CN114854955A - 一种高强钢板材选择性射流冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高强钢板材选择性射流冷却装置，包括框架、高强钢板材输送结构、冷却介质喷口结构、气体输送及回风结构、智能检测识别系统和智能控制系统。高强钢板材输送结构安装于框架的中部，高强钢板材输送结构的上、下方各设有一冷却介质喷口结构，上、下方的冷却介质喷口结构分别与上、下部的气体输送及回风结构连接；本发明利用了冷却介质加快冷却速度以及不同冷却介质达到不同冷速梯度的方法，来达成高强钢板材的不同区域强度定制的目标。使用本发明的生产成本较低，无需设计复杂的高难度的特殊模具，无需使用各类热屏蔽材料并增加后处理步骤，又能更好的完成区域定制强度目标，且拥有智能化与自动化的优势，提升了实验和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理领域，特别是涉及高强钢成形领域。
背景技术
一种多孔介质扰流射流冷却装置（专利申请号：202011556104 .2）：此装置拥有第一冷板和第二冷板以及两板之间的射流孔，工作时第一冷板紧贴于发热元件，通过两冷板之间的射流孔和扰流腔来冲击冷却。但是其无法均匀冷却；无法特定区域冷却；板材两面冷却不均衡。
一种钢车轮热处理系统中的射流冷却机（202110308630 .5）：该射流冷却机包括上淬火罩，下部具有开口，内部形状与钢车轮外周面相适配，内表面设置有多个第一喷射口；下淬火罩，外部形状与钢车轮的内周面相适配，外表面设置有多个第二喷射口；第一第二喷射口可喷射冷却介质。但是其射流冷却用于整体冷却，无法选定特定区域冷却。
发明内容
鉴于目前汽车车身防撞梁对于高强钢定制强度热成形工艺的需求，需要在保持整体强度的同时，存在一定区域的用来吸收碰撞能量的软区，防止碰撞入侵，因此不同的对于高强钢板材的定制强度热成形工艺应运而生。本发明通过上下两组喷口对已经高温加热到前处理工艺所需温度的钢板的特定所需区域进行喷不同介质气体的方法，利用不同冷却速度下淬火的钢板得到的最终组织不同，进而使整体高强钢板材不同区域的硬度不同，达到满足需求的目的。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种高强钢板材选择性射流冷却装置，包括框架、高强钢板材输送结构、冷却介质喷口结构、气体输送及回风结构、智能检测识别系统和智能控制系统。高强钢板材输送结构安装于框架1的中部，高强钢板材输送结构的上方设有一冷却介质喷口结构，冷却介质喷口结构与上部的气体输送及回风结构连接；高强钢板材输送结构的下方也设有一冷却介质喷口结构，冷却介质喷口结构与下部的气体输送及回风结构连接。
框架外部还安装有透明玻璃板2。
高强钢板材输送结构包括放料台9、水平方向滑轨11和步进电机13，用于输送高强钢板材；
冷却介质喷口结构包括上下两组一一对应的喷口和上下两组气缸10；
每一组包括多个喷口，例如每一组是12个喷口，上下两组即24个喷口。
气体输送及回风结构包括鼓风机4、空压机、干冰破碎机、气体管路、电磁阀8和气体回收系统3；气体管路包括主进气管道5、可伸缩导管6、气体回收管道7和喷口进气管道12。干冰破碎机的一端与空压机连接；干冰破碎机的另一端与主进气管道5的一端连接，主进气管道5的另一端与可伸缩导管6的一端连接；可伸缩导管6的另一端与电磁阀8的一端连接；电磁阀8的另一端与喷口进气管道12的一端连接；喷口进气管道12的另一端与喷口连接。气体回收管道7与气体回收系统3连接；鼓风机4与气体回收系统3连接。
智能检测识别系统包括视觉检测系统、红外温度传感器以及位移传感器。视觉检测系统用于检测高强钢板材是否放置完毕且放置正确；红外温度传感器用于检测高强钢板料的温度；位移传感器用于检测高强钢板材是否输送到指定位置。
空压机的气体出口处设有气压泵。
智能控制系统包括树莓派。
本发明的有益效果：本发明的高强钢板材选择性射流冷却装置利用了冷却介质加快冷却速度以及不同冷却介质达到不同冷速梯度的方法，来达成高强钢板材的不同区域强度定制的目标。使用本发明的生产成本较低，无需设计复杂的高难度的特殊模具，无需使用各类热屏蔽材料并增加后处理步骤，又能更好的完成区域定制强度目标，且拥有智能化与自动化的优势，提升了实验和生产的效率。
附图说明
本发明有如下附图：
图1 本发明的结构示意图。
图2 本发明一实施例的喷口组示意图（上夹紧状态，下未夹紧状态）。
图3 喷口结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
本发明所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，包括铝制框架、高强钢板材输送结构、冷却介质喷口结构、气体输送及回风结构、智能检测识别系统和智能控制系统。高强钢板材输送结构安装于铝制框架1的中部，高强钢板材输送结构的上方设有一冷却介质喷口结构，冷却介质喷口结构与上部的气体输送及回风结构连接；高强钢板材输送结构的下方也设有一冷却介质喷口结构，冷却介质喷口结构与下部的气体输送及回风结构连接。
铝制框架外部还安装有透明玻璃板2。
高强钢板材输送结构包括放料台9、水平方向滑轨11和步进电机13，用于输送高强钢板材；
冷却介质喷口结构包括上下两组一一对应的方形的喷口和上下两组气缸10；每一组包括多个喷口，例如每一组是12个喷口，上下两组即24个喷口。
