钢板加热装置、制造压制成型件的方法和压制成型件的制作方法

专利名称：钢板加热装置、制造压制成型件的方法和压制成型件的制作方法
技术领域：
本发明总体而言涉及钢板加热装置、制造压制成型件的方法和压制成型件，更具体地涉及用于制造由单块钢板制成的且抗拉强度在不同部分变化的压制成型件的技术。
背景技术：
为了确保在车辆侧面冲击碰撞情况下的安全性，通过在具有由外中心支柱和内中心支柱限定出的闭合截面的中心支柱内侧嵌装加强部件(加强)然后将该加强部件一体地焊接固定在中心支柱上，来加强中心支柱。压制成型件被广泛用作中心支柱的加强部件。压制成型件构造成具有在不同部分变化的抗拉强度，以便改善冲击能量吸收性能、利于加强部件的局部成型并减轻加强部件的重量。日本专利申请公报No. 2000-177630 (JP2000-177630A)记载了这种加强部件的一个示例。根据JP 2000-177630A，板厚不同的多块钢板被一体焊接在一起并随后通过压制成型而成型为预定的形状，由此制造加强部件。另外，可以制造抗拉强度在不同部分变化的压制成型件，如日本专利申请公报No. 2009-95869 (JP 2009-95869A)中所教导的那样。根据JP 2009-95869A，当通过热压成型将钢板压制成形时，钢板被加热到的温度在不同部分变化， 并且仅钢板的一部分被淬火硬化。因此，可以使抗拉强度在压制成型件的不同部分变化。然而，根据JP 2000-177630A，需要将板厚不同的多块钢板一体地焊接在一起。因此，制造工序的数量增加，这会增加制造成本。此外，压制中的压制成型能力可能由于钢板板厚的变化而降低。根据JP 2009-95869A，由第一加热装置加热要设有高强度的部分，并且随后由第二加热装置加热整个钢板。因而，仅要设有高强度的部分被加热到适合于淬火的温度。相应地，加热工作麻烦而又耗时，这会增加制造成本，并且控制钢板的温度会是困难的。另外，钢板被加热到的温度仅以两个水平变化。相应地，不可能令人满意地改善压制成型件的各种性能。例如，不可能以三个以上水平改变抗拉强度以在确保在各部分所需强度的同时减轻压制成型件的重量，并有利于整个压制成型件的成型。这些问题不仅可能在通过压制成型制造用于中心支柱的加强部件时出现，而且可能在制造构造成抗拉强度在不同部分变化的其他压制成型件时出现
发明内容
本发明是考虑到上述情形而作出的，且本发明的一个目的是使得当如JP 2009-95869A中所述钢板在各个部分被加热到不同温度时，可以通过单次加热处理同时在各个部分将钢板加热到不同的温度。本发明的另一个目的是容易地形成规定的压制成型件同时进一步改善压制成型件的各种性能，例如，减轻压制成型件的重量并有利于通过以三个以上的水平改变压制成型件的抗拉强度来形成压制成型件。
1.实现目的的手段为了实现以上目的，本发明的第一方面涉及一种加热平直钢板的钢板加热装置， 其特征在于包括(a)具有与所述钢板紧密接触的平坦加热面的热板；以及(b)多个加热设备，其能够将通过将所述热板的加热面分隔成多个区段而形成的多个加热区域同时加热到不同的加热温度，(c)其中通过单次加热处理同时基于所述加热面的多个加热区域的加热温度在各个部分将所述钢板加热到不同温度。本发明的第二方面涉及根据本发明的第一方面的钢板加热装置，其特征在于(a) 所述热板由单个板部件制成；(b)所述加热设备包括(b-Ι)以预定间隔布置在所述板部件中以便设置在与所述加热面平行的单个平面中的多个加热器，和(b-2)对应于所述多个加热器设置并且能够彼此独立地控制所述加热器的加热温度的多个温度控制回路；并且 (b-3)加热温度不同的所述多个加热区域的数量和所述多个加热区域的范围能够被分别设定为任何给定的数量和任何给定的范围。本发明的第三方面涉及根据本发明 的第二方面的钢板加热装置，其特征在于，使设置在所述多个加热区域之间的边界附近的所述加热器的加热温度高于或低于同一加热区域内的其他加热器的加热温度，以减轻相邻的加热区域的加热温度的影响。本发明的第四方面涉及根据本发明的第一方面的钢板加热装置，其特征在于，所述热板包括多个板部件，所述多个板部件被配置成对应于所述多个加热区域并且加热温度不同。