本发明专利技术提供一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统、方法和装置。所述的加热系统包括工艺参数与人机界面系统，变频电源系统，冷却液循环系统和运动与加热控制系统。所述的加热方法包括如下步骤：系统自检，工件上料，工件升温，测量温度，测量时间，工件下料。所述的加热装置包括：冷却液管路，感应加热工具，磁通器，工件，温度传感器，保温室外壳，加热装置外壳，隔热门，隔热罩，旋转轴，隔热罩底座，螺纹杆，电机，螺纹杆套筒，工件底座。本发明专利技术提供的热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统、方法和装置可以加热多种可导电板材，既能适应不同形状和尺寸的板材，同时加热速度快，效率高，占地空间小，设备成本低。设备成本低。设备成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统、方法和装置
[0001]本专利技术属于热冲压成形加工制造领域，具体涉及一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统、方法和装置。
技术介绍
[0002]汽车轻量化成为适应节能减排、提高汽车行业安全性能的新主流趋势。研究表明当车重减轻100公斤时，百公里油耗可减少0.3～0.6升，二氧化碳排放量减少5～6％。热冲压工艺作为一种可以减轻白车身重量、提高碰撞安全性的新型制造工艺，已在全球汽车制造业中得到广泛应用。采用传统的热冲压技术，高强度钢板首先加热至完全奥氏体化，然后模淬成均匀抗拉强度为1500兆帕的冲压件。但是，有些车身的冲压件并不要求整体均质的高强度，而是需要适度的强度差，这既有利于车辆的轻量化还可以兼顾安全性。以B柱为例，其上部由于靠近驾乘人员躯干，应具有较高的抗拉强度但延展性较低，以增强抗变形能力、提高抗侵入性和良好的驾乘空间完整性保护能力，而下部应具有较高的伸长率但较低的强度，以增强能量吸收能力。
[0003]为了生产具有此类定制特性的车身零件，人们已经开发了一些基于传统热冲压工艺的方法，例如电阻加热、差异冷却和使用定制板料拼焊等。然而，由于初始板料的厚度分布不均匀以及某些零件拥有复杂的几何形状，导致这些成形工艺方法更加复杂，额外的工艺步骤增加了加工时间和总工艺成本；并且工装系统设计也变得相对复杂，以根据定制特性的部件区域采用特定的冷却策略和退火策略。尽管这些方法能够形成具有定制特性的零件，但它们要么技术过于复杂，要么耗费时间和成本，都不利于工业应用。现有技术方案对具有定制特性的热冲压成形板材缺乏设计灵活性，不利于优化设计汽车轻量化零件的整体性能。
[0004]基于感应加热的方法可以在工艺灵活性和能源效率之间取得良好的平衡。感应加热方式可以加热多种板材，既能适应不同形状和尺寸的板材，同时加热速度快，效率高。而且这种方法还是节能的，因为热量是从板材工件的内部产生。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术不足之处，提供一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统、方法和装置，其优点是采用积木式模块组合，结构简洁，能耗低，节拍快，便于系统安装、维护和使用，更有利于用户调整、优化具有定制特性的热冲压成形板材生产工艺过程。
[0006]下面概括与原始要求保护的专利技术范围相称的某些实施例。这些实施例不旨在限制要求保护的专利技术的范围，而是这些实施例仅旨在提供本专利技术的可能形式的简要概述。实际上，本专利技术可以包括与以下阐述的实施例相似或不同的多种形式。
[0007]在第一实施例中，所述的一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统包括：
(一)工艺参数与人机界面系统，用于提供用户与所述加热装置的接口，使用户可以通过按钮、图形、文字、颜色、指示灯等多种部件组合，来监控、管理、记录所述加热装置的工作状态、性能和工艺参数。(二)变频电源系统，通过感应加热工具发送高频交变电流，快速交变的磁场穿透板材工件，并在工件内部产生称为涡流的电流。(三)运动与加热控制系统，其功能包括：控制所述的分布式定制温区加热装置中隔热罩的打开与关闭，以使板材工件进入与离开分布式定制温区；通过检测工件温度传感器、变频电源系统、冷却液循环系统构成闭环测控温系统，实现对应感应加热工具区域的板材工件定制特性的工艺过程控制。(四)冷却液循环系统，提供穿过感应加热工具、隔热门、变频电源系统、检测工件温度传感器的冷却液，以使感应加热工具、隔热门、变频电源系统、检测工件温度传感器工作在各自适合的温度区间内。
[0008]在第二实施例中，所述的一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热方法包括如下步骤：
[0009]步骤1，所述的一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热装置根据所述的工艺参数与人机界面系统中用户所设置的工艺参数，通过所述的运动与加热控制系统检查自身系统，以及所述的变频电源系统和冷却液循环系统的各项参数是否处于正常的工作状态；如果各系统的各项参数都正常，则进入步骤2；否则，所述的加热装置在所述的工艺参数与人机界面系统中发出提示或者报警，等待用户进行相应的处理；
[0010]步骤2，所述的加热装置打开隔热罩，板材工件进入所述的加热室内所包含的第一感应加热工具和第二感应加热工具之间的分布式温度控制区，所述的加热装置关闭隔热罩，然后进入步骤3；
