一种车身零件低温碰撞试验环境箱及其试验方法与流程

本发明属于汽车零部件制造技术领域，特别是一种车身零件低温碰撞试验环境箱及其试验方法。

背景技术：

随着汽车轻量化及碰撞安全防护的要求的不断提高，热成型钢在汽车上的应用日益增多，未来车身热成型钢的使用会呈上升趋势。

热成型钢是将钢板经过950℃的高温加热之后一次成型，然后迅速冷却从而全面提升钢板强度。一般高强钢的屈服极限在400-450mpa左右，经过热成型工艺后屈服强度可提高至1100mpa以上，抗拉强度可达1300-1650mpa。但这种特殊的淬火硬化工艺使得热成型钢的塑形延展性显著降低，开裂风险提高。作为车身结构的重要组成部分，热成型钢的断裂会造成结构不稳定和乘员安全风险。

由于热成形件的特殊性，在生产过程中，各部位的冷却速度不均，最后零件各部位的材质会存在很大的差异。由于在加热炉、冲压时，板料都可能与其它物质发生化学反应，导致零件在低温下可能出现脆裂。热冲压零件的碰撞的变形模式，和冷冲压的碰撞变形模式会有所差异，通过本发明提供的低温环境箱，对比常温和低温条件下零件的开裂时刻和开裂尺寸，可以发现存在低温脆裂的零件。

因此，对车身热成型零件进行低温碰撞试验尤为必要。通过碰撞试验，可以模拟汽车正碰或偏碰等情况下零件的受力，通过一系列的试验来评估热成型零件的低温碰撞性能。而传统的低温试验箱不能满足车身零件低温碰撞试验的诸多要求，需要开发车身零件碰撞试验专用的低温试验箱。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种能满足车身零件低温碰撞试验的车身零件低温碰撞试验环境箱及其试验方法，以满足上述要求。

一种车身零件低温碰撞试验环境箱，其包括一个试验房，设置在所述试验房中的第一、第二摄像机，一套设置在所述试验房中的致冷装置，以及一个设置在所述试验房的正上方的冲击头装置。所述试验房包括一个六面密封的侧壁，一个设置在六个所述侧壁中的一个顶侧壁上的圆孔，一个设置在所述圆孔中的冲击活门，以及一套活动设置在所述圆孔上的密封装置。所述冲击活门与所述圆孔活动连接并密封设置。所述密封装置包括两个收容于所述顶侧壁中的半圆环。所述致冷装置包括一个设置在所述试验房中的致冷补偿系统，以及一个设置在所述试验房中的致冷系统。所述致冷补偿系统包括一个设置在所述试验房中的换热器，以及一个与所述换热器相连的储液罐。所述致冷系统包括一个压缩机，以及至少一个与该压缩机相连并设置在所述试验房内的蒸发器。所述蒸发器用于降低所述试验房内温度。所述换热器用于稳定所棕试验房内的温度。所述冲击头装置包括一个冲头，一个与所述冲头连接的连接杆，以及一个设置在所述连接杆上的密封套。当所述冲头冲入所述冲击活门时两个半圆环夹设在所述密封套上。所述第一摄像机用于捕捉所述冲头进入所述试验房时的速度与加速度。所述第二摄像机用于拍摄所试验的车身零件以对碰撞时所产生的裂纹进行分析并记录裂纹开始的时间。