本发明的第五方面涉及根据本发明的第四方面的钢板加热装置，其特征在于，在所述多个板部件之间的边界处设置有热绝缘体。本发明的第六方面涉及根据本发明的第一至第五方面中的任何一方面的钢板加热装置，其特征在于设置有一对热板，每个热板均具有与所述钢板紧密接触的平坦加热面，通过将所述加热面分隔成多个区段而形成的多个加热区域被所述多个加热设备加热； 并且所述钢板被夹置在所述热板之间并从两侧被加热。本发明的第七方面涉及根据本发明的第一至第六方面中的任何一方面的钢板加热装置，其特征在于(a)所述钢板是热压用钢板；并且(b)通过将所述多个加热区域的至少一部分加热到等于或高于相变点Ac3的温度而将所述热压用钢板的至少一部分加热到等于或高于相变点Ac3的温度。要注意的是，热压表示对已被加热到等于或高于相变点Ac3的温度的钢板进行压制成型，并且随后迅速冷却被保持在模具中的钢板，从而产生马氏体相变以对钢板进行淬火硬化。热压用钢板表示进行了上述压制成型的用于淬火的钢板。相变点Ac3是这样的温度需要将钢板加热到该温度以便在压制成型期间通过冷却产生马氏体相变从而使钢板被淬火硬化。相变点Ac3是用于将热压用钢板的结构转变为奥氏体结构的温度。相变点Ac3 根据例如碳含量而变化。本发明的第八方面涉及一种用于制造规定的压制成型件的方法，其中通过对热压用钢板进行压制成型而使抗拉强度在各个部分变化，其特征在于包括(a)加热工序，其中通过单次加热处理同时在不同部分将所述热压用钢板加热到不同温度，使得所述热压用钢板的至少一部分被加热到等于或高于相变点Ac3的温度；以及(b)压制成型工序，其中对已通过所述加热工序在各个部分被加热到不同温度的所述热压用钢板进行压制成型而使其成型为规定的形状，并且同时所述热压用钢板被迅速冷却以基于所述热压用钢板已被加热到的温度而被淬火硬化，使得抗拉强度在不同部分变化。 本发明的第九方面涉及一种压制成型件，其中抗拉强度通过进行淬火硬化而在不同部分变化，所述压制成型件通过以下步骤形成在各个部分将单块热压用钢板加热到不同温度，使得所述热压用钢板的至少一部分被加热到等于或高于相变点Ac3的温度，随后通过压制成型使所述热压用钢板成型为规定的形状，并同时迅速冷却所述热压用钢板以使得已被加热到等于或高于相变点Ac3的温度的部分被淬火硬化，其特征在于，所述热压用钢板被分隔成三个以上的部分并且所述三个以上的部分被加热到不同温度，所述三个以上的部分中的两个以上的部分被加热到等于或高于相变点Ac3的不同的温度，并且随后执行压制成型，由此在所述压制成型件中形成抗拉强度由于所述三个以上的部分中的各部分被加热到的温度之间的差异而以三个以上的水平不同的三个以上的部分。2.本发明的效果根据本发明的第一方面中的钢板加热装置，由于热板具有平坦加热面并与钢板紧密接触，加热面被分隔成多个加热区域并且多个加热区域被多个加热设备加热到不同的加热温度，所以可利用热板通过单次加热处理同时基于加热面的多个加热区域的加热温度在各个部分将钢板加热到不同温度。因此，当在各个部分将钢板加热到不同温度以便对钢板的一部分进行淬火硬化时，与形成上述用于中心支柱的加强部件的情形一样，可以容易地并在短时间内执行加热处理。另外，由于钢板被一次性加热，所以可以容易地控制温度。结果，能以高精度实现目标温度分布。此外，可容易地以三个以上的水平改变加热温度，并且可基于加热温度之间的差异以三个以上的水平在各个部分改变压制成型件的抗拉强度。因此，可以容易地获得压制成型件同时改善压制成型件的各种性能，例如，在确保在各部分的要求强度的同时减轻压制成型件的重量，并有利于整个压制成型件的成型。根据本发明的第二方面，热板由单个板部件制成，多个加热器以预定间隔设置在热板中，并且通过温度控制回路彼此独立地控制所述多个加热器的温度。因此，可将加热温度不同的多个加热区域的数量和所述多个加热区域的范围设定为任何给定的数量和任何给定的范围。相应地，可采用加热区域数量、加热区域范围和加热温度不同的多种类型的钢板。结果，可实现高通用性并相对地降低设备成本。根据本发明的第三方面，使设置在多个加热区域之间的边界附近的加热器的加热温度高于或低于同一加热区域中的其他加热器的加热温度，以便减轻相邻的加热区域的加热温度的影响。因此，加热温度在边界处急剧改变。