專利名稱：汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防撞桿，尤其涉及汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法。
背景技術(shù)：
汽車側(cè)門防撞桿是為了車門的防撞而設(shè)計(jì)的安全件。現(xiàn)代汽車對(duì)安全越來(lái)越重 視，要求前后車門在受到側(cè)面撞擊時(shí)能將變形或潰縮程度降到最小，從而保證車內(nèi)成員有 一定的安全空間使受傷程度降到最低，并保證乘客能及時(shí)打開(kāi)車門脫離危險(xiǎn)境地。對(duì)汽車 側(cè)門防撞桿的使用要求是能夠有效地抵御遭到意外時(shí)的沖擊力，因此防撞桿必須具備強(qiáng)度 與韌性相結(jié)合的良好的綜合機(jī)械性能。汽車側(cè)門防撞桿的制作工藝主要是熱處理。熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之 一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過(guò)改變 工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善防撞桿的使用性能(強(qiáng)度 與韌性相結(jié)合)。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。汽車側(cè)門防撞桿制作的熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有 加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一。加熱方式很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進(jìn) 而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直 接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。金屬加熱時(shí)，工件與空 氣接觸，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面 性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱， 也可用涂料或包裝方法、煤油、甲醇、丙酮、氨氣等進(jìn)行保護(hù)加熱。加熱溫度是熱處理工藝的 重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。加熱溫度隨被處 理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得高溫組 織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度 保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。保溫時(shí)間 一般根據(jù)原材料的厚度而定，隨厚度的增加而延長(zhǎng)保溫時(shí)間，大致從10到60分鐘不等，采 用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間。冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要 是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。 但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進(jìn)行淬火。目前傳統(tǒng)的汽車側(cè)門防撞桿制作工藝的流程為裝爐一加熱一出爐、冷卻一清洗 —回火一校直一拋丸。其缺點(diǎn)如下(a)裝爐為人工用專用夾具進(jìn)行裝爐，效率低，且排列 不整齊，影響加熱的均勻性；(b)加熱為電阻絲加熱，加熱溫度約為900士 15°C，電能利用率 低(利用率30-40%)、且受熱不均勻(心部和外部溫差30-50°C)，直接影響產(chǎn)品綜合機(jī) 械性能；(c)加熱保溫時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品表面易形成氧化層(厚度0. 1-0. 3mm)，且變形量大(彎 曲度5-30mm) ； (d)加熱時(shí)用甲醇和丙酮進(jìn)行氣氛保護(hù)不完全燃燒易產(chǎn)生對(duì)人體有害氣體;(e)冷卻時(shí)使用的冷卻介質(zhì)為堿水，危險(xiǎn)性大極易腐蝕，且當(dāng)高溫的產(chǎn)品放入冷卻時(shí)堿水容 易飛濺；(f)采用水槽冷卻時(shí)冷卻速度不均勻，同一件產(chǎn)品的不同部位冷卻速度也不一致 下部快，上部慢；(g)清洗時(shí)由于是浸泡清洗無(wú)法完全去除殘余堿液；(h)校直時(shí)易產(chǎn)生表 面壓痕、劃傷等，影響產(chǎn)品外觀。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有汽車側(cè)門防撞桿制作工藝的上述不足，申請(qǐng)人經(jīng)過(guò)研究改進(jìn)，提供另一 種汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其通過(guò)高頻感應(yīng)加熱方式提高電能利用率，并提高 產(chǎn)品的綜合機(jī)械性能；本發(fā)明方法還提供了相應(yīng)的最佳熱處理參數(shù)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，對(duì)鋼管通過(guò)上料一頂料一進(jìn)給一加熱一 冷卻一回火一卸料一拋丸的連續(xù)作業(yè)完成制作工藝，具體步驟為a.