CN207193338U - 一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，包括沿直线依次设置的高强钢开卷设备、高强钢剪裁设备、第一传送装置、冷冲压设备、第二传送装置、加热装置、第三传送装置、气雾淬火装置和第四传送设备。气雾淬火装置包括顶端框架和底端框架，顶端框架包括第一喷头组和第二喷头组和相应的驱动装置，底端框体内设有空压机、高压储气瓶、储水罐、高压气管、高压水管、废水排水管和废水处理系统，所述底端框体上端设有第五传送设备。本实用新型具有自动化程度高、集成程度高、生产效率高、生产成本低、工作环境好等优点，可以实现力学性能梯度分布的可热处理强化高强钢零件的制备，有效地实现汽车车身安全与轻量化目标。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种新型的高强钢汽车结构件的生产以及热处理领域，具体是当高强钢在冷冲压后进行特殊热处理以获得力学性能梯度分布的汽车结构件的制备生产线。
背景技术
轻量化与安全性是汽车工业所追求的两大永恒目标。通过调整界面厚度尺寸及力学性能的差异化分布进而实现汽车白车身零部件的性能梯度分布，将有利于钢材的节约及确保车身安全性前提下的结构轻量化目标。在传统的冷成形技术的基础上，衍生出一种更适合汽车结构件承载分布的成形技术——梯度复合热成形技术。它实现了零部件在承受冲击载荷的区域仍具备高强度，在需要吸收能量的区域则具备更好的塑性。这种梯度变化强度相较于均匀强度性能要求对于汽车轻量化而言更具意义，可获得更满足承载要求，符合碰撞安全性，重量更轻的零部件，更满足现代汽车车身制造的功能设计需求。
进一步地，为实现强度梯度的冷成形零件制造，可以结合新型气雾淬火技术来实现高强度硼钢的分区分段快速淬火过程，不同的区域冷速不同，可有效的实现淬火后材料微观组织的梯度分布，进而实现力学性能梯度分布。该技术具备传热均匀，淬火部位和控制参数可调可控等优点，已成为实现获取力学性能梯度化分布零件的一个重要发展方向。目前获取上述具有变强度性能分布汽车零件的方法主要依赖于模具，如模具分区冷却、制备表面热障涂层等方法(中国专利号：201210589839.4、201310503329.5、201510352876.7等)，均取决于改变模具结构和属性并结合冲压过程中的工艺改变。然而热冲压的实际冲压过程中的工艺因素控制范围较小，并且难以精确、有效地实现闭环控制，很难在很短时间内实现冷却淬火速度的调节和控制，更无法获得更大尺寸零件的力学性能连续梯度分布的特征。此外，不同零件需要不同的模具，又使得生产成本增加，效率降低。因此，一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线具有重要意义和价值。
实用新型内容
根据上述技术问题，本专利提供一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线。本实用新型主要基于高强钢结构件传统的冷冲压成形工序后加入加热流程以及气雾淬火流程，使用专门的、高度集成的、全自动的气雾淬火装置，从而实现高强钢结构件不同区域强度梯度分布的特点。
一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，包括沿直线依次设置的高强钢开卷设备、高强钢剪裁设备、第一传送装置、冷冲压设备、第二传送装置、加热装置、第三传送装置、气雾淬火装置(其中集成了第五传送装置)和第四传送设备；
所述高强钢开卷设备、所述高强钢剪裁设备、所述第一传送装置、所述冷冲压设备、所述第二传送装置、所述加热装置、所述第三传送装置、所述气雾淬火装置和所述第四传送设备均通过数据线与生产线中央电控系统连接；
气雾淬火装置包括顶端框架和底端框架；
所述顶端框体和所述底端框体之间通过电控液压系统连接；
所述顶端框体内设有第一喷头组(第一喷头组的喷头位置固定，喷头角度可变)和第二喷头组(第二喷头组的喷头位置可变，喷头角度固定)，所述第一喷头组和所述第二喷头组均包括多个沿所述直线方向排列的喷头，所述第一喷头组上设有驱动所述第一喷头组绕所述第一喷头组的轴线旋转的第一驱动装置，所述第二喷头组上设有驱动所述第二喷头组沿所述第二喷头组的轴线方向移动的第二驱动装置；
所述底端框体内设有空压机、高压储气瓶、储水罐、高压气管、高压水管、废水排水管和废水处理系统，所述底端框体上端设有第五传送设备；
