卡车纵梁感应热处理方法及设备技术

一种卡车纵梁感应热处理方法，包括加热、淬火冷却、限制变形，即纵梁在冷却的同时即在冷却液喷淋带上通过腹面矫形辊和两翼面矫形辊，在腹面矫形辊和两翼面矫形辊的限制作用下冷却，实现两翼面同腹面角度在８９°～９１°之间，长度方向偏差小于０．５ｍｍ／ｍ。其热处理设备，主要包括加热装置、冷却装置、矫形装置、计算机控制装置。通过本发明专利技术所述的卡车纵梁感应热处理方法及相应工艺设备，可提高纵梁材质抗拉强度，从而为实现整车降低自重，提升燃油等能源利用率，大幅度降低生产制造成本创造了必要条件，并且较好的限制了卡车纵梁感应热处理过程中的多种变形方式，降低整车自重，减少材料消耗，减少工艺流程，免除成型后冲孔等工艺过程，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车生产
，更确切地说涉及应用于卡车车架纵梁的 感应淬火以及限制其淬火变形的方法，及其工艺装备。
技术介绍
车架纵梁是载重卡车重要的承载部件。卡车的车架纵梁车架纵梁横截 面一般为C型结构，长度为5 12米，纵梁板厚度为4~10mm,腹面高为 230~ 320mm,属于典型的细长槽形梁结构，如图1所示。国内使用的纵梁 一般是平板经由冲压或者滚压冷加工而成型，其材质为低碳低合金钢，含碳 量0.10% ~0.35%。随着卡车整车轻量化的发展，对车架纵梁材料的强度提出了更高的要 求。为满足对纵梁材料强度不断提高的要求，国内钢铁供应厂商加大了更高 强度级别的钢种的开发，高强度级别的钢种不断出现。但是由于纵梁成型工 艺性的特殊要求，高强钢对开卷、矫平、剪切以致常用的冲压成型等工艺以 及加工设备都提出了更高的要求，这极大的限制高强度级别钢种的应用。国内目前还未有针对车架槽形纵梁长梁结构的热处理技术。车架纵梁由 于在加工成型过程中带有残余应力，在热处理过程中急剧加热以及冷却，在 加工残余应力、热应力以及热处理相变产生的组织应力等的综合作用下极易 产生变形。变形方式有两翼面内收或者外张、腹面凹陷或者上凸、沿纵梁长 度方向出现拱形，侧弯以及整体出现扭曲等。如不釆用约東变形措施，纵梁 在热处理后两翼面内收或外张可达10mm以上，长度方向旁弯可达2~ 3mm/m以上，而且变形难以控制，后续整形工艺耗时长，且效果不够理想。在国际上热处理卡车纵梁工艺已经有了一定的应用。如美国的专利，专 利号US5968293，提及了 一种纵梁热处理的工艺方法及相应的设备。但其使 用的纵梁材料一般属于中碳钢的范畴，含碳量大于0.30%,含碳量的差异决 定了技术路线的差异。其感应热处理工艺一般为釆用高频感应热处理设备， 包括预热、加热和后热回火三个工艺过程，加热过程过多，从而导致散热过4程过长，能源利用效率不高的缺点。且国外热处理纵梁为不带有孔成型，加 热均句性控制相对容易。
技术实现思路
本专利技术尤其针对的是成型并完成冲孔后的纵梁。带有工艺孔以及安装孔 的纵梁在加热过程中，孔的周围易形成过热区域，热处理加热控制困难。本 专利技术提供一种卡车纵梁感应热处理方法及设备，即针对低碳低合金钢C型卡 车纵梁的热处理方法,包括感应加热、淬火冷却以及限制其淬火变形的方法， 及其工艺装备。本专利技术所述的卡车纵梁感应热处理方法包括如下步骤(1) 加热成型后的纵梁通过加热炉，加热频率为1000Hz以上，加热 炉加热使纵梁达到完全奥氏体化温度5(TC ~ IOO'C;(2) 淬火冷却纵梁淬火时温度高于910°C,经过喷淋冷却带强烈冷 却到约400'C下，形成低碳马氏体组织；(3) 限制变形在上述步骤(2)的同时，限制纵梁在急剧加热及冷却 过程中产生的变形，即纵梁在冷却的同时即在冷却液喷淋带上通过腹面矫形 辊和两翼面矫形辊，在腹面矫形辊和两翼面矫形辊的限制作用下冷却，实现 两翼面同腹面角度在89。