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)計的安全件?，F(xiàn)代汽車對安全越來越重 視，要求前后車門在受到側(cè)面撞擊時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，并保證乘客能及時打開車門脫離危險境地。對汽車 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、冷卻三個過程，有時只有 加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，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，且無環(huán)境污染。利用這些熱源可以直 接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進(jìn)行間接加熱。金屬加熱時，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)變需要一定的時間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時，還須在此溫度 保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。保溫時間 一般根據(jù)原材料的厚度而定，隨厚度的增加而延長保溫時間，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，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間。冷卻也是熱處理工藝過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)加熱保溫時間長，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)加熱時用甲醇和丙酮進(jìn)行氣氛保護(hù)不完全燃燒易產(chǎn)生對人體有害氣體;(e)冷卻時使用的冷卻介質(zhì)為堿水，危險性大極易腐蝕，且當(dāng)高溫的產(chǎn)品放入冷卻時堿水容 易飛濺；(f)采用水槽冷卻時冷卻速度不均勻，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)清洗時由于是浸泡清洗無法完全去除殘余堿液；(h)校直時易產(chǎn)生表 面壓痕、劃傷等，影響產(chǎn)品外觀。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有汽車側(cè)門防撞桿制作工藝的上述不足，申請人經(jīng)過研究改進(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，對鋼管通過上料一頂料一進(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.頂料通過氣壓裝置和液壓裝置將單根鋼管推頂送入鏈條壓緊傳動裝置；c.進(jìn)給單根鋼管通過鏈條壓緊傳動裝置勻速步進(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)鏈條壓緊傳動裝置以步進(jìn)方式送入回火保溫箱保溫延 時；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.拋丸用電動機(jī)帶動葉輪體旋轉(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冷拔無縫鋼管。所述氣壓裝置和液壓裝置上料時的旋轉(zhuǎn)速度為400士30R/M，卸料排出時的旋轉(zhuǎn)速 度為100R/M，氣壓裝置內(nèi)的空氣壓力為0. 4 0. 6Mp。所述鏈條壓緊傳動裝置進(jìn)給時的速度為2. 6 士0. 5M/M。所述高頻感應(yīng)器加熱時的輸出功率為240士5KW，回火時的輸出功率為20士5KW。所述冷卻鋼管時的冷卻水流量為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。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體說明。首先，通過常規(guī)方法對原材料鋼管進(jìn)行檢驗，檢驗合格后進(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。本實施例中，鋼管采用的TL1327冷拔無縫鋼管。需 要注意的是，本發(fā)明方法也可應(yīng)用于其他型號原材料鋼管的制作工藝，不可認(rèn)為上述鋼管 型號作為限定。如圖1所示，本發(fā)明對已經(jīng)過斷料、倒角等預(yù)處理的鋼管，通過上料一頂料一進(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.頂料通過氣壓裝置和液壓裝置將單根鋼管推頂送入鏈條壓緊傳動裝置。頂料 為單根上料，對加熱的均勻性無任何影響。c.進(jìn)給單根鋼管通過鏈條壓緊傳動裝置勻速步進(jìn)送至高頻感應(yīng)加熱器內(nèi)，進(jìn)給 速度穩(wěn)定均勻。所述鏈條壓緊傳動裝置進(jìn)給時的速度為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)明的實際溫度很少測量， 而是通過調(diào)節(jié)輸出功率來控制加熱溫度，本實施例中所述高頻感應(yīng)器加熱時的輸出功率為 240士5KW，通過電腦設(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)是通過高頻交變電 流產(chǎn)生感生交變磁場，在交變磁場中的金屬內(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中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)施感導(dǎo)體一感應(yīng)器中流過交變電流時，在它周圍 就要產(chǎn)生同樣頻率的交變磁場。感應(yīng)器內(nèi)的工件可以看著有無數(shù)個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、尺寸以及相對位置固定時，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 過導(dǎo)體時，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，如1)對工件無需整體加熱，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)工件都無須氣體保護(hù)。 3)可根據(jù)需要通過調(diào)整設(shè)備的工作頻率和功率，對表面淬硬層進(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，易于實現(xiàn)機(jī)械化和自動化，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、操作簡單、可隨時開 啟或停止。且無須預(yù)熱。8)即可手動操作，也可半自動和全自動操作；即可長時間地連繼 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，對人體無害，因此可以省去清洗步驟。f.回火冷卻后的鋼管經(jīng)鏈條壓緊傳動裝置以步進(jìn)方式送入回火保溫箱保溫延 時。與加熱一樣，此處通過調(diào)節(jié)回火功率來控制回火溫度，本實施例中所述高頻感應(yīng)器回火 時的輸出功率為20 士 5KW，通過電腦設(shè)定，實測溫度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 卸料排出時的旋轉(zhuǎn)速度為100R/M。h.拋丸(或上油)用電動機(jī)帶動葉輪體旋轉(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。下面通過對比試驗來證明本發(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。現(xiàn)分別對采用本發(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)行測試，測試項目為硬 度以及抗拉、屈服、延伸這三項機(jī)械性能。其中硬度測試設(shè)備采用洛氏硬度計，測試條 件符合標(biāo)準(zhǔn)要求；機(jī)械性能測試設(shè)備采用萬能材料試驗機(jī)，測試條件符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/ Τ228-2008。具體測試結(jié)果見表1、表2。表1本發(fā)明防撞桿的工藝參數(shù)性能表
6
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 對比表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)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。可以理解，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，其特征在于對鋼管通過上料→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.頂料通過氣壓裝置和液壓裝置將單根鋼管推頂送入鏈條壓緊傳動裝置；c.進(jìn)給單根鋼管通過鏈條壓緊傳動裝置勻速步進(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)鏈條壓緊傳動裝置以步進(jìn)方式送入回火保溫箱保溫延時；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.拋丸用電動機(jī)帶動葉輪體旋轉(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的旋轉(zhuǎn)速度為400士30R/M，卸料排出時的旋轉(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 緊傳動裝置進(jìn)給時的速度為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)器加熱時的輸出功率為240士5KW，回火時的輸出功率為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 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，其通過對鋼管通過上料→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，對人體無害，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、延伸這三項機(jī)械性上都優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品。
文檔編號C21D8/10GK101899559SQ20101025011
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者袁樹林 申請人:無錫市華光金屬科技有限公司