红外加热方法、钢板的红外加热和成型方法及由此获得的汽车部件、以及红外加热炉的制作方法_3

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〈示例性实施例2>
[0077] 在示例性实施例2中,描述了能够合适地执行上述步骤的红外炉和由此的加热方 法。图2为示出了根据示例性实施例2的红外炉的基本结构的框图。
[0078]〈红外炉的基本结构〉
[0079] 参照图2,对根据示例性实施例2的红外炉10的基本结构进行了描述。红外炉10 包括红外灯1、反射表面和控制器4,其中,红外灯1设置成指向钢板W的一个表面,反射表 面设置成指向钢板W的相反的表面以反射红外线,控制器4对红外灯1的输出进行单独地 设定。控制器4控制红外灯1的开/关和输出光强度。在红外炉10中,入射在钢板W的一 个表面上的红外线的光强度可以对应于钢板W上(内)的位置而改变。
[0080] 钢板W的所述一个表面上的入射光强度的这种部分控制可以通过部分地控制红 外灯1的输出光强度、或利用红外线辐照屏蔽构件5或这二者来实现。构件5由具有网状结 构的、半透明的或多孔的陶瓷(例如,具有所需透射率的混浊(clouded)石英玻璃)制成。 此外,构件5可以对应于钢板W所需的特性分布而形成为各种二维或三维的形状。
[0081] 替代性地,可以为红外灯1分别一对一地设置控制器4,并且可以单独地控制红外 灯。优选地,当钢板W通过销(pin)从下方支承时,红外灯1优选地布置在钢板W上方,而 当钢板W从上侧悬挂时,红外灯1优选地设置在钢板W下方。在下文的各种示例性实施例 中,控制器4可以适当地应用至红外灯1的输出光强度的控制。
[0082] 将参照下列实验结果对通过设置(反射构件的)反射表面3而获得的功能和效果 进行说明。
[0083] 在两个加热条件下执行的测量如下:
[0084] (1)红外灯1仅设置在钢板W的一侧上,反射表面3如图2中示出的那样设置在钢 板W的相反的(另外)一侧上,即,执行单侧加热的条件;
[0085] (2)红外灯1设置在钢板的两侧上,即,执行双侧加热的条件;
[0086] 测量厚度为1.6mm的硼钢板的温度上升速率和硼钢板的一侧表面与其相反表面 之间的温度差。
[0087] 注意的是,双侧加热消耗了相当于单侧加热消耗的电量近两倍的电量,这是由于 双侧加热需要单侧加热所需的红外灯的两倍的数量。
[0088] 在单侧加热中,从室温至900摄氏度的上升时间为31. 4秒,而在双侧加热中,该上 升时间为29. 6秒。两个上升时间之间没有显著差别。因此,证明了单侧加热充分地缩短了 温度上升时间同时节省了能源。另外,即使在单侧加热中,硼钢板的一个表面与其相反的表 面之间的温度差被抑制在5摄氏度内。该温度差在温度控制上处于不会引起问题的水平。
[0089] 接下来,在根据示例性实施例2的图2的红外炉10中,对钢板W的加热方法进行 描述。图3(A)至图3(C)为示出了根据示例性实施例2的完全加热步骤的示意性操作图。 图4(A)至图4(C)为示出了完全加热步骤之后的温度分布控制步骤的示意性操作图。
[0090]〈完全加热步骤〉
[0091] 参照图3(A)至图3(C),在完全加热步骤中,指向钢板W的第一区域R1的红外灯la 和指向钢板W的第二区域R2的红外灯lb两者均辐照光强度高的红外线2a。因此,光强度 高的红外线2a投射(impinge)在钢板的一个表面上,并且同时,来自反射表面3的反射线 2c投射在钢板W的相反的表面上。因此,如图3(C)中示出的,对钢板W进行均匀地加热。
[0092]〈温度分布控制步骤〉
[0093]参照图4(A)和图4(B),在上述完全加热步骤之后的温度分布控制步骤中,在红外 灯1中,指向钢板W的第一区域R1的红外灯la持续辐照光强度高的红外线2a,而指向钢 板W的第二区域R2的红外灯器lb辐照光强度低的红外线2b。因此,光强度高的红外线2a 投射在第一区域R1的一个表面上,而光强度低的红外线2b投射在第二区域R2的一个表面 上,并且同时,来自反射表面3的反射线2c投射在钢板W的相反的表面上。
