用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统及方法，该系统包括：吸能结构划分模块、感应线圈加热模块、磁场调控模块、控制模块。吸能结构划分模块用于将吸能结构按照预设的变形破坏模式和定制化的结构屈曲路径划分为若干个强化区和弱化区；感应线圈加热模块用于对所述强化区通过感应线圈对其进行反复加热；磁场调控模块用于对加热所述强化区产生的热变形进行抑制，以使所述吸能结构的外观形状和尺寸保持不变；控制模块用于控制所述吸能结构划分模块、感应线圈加热模块、磁场调控模块按照预设的模式进行工作。本发明专利技术提供的处理系统，能够使吸能结构获得理想的吸能效果。效果。效果。

【技术实现步骤摘要】
用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统及方法


[0001]本专利技术涉及热处理
，尤其涉及一种用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统及方法。

技术介绍

[0002]当前，汽车安全设计中，保险杠系统被用于吸收和减缓外界冲击力，以达到降低乘员损伤的目的。碰撞吸能盒是汽车保险杠系统的主要吸能组件。获得高能量吸收的吸能盒成为当前亟待解决的关键问题。
[0003]而现有提高吸能盒吸能效果并降低最大冲击载荷主要是从改变吸能盒吸能结构的截面形状、破坏结构表面、附加结构、预制压痕折痕以及改变结构所用材料来实现。而近年来也涌现了一种基于表面纳米技术处理的吸能盒结构设计的新模式，其通过预设的破坏形式来设计新型碰撞吸能盒，以同时满足较低的压缩力效率及较高的比吸能，从而全面提升汽车的防撞性能。
[0004]但是，该表面纳米技术形成的吸能盒由于是通过外表面或者内表面进行处理，存在外表面至中心至内表面的强度差异，将对预设的变形破坏模式和定制化的结构屈曲路径存在一定的影响，导致吸能效果难以达到理想值，且其表面处理深度有限，仅适用于较薄的薄壁件。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统及方法。
[0006]用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，包括：吸能结构划分模块、感应线圈加热模块、磁场调控模块、控制模块；
[0007]所述吸能结构划分模块用于将吸能结构按照预设的变形破坏模式和定制化的结构屈曲路径划分为若干个强化区和若干弱化区；所述强化区用于对其进行加热；所述弱化区不加热，并且包裹有相变材料；所述强化区与弱化区间隔分布；
[0008]所述感应线圈加热模块用于对所述强化区通过感应线圈对其进行反复加热，从而实现在一定的温度范围内对强化区进行热处理；
[0009]所述磁场调控模块用于对因加热所述强化区而产生的热变形进行抑制，以使所述吸能结构的外观形状和尺寸保持不变；
[0010]所述控制模块用于控制所述吸能结构划分模块、感应线圈加热模块、磁场调控模块按照预设的模式进行工作。
[0011]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，所述磁场调控模块包括：应变片、超声波接收器、超声波发生器、4个磁场发生器；
[0012]所述应变片贴于所述强化区的内壁上，所述超声波接收器置于所述强化区的内侧，所述超声波发生器置于所述强化区的外侧；
[0013]所述感应线圈加热模块包括：感应线圈；所述感应线圈用于对所述强化区进行加热；所述感应线圈能够包裹住所述强化区；
[0014]所述控制模块与分别与所述应变片、超声波接收器、超声波发生器、4个磁场发生器、感应线圈电连接；
[0015]所述4个磁场发生器分别置于所述强化区的不同侧面。
[0016]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，所述磁场调控模块还包括磁场控制器，所述磁场控制器与所述磁场发生器电连接，所述磁场控制器与控制单元电连接。
[0017]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，所述感应线圈加热模块还包括：感应线圈控制器，所述感应线圈控制器与所述感应线圈连接，所述感应线圈控制器与所述控制单元电连接。
[0018]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，还包括升降平台，所述升降平台用于驱动所述感应线圈随着所述强化区的改变而移动。
[0019]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，所述升降平台包括：电机、丝杠螺母、电机控制器；
[0020]所述电机的输出轴与所述丝杠螺母的一端连接，所述丝杠螺母的另一端与所述感应线圈连接；
[0021]所述电机控制器与所述电机连接，所述电机控制器与所述控制单元电连接。
[0022]用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理方法，包括：
[0023]步骤1)：将吸能结构按照预设的变形破坏模式和定制化的结构屈曲路径划分为若干个强化区和弱化区；所述强化区用于对其进行加热，所述弱化区不加热，并且包裹有相变材料；
[0024]步骤2)：在所述强化区的内壁上贴应变片；在所述强化区的内侧布置超声波接收器，在所述强化区的外侧布置超声波发生器；
[0025]步骤3)：控制单元通过电机控制器控制电机，使感应线圈移动至目标强化区，并使感应线圈正好能包裹住所述目标强化区；
