CN103921846B - 车辆加强件及其制造方法和具有车辆加强件的车辆 - Google Patents

车辆加强件及其制造方法和具有车辆加强件的车辆 Download PDF

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Abstract

制造车辆加强件（12，14，16，18，20）的方法，其特征在于包括步骤：a）将包括硼钢的第一部分（24）接合于包括比硼钢塑性强的材料的第二部分（26）以形成车辆加强件（12，14，16，18，20），以及b）在所述接合后热处理所述第一部分（24）的至少一部分，使得所述车辆加强件（12，14，16，18，20）包括至少一个硼钢硬化区部和比硼钢塑性强材料的至少一个柔软区部。

Description

车辆加强件及其制造方法和具有车辆加强件的车辆
技术领域
本发明涉及用于制造车辆加强件的方法和利用这种方法制造的车辆加强件。本发明还涉及包括至少一个这种车辆加强件或车辆柱的车辆。
背景技术
按照法律，在不同国家或区域内全新式的小汽车样品在销售之前必须通过某些安全试验和证明过程例如侧面碰撞试验、例如柱侧面碰撞试验。
现有技术已经公开了用于具有改进侧面撞击行为的车辆的若干侧面碰撞结构。例如美国专利号No.6524404公开了B-柱加强件，即支撑车顶且定位在前后侧窗之间的支柱加强件，其具有改进的碰撞行为并且构成纵向钢材剖面。所述纵剖面具有由马氏体材料结构构成且强度超过1400N/mm2的上部以及具有更高韧性(或称为“柔软区部”)的主要为铁素体珍珠岩材料结构且强度低于850N/mm2的下部。
在温热成形(warm form)工序中制造B-柱加强件，其开始为成形坯料或预成形纵剖面，成形坯料或预成形纵剖面在产生奥氏体材料结构的熔炉中受到热处理且随后在冷却工具或设备中再成形/硬化为马氏体材料结构。坯料的较大区域或相应的预成形纵剖面在熔炉内可被隔离或防止受到温度的影响。因此，这些区域不受到显著加热，这样在这些区域内的总温度升高显著地低于引起奥氏体材料结构的温度。随后在冷却工具或设备中在不受到显著加热的区域中可能实现没有高强度马氏体材料的结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制造车辆加强件的改进方法。
该目的通过一种包括如下步骤的方法来实现：a)将包括硼钢的第一部段接合于包括比硼钢塑性强的材料的第二部段以形成车辆加强件，并且随后b)在所述接合后热处理所述第一部段的至少一部分，使得所述车辆加强件包括至少一个硼钢的硬化区部(即所述第一部分的所述至少一个热处理部分)和比硼钢塑性强的材料的至少一个柔软区部(即第二部段以及第一部段的任何未被热处理的部分)。所述第一部段包括对热处理起反应从而在热处理后产生马氏体结构的硼钢或由其制成。第二部段包括不像硼钢那样对热处理起反应而是保持韧性的材料或由其制成。
由于硼钢仅用于车辆加强件的第一部分，利用这种制造方法可能获得相当大的材料成本效益。此外，由于与其接合的柔软区部(即包括比硼钢变形能力更强和塑性更强的材料的区部)定位为靠近接头(例如焊接接头)，这将减少或消除在撞击的情形下车辆加强件在接头内和/或围绕接头破裂的风险，实现改进的碰撞行为。在侧面撞击的情形下，根据本发明的侧面碰撞结构不会破裂，或它基本上不太可能在至少一个柔软区部的区域内破裂，因为所述区域中的塑性增大并且因此将改进车辆幸免于侧面碰撞的能力而不会被侵入客舱。车辆加强件，例如带有定位在其下部处的至少一个这种柔软区部的车辆柱还将改进车辆在撞击的情形下防止侵入客舱的能力。
此外，由于在制造期间已经添加了合金，因此包括硼钢的第一部段比包括正常钢的构件更坚硬和更轻质，藉此将包括根据本发明一个实施例的车辆加强件的车辆制造的比具有由正常钢制成的至少一个车辆加强件的车辆更安全、更轻和更省油。
根据本发明一个实施例，所述车辆加强件构成以下之一：车辆柱加强件例如A-、B-或C-柱加强件，顶梁，底梁部件(sill member)。
根据本发明的另一个实施例，当车辆柱已经安装在车辆内时所述第一部段是车辆柱加强件的上部并且所述第二部段是车辆柱加强件的下部。
根据本发明的另一个实施例，所述至少一个硬化区部被设置为当安装在车辆内时基本定位在车辆柱加强件的上半区、上三之一或上四分之一内。