[0094]参照图4 (C),通过上述红外加热,钢板W形成有温度为A3点以上的第一区域R1和 温度低于A1点的第二区域R2。在下文的如图1中示出的成型步骤中(特别是模压淬火步 骤中)对第一区域R1进行淬火或快速冷却(即,"淬火硬化")以提高强度和硬度,而对第 二区域R2进行冷却但不进行淬火,使得第二区域R2具有较低的强度和较低的硬度。在第 一区域R1与第二区域R2之间产生过渡区T。过渡区T具有介于第一区域R1与第二区域 R2之间的中间特性。
[0095] 过渡区T由于下述原因而以较小的宽度形成:
[0096] 点亮指向第二区域R2的红外灯lb;以及
[0097] 来自反射表面3的反射线2c投射在钢板W的相反的表面上,
[0098] 从而防止:
[0099] 第一区域R1与第二区域R2之间的温差增加,使得每单位时间从第一区域R1流动 至第二区域R2的热量降低;以及
[0100] 从而防止:
[0101] 在第一区域R1中,与第二区域R2相邻的部分的温度降低到低于A3点。
[0102]〈示例性实施例3>
[0103] 在示例性实施例3中,对下述钢板W的加热温度转变进行说明:该钢板W根据示例 性实施例2在红外炉10中加热并且该钢板W进行了如上文所述的示例性实施例1中的模 压淬火。图5为示出了根据示例性实施例3的处于加热步骤和成型步骤中的钢板的加热温 度转变的示意曲线。图6是钢的连续冷却转变(CCT)相图。
[0104] 在图5中,经淬火硬化的第一区域R1的加热温度转变(见图4(C))以第一温度转 变线25a(虚线)的方式示出,未经淬火硬化的第二区域R2(见图4(C))以第二温度转变线 25b (实线)的方式示出。
[0105] 参照图1、图4 (A)至图4 (C)、图5和图6,在如下所述地保持温度分布控制步骤20b 中提供的加热状态的情况下,将钢板W运送至接下来的成型步骤21 :
[0106] 在温度分布控制步骤20b中,对钢板W以如下方式进行加热:
[0107] 钢板W的第一区域R1以比用于接下来的成型步骤中的淬火硬化的临界冷却速率 更快的冷却速率进行冷却;以及
[0108] 钢板W的第二区域R2具有低于A1点的温度,使得第二区域R2可以以比接下来的 成型步骤21中的临界冷却速率更慢的冷却速率进行冷却。
[0109] 因此,在成型步骤21中,第一区域R1以比与马氏体相变有关的、在图6中示出的 临界冷却速率(CCR)更快的冷却速率进行冷却,从而提供较高的强度和较高的硬度,而第 二区域R2以比临界冷却速率(CCR)更慢的冷却速率进行冷却,从而具有主要为贝氏体或铁 素体的组织,即变成较低的硬度和较高的延展性。以这种方式,钢板通过设定钢板W在运送 出红外炉10时的温度而形成所需的温度分布。
[0110] 〈示例性实施例4>
[0111] 在示例性实施例4中,用于钢板W的第一区域R1和第二区域R2的温度转变的一 个设定实例描述在如下表1中:
[0112] 表 1
[0113]
[mu] 在表i中,在〇k8〇秒之间进行加热步i,在8〇秒后执行成型步i(模压淬火步 骤)。在加热步骤中,在0至40秒之间执行完全加热步骤,在完全加热步骤中对第一区域 R1和第二区域R2进行均匀地加热,并且在40秒至80秒之间执行温度分布控制步骤,其中, 第二区域R2的温度从900摄氏度降低至600摄氏度。接下来,在成型步骤中,第一区域R1 和第二区域R2的冷却目标温度均为100摄氏度。
[0115] 〈示例性实施例5>
[0116] 在示例性实施例5中,对红外炉的一个实例进行描述,该红外炉可以适当地执行 上述加热步骤。图7(A)至图7(C)为示出了根据示例性实施例5的红外炉的基本结构和由 此被加热的工件的特性分布的示意图。
[0117] 参照图7 (A),示例性实施例5的特征在于使用冷却材料。在对示例性实施例5的 下文描述中,主要对示例性实施例5与示例性实施例2之间的差异进行描述。至于这两个 示例性实施例的共同事项,根据需要参照示例性实施例2的说明。
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