相应地，能以高精度将多个加热区域分别加热到预定的加热温度。因而，例如，当通过热压成型对钢板的一部分进行淬火硬化时， 能以高精度控制例如淬火硬化的范围、要实现的硬化程度以及抗拉强度。根据本发明的第四方面，热板具有多个板部件，所述多个板部件被配置成对应于多个加热区域并且加热温度不同。因此，可通过单次加热处理同时在各个部分将钢板加热到不同温度。此外，根据本发明的第五方面，由于热绝缘体设置在多个板部件之间的边界处，所以加热温度在边界处急剧改变，并且所述多个加热区域以高精度被分别加热到预定的加热温度。因而，当通过热压成型对钢板的一部分进行淬火硬化时，能以高精度控制淬火硬化的范围和要实现的硬化程度。根据本发明的第六方面，由于钢板被夹置在一对热板之间然后被加热，所以可在短时间内执行加热处理，并以更高的精度实现目标温度分布。根据本发明的第七方面，热压用钢板在各个部分被加热到不同温度。钢板的至少一部分被加热到等于或高于相变点Ac3的温度，并且已被加热的钢板经受压制成型并同时被迅速冷却。因而，基于钢板被加热到的温度对钢板的该部分进行淬火硬化。结果，获得抗拉强度在不同部分变化的压制成型件。在此情形中，由于热压用钢板被一次性加热，所以可容易地控制热压用钢板的各个部分的温度，并以高精度实现目标温度分布。结果，可改善通过随后执行的压制成型而获得的压制成型件的抗拉强度的大小和强度分布的精度。本发明的第八方面涉及一种用于制造规定的压制成型件的方法，其中通过对热压用钢板进行压制成型来使抗拉强度在不同部分变化。在加热工序中，使用例如根据本发明的第七方面的加热装置执行加热处理。因而，同时在各个部分将热压用钢板加热到不同温度，使得热压用钢板的至少一部分被加热到等于或高于相变点Ac3的温度。随后，在压制成型工序中执行压制成型使得钢板成型为规定的形状，并同时使钢板迅速冷却以基于钢板已被加热到的温度进行淬火硬化。结果，获得抗拉强度在不同部分变化的压制成型件。在此情形中，在加热工序中，在单次加热处理中同时在各个部分将热压用钢板加热到不同温度。 相应地，可容易地在短时间内执行加热处理。另外，由于热压用钢板被一次性加热，所以可容易地控制热压用钢板的各个部分的温度，并以高精度实现目标温度分布。结果，可改善通过随后执行的压制成型获得的压制成型件的抗拉强度的大小和强度分布的精度。根据本发明的第九方面，以下列方式在压制成型件中形成抗拉强度以三个以上的水平变化的三个以上的部分。将单块热压用钢板分隔成三个以上的部分，通过加热装置、力口热工序等将所述三个以上的部分分别加热到不同温度，并且将所述三个以上的部分中的两个以上的部分加热到等于或高于相变点Ac3的不同的温度。然后，在此状态下对钢板进行压制成型。由于该三个以上的部分被加热到的温度之间的差异，抗拉强度以三个以上的水平变化。由于压制成型件中的抗拉强度如上所述以三个以上的水平变化，所以可改善压制成型件的各种性能，例如减轻压制成型件的重量同时通过使压制成型件中的强度分布最优而改善冲击能量吸收性能，并有利于整个压制成型件的成型。


下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义， 附图中同样的标号表示同样的元件，并且其中图IA至IC是示出了通过根据本发明第一实施例的加热装置在各个部分将热压用钢板加热到不同温度的加热工序的视图；图2A和图2B是示意性地示出了图IA和图IB中的加热装置的结构的视图，其中图2A是示出了下热板的俯视图，而图2B是沿着图2A中的线IIB-IIB截取的剖面图； 图3A和图3B是示出了在图2A和图2B所示的加热装置中以不同于图2A和图2B 的方式形成的被加热到不同的加热温度的多个加热区域的视图；图4是示出了对坯料被加热到的温度和在通过压制成型对坯料进行淬火硬化之后的维氏硬度Hv之间的关系的研究结果的示例的曲线图；图5A和图5B是示出了当通过根据本发明的制造方法制造用于车辆中心支柱的加强部件时坯料的各个部分被加热到的温度和在压制成型之后各个部分的抗拉强度之间的关系的示例 的视图；图6A和图6B是示出了根据本发明第二实施例的加热装置的视图，其中热板由多个板部件形成。