所述空压机与所述高压储气瓶连通，所述储水罐的上端与所述高压储气瓶的上端连通并一同与所述高压气管连通，所述高压气管的另一端通过气雾淬火装置数控阀与所述喷头连通，所述储水罐的上端还与所述高压水管连通，所述高压水管的另一端通过所述气雾淬火装置数控阀与所述喷头连通，所述储水罐还有所述废水处理系统连通，所述废水处理系统通过废水排水管与位于所述底端框体上端的多个废水孔连通，喷雾的过程中，水流至废水孔中，再通过废水排水管流入到废水处理系统，经处理后流入到储水罐中循环利用，已达到节约用水的目的；
所述顶端框体内还设有与所述电控液压系统，所述第一驱动装置，所述第二驱动装置，所述第五传送设备和所述气雾淬火装置数控阀电控连接至中央电控单元，所述中央电控单元与所述生产线中央电控系统电控连接。
所述电控液压系统包括四个位于所述底端框体内的液压缸，所述液压缸的液压柱与所述顶端框体的下端连接，所述液压缸上还设有液压泵，所述液压泵与所述中央电控单元电控连接。
所述第一传送装置、所述第二传送装置、所述第三传送装置、所述第四传送装置和所述第五传送装置均为绝热瓷管传送装置；
所述绝热瓷管传送装置包括沿所述直线排列的多个绝热瓷管，与所述绝热瓷管连接的链传动系统和驱动所述链传动系统带动所述绝热瓷管绕其轴旋转的绝热瓷管驱动电机，绝热瓷管的作用为隔绝零件与传送装置的热传递，降低加工误差；
所述第一传送装置、所述第二传送装置、所述第三传送装置、所述第四传送装置的绝热瓷管驱动电机通过数据线与生产线中央电控系统连接；
所述第五传送装置的绝热瓷管驱动电机与所述中央电控单元电控连接。
所述第一驱动装置包括喷头转动驱动电机，所述喷头转动驱动电机通过喷头转动驱动带传动系统驱动所述第一喷头组绕所述第一喷头组的轴线旋转；
所述喷头转动驱动电机与所述中央电控单元电控连接。
所述第二驱动装置包括喷头运动驱动电机，所述喷头运动驱动电机通过喷头运动驱动齿轮与位于所述第二喷头组上的驱动喷头运动的齿条连接；
所述喷头运动驱动电机与所述中央电控单元电控连接。
所述顶端框体内还设有多个气水分离器和与所述气水分离器连通的抽气装置，所述抽气装置的工作端从所述顶端框体下端伸出；
所述气水分离器与所述中央电控单元电控连接；
所述气水分离器与所述废水处理系统连通。
抽气装置使得车间内的水雾下降，以保障车间工作环境，气水分离器使得分离出的水流回储水罐，使得水循环利用。
高强钢开卷设备由开卷机、引导设备、矫平设备、测量装置以及剪裁装置组成，高强钢开卷设备将高强钢卷进行展平与剪裁，经过高强钢剪裁设备后剪裁成特定尺寸钢板，并通过传送装置传送到冷冲压设备中，由冷冲压设备中的模具进行冷冲压预成形，其中，冷冲压设备包括油压伺服系统、压力控制单元、控制系统以及冷冲压模具；成形后的高强钢零件通过传送装置传送到加热装置中进行加热、保温，以使得高强钢零件均匀奥氏体化，其中，加热装置为电加热炉，包括电加热装置、温度控制单元、高温传送辊以及耐火壁；加热、保温后的高强钢零件经过传送装置传送到气雾淬火装置中，进行局部气雾淬火，其中气雾淬火装置的喷雾参数预先设定并进行编程到气雾淬火控制单元中，对淬火过程进行控制；经过淬火后的零件最终进行质量检查与后续工序。
较现有技术相比，本实用新型在传统的冷冲压成型生产线后新加入气雾淬火生产流程，其中，高强钢零件在开卷以及冷冲压预成形后首先进入到连续加热装置中进行加热，然后转运到专门的、高度集成的、自动控制的气雾淬火装置中完成气雾淬火工序，其中，气雾淬火装置的高度可调，喷头的角度、位置、转动或移动速度可调，通入喷头的高压空气与高压水的压强以及高压空气与高压水的混合压强比，具体参数均由中央电控系统根据预先设定的气雾淬火工艺参数编程后自动控制，以达到零件的力学性能梯度分布的特点。
本实用新型具有自动化程度高、集成程度高、生产效率高、生产成本低、工作环境好等优点，可以实现力学性能梯度分布的可热处理强化高强钢零件的制备，有效地实现汽车车身安全与轻量化目标。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的具体实施方式中一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线的构成及连接示意图。
