[发明专利]高强度钢梯度感应加热装置

说明书

技术领域

本发明涉及高强度钢制备领域，具体涉及高强度钢梯度感应加热装置。

背景技术

随着能源危机和环境问题的凸显，汽车轻量化已成为人们关注的焦点。目前，实现汽车轻量化的主要途径有两种：一是结构轻量化，即利用有限元法和优化设计方法进行结构优化设计，改善零件结构、减少零件数量；二是材料轻量化，即在汽车制造上采用轻质材料，如：高强度钢、铝、镁合金，塑料及复合材料等。而如何在实现轻量化的同时，保证汽车碰撞安全性已成为问题的关键。

汽车碰撞安全性是指通过车辆结构及乘员保护系统的安全性设计，尽可能在事故发生时降低乘员受伤的程度，而因正面碰撞事故中伤亡人数最多，使得汽车正面碰撞安全性格外引人关注。汽车在正面碰撞过程中通过乘员舱前部区域的变形，有效地吸收车辆的冲击动能，降低乘员舱变形，确保乘员有足够的生存空间。而薄壁箱形结构的前纵梁是前部区域中最主要的吸能部件，在正碰冲击动能一定的情况下，若设计刚度过大，会使碰撞中传递到乘员身上的减速度值超过人体的耐冲击阈值而直接致人伤亡；若设计刚度过小，会大大增加纵梁长度，同时，可能导致外部刚性物体侵入乘员舱，将乘员挤压伤亡，因此，汽车前纵梁的刚度设计对于其在正碰中的表现尤为重要。为在保证刚度设计要求的同时实现汽车轻量化，通常，在前纵梁上使用具有梯度特性的高强度钢，使其前端刚度小、塑性好，而后端刚度大、塑性差，从而在正面碰撞中实现从前至后的渐进压溃变形，确保其通过充分的塑性变形吸收足够的能量。

目前，实现具有特性梯度的高强度钢的方法有两种：一种是将高强度钢分段加热奥氏体化后，通过控制部件不同部位的冷却速度，使不同部位具有不同的室温组织结构，实现梯度特性分布，但此方法中模具设计复杂，成本较高，且对特性梯度分布控制不精确；另一种是采用感应加热方法将部件从前至后加热至不同温度后，再通过冷却方法使不同部位具有不同的室温组织结构，实现特性梯度分布，而现有技术中感应加热方法中主要有如下两种方法实现梯度加热：

1、通过感应加热来加热钢材的一部分，而其余部分通过热传导方式进行加热，距离感应加热部位越远，则热传导加热温度越低，从而实现特性梯度分布。此方法虽然设备比较简单，但温度梯度无法控制，误差较大。

2、通过设计两段不同的感应加热线圈，一段为加热线圈，一段为补温线圈，两段线圈通过不同频率的交流电，实现不同温度下的感应加热。加热时使钢材的前后两部分分别处于两段线圈之中，从而实现特性梯度分布。但此方法只能实现两段温度控制，无法实现均匀的温度梯度，使最终的梯度特性不够理想。

因此，需要在现有的基础上设计一种感应加热装置，来实现更加均匀且可控制的梯度感应加热，以完成不同梯度特性的高强度钢的加工。

发明内容

本发明设计开发了高强度钢梯度感应加热装置，目的是解决现有技术中存在的感应加热方法在实现零件梯度加热时温度误差大，不可控，不均匀等问题。本发明具有误差小、可控温、加热温度梯度均匀的特点。

本发明提供的技术方案为：

高强度钢梯度感应加热装置，包括：

加热室，具有运送零件的进料口；

传送带，其通过进料口穿过所述加热室至外部，用于在所述加热室内传送待加热零件；

感应加热线圈，其为内径逐渐增大的锥形结构；所述传送带能够沿所述感应加热线圈中心轴线方向通过；

变频装置，其电联所述感应加热线圈，用于改变所述感应加热线圈的通电频率；

控制装置，其电联所述传送带，用于控制所述零件的停留位置。

优选的是，还包括：支撑杆底座，其上表面固定安装传送带支撑杆。

优选的是，还包括：进料口封闭装置，其固定安装在所述支撑杆底座上，其能够将所述进料口关闭，使所述加热室处于封闭状态。

优选的是，所述进料口封闭装置包括：

炉门，其安装于所述进料口处，能够用于封闭所述进料口；

炉门伸缩装置，其与所述炉门固定连接；

伸缩杆套筒，其固定安装在所述支撑杆底座上，并且与所述炉门伸缩装置同轴布置；

其中，所述炉门伸缩装置以相对所述伸缩杆套筒滑动的方式安装在所述伸缩杆套筒中，进而控制所述炉门的开启或者关闭。

优选的是，所述进料口封闭装置还包括：伸缩杆套筒支撑底座，其固定支撑于所述支撑杆底座的上表面；其中，所述伸缩杆套筒的下表面固定支撑在所述伸缩杆套筒支撑底座的上表面。