具体实施例方式抗拉强度在不同部分变化的规定的压制成型件被用作例如车辆加强部件如用于中心支柱的加强部件和保险杠加强部件、其他车用压制成型件如门梁和摇杆、以及其他压制成型件如非车用加强部件。在任何上述压制成型件中，通过在各个部分将热压用钢板加热到不同温度、经压制成型将热压用钢板成型为预定形状并且同时使热压用钢板迅速冷却从而根据加热温度对钢板的一部分进行淬火硬化，来使抗拉强度在不同部分变化。根据本发明的第一方面至本发明的第七方面中的任何一方面的加热装置优选用在用以制造压制成型件的加热工序中。此外，该加热装置可适用于在各个部分将平直钢板加热到不同温度的其他用途。通过根据本发明的第一方面的加热装置加热的钢板不必是热压用钢板。作为能够同时将多个加热区域加热到不同温度的多个加热设备，优选使用例如护套加热器 (sheathed heater) 0或者，可采用近红外加热器如卤素加热器或其他加热器。可采用各种用于在各个部分将加热面加热到不同温度的方法。如果加热器本身的温度是可调节的，则可调节加热器的温度。或者，可通过改变(每单位面积)加热器的数量或改变加热面与加热器之间的距离来改变加热面的温度。根据本发明的第二方面，多个加热器以预定间隔分别布置在热板中以便设置在与加热面平行的单个平面内。例如，盘形或骰子形加热器呈网格状布置，或长形加热器以预定间隔彼此平行地布置。根据本发明的第二方面，各个加热器的温度被彼此独立地控制，并且可基于加热器的布置将加热温度不同的多个加热区域的数量和加热区域的范围设定为任何可能的给定数量和任何给定的范围。例如，当加热器呈网格状布置时，可将加热区域的形状设定为任何给定的形状。根据本发明的第三方面，例如，当相邻的加热区域的加热温度高时，使在该相邻区域的边界附近的加热器的温度低于目标加热温度，并且当相邻区域的加热温度低时，使在该相邻区域的边界附近的加热器的温度高于目标加热温度。因而，温度在边界处急剧变化。 结果，能以高精度将加热区域的加热温度调节为相应的目标加热温度。根据本发明的第四方面，热板由加热温度不同的多个板部件形成。在此情形中，同样，优选通过控制布置在相应的板部件中的加热器的温度来将加热温度设定为任何给定温度。或者，可通过分别基于板部件的加热温度改变(每单位面积)加热器的数量或改变加热面与加热器之间的距离来改变加热面的温度。根据本发明的第五方面，热绝缘体布置在多个板部件之间的边界处。然而，当实施本发明的第四方面时，可简单地在多个板部件之间形成间隙，或者多个板部件可彼此紧密接触。当板部件彼此紧密接触时，在可能的情况下优选如第三发明中那样修正设置在边界附近的加热器的温度。根据本发明的第六方面，钢板被夹置在热板之间并从两侧进行加热。然而，当实施其他发明时，可例如通过将钢板安置在单块热板上而仅从一侧加热钢板。根据本发明的第七方面至本发明的第九方面中的任何一方面，将热压用钢板的至少一部分加热到等于或高于相变点Ac3的温度。然而，即使将钢板加热到等于或高于相变点Ac3的温度，淬火硬度或抗拉强度也根据温度而变化。相应地，整块热压用钢板可被加热到在各个部分不同的等于或高于相变点Ac3的温度。 当制造根据本发明的第九方面的压制成型件时，可通过根据本发明的第一至第七方面中的任何一方面的加热装置或通过根据本发明的第八方面的方法同时将三个以上的部分加热到不同温度。或者，可如例如JP2009-95869A中所述的那样在多个工序中将三个以上的部分加热到不同的温度。
下面将参照附图详细说明本发明的实施例。图IA至图IC是示出了通过根据本发明第一实施例的加热装置10将被切割成预定形状的平直坯料16在各个部分加热到不同温度的加热工序的视图。图IA是示出了坯料 16被加热之前的状态的视图。图IB是示出了坯料16正在被加热的状态的视图。图IC是示出了被加热之后的坯料16的视图。加热装置10包括大致水平地布置的下热板12和上热板14。例如，通过将坯料16安置在下热板12上然后使用升降装置(未示出)向下移动上热板14，来将坯料16夹置在下热板12和上热板14之间。然后，加热被夹置在这些热板 12和14之间的坯料16。下热板12的顶面12f和上热板14的底面14f对应于与坯料16 的相应表面紧密接触的平坦加热面。下热板12和上热板14除它们构造成沿上下方向对称之外以实质 相同的方式成型。图2A和图2B是示出了下热板12和控制系统的视图。