CN113329826A - 镀锌多管形梁及其连续成型方法 - Google Patents

镀锌多管形梁及其连续成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的一种在大体水平的平面中将成卷的镀锌板坯料展开来连续形成的镀锌加强梁。所述板坯料的上表面处形成突出部分，然后对所述板坯料辊压成型以形成管状，其中，所述突出部分与所述板坯料的表面邻接以形成通风间隙。将所述板坯料激光焊接在所述突出部分处以连续形成焊接接头，该处由所述焊接产生的氧化锌气体可通过所述通风间隙从所述管状的内部逸出。

Description

镀锌多管形梁及其连续成型方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月27日提交的美国临时专利申请号62/771,843以及于2019年3月01日提交的美国临时专利申请号62/812,684的优先权，这些在先申请的公开内容被认为是本申请的一部分，并且通过整体引用并入本文。
技术领域
本公开涉及车辆结构梁和加强梁，以及相关的辊压成型制造和金属加工方法。
背景技术
车辆要接受政府法规和保险认证规定的各种测试，诸如冲击能量管理和吸收测试。这些测试的结果可能取决于各种车辆部件和结构设计，包括保险杠组件和结构加强梁。更具体地说，测试结果可能有赖于这些梁的横截面几何形状和焊接质量。
已知对车辆的钢部件镀锌或施加保护性锌涂层以防止随着时间的推移在钢部件上形成锈或氧化铁。众所周知，当锌层或涂层因某些形式的焊接中所使用的高热量而从焊接接头处或附近的钢部件烧掉或蒸发时，焊接镀锌金属会产生氧化锌烟气。焊接期间产生的氧化锌烟气可以从焊接接头周围的区域被换气，但如果这样的烟气没有被适当地换气，则其可能对操作者有害并危及焊接质量——诸如如果氧化锌渗透焊接接头处的熔融金属。
发明内容
本公开提供了一种镀锌加强梁和一种连续成型所述梁的方法。最初，成卷的镀锌板坯料可展开在待加工的大体水平的平面中——诸如通过以大体恒定的速率朝向辊压成型机展开并进入所述辊压成型机。辊压成型机被配置成将板成型为具有至少一个纵向延伸的管形部分的梁。在进入辊压成型机之前或在辊压成型机上列队时，在镀锌板坯料的表面处形成突出部分。突出部分可以通过在板上沿大体直线以大体一致的间距激光成型具有凸起部分的浅凹而形成。当板被辊压成型时，突出部分在封闭梁的管形部分的所需附接接缝处与金属板的另一区段交界，使得突出部分邻接相对的板坯料的表面以在突出部分之间形成通风间隙。板坯料沿着突出部分被激光焊接以连续形成焊接接头，在该焊接接头处容许焊接产生的氧化锌气体通过来自形成中的焊接接头的辊压成型线上游的通风间隙从管状的内部逸出。随着焊接接头形成，焊接产生的熔融金属可填充通风间隙以闭合梁的管状。因此，突出部分可引起焊接接头基本不含锌气点蚀或气窝，并且可引起焊接接头处的厚度使与焊接接头相邻的板坯料的平面表面略微分开。
根据本公开的一个方面，一种用于车辆结构或保险杠加强件的镀锌多管形梁，所述镀锌多管形梁通过对镀锌金属板辊压成型以形成共用所述梁的公共中心壁的两个相邻的管形部分来制造。所述金属板的形成所述两个相邻的管形部分的外部区段从所述金属板的形成所述梁的所述公共中心壁的中心区段的两相反侧延伸。所述镀锌多管形梁包括：所述镀锌金属板的所述外部区段中的一个外部区段的边缘部分，所述边缘部分在焊接接头处附接至所述镀锌金属板的所述中心区段。所述焊接接头具有将所述边缘部分的平面表面与所述中心区段的平面表面分开的厚度。所述焊接接头的所述厚度由从所述金属板的所述外部区段或所述中心区段的平面表面突出的多个突出部分形成，使得当焊接所述焊接接头时，所述多个突出部分之间的纵向间隔为由所述焊接产生的氧化锌烟气提供通风开口以从所述梁的相应管形部分的内部逸出。
形成在所述板坯料上的所述突出部分可以大体一致的间距隔开，其中，所述焊接接头将所述突出部分互连。所述焊接接头可以沿着所述梁连续延伸，以封闭所述梁的相应管形部分的内部。所述焊接接头可经由激光焊接形成，以便形成狭窄热影响区，诸如大约1mm至2mm之间的区域。
