CN105026582B - 红外炉、红外加热方法以及通过使用该方法而制造的钢板 - Google Patents

红外炉、红外加热方法以及通过使用该方法而制造的钢板 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于钢板的红外加热方法，该红外加热方法有助于钢板的成形步骤的人力节省和简化成形设备，同时有助于精确实现所要求的温度分布。一种红外炉能够以不同温度区域来加热工件的第一区和第二区，该红外炉具有：与工件相对的多个红外灯，以及位于工件与多个红外灯之间以被布置在第一区与第二区之间的边界区上的构件。

Description

红外炉、红外加热方法以及通过使用该方法而制造的钢板
技术领域
(相关申请的交叉引用)
本申请要求基于2013年2月1日在日本提交的日本专利申请2013-018878的优先权，其全部公开内容通过引用合并到本文中。
本发明涉及红外炉、红外加热方法及通过使用该红外加热方法而制造的钢板，并且特别涉及红外炉和可以以不同温度区域来加热一个工件的红外加热方法，以及在一片钢板中形成有不同强度区域的钢板。
背景技术
结合旨在改进燃料消耗或车体的碰撞安全性从而对减轻重量不断增长的需求，模压淬火方法作为汽车部件的生产方法已引起关注。模压淬火方法是一种通过实施热钢板的快速冷却对钢板进行淬火同时借助于压制金属冲模来成形(成型)的构造方法。
此外，作为用于对钢板进行淬火的加热钢板的方法，红外加热方法已引起关注。红外加热方法是一种通过用红外线照射工件并使工件吸收红外线来使工件生成热的方法。
此外，至于车辆的部件例如汽车部件，为了节省焊接高强度部分和低强度部分来制造一个部件的步骤，有在一个部件内具有强度变化的要求。至于这样的部件，具有下述优点：强度由高强度区来保证，同时低强度区易于加工。
下面描述涉及上面背景技术的专利文献。
专利文献1中提出了在钢板与红外灯之间布置具有预定形式的片材，以及设置未被钢板的片材覆盖的侧面的加热强度分布的至少一部分，以区别于被钢板的上述片材覆盖的侧面的加热强度分布。
专利文献2中提出了一种红外加热装置，该红外加热装置用较弱的红外线照射钢板的第一区以及用强的红外线照射该钢板的第二区。
专利文献3中提出了一种红外加热装置，该红外加热装置设置要以相同的速率开启的全部红外灯的输出强度，同时根据钢板的目标加热温度来选择要开启的红外灯的数量。
专利文献4中提出了一种红外加热装置，在以矩阵形状排列的多个红外灯中，该红外加热装置使预定序列的灯的输出较低，并且使其他序列的灯的输出较高，以控制每个区的钢板的加热状态。
专利文献5中提出了一种压制方法，该压制方法在红外加热钢板的一部分不低于Ar-1转变点的同时以钢板的剩余部分的温度低于室温至Ar-1转变点的状态开始钢板的压制成形。
引文列表
专利文献
PTL 1：JP4575976B
PTL 2：JP2011-200866A
PTL 3：JP2011-7469A
PTL 4：JP2011-99567A
PTL 5：JP2005-193287A
发明内容
技术问题
通过本发明给出下面的分析。上面列出的文献的公开内容通过对其全文引用的方式各自并入到本文中。
例如，对于一张片状钢板，其低温设置区相当于不进行淬火的部分，而其高温设置区相当于进行淬火的部分。在片材被布置在该低温设置区上方并且低温设置区在红外加热时被全部覆盖(遮蔽)的情况下，存在下述趋势：低温设置区的温度比预期的降低了，或者使温度上升花费很长时间。相应地，因为从高温设置区流向低温设置区中的热量变得过大，所以可能无法对高温设置区局部进行充分地淬火，在高温设置区与低温设置区之间不可避免地形成的缓慢变化部可能形成为比预期的更宽。
因此，期望钢板的红外加热方法，该红外加热方法有助于钢板的成形步骤的人力节省和简化成形设备，同时有助于准确地实现所要求的温度分布。
问题的解决方案
第一方面，提供了能够以不同温度区域来加热工件的第一区以及第二区的红外炉。提供以下装置：
构件，其以与工件和多个红外灯分开的方式位于工件和多个红外灯之间以将该构件布置在第一区与第二区之间的边界区上方。
第二方面，提供了用于以不同温度区域来加热工件的第一区以及第二区的红外加热方法。提供以下手段：