~91°之间，长度方向偏差小于0.5mm/m。步骤(1 )中的感应加热频率1000 4000Hz之间，可使板厚为5~12mm 的纵梁形成透热效果。如釆用更高的加热频率即4000Hz以上，可以在不透热的情况下，纵梁 厚度方向内外面附近2 ~ 3mm范围内获得充分奥氏体化，而中心温度较低， 从而在冷却过程中获得外部区域为低碳马氏体，而中心为珠光体组织，可以 获得更好的軔性。加热炉形状有口形以及同纵梁形状相仿形的C形，也可以釆用改进型加热炉。改进型加热炉即将加热炉对应纵梁内外腹面部分的感应线圈分别向外 弯曲，加大其词纵梁内外腹面部分的距离，确保纵梁两个翼面加热温度均勻 的同时，加热炉在纵梁腹面加热位置的形状变化可以促使纵梁腹面温度降低 20(TC 40(TC, —方面减少由于纵梁腹面工艺孔、安装孔等的存在带来的孔周围区域过热的问题，另一方面则可以更加充分利用车架纵梁腹面中心应力 向两翼面逐渐增加的特点，从而减少加热及后续冷却过程中的变形，提高整 根纵梁的承载性能，并为车架后续孔的加工带来极大的便利。加热后的纵梁区域离开加热炉后，还可通过在加热炉后淬火喷淋装置前 增加预矫形辊，则可以获得更加良好的矫形效果步骤(2)中，加热后的低碳低合金纵梁通过冷却喷淋液(雾)的压力及流量调节，控制纵梁经过冷却区域后的温度在200。C左右，利用余温完成自回火程，从而获得更好的韧性及综合力学性能，免去淬火后的回火过程， 简化工艺，降低能源消耗。本专利技术所述的卡车纵梁感应热处理设备包括加热装置，由加热炉及其 控制器组成；冷却装置，包含加热炉体冷却、喷淋冷却两部分；矫形装置， 由矫形装置前段、加热炉后矫形辊、主矫形段、后续辅助矫形段构成；计算机控制装置，包括上位机模块、可编程控制器模块，变频电机、红外温度传 感器、位置传感器设备。矫形装置前段后连接加热装置，然后连接加热炉后矫形辊，而后为冷却装置；冷却装置后连接主矫形段，其后是后续辅助矫形 段。在计算机控制装置中，上位机模块同可编程控制器模块连接，存储可编 程控制器模块传送来的工艺过程中的数据并对其进行分析；变频电机为矫形 装置提供动力；红外温度传感器安装在加热炉后，测量加热后纵梁的温度， 并把温度信号传送给可编程程序控制器，可编程程序控制器根据温度信号对 加热炉发出相应指令，从而形成温度闭环控制。上述矫形装置，根据矫形功能以及位置可细分为由矫形装置前段、加热 炉后矫形辊、主矫形段、后续辅助矫形段；矫形装置前段，夹持纵梁在加热 炉前端部分，提高纵梁的刚性，减少其在加热及冷却过程产生的变形；加热 炉后矫形辊，直接同加热后处于红热状态的纵梁相接触，通过调节可限制红 曰状态的总量产生变形或者给予其淬火喷淋冷却变形一个相反方向的预变 形从而减少冷却过程中纵梁产生的变形；主矫形段，抑制纵梁在淬火冷却过 程中产生的变形；以及后续辅助矫形段，夹持冷却后的纵梁，提高纵梁的刚 性，减少其在加热及冷却过程产生的变形。本专利技术所述的卡车纵梁感应热处理设备还可以包括送料装置、出料装置 和检测装置。送料装置连接加热装置前，矫形装置后连接出料装置和检测装6置。本专利技术具有如下技术效果(1) 通过本专利技术所述的卡车纵梁感应热处理方法及相应工艺设备，可 将纵梁材质(含碳量0.10% ~0.35% )含抗拉强度从510MPa提升至900MPa 以上，显著提高材料利用率，从而为实现整车降低自重，提升燃油等能源利 用率，大幅度降低生产制造成本创造了必要条件。(2) 本专利技术较好的限制了卡车纵梁感应热处理过程中的多种变形方式， 最终实现两翼面同腹面角度在89° ~91°之间，长度方向偏差小于 0.5mm/m,能够满足车架装配的要求。(3) 本专利技术处理强化后的纵梁可在同样载荷的情况下，降低整车自重， 减少材料消耗，减少工艺流程，单车钢材消耗可降低100~200公斤。