[发明专利]高强度钢热成形局部加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑色金属热成形加热装置，更确切地说，本发明涉及一种高强度钢热成形局部加热装置。

背景技术

随着国民经济的快速增长、人民生活水平的提高、汽车保有量大幅度上升，能源、环境污染、行车安全等问题也日益凸显，如何在保证汽车安全性的前提下，实现汽车轻量化成为汽车行业亟待解决的重要课题。高强度钢以其单位重量碰撞安全性高的优势，成为汽车轻量化后保证汽车碰撞安全性的主要材料。而高强度钢热成形技术是实现高强度车身零件高精度冲压成形的重要方式。在成形过程中将硼钢加热到900℃左右，使之均匀奥氏体化，然后在带有冷却系统的模具内冲压成形，保压同时快速淬火冷却，使奥氏体转变为马氏体，大幅度提高零件强度。目前，通过热成形工艺获得的马氏体钢拥有1500MPa以上的强度极限和5～6％的伸长率。尽管如此，具有均匀高强度的安全部件通常并不能满足吸能性要求，强度高的零部件不一定能够最大限度地提升结构的碰撞吸能效果，合理的结构强度分布才可以改善零件的变形趋势和吸能特性。如：车身B柱加强板，其上端设计的强度应该很高，伸长率较低，下端设计的强度应该很低，伸长率较高。这样，当车身B柱受到侧面碰撞时，由于加强板下端较软，先产生变形，引导碰撞力向下方的门槛梁方向传递，从而减小B柱上端(乘员胸部高度位置处)乘员保护区的侵入量。而为使同一零件的不同部位具有不同的机械性能，实现性能按区域分布，传统的方法有：

1.拼焊板技术(TWB)，即将先进高强度钢和其它低强度钢拼焊在一起，实现性能按区域分布，而这种方法的缺点是TWB中的焊缝限制了板料的成形性，从而大大降低了零件形状的复杂性；同时，焊接前需要去除钢板表面的涂层，这会使加热过程中产生板料氧化的问题；并且不同厚度板料拼焊引起的板厚不连续也增加了成形模具的设计难度。

2.轧制板技术(TRB)，即在轧制过程中通过使用不同尺寸的轧辊来改变同一板件不同位置的厚度。该方法的缺点是为确保零件形状精确度及板料与模具间的良好接触，板料厚度的变化会增加模具设计的难度；同时由于排样约束的限制导致该方法的材料利用率偏低，成本较高。

3.后处理回火工艺，该方法是在得到完全马氏体化的零件后，对其局部区域进行后处理回火，使该处马氏体相转化为韧度好的低强度相。该方法的缺点是在零件成形完成后，需要额外消耗几分钟来进行后处理回火。除上述传统方法外，现今常采用的方法是热成形“局部冷却法”，将高强度钢板均匀奥氏体化并完成热成形后，通过在淬火冷却过程中，控制不同部位的冷却速率,实现同一零件不同部位具有不同相组成，进而获得不同机械性能的目的，即冷却速率大的部位生成强度高、硬度大的马氏体相,冷却速率小的部位生成强度低、伸长率高的软质相，此过程原理参阅图1。但是，“局部冷却法”也存在不足之处，即在淬火过程中，对板料冷却速率要求较高(即冷却速率有大有小)，需要准确的控制。同时，为使某些部位生成软质相，需要降低其冷却速率，降低冷却速率意味着延长生产周期，这与实际生产中提高生产效率的目标相矛盾。

参阅图1和图2，现今大多高强度钢热成形的研究都主要针对于其冷却过程中奥氏体相的分解产物，而忽视了奥氏体的形成过程。本发明从奥氏体形成过程入手，通过对板件不同部位施加不同的加热条件，得到不同的物质，比如：一部分板料加热至低于奥氏体的转变温度，则这部分维持板料的原始成分(未奥氏体化)，即铁素体和珠光体的混合软质相，而另一部分加热至高于奥氏体的转变温度，可得到奥氏体相，之后将此板料按照传统工艺成形淬火，便可以得到既具有铁素体和珠光体的混合软相又具有马氏体硬相的零件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术仅能实现材料机械性能均匀分布的问题，提供了一种高强度钢热成形局部加热装置。

为解决上述技术问题本发明是采用如下技术方案实现的：所述的高强度钢热成形局部加热装置包括上部机构、下部机构与加热机构。

下部机构包括上模座支撑柱与下部底座，下部机构通过下部底座与地基螺栓连接，上部机构包括上模座，上部机构通过上模座安装在下部机构中的4个结构相同的上模座支撑柱的上表面上，并采用焊接方式将上模座支撑柱的上表面与上模座的下表面固定连接，加热机构安装在下部机构后侧的地基上。