使构件以与工件和多个红外灯分开的方式位于工件与多个红外灯之间，并且将构件布置在第一区与第二区之间的边界区上方；
致使射到第一区上的红外线的强度相对较高；以及
照射第二区的红外线的强度相对较低。
第三方面，尤其是基于上述第二方面，提供了一种钢板，提供以下手段：
第一区，在该第一区中，在上述加热之后实施快速冷却成形和淬火；
第二区，在该第二区中，在上述加热之后实施冷却成形但不实施淬火；以及
缓慢变化部，该缓慢变化部具有20mm或更小的宽度，不可避免地形成在第一区与第二区之间，具有两个区的中间特性。
本发明的有益效果
上述每一方面有助于钢板的成形步骤的人力节省和简化成形设备，同时有助于准确实现所要求的温度分布。
附图说明
图1为说明了根据示例性实施方案的红外炉的基本结构的一个实例的框图；
图2(A)至2(C)为示出了根据示例性实施方案1的红外炉的结构和由该红外炉加热的工件的特性分布的视图；
图3(A)至3(C)为示出了根据示例性实施方案2的红外炉的结构和由该红外炉加热的工件的特性分布的视图；
图4(A)至4(C)为示出了根据示例性实施方案3的红外炉的结构和由该红外炉加热的工件的特性分布的视图；
图5(A)至5(C)为示出了根据示例性实施方案4的红外炉的结构和由该红外炉加热的工件的特性分布的视图；
图6(A)至6(C)为示出了根据示例性实施方案5的红外炉的结构和由该红外炉加热的工件的特性分布的视图；
图7(A)至7(E)为示出了根据示例性实施方案6的红外炉的结构、由该红外炉加热的工件的特性分布、还有遮蔽红外线的构件的网孔部分及其修改方案的视图；
图8(A)至8(C)为示出了根据示例性实施方案7的红外炉的结构和由该红外炉加热的工件的特性分布的视图；
图9为示出了实验1的概要的视图；
图10(A)和10(B)为示出了实验1的结果的图；
图11为示出了实验2的结果的图；以及
图12为示出了实验3的结果的图。
具体实施方式
本发明的示例性实施方案可以产生下面的效果。此外，在下面的说明中，假设对第一区的红外加热进行至高于第二区的温度，在红外加热之后通过快速冷却成形对第一区进行淬火；另一方面，不对第二区进行淬火。
(1)因为构件遮蔽了第一区与第二区之间的边界区，所以第二区的邻接第一区的部分被红外线过度照射，并且防止将该部分加热至超出第二区的预设温度范围。同时，防止第一区的邻接第二区的部分的温度下降。
(2)因为构件局部地并最低限度地遮蔽了工件，所以防止了第二区的温度过度下降。因此，边界区附近的温度梯度变小，单位时间内从第一区传递至第二区的热量减少了，并且尽可能少地形成缓慢变化部，所述缓慢变化部不可避免地形成在第一区和第二区之间并且具有两个区的中间特性。
(3)因为可以狭窄地形成构件的宽度，所以在红外炉内部用于构件的支撑体变得容易。
(4)因为在加热步骤中形成了具有工件的局部淬火所要求的温差的温度分布，所以在成形步骤中用于给予工件温差的特定步骤是不必要的，并且用于给予工件温差的特定设备也是不必要的。
(5)以这样的方式，准确实现了一个工件所要求的温度分布，并且还可以恰当地实现一个工件所要求的强度分布。
优选的是，构件沿着边界区设置以覆盖上述边界区的至少一部分。
构件的宽度被设置成优选为3mm至60mm，更优选为5mm至50mm、5mm至30mm、5mm至20mm、5mm至10mm。
红外炉优选地具有一个或一些控制器，所述一个或一些控制器使得位于构件的第一区侧的多个红外灯中的一个或一些红外灯的输出高于位于构件的第二区侧的多个红外灯中的一个或一些红外灯的输出。
基本上，可以根据第一区的预设温度与第二区的预设温度的比率来设置第一区侧的红外灯的输出率和第二区侧的红外灯的输出率。通过调节供应的电能或流经发射红外线的阴极的电流量，红外灯的输出强度是可控的。
此外，在红外灯和工件彼此相对的方向上，构件与红外灯之间的第一距离和构件与工件之间的第二距离之间的优选关系优选处于第一距离/第二距离＝1/9至9/1的范围内，并且更优选地处于2/8至8/2、3/7至7/3、4/6至6/4的范围内。
接下来，说明多个红外灯的优选的其他布置实施方案。在下面的实施方案等当中，取决于多个红外灯的布置关系，射到工件的第一区上或者照射第一区使用的红外线的强度高于射到同一工件的第二区上或者照射第二区使用的红外线的强度。