(4) 本专利技术可以在不改变现有热轧板材开卷、矫平、剪切、成形等工 艺流程及相关加工设备基础上，提升纵梁材质力学性能，免除成型后冲孔等 工艺过程，提高了生产效率。附图说明 图l是变截面纵梁剖面图。 图2是纵梁热处理设备系统的配置图。 图3是中频加热炉的通用炉体形状图。 图4是中频加热炉的C型仿形炉体形状图。 图5是中频加热炉的改进炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征是包括下述步骤：　（１）加热：成型后的纵梁通过加热炉，加热炉加热至９００℃以上，加热频率为１０００Ｈｚ以上，使纵梁达到完全奥氏体化温度以上５０℃～１００℃；　（２）淬火冷却：纵梁淬火时温度高于８５０℃，经过喷淋冷却带强烈冷却到４００℃下，形成低碳马氏体组织；　（３）限制变形：在上述步骤（２）的同时，限制纵梁在急剧加热及冷却过程中产生的变形，即纵梁在冷却的同时即在冷却液喷淋带上通过腹面矫形辊和两翼面矫形辊，在腹面矫形辊和两翼面矫形辊的限制作用下冷却，实现两翼面同腹面角度在８９°～９１°之间，长度方向偏差小于０．５ｍｍ／ｍ。

【技术特征摘要】
1.一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征是包括下述步骤(1)加热成型后的纵梁通过加热炉，加热炉加热至900℃以上，加热频率为1000Hz以上，使纵梁达到完全奥氏体化温度以上50℃～100℃；(2)淬火冷却纵梁淬火时温度高于850℃，经过喷淋冷却带强烈冷却到400℃下，形成低碳马氏体组织；(3)限制变形在上述步骤(2)的同时，限制纵梁在急剧加热及冷却过程中产生的变形，即纵梁在冷却的同时即在冷却液喷淋带上通过腹面矫形辊和两翼面矫形辊，在腹面矫形辊和两翼面矫形辊的限制作用下冷却，实现两翼面同腹面角度在89°～91°之间，长度方向偏差小于0.5mm/m。2. 如权利要求1所述的一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征是步骤 (l)加热温度为960°C;在步骤(2)中淬火时温度高于910°C，冷却后温度低于40(TC。3. 如权利要求1所述的一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征是步骤 (l)加热温度为950°C;在步骤(2)中淬火时温度高于900°C,冷却后温度低于400。C。4. 如权利要求1所述的一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征是步骤 (l)加热温度为900°C;在步骤(2)中淬火时温度高于850°C，冷却后温度低于355'C。5. 如权利要求1—4任一所述的一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征 是步骤(l)中的加热频率1000 4000Hz之间。6. 如权利要求l一4任一所述的一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征 是步骤(l)中的加热炉釆用改进型加热炉，即将加热炉对应纵梁内外腹面 部分的感应线圈分别向外弯曲，加大其同纵梁内外腹面部分的距离，确保纵 梁两个翼面加热温度均匀的同时，加热炉在纵梁腹面加热位置的形状变化可 以促使纵梁腹面温度降低200°C ~ 400°C 。7. 如权和要求l一4任一所述的一种卡车纵梁感应热处理方法，其特征 是步骤(2)中，加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海鹏，王孔传，罗国建，陈军绪，韩振强，陈立中，
申请(专利权)人：一汽解放青岛汽车厂，
类型：发明
国别省市：95[中国|青岛]