[发明专利]一种加热系统和制备分区加热高强度钢板料的方法

说明书

本发明公开了一种加热系统和制备分区加热高强度钢板料的方法；系统包括第一机械手、第二机械手、第三机械手、旋转式预加热炉、分区加热式辊底炉以及与旋转式预加热炉连接用以驱动其旋转的驱动装置；其中，旋转式预加热炉包括预加热炉底座和固定在预加热炉底座上方的若干个预加热炉本体；第一机械手固定在任意一个所述预加热炉本体的一侧，第二机械手固定在旋转式加热炉和分区加热式辊底炉之间，第三机械手位于分区加热式辊底炉的出口处。本发明中的加热系统能够提供分区加热热成形工艺所需的分区加热高强度钢板料，同时能够匹配实际冲压节拍，满足工业上批量生产的需求，有利于加热后板料在生产线上的快速转运。

技术领域

本发明涉及高强度钢热冲压成形工艺领域，尤其涉及一种加热系统和制备分区加热高强度钢板料的方法。

背景技术

随着全球汽车产业的快速发展，能源紧缺和环境污染现象日趋严峻。如何提高能源利用率、减少环境污染备受各界关注，而合理、有效的车身轻量化措施对于节能减排至关重要。为了在实现车身轻量化的同时保证乘员安全，各种高强度钢被广泛应用于车身抗撞零件的设计和生产。然而，随着钢板强度逐渐提高，其在室温下的塑性明显降低，成形性能恶化，采用传统冲压工艺进行成形时，会出现成形载荷过大、模具磨损严重、板料易起皱、开裂等一系列问题。为解决上述问题，高强度钢热成形工艺应运而生，其原理为：将微观组织为铁素体+珠光体的高强度钢板料加热至A_c3以上某一温度，得到变形抗力小、延伸率大的均匀奥氏体组织，随后将板料迅速转移至带有冷却系统的冲压模具内快速成形，并保压、淬火，使其彻底转化为全马氏体组织，显著提高成形后零件的整体强度。

由于汽车车身是一个需要承受多种不同形式载荷的复杂结构，盲目地增加其结构整体的强度并不能获得最佳的抗撞效果。目前，对于某些热成形车身零件，如：热成形B柱结构，常需要其顶部具有高强度以抵抗碰撞侵入，而底部具有较高的塑形来变形吸能，即整个B柱结构存在软硬分区。

目前，有两种常见方法可实现热成形零件的软硬分区，即：分区冷却热成形工艺和分区加热热成形工艺。参阅图1和图2，前者是指整个板料在成形前已完全奥氏体化，通过改变淬火阶段板料不同区域的冷却速率实现软硬分区，后者是指通过改变热成形前板料不同区域的加热条件获得不同的奥氏体化状态，并经快速淬火后实现软硬分区。相对于分区冷却热成形工艺而言，分区加热热成形工艺具有明显优势：

1.可在不改变传统热成形模具的前提下，实现零件的软硬分区；

2.可避免在分区冷却热成形工艺中，为生成软质相而降低冷却速率，影响生产周期的问题；

3.通过适度加热，避免了冷却补偿所造成的能量损耗，提高了能效。

相对于分区冷却热成形工艺，分区加热热成形工艺仍处于发展初期，技术尚不成熟。目前，具有发展潜力的加热方式主要有两种：分流电阻加热方式和感应-接触加热方式。

参阅图3，在分流电阻加热方式中，由于铜块具有较大的横截面及较小的电阻率，因而电流会主要流经铜块，而较少地流经与其接触的板料区域，导致该区域板料产热较少，从而实现板料的分区加热。

参阅图4，在感应-接触加热方式中，利用已感应加热的接触板与板料间的接触传热对板料进行加热。通过控制两对接触板的温度，来实现板料的分区加热。

然而，上述两种分区加热方式目前仍处于试验室研究阶段，只能用于简单、小批量的试验研究。仅通过少量布置分流电阻加热或感应-接触加热设备很难匹配实际冲压节拍，无法满足工业上批量生产的需求；而大规模布置分流电阻加热或感应-接触加热设备不仅需要对各设备进行单独控制，还需要占用巨大的空间，同时不利于加热后板料在生产线上的快速转运。因此，需要设计一种高强度钢分区加热热成形工艺的加热系统，该系统能够提供分区加热热成形工艺所需的分区加热高强度钢板料，同时能够匹配实际冲压节拍，满足工业上批量生产的需求，有利于加热后板料在生产线上的快速转运。

发明内容