根据本公开的另一个方面，一种连续形成镀锌加强梁的方法，所述方法包括：将成卷的镀锌板坯料展开在大体水平的平面中。随着所述镀锌板连续移动通过第一激光头工位，在所述第一激光头工位处的所述板坯料的上表面上激光成型浅凹。所述板坯料通过成组的辊压工位辊压成型以形成管状，其中，所述板坯料的边缘区段与所述板坯料的中间区段接触。所述板坯料的所述边缘区段和/或所述中间区段包括所述浅凹，其中，所述浅凹在所述板坯料的所述边缘区段和所述中间区段之间形成通风间隙。在第二激光头工位处将边缘部分激光焊接至所述板坯料的中间部分以连续形成焊接接头，在所述焊接接头处，容许由所述焊接产生的氧化锌气体通过所述通风间隙从所述管状的内部逸出。
根据本公开的又一个方面，一种镀锌多管形梁，所述镀锌多管形梁通过对镀锌金属板辊压成型以形成共用所述梁的公共中心壁的两个相邻的管形部分来制造。所述镀锌多管形梁具有所述镀锌金属板的外部区段的边缘部分，所述边缘部分经由焊接接头附接至形成在所述镀锌金属板的中心区段处的加强肋。所述镀锌金属板的所述边缘部分形成所述梁的所述公共中心壁。所述焊接接头具有将所述边缘部分的平面表面与所述加强肋的平面表面分开的厚度。所述焊接接头的所述厚度由从所述边缘部分或所述加强肋中的至少一个的平面表面突出的多个突出部分形成。当焊接所述焊接接头时，所述突出部分之间的纵向间隔为由所述焊接产生的氧化锌烟气提供通风开口以从所述梁的相应管形部分的内部逸出。
根据本公开的又一个方面，一种连续形成镀锌加强梁的方法，所述方法包括：将成卷的镀锌板坯料展开在大体水平的平面中。通过第一辊压工位对所述板坯料辊压成型以形成开口截面形状，其中，所述板坯料的边缘部分与所述板坯料的中间部分隔开。随着所述镀锌板坯料连续移动通过第一激光头工位，在所述第一激光头工位处的所述板坯料的所述边缘部分和/或所述中间部分的表面上形成浅凹。通过第二辊压工位弯曲所述板坯料以形成管状，其中，所述板坯料的所述边缘部分与所述板坯料的所述中间部分接触。所述浅凹在所述板坯料的所述边缘部分和所述中间部分之间形成通风间隙。在第二激光头工位处将所述边缘部分激光焊接至所述板坯料的所述中间部分，以沿着所述浅凹连续形成焊接接头，使得容许由所述焊接产生的氧化锌气体通过所述通风间隙从所述管状的内部逸出。可选地，所述第二激光头工位可以没有设置在所述管状内部的任何内部芯轴。
本公开的这些和其他目标、优点、目的和特征在结合附图阅读以下说明书后将变得显而易见。
附图说明
图1是根据本文例示的一个或多个实施方式的由车架处的挤压罐支撑的保险杠加强梁的俯视平面图；
图2是图1中沿II-II线截取的加强梁的横截面图；
图2A是附加加强梁的横截面图；
图3是被配置成制造本发明加强梁的设备的示意性正视图；
图4A是一系列标记为S1-S24的横截面，显示了当辊压成型图2的梁时在各个成型步骤中金属板坯料的形状；
图4B是另一系列标记为S25-S46的横截面，显示了在辊压成型图2的梁时在附加成型步骤中金属板坯料的形状；
图5A是在金属板坯料的上表面上形成浅凹的激光工位的示意性立体图；
图5B是图5A中VB区段处所示的成型浅凹的放大图；
图5C是图5B中沿VC-VC线所示的浅凹的横截面图；
图6A是图4B的成型步骤S25中的部分成型梁的一部分的立体图；
图6B是图6A的部分成型梁的横截面图；
图6C是图6B中VIC区段处所示的浅凹的放大图；
图7A是图4B的激光焊接步骤S29中的部分成型梁的一部分的立体图；
图7B是图7A所示的梁的一部分的另一个立体图；
图7C是图7B中VIIC区段处所示的激光焊接的放大图；
图7D是图7A所示的梁的一部分的横截面图；
图7E是图7D中沿VIIE-VIIE线截取的、在焊接闭合之前沿接缝截取的梁的横截面图；
图7F是在图7D中的VIIF区段处形成的焊缝的放大图；
图7G是图7F的后成型焊缝的放大图，显示了狭窄热影响区；
图8A是图4B的成型步骤S37中的部分成型梁的一部分的立体图；
图8B是图8A的部分成型梁的横截面图；
图9A是图4B的激光焊接步骤S46中的部分成型的梁的一部分的立体图；
图9B是图9A所示的梁的一部分的横截面视图；
图10是附加加强梁的横截面图；
图11是图10所示的梁的端部区段的立体图；
图12A是在形成图10所示的加强梁的阶段的部分成型的梁的立体图；
图12B是图12A的在激光工位处的部分成型的梁的横截面图，该激光工位在金属板的接合表面上成型浅凹；
