CN113930603A - 提高车架纵梁疲劳寿命的方法、纵梁结构和热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种提高车架纵梁疲劳寿命的方法、纵梁结构和热处理装置。一种提高车架纵梁疲劳寿命的方法，包括：根据车架纵梁载荷分布，确定成形后的车架纵梁的危险部位；对所述危险部位进行热处理，消除所述车架纵梁成形过程中的残余应力；其中，所述热处理的工艺参数为：加热温度为500℃以上。可精准消除危险部位成型过程中的残留应力，提高材料的韧性，降低了危险部位应力集中程度，从而有效降低高强度钢板高裂纹和应力集中敏感性，解决了高强度钢板易发生开裂的技术难题。

Description

提高车架纵梁疲劳寿命的方法、纵梁结构和热处理装置
技术领域
本申请涉及热处理技术领域，特别是涉及一种提高车架纵梁疲劳寿命的方法、纵梁结构和热处理装置。
背景技术
成型后的车架纵梁对材料强度要求越来越高，通常，车身骨架由超高强度钢板成型而成。但屈服强度达到700MPa以上的超高强度钢板表现出高裂纹和应力集中敏感性，极易在车架使用过程中发生开裂，制约着超高强度钢板在车身骨架中的应用。
发明内容
基于此，有必要针对在车身骨架使用过程中超高强度钢板极易发生开裂的问题，提供一种提高车架纵梁疲劳寿命的方法、纵梁结构和热处理装置。
根据本申请的一个方面，提供了一种提高车架纵梁疲劳寿命的方法，包括：
根据车架纵梁载荷分布，确定成形后的车架纵梁的危险部位；
对所述危险部位进行热处理，消除所述车架纵梁成形过程中的残余应力；
其中，所述热处理的工艺参数为：加热温度为500℃以上。
在其中一个实施例中，所述对所述危险部位进行热处理，消除所述车架纵梁成形过程中的残余应力包括：
对所述危险部位进行感应热处理或对所述危险部位进行火焰热处理。
在其中一个实施例中，所述危险部位位于所述车架纵梁承受载荷较大区域端面及其邻域、尖角和/或孔洞处。
在其中一个实施例中，提高车架纵梁疲劳寿命的方法还包括：
对所述危险部位进行冷却。
在其中一个实施例中，所述提高车架纵梁疲劳寿命的方法之前或之后，还包括：
对成型后的所述车架纵梁进行倒角处理。
根据本申请的另一个方面，提供了一种纵梁结构，由上述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法制得。
根据本申请的另一个方面，提供了一种提高车架纵梁疲劳寿命的热处理装置，所述热处理装置应用于上述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法中，所述热处理装置包括：
热处理机构；以及
感应器；
其中，所述热处理机构控制所述感应器对所述危险部位进行感应热处理。
在其中一个实施例中，所述感应器包括相互连接的第一感应部和第二感应部；
在垂直于所述危险部位的方向上，所述第一感应部与所述第二感应部分别位于所述危险部位的两侧。
在其中一个实施例中，所述第一感应部与所述第二感应部对称分布于所述危险部位的两侧。
在其中一个实施例中，所述第一感应部与所述危险部位沿垂直于所述危险部位的方向的第一间距，以及所述第二感应部与所述危险部位沿垂直于所述危险部位的方向的第二间距，均为1mm-4mm。
上述提高车架纵梁疲劳寿命的方法、纵梁结构和热处理装置，可精准消除危险部位S成型过程中的残留应力，提高了材料的韧性，降低了危险部位应力集中程度，降低车架纵梁的开裂风险，从而有效降低高强度钢板高裂纹和应力集中敏感性，解决了高强度钢板易发生开裂的问题，可提升车架纵梁的疲劳寿命。
附图说明
图1示出了本申请一实施例中的提高车架纵梁疲劳寿命的方法的流程示意图；
图2示出了本申请一实施例中的车架纵梁和感应器的结构示意图；
图3示出了本申请一实施例中的翼板上的第一危险部位的分布示意图；
图4示出了本申请一实施例中的车架纵梁的结构示意图；
图5示出了本申请一实施例中的感应器的结构示意图；
图6示出了本申请一实施例中的车架纵梁和感应器的俯视图；
图7示出了图6的A处的放大示意图；
图8示出了本申请一实施例中的车架纵梁和感应器的侧视图；
图9示出了本申请一实施例中的第一感应部或第二感应部沿垂直于危险部位的方向的剖面示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
参阅图1，图1示出了本申请一实施例中的提高车架纵梁疲劳寿命的方法的流程示意图，本申请一实施例提供的提高车架纵梁疲劳寿命的方法，包括以下步骤：
S110、根据车架纵梁200载荷分布，确定成型后的车架纵梁200的危险部位S；危险部位S位于车架纵梁200承受载荷较大区域端面及其邻域、尖角和/或孔洞处。
在一些实施例中，危险部位S位于易产生微裂纹的部位或因载荷大而存在较大开裂风险的区域。
在另一些实施例中，危险部位S还位于车架纵梁200的刚性约束处及其邻域、尖角、孔洞、缺口以及沟槽处等。