图2A是俯视图，图2B是示出了沿图2A中的线IIB-IIB截取的截面的视图。下热板12由单个平直板部件制成。在下热板12中，多个线状且长形的护套加热器18a至18m(图1中简单表示为“护套加热器18”) 彼此平行、并排且以预定间隔布置成定位在平行于顶面12f的单个平面内。在下热板12中， 多个线性孔以距顶面12f预定深度并以预定间隔形成为平行于顶面12f且彼此平行。护套加热器18a至18m布置在这些孔内。均具有例如温度传感器的温度控制回路32a至32m分别与多个护套加热器18a至18m连接。温度控制回路32a至32m由控制单元30单独控制。 因而，护套加热器18a至18m的温度被彼此独立地控制。在上述下热板12中，下热板12可被分隔成多个加热区域20，并且可同时将顶面 12f的各区域20的温度(加热温度)分别调节为任何给定的不同温度。可将加热区域20 的数量和加热区域20的范围分别设定为任何给定的数量和任何给定的范围。图IA和IB 以及图2A和2B示出了这种情况下热板12被分隔成三个加热区域，即，包括三个护套加热器18a至18c的加热区域20a、包括七个护套加热器18d至18 j的加热区域20b和包括三个护套加热器18k至18m的加热区域20c。图3A和3B示出了另外的分隔下热板12的方式。 图3A示出了这种情况下热板12被分隔成三个加热区域，S卩，包括两个护套加热器18a和 18b的加热区域20a、包括六个护套加热器18c至18h的加热区域20b和包括五个护套加热器18i至18m的加热区域20c。图3B示出了这种情况下热板12被分隔成四个加热区域， 艮口，包括两个护套加热器18a和18b的加热区域20a、包括三个护套加热器18c至18e的加热区域20b、包括三个护套加热器18f至18h的加热区域20c和包括五个护套加热器18i至 18m的加热区域20d。要注意的是，可采用将下热板21分隔成多个加热区域的各种其他方式。上热板14与下热板12 —样可被分隔成多个加热区域20，并且可同时将底面14f的各区域20的温度(加热温度)分别调节为不同的期望温度。如图IA所示，各热板12和 14被分隔成加热区域20a至20c，并且执行温度控制以使得上热板14的加热区域20a、20b 和20c的加热温度分别大致等于下热板12的加热区域20a、20b和20c。在此状态下，如图 IB所示，热板12和14与坯料16的两侧紧密接触，使得坯料16沿上下方向被夹置在热板 12和14之间。因而，如图IC所示，坯料16被分隔成分别对应于加热区域20a至20c的三个区域16a至16c，并且坯料16的部分16a至16c被同时分别加热到不同温度。 护套加热器18c、18d、18j和18k(参见图2)设置在多个加热区域20a至20c之间的边界附近。使各护套加热器18c、18d、18j和18k的加热温度高于或低于同一加热区域中的其他加热器的加热温度，以便消除相邻的加热区域的加热温度的影响。更具体地，当位于中心的加热区域20b具有最高加热温度时，基于例如目标温差来降低设置在分别邻接加热区域20b的加热区域20a和20c的边缘部分处的护套加热器18c和18k的温度。此外，基于例如目标温差来升高设置在加热区域20b的各端部处的护套加热器18d和18j的温度。 因而，加热温度在边界处急剧改变，并且以高精度将多个加热区域20a至20c加热到相应的目标加热温度。因而，能够以高精度将坯料16的部分16a至16c加热到相应的目标温度。坯料16由热压用钢板制成，该钢板可由于通过从等于或高于相变点Ac3的温度迅速冷却而引起的马氏体相变而被淬火硬化。将各热板12和14的多个加热区域20a至20c 的至少一部分加热到相变点Ac3或更高，并且将坯料16的三个部分16a至16c的至少一部分也加热到相变点Ac3或更高。因此，当在随后的压制成型工序中对坯料16进行压制成型以使其成型为预定形状并同时快速冷却时，坯料部件16的一部分基于坯料16的部分16a 至16c被加热到的温度而被淬火硬化。结果，获得抗拉强度在不同部分变化的压制成型件。 图4示出了在不同地改变坯料16被加热到的温度的同时通过根据日本工业标准JIS-Z2244 中定义的“维氏硬度试验方法”检测在经压制成型的淬火硬化之后的维氏硬度Hv而获得的结果的示例。