汽车车身覆盖件成形模具型面感应加热淬火强化方法技术

本发明专利技术提供一种汽车车身覆盖件成形模具型面感应加热淬火强化方法。包括有设计和加工感应加热器以及与之相配套的冷却喷头；配置感应加热电源和冷却液供给装置；将感应加热器和冷却喷头集成安装在驱动装置上；接通感应电源使感应加热器通电，控制感应加热器和冷却喷头沿已经设计好的移动路径作空间曲线运动，此时通过感应加热器进行模具型面的感应加热，使待处理模具型面上升到相变温度以上；延迟一定时间后，安装在驱动装置上的冷却喷头向已加热的车身覆盖件模具型面喷洒冷却液。本发明专利技术方法可以根据车身覆盖件成形模具型面载荷分布不均匀、失效进程不一的情况，实现模具型面不同区域的选择性强化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于金属材料热处理
，尤其涉及到一种针对汽车车身覆盖件成形 模具型面连续移动感应加热淬火强化方法。
技术介绍
车身是汽车的三大总成之一，它主要由冲压成形的覆盖件组成。车身覆盖件成形 模具体积大、型面轮廓复杂，精度要求高，制造技术难度大、成本高、周期长。在高强度钢材、 轻质结构及其精确成形工艺日益广泛应用的情况下，车身覆盖件成形模具需要具有更高的 几何精度、机械性能和使用寿命。多轴联动高精度数控切削机床的应用保证了大型模具复 杂型面的几何精度，但在高强钢板冲压成形的严酷工况下，模具型面磨损、局部开裂等失效 形式依然严重影响车身覆盖件成形模具的精度保持性和使用寿命，已成为制约高质量车身 制造水平的瓶颈问题。因此，在车身覆盖件成形模具型面机械加工完成之后，必须对其进行 正确的强化处理，以提高型面的耐磨性和使用寿命。 由于体积庞大、结构复杂、型面几何精度要求高，普通模具零件的强化方法难以用 于车身覆盖件成形模具。目前，车身覆盖件成形模具主要采用强化工艺是： (1)火焰局部加热表面强化淬火。火焰局部加热淬火属于外热源加热，温度场和工 艺过程难以控制、操作难度大，以致表面硬度、淬硬层深度不均匀性大，同时火焰加热还会 降低了模具型面的几何精度和光洁度等级，有时甚至还会因加热不善而造成的模具烧损报 废。 (2)激光局部加热强化淬火工艺。激光局部加热淬火的淬硬层深度只有0. 05mm左 右，淬硬层太薄，难以满足模具耐磨性、精度保持性以及后续修模工艺余量的要求，同时一 次性加热区太小导致生产效率低，设备投资大、生产成本过高。 从应用的效果来看，这两种强化方式均存在着非常明显的不足，以至于车身覆盖 件成形模具型面强化质量不高，不能适应车身制造技术发展要求，需要寻求新的表面强化 方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述存在的不足，提供一种解决现有工艺在车 身覆盖件成形模具型面强化中的不足和问题，可以根据车身覆盖件成形模具型面载荷分布 不均匀、失效进程不一的情况，实现模具型面不同区域的选择性强化的汽车车身覆盖件成 形模具型面感应加热淬火强化方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： ，其特征在于，包括有如下 步骤： 首先进行感应加热淬火强化工艺规划并设计和加工感应加热器，其中感应加热淬 火强化工艺规划包括感应加热器移动路径设计、感应加热电源参数选择、感应加热器和冷 却喷头移动速度以及冷却液供给参数的确定；设计和加工感应加热器包括感应加热器结构 设计并通过一定的加工工艺将其制作完成； 然后，准备好感应加热电源和冷却液供给装置并开始强化工艺的实施； 淬火强化工艺实施时，将感应加热器和冷却喷头集成在一起，安装在一个可以实 现空间曲线运动的驱动装置上；设定高频感应电源参数并与感应加热器连通，冷却喷头与 冷却液供给装置相连； 接通感应电源使感应加热器通电，控制感应加热器和冷却喷头沿已经设计好的移 动路径作空间曲线运动，此时使感应加热器对待处理模具型面进行感应加热，使待处理模 具型面上升到相变温度以上； 延迟一定时间后，安装在驱动装置上的冷却喷头沿着移动路径向已加热的车身覆 盖件模具型面喷洒冷却液，使型面温度快速下降，形成淬硬层； 重复执行上述动作，直至模具型面待强化区域全部强化完毕。 在上述方案中，所述的待处理模具型面指的是车身覆盖件成形模具，主要是指构 成商用车或乘用车车身内外覆盖件冲压成形过程中所使用的拉深模、修边模具以及翻边模 等。