紅外加熱方法、鋼板的紅外加熱和成型方法及由此獲得的汽車部件、以及紅外加熱爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] (相關(guān)申請的交叉引用）
[0002] 本申請要求于2013年02月01日提交的日本專利申請2013-018877的優(yōu)先權(quán)，該 日本專利申請的全部公開內(nèi)容在此通過引用并入本文中。
[0003] 本發(fā)明涉及一種紅外加熱方法和由此獲得的汽車部件以及一種紅外加熱爐。
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著對減小汽車車身重量以改善燃料消耗的需求的增長和對腐蝕安全的需求的 增長，模壓淬火（die-quenching)法作為制造汽車車身部件的方法正引起關(guān)注。在模壓淬 火法中，已加熱的鋼板隨著在成型模具中成型的同時(shí)快速冷卻，從而被淬火硬化。
[0005] 此外，關(guān)于汽車車身部件，期望在一個(gè)部件中提供強(qiáng)度變化或分布以節(jié)省將用于 制造一個(gè)部件的高強(qiáng)度部件與低強(qiáng)度部件彼此焊接的勞動(dòng)力。這種部件具有由于高強(qiáng)度部 分而確保足夠的強(qiáng)度和由于低強(qiáng)度部分而容易加工的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 此外，紅外法作為用于對鋼板進(jìn)行淬火硬化的加熱方法而引起關(guān)注。在紅外法中， 紅外線輻照到工件上以通過吸收紅外線來加熱工件。
[0007] 與上述背景有關(guān)的專利文獻(xiàn)在下文列出。
[0008] 專利文獻(xiàn)1提出在鋼板與紅外燈之間設(shè)置具有預(yù)定形狀的板狀件（屏蔽件），并且 在鋼板的（表面的）未覆蓋有板狀件的一側(cè)的至少一部分中設(shè)定與覆蓋有板狀件的鋼板的 (表面的）另一側(cè)的加熱分布不同的加熱分布。
[0009] 專利文獻(xiàn)2提出部分地改變鋼板目標(biāo)冷卻溫度以用于對鋼板進(jìn)行部分淬火硬化。
[0010] 專利文獻(xiàn)3提出了一種鋼板的部分淬火硬化方法，在該方法中，在壓制成型 (press-forming)模具中設(shè)置有冷卻導(dǎo)管。
[0011] 專利文獻(xiàn)4提出了一種具有以矩陣方式設(shè)置的紅外燈的紅外加熱裝置，在該紅外 加熱裝置中，降低了設(shè)置在預(yù)定列上的紅外燈的輸出，增大了設(shè)置在其他列上的紅外燈的 輸出，從而對鋼板的每個(gè)區(qū)域設(shè)定不同的加熱條件。圖9為示出了根據(jù)專利文獻(xiàn)4的紅外 加熱裝置的鋼板的加熱溫度轉(zhuǎn)變的示意性曲線圖。
[0012] 在圖9的加熱步驟70和其后的成型步驟71中，第一加熱溫度轉(zhuǎn)變曲線75a表示 鋼板的高溫（1000攝氏度）設(shè)定區(qū)域的加熱溫度轉(zhuǎn)變，第二加熱溫度轉(zhuǎn)變曲線75b表示鋼 板的第一低溫（600攝氏度）設(shè)定區(qū)域的加熱溫度轉(zhuǎn)變，第三加熱溫度轉(zhuǎn)變曲線部75c表示 鋼板的第二低溫（300攝氏度）設(shè)定區(qū)域的加熱溫度轉(zhuǎn)變。
[0013] 參照圖9中的第二加熱溫度曲線和第三加熱溫度曲線，在第二低溫設(shè)定區(qū)域和第 三低溫設(shè)定區(qū)域的溫度分別達(dá)到目標(biāo)溫度（600攝氏度和300攝氏度）后，停止對第二低溫 設(shè)定區(qū)域和第三低溫設(shè)定區(qū)域的加熱，從而不含進(jìn)一步加熱超過那些目標(biāo)溫度，即，鋼板未 被均勻地加熱。
[0014] 專利文獻(xiàn)5提出了一種方法，在該方法中，通過對鋼板進(jìn)行電加熱或高頻感應(yīng)加 熱、接著通過進(jìn)行模壓淬火，以對鋼板進(jìn)行部分加熱。
[0015] 引用列表
[0016] 專利文獻(xiàn)
[0017] 專利文獻(xiàn) 1 :JP4575976B
[0018] 專利文獻(xiàn) 2 :JP2005-161366A
[0019] 專利文獻(xiàn) 3:JP2〇〇 2_241835A
[0020] 專利文獻(xiàn) 4 :JP2〇ll-"567A
[0021] 專利文獻(xiàn) 5:JP2〇〇 9_22995A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 技術(shù)問題
[0023] 以上專利文獻(xiàn)的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文中。
[0024] 本發(fā)明給出如下分析。
[0025] 根據(jù)專利文獻(xiàn)2或?qū)＠墨I(xiàn)3,在壓制成型模具中，在鋼板中形成溫度分布，因此， 壓制成型模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，此外，根據(jù)需要對不同區(qū)域進(jìn)行淬火硬化的各種部件，對于設(shè)定 不同條件需要?jiǎng)趧?dòng)力和時(shí)間。