[0026]步骤4)：控制单元通过感应线圈控制器控制感应线圈，使目标强化区开始加热；同时控制单元实时检测所述超声波发生器声强、超声波接收器声强、应变片的变形；
[0027]步骤5)：在应变片的变形量大于最小阈值的情况下，控制单元通过磁场控制器控制磁场发生器开始工作；在应变片的变形量小于所述最小阈值的情况下，控制单元控制所述磁场发生器停止工作；
[0028]步骤6)：在所述超声波发生器的声强C1与超声波接收器的声强C2之差的绝对值大于声强阈值A1的情况下，控制单元控制所述感应线圈停止对目标强化区继续进行加热，同时控制单元开始对保温时间计时；
[0029]步骤7)：在所述超声波发生器的声强C1与超声波接收器的声强C2之差的绝对值小于声强阈值A2的情况下，控制单元计时结束；
[0030]步骤8)：计算总保温时间t＝t1+t2…
+t
n
；其中，t
n
为第n次重复步骤4)～7)时的保温时间；若总保温时间t小于目标强化区所需的保温时间，则重复步骤4)至7)；当总保温时间大于目标强化区所需的保温时间，强化结束，等待下一个目标强化区的控制指令。
[0031]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理方法，在强化结束后，还包括：
[0032]对强化区进行刻蚀或者激光雕刻，以使其表面形成凹凸形状和深度，从而诱导吸能结构产生稳定的更多的褶皱，以增大吸能效果。
[0033]进一步地，如上所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理方法，所述凹凸形状的总面积不大于所述强化区面积的20％，凹凸深度不大于吸能结构壁厚的15％。
[0034]有益效果：
[0035]本专利技术提供的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统及方法，通过将吸能结构按照预设的变形破坏模式和定制化的结构屈曲路径划分为若干个强化区和弱化区，在强化区利用感应线圈对其进行快速加热，同时结合磁场以抑制热变形，并基于超声波穿过吸能结构的声强差对其进行温度补偿，以保证强化区的厚度方向能够得到均匀的强化，并在不做热处理的弱化区包裹相变材料，来将弱化区靠近强化区的区域所产生的高温热源得以在弱化区均匀化，从而减少强化区因快速加热引起的该区域的巨大温升，从而使得吸能结构具备稳定的梯度强度，进而诱导吸能结构优先在不做热处理强化区域的中间部位发生预设的褶皱变形。
[0036]本专利技术在此基础上，再对强化区进行刻蚀或者激光雕刻，在其表面形成凹本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，其特征在于，包括：吸能结构划分模块、感应线圈加热模块、磁场调控模块、控制模块；所述吸能结构划分模块用于将吸能结构按照预设的变形破坏模式和定制化的结构屈曲路径划分为若干个强化区(a)和若干个弱化区(b)；所述强化区(a)用于对其进行加热；所述弱化区(b)不加热，并且包裹有相变材料；所述强化区(a)与弱化区间隔分布；所述感应线圈加热模块用于对所述强化区(a)通过感应线圈对其进行反复加热，从而实现在一定的温度范围内对强化区(a)进行热处理；所述磁场调控模块用于对因加热所述强化区(a)而产生的热变形进行抑制，以使所述吸能结构的外观形状和尺寸保持不变；所述控制模块用于控制所述吸能结构划分模块、感应线圈加热模块、磁场调控模块按照预设的模式进行工作。2.根据权利要求1所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，其特征在于，所述磁场调控模块包括：应变片(2)、超声波接收器(3)、超声波发生器(1)、4个磁场发生器(4)；所述应变片(2)贴于所述强化区(a)的内壁上，所述超声波接收器(3)置于所述强化区(a)的内侧，所述超声波发生器(1)置于所述强化区(a)的外侧；所述感应线圈加热模块包括：感应线圈(8)；所述感应线圈(8)用于对所述强化区(a)进行加热；所述感应线圈(8)能够包裹住所述强化区(a)；所述控制模块(10)与分别与所述应变片(2)、超声波接收器(3)、超声波发生器(1)、4个磁场发生器(4)、感应线圈(8)电连接；所述4个磁场发生器(4)分别置于所述强化区的不同侧面。3.根据权利要求2所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，其特征在于，所述磁场调控模块还包括磁场控制器(5)，所述磁场控制器(5)与所述磁场发生器(4)电连接，所述磁场控制器(5)与控制单元(12)电连接。4.根据权利要求2所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，其特征在于，所述感应线圈加热模块还包括：感应线圈控制器(9)，所述感应线圈控制器(9)与所述感应线圈(8)连接，所述感应线圈控制器(9)与所述控制单元(12)电连接。5.根据权利要求2所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，其特征在于，还包括升降平台，所述升降平台用于驱动所述感应线圈(8)随着所述强化区(a)的改变而移动。6.根据权利要求5所述的用于吸能结构局部均匀强化与弱化的处理系统，其特征在于，所述升降平台包括：电机(6)、丝杠螺母(7)、电机控制器(11)；所述电机(6)的输出轴与所述丝杠螺母(7)的一端连接，所述丝杠螺母(7)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，肖培杰，肖志，蒋彬辉，陈龙宝，李可维，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：