專利名稱：一種車架縱梁的制造方法及其制得的車架縱梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縱梁的制造工藝，尤其涉及一種車架縱梁的制造方法及其制得的車架，具體適用于單層縱梁結(jié)構(gòu)車架所用的縱梁的制造。
背景技術(shù)：
目前，汽車制造行業(yè)為進(jìn)一步提高車輛的承載能力，同時降低車輛的自重，在車架制造中主要采用高強(qiáng)度鋼板制造車架，即由鋼廠通過成分設(shè)計、冶煉及軋制控制等工藝生產(chǎn)出高強(qiáng)度鋼板，再由汽車縱梁生產(chǎn)廠直接利用該高強(qiáng)度鋼板制造出車架。但由于該種高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)度有限，其構(gòu)成的單層縱梁車架承載能力不足，因而其構(gòu)成的車架必須采用雙層或多層縱梁結(jié)構(gòu)才能提高車架的承載能力，最終造成車架的自重較大。此外，該種高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)度過高，不僅增加了成型制造的難度，而且復(fù)雜了生產(chǎn)工序。中國專利授權(quán)公告號為CN101602165B，授權(quán)公告日為2010年8月15日的發(fā)明專利公開了一種高強(qiáng)度重型卡車縱梁的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:A.卷材；B.開卷；C.剖切；D.校平；E.滾壓成型；F.淬火熱處理，淬火溫度840-870°C ；G.沖孔，沖孔直徑小于等于板厚直徑的兩倍；H.激光切割無法沖的孔；I.轉(zhuǎn)其他工序。雖然該發(fā)明通過在沖孔前增加淬火熱處理工藝提高了縱梁的強(qiáng)度，其屈服極限可達(dá)800 - 900MPa，使得采用該發(fā)明所制造的縱梁可應(yīng)用于單層縱梁車架，降低了車架的總體重量，但該發(fā)明仍舊具有以下缺陷首先，雖然該發(fā)明能夠提高縱梁的強(qiáng)度，但是提高程度較少，其制得縱梁的屈服極限只有800 - 900MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)有單層縱梁車架的需要，尤其是中重型商用車上單層縱梁車架的需要；其次，該發(fā)明是在“F.淬火熱處理”后進(jìn)行“G.沖孔”操作，由于“F.淬火熱處理”后材料的強(qiáng)度得到了較大提高，因而此時進(jìn)行“G.沖孔”操作，將會極大的提高加工難度，“G.沖孔”操作后緊隨的“H.激光切割無法沖的孔”操作恰能說明這一點，同時，增加的 “H.激光切割無法沖的孔”操作也復(fù)雜了生產(chǎn)工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的提高縱梁強(qiáng)度較少、增加了加工難度、復(fù)雜了生產(chǎn)工序的缺陷與問題，提供一種提高縱梁強(qiáng)度較多、降低了加工難度、簡化了生產(chǎn)工序的車架縱梁的制造方法及其制得的車架縱梁。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種車架縱梁的制造方法，依次包括材料預(yù)備步驟、縱梁成型步驟與后續(xù)步驟；所述制造方法還包括孔加工步驟與感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟；所述制造方法依次包括以下步驟
材料預(yù)備步驟先將成卷的大梁板材料開卷，然后對大梁板材進(jìn)行縱剪以得到縱梁坯
料；
縱梁成型步驟對上述縱梁坯料進(jìn)行成型加工以得到成型縱梁，該步驟包括槽型梁成型操作與切邊操作；
孔加工步驟在上述成型縱梁上進(jìn)行孔加工操作以得到帶孔的成型縱梁；感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟先對上述帶孔的成型縱梁進(jìn)行感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱的頻率為 20 - 25kHz，升溫速度彡20°C /秒，當(dāng)加熱至975 - 1000°C時停留，停留時間彡30秒，停留后，再對帶孔的成型縱梁進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷以得到熱處理縱梁，冷卻水壓力> 0. 2MPa，高壓水強(qiáng)冷時需在10秒以內(nèi)將帶孔的成型縱梁的溫度降低到150°C以下；