图2是本实用新型的具体实施方式中一种通过获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线进行气雾淬火的生产工艺流程图。
图3是本实用新型的具体实施方式中气雾淬火装置的主视图。
图4是本实用新型的具体实施方式中气雾淬火装置的侧视图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图4所示，一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，包括沿直线依次设置的高强钢开卷设备1、高强钢剪裁设备2、第一传送装置3、冷冲压设备4、第二传送装置5、加热装置6、第三传送装置7、气雾淬火装置8和第四传送设备9；
高强钢卷首先经过高强钢开卷设备1与高强钢剪裁设备2，剪裁后的高强钢板10经过第一传送装置3的运送，送至冷冲压设备4中，进行冷冲压预成形后的高强钢零件11被第二传送装置5转运到加热装置6上进行加热与保温，当达到均匀奥氏体化之后被第三传送装置7转运到已调好气雾淬火参数的气雾淬火装置8中，进行气雾淬火，淬火后即得到力学性能梯度分布的高强钢零件12，工序如图2所示。
所述高强钢开卷设备1、所述高强钢剪裁设备2、所述第一传送装置3、所述冷冲压设备4、所述第二传送装置5、所述加热装置6、所述第三传送装置7、所述气雾淬火装置8和所述第四传送设备9均通过数据线13与生产线中央电控系统14连接，并通过生产线中央电控系统14对各个环节进行综合自动控制。
如图3和图4所示，高强钢零件6经冷冲压预成形与加热保温后，由第三传送装置7运送到气雾淬火装置8中，由可转动的绝热瓷管15(即第五传送装置)运送至指定位置，其中，可转动的绝热瓷管15由绝热瓷管驱动电机16驱动，经过链传动系统17将动力传送到绝热瓷管15上，实现绝热瓷管15的同时转动，绝热瓷管15的转动速率与状态由中央电控单元18控制；当高强钢零件6传送到指定位置时，气水混合物由指定的第一喷头组的喷头19或第二喷头组的喷头20喷出，喷淋到红热的高强钢零件6上进行气雾淬火。其中，高压空气由底端框体21内的空压机22产生，存储在高压储气瓶23中，水储存在储水罐24中，高压空气通入到储水罐24中，将水压出，形成高压水。高压空气与高压水由高压气管25与高压水管26通入到指定的喷头中，混合形成气雾，高压空气与高压水的压强由气雾淬火装置数控阀27自动控制，气雾淬火装置数控阀27的开度由中央电控单元18控制。
气雾淬火装置8的顶端框体28可由位于底端框体21内的液压缸29驱动液压柱30实现上下移动，以改变高度，进而改变喷头离高强钢零件6之间的距离，其中，液压缸29由液压泵31驱动；中央电控单元18控制液压缸29的工作状态。
第一喷头组的喷头19位置固定，喷头角度可变，角度的调节范围为-60°到60°之间，角度的调节由喷头转动驱动电机32带动喷头转动驱动带传动系统33进行调节；
第二喷头组的喷头20位置可变，喷头角度固定，位置的移动通过喷头运动驱动电机34带动喷头运动驱动齿轮35与位于所述第二喷头组上的驱动喷头运动的齿条36，进而带动第二喷头组的喷头进行移动。转动角度与移动速度由中央电控单元18控制。
淬火后的废水由废水孔经过废水排水管37排至废水处理系统38中，带有大量氧化铁的废水在废水处理系统38中进行过滤处理，过滤出的水经过高压排水管排到储水罐24中，以实现水的循环利用。由于气雾淬火的过程会产生大量的水蒸气，会影响到车间工作环境，所以顶端框体28下端设有抽风装置39，可以有效的将工作过程中产生的水蒸气去除，以保障工作环境。其中，水蒸气由抽风装置39抽至气水分离器40中，气水分离器40将水蒸气冷凝，通过导管导入到废水处理系统38中，实现对水的循环利用，从而降低加工成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，其特征在于，包括沿直线依次设置的高强钢开卷设备、高强钢剪裁设备、第一传送装置、冷冲压设备、第二传送装置、加热装置、第三传送装置、气雾淬火装置和第四传送设备；
所述高强钢开卷设备、所述高强钢剪裁设备、所述第一传送装置、所述冷冲压设备、所述第二传送装置、所述加热装置、所述第三传送装置、所述气雾淬火装置和所述第四传送设备均通过数据线与生产线中央电控系统连接；
气雾淬火装置包括顶端框架和底端框架；
所述顶端框体和所述底端框体之间通过电控液压系统连接；
