夠在相對(duì)應(yīng)的所述支撐導(dǎo)套中上下滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分塊加熱裝置的上、下部分的接觸和分離。

本發(fā)明所述的有益效果

1、采用高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置實(shí)現(xiàn)了同一板料在具有不同特性的各部位之間的良好過渡。

在不對(duì)板料結(jié)構(gòu)作額外處理情況下使板料不同位置吸收不同熱量，在板料高溫區(qū)和低溫區(qū)轉(zhuǎn)變成不同的相，中間區(qū)域平滑過渡，克服了現(xiàn)有技術(shù)因焊縫、板厚不連續(xù)產(chǎn)生的過渡問題。

2、采用本裝置能通過改變不同區(qū)域的加熱條件，實(shí)現(xiàn)同一成形件成分的分區(qū)特性，減少了工序，降低了設(shè)備投資，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)率。另外也克服了冷卻法中為獲得軟質(zhì)相降低冷卻速率從而產(chǎn)生的降低生產(chǎn)效率的矛盾。

3、本裝置可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，在不同相的分塊方式上靈活可變。

通過對(duì)分塊直接傳導(dǎo)加熱板的控制，從而控制馬氏體相及鐵素體和珠光體混合相的分布位置；還可以通過控制加熱溫度和保溫時(shí)間，改變某區(qū)域各組成相成分間的相對(duì)比例。

4、本裝置用直接熱傳導(dǎo)加熱成形技術(shù)，加熱速度快、加熱時(shí)間短，且便于機(jī)械轉(zhuǎn)移。另外板料加熱變得更具有針對(duì)性，在不同的區(qū)域根據(jù)需要合理控制加熱能量，避免能源浪費(fèi)而且更加環(huán)保。

5、本裝置采用直接傳導(dǎo)技術(shù)加熱，以感應(yīng)線圈為熱源控制直接傳導(dǎo)加熱板，利用熱電偶實(shí)時(shí)測(cè)溫使加熱溫度靈活可控。本裝置通過分別控制各區(qū)域的加熱板對(duì)板料不同區(qū)域加熱，適用于零件整體加熱、局部加熱、不等溫加熱、局部半熱沖壓。

6、本裝置加熱過程板料位置固定，裝置面積只需在板料面積外擴(kuò)展很小的安裝尺寸，比傳統(tǒng)輥底爐等加熱裝置占地面積小得多，且體積小。本裝置利用直接熱傳導(dǎo)方式在絕熱空間內(nèi)對(duì)高強(qiáng)鋼板料加熱，使材料表面氧化少并且熱量耗散小。本裝置中直接傳導(dǎo)加熱板在板料上下對(duì)稱布置，在各自區(qū)域內(nèi)對(duì)板料上下均勻加熱，成形質(zhì)量好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置的上部結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明所述的高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置中的下部結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明所述的高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置上下分離可放置和取出板料時(shí)的結(jié)構(gòu)圖。

圖4為同一塊板料同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩組加熱情況的剖面圖。

圖5為同一塊板料同時(shí)實(shí)現(xiàn)三組加熱情況的剖面圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖1-5所示，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度鋼熱成形分塊加熱裝置，包括設(shè)置在分塊加熱裝置最上部的上模座110，上模座110為長(zhǎng)方形的中空箱式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝有控制整個(gè)上部機(jī)構(gòu)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)，同時(shí)能夠與設(shè)置在外部的控制系統(tǒng)連接，控制整個(gè)分塊加熱裝置的運(yùn)行。

上模座110的底端面連接有上固定板120，上固定板120的面積小于上模座110的面積，在上模座110的底面四角連接有四個(gè)相同的支撐導(dǎo)套130，上模座110與支撐導(dǎo)套130之間采用焊接的方式進(jìn)行固定連接。支撐導(dǎo)套130為內(nèi)部中空的圓筒。