后續(xù)步驟對上述熱處理縱梁依次進(jìn)行折彎、裝配、涂裝操作后即可得到縱梁成品。所述感應(yīng)加熱為掃描式的連續(xù)加熱，所述高壓水強(qiáng)冷為掃描式的連續(xù)噴水冷卻?！N上述車架縱梁的制造方法所制得的車架縱梁；所述縱梁成品為雙相鋼材，該鋼材中只包括作為基體相的未溶鐵素體和作為第二相的低碳馬氏體，其體積比為20 - 30% 70 - 80% ；所述縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1100 - 1300MPa，屈服強(qiáng)度為1000 - 1200 MPa0與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為
1、由于本發(fā)明一種車架縱梁的制造方法及其制得的車架縱梁中采取感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟對帶孔的成型縱梁進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，該步驟通過快速的加熱和快速的冷卻，得到了規(guī)定的組織(體積比為20 - 30% 70 - 80%的未溶鐵素體與低碳馬氏體)，且由于加熱和冷卻的速度很快，使得得到的組織強(qiáng)度遠(yuǎn)高于平常在爐子里加熱和在水中浸入冷卻的強(qiáng)度，其制得的縱梁成品的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1100 - 1300MPa,屈服強(qiáng)度達(dá)到1000 - 1200MPa,因而本發(fā)明能夠極大的提高縱梁的強(qiáng)度；其中，加熱階段該階段要求感應(yīng)加熱的頻率為20 - 25kHz、 升溫速度彡20°C /秒、加熱至975 - 1000°C的目的是為了快速提高縱梁的溫度至規(guī)定溫度， 從而得到需要的不完全奧氏體化組織；停留階段該階段要求當(dāng)加熱至975 - 1000°C時停留、停留時間<30秒的目的是為了防止組織長大，造成脆性增加強(qiáng)度韌度降低，故非但加熱后不需要保溫，即使是停留，30秒也是要求的最高停留時間，時間過長會引起組織長大； 冷卻階段該階段要求對帶孔的成型縱梁進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷、冷卻水壓力> 0. 2MPa、高壓水強(qiáng)冷時需在10秒以內(nèi)將帶孔的成型縱梁的溫度降低到150°C以下的目的是為了得到足夠的低碳馬氏體，如果冷卻能力不夠，得到的低碳馬氏體含量就不多，且會出現(xiàn)更多的非馬氏體組織，這就會導(dǎo)致縱梁強(qiáng)度達(dá)不到要求的值，故而要求冷卻速度必須+夠快。因此本發(fā)明提高縱梁強(qiáng)度較多。2、由于本發(fā)明一種車架縱梁的制造方法及其制得的車架縱梁中依次包括材料預(yù)備步驟、縱梁成型步驟、孔加工步驟、感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟與后續(xù)步驟，不僅整體流程清晰， 而且步驟較少，簡化了生產(chǎn)工序，節(jié)省了生產(chǎn)成本，此外，步驟的設(shè)計順序也有很多優(yōu)點，比如首先，對于孔加工步驟由于縱梁熱處理后強(qiáng)度非常高，抗拉強(qiáng)度達(dá)到1100 - 1300MPa、 屈服強(qiáng)度達(dá)到1000 - 1200MPa，從降低孔加工難度的角度考慮，將孔加工步驟安排在感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟之前，從而大大降低孔加工的難度，同時也能夠提高孔加工的質(zhì)量，最終提高采用本縱梁的單層縱梁結(jié)構(gòu)的車架的性能；其次，由于孔加工步驟、感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟不僅能夠降低孔加工難度，而且能夠較多的提高縱梁強(qiáng)度，因而就節(jié)省了現(xiàn)有技術(shù)中的一些額外加工步驟，如激光切割，這簡化了生產(chǎn)工序；再次，由于后續(xù)步驟中的折彎工藝不會影響縱梁的強(qiáng)度，且其折彎效果會關(guān)系到縱梁的裝配效果，因而本發(fā)明將其置于后續(xù)步驟中， 而不是置于感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟之前，其原因在于在熱處理中難免會有形變發(fā)生，如果在感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟之前就進(jìn)行折彎，那為了確保折彎效果在熱處理過程中不被影響，勢必會提高熱處理步驟的復(fù)雜度與難度，即使如此，也不能完全確保折彎效果在熱處理過程中肯定不被影響，故本發(fā)明將折彎操作安排在縱梁熱處理之后，又一次簡化了生產(chǎn)工藝；最