[0011]步骤3，所述的变频电源系统开始输出通过第一感应加热工具、第二感应加热工具的高交变频率强电流AC1和AC2，使位于第一感应加热工具和第二感应加热工具之间的板材工件开始受热升温，形成分布式的定制温区TZ1和TZ2，然后进入步骤4；
[0012]步骤4，所述的检测板材工件温度传感器反馈检测到的定制温区TZ1、TZ2的实际温度值TZV1、TZV2，如果没有达到板材工件定制特性所需的目标温度值TZTV1、TZTV2，则所述的变频电源系统继续输出交变频率强电流AC1和AC2，然后进入步骤5；
[0013]步骤5，所述的检测板材工件温度传感器反馈检测到的定制温区实际温度值TZV1、TZV2，如果已经到达板材工件定制特性所需的目标温度值TZTV1、TZTV2，则所述的变频电源系统继续输出交变频率强电流AC1和AC2，并保持时间TZTA1和TZTA2直至到达定制板材工件特性所需的设定时间值TZTS1和TZTS2，然后进入步骤6；
[0014]步骤6，所述的变频电源系统停止输出高交变频率强电流AC1和AC2，所述的加热装置打开隔热罩，板材工件离开所述的加热装置，然后进入步骤1。
[0015]所述的加热装置在步骤1到步骤6的运行过程中，所述的运动与加热控制系统持续监测所述的加热系统中所包括的各个系统的各项工作参数是否正常；如果出现异常，则所述的加热装置中断运行当时的步骤，在所述的工艺参数与人机界面系统中发出提示或者报警，等待用户进行相应的处理；用户处理完毕后，所述的加热装置根据用户指示从步骤1开始运行。
[0016]在第三实施例中，所述的一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热装置采用积木式模块结构，每个单元模块包括：(一)感应加热工具，包括：第一感应加热工具，配置成位
于板材工件的定制低温区的上方和下方；第二感应加热工具，配置成位于板材工件的定制高温区的上方和下方。(二)冷却液循环装置，配置成使冷却液穿过第一感应加热工具、第二感应加热工具，以及隔热门、变频电源系统、检测工件温度传感器的冷却区，以使第一感应加热工具、第二感应加热工具、隔热门、变频电源系统、检测工件温度传感器工作在各自适合的温度区间内。(三)变频电源系统，配置成使高交变频率的强电流AC1、AC2分别通过第一感应加热工具、第二感应加热工具，以使位于第一感应加热工具和第二感应加热工具之间的热冲压成形板材中形成分布式的定制温区TZ1和TZ2。(四)运动与加热控制装置，包括：隔热罩，配置成位于隔热门的外部，用于形成封闭式的板材工件加热空间；检测工件温度传感器，配置成位于板材工件分布式定制温区空间的上部，用于实时检测板材工件的温度状态，并和变本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热系统、方法和装置，其特征在于，所述系统包括：(一)工艺参数与人机界面系统，其配置成用户与所述加热装置的接口，用于监控、管理、记录所述加热装置的工作状态、性能和工艺参数；(二)变频电源系统，其配置成通过感应加热工具发送高频交变电流，快速交变的磁场穿透所述板材工件并在工件内部产生称为涡流的电流；(三)运动与加热控制系统，其配置成控制所述隔热罩的打开与关闭，以使所述板材工件进入与离开分布式定制温区；通过所述检测工件温度传感器、所述变频电源系统、所述冷却液循环系统构成闭环测控温系统，实现对应所述感应加热工具区域的板材工件定制特性的工艺过程控制；(四)冷却液循环系统，其配置成通过所述冷却液管路提供穿过所述感应加热工具、隔热门、变频电源系统、检测工件温度传感器的冷却液，以使所述感应加热工具、隔热门、变频电源系统、检测工件温度传感器工作在各自适合的温度区间内；所述的加热装置包括：冷却液管路，第一感应加热工具，第二感应加热工具，磁通器，温度传感器，保温室外壳，加热装置外壳，隔热门，隔热罩，旋转轴，隔热罩底座，螺纹杆，电机，工件底座；所述的加热方法包括如下步骤：步骤1：系统自检，所述的一种热冲压成形板材的分布式定制温区加热装置根据所述的工艺参数与人机界面系统中用户所设置的工艺参数，通过所述的运动与加热控制系统检查自身系统以及所述的变频电源系统和冷却液循环系统中各项参数是否处于正常的工作状态；如果各系统的各项参数都正常，则进入步骤2；否则，所述的加热装置在所述的工艺参数与人机界面系统中发出提示或者报警，等待用户进行相应的处理；步骤2：工件上料，所述的加热装置打开所述隔热罩，板材工件进入所述保温室外壳内所包含的所述第一感应加热工具和所述第二感应加热工具之间的分布式温度控制区，所述的加热装置关闭所述隔热罩，然后进入步骤3；步骤3：工件升温，所述的变频电源系统开始输出通过所述第一感应加热工具、所述第二感应加热工具的高交变频率强电流AC1和AC2，使位于所述第一感应加热工具和所述第二感应加热工具之间的板材工件开始受热升温，形成分布式的定制温区TZ1和TZ2，然后进入步骤4；步骤4：测量温度，所述的检测板材工件温度传感器反馈检测到的定制温区TZ1、TZ2的实际温度值TZV1、TZV2，如果没有达到板材工件定制特性所需的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙福臻，贾广斌，张泉达，姜加男，吴一凡，
申请(专利权)人：北京机科国创轻量化科学研究院有限公司烟台分公司，
类型：发明
国别省市：
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