分區(qū)加熱裝置包括上分區(qū)加熱裝置和下分區(qū)加熱裝置，上分區(qū)加熱裝置的加熱區(qū)域和下分區(qū)加熱裝置的加熱區(qū)域位置上下對(duì)應(yīng)，能夠同時(shí)對(duì)一塊板料同時(shí)進(jìn)行不同溫度的加熱；其中上分區(qū)加熱裝置設(shè)置在上模座110的下部，與固定板120的底面固連，包括：上絕熱板罩140、上加熱機(jī)構(gòu)150、上加熱板160、上隔熱板170；上絕熱板罩140的頂端面連接固定板120的底面，上絕熱板罩140為內(nèi)部中空的敞口方形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部依次設(shè)置有上加熱機(jī)構(gòu)150和上加熱板160，上加熱板160能夠接收來自上加熱機(jī)構(gòu)150傳遞的熱量，對(duì)板料310進(jìn)行加熱。

下模座210水平放置在地面上，通過地腳螺栓固定在地面上，下分區(qū)加熱裝置設(shè)置在下模座210的上部，包括：下絕熱板罩240、下加熱機(jī)構(gòu)250、下加熱板260，下絕熱板罩240通過基座220與下模座210連接。其中基座220的上端面與下模座210連接，下絕熱板罩240為內(nèi)部中空的敞口方形結(jié)構(gòu)，底面面積與基座220的面積相同，在下絕熱板罩240的內(nèi)部，依次設(shè)置有下加熱機(jī)構(gòu)250，其與上加熱機(jī)構(gòu)150相同，以及下加熱板260，下加熱板260能夠接收并傳遞下加熱機(jī)構(gòu)250傳遞的熱量，對(duì)板料310進(jìn)行加熱。

其中，上加熱機(jī)構(gòu)150和下加熱機(jī)構(gòu)250對(duì)稱設(shè)置，均包括至少兩組并排設(shè)置的能同時(shí)接受不同電流的感應(yīng)加熱線圈，用以在加熱時(shí)為同一塊板料的不同區(qū)域提供不同溫度。上加熱板160和下加熱板260的塊數(shù)與相應(yīng)的感應(yīng)加熱線圈的數(shù)量相同，并且位置相對(duì)應(yīng)，能夠傳遞相應(yīng)的溫度，實(shí)現(xiàn)同一塊板料310同時(shí)進(jìn)行不同溫度的加熱。

上隔熱板170設(shè)置在上分區(qū)加熱裝置中相鄰的加熱區(qū)域之間，將相應(yīng)的上感應(yīng)加熱線圈和上加熱板160劃為一組，與相鄰的感應(yīng)加熱線圈和上加熱板分隔開來，起到不同加熱溫度區(qū)域之間的隔熱作用。

下隔熱板270設(shè)置在下分區(qū)加熱裝置中相鄰的加熱區(qū)域之間，將相應(yīng)的下感應(yīng)加熱線圈和下加熱板劃260為一組，與相鄰的下感應(yīng)加熱線圈和下加熱板分隔開來，起到不同加熱溫度區(qū)域之間的隔熱作用。

作為一種優(yōu)選，在本發(fā)明中，上絕熱板罩140以及下絕熱板罩240的材質(zhì)選用隔熱材料。

作為一種優(yōu)選，在本發(fā)明中，上加熱板160和下加熱板的材質(zhì)選用傳熱較快的紫銅材料。

作為一種優(yōu)選，在本發(fā)明中，上隔熱板170和下隔熱板270的材質(zhì)選用陶瓷纖維隔熱材料。

在下模座210朝上的一面四角上，設(shè)置有四個(gè)相同的支撐導(dǎo)柱230，能夠與設(shè)置在上模座110底面四角的支撐導(dǎo)套130相互配合，并在支撐導(dǎo)套130中上下滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上、下部分的分離和結(jié)合。

板料310設(shè)置在分塊加熱裝置的下部，位于下分區(qū)加熱裝置的上端，與下加熱板260緊密貼合。上加熱板160、下加熱板260與上絕熱板罩140、下絕熱板罩240前后內(nèi)壁采用過盈配合，其中，上固定板120、上絕熱板罩140、下絕熱板罩240、基座220的底面積相同，長(zhǎng)度、寬度均大于上加熱板160和下加熱板260，同時(shí)上、下加熱板面積相同，長(zhǎng)度、寬度均大于板料310。在下加熱板260的一側(cè)設(shè)置有固定裝置270，能夠用來對(duì)板料的放置進(jìn)行固定。