根据本发明的又一实施例，所述第一部段和/或所述第二部段包括特制辊压坯料(tailor roller blank，简称TRB，也有译作“变截面薄板”)。TRB是典型地由各种钢等级和厚度组成的金属板。这就使得可能由TRB制造车辆加强件的不同部分以适应局部负荷，否则需要额外的加强构件。利用TRB的好处因此包括减少构件重量和制造成本。典型地通过激光焊接将各个薄金属板焊合以生产TRB。
根据本发明一个实施例，所述第二部段包括特制焊接坯料(tailor weldedblank，简称TWB，也有译作“激光拼接板”)。特制焊接坯料是典型地由各种钢等级和厚度组成的单个构件，通常在工厂内通过激光焊接而接合。
根据本发明另一个实施例的所述第一部段具有不等的厚度。
本发明还涉及一种利用根据本发明实施例的方法制造的车辆加强件。所述车辆加强件具有第一部段和第二部段。所述第一部段包括硼钢，并且所述第二部段包括比硼钢塑性强的材料。所述第一部段和第二部段例如通过焊接接头接合在一起，藉此所述第一部段的至少一部分在其已经接合于所述第二部段之后已被热处理，使得其包括至少一个硼钢硬化区部和比硼钢塑性强的材料的至少一个柔软区部。
根据本发明一个实施例，所述车辆加强件构成以下之一：车辆柱加强件例如A-、B-或C-柱加强件，顶梁，底梁部件。
根据本发明的另一个实施例，所述第一部段是车辆柱加强件的上部并且所述第二部段是车辆柱加强件的下部。
根据本发明的又一实施例，所述第一部段和/或所述第二部段包括特制辊压坯料。
根据本发明一个实施例，所述第二部段包括特制焊接坯料。
根据本发明另一个实施例的所述第一部段具有不等的厚度。
本发明还涉及包括根据本发明任一实施例所述的至少一个车辆加强件的车辆。
附图说明
下面将参照附图通过非限定性示例进一步说明本发明，其中：
图1示出根据本发明一个实施例的车辆，
图2示出根据本发明一个实施例包括至少一个车辆加强件的车身，
图3示出热处理之前的车辆加强件坯料，
图4示出根据本发明一个实施例的加工好的车辆加强件，并且
图5示出根据本发明一个实施例的方法的步骤的流程图。
要注意，附图不一定是按比例描绘的，并且为了清楚的目的某些特征的尺寸可能被夸大。
具体实施方式
图1和2示出根据本发明一个实施例的包括至少一个车辆加强件12、14、16、18、20的车辆10和车身22。车辆加强件可为车辆柱加强件，例如A-柱加强件12、B-柱加强件14或C-柱加强件16等、顶梁18或底梁部件20。
A-柱加强件12是车辆风挡玻璃的刚好位于车辆的前门的前面和上方的侧边上的支撑结构，即在车辆的底梁部件20与顶梁部件18之间延伸的结构构件。根据本发明的“A-柱”加强件可延伸至A-柱加强件12与B-柱加强件14交会的点，或者其可包括形成A-柱加强件12的延续部分的结构构件，所述延续部分在车辆10的门上方沿车顶延伸超出B-柱加强件14。根据本发明一个实施例的A-柱加强件12和C-柱加强件16一起可形成车辆10的顶梁18。可选地，顶梁18可设置在车辆柱加强件之间(A-柱加强件12与B-柱加强件14之间和/或B-柱加强件14与C-柱加强件之间等)。
图3示出在受到热处理例如热压成形(hot forming)之前的车辆加强件坯料，即B-柱加强件坯料14。B-柱加强件坯料14通过以下步骤制造：a)将包括构成B-柱加强件14上部的硼钢的第一(上)部分24接合于包括构成B-柱加强件14下部的比硼钢塑性强的材料的第二(下)部分26。
图3中示出的B-柱加强件坯料14包括第一部分24与第二部分26之间的接头28，即焊缝。第一部分24具有不同厚度t的多个区域之间的特制辊压坯料过渡线也在图3中示出。在所示实施例中第二部分26具有1.0-2.0mm例如1.7mm的相等厚度。B-柱加强件坯料14可被设置为在焊缝28附近(即接头的50mm之内)具有相等厚度。第一部分24在该相等厚度区域上方的区部内可具有不相等厚度(例如具有1.7-2.8mm的可变化厚度的过渡区部)。然而第一部分24和第二部分26可包括任何适宜的相等或不相等厚度的部段。
图3中示出的B-柱加强件坯料14的至少一部分可被b)在其组成部分24、26接合之后热处理，以使得加工好的B-柱加强件14包括其上部24中的至少一个硼钢硬化区部和其下部26中的比硼钢塑性强材料的至少一个柔软区部。