进一步地，六个所述侧壁围成一个密闭空间，所述活动门包括两个半圆形门板，两个所述半圆形门板之间以及所述半圆形门板与侧壁之间都设置有密封条。

进一步地，所述密封装置还包括两个收容于所述试验房中的驱动装置，所述驱动驱动装置驱动两个所述半圆环相向运动直到两个所述半圆形合并成一个整圆。

进一步地，所述储液罐中收容有液氮，所述致冷补偿系统还包括一个压力泵，所述压力泵用于将液氮在所述储液罐与所述换热器之间进行循环。

进一步地，所述半圆环与所述侧壁密封设置。

进一步地，所述冲击头装置包括一个与所述连接杆连接的驱动装置，所述驱动装置用于使所述连接杆往复运动。

进一步地，所述冲击头装置还包括一个套设在所述连接杆上的配重。

进一步地，所述试验环境箱还包括至少一个设置在所述试验房内的零件储存架，所述零件储存架用于存放多个要进行低温碰撞的车身零件。

一种车身零件低温碰撞试验方法，其包括如下步骤：

提供如上所述的车身零件低温碰撞试验环境箱，所述致冷系统被启动以使所述试验房内的温度降至介于零下39至41度之间；

所述冲头冲入所述冲击活门并撞击到所述车身零件，所述致冷补偿系统被启动以使所述试验房内的温度保持在介于零下39至41度之间；

在所述冲头冲入所述试验房时所述第一摄像机捕捉所述冲头进入所述试验房时的加速度；

在所述冲头碰撞所述车身零件时所述密封装置的两个半圆环合拢并抱紧所述密封套以密封所述冲击活门；

在所述冲头碰撞所述车身零件时所述第二摄像机拍摄所试验的车身零件以对碰撞时所产生的裂纹进行分析并记录裂纹开始的时间。

与现有技术相比，本发明提供的车身零件低温碰撞试验环境箱及试验方法具有如下优点：

(一)本发明通过在试验环境箱与冲头的接口处设置有冲击活门，可以有效防止冷气的泄露，同时拥有致冷补偿系统，对温升及时进行补偿，较好地保证了碰撞试验需要的稳定的温度条件，从而可以避免冲击试验过程中试验环境箱内温度上升太快，导致两次实验间隔时间长，进而可以精确控制低温碰撞试验的温度，并缩短两试验间隔。

(二)本发明提出车身零件低温碰撞试验环境箱设计方法，可适用于检测多种车身零件的低温碰撞性能。针对各种车身零件，设计不同的专用冲头，并做好冲头与低温碰撞环境箱的接口。从而由冲压件实际安装位置，最危险的碰撞角度等来最大限度的模拟正碰或偏碰等国家强制性碰撞标准中车身零件的受力。

(三)本发明通过第一、第二摄像机、捕捉冲击时零件的开裂时刻，以及碰撞过程中的加速度波形，从而可以通过现有的碰撞速度测量仪、碰撞加速度测试仪、图像分析系统等在内的试验测量系统即可分析导致零件开裂的碰撞能量。再应用图像处理技术，对第一、第二摄像机的获取的图像进行分析以进行碰撞零件上的裂位分析。通过开裂的位置和尺寸分析，从而可以评估热成形件的低温碰撞性能。

附图说明

图1为本发明提供的车身零件低温碰撞试验环境箱的结构示意图。

图2为图1的车身零件低温碰撞试验环境箱的主视结构示意图。

图3为图1的车身零件低温碰撞试验环境箱的内部布置示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至图3所示，其为本发明提供的一种车身零件低温碰撞试验环境箱的结构示意图。所述车身零件低温碰撞试验环境箱包括一个试验房10，设置在所述试验房中的第一、第二摄像机20、30，一套设置在所述试验房20中的致冷装置40，一个设置在所述试验房10的正上方的冲击头装置50，以及至少一个设置在所述试验房10内的零件储存架60。可以想到的是，所述车身零件低温碰撞试验环境箱还包括其他的一些功能模块，如组装组件，安装组件，电气连接组件等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再一一详细说明。