车身覆盖件成形模具型面是指在冲压成形过程中上、下模（或凸凹模）上与被成形板 料相接触的工作面区域。车身覆盖件成形模具型面强化是指对型面全部或局部以感应淬火 的方式使其表面层的硬度和强度升高，以实现提高其耐磨性等目的。 在上述方案中，感应加热器和冷却喷头移动路径的设计应该满足：感应加热器和 冷却喷头的移动路径覆盖待处理模具型面的拟强化区域，包括型面上的各类复杂空间曲 面。所述的移动路径必须覆盖型面上板料剧烈变形、凸凹模强烈冲击以及压边区域，即模具 型面上的易磨损区。 在上述方案中，所述的感应电源参数选择是指确定空间曲面局部连续移动感应加 热电源的频率和功率值，确定的方法是： 电源频率： 电流透入深度L (单位：mm)与淬硬层深度d (单位：mm)必须：L彡d，电源频率f (单 位：kHz)为本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽车车身覆盖件成形模具型面感应加热淬火强化方法，其特征在于，包括有如下步骤：首先进行感应加热淬火强化工艺规划并设计和加工感应加热器，其中感应加热淬火强化工艺规划包括感应加热器移动路径设计、感应加热电源参数选择、感应加热器和冷却喷头移动速度以及冷却液供给参数的确定；设计和加工感应加热器包括感应加热器结构设计并通过一定的加工工艺将其制作完成；然后，准备好感应加热电源和冷却液供给装置并开始强化工艺的实施；淬火强化工艺实施时，将感应加热器和冷却喷头集成在一起，安装在一个可以实现空间曲线运动的驱动装置上；设定高频感应电源参数并与感应加热器连通，冷却喷头与冷却液供给装置相连；接通感应电源使感应加热器通电，控制感应加热器和冷却喷头沿已经设计好的移动路径作空间曲线运动，此时使感应加热器对待处理模具型面进行感应加热，使待处理模具型面上升到相变温度以上；延迟一定时间后，安装在驱动装置上的冷却喷头沿着移动路径向已加热的车身覆盖件模具型面喷洒冷却液，使型面温度快速下降，形成淬硬层；重复执行上述动作，直至模具型面待强化区域全部强化完毕。

【技术特征摘要】
1. 汽车车身覆盖件成形模具型面感应加热淬火强化方法，其特征在于，包括有如下步 骤： 首先进行感应加热淬火强化工艺规划并设计和加工感应加热器，其中感应加热淬火强 化工艺规划包括感应加热器移动路径设计、感应加热电源参数选择、感应加热器和冷却喷 头移动速度以及冷却液供给参数的确定；设计和加工感应加热器包括感应加热器结构设计 并通过一定的加工工艺将其制作完成； 然后，准备好感应加热电源和冷却液供给装置并开始强化工艺的实施； 淬火强化工艺实施时，将感应加热器和冷却喷头集成在一起，安装在一个可以实现空 间曲线运动的驱动装置上；设定高频感应电源参数并与感应加热器连通，冷却喷头与冷却 液供给装置相连； 接通感应电源使感应加热器通电，控制感应加热器和冷却喷头沿已经设计好的移动路 径作空间曲线运动，此时使感应加热器对待处理模具型面进行感应加热，使待处理模具型 面上升到相变温度以上； 延迟一定时间后，安装在驱动装置上的冷却喷头沿着移动路径向已加热的车身覆盖件 模具型面喷洒冷却液，使型面温度快速下降，形成淬硬层； 重复执行上述动作，直至模具型面待强化区域全部强化完毕。2. 如权利要求1所述的汽车车身覆盖件成形模具型面感应加热淬火强化方法，其特征 在于，感应加热器和冷却喷头移动路径的设计应该满足：感应加热器和冷却喷头的移动路 径覆盖待处理模具型面的拟强化区域，包括型面上的各类复杂空间曲面；所述的移动路径 必须覆盖型面上板料剧烈变形、凸凹模强烈冲击以及压边区域，即模具型面上的易磨损区。3. 如权利要求1所述的汽车车身覆盖件成形模具型面感应加热淬火强化方法，其特征 在于，所述的感应电源参数选择是指确定空间曲面局部连续移动感应加热电源的频率和功 率值，确定的方法是： 电源频率： 电流透入深度L (单位：mm)与淬硬层深度d (单位：mm)必须：L > d，电源频率f (单位： kHz)为式中，P为材料电阻率（单位：...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦训鹏，高恺，华林，汪舟，朱生霄，袁振宇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42