此情形中的相变点Ac3为大约730°C。如果加热坯料16直到其温度超过相变点Ac3，则维氏硬度Hv由于淬火硬化而提高。即使在坯料16的温度超过相变点Ac3之后， 维氏硬度Hv也根据坯料16被加热到的温度而变化。如果坯料16被加热到大约800°C，则维氏硬度Hv变成大约300。如果坯料16被加热到大约850°C至900°C，则维氏硬度Hv超过 400。图5A和图5B是示出了通过根据第一实施例的加热工序和压制成型工序制造的压制成型件的示例的视图。图5A和图5B示出了车辆中心支柱的加强部件62被制造为压制成型件的情形，图5A示出了将由热压用钢板制成的且具有预定形状的坯料60分隔成四个部分60a至60d并且通过图IA和IB至图3A和3B所示的加热装置10同时将四个部分60a 至60d加热到不同温度的情形。在本例中，在将目标温度设定在700°C的情况下加热T形上部60a和T形下部60d，在将目标温度设定在900°C的情况下加热支柱上部60b，并且在将目标温度设定在830°C的情况下加热支柱下部60c。图5B示出了通过对如图5A中教导的那样被加热的坯料60进行压制成型而成型为预定形状的加强部件62。由于通过压制成型对坯料60进行淬火硬化，所以为支柱上部62b提供了大约1500MPa的抗拉强度和大约450 的维氏硬度Hv，并且为支柱下部62c提供了大约980MPa的抗拉强度和大约300的维氏硬度 Ην。各剩余的T形上部62a和T形下部62d具有大约590MPa的抗拉强度和大约180的维氏硬度Hv，这些是材料的原始抗拉强度和维氏硬度Ην。
通过如上所述通过淬火硬化来提高支柱部分62b和62c的抗拉强度，可减小加强部件62的厚度以实现轻量化，同时适当地确保在例如侧面冲击碰撞的情况下预定的冲击能量吸收性能。特别地，由于使支柱上部62b的抗拉强度高于支柱下部62c的抗拉强度，所以可实现预定的冲击能量吸收性能同时适当地保护例如乘员的头部。具有复杂形状的T形上部62a和T形下部62d是未 被淬火硬化的部分。然而，要成型为这些部分62a和62d的部分60a和60d被加热到等于或高于坯料60的软化温度的温度，并因此降低了所需的压制压力。结果，通过单次加热处理容易地将整个坯料60压制成形。根据第一实施例的加热装置10具有热板12和14，热板12和14具有与坯料16或 60紧密接触的平坦加热面(顶面12f、底面14f)。各加热面被分隔成多个加热区域20，并且通过多个护套加热器18a至18m将多个加热区域20加热到不同的加热温度。使用加热装置10的热板12和14，可通过单次加热处理基于加热面的多个加热区域20的加热温度同时在各个部分将坯料16或60加热到不同温度。因而，当在各个部分将坯料60加热到不同温度以便对坯料60的一部分进行淬火硬化时，与形成图5所示的用于中心支柱的加强部件62的情形一样，可以容易地并在短时间内执行加热处理。另外，由于坯料60被一次性加热，所以可以容易地控制温度。因此，能以高精度实现目标温度分布。在第一实施例中，各热板12和14由单个板部件制成。另外，在各热板12和14中， 多个护套加热器18a至18m以预定间隔设置，并且通过温度控制回路32a至32m彼此独立地控制护套加热器18a至18m的温度。因此，可将加热温度不同的多个加热区域20的数量和多个加热区域20的范围设定为任何给定的数量和任何给定的范围。因此，可采用加热区域20的数量、加热区域的范围和加热温度不同的多种类型的坯料16和60。结果，可实现高通用性并降低设备成本。在第一实施例中，使设置在多个加热区域20之间的边界附近的各护套加热器、即图2中的示例中的护套加热器18c、18d、18j和18k的加热温度高于或低于同一加热区域中的其他护套加热器的加热温度，以便减轻相邻的加热区域的加热温度的影响。因此，加热温度在边界处急剧改变。相应地，能以高精度将多个加热区域20分别加热到预定的加热温度。因而，例如，当坯料16或60的一部分通过热压成型被淬火硬化时，能以高精度控制例如淬火硬化的范围、要实现的硬化程度和抗拉强度。在第一实施例中，坯料16或60被夹置在一对热板12和14之间然后被加热。