4后，由于本發(fā)明中的感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟通過掃描式的連續(xù)加熱與連續(xù)噴水冷卻得到了高強(qiáng)度的縱梁，其組織由低碳馬氏體和鐵素體組成，應(yīng)力很小，不需要回火，不僅節(jié)省了回火成本，而且再次簡化了生產(chǎn)工序。因此本發(fā)明不僅簡化了生產(chǎn)工序，而且降低了生產(chǎn)成本。
3、由于本發(fā)明一種車架縱梁的制造方法及其制得的車架縱梁中制得的縱梁成品為雙相鋼材，該鋼材中只包括作為基體相的未溶鐵素體和作為第二相的低碳馬氏體，其體積比為20 - 30% 70 - 80% ；所述縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1100 - 1300MPa,屈服強(qiáng)度為1000 -1200MPa，其中，未溶鐵素體作為基體相、低碳馬氏體作為第二相的組織結(jié)構(gòu)不僅能夠節(jié)省回火工序，更關(guān)鍵的是能夠較大程度的提高縱梁的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，尤其是當(dāng)未溶鐵素體與低碳馬氏體的體積比為20 - 30% 70 - 80%時，其能使得本發(fā)明制得的縱梁取得最大的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；同時，由于本發(fā)明能夠提高縱梁的抗拉強(qiáng)度至1000 - 1300MPa、屈服強(qiáng)度至1000 - 1200MPa,因而本發(fā)明制得的縱梁完全能夠應(yīng)用于單層縱梁結(jié)構(gòu)的車架，且無論是普通的卡車、商務(wù)車，還是中重型的卡車、商務(wù)車都具有較佳的應(yīng)用效果，這大大的擴(kuò)大了本發(fā)明的應(yīng)用范圍。因此本發(fā)明不僅提高縱梁的強(qiáng)度較多，而且應(yīng)用范圍較廣。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。一種車架縱梁的制造方法，依次包括材料預(yù)備步驟、縱梁成型步驟與后續(xù)步驟；所述制造方法還包括孔加工步驟與感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟；所述制造方法依次包括以下步驟
材料預(yù)備步驟先將成卷的大梁板材料開卷，然后對大梁板材進(jìn)行縱剪以得到縱梁坯
料；
縱梁成型步驟對上述縱梁坯料進(jìn)行成型加工以得到成型縱梁，該步驟包括槽型梁成型操作與切邊操作；
孔加工步驟在上述成型縱梁上進(jìn)行孔加工操作以得到帶孔的成型縱梁； 感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟先對上述帶孔的成型縱梁進(jìn)行感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱的頻率為 20 - 25kHz，升溫速度彡20°C /秒，當(dāng)加熱至975 - 1000°C時停留，停留時間彡30秒，停留后，再對帶孔的成型縱梁進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷以得到熱處理縱梁，冷卻水壓力> 0. 2MPa，高壓水強(qiáng)冷時需在10秒以內(nèi)將帶孔的成型縱梁的溫度降低到150°C以下；
后續(xù)步驟對上述熱處理縱梁依次進(jìn)行折彎、裝配、涂裝操作后即可得到縱梁成品。所述感應(yīng)加熱為掃描式的連續(xù)加熱，所述高壓水強(qiáng)冷為掃描式的連續(xù)噴水冷卻。一種上述車架縱梁的制造方法所制得的車架縱梁；所述縱梁成品為雙相鋼材，該鋼材中只包括作為基體相的未溶鐵素體和作為第二相的低碳馬氏體，其體積比為20 - 30% 70 - 80% ；所述縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1000 - 1300MPa，屈服強(qiáng)度為1000 - 1200 MPa0本發(fā)明中感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟的原理說明如下