任何已知的制造方法例如热压成形可用来产生根据本发明的车辆加强件12、14、16、18、20。在热压成形中，车辆加强件12、14、16、18、20可在炉子内被加热至奥氏体化温度并且随后例如利用压力机在工具内成形为期望形状。所述工具可例如被水冷却，并且当压力机完成其冲程(即成形)时压力可增加以使得已成形部分的冷却(淬火)迅速地导致在车辆加强件12、14、16、18、20中形成期望的马氏体结构。此后车辆加强件轮廓和孔可例如利用激光切割工序被精细修整。
图4示出根据本发明一个实施例的结构好的B-柱加强件14。根据本发明的车辆加强件将在其第一部分24与第二部分26之间展示可见的接头例如焊缝。第一部分24和/或第二部分26可为可变厚度。硬度试验，例如维克硬度试验(Vicker’s Hardness Test)和/或金相组织分析可用于确定第一部分24包括具有包括马氏体材料的硬化区部的硼钢以及第二部分26包括比硼钢塑性强材料的至少一个柔软区部。
根据本发明的一个实施例，构成柔软区部的材料具有800MPA或更低的抗拉强度或350HV30或更低的维克硬度值。
根据本发明的另一个实施例，构成至少一个硬化区部的硼钢包括马氏体材料，其具有1300MPa或更高的抗拉强度。
根据本发明一个实施例，至少一个硬化区部被设置为当安装在车辆10中时基本定位在车辆柱加强件12、14、16的上半区、上三之一或上四分之一内。
第一(上)部分24可包括不相等厚度的特制辊压坯料并且第二(下部)部分26可包括特制焊接坯料。
第一部分24和/或第二部分26可具有例如在0.8-2.5mm之间、更优选1-1.5mm之间变化的相等或不等的厚度。
应该注意，根据本发明一个实施例的车辆加强件12、14、16、18、20除第一部分24外可包括至少一个包括硼钢的附加部段，其可接合于第一和/或第二部分26，并且随后被热处理为形成至少一个硬化区部。根据本发明一个实施例的车辆加强件12、14、16、18、20还可包括至少一个附加部段，其包括可接合于第一和/或第二部分26的比硼钢塑性强的材料以形成至少一个比硼钢塑性强材料的柔软区部。
图5示出根据本发明方法的步骤的流程图。所述方法包括步骤：a)将包括硼钢的第一部分24接合于包括比硼钢塑性强材料的第二部分26以形成车辆加强件12、14、16、18、20，以及随后b)在所述接合后热处理第一部分24的至少一部分，使得车辆加强件12、14、16、18、20包括至少一个硼钢硬化区部(在其第一部分24中)和比硼钢塑性强材料的至少一个柔软区部(在其第二部分26和第一部分24的任何未热处理部分中)。利用这种方法制造的车辆柱加强件12、14、16可随后安装在车辆中，其中至少一个硼钢硬化区部位于其上半区内。
应该注意，根据本发明一个实施例的车辆加强件12、14、16、18、20可被设置为包括至少一个附加柔软区部，其在发生撞击的情形下仅改善车辆加强件12、14、16、18、20的期望变形特性，该附加柔软区部可例如定位在车辆加强件12、14、16、18、20的除第二部分26外的部段中，例如第一部分24中或其附加部段中。
第一部分24和第二部分26可通过焊接，例如通过电阻点焊、激光焊接、电弧焊被接合或通过任何其它适宜的接合方法例如粘着被接合。
在权利要求范围内的本发明的其它改进对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (19)

1.一种制造车辆加强件(12，14，16，18，20)的方法，其包括步骤：
a)将包括硼钢的第一部分(24)接合于包括比硼钢塑性强的材料的第二部分(26)以形成车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于包括步骤：