图12C是图12B的在激光工位处的部分成型的梁的横截面图，该激光工位将金属板的边缘焊接至接合表面并封闭加强梁的管形部分；
图13A是图12C的部分成型的梁的立体图，其中，金属板进一步朝着图10所示的加强梁的形状成型；
图13B是图13A的在激光工位处的部分成型的梁的横截面图，该激光工位在金属板的另一个接合表面上成型浅凹；
图13C是图10的在激光工位处的成型加强梁的横截面图，该激光工位将金属板的边缘焊接至接合表面并封闭加强梁的第二管形部分；
图14是附加加强梁的横截面图；
图15是图14所示的梁的端部区段的立体图；
图16A是在成型图14所示的加强梁的阶段的部分成型的梁的立体图；
图16B是图16A的在激光工位处的部分成型的梁的横截面图，该激光工位在金属板的接合表面上成型浅凹；
图16C是图16B的在激光工位处的部分成型的梁的横截面图，该激光工位将金属板的边缘焊接至接合表面并封闭加强梁的管形部分；
图17A是图16C的部分成型的梁的立体图，其中，金属板进一步朝着图14所示的加强梁的形状成型；
图17B是图17A的在激光工位处的部分成型的梁的横截面图，该激光工位在金属板的另一个接合表面上成型浅凹；
图17C是图14的在激光工位处的成型加强梁的横截面图，该激光工位将金属板的边缘焊接至接合表面并封闭加强梁的第二管形部分；
图18是又一附加加强梁的横截面图；
图19A是在成型图18所示的加强梁的阶段的部分成型的梁的横截面图，显示了用于封闭加强梁的管形部分的激光工位位置；
图19B是图19A的部分成型的梁的横截面图，其中，金属板进一步朝着图18所示的加强梁的形状成型，显示了用于封闭加强梁的第二管形部分的另一个激光工位位置；
图20是附加加强梁的横截面图；
图20A是在图20的XXA区段处形成的焊缝的放大图；
图21是设置在金属板坯料的上表面上的突出部分的示例的示意性立体图；以及
图22是设置在金属板坯料的上表面上的突出部分的另一个示例的示意性立体图。
具体实施方式
现在参考附图和附图中描绘的例示性实施方式，镀锌梁10可以大体通过具有以下方法的辊压成型工艺连续成型：连续焊接梁10的一个或多个接缝，所述一个或多个接缝以对氧化锌烟气换气的方式闭合，氧化锌烟气是在焊接用于形成梁10的镀锌板坯料时在梁10的封闭区域内产生的。镀锌多管形梁10可用于车辆结构加强件或保险杠加强件，诸如图1所示，其中，梁10以不同程度的曲率纵向弯曲，以便与特定车辆的保险杠设计相对应。当用作保险杠加强件时，梁10可以附接至设置在车架前部的挤压罐，以便跨越车架的宽度。替代地，本文所述的梁可适用于各种替代性结构或加强应用，无论是线性的还是弯曲的，诸如后保险杠、门防撞梁、框架构件(例如，车顶弓、顶梁、立柱、摇臂轨道、座椅构件等)和用于车辆电池托盘支撑件的框架构件，以及其他可想到的车辆和非车辆相关构件和部件。
梁10可以通过对镀锌金属板12进行辊压成型来制造——诸如图3中所示的从辊上展开——以形成两个相邻的管形部分14、16，它们共用梁10的公共中心壁18。金属板12的形成两个相邻的管形部分14、16的外部区段12a、12c从金属板12的形成梁的公共中心壁18的中心区段12b的两相反侧延伸，其中，这些区段可以最初在图4A的成型步骤S2中描绘。一旦成型梁10，则梁10的两个相邻的管形部分14、16由(诸如在图1和2中所定向的)前壁20、22，后壁24、26，上壁28和下壁30限定。当用作保险杠加强梁时，相邻的管形部分14、16的前壁20、22基本彼此对齐，以便形成梁的朝外或防撞表面。类似地，后壁24、26大体彼此对齐并且基本平行于前壁20、22。此外，上壁28和下壁30基本与彼此以及与中心壁18平行，并且大体垂直于前壁20、22和后壁24、26。应当理解，梁的附加实施方式可以采用图2所示的各种形状和定向，并且可以替代地包括各种尺寸比例，诸如以用于梁的不同应用。
现在参考图3，随着镀锌板坯料12从辊上展开，可以(诸如在辊压成型线之前的激光头工位31处)在板坯料12的上表面处形成突出部分32。还可以预期的是，可以替代地在与辊压成型线分开的加工线处形成突出部分，诸如通过在形成突出部分之后再卷绕板然后将卷绕的卷件移动到辊压成型线。替代地，可以成直线地成型或在辊压成型过程中(诸如紧接在焊接之前)形成突出部分，以便降低突出部分被辊压成型工位变形的风险。