所述试验房10包括一个六个相互密封的侧壁11，一个设置在六个所述侧壁中11的一个顶侧壁11上的圆孔12，一个设置在所述圆孔12中的冲击活门13，以及一套活动设置在所述圆孔12上的密封装置14。所述侧壁11可以由金属制成，其外侧包覆有保温层，其为现有技术，不再赘述。六个该侧壁11相互焊接而密封设置，从而形成一个密闭空间。所述圆孔12开设在所述六个所述侧壁11的顶侧壁11上，其尺寸可以根据实际的需要而设定，如下述的冲头的直径大小。所述冲击活门13。所述冲击活门13包括两个半圆形门板131，以及设置在两个所述半圆形门板131之间以及所述半圆形门板131与侧壁11之间的密封条132。两个半圆形门板131与所述侧壁11可以通过弹性绞接件或回复绞接件连接。通过所述弹性绞接件或回复绞接件，当所述冲头从圆孔12中伸出后，所述半圆形门板131可以自动回复原位。所述密封装置14包括两个收容于所述顶侧壁11中的半圆环141，以及两个收容于所述试验房10中的驱动装置142。所述驱动装置142驱动两个所述半圆环141相向运动直到两个所述半圆形141合并成一个整圆。为了收容所述半圆环141，所述顶侧壁11中设置有一个收容腔111。所述半圆环141收容在该收容腔111中，且该收容腔111密封设置。其设置方法为习知技术，如在所述半圆环141的侧壁上设置在一圈密封圈。该密封圈设置在所述收容腔111与半圆环141之间，可以想到的是，在所述半圆环141的往复运动过程中，所述密封圈不会脱离所述收容腔111与半圆环141之间的接触，从而一直保持密封。所述驱动装置142可以为一个气缸，其本身为现有技术，不再赘述，并可以驱动所述半圆环141往复运动。

所述第一、第二摄像机20、30可以为高速摄像机，其设置在所述试验房10内，具体地设置在所述侧壁11上，其设置的位置可以根据实际的需要而设置。所述第一摄像机20用于捕捉所述冲头进入所述试验房10时的速度与加速度。可以想到的是，所述车身零件低温碰撞试验环境箱还可以包括碰撞速度测量仪与碰撞加速度测试仪。通过该碰撞速度测量仪与碰撞加速度测试仪即可处理该第一摄像机20所获得的图像。通过对所述第一摄像机20的图像的分析即可分析导致零件开裂的碰撞能量。所述第二摄像机30用于拍摄所试验的车身零件以对碰撞时所产生的裂纹进行分析并记录裂纹开始的时间。可以理解的是，所述车身零件低温碰撞试验环境箱还可以包括图像分析系统。该图像分析系统对所述第二摄像机30所获得的图像进行分析，可以分析以进行碰撞零件上的裂位分析。通过开裂的位置和尺寸分析，可以评估热成形件的低温碰撞性能。当然需要说明的是，上述的碰撞速度测量仪、碰撞加速度测试仪、图像分析系统也是现有的，其是现有车身零件低温碰撞试验分析中都使用的技术，在此不再详细说明其原理与具体分析方法。

所述致冷装置40包括一个设置在所述试验房10中的致冷补偿系统41，以及一个设置在所述试验房10中的致冷系统42。所述致冷补偿系统41以及致冷系统42设置的位置可以根据实际的需要而设计。所述致冷补偿系统41包括一个设置在所述试验房10中的换热器411，一个与所述换热器411相连的储液罐412，以及一个与所述换热器411及储液罐412相连的压力泵413。所述储液罐412用于存储致冷液，在本实施例中，所述储液罐412储存有液氮。所述换热器411为现有技术，其可以吸收环境中的热量并与所述换热器411中的液氮进行热交换，从而降低所述试验房10中的温度，进而用于稳定所述试验房10内的温度。所述压力泵413用于将液氮在所述储液罐与所述换热器之间进行循环。具体地，当试验房10内温度因冲击活门13打开升高时，储存在储液罐412中的低温液氮在一定压力下进入换热器411气化吸热，达到控制温升的目的。所述致冷系统42包括一个设置在所述试验房10外的压缩机421，以及至少一个与该压缩机421相连并设置在所述试验房10内的蒸发器422。所述压缩机421本身为现有技术，是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械，是制冷系统的心脏。所述蒸发器422用于与所述试验房10内的热量进行交换，以达到降低所述试验房10内的温度，其为现有技术，不再赘述。具体工作原理为从压缩机42出来的高温高压液体制冷剂进入低温空调箱内的蒸发器422，吸收低温空调箱内空气热量，形成低温低压气体制冷剂，回流到压缩机421，低温空调箱内的冷空气在风机的作用下送入试验房10，经回风管道回到低温空调箱。试验房10要能够稳定在零下40度以下，温度偏差在1度范围内，保证碰撞前的环境温度达到设定的温度。而通过所述致冷补偿系统41使所述试验房10内的温度保持在零下40度以下。