一些红外灯相对密集地布置在构件的第一区侧，并且一个或一些红外灯相对稀疏地布置在构件的第二区侧。
一个或一些红外灯在构件的第一区侧被布置为相对靠近工件，并且一个或一些红外灯在构件的第二区侧被布置为相对远离工件。
虽然上述预定热处理典型地是淬火，但也可以是另外的热处理，只要是以不同温度加热第一区和第二区所要求的热处理即可。
上述构件可以部分地透过红外线。因为该构件使一些红外线透过，并且第二区还被充分地加热，所以防止了由从第一区到第二区的热传导引起的第一区的温度下降。
上述构件可以具有网状结构。因为该构件的网孔部分使一些红外线透过，并且还充分地加热第二区，所以防止了由从第一区到第二区的热传导引起的第一区的温度下降。
用于遮蔽(遮挡或覆盖)部分或全部的红外线的上述构件的材料可以选自陶瓷、耐热板、耐热铁片、耐热二氧化硅等。
优选的是，红外灯的能量密度较高，并且红外灯发射适用于加热相对狭窄范围领域的近红外线。波长的优选范围是0.8微米至2微米。此外，在一些情况下还可以使用相对较长波长的红外线。
虽然可以使用具有各种形状的灯作为红外灯，但是特别是在这些灯中，期望使用低廉、长管型并且容易附着到红外炉的灯。根据本发明，即使使用长管型，也可以形成针对一个部件的足够的特性变化。
虽然列出了各种钢板或片例如硼钢板或片、热浸镀锌退火(GA，hot-dipgalvannealed)钢板或片、以及热浸镀锌(GI，hot-dip galvanized)钢板或片作为适于红外加热的工件，但只要可以进行局部热处理，其他金属板或片也足矣。
优选地，多个红外灯被布置在工件的一个表面侧，并且反射红外线的反射表面被布置在工件的另一表面侧。至于反射表面，正如镜像表面或光亮表面，优选的是，红外反射率高。反射率优选为60％或更高，更优选为70％或更高、80％或更高以及90％或更高。例如，反射表面可以由各种金属镀层例如金镀层或银镀层形成。
可以通过一个或一些冷却材料(或介质)来局部地冷却工件的另一侧面。因此，工件的特性可以以点的方式来改变。
优选的是，取决于工件的轮廓或工件的期望特性分布，多个红外灯平面地或三维地被布置。
作为车辆部件的优选的钢板包括第一区、第二区以及缓慢变化部，在第一区中，在红外加热之后实施快速冷却成形和淬火；在第二区中，与第一区同时实施冷却，但不实施快速冷却，因此不实施淬火；在第一区与第二区之间不可避免地形成的缓慢变化部具有窄的宽度并且具有第一区和第二区的中间特性。经确认，缓慢变化部的宽度可以是20mm或更窄，并且进一步可以是10mm或更窄，并且通过优化条件还可以是5mm或更窄。
此外，上述单独的实施方案可以适当地结合，只要取得本发明的效果即可。
在下文中，参考附图说明本发明的示例性实施方案。此外，在下面的说明中使用的附图中的附图标记是为了方便而附加到附图中的元件以帮助理解，而并非旨在将本发明限制到所示出的模式。
图1为说明了根据本发明的示例性实施方案的红外炉10的基本结构的一个实例的框图。参考图1，要求一个工件W形成第一区R1和第二区R2两者，其中在红外加热之后对第一区R1进行淬火并通过成形步骤将第一区R1形成为高强度，在不对第二区R2进行淬火的情况下将第二区R2形成为高延展性。因此，关于通过红外炉10的红外加热，要求第一区R1被加热到奥氏体化温度或更高的高温范围，而第二区R2被加热到低于奥氏体化温度的低温范围。
红外炉10具有与工件W相对的多个红外灯1，以及布置在第一区R1与第二区R2之间的边界区B上方的构件5。多个红外灯1被布置在工件W的一个表面侧。反射从多个红外灯1发射的红外线的反射表面3被布置在工件的另一表面侧。或者，当多个红外灯1被布置在工件下方时，构件5被布置在工件W下方的区域中的边界区B上方，以及当工件W被设置成直立的姿势并且多个红外灯1被布置在工件W的一侧上时，构件5被布置在工件W的横向侧的边界区B上方。
此外，红外炉10具有执行对多个红外灯1的开关控制和输出控制的控制器4。例如，在多个红外灯1中，控制器4可以使位于构件5的第一区R1侧的一个或一些红外灯1a的输出高于位于构件5的第二区R2侧的一个或一些红外灯1b的输出。