上料把規(guī)定的產(chǎn)品原材料鋼管經(jīng)氣壓裝置和液壓裝置以旋轉(zhuǎn)方式送至料架 內(nèi)排列整齊；b.頂料通過(guò)氣壓裝置和液壓裝置將單根鋼管推頂送入鏈條壓緊傳動(dòng)裝置；c.進(jìn)給單根鋼管通過(guò)鏈條壓緊傳動(dòng)裝置勻速步進(jìn)送至高頻感應(yīng)加熱器內(nèi)；d.加熱鋼管在高頻感應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱；e.冷卻采用高壓噴射裝置向鋼管高壓噴射冷卻水進(jìn)行冷卻；f.回火冷卻后的鋼管經(jīng)鏈條壓緊傳動(dòng)裝置以步進(jìn)方式送入回火保溫箱保溫延 時(shí)；g.卸料鋼管經(jīng)氣壓裝置和液壓裝置以旋轉(zhuǎn)方式排出；h.拋丸用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪體旋轉(zhuǎn)，靠離心力的作用，將彈丸拋向鋼管的表面，使 鋼管的表面達(dá)到一定的粗造度并改變鋼管的應(yīng)力。其進(jìn)一步的技術(shù)方案為所述鋼管采用的TL1327冷拔無(wú)縫鋼管。所述氣壓裝置和液壓裝置上料時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度為400士30R/M，卸料排出時(shí)的旋轉(zhuǎn)速 度為100R/M，氣壓裝置內(nèi)的空氣壓力為0. 4 0. 6Mp。所述鏈條壓緊傳動(dòng)裝置進(jìn)給時(shí)的速度為2. 6 士0. 5M/M。所述高頻感應(yīng)器加熱時(shí)的輸出功率為240士5KW，回火時(shí)的輸出功率為20士5KW。所述冷卻鋼管時(shí)的冷卻水流量為400 士50L/M，冷卻水溫為室溫 60°C。在全工藝過(guò)程中采用溫度為0 39°C的蒸餾水冷卻加熱設(shè)備。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明防撞桿制作工藝與原有汽車側(cè)門防撞桿制作工藝相比如下工藝方面a)節(jié)省電能65%以上；b)減少人工4人/班；c)節(jié)約生產(chǎn)成本30% (不包括電能)；d)極大改善工作環(huán)境和減少環(huán)境污染。產(chǎn)品方面a)提高產(chǎn)品綜合機(jī)械性能；b)減小產(chǎn)品變形量；C)減小產(chǎn)品表面氧化 層；d)提高產(chǎn)品合格率。


圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。首先，通過(guò)常規(guī)方法對(duì)原材料鋼管進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行斷料、倒角處理，然 后進(jìn)入如圖1所示的本發(fā)明工藝步驟。本實(shí)施例中，鋼管采用的TL1327冷拔無(wú)縫鋼管。需 要注意的是，本發(fā)明方法也可應(yīng)用于其他型號(hào)原材料鋼管的制作工藝，不可認(rèn)為上述鋼管 型號(hào)作為限定。如圖1所示，本發(fā)明對(duì)已經(jīng)過(guò)斷料、倒角等預(yù)處理的鋼管，通過(guò)上料一頂料一進(jìn)給 —加熱一冷卻一回火一卸料一拋丸的連續(xù)作業(yè)完成制作工藝，具體步驟為a.上料把規(guī)定的產(chǎn)品原材料鋼管經(jīng)氣壓裝置和液壓裝置以旋轉(zhuǎn)方式送至料架 內(nèi)排列整齊，與人工上料相比，效率大大提高。所述氣壓裝置和液壓裝置上料時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度 為400士30R/M。所述氣壓裝置內(nèi)的空氣壓力為0. 4 0. 6Mp，下同。b.頂料通過(guò)氣壓裝置和液壓裝置將單根鋼管推頂送入鏈條壓緊傳動(dòng)裝置。頂料 為單根上料，對(duì)加熱的均勻性無(wú)任何影響。c.進(jìn)給單根鋼管通過(guò)鏈條壓緊傳動(dòng)裝置勻速步進(jìn)送至高頻感應(yīng)加熱器內(nèi)，進(jìn)給 速度穩(wěn)定均勻。所述鏈條壓緊傳動(dòng)裝置進(jìn)給時(shí)的速度為2. 6 士0. 5M/M。d.加熱鋼管在高頻感應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱。本發(fā)明的實(shí)際溫度很少測(cè)量， 而是通過(guò)調(diào)節(jié)輸出功率來(lái)控制加熱溫度，本實(shí)施例中所述高頻感應(yīng)器加熱時(shí)的輸出功率為 240士5KW，通過(guò)電腦設(shè)定。采用高頻感應(yīng)加熱，電能利用效率高(利用效率90%以上)，且 受熱均勻；加熱速度快，產(chǎn)品表面氧化層小(厚度0. 02-0. 05mm)；加熱時(shí)進(jìn)給受力均勻，變 形量小(彎曲度彡0. 5mm)，直線度小于0. 5mm(標(biāo)準(zhǔn)小于1. Omm需校直)，因此可以省去校 直步驟，產(chǎn)品外觀光潔。所謂高頻感應(yīng)加熱，一般指頻率在500K以上的頻率。