[发明专利]一种基于多传感器融合的在线可控连续自阻加热控制方法

说明书

技术领域

本发明属于热冲压异形坯料加热控制领域，尤其涉及一种基于多传感器融合的在线可控连续自阻加热控制方法。

背景技术

热冲压成形技术是提高高强度钢板塑性成形能力，保证冲压零件尺寸精度及提高冲压零件强度级别的新型成形技术，目前已成为高强钢汽车零部件制造行业的热门技术。热冲压工艺的坯料加热都采用辊底炉加热。其主要优势在于：适用于激光切割下料后不同形状坯料的均匀加热。但是，使用过程中也发现，采用该加热方式，由于加热速度的限制，要提高生产效率，只能通过增加炉身长度的方式实现。因此，通常辊底炉炉身长度大于40m，占地面积大，投资高；另外，由于加热过程为防止坯料氧化，需始终通入氮气保护，且炉体的炉底辊均为陶瓷辊，价格昂贵，单根陶瓷辊的市场价格一般在3000～5000元不等，上述两方面主要因素也在一定程度上增加了该加热方式的运行及维护成本。长远来看，为适应未来汽车产业快速发展，对于其高强钢汽车零部件制造亟需一种更加高效、低成本的替代加热方式能够取代现有辊底炉加热，促进热冲压成形技术的进一步提升，目前探讨较多的快速加热方式主要有感应加热、自阻加热以及火焰加热。

另一方面，现代汽车被动安全不再单纯考虑结构件的高强度化，而是提倡一种变强度的理念，希望在同一结构件的不同区域获得差异的强度，从而同时保证防撞性以及吸能性。为此，多数工艺还是基于传统辊底炉加热，而对热冲压模具采取分块加热及冷却的方式，实现坯料的变强度处理。除此之外，还有部分研究通过拼焊的方式将两种不同力学性能的成形件焊接在一起，以实现变强度处理。当然，还有研究通过热冲压后再对冲压件进行局部退火的工艺方式实现上述目的。

而考虑从坯料加热方式的改变或处理方面，目前提出的工艺思路也有一些，如利用感应加热或自阻加热对坯料进行局部加热后，再进行冲压；或者对坯料整体加热至奥氏体化以后，通过控制板料不同区域的冷却速度，待冷却一定时间后获得梯度化的温度场再进行热冲压等。但是，截止目前还没有任何一种快速加热方式能够真正有效的用于热冲压异形板料的在线可控加热。监于上述背景，综合考虑加热速度以及温度场可控的要求，本发明提出基于视觉轮廓识别的在线可控连续自阻加热工艺。

现有快速加热的方法主要有感应加热、自阻加热以及火焰加热三种。其中感应加热以及火焰加热主要用于管材的加热，而针对薄板材的加热，其最大的问题在于快速加热导致板材内应力的急剧增加，从而产生显著的板形缺陷，如果板材为异形板，则这一现象会更加明显。因此，针对感应加热以及火焰加热两种快速加热方式，在薄板材尤其是异形薄板材的加热方面因尚未有良好的解决措施而无法进一步推广。自阻加热技术目前虽然有应用于薄板带材加热的范例，但是目前应用该加热技术所加热的板材均为规整的矩形板材，其主要问题也是板形控制的问题。因为只有外部轮廓规整的板材，在自阻加热时沿板材长度方向每处横截面上的电流密度才能够保证一致，以至于不会由于温度梯度造成显著内应力而导致加热板形缺陷。因此，对于异形板的自阻加热，目前也没有良好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多传感器融合的在线可控连续自阻加热控制方法，旨在解决目前还没有任何一种快速加热方式能够真正有效的用于热冲压异形薄板料的在线加热速度以及温度场可控，造成加热过程容易诱发的板形不良的问题。

本发明是这样实现的，一种基于多传感器融合的在线可控连续自阻加热控制方法，该基于多传感器融合的在线可控连续自阻加热控制方法包括以下步骤：

首先，坯料在进入第一对电极辊之前，由坯料视觉检测系统完成外部轮廓的扫描并将信息传送至电脑主机，根据此特征信息由电脑主机根据加热目标温度需要以及坯料在特定温度下的屈服强度等特征信息，对第一对电极辊之间的加载电流、辊速以及接触压力进行初步设定，沿坯料厚度方向加载电流完成坯料的第一道次自阻加热；

坯料经第一道次加热完毕后，由随后布置的红外测温仪实时记录坯料沿长度方向的加热温度，反馈给电脑主机，计算机根据目标温度与实际测量温度的差值,通过智能PID算法,实时控制第一对电极辊的加热电流，将此修正信息以及布置于第二对电极辊前的坯料视觉检测信息前馈给第二对电极辊，由第二对电极辊通过对加载电流、辊速以及接触压力的进一步调整，用于沿坯料长度方向温度场的加热；

坯料加热完毕后，通过红外测温仪记录坯料最终加热温度场信息，存储给电脑主机数据库，电脑主机进行自学习计算，为后续相同或相似坯料的加热提供基础信息且用于后续坯料加热的进一步优化与提升。

进一步，电脑主机进行的精细化控制方法为：