此外，一些控制器4可以被设置成与多个红外灯1为一一对应关系，并且可以单独地调节红外灯1的输出强度。此外，当从底部通过一些插脚支撑工件W时，优选的是，如图1所示，多个红外灯1被布置在上侧，而当从顶部悬挂工件W时，优选的是，多个红外灯1被布置在下侧。在后面提到的多个示例性实施方案中，一个或更多个控制器4适用于对多个红外灯1的输出调节。
此处，参考实验结果，说明由于安装了反射表面3而引起的效果。
如图1所示，在多个红外灯1仅被布置在工件W的一个表面侧并且反射表面3被布置在工件W的另一侧的情况下，也就是说，在单侧加热的情况下，以及在多个红外灯1被布置在工件W的一个表面侧和另一侧的情况下，也就是说，在双侧加热的情况下，测量1.6mm厚硼钢板(工件W)的升温速率。同时，测量该硼钢板的一个表面侧与另一侧之间的温差。此外，相比于单侧加热，由于双侧加热要求双倍数量的红外灯1，所以双侧加热要求大约双倍的电能。
从室温达到900摄氏度的时间对于单侧加热来说是31.4秒，对于双侧加热来说是29.6秒，并且两者的升温速率不存在显著差别。因此，根据单侧加热，认识到获得了钢板温度增加的足够短的时间，实现了节能。此外，还是在单侧加热的情况下，硼钢板的一个表面侧与另一侧之间的温差被控制在5摄氏度内，并且该温差在温度控制上处于令人满意的水平内。
<示例性实施方案1>
图2(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案1的红外炉的内部结构的正视图，图2(B)为图2(A)的俯视图，以及图2(C)为示出了由图2(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图。此外，在图2(B)中，为了便于示出构件5，移除了多个红外灯1中的一部分。
参考图2(A)和图2(B)，示例性实施方案1的红外炉10具有多个红外灯1、反射表面3以及构件5，多个红外灯1与工件W的一个表面相对，并且在多个红外灯1中输出调节是随意的，反射表面3与工件W的另一侧相对并反射红外线，构件5被布置在工件W的边界区B上方。构件5沿着边界区B在工件W的宽度方向上延伸以遮蔽(覆盖)边界区B。
说明工件W通过红外炉10的红外加热方法。图1所示的控制器4如下那样控制多个红外灯1的输出。也就是说，在多个红外灯1中，位于构件5的第一区R1侧(与第一区R1相对)的一些红外灯1a发射具有高强度的红外光2a，并且位于构件5的第二区R2侧(与第二区R2相对)的一些红外灯1b发射具有低强度的红外光2b。因此，具有高强度的红外光2a射到第一区R1的一个表面上，具有低强度的红外光2b射到第二区R2的一个表面上，并且同时，来自反射表面3的反射光2c射到工件W的另一侧面上。
使用这样的红外加热，将第一区R1加热至可以进行淬火的高温，并且将第二区R2加热至不执行淬火的低温。在边界区B上方的构件5使第二区R2的邻接第一区R1的部分免于被具有高强度的红外光2a过度照射，并且使其免于被加热超过第二区R2的预设温度。同时，避免第一区R1的邻接第二区R2的部分的温度的过度下降。此外，因为构件5以最低程度遮蔽了工件W，所以这使第二区R2的温度免于相比预设温度过度下降。因此，跨边界区B引起的温度梯度变小，每单位时间内从第一区R1传递至第二区R2的热量减少了，并且如图2(C)所示，尽可能小地形成缓慢变化部的宽度，所述缓慢变化部具有区域R1和区域R2二者的中间特性，不可避免地形成在区域R1与区域R2二者之间。
因此，在红外炉10中，因为给予工件W高度精确的温度分布，所以在随后过程的成形步骤中，用于给予工件W温差的特定步骤是不必要的，并且用于给予工件W温差的特定设备也是不必要的。
<示例性实施方案2>
图3(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案2的红外炉的内部结构的正视图，图3(B)为图3(A)的俯视图，并且图3(C)为示出了由图3(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图。