本發(fā)明采取加熱感應(yīng)器進(jìn)行感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟，即先將孔加工操作后得到的帶孔的成型縱梁在水平滾道上平移進(jìn)入加熱感應(yīng)器中，然后由電源為感應(yīng)器供電開始加熱，當(dāng)開始進(jìn)入的縱梁的一段加熱到700°C左右時，縱梁便開始按照設(shè)定的速度向前移動，如100 -300mm/min,由于感應(yīng)器與縱梁均有一定長度，在縱梁前移的過程中，剛剛進(jìn)入感應(yīng)器的部位的溫度低，出感應(yīng)器的部位的溫度則較高，一般可達(dá)到975 - 1000°C，出感應(yīng)器后，縱梁隨后連續(xù)移動進(jìn)入噴水器進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷。上述過程即為掃描式的連續(xù)加熱與掃描式的連續(xù)噴水冷卻。加熱階段該階段要求感應(yīng)加熱的頻率為20 - 25kHz，升溫速度> 20°C /秒，加熱至975 - IOOO0C ；其目的是為了快速提高縱梁的溫度至規(guī)定溫度，從而得到需要的不完全奧氏體化組織。如果溫度低于975°C，則會得到更多的未熔鐵素體，降低材料強(qiáng)度；溫度高于 IOOO0C，則會使組織長大，增加材料的脆性，并降低材料的強(qiáng)度與韌度；頻率低于20 kHz，則零件兩面的磁場在穿透中會互相抵消，損耗加大、加熱減慢，過低情況如低于IOkHz時，磁場抵消更加嚴(yán)重，零件無法加熱到規(guī)定溫度；頻率高于25kHz，則零件兩面的磁場透入零件淺，零件心部不能由磁場加熱而是由兩面熱傳導(dǎo)進(jìn)去，效率低。停留階段S卩加熱到溫到噴液冷卻的過渡階段，該階段要求當(dāng)加熱至975 -1000°C時停留，停留時間< 30秒；其目的是為了防止組織長大，而組織長大會造成脆性增加，并降低強(qiáng)度韌度，故非但加熱后不需要保溫，即使是停留，30秒也是要求的最高停留時間，時間過長后會引起組織長大，若加熱后立即冷卻則效果最好。冷卻階段該階段要求對帶孔的成型縱梁進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷，冷卻水壓力> 0. 2MPa,且需在10秒以內(nèi)將帶孔的成型縱梁的溫度降低到150°C以下；其目的是為得到足夠的低碳馬氏體，如果冷卻能力不夠，得到的低碳馬氏體含量就不多，且會出現(xiàn)更多的非馬氏體組織，這就會導(dǎo)致縱梁強(qiáng)度達(dá)不到要求的值，故而要求冷卻速度必須夠快。實施例1 應(yīng)用于的車架為DFLK62T0車架，單層縱梁結(jié)構(gòu) 一種車架縱梁的制造方法，依次包括以下步驟
材料預(yù)備步驟先將成卷的大梁板材料開卷，然后對大梁板材進(jìn)行縱剪以得到縱梁坯
料；
縱梁成型步驟對上述縱梁坯料進(jìn)行成型加工以得到成型縱梁，該步驟包括槽型梁成型操作與切邊操作；
孔加工步驟在上述成型縱梁上進(jìn)行孔加工操作以得到帶孔的成型縱梁； 感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟先對上述帶孔的成型縱梁進(jìn)行感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱的頻率為 20kHz，升溫速度彡20°C /秒，當(dāng)加熱至975°C時停留，停留時間彡30秒，再對帶孔的成型縱梁進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷以得到熱處理縱梁，冷卻水壓力>0. 2MPa，高壓水強(qiáng)冷時需在10秒以內(nèi)將帶孔的成型縱梁的溫度降低到150°C以下；所述感應(yīng)加熱為掃描式的連續(xù)加熱，所述高壓水強(qiáng)冷為掃描式的連續(xù)噴水冷卻；