所述冲击头装置50包括一个冲头51，一个与所述冲头51连接的连接杆52，一个设置在所述连接杆52上的密封套53,一个与所述连接杆52连接的驱动装置54，以及一个套设在所述连接杆52上的配重55。所述冲头51的形状可以根据实际的需要而设计，在本实施例中，所述冲头51具有锥形头，用于冲击所述车身零件。所述连杆52与所述冲头51连接，以与所述驱动装置54连接。所述驱动装置54可以为一个气缸，其为现有技术，用于驱动所述连接杆52往复运动。另外，所述驱动装置54还可以仅将所述连接杆52提升到某一高度，然后在重力的作用下使所述冲头51冲向所述车身零件。

所述密封套53套设在所述连接杆52上，用于所述密封装置14相配合实现对试验房10的密封。具体地，当所述冲头51插入所述圆孔12并冲开所述冲击活门13时，所述连接杆52插入所述圆孔12中，所述密封装置14的半圆环141在所述驱动装置142驱动下伸出所述收容腔111，并夹设并合抱在所述连接杆52的密封套43上，同时所述半圆环141与收容腔111密封，从而可以使所述试验房10仍处于密封状态，以稳定所述试验房10内的温度。所述配重55可以根据实际的需要而设定，以增加该冲头51冲击车身零件的重量。

所述零件储存架60可以为一个货架，其用于存放不同的车身零件，以进行试验。通过该零件储存架60，在对一个车身零件进行碰撞试验后，不需打开试验房10就能进行试件的更换，从而避免连续试验时车身零件的转移所导致的温差。

本发明还提供一种车身零件低温碰撞试验方法，其包括如下步骤：

提供如上所述的车身零件低温碰撞试验环境箱，所述致冷系统42被启动以使所述试验房10内的温度降至介于零下39至40度之间；

所述冲头51冲入所述冲击活门13并撞击到所述车身零件，所述致冷补偿系统41被启动以使所述试验房10内的温度保持在介于零下39至40度之间；

在所述冲头51冲入所述试验房10时所述第一摄像机20捕捉所述冲头51进入所述试验房10时的加速度；

在所述冲头51碰撞所述车身零件时所述密封装置14的两个半圆环141合拢并抱紧所述密封套53以密封所述冲击活门13；

在所述冲头51碰撞所述车身零件时所述第二摄像机30拍摄所试验的车身零件以对碰撞时所产生的裂纹进行分析并记录裂纹开始的时间。

与现有技术相比，本发明提供的车身零件低温碰撞试验环境箱及试验方法具有如下优点：

(一)本发明通过在试验房10与冲头51的接口处设置有冲击活门13，可以有效防止冷气的泄露，同时拥有致冷补偿系统41，对温升及时进行补偿，较好地保证了碰撞试验需要的稳定的温度条件，从而可以避免冲击试验过程中试验房10内温度上升太快，导致两次实验间隔时间长，进而可以精确控制低温碰撞试验的温度，并缩短两试验间隔。

(二)本发明提出车身零件低温碰撞试验环境箱设计方法，可适用于检测多种车身零件的低温碰撞性能。针对各种车身零件，设计不同的专用冲头，并做好冲头与低温碰撞环境箱的接口。从而由冲压件实际安装位置，最危险的碰撞角度等来最大限度的模拟正碰或偏碰等国家强制性碰撞标准中车身零件的受力。

(三)本发明通过第一、第二摄像机20、30、捕捉冲击时零件的开裂时刻，以及碰撞过程中的加速度波形，从而可以通过现有的碰撞速度测量仪、碰撞加速度测试仪、图像分析系统等在内的试验测量系统即可分析导致零件开裂的碰撞能量。再应用图像处理技术，对第一、第二摄像机20、30的获取的图像进行分析以进行碰撞零件上的裂位分析。通过开裂的位置和尺寸分析，从而可以评估热成形件的低温碰撞性能。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。