b)在所述接合后热处理所述第一部分(24)的至少一部分，使得所述车辆加强件(12，14，16，18，20)包括在所述第一部分(24)中的硼钢材料的至少一个硬化区部和硼钢材料的一个或多个未被热处理的部分，以及比硼钢塑性强材料的至少一个柔软区部。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述车辆加强件构成以下之一：车辆的柱加强件，顶梁(18)，底梁部件(20)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述柱加强件是A-柱加强件(12)、B-柱加强件(14)或C-柱加强件(16)。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一部分(24)是车辆的柱加强件(12,14,16)的上部，并且所述第二部分(26)是车辆的柱加强件(12,14,16)的下部。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述至少一个硬化区部设置为当其被安装在车辆(10)中时基本定位在车辆的柱加强件(12，14，16)的上半区、上三分之一或上四分之一中。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于：所述第一部分(24)和/或所述第二部分(26)包括特制辊压坯料。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于：所述第二部分(26)包括特制焊接坯料。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于：步骤a)中的所述接合包括将所述第一部分(24)接合于所述第二部分(26)。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的方法，其特征在于：所述第一部分(24)具有不等的厚度。
10.车辆加强件(12，14，16，18，20)，其具有第一部分(24)和第二部分(26)，籍此所述第一部分(24)包括硼钢，并且所述第二部分(26)包括比硼钢塑性强的材料，所述第一部分(24)和第二部分(26)通过接头连接，其特征在于：所述第一部分(24)的至少一部分在所述第一部分(24)接合于所述第二部分(26)之后已被热处理，使得所述第一部分(24)包括在所述第一部分(24)中的硼钢材料的至少一个硬化区部和硼钢材料的一个或多个未被热处理的部分，以及比硼钢塑性强的材料的至少一个柔软区部。
11.根据权利要求10所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述车辆加强件构成以下之一：车辆的柱加强件，顶梁(18)，底梁部件(20)。
12.根据权利要求11所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述柱加强件是A-柱加强件(12)、B-柱加强件(14)或C-柱加强件(16)。
13.根据权利要求11所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述第一部分(24)是车辆的柱加强件(12,14,16)的上部，并且所述第二部分(26)是车辆的柱加强件(12,14,16)的下部。
14.根据权利要求12所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述至少一个硬化区部被设置为当其安装在车辆(10)中时基本定位在车辆的柱加强件(12，14，16)的上半区、上三分之一或上四分之一中。
15.根据权利要求10-14任意一项所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述第一部分(24)和/或所述第二部分(26)包括特制辊压坯料。
16.根据前述权利要求10-14任意一项所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述第二部分(26)包括特制焊接坯料。
17.根据前述权利要求10-14任意一项所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述第一部分(24)焊接于所述第二部分(26)。
18.根据前述权利要求10-14任意一项所述的车辆加强件(12，14，16，18，20)，其特征在于：所述第一部分(24)具有不等的厚度。
19.车辆(10)，包括根据权利要求10-17任意一项所述的至少一个车辆加强件(12,14,16,18,20)。
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