参考图3(A)，示例性实施方案2的特征在于，射到工件W的一个表面上的红外线的强度可以取决于工件W的位置根据多个红外灯1的布置密度而变化。在对下述示例性实施方案2的说明中，主要说明该示例性实施方案2与上述示例性实施方案1之间的不同之处，而对于这两个示例性实施方案的共同特征，则适当参考对示例性实施方案1的说明。
参考图3(A)和图3(B)，在示例性实施方案2的红外炉10中，一些红外灯1a相对密集地布置在构件5的第一区R1侧，并且一个或一些红外灯1b相对稀疏地被布置在该构件5的第二区R2侧，所述构件5被布置在工件W的边界区B上方。因此，即使一些红外灯1a和1b以相似的强度发射红外线，但具有高强度的红外光2a射到第一区R1的一个表面上，而具有低强度的红外光2b射到第二区R2的一个表面上，并且同时，来自反射表面3的反射光2c射到工件W的另一侧面上。
<示例性实施方案3>
图4(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案3的红外炉的内部结构的正视图，图4(B)为图4(A)的俯视图，并且图4(C)为示出了由图4(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图。此外，在图4(B)中，为了便于示出构件5，移除了多个红外灯1中的一部分。
参考图4(A)，示例性实施方案3的特征在于，射到工件W的一个表面上的红外线的强度可以取决于工件W的位置根据多个红外灯1与工件W之间的距离而变化。在对下述示例性实施方案3的说明中，主要说明该示例性实施方案3与上述示例性实施方案1之间的不同之处，而对于这两个示例性实施方案的共同特征，则适当参考对示例性实施方案1的说明。
参考图4(A)和图4(B)，在示例性实施方案3的红外炉10中，一些红外灯1a在构件5的第一区R1侧被布置为相对靠近工件W，并且一些红外灯1b在该构件5的第二区R2侧被布置为相对远离工件W，所述构件5被布置在工件W的边界区B上方。因此，即使一些红外灯1a和1b以相似的强度发射红外线，但具有高强度的红外光2a射到第一区R1的一个表面上，而具有低强度的红外光2b射到第二区R2的一个表面上，并且同时，来自反射表面3的反射光2c射到工件W的另一侧面上。
<示例性实施方案4>
图5(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案4的红外炉的内部结构的正视图，图5(B)为省略了图5(A)的多个红外灯的俯视图，并且图5(C)为示出了由图5(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图。
参考图5(A)，示例性实施方案4的特征在于，在工件W周围布置一种或多种储热材料。在对下述示例性实施方案4的说明中，主要说明该示例性实施方案4与上述示例性实施方案1之间的不同之处，而对于这两个示例性实施方案的共同特征，则适当参考对示例性实施方案1的说明。
参考图5(A)，在示例性实施方案4的红外炉10中，多个红外灯1被布置在工件W上方，并且储热材料6被分别布置在剩余的三个方向上。存储的热从多种储热材料中辐射出，这有助于以低于淬火温度的温度来加热第二区R2。此外，储热材料6适用于另外的示例性实施方案。陶瓷耐热板等可以用作储热材料6。
此外，布置在工件W的弯曲边界区B上方的构件5根据第一区R1和第二区R2的轮廓而形成为曲线形状。根据边界区B或构件5的形状，如图5(C)所示，过渡部T的轮廓也形成为曲线形状。此外，根据圆形第二区R2的轮廓，构件5可以形成为圆形，或者根据方形第二区R2的轮廓，构件5可以形成为方形形状。
<示例性实施方案5>
图6(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案5的红外炉的内部结构的正视图，图6(B)为图6(A)的俯视图，并且图6(C)为示出了由图6(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图。此外，在图6(B)中，为了便于示出构件5，移除了多个红外灯1中的一部分。
参考图6(A)，示例性实施方案5的特征在于，红外部分透明板被用作构件5。在对下述示例性实施方案5的说明中，主要说明该示例性实施方案5与上述示例性实施方案1之间的不同之处，而对于这两个示例性实施方案的共同特征，则适当参考对示例性实施方案1的说明。
