[發(fā)明專利]高強(qiáng)度鋼梯度感應(yīng)加熱裝置

有效

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• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN105821185B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莊蔚敏;秦龍;解東旋;胡哲
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: C21D1/42
• 分類號: C21D1/42
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11369
• 代理人: 周明飛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高強(qiáng)度鋼制備領(lǐng)域，具體涉及高強(qiáng)度鋼梯度感應(yīng)加熱裝置。

背景技術(shù)

隨著能源危機(jī)和環(huán)境問題的凸顯，汽車輕量化已成為人們關(guān)注的焦點。目前，實現(xiàn)汽車輕量化的主要途徑有兩種：一是結(jié)構(gòu)輕量化，即利用有限元法和優(yōu)化設(shè)計方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，改善零件結(jié)構(gòu)、減少零件數(shù)量；二是材料輕量化，即在汽車制造上采用輕質(zhì)材料，如：高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂合金，塑料及復(fù)合材料等。而如何在實現(xiàn)輕量化的同時，保證汽車碰撞安全性已成為問題的關(guān)鍵。

汽車碰撞安全性是指通過車輛結(jié)構(gòu)及乘員保護(hù)系統(tǒng)的安全性設(shè)計，盡可能在事故發(fā)生時降低乘員受傷的程度，而因正面碰撞事故中傷亡人數(shù)最多，使得汽車正面碰撞安全性格外引人關(guān)注。汽車在正面碰撞過程中通過乘員艙前部區(qū)域的變形，有效地吸收車輛的沖擊動能，降低乘員艙變形，確保乘員有足夠的生存空間。而薄壁箱形結(jié)構(gòu)的前縱梁是前部區(qū)域中最主要的吸能部件，在正碰沖擊動能一定的情況下，若設(shè)計剛度過大，會使碰撞中傳遞到乘員身上的減速度值超過人體的耐沖擊閾值而直接致人傷亡；若設(shè)計剛度過小，會大大增加縱梁長度，同時，可能導(dǎo)致外部剛性物體侵入乘員艙，將乘員擠壓傷亡，因此，汽車前縱梁的剛度設(shè)計對于其在正碰中的表現(xiàn)尤為重要。為在保證剛度設(shè)計要求的同時實現(xiàn)汽車輕量化，通常，在前縱梁上使用具有梯度特性的高強(qiáng)度鋼，使其前端剛度小、塑性好，而后端剛度大、塑性差，從而在正面碰撞中實現(xiàn)從前至后的漸進(jìn)壓潰變形，確保其通過充分的塑性變形吸收足夠的能量。

目前，實現(xiàn)具有特性梯度的高強(qiáng)度鋼的方法有兩種：一種是將高強(qiáng)度鋼分段加熱奧氏體化后，通過控制部件不同部位的冷卻速度，使不同部位具有不同的室溫組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)梯度特性分布，但此方法中模具設(shè)計復(fù)雜，成本較高，且對特性梯度分布控制不精確；另一種是采用感應(yīng)加熱方法將部件從前至后加熱至不同溫度后，再通過冷卻方法使不同部位具有不同的室溫組織結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)特性梯度分布，而現(xiàn)有技術(shù)中感應(yīng)加熱方法中主要有如下兩種方法實現(xiàn)梯度加熱：

1、通過感應(yīng)加熱來加熱鋼材的一部分，而其余部分通過熱傳導(dǎo)方式進(jìn)行加熱，距離感應(yīng)加熱部位越遠(yuǎn)，則熱傳導(dǎo)加熱溫度越低，從而實現(xiàn)特性梯度分布。此方法雖然設(shè)備比較簡單，但溫度梯度無法控制，誤差較大。

2、通過設(shè)計兩段不同的感應(yīng)加熱線圈，一段為加熱線圈，一段為補(bǔ)溫線圈，兩段線圈通過不同頻率的交流電，實現(xiàn)不同溫度下的感應(yīng)加熱。加熱時使鋼材的前后兩部分分別處于兩段線圈之中，從而實現(xiàn)特性梯度分布。但此方法只能實現(xiàn)兩段溫度控制，無法實現(xiàn)均勻的溫度梯度，使最終的梯度特性不夠理想。

因此，需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上設(shè)計一種感應(yīng)加熱裝置，來實現(xiàn)更加均勻且可控制的梯度感應(yīng)加熱，以完成不同梯度特性的高強(qiáng)度鋼的加工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了高強(qiáng)度鋼梯度感應(yīng)加熱裝置，目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的感應(yīng)加熱方法在實現(xiàn)零件梯度加熱時溫度誤差大，不可控，不均勻等問題。本發(fā)明具有誤差小、可控溫、加熱溫度梯度均勻的特點。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

高強(qiáng)度鋼梯度感應(yīng)加熱裝置，包括：

加熱室，具有運送零件的進(jìn)料口；

傳送帶，其通過進(jìn)料口穿過所述加熱室至外部，用于在所述加熱室內(nèi)傳送待加熱零件；

感應(yīng)加熱線圈，其為內(nèi)徑逐漸增大的錐形結(jié)構(gòu)；所述傳送帶能夠沿所述感應(yīng)加熱線圈中心軸線方向通過；

變頻裝置，其電聯(lián)所述感應(yīng)加熱線圈，用于改變所述感應(yīng)加熱線圈的通電頻率；

控制裝置，其電聯(lián)所述傳送帶，用于控制所述零件的停留位置。

優(yōu)選的是，還包括：支撐桿底座，其上表面固定安裝傳送帶支撐桿。

優(yōu)選的是，還包括：進(jìn)料口封閉裝置，其固定安裝在所述支撐桿底座上，其能夠?qū)⑺鲞M(jìn)料口關(guān)閉，使所述加熱室處于封閉狀態(tài)。

優(yōu)選的是，所述進(jìn)料口封閉裝置包括：

爐門，其安裝于所述進(jìn)料口處，能夠用于封閉所述進(jìn)料口；

爐門伸縮裝置，其與所述爐門固定連接；

伸縮桿套筒，其固定安裝在所述支撐桿底座上，并且與所述爐門伸縮裝置同軸布置；

其中，所述爐門伸縮裝置以相對所述伸縮桿套筒滑動的方式安裝在所述伸縮桿套筒中，進(jìn)而控制所述爐門的開啟或者關(guān)閉。

優(yōu)選的是，所述進(jìn)料口封閉裝置還包括：伸縮桿套筒支撐底座，其固定支撐于所述支撐桿底座的上表面；其中，所述伸縮桿套筒的下表面固定支撐在所述伸縮桿套筒支撐底座的上表面。