CN102248360B

CN102248360B - 一种车架纵梁的制造方法及其制得的车架纵梁

Info

Publication number: CN102248360B
Application number: CN2011101081638A
Authority: CN
Inventors: 赵俊平; 褚东宁; 李少华; 章新泽
Original assignee: Dongfeng Motor Co Ltd
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: CN102248360A

Abstract

一种车架纵梁的制造方法，依次包括材料预备步骤、纵梁成型步骤、孔加工步骤、感应热处理强化步骤与后续步骤，感应热处理强化步骤通过扫描式的连续加热与扫描式的连续喷水冷却提高了纵梁的强度，该方法制得的车架纵梁为双相钢材，其包括的未溶铁素体与低碳马氏体的体积比为20–30%：70–80%，其抗拉强度为1100–1300MPa，屈服强度为1000–1200Mpa。本设计不仅提高纵梁的强度较多、简化了生产工序，而且降低了生产成本、扩大了应用范围。

Description

一种车架纵梁的制造方法及其制得的车架纵梁

技术领域

本发明涉及一种纵梁的制造工艺，尤其涉及一种车架纵梁的制造方法及其制得的车架，具体适用于单层纵梁结构车架所用的纵梁的制造。

背景技术

目前，汽车制造行业为进一步提高车辆的承载能力，同时降低车辆的自重，在车架制造中主要采用高强度钢板制造车架，即由钢厂通过成分设计、冶炼及轧制控制等工艺生产出高强度钢板，再由汽车纵梁生产厂直接利用该高强度钢板制造出车架。但由于该种高强度钢板的强度有限，其构成的单层纵梁车架承载能力不足，因而其构成的车架必须采用双层或多层纵梁结构才能提高车架的承载能力，最终造成车架的自重较大。此外，该种高强度钢板的强度过高，不仅增加了成型制造的难度，而且复杂了生产工序。

中国专利授权公告号为CN101602165B，授权公告日为2010年8月15日的发明专利公开了一种高强度重型卡车纵梁的生产工艺，包括以下步骤：A.卷材；B.开卷；C. 剖切；D.校平；E.滚压成型；F.淬火热处理，淬火温度840-870℃；G.冲孔，冲孔直径小于等于板厚直径的两倍；H.激光切割无法冲的孔；I.转其他工序。虽然该发明通过在冲孔前增加淬火热处理工艺提高了纵梁的强度，其屈服极限可达800–900MPa，使得采用该发明所制造的纵梁可应用于单层纵梁车架，降低了车架的总体重量，但该发明仍旧具有以下缺陷：首先，虽然该发明能够提高纵梁的强度，但是提高程度较少，其制得纵梁的屈服极限只有800–900MPa，远远不能满足现有单层纵梁车架的需要，尤其是中重型商用车上单层纵梁车架的需要；其次，该发明是在“F.淬火热处理”后进行“G.冲孔”操作，由于“F.淬火热处理”后材料的强度得到了较大提高，因而此时进行“G.冲孔”操作，将会极大的提高加工难度，“G.冲孔”操作后紧随的“H.激光切割无法冲的孔”操作恰能说明这一点，同时，增加的“H.激光切割无法冲的孔”操作也复杂了生产工序。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的提高纵梁强度较少、增加了加工难度、复杂了生产工序的缺陷与问题，提供一种提高纵梁强度较多、降低了加工难度、简化了生产工序的车架纵梁的制造方法及其制得的车架纵梁。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种车架纵梁的制造方法，依次包括材料预备步骤、纵梁成型步骤与后续步骤；所述制造方法还包括孔加工步骤与感应热处理强化步骤；所述制造方法依次包括以下步骤：

材料预备步骤：先将成卷的大梁板材料开卷，然后对大梁板材进行纵剪以得到纵梁坯料；

纵梁成型步骤：对上述纵梁坯料进行成型加工以得到成型纵梁，该步骤包括槽型梁成型操作与切边操作；

孔加工步骤：在上述成型纵梁上进行孔加工操作以得到带孔的成型纵梁；

感应热处理强化步骤：先对上述带孔的成型纵梁进行感应加热，感应加热的频率为20–25kHz，升温速度≥20℃/秒，当加热至975–1000℃时停留，停留时间≤30秒，停留后，再对带孔的成型纵梁进行高压水强冷以得到热处理纵梁，冷却水压力＞0.2MPa，高压水强冷时需在10秒以内将带孔的成型纵梁的温度降低到150℃以下；