参考图6(A)和图6(B)，在示例性实施方案5的红外炉10中，布置在工件W的弯曲边界区B上方的红外透射构件5使得从一些红外灯1a和1b发射的红外光2a和2b中的一部分透过。特别地，透过构件5的透射光2e有助于防止第二区R2的温度下降。此外，具有期望透射率的混浊石英玻璃和半透明陶瓷可以用作红外透射构件5。
<示例性实施方案6>
图7(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案6的红外炉的内部结构的正视图，图7(B)为图7(A)的俯视图，图7(C)为示出了由图7(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图，图7(D)为图7(B)中示出的构件的更大比例的元件，并且图7(E)为示出了图7(D)所示的部分的变形的视图。
参考图7(B)，示例性实施方案6的特征在于，网状板被用作构件5。在对下述示例性实施方案6的说明中，主要说明示例性实施方案6与上述示例性实施方案5之间的不同之处，而对于这两个示例性实施方案的共同特征，则适当参考对示例性实施方案5的说明。
参考图7(A)和图7(B)，在示例性实施方案6的红外炉10中，因为构件5具有网状形状，所以构件5使得从一些红外灯1a和1b发射的红外光2a和2b中的一部分透过。特别地，透过构件5的透射光2e有助于防止第二区R2的温度下降。此外，具有网孔或网结构的陶瓷或者多孔陶瓷可以被用作构件5。
参考图7(D)，网孔可以形成为网格形状，并且参考图7(E)，网孔可以形成为蜂巢形状或六角形形状以提高强度。
<示例性实施方案7>
图8(A)为示意性地示出了根据示例性实施方案7的红外炉的内部结构的正视图，图8(B)为图8(A)的俯视图，并且图8(C)为示出了由图8(A)的红外炉加热的工件的特性分布的俯视图。
参考图8(A)，示例性实施方案7的红外炉10具有冷却材料(或媒介)7，冷却材料(或媒介)7对工件W的另一侧面进行局部冷却。参考图8(B)和图8(C)，除工件W的与具有低输出的一些红外灯1b相对的左端部分之外，分别与冷却材料7和7接触的部分还用作红外加热的第二区R2和R2，这些第二区R2和R2的周界部分也用作缓慢变化部T，并且剩余部分用作第一区R1。
此外，使用温度吸收构件例如封装陶瓷和钠的金属构件作为冷却材料7，冷却材料7可以与工件W的另一侧面接触。这样的温度吸收构件可以被用作支撑工件W的插脚。此外，作为冷却材料7，可以使水和空气从布置在工件W的另一侧上的喷嘴中喷出来，并且这些可以与上述金属构件一起使用。
此外，只要没有指示，则上面说明的多个示例性实施方案可以一起(或组合)使用。
<实验1>
接下来，基于实验1的结果来检验如图2(A)所示的构件5的期望宽度。图9为示出了实验1的概要的视图，图10(A)和图10(B)示出了示出实验1的结果的图。使用硼钢板(500mm长、300mm宽并且1.6mm厚)作为测试工件。如图1所示，使得测试工件经受利用红外炉10的红外加热。然而，使得多个红外灯的输出相同，在由下面表格中示出的构件分别覆盖测试工件的一部分的情况下，实施红外加热大约40秒。并且在测试工件时，分别测量未用构件覆盖的“无阴影加热部分”的温度和用构件覆盖的“遮蔽部分”的温度。“无阴影加热部分”相当于图2(C)中所示的第一区R1，而“遮蔽部分”相当于图2(C)中所示的缓慢变化部T。
参考图10(A)，“无阴影加热部分”的温度处于几乎固定的温度(900摄氏度)，而与用于遮蔽的构件等无关。参考图10(B)，另一方面，当使用具有100mm宽度的构件(编号4至6)时，“遮蔽部分”的温度大大下降，并且当使用具有低于60mm宽度的构件(编号1至3)时，“遮蔽部分”的温度保持在大约700摄氏度。
将“无阴影加热部分”加热至Ac-3点或更高的温度，并且在随后的成形步骤中以及从防止成形步骤之后的回弹的观点出发保证淬火的能力，“遮蔽部分”的温度优选为处于Ac-1点附近或更低；也就是说，优选为大约700摄氏度。