S120、对危险部位S进行热处理，消除车架纵梁200成型过程中的残留应力。其中，热处理的工艺参数为：加热温度为500℃以上。若车架纵梁为铁碳合金，则加热温度为700℃以上。
S130、对危险部位S进行冷却，并可使危险部位S的冷却速度快于退火而低于淬火，可在稍快的冷却中使车架纵梁的结晶晶粒细化，可更好地消除车架纵梁200的残余应力，提高了车架纵梁200的韧性，降低了诸如危险部位的应力集中程度，从而有效降低高强度钢板高裂纹和应力集中敏感性，解决了高强度钢板易发生开裂的问题。
总之，该提高车架纵梁疲劳寿命的方法可精准消除危险部位S的成型过程中的残留应力，提高了材料的韧性，降低车架纵梁的开裂风险，从而提升车架纵梁的疲劳寿命。
在一些实施例中，参阅图2和图3所示，车架纵梁200包括纵梁主板220和设置在纵梁主板220沿其宽度方向两端的翼板210，两个翼板210与纵梁主板220围合形成槽状结构。危险部位S包括位于车架纵梁200的翼板210上的第一危险部位S1。
进一步地，对危险部位S进行热处理，消除车架纵梁200成形过程中的残余应力的步骤包括但不限于对所述危险部位S进行感应热处理的步骤或对所述危险部位进行火焰热处理的步骤。
进一步地，仍以车架纵梁200为例进行说明，车架纵梁200的长度若为700mm，若利用感应器300对第一危险部位S1进行感应热处理，则可选用长度为200mm-600mm的感应器300，感应器300沿着翼板210的长度方向布置，翼板210的危险部位S进行感应热处理后，可保证翼板210的第一危险部位S1处形成长度L不小于100mm的有效正火区域，有效正火区域的深度不小于12mm，提高了车架纵梁200的韧性，有效降低危险部位高裂纹及应力集中敏感性，从而降低翼板210的开裂风险，提升了翼板210的疲劳寿命。
进一步地，对危险部位S进行热处理的步骤包括：
在危险部位S沿垂直于危险部位S方向的两侧，同时对危险部位S进行加热，更好地保证热处理的效果，以便更好地消除车架纵梁成型过程中的残留应力。
进一步地，对危险部位S进行冷却的步骤包括但不限于对危险部位S进行空冷冷却。
进一步地，危险部位S还包括位于车架纵梁200上的第二危险部位S2。请参阅图4，第二危险部位S2包括翼板210上的纵剪断面和位于纵梁主板220上的冲孔边缘。
提高车架纵梁疲劳寿命的方法之前或之后，还包括：
对成型后的车架纵梁进行倒角处理。具体地，可对第二危险部位S2进行倒圆角处理，以便消除车架纵梁上的尖角，减小因尖角而形成的应力集中，提升车架纵梁的疲劳寿命。
进一步地，倒圆角处理过程包括但不限于打磨倒角过程和压倒角处理过程等。
在一些实施例中，打磨倒角过程包含但不限于利用滚刷、盘刷和/或叶轮等进行打磨的过程。具体地，打磨翼板210上的纵剪断面时，应沿着车架纵梁200的长度方向进行打磨，也就是翼板210的长度方向进行打磨，打磨的圆角的圆弧半径不小于1mm，打磨表面粗糙度Ra不大于2.5μm。
本申请一实施例提供的纵梁结构，由上述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法制得。
本申请一实施例提供的提高车架纵梁疲劳寿命的热处理装置，应用于上述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法中。热处理装置包括热处理机构以及感应器300。其中，热处理机构控制感应器300对危险部位S进行感应热处理。可消除车架纵梁200的残余应力，提高了材料的韧性，降低了危险部位应力集中程度，从而有效降低高强度钢板高裂纹和应力集中敏感性，解决了高强度钢板易发生开裂的问题。
参阅图5所示，本申请一实施例提供了的一种对危险部位S进行感应加热的感应器300，感应器300应用于上述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法中。
进一步地，感应器300包括相互连接的第一感应部310和第二感应部320，在垂直于危险部位S的方向上，第一感应部310与第二感应部320分别位于危险部位S的两侧，以便对危险部位S进行感应加热，更好地保证热处理的效果，以便更好地消除车架纵梁成型过程中的残留应力。
其中，第一感应部310远离第二感应部320与第一感应部310的连接处的一端延伸有第一接线部330，第二感应部320远离第二感应部320与第一感应部310的连接处的一端延伸有第二接线部340，第一接线部330和第二接线部340用于外接热处理机构而使感应器300能对危险部位S进行感应加热。
在一些实施例中，第二感应部320与第一感应部310的连接处为连接第二感应部320与第一感应部310的连接部350。
进一步地，请再次参阅图5，并结合参阅图6及图7，第一感应部310与危险部位S沿垂直于危险部位的方向的第一间距D1，以及第二感应部320与危险部位沿垂直于危险部位的方向的第二间距D2，均为1mm-4mm，感应器300设置在此位置处，危险部位S能获得较佳的热处理效果。