所述顶端框体内设有第一喷头组和第二喷头组，所述第一喷头组和所述第二喷头组均包括多个沿所述直线方向排列的喷头，所述第一喷头组上设有驱动所述第一喷头组绕所述第一喷头组的轴线旋转的第一驱动装置，所述第二喷头组上设有驱动所述第二喷头组沿所述第二喷头组的轴线方向移动的第二驱动装置；
所述底端框体内设有空压机、高压储气瓶、储水罐、高压气管、高压水管、废水排水管和废水处理系统，所述底端框体上端设有第五传送设备；
所述空压机与所述高压储气瓶连通，所述储水罐的上端与所述高压储气瓶的上端连通并一同与所述高压气管连通，所述高压气管的另一端通过气雾淬火装置数控阀与所述喷头连通，所述储水罐的上端还与所述高压水管连通，所述高压水管的另一端通过所述气雾淬火装置数控阀与所述喷头连通，所述储水罐还有所述废水处理系统连通，所述废水处理系统通过废水排水管与位于所述底端框体上端的多个废水孔连通；
所述顶端框体内还设有与所述电控液压系统，所述第一驱动装置，所述第二驱动装置，所述第五传送设备和所述气雾淬火装置数控阀电控连接的中央电控单元，所述中央电控单元与所述生产线中央电控系统电控连接。
2.根据权利要求1所述的一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，其特征在于：所述电控液压系统包括四个位于所述底端框体内的液压缸，所述液压缸的液压柱与所述顶端框体的下端连接，所述液压缸上还设有液压泵，所述液压泵与所述中央电控单元电控连接。
3.根据权利要求1所述的一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，其特征在于：所述第一传送装置、所述第二传送装置、所述第三传送装置、所述第四传送装置和所述第五传送装置均为绝热瓷管传送装置；
所述绝热瓷管传送装置包括沿所述直线排列的多个绝热瓷管，与所述绝热瓷管连接的链传动系统和驱动所述链传动系统带动所述绝热瓷管绕其轴旋转的绝热瓷管驱动电机；
所述第一传送装置、所述第二传送装置、所述第三传送装置、所述第四传送装置的绝热瓷管驱动电机通过数据线与生产线中央电控系统连接；
所述第五传送装置的绝热瓷管驱动电机与所述中央电控单元电控连接。
4.根据权利要求1所述的一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，其特征在于：所述第一驱动装置包括喷头转动驱动电机，所述喷头转动驱动电机通过喷头转动驱动带传动系统驱动所述第一喷头组绕所述第一喷头组的轴线旋转；
所述喷头转动驱动电机与所述中央电控单元电控连接。
5.根据权利要求1所述的一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，其特征在于：所述第二驱动装置包括喷头运动驱动电机，所述喷头运动驱动电机通过喷头运动驱动齿轮与位于所述第二喷头组上的驱动喷头运动的齿条连接；
所述喷头运动驱动电机与所述中央电控单元电控连接。
6.根据权利要求1所述的一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线，其特征在于：所述顶端框体内还设有多个气水分离器和与所述气水分离器连通的抽气装置，所述抽气装置的工作端从所述顶端框体下端伸出；
所述气水分离器与所述中央电控单元电控连接；
所述气水分离器与所述废水处理系统连通。
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| CN107354278A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-17 | 大连理工大学 | 一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线及其生产工艺 |
| CN107354278B (zh) * | 2017-08-22 | 2018-11-09 | 大连理工大学 | 一种获得变强度汽车结构件的气雾淬火生产线及其生产工艺 |
| CN112458268A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-03-09 | 芜湖金宇紧固件有限公司 | 一种螺钉自动热处理生产线 |
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