[0026] 此外，參照圖9,低溫設(shè)定區(qū)域沒有加熱到直至根據(jù)專利文獻(xiàn)4的目標(biāo)溫度，因此， 熱量從高溫設(shè)定區(qū)域向低溫設(shè)定區(qū)域增加，使得高溫設(shè)定區(qū)域的溫度下降，從而產(chǎn)生不能 獲得期望的強(qiáng)度分布的可能性。此外，當(dāng)?shù)蜏卦O(shè)定區(qū)域的溫度較低時(shí)，在成型步驟之后會(huì)產(chǎn) 生較大的回彈，從而導(dǎo)致形狀固定性降低。
[0027] 期望提供一種鋼板的紅外加熱的方法，該方法能夠有助于制造具有期望的特性分 布的鋼板，并且該方法能夠有助于在鋼板成型步驟中節(jié)省勞動(dòng)力并且有助于簡化鋼板成型 設(shè)施。
[0028] 問題的解決方案
[0029] 在第一方面中，提供了下述方法（紅外加熱方法），該方法包括下述步驟：
[0030] 將鋼板均勻地完全紅外加熱到直至A3點(diǎn)以上的溫度；以及
[0031 ] 溫度分布控制，其中，在完全紅外加熱步驟之后，對朝向鋼板輻照的紅外線的光強(qiáng) 度進(jìn)行部分減弱，以在鋼板中提供溫度為A3點(diǎn)以上的第一區(qū)域和溫度低于A1點(diǎn)的第二區(qū) 域。
[0032] 在第二方面中，提供了下述方法（鋼板的紅外加熱和成型方法），該方法包括下述 步驟：
[0033] 將鋼板均勻地完全紅外加熱到直至A3點(diǎn)以上的溫度；
[0034] 溫度分布控制，其中，在完全紅外加熱步驟之后，對朝向鋼板輻照的紅外線的光強(qiáng) 度進(jìn)行部分減弱，以在鋼板中提供溫度為A3點(diǎn)以上的第一區(qū)域和溫度低于A1點(diǎn)的第二區(qū) 域；以及
[0035] 使鋼板成型的步驟，其中，在溫度分布控制步驟之后，第一區(qū)域以臨界冷卻速率或 高于臨界冷卻速率經(jīng)歷快速冷卻和成型而被淬火硬化，而第二區(qū)域以低于臨界冷卻速率的 冷卻速率經(jīng)歷冷卻和成型。
[0036] 在第三方面中，提供了下述裝置（汽車部件），該部件基于第一方面根據(jù)第二方面 的加熱和成型方法而壓制成型，其中，第一區(qū)域和第二區(qū)域具有不同的強(qiáng)度。
[0037] 在第四方面中，提供了下述裝置（紅外加熱爐），該爐包括：
[0038] 多個(gè)紅外燈，所述多個(gè)紅外燈設(shè)置成朝向鋼板的一個(gè)表面并具有可調(diào)節(jié)的輸出；
[0039] 反射表面，該反射表面設(shè)置成朝向鋼板的相反的表面以反射紅外線；以及
[0040] 至少一個(gè)（一個(gè)或更多個(gè)）控制器，所述至少一個(gè)（一個(gè)或更多個(gè)）控制器根據(jù) 所述多個(gè)紅外燈與鋼板之間的相對位置關(guān)系設(shè)定所述多個(gè)紅外燈的輸出，其中，所述至少 一個(gè)控制器控制紅外燈的輸出，以部分地減弱朝向鋼板輻照的紅外線的光強(qiáng)度，使得在鋼 板被均勻地完全加熱到直至A3點(diǎn)以上的溫度之后，已經(jīng)加熱的鋼板在鋼板中包括溫度為 A3點(diǎn)以上的第一區(qū)域和溫度低于A1點(diǎn)的第二區(qū)域。
[0041] 發(fā)明的有益效果
[0042] 上述方面中的每個(gè)方面均有助于制造具有所需特性分布的鋼板，并且有助于節(jié)省 鋼板成型步驟中的勞動(dòng)力，并且有助于簡化鋼板加工設(shè)施。
【附圖說明】
[0043] [圖1]圖1為示出了根據(jù)示例性實(shí)施例1的加熱和成型步驟的示意性流程圖。
[0044] [圖2]圖2為示出了根據(jù)示例性實(shí)施例2的紅外爐的基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0045] [圖3]圖3 (A)至3 (C)為示出了根據(jù)示例性實(shí)施例2的完全加熱步驟的示意性操 作圖。
[0046] [圖4]圖4 (A)至4 (C)為示出了根據(jù)示例性實(shí)施例2的溫度分布控制步驟的示意 性操作圖。
[0047] [圖5]圖5為示出了在根據(jù)示例性實(shí)施例3的加熱步驟和成型步驟中的鋼板的加 熱溫度轉(zhuǎn)變的示意性曲線圖。
[0048] [圖6]圖6為鋼的示意性連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變（CCT)相圖。
[0049] [圖7]圖7(A)至7(C)為示出了根據(jù)示例性實(shí)施例5的紅外爐的基本結(jié)構(gòu)和由此 加熱的工件的特性分布的示意圖。
[0050] [圖8]圖8為示出了根據(jù)示例性實(shí)施例6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的示意性曲線圖。
[0051] [圖9]圖9為示出了根據(jù)專利文獻(xiàn)4的紅外加熱裝置的鋼板的加熱溫度轉(zhuǎn)變的示 意性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052] 根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方案，整個(gè)鋼板一次性均勻地加熱到直至A3點(diǎn)以上的 溫度，從而確保充分的成型性和形狀固定性，并且抑制成型步驟之后的回彈，甚至當(dāng)鋼板的 第二