后續(xù)步驟對上述熱處理縱梁依次進(jìn)行折彎、裝配、涂裝操作后即可得到縱梁成品。一種上述車架縱梁的制造方法所制得的車架縱梁；所述縱梁成品為雙相鋼材， 該鋼材中只包括作為基體相的未溶鐵素體和作為第二相的低碳馬氏體，其體積比為30% 70%，縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1150MPa，屈服強(qiáng)度為1050MPa。車架輕量化效果較采用高強(qiáng)板材料的雙層梁結(jié)構(gòu)車架降低自重140公斤。實施例2
內(nèi)容同上，不同之處在于感應(yīng)加熱的頻率為25kHz，升溫速度彡20°C /秒，當(dāng)加熱至 1000 V時停留，停留時間(30秒。縱梁成品中未溶鐵素體與低碳馬氏體的體積比為20% :80%，縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1200MPa，屈服強(qiáng)度為llOOMPa。車架輕量化效果較采用高強(qiáng)板材料的雙層梁結(jié)構(gòu)車架降低自重143公斤。
實施例3
內(nèi)容同上，不同之處在于感應(yīng)加熱的頻率為23kHz，升溫速度彡200C /秒，當(dāng)加熱至 988°C時停留，停留時間< 30秒。縱梁成品中未溶鐵素體與低碳馬氏體的體積比為25% :75%，縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1175MPa，屈服強(qiáng)度為1075MPa。車架輕量化效果較采用高強(qiáng)板材料的雙層梁結(jié)構(gòu)車架降低自重141公斤。
權(quán)利要求
1.一種車架縱梁的制造方法，依次包括材料預(yù)備步驟、縱梁成型步驟與后續(xù)步驟，其特征在于所述制造方法還包括孔加工步驟與感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟；所述制造方法依次包括以下步驟材料預(yù)備步驟先將成卷的大梁板材料開卷，然后對大梁板材進(jìn)行縱剪以得到縱梁坯料；縱梁成型步驟對上述縱梁坯料進(jìn)行成型加工以得到成型縱梁，該步驟包括槽型梁成型操作與切邊操作；孔加工步驟在上述成型縱梁上進(jìn)行孔加工操作以得到帶孔的成型縱梁； 感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟先對上述帶孔的成型縱梁進(jìn)行感應(yīng)加熱，感應(yīng)加熱的頻率為 20 - 25kHz，升溫速度彡20°C /秒，當(dāng)加熱至975 - 1000°C時停留，停留時間彡30秒，停留后，再對帶孔的成型縱梁進(jìn)行高壓水強(qiáng)冷以得到熱處理縱梁，冷卻水壓力> 0. 2Mpa，高壓水強(qiáng)冷時需在10秒以內(nèi)將帶孔的成型縱梁的溫度降低到150°C以下；后續(xù)步驟對上述熱處理縱梁依次進(jìn)行折彎、裝配、涂裝操作后即可得到縱梁成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種車架縱梁的制造方法，其特征在于所述感應(yīng)加熱為掃描式的連續(xù)加熱，所述高壓水強(qiáng)冷為掃描式的連續(xù)噴水冷卻。
3.—種上述車架縱梁的制造方法所制得的車架縱梁，其特征在于所述縱梁成品為雙相鋼材，該鋼材中只包括作為基體相的未溶鐵素體和作為第二相的低碳馬氏體，其體積比為20- 30% 70 - 80% ；所述縱梁成品的抗拉強(qiáng)度為1100 - 1300MPa,屈服強(qiáng)度為1000 - 1200 MPa。
全文摘要
一種車架縱梁的制造方法，依次包括材料預(yù)備步驟、縱梁成型步驟、孔加工步驟、感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟與后續(xù)步驟，感應(yīng)熱處理強(qiáng)化步驟通過掃描式的連續(xù)加熱與掃描式的連續(xù)噴水冷卻提高了縱梁的強(qiáng)度，該方法制得的車架縱梁為雙相鋼材，其包括的未溶鐵素體與低碳馬氏體的體積比為20–30%70–80%，其抗拉強(qiáng)度為1100–1300MPa，屈服強(qiáng)度為1000–1200MPa。本設(shè)計不僅提高縱梁的強(qiáng)度較多、簡化了生產(chǎn)工序，而且降低了生產(chǎn)成本、擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
文檔編號C21D1/42GK102248360SQ20111010816
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者李少華, 章新澤, 褚東寧, 趙俊平 申請人:東風(fēng)汽車有限公司