[发明专利]一种能够对薄钢板进行快速、无变形、无氧化均匀加热或差温加热的方法及设备

说明书

技术领域

本发明属于钢铁热处理和热冲压成形领域，尤其涉及一种能够对薄钢板进行快速、无变形、无氧化均匀加热或差温加热的方法及设备。

背景技术

薄钢板的热冲压及热处理是一种在各类工业领域，特别是在汽车车身零部件制造领域，应用广泛的加工技术。其工艺过程包括1)将薄钢板加热到规定温度，和2)对高温薄钢板施行规定的成形和/或处理操作。薄钢板加热方法对热冲压或热处理工艺的效率和可操作性以及对最终零件的质量均会产生很大的影响。目前薄钢板加热方法主要有箱式炉加热、火焰加热和感应加热三种，其共同的缺点是加热过程会导致薄钢板严重变形。另一方面，因为箱式炉加热速度缓慢，为配合后续热冲压或热处理工序的节奏及防止脱碳氧化的发生，其炉体必须被加长并加装可控气氛装置，这会大幅增大加热设备的投资成本。同时，传统的加热方法(包括上述三种方法)均无法对薄钢板实施精确控制的差温加热。差温加热是一种精确可控的非均匀加热，可用来实现对薄钢板的局部淬火。比如，把薄钢板的某些部位加热到奥氏体化温度以上，其余部位加热到奥氏体化温度以下，然后整体淬火，就可以获得包含高强度淬火马氏体部分和高塑性铁素体部分的复合性能零部件。具有如此复合性能的汽车车身零部件(如门B柱)可以实现保护乘员和吸收撞击能量的最佳配合，大大提高汽车的综合安全性能，因此具有极其广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对薄钢板进行快速、无变形、无氧化均匀加热或差温加热的方法以及实现这一方法的设备。

为达成此目的，本发明首先提供了一种快速接触加热方法，即使用一对被保持在等温状态的加热模板将被加热薄钢板夹紧，利用加热模板和被加热钢板之间的接触传热将后者快速加热，利用加热模板的夹持力阻止薄钢板的变形。

为达成此目的，本发明还提供了一种改变上述加热模板与被加热薄钢板之间接触换热系数的方法，在加热模板的换热面上形成高换热区和低换热区，以此来完成对薄钢板的可控差温加热。

为达成此目的，本发明还提供了一种在一对加热模板之间形成局部保护气氛的方法，以防止加热模板的换热面及被加热钢板的氧化。

为达成此目的，本发明还提供了一种可以实现上述方法的薄钢板加热设备，能够对薄钢板进行快速、无变形、无氧化均匀加热或差温加热，还可以完成上料、夹紧和放料等程序化工艺操作。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是薄钢板接触加热方法示意图；

图2是差温加热-淬火钢板上的硬度分布；

图3是薄钢板接触均匀加热或接触差温加热设备实施例示意图；

图4是图3所示加热模板的动作示意图，显示其3个不同的工作状态：a)接料状态，b)夹紧状态，和c)放料状态；

图5是图3所示加热模板上的保护气体预热管和出气孔示意图。

具体实施方式

图1是薄钢板接触加热方法示意图。一对置于一等温加热装置内由耐热钢制成的加热模板101在夹持力P的作用下将被加热钢板104夹紧。与被加热钢板104相比，加热模板101具有足够的厚度和热容量，因此其在加热过程中的温度波动可以被忽略不计。加热模板101具有由高换热区102和低换热区103构成的复合换热表面，前者与被加热钢板之间的换热系数要明显高于后者。所以，被加热钢板104与高换热区102接触的部分能够被快速加热到接近加热模板101的自身温度，而在同样的时间内，其与低换热区103接触的部分只能被加热到加热模板101自身温度以下的某一温度，从而在被加热钢板104上形成位置、尺寸、形状和温度均精确可控的高温区和低温区，实现差温加热。与此同时，施加在加热模板101上的夹持力P可以阻止被加热钢板104的变形。