高頻感應(yīng)是通過(guò)高頻交變電 流產(chǎn)生感生交變磁場(chǎng)，在交變磁場(chǎng)中的金屬內(nèi)產(chǎn)生感生渦流，金屬在渦流作用下自行發(fā)熱。 閉合回路在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)施感導(dǎo)體一感應(yīng)器中流過(guò)交變電流時(shí)，在它周圍 就要產(chǎn)生同樣頻率的交變磁場(chǎng)。感應(yīng)器內(nèi)的工件可以看著有無(wú)數(shù)個(gè)不同直徑的金屬圓環(huán)所 組成的閉合回路，因而在工件內(nèi)產(chǎn)生與感應(yīng)器頻率相同而方向相反的感應(yīng)電流，稱之為渦 流。當(dāng)感應(yīng)器和工件的形狀、尺寸以及相對(duì)位置固定時(shí)，渦流的大小與感應(yīng)器中的電流和頻 率成正比。渦流因工件的電阻而轉(zhuǎn)換成熱能(稱為渦流發(fā)熱)，將工件加熱。當(dāng)交變電流通 過(guò)導(dǎo)體時(shí)，電流密度沿導(dǎo)體截面的分布是不均勻的，導(dǎo)體表面電流密度最大，中心電流密度 最小。交變電流的頻率愈高，這種現(xiàn)象就愈明顯，稱之為集膚效應(yīng)。高頻感應(yīng)加熱具有很多優(yōu)點(diǎn)，如1)對(duì)工件無(wú)需整體加熱，可有選擇性地進(jìn)行局 部加熱，因而電能消耗少，工件變形小。2)加熱速度快，可使工件在極短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到所需 溫度，甚至1秒以內(nèi)。從而使工件的表面氧化和脫碳都較輕，大多數(shù)工件都無(wú)須氣體保護(hù)。 3)可根據(jù)需要通過(guò)調(diào)整設(shè)備的工作頻率和功率，對(duì)表面淬硬層進(jìn)行調(diào)控。從而使淬硬層的 馬氏體組織較細(xì)，硬度、強(qiáng)度和韌性都比較高。4)經(jīng)感應(yīng)加熱方式熱處理后的工件，表面硬 層下有較厚的韌性區(qū)域，具有較好的壓縮內(nèi)應(yīng)力，使工件的抗疲勞和破斷能力都更高。5)加熱設(shè)備便于安裝在生產(chǎn)線上，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，便于管理，可有效地減少運(yùn)輸，節(jié) 約人力，提高生產(chǎn)效率。6) 一機(jī)多用。即可完成淬火、退火、回火、正火、調(diào)質(zhì)等熱處理工藝， 又可完成焊接、熔煉、熱裝配、熱拆卸及透熱成形等工作。7)使用方便、操作簡(jiǎn)單、可隨時(shí)開(kāi) 啟或停止。且無(wú)須預(yù)熱。8)即可手動(dòng)操作，也可半自動(dòng)和全自動(dòng)操作；即可長(zhǎng)時(shí)間地連繼 工作，亦可即用即停隨機(jī)使用。有利于設(shè)備在供電低谷電價(jià)優(yōu)惠期的使用。9)電能利用率 高，環(huán)保節(jié)能，安全可靠，工作條件好。e.冷卻采用高壓噴射裝置向鋼管高壓噴射冷卻水進(jìn)行冷卻。冷卻水流量為 400士50L/M，冷卻水溫為室溫 60°C。高壓噴射冷卻與水槽冷卻相比，冷卻速度更均勻；冷 卻介質(zhì)為水，對(duì)人體無(wú)害，因此可以省去清洗步驟。f.回火冷卻后的鋼管經(jīng)鏈條壓緊傳動(dòng)裝置以步進(jìn)方式送入回火保溫箱保溫延 時(shí)。與加熱一樣，此處通過(guò)調(diào)節(jié)回火功率來(lái)控制回火溫度，本實(shí)施例中所述高頻感應(yīng)器回火 時(shí)的輸出功率為20 士 5KW，通過(guò)電腦設(shè)定，實(shí)測(cè)溫度250左右，屬于低溫回火。g.卸料鋼管經(jīng)氣壓裝置和液壓裝置以旋轉(zhuǎn)方式排出。所述氣壓裝置和液壓裝置 卸料排出時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度為100R/M。h.拋丸(或上油)用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪體旋轉(zhuǎn)，靠離心力的作用，將彈丸拋向鋼管 的表面，使鋼管的表面達(dá)到一定的粗造度并改變鋼管的應(yīng)力。此外，本發(fā)明在全工藝過(guò)程中采用溫度為0 39°C的蒸餾水冷卻加熱設(shè)備。下面通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)來(lái)證明本發(fā)明的技術(shù)效果。表1是本發(fā)明防撞桿的工藝參數(shù)性 能表，表2是現(xiàn)有汽車側(cè)門防撞桿的制作工藝參數(shù)性能表?，F(xiàn)分別對(duì)采用本發(fā)明方法制作以及采用現(xiàn)有方法制作的Φ31. 8X2.0、 Φ31. 8X2. 2、Φ31. 8X 1. 8、Φ28. 6X2. 0各四種規(guī)格的防撞桿進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試項(xiàng)目為硬 度以及抗拉、屈服、延伸這三項(xiàng)機(jī)械性能。其中硬度測(cè)試設(shè)備采用洛氏硬度計(jì)，測(cè)試條 件符合標(biāo)準(zhǔn)要求；機(jī)械性能測(cè)試設(shè)備采用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試條件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/ Τ228-2008。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1、表2。表1本發(fā)明防撞桿的工藝參數(shù)性能表