在上加熱板160、下加熱板260朝向板料310的一面均開設(shè)有多個(gè)均布的凹槽，在凹槽內(nèi)部焊接有熱電偶，能夠隨時(shí)測(cè)量板料310不同位置的溫度。

在分塊加熱裝置工作時(shí)，上分區(qū)加熱裝置和下分區(qū)加熱裝置包括至少兩個(gè)溫度不同的加熱分區(qū)。

在另一實(shí)施例中，要實(shí)現(xiàn)板料左端區(qū)域?yàn)轳R氏體相，右端區(qū)域?yàn)殍F素體和珠光體混合相的情況，優(yōu)選材質(zhì)為22mnb5，選擇加熱機(jī)構(gòu)中設(shè)置有兩組感應(yīng)加熱線圈的分塊加熱裝置，在長(zhǎng)度方向?qū)辶掀浞謮K為兩個(gè)區(qū)域，將材質(zhì)為22mnb5的板料放置在下加熱板260上，并通過固定裝置270將板料定位，操作控制系統(tǒng)，將上部分塊加熱裝置向下移動(dòng)，四個(gè)支撐導(dǎo)套130與四個(gè)支撐導(dǎo)套230相配合，上絕熱板罩140到達(dá)下絕熱板罩240上，使二者相接觸，分塊加熱裝置的上下部分完全將板料覆蓋住，控制系統(tǒng)對(duì)兩組感應(yīng)線圈進(jìn)行通電，左邊感應(yīng)線圈的電流大于右邊感線圈的電流，使左邊加熱板比右邊加熱板熱得快，且兩邊均能在較短的通電時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度；在加熱過程中，加熱板凹槽內(nèi)的熱電偶實(shí)時(shí)測(cè)量溫度；當(dāng)左邊板料區(qū)域加熱至奧氏體化溫度后保持恒溫，使左邊區(qū)域完全奧氏體化；而右邊板料區(qū)域加熱溫度低于奧氏體化溫度，使右邊區(qū)域和右邊板料維持原始鐵素體和珠光體混合相；加工結(jié)束，通過控制系統(tǒng)將上、下部分分離，取出板料。

作為一種優(yōu)選，本發(fā)明中，奧氏體化溫度選擇900℃，右邊區(qū)域的加熱溫度選擇650℃。

在另一實(shí)施例中，要實(shí)現(xiàn)板料中間部分為馬氏體相，左邊板料和右邊板料為鐵素體和珠光體混合相的情況，優(yōu)選材質(zhì)為22mnb5，選擇加熱機(jī)構(gòu)中設(shè)置有三組感應(yīng)加熱線圈的分塊加熱裝置，將板料在長(zhǎng)度方向分為左、中、右三個(gè)區(qū)域，將材質(zhì)為22mnb5的板料放置在下加熱板260上，并通過固定裝置270將板料定位，操作控制系統(tǒng)，將上部分塊加熱裝置向下移動(dòng)，四個(gè)支撐導(dǎo)套130與四個(gè)支撐導(dǎo)套230相配合，上絕熱板罩140到達(dá)下絕熱板罩240上，使二者相接觸，分塊加熱裝置的上下部分完全將板料覆蓋住，控制系統(tǒng)對(duì)三組感應(yīng)線圈進(jìn)行通電，中間區(qū)域的感應(yīng)加熱線圈的電流大于左、右兩邊感應(yīng)加熱線圈的電流，使中間加熱板比左、右兩邊加熱板熱得快，且每個(gè)區(qū)域均能在較短的通電時(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度；在加熱過程中，加熱板凹槽內(nèi)的熱電偶實(shí)時(shí)測(cè)量溫度；當(dāng)中間板料區(qū)域加熱至奧氏體化溫度后保持恒溫，使左邊區(qū)域完全奧氏體化；而左、右兩邊板料區(qū)域的加熱溫度維持低于奧氏體化溫度，使右邊區(qū)域和右邊板料維持原始鐵素體和珠光體混合相；加工結(jié)束，通過控制系統(tǒng)將上、下部分分離，取出板料。

作為一種優(yōu)選，本發(fā)明中，奧氏體化溫度選擇900℃，左、右兩邊區(qū)域的加熱溫度選擇650℃。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。