后续步骤：对上述热处理纵梁依次进行折弯、装配、涂装操作后即可得到纵梁成品。

所述感应加热为扫描式的连续加热，所述高压水强冷为扫描式的连续喷水冷却。

一种上述车架纵梁的制造方法所制得的车架纵梁；所述纵梁成品为双相钢材，该钢材中只包括作为基体相的未溶铁素体和作为第二相的低碳马氏体，其体积比为20–30%：70–80%；所述纵梁成品的抗拉强度为1150–1200MPa，屈服强度为1050–1100 MPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于本发明一种车架纵梁的制造方法及其制得的车架纵梁中采取感应热处理强化步骤对带孔的成型纵梁进行热处理强化，该步骤通过快速的加热和快速的冷却，得到了规定的组织（体积比为20–30%：70–80%的未溶铁素体与低碳马氏体），且由于加热和冷却的速度很快，使得得到的组织强度远高于平常在炉子里加热和在水中浸入冷却的强度，其制得的纵梁成品的抗拉强度为1150–1200MPa，屈服强度为1050–1100 MPa，因而本发明能够极大的提高纵梁的强度；其中，加热阶段：该阶段要求感应加热的频率为20–25kHz、升温速度≥20℃/秒、加热至975–1000℃的目的是为了快速提高纵梁的温度至规定温度，从而得到需要的不完全奥氏体化组织；停留阶段：该阶段要求当加热至975–1000℃时停留、停留时间≤30秒的目的是为了防止组织长大，造成脆性增加强度韧度降低，故非但加热后不需要保温，即使是停留，30秒也是要求的最高停留时间，时间过长会引起组织长大；冷却阶段：该阶段要求对带孔的成型纵梁进行高压水强冷、冷却水压力＞0.2MPa、高压水强冷时需在10秒以内将带孔的成型纵梁的温度降低到150℃以下的目的是为了得到足够的低碳马氏体，如果冷却能力不够，得到的低碳马氏体含量就不多，且会出现更多的非马氏体组织，这就会导致纵梁强度达不到要求的值，故而要求冷却速度必须+够快。因此本发明提高纵梁强度较多。

2、由于本发明一种车架纵梁的制造方法及其制得的车架纵梁中依次包括材料预备步骤、纵梁成型步骤、孔加工步骤、感应热处理强化步骤与后续步骤，不仅整体流程清晰，而且步骤较少，简化了生产工序，节省了生产成本，此外，步骤的设计顺序也有很多优点，比如：首先，对于孔加工步骤：由于纵梁热处理后强度非常高，抗拉强度为1150–1200MPa，屈服强度为1050–1100 MPa，从降低孔加工难度的角度考虑，将孔加工步骤安排在感应热处理强化步骤之前，从而大大降低孔加工的难度，同时也能够提高孔加工的质量，最终提高采用本纵梁的单层纵梁结构的车架的性能；其次，由于孔加工步骤、感应热处理强化步骤不仅能够降低孔加工难度，而且能够较多的提高纵梁强度，因而就节省了现有技术中的一些额外加工步骤，如激光切割，这简化了生产工序；再次，由于后续步骤中的折弯工艺不会影响纵梁的强度，且其折弯效果会关系到纵梁的装配效果，因而本发明将其置于后续步骤中，而不是置于感应热处理强化步骤之前，其原因在于在热处理中难免会有形变发生，如果在感应热处理强化步骤之前就进行折弯，那为了确保折弯效果在热处理过程中不被影响，势必会提高热处理步骤的复杂度与难度，即使如此，也不能完全确保折弯效果在热处理过程中肯定不被影响，故本发明将折弯操作安排在纵梁热处理之后，又一次简化了生产工艺；最后，由于本发明中的感应热处理强化步骤通过扫描式的连续加热与连续喷水冷却得到了高强度的纵梁，其组织由低碳马氏体和铁素体组成，应力很小，不需要回火，不仅节省了回火成本，而且再次简化了生产工序。因此本发明不仅简化了生产工序，而且降低了生产成本。

3、由于本发明一种车架纵梁的制造方法及其制得的车架纵梁中制得的纵梁成品为双相钢材，该钢材中只包括作为基体相的未溶铁素体和作为第二相的低碳马氏体，其体积比为20–30%：70–80%；所述纵梁成品的抗拉强度为1150–1200MPa，屈服强度为1050–1100 MPa，其中，未溶铁素体作为基体相、低碳马氏体作为第二相的组织结构不仅能够节省回火工序，更关键的是能够较大程度的提高纵梁的屈服强度和抗拉强度，尤其是当未溶铁素体与低碳马氏体的体积比为20–30%：70–80%时，其能使得本发明制得的纵梁取得最大的屈服强度和抗拉强度；同时，由于本发明能够提高纵梁的抗拉强度为1150–1200MPa，屈服强度为1050–1100 MPa，因而本发明制得的纵梁完全能够应用于单层纵梁结构的车架，且无论是普通的卡车、商务车，还是中重型的卡车、商务车都具有较佳的应用效果，这大大的扩大了本发明的应用范围。因此本发明不仅提高纵梁的强度较多，而且应用范围较广。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种车架纵梁的制造方法，依次包括材料预备步骤、纵梁成型步骤与后续步骤；所述制造方法还包括孔加工步骤与感应热处理强化步骤；所述制造方法依次包括以下步骤：