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注P1加熱輸出功率；P2:回火輸出功率；S進(jìn)給速度；R:旋轉(zhuǎn)速度;P:空氣壓力;Tl: 冷卻水溫度；Q 冷卻水流量；T2 蒸餾水溫度表2現(xiàn)有汽車側(cè)門防撞桿的制作工藝參數(shù)性能表 6/6頁(yè) 對(duì)比表1、表2可知，采用本發(fā)明方法制作的Φ31.8Χ2. 0、Φ31.8Χ2. 2、 Φ31. 8X1. 8、Φ28. 6X2. 0這四種規(guī)格的防撞桿在硬度以及抗拉、屈服、延伸這三項(xiàng)機(jī)械性 上都優(yōu)于相同規(guī)格的現(xiàn)有汽車側(cè)門防撞桿。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例?？梢岳斫?，本 領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下，可以做出其他改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
一種汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于對(duì)鋼管通過(guò)上料→頂料→進(jìn)給→加熱→冷卻→回火→卸料→拋丸的連續(xù)作業(yè)完成制作工藝，具體步驟為a.上料把規(guī)定的產(chǎn)品原材料鋼管經(jīng)氣壓裝置和液壓裝置以旋轉(zhuǎn)方式送至料架內(nèi)排列整齊；b.頂料通過(guò)氣壓裝置和液壓裝置將單根鋼管推頂送入鏈條壓緊傳動(dòng)裝置；c.進(jìn)給單根鋼管通過(guò)鏈條壓緊傳動(dòng)裝置勻速步進(jìn)送至高頻感應(yīng)加熱器內(nèi)；d.加熱鋼管在高頻感應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱；e.冷卻采用高壓噴射裝置向鋼管高壓噴射冷卻水進(jìn)行冷卻；f.回火冷卻后的鋼管經(jīng)鏈條壓緊傳動(dòng)裝置以步進(jìn)方式送入回火保溫箱保溫延時(shí)；g.卸料鋼管經(jīng)氣壓裝置和液壓裝置以旋轉(zhuǎn)方式排出；h.拋丸用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)葉輪體旋轉(zhuǎn)，靠離心力的作用，將彈丸拋向鋼管的表面，使鋼管的表面達(dá)到一定的粗造度并改變鋼管的應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于所述鋼管采 用的TL1327冷拔無(wú)縫鋼管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于所述氣壓裝 置和液壓裝置上料時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度為400士30R/M，卸料排出時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度為100R/M，氣壓裝 置內(nèi)的空氣壓力為0. 4 0. 6Mp。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于所述鏈條壓 緊傳動(dòng)裝置進(jìn)給時(shí)的速度為2. 6士0. 5M/M。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于所述高頻感 應(yīng)器加熱時(shí)的輸出功率為240士5KW，回火時(shí)的輸出功率為20士5KW。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于所述冷卻鋼 管時(shí)的冷卻水流量為400士50L/M，冷卻水溫為室溫 60°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其特征在于在全工藝過(guò) 程中采用溫度為0 39°C的蒸餾水冷卻加熱設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車側(cè)門高強(qiáng)度防撞桿的制作方法，其通過(guò)對(duì)鋼管通過(guò)上料→頂料→進(jìn)給→加熱→冷卻→回火→卸料→拋丸的連續(xù)作業(yè)完成制作工藝。本發(fā)明上料把規(guī)定的產(chǎn)品原材料放到料架內(nèi)排列整齊，頂料為單根上料，不影響加熱的均勻性，進(jìn)給速度穩(wěn)定均勻，加熱為高頻感應(yīng)加熱，電能利用效率高，且受熱均勻，加熱速度快，產(chǎn)品表面氧化層小，變形量小，產(chǎn)品外觀光潔，冷卻介質(zhì)為水，對(duì)人體無(wú)害，高壓噴射冷卻速度均勻，采用本發(fā)明方法制作的防撞桿在硬度以及抗拉、屈服、延伸這三項(xiàng)機(jī)械性上都優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C21D8/10GK101899559SQ20101025011
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者袁樹(shù)林 申請(qǐng)人:無(wú)錫市華光金屬科技有限公司