如上所述，为了提供足够的红外遮蔽效果，在构件为红外遮蔽的情况下，构件的宽度优选为5mm至50mm，还更优选为10mm至40mm，而在构件可部分透过红外线的情况下，构件的宽度优选为10mm至70mm，还更优选为20mm至70mm。
<实验2>
此处，基于实验结果来说明根据区域预设温度(例如，大约400摄氏度至900摄氏度)的用于红外灯的输出调节方法的实例。作为待经受红外加热的工件，使用1.6mm厚、100mm长并且80mm宽的硼钢板，将热电偶附接在其中心处，从多个红外灯输出的红外线的强度在大约50％与100％之间变化，分别执行红外加热，并且分别测量硼钢板的温度变化。
图11为示出了实验2的结果的图，其示出了根据针对钢板的红外输出强度差的钢板的加热温差。参考图11，认识到可以通过红外灯的输出调节可以随意地设定钢板的温度，并且还可以通过多个红外灯的局部输出调节来随意地设定钢板的一些预定区域的温度。
<实验3>
接下来，在如图2(A)所示的红外炉10中，对具有250mm长度的硼钢板执行红外加热检验。具体来说，取决于期望的温差，射到沿硼钢板的纵轴方向(图2(A)中的水平方向)50mm至250mm的范围(成为第一区R1的区域)上的红外线的强度被设置为高于类似地射到0mm至50mm的范围(成为第二区R2的区域)上的红外线的强度。使用20mm宽的遮蔽条作为布置在边界区B上方的构件5，并且该遮蔽条的宽度方向中心线位于硼钢板的50mm位置上。在完成红外加热之后测量硼钢板的纵轴方向的维氏硬度分布(Hv)(参考图12中的“具有构件”曲线)。
此外，作为对比，除了不使用上述遮蔽条之外，在与上面相同的条件下执行加热测试(参考图12中的“没有构件”曲线)，并且除了不使用上述遮蔽条并且不进行红外局部强度调节之外，在与上面相同的条件下执行加热测试(参考图12中的“完全加热”曲线)，而且与上文类似，分别测量维氏硬度分布(Hv)。
在图12中示出了上面实验3的结果。参考图12的维氏硬度分布，在完全加热的情况下，自然地，硼钢板的纵轴方向的硬度分布是恒定的。在执行红外局部输入强度调节但不执行由遮蔽条进行的窄宽度遮蔽的情况下，在硼钢板的70mm至160mm之间的范围中硬度逐渐地变化，并且缓慢变化部T的宽度变成和约90mm一样宽。另一方面，在除了执行红外局部输入强度调节之外还执行由遮蔽条进行的窄宽度遮蔽的情况下，在硼钢板的70mm至80mm之间的范围中硬度急剧地变化，并且缓慢变化部T的宽度变得很窄，在10mm以下。
如上面所述，虽然说明了本发明的示例性实施方案等，但是本发明不限于上述的示例性实施方案等，并且在不背离本发明的基本技术构思的范围内，可以增加进一步的修改、替代或调节。
通过引用将上述专利文献的全部公开内容合并至本文中。可以在本发明的整个公开内容(包括权利要求)的范围内并且基于本发明的基本技术概念对示例性实施方案进行修改和调节。可以在本发明的权利要求的范围内进行所公开的各种要素(包括每项权利要求的每个要素、每个示例性实施方案的每个要素、每幅附图的每个要素等)的各种结合和选择。也就是说，本发明当然包括可以由本领域的普通技术人员根据包括权利要求和技术概念在内的整个公开内容作出的各种变化和修改。具体地，本申请所公开的任何数值范围应当被解读为，在没有对其进行特定叙述的情况下还具体公开了落在所公开的范围内的任何中间值或子范围。
工业实用性
本发明适用于汽车部件的热处理或热成形，所述汽车部件例如各种支柱和侧构件或用于车门的零部件例如防撞杆。
附图标记列表
1 多个红外灯
1a 与第一区相对的一个或一些红外灯
1b 与第二区相对的一个或一些红外灯
2a 从与第一区相对的红外灯发射的红外线，红外线具有高强度
2b 从与第二区相对的红外灯发射的红外线，红外线具有低强度
2c 反射光
2e 透射光
3 反射表面
4 控制器
5 遮蔽或部分透射红外线的构件
6 储热材料
7 冷却材料(或介质)
10 红外炉，红外加热设备
W 工件
R1 第一区，高强度部分，高硬度部分
R2 第二区，低强度部分，低硬度部分
B 边界区
T 缓慢变化部，过渡部
10 红外炉

Claims (13)

1.一种能够以不同温度区域来加热工件的第一区和第二区的红外炉，包括：
与所述工件相对的多个红外灯，