相应地，可在短时间内执行加热处理，并以更高的精度实现目标温度分布。根据第一实施例，通过对由热压用钢板制成的坯料16或60进行压制成型而制造抗拉强度在不同部分变化的规定的压制成型件。首先，在加热工序中，使用图IA和1B、图2A 和2B以及图3A和3B所示的加热装置10执行加热处理。结果，同时在各个部分将坯料16 加热到不同温度使得坯料16的至少一部分的温度变成等于或高于相变点Ac3。随后，在压制成型工序中执行压制成型。因而，坯料16被形成为预定的形状，同时通过基于坯料16被加热到的温度迅速冷却而被淬火硬化。结果，可获得抗拉强度在不同部分变化的压制成型件，例如图5所示的用于中心支柱的加强部件62。在此情形中，在加热工序中，由加热装置 10通过单次加热处理同时在各个部分将坯料16或60加热到不同温度。因此，可容易地在短时间内执行加热处理。另外，由于坯料16或60被一次性加热，所以容易控制坯料16的各个部分16a至16c或坯料60的各个部分60a至60d的温度，并以高精度实现目标温度分布。进一步地，可提高通过随后执行的压制成型获得的压制成型件如加强部件62的抗拉强度的大小和强度分布的精度。
以下列方式在加强部件62中形成抗拉强度以三个水平变化的四个部分62a至 62d。将由单块热压用钢板制成的坯料60分隔成四个部分60a至60d，通过加热装置10将这四个部分60a至60d分别加热到不同温度，并且将这四个部分60a至60d中的两个部分 60b和60c加热到等于或高于相变点Ac3的不同温度。然后，在此状态下对坯料60进行压制成型。由于部分60a至60d被加热到的温度之间的差异，抗拉强度以三个水平变化。由于如上所述抗拉强度以三个水平变化，所以可在使用通过淬火硬化被提供高抗拉强度的支柱部分62b和62c适当地确保在例如侧面冲击碰撞的情况下预定的冲击能量吸收性能的同时减轻加强部件62的重量。另外，通过将坯料60的部分60a和60d加热到低于相变点Ac3 且等于或高于坯料60的软化温度的温度，可有利于形成具有复杂形状的T形上部62a和T 形下部62d。结果，可通过坯料60的单次加热处理在提高加强部件62的性能的同时容易地获得加强部件62。接下来，将说明本发明的第二实施例。要注意的是，在第二实施例中，与第一实施例中实质相同的部分将由与第一实施例中相同的参考标号表示，并且将略去其详细说明。图6A所示的热板40具有多个板部件42、44和46，所述板部件被对齐以便对应于多个加热区域并且加热温度不同。热绝缘体48分别布置在板部件42、44和46之间的边界 (间隙)处，并且板部件42、44和46被安装在共用的单个基座50上。在该状态下，使用热板40。图6B示出了未被装配在一起的状态下加热温度不同的三种类型的板部件42、44和 46。这些板部件42、44和46的尺寸相等但所嵌埋的护套加热器52的数量不同。因而，板部件42、44和46的加热温度彼此不同。亦即，护套加热器52构造成分别生成相同的热量。 因此，在具有较大数量的护套加热器52的板部件中，加热面的加热温度较高。因此，在板部件42、44和46当中，板部件42具有最低加热温度且板部件46具有最高加热温度。在第二实施例中，与第一实施例中一样，准备一对热板40，并且坯料16被夹置在该对热板40之间然后被加热。第二实施例中的热板40具有多个板部件42、44和46，所述板部件被对齐以便对应于多个加热区域并且加热温度不同。因此，可基于加热面42f、44f和46f的加热温度通过单次加热处理同时在各个部分将坯料16、60等加热到不同温度。相应地，与第一实施例中一样，可容易地并在短时间内执行加热处理，并且由于坯料16、60的不同部分被一次性加热而容易地控制温度。另外，由于热绝缘体48分别布置在多个板部件42、44和46之间的边界(间隙)处，所以加热温度在边界处急剧改变，并且以高精度将多个加热区域分别加热到预定的加热温度。因而，当从坯料16或60通过热压制成型借助淬火硬化形成诸如图5所示的加强部件62之类的部件时，能以高精度控制淬火硬化的范围、要实现的硬化程度等。与第一实施例中一样，第二实施例中的多个护套加热器52可构造成使得护套加热器52的温度可被彼此独立地调节。另外，可分别将板部件42、44和46的加热面42、44f 和46f的加热温度设定为任何给定的温度。虽然已参考附图详细描述了本发明的实施例，但应该理解，本发明并不限于这些实施例。相反，本发明旨在涵盖基于本领域的技术人员的知识作出的各种变型和等同布置。