本发明中感应热处理强化步骤的原理说明如下：

本发明采取加热感应器进行感应热处理强化步骤，即先将孔加工操作后得到的带孔的成型纵梁在水平滚道上平移进入加热感应器中，然后由电源为感应器供电开始加热，当开始进入的纵梁的一段加热到700℃左右时，纵梁便开始按照设定的速度向前移动，如100–300mm/min，由于感应器与纵梁均有一定长度，在纵梁前移的过程中，刚刚进入感应器的部位的温度低，出感应器的部位的温度则较高，一般可达到975–1000℃，出感应器后，纵梁随后连续移动进入喷水器进行高压水强冷。上述过程即为扫描式的连续加热与扫描式的连续喷水冷却。

加热阶段：该阶段要求感应加热的频率为20–25kHz，升温速度≥20℃/秒，加热至975–1000℃；其目的是为了快速提高纵梁的温度至规定温度，从而得到需要的不完全奥氏体化组织。如果温度低于975℃，则会得到更多的未熔铁素体，降低材料强度；温度高于1000℃，则会使组织长大，增加材料的脆性，并降低材料的强度与韧度；频率低于20 kHz，则零件两面的磁场在穿透中会互相抵消，损耗加大、加热减慢，过低情况如低于10kHz时，磁场抵消更加严重，零件无法加热到规定温度；频率高于25kHz，则零件两面的磁场透入零件浅，零件心部不能由磁场加热而是由两面热传导进去，效率低。

停留阶段：即加热到温到喷液冷却的过渡阶段，该阶段要求当加热至975–1000℃时停留，停留时间≤30秒；其目的是为了防止组织长大，而组织长大会造成脆性增加，并降低强度韧度，故非但加热后不需要保温，即使是停留，30秒也是要求的最高停留时间，时间过长后会引起组织长大，若加热后立即冷却则效果最好。

冷却阶段：该阶段要求对带孔的成型纵梁进行高压水强冷，冷却水压力＞0.2MPa，且需在10秒以内将带孔的成型纵梁的温度降低到150℃以下；其目的是为得到足够的低碳马氏体，如果冷却能力不够，得到的低碳马氏体含量就不多，且会出现更多的非马氏体组织，这就会导致纵梁强度达不到要求的值，故而要求冷却速度必须够快。

实施例1：应用于的车架为：DFLK62T0车架，单层纵梁结构：

一种车架纵梁的制造方法，依次包括以下步骤：

感应热处理强化步骤：先对上述带孔的成型纵梁进行感应加热，感应加热的频率为20kHz，升温速度≥20℃/秒，当加热至975℃时停留，停留时间≤30秒，再对带孔的成型纵梁进行高压水强冷以得到热处理纵梁，冷却水压力＞0.2MPa，高压水强冷时需在10秒以内将带孔的成型纵梁的温度降低到150℃以下；所述感应加热为扫描式的连续加热，所述高压水强冷为扫描式的连续喷水冷却；

一种上述车架纵梁的制造方法所制得的车架纵梁；所述纵梁成品为双相钢材，该钢材中只包括作为基体相的未溶铁素体和作为第二相的低碳马氏体，其体积比为30%： 70%，纵梁成品的抗拉强度为1150MPa，屈服强度为1050MPa。

车架轻量化效果：较采用高强板材料的双层梁结构车架降低自重140公斤。

实施例2：

内容同上，不同之处在于：感应加热的频率为25kHz，升温速度≥20℃/秒，当加热至1000℃时停留，停留时间≤30秒。

纵梁成品中未溶铁素体与低碳马氏体的体积比为20%：80%，纵梁成品的抗拉强度为1200MPa，屈服强度为1100MPa。

车架轻量化效果：较采用高强板材料的双层梁结构车架降低自重143公斤。

实施例3：

内容同上，不同之处在于：感应加热的频率为23kHz，升温速度≥20℃/秒，当加热至988℃时停留，停留时间≤30秒。

纵梁成品中未溶铁素体与低碳马氏体的体积比为25%：75%，纵梁成品的抗拉强度为1175MPa，屈服强度为1075MPa。

车架轻量化效果：较采用高强板材料的双层梁结构车架降低自重141公斤。

Claims

1.一种车架纵梁的制造方法，依次包括材料预备步骤、纵梁成型步骤与后续步骤，其特征在于所述制造方法还包括孔加工步骤与感应热处理强化步骤；所述制造方法依次包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种车架纵梁的制造方法，其特征在于：所述感应加热为扫描式的连续加热，所述高压水强冷为扫描式的连续喷水冷却。

3.一种上述权利要求1或2所述车架纵梁的制造方法所制得的车架纵梁，其特征在于：所述纵梁成品为双相钢材，该钢材中只包括作为基体相的未溶铁素体和作为第二相的低碳马氏体，其体积比为20–30%：70–80%；所述纵梁成品的抗拉强度为1150–1200MPa，屈服强度为1050–1100 MPa。