具有对红外线的部分透过性的构件，其中所述构件具有能够遮蔽所述第一区与所述第二区之间的边界区的至少一部分的宽度为10mm至70mm的窄的形状，其中，所述构件以与所述工件和所述红外灯分开的方式布置在所述工件与所述多个红外灯之间，并且被布置在所述第一区与所述第二区之间的所述边界区上方。
2.一种能够以不同温度区域来加热工件的第一区和第二区的红外炉，包括：
与所述工件相对的多个红外灯，
具有对红外线的遮蔽性质的构件，其中所述构件具有能够遮蔽所述第一区与所述第二区之间的边界区的至少一部分的宽度为5mm至50mm的窄的形状，其中，所述构件以与所述工件和所述红外灯分开的方式布置在所述工件与所述多个红外灯之间，并且被布置在所述第一区与所述第二区之间的所述边界区上方。
3.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述构件沿着所述边界区设置以覆盖所述边界区的至少一部分。
4.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述红外炉具有至少一个控制器，所述至少一个控制器使得所述多个红外灯中的位于所述构件的第一区侧的一个或一些红外灯的输出高于所述多个红外灯中的位于所述构件的第二区侧的一个或一些红外灯的输出。
5.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述红外灯中的一些被相对密集地布置在所述构件的第一区侧，并且所述红外灯中的一个或一些红外灯被相对稀疏地布置在所述构件的第二区侧。
6.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述红外灯中的一个或一些在所述构件的第一区侧的位置处被布置为相对靠近所述工件，而所述红外灯中的一个或一些在所述构件的第二区侧的位置处被布置为相对远离所述工件。
7.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述多个红外灯被布置在所述工件的一个表面侧，以及反射红外线的反射表面被布置在所述工件的另一表面侧。
8.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中储热材料被布置在所述工件的周围。
9.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述构件具有网状形式。
10.根据权利要求1或2所述的红外炉，其中所述红外炉具有局部冷却所述工件的另一侧面的冷却材料。
11.一种以不同温度区域来加热工件的第一区和第二区的红外加热方法，包括：
将构件以与所述工件和多个红外灯分开的方式布置在所述工件与所述多个红外灯之间，其中所述构件具有对红外线的部分透过性，其中，所述构件具有能够遮蔽所述第一区与所述第二区之间的边界区的至少一部分的宽度为10mm至70mm的窄的形状，并且所述构件被布置在所述第一区与所述第二区之间的所述边界区上方，
使红外线以相对较高的强度射到所述第一区上，以及
使红外线以相对较低的强度射到所述第二区上。
12.一种以不同温度区域来加热工件的第一区和第二区的红外加热方法，包括：
将构件以与所述工件和多个红外灯分开的方式布置在所述工件与所述多个红外灯之间，其中所述构件具有对红外线的遮蔽性质，其中，所述构件具有能够遮蔽所述第一区与所述第二区之间的边界区的至少一部分的宽度为5mm至50mm的窄的形状，并且所述构件被布置在所述第一区与所述第二区之间的所述边界区上方，
使红外线以相对较高的强度射到所述第一区上，以及
使红外线以相对较低的强度射到所述第二区上。
13.一种通过权利要求11或12所述的红外加热方法加热的钢板，包括：
第一区，在所述第一区中，在所述加热之后实施快速冷却成形和淬火，
第二区，在所述第二区中，不实施淬火，和
缓慢变化部，所述缓慢变化部不可避免地形成在所述第一区与所述第二区之间，所述缓慢变化部具有两个区的中间特性，
其中所述缓慢变化部具有20mm或更窄的宽度，以及所述钢板具有不同强度区域。
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