权利要求
1.一种加热平直钢板的钢板加热装置，其特征在于包括 具有与所述钢板紧密接触的平坦加热面的热板；以及多个加热设备，所述加热设备能够同时将通过将所述热板的加热面分隔成多个区段而形成的多个加热区域加热到不同的加热温度，其中通过单次加热处理同时基于所述加热面的多个加热区域的加热温度在各个部分将所述钢板加热到不同温度。
2.根据权利要求1所述的钢板加热装置，其中 所述热板由单个板部件制成；所述加热设备包括多个加热器和多个温度控制回路，所述多个加热器以预定间隔在所述板部件中布置成位于平行于所述加热面的单个平面内，所述多个温度控制回路布置成对应于所述多个加热器并且能够彼此独立地控制所述加热器的加热温度；并且加热温度不同的所述多个加热区域的数量和所述多个加热区域的范围能够被分别设定为任何给定的数量和任何给定的范围。
3.根据权利要求2所述的钢板加热装置，其中，使布置在所述多个加热区域之间的边界附近的加热器的加热温度高于或低于同一加热区域中的其他加热器的加热温度，以减轻相邻的加热区域的加热温度的影响。
4.根据权利要求1所述的钢板加热装置，其中，所述热板包括多个板部件，所述多个板部件被配置成对应于所述多个加热区域并且加热温度不同。
5.根据权利要求4所述的钢板加热装置，其中，在所述多个板部件之间的边界处布置有热绝缘体。
6.根据权利要求1或2所述的钢板加热装置，其中设有一对热板，每一个热板均具有与所述钢板紧密接触的平坦加热面，通过将所述加热面分隔成多个区段而形成的多个加热区域由所述多个加热设备加热；并且所述钢板被夹置在所述热板之间并从两侧进行加热。
7.根据权利要求1或2所述的钢板加热装置，其中 所述钢板是热压用钢板；并且通过将所述多个加热区域的至少一部分加热到等于或高于相变点Ac3的温度而将所述热压用钢板的至少一部分加热到等于或高于所述相变点Ac3的温度。
8.—种制造规定的压制成型件的方法，其中通过对热压用钢板进行压制成型而使抗拉强度在不同部分变化，其特征在于包括加热工序，其中，通过单次加热处理同时在各个部分将所述热压用钢板加热到不同温度，使得所述热压用钢板的至少一部分被加热到等于或高于相变点Ac3的温度；以及压制成型工序，其中，对已通过所述加热工序在所述各个部分被加热到不同温度的所述热压用钢板进行压制成型以使其成型为规定的形状，并且使所述热压用钢板迅速冷却以便基于所述热压用钢板已被加热到的温度进行淬火硬化，从而使抗拉强度在不同部分变化。
9.一种压制成型件，其中通过淬火硬化使抗拉强度在不同部分变化，所述压制成型件通过以下步骤形成在各个部分将单块热压用钢板加热到不同的温度以使得所述热压用钢板的至少一部分被加热到等于或高于相变点Ac3的温度；随后通过压制成型使所述热压用钢板成型为规定的形状， 并迅速冷却所述热压用钢板从而使已被加热到等于或高于所述相变点Ac3的温度的部分被淬火硬化，所述热压用钢板被分隔成三个以上的部分并且所述三个以上的部分被加热到不同的温度，所述三个以上的部分中的两个以上的部分被加热到等于或高于所述相变点Ac3的不同的温度，且随后执行压制成型，由此在所述压制成型件中形成抗拉强度由于所述三个以上的部分中的各个部分被加热到的温度之间的差异而以三个以上的水平不同的三个以上的部分。
全文摘要
本发明涉及钢板加热装置、制造压制成型件的方法和压制成型件。加热平直钢板的钢板加热装置的特征在于包括具有与钢板紧密接触的平坦加热面的热板；以及多个加热设备，所述加热设备能够同时将通过将热板的加热面分隔成多个区段而形成的多个加热区域加热到不同的加热温度，其中，通过单次加热处理同时基于加热面的多个加热区域的加热温度在各个部分将钢板加热到不同的温度。
文档编号B21D24/00GK102284638SQ201110157138
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月13日 优先权日2010年6月11日
发明者市川正信 申请人:丰田铁工株式会社