进一步地，第一感应部310与第二感应部320对称分布于危险部位S的两侧，可使危险部位S能获得更均匀的热处理效果。请参阅图8，第一感应部310与第二感应部320沿车架纵梁的长度方向的第一感应长度a1均为200-600mm，可保证对应于车架纵梁的第一危险部位S1的有效正火区域的长度不小于100mm，使车架纵梁200能获得较佳的热处理效果。在一些实施例中，请再次参阅图8，第一感应部310与第二感应部320沿第一方向的第二感应长度均为b1，其中，第一方向平行于翼板210且垂直于车架纵梁的长度方向，也就是说第一方向垂直于翼板210的长度方向，具体到图8所示的实施例中，第一方向为上下方向。请结合参阅图9，第一感应部310与第二感应部320沿垂直于危险部位的方向的横截面为方形横截面，方形横截面的尺寸为a2×b2，其中，a2和b2均为10mm-20mm；方形横截面为环形结构，环形结构的环宽c为1mm-3mm；结合图8及图9，可得出第二感应长度b1等于a2或b2，那么，第二感应长度b1为10mm-20mm，可保证对应于车架纵梁的第一危险部位S1的有效正火区域的深度不小于10mm，使车架纵梁200能获得较佳的热处理效果。
在另一些实施例中，第一感应部310与第二感应部320沿垂直于危险部位的方向的横截面为圆形横截面，圆形横截面的外径为10mm-20mm；圆形横截面为环形结构，环形结构的环宽c为1mm-3mm。同样也可保证对应于车架纵梁的第一危险部位S1的有效正火区域的深度不小于10mm，也可使车架纵梁200能获得较佳的热处理效果。
请再次参阅图8，第一感应部310与第二感应部320的上表面在水平方向齐平于翼板210的顶端沿第一方向的最低部位，可更好地保证危险部位S的有效正火区域，从而能获得较佳的热处理效果。
在一些实施例中，利用本申请的提高车架纵梁疲劳寿命的方法和装置对车架纵梁200进行感应热处理后，提高了车架纵梁200的韧性，消除了车架纵梁残余应力，降低了危险部位应力集中程度，从而有效降低高强度钢板高裂纹和应力集中敏感性，解决了高强度钢板易发生开裂的技术难题。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种提高车架纵梁疲劳寿命的方法，其特征在于，包括：
根据车架纵梁载荷分布，确定成形后的车架纵梁的危险部位；
对所述危险部位进行热处理，消除所述车架纵梁成形过程中的残余应力；
其中，所述热处理的工艺参数为：加热温度为500℃以上。
2.根据权利要求1所述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法，其特征在于，所述对所述危险部位进行热处理，消除所述车架纵梁成形过程中的残余应力包括：
对所述危险部位进行感应热处理或对所述危险部位进行火焰热处理。
3.根据权利要求1所述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法，其特征在于，所述危险部位位于所述车架纵梁承受载荷较大区域端面及其邻域、尖角和/或孔洞处。
4.根据权利要求1所述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法，其特征在于，提高车架纵梁疲劳寿命的方法还包括：
对所述危险部位进行冷却。
5.根据权利要求1所述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法，其特征在于，所述提高车架纵梁疲劳寿命的方法之前或之后，还包括：
对成型后的所述车架纵梁进行倒角处理。
6.一种纵梁结构，其特征在于，由如权利要求1-5任一项所述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法制得。
7.一种提高车架纵梁疲劳寿命的热处理装置，其特征在于，所述热处理装置应用于如权利要求1-5任一项所述的提高车架纵梁疲劳寿命的方法中，所述热处理装置包括：
热处理机构；以及
感应器；
其中，所述热处理机构控制所述感应器对所述危险部位进行感应热处理。
8.根据权利要求7所述的提高车架纵梁疲劳寿命的热处理装置，其特征在于，所述感应器包括相互连接的第一感应部和第二感应部；
在垂直于所述危险部位的方向上，所述第一感应部与所述第二感应部分别位于所述危险部位的两侧。
9.根据权利要求8所述的提高车架纵梁疲劳寿命的热处理装置，其特征在于，所述第一感应部与所述第二感应部对称分布于所述危险部位的两侧。
10.根据权利要求8所述的提高车架纵梁疲劳寿命的热处理装置，其特征在于，所述第一感应部与所述危险部位沿垂直于所述危险部位的方向的第一间距，以及所述第二感应部与所述危险部位沿垂直于所述危险部位的方向的第二间距，均为1mm-4mm。
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