气体输送及回风结构包括鼓风机4、空压机、干冰破碎机、气体管路、电磁阀8以及气体回收系统3；气体管路包括主进气管道5、可伸缩导管6、气体回收管道7和喷口进气管道12。
干冰破碎机（可选择开启或关闭）的一端与空压机连接；干冰破碎机的另一端与主进气管道5的一端连接，主进气管道5的另一端与可伸缩导管6的一端连接；可伸缩导管6的另一端与电磁阀8的一端连接；电磁阀8的另一端与喷口进气管道12的一端连接；喷口进气管道12的另一端与喷口连接。气体回收管道7与气体回收系统3连接；鼓风机4与气体回收系统3连接。
智能检测识别系统包括视觉检测系统、红外温度传感器以及位移传感器。视觉检测系统用于检测高强钢板材是否放置完毕且放置正确；红外温度传感器用于检测高强钢板料的温度；位移传感器用于检测高强钢板材是否输送到指定位置。
空压机的气体出口处设有气压泵，可以调节空压机输出气体的压强流速等。
智能控制系统包括树莓派。
在使用时，首先打开空压机，调整气压泵使空压机输出气体的压力和流量保持在所需的设定值，使最终从喷口中喷出的冷却介质达到要求的流量和压强。如果需要喷射干冰介质，就打开相应的干冰破碎机。然后将在加热炉中的高强钢板材取出，放置在高强钢板材输送结构的放料台9上，经由视觉检测系统检测确认高强钢板材放置完毕且放置正确后，记录此时红外温度传感器检测的高强钢板料温度，并启动步进电机13带动放料台开始将高强钢板材输送入装置中。通过位移传感器反馈的数据，确定当将高强钢板材输送到指定位置时，上下两组气缸10充气，将喷口贴近到高强钢板材表面，同时通过电磁阀8控制特定喷口打开，将冷却介质喷射到高强钢板材特定区域，喷射的同时气体回收系统将喷口附近多余气体回收，降低板材表面非定制区域的气流影响。完成设定好的喷射流量和时间后，上下两组气缸放气，喷口回到初始位置，高强钢板材继续前进，重复上述过程，完成下一指定位置区域的喷射任务。直到所有待喷射区域喷射完成后，高强钢板材输送结构将板材输出，并使用红外温度传感器记录此时高强钢板材的温度分布，然后设备待机，取出高强钢板材，继续完成相应的后续回火淬火工艺后，测定相应软区硬区的硬度。
术语解释：
1、超高强钢：屈服强度在1370MPa（140 kgf/mm2）以上，抗拉强度在1620 MPa（165kgf/mm2）以上的合金钢称高强度钢。
2、定制强度：指一块整体钢材通过一定的热处理工艺使其存在强度梯度分布。
3、软区：指经过定制强度工艺后硬度较一般处理低的区域；
4、硬区：指经过定制强度工艺后硬度较高的区域。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于，包括：框架、高强钢板材输送结构、冷却介质喷口结构、气体输送及回风结构、智能检测识别系统和智能控制系统；高强钢板材输送结构安装于框架的中部，高强钢板材输送结构的上方设有一冷却介质喷口结构，冷却介质喷口结构与上部的气体输送及回风结构连接；高强钢板材输送结构的下方也设有一冷却介质喷口结构，冷却介质喷口结构与下部的气体输送及回风结构连接。
2.如权利要求1所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：高强钢板材输送结构包括放料台、水平方向滑轨和步进电机，高强钢板材输送结构用于输送高强钢板材。
3.如权利要求1所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：冷却介质喷口结构包括上下两组一一对应的喷口和上下两组气缸。
4.如权利要求3所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：每一组喷口的数量为12个。
5.如权利要求1所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：气体输送及回风结构包括鼓风机、空压机、干冰破碎机、气体管路、电磁阀和气体回收系统；气体管路包括主进气管道、可伸缩导管、气体回收管道和喷口进气管道；干冰破碎机的一端与空压机连接；干冰破碎机的另一端与主进气管道的一端连接，主进气管道的另一端与可伸缩导管的一端连接；可伸缩导管的另一端与电磁阀的一端连接；电磁阀的另一端与喷口进气管道的一端连接；喷口进气管道的另一端与喷口连接；气体回收管道与气体回收系统连接；鼓风机与气体回收系统连接。
6.如权利要求1所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：智能检测识别系统包括视觉检测系统、红外温度传感器以及位移传感器；视觉检测系统用于检测高强钢板材是否放置完毕且放置正确；红外温度传感器用于检测高强钢板料的温度；位移传感器用于检测高强钢板材是否输送到指定位置。
7.如权利要求1所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：框架外部还安装有透明玻璃板。
8.如权利要求5所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：空压机的气体出口处设有气压泵。
9.如权利要求1所述的高强钢板材选择性射流冷却装置，其特征在于：智能控制系统包括树莓派。
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