图3所示的激光头工位31可以沿与成型梁10的长度纵向对齐的大体直线以大体一致的间距形成突出部分或浅凹32。应当理解，突出部分之间的间隔或间距可以沿着梁变化。还可以想到，可以通过替代装置形成突出部分，例如通过使板机械变形，诸如使用锯齿盘、冲压装置或其他可想到的装置。
此外，突出部分可以通过电火花沉积(ESD)(即，脉冲熔接表面处理或脉冲电极表面处理)设置在板上，诸如图21所示，其中，脉冲微焊接工艺提供设置在镀锌金属板12的平面表面处并从所述镀锌金属板的所述平面表面突出的间歇性ESD材料33。这些突出部分33同样为由焊接产生的氧化锌烟气形成通风开口以从所形成的梁的相应管形部分的内部逸出。此外，突出部分可以通过增材制造(即，3D打印)设置在板上，如图22所示，其中，固体材料35(例如，激光烧结或熔融金属粉末)设置镀锌金属板12的平面表面处并从所述镀锌金属板的所述平面表面突出。这些突出部分35同样为由焊接产生的氧化锌烟气形成通风开口以从所形成的梁的相应管形部分的内部逸出。
当板12成型为闭合梁10的对应的管形部分时，在板12上或沿所述板的一定位置处形成突出部分或浅凹32的线以对应于附接点或焊缝。如图4A的步骤S1所示，激光头工位31可以通过两个分开的激光束34或其等效物在两个位置形成浅凹32，其中，浅凹32的每条线的选定位置对应于梁10的随后形成的焊接接头36、38。这些焊接接头36、38在浅凹32处或沿所述浅凹形成以封闭梁10的相应的相邻管状部分14、16的内部区域。如图5A和5B进一步示出的，浅凹32的两条线彼此平行并且沿着板12纵向地在每个单独的浅凹32之间具有大体相同的间距或间隔。
浅凹32可以各自具有凹陷部分40和凸起部分42，其可以通过激光脉冲或以其他方式间歇性地接触板12(即，激光做出浅凹)来形成。更具体地，可以校准和配置板材料、激光强度以及板12相对于激光束34移动的速度，使得激光束不会穿透板，而是在期望深度处形成凹陷部分40以及在对应的期望高度处形成凸起部分42，诸如图5B所示。为此，可以通过因激光34接触板12产生的热量在板12的上表面上形成小的熔融金属池。当激光34停止或不再接触板12(或以其他方式充分降低强度)时，金属冷却并硬化，其中，凸起部分42在延伸超过金属板12的周围上表面的高度处突出，诸如图5C所示。沿板的长度纵向截取的每个浅凹的长度可为大约2mm至5mm。还可以想到的是，浅凹也可以或替代地形成在板的底面处，诸如形成在一定位置处以便设置在金属板的中心区段12b处，所述中心区段接触板12的外部区段12a的边缘部分。
进一步参考图3，成卷的镀锌板坯料可以展开在待加工的大体水平的平面中，诸如通过以大体恒定的速率朝向辊压成型机或辊压成型设备展开并进入所述辊压成型机或所述辊压成型设备，例如利用激光工位31最初在板12的上表面处形成突出部分或浅凹32。镀锌多管形梁10然后通过辊压成型设备经由辊压成型工位中的一系列成对辊加工单个板12成型为其形状，其中，每个工位执行成型操作，诸如图4A和4B所示的成型步骤S2-S28和S30-S45的辊压成型花样所示。在辊压成型过程中，金属板12成型为具有形成在单个中心壁18的两相反侧上的相邻管形部分14、16。再次，可以预期的是，通过通风焊接工艺成型的梁可具有与图2所示不同的轮廓或形状，诸如B形梁或D形梁。
如图3所示，辊压成型机可包括在连续弯曲板12的外部区段12a和板12的中心区段12b的工位中的第一系列44的成型辊，诸如以对应于图4A和4B所示的成型步骤S2-S28。因此，第一系列44的成型辊连续地将板12朝向并成型为梁10的对应的管形部分14的形状，并且将梁10的中心壁18朝向并定向为相对于板12的另一个外部区段12c的大体垂直的定向。这样做时，金属板12的外部区段12a的边缘部分形成有倒圆端部，该倒圆端部被配置成接触金属板12的中心区段12b，诸如图6A和6B中更详细地例示的步骤S25所示。因此，第一系列44的成型辊可沿第一方向(在图4A和4B中例示为逆时针方向)变形略小于板宽度的“一半”以形成具有板的倒圆边缘的第一管或管形部分，其邻接中心壁的倒圆端部。可以想到的是，第一系列的成型辊可包括更多或更少的工位，以便从平坦区段形成板以大体提供具有通风接缝的管形部分，如本文所公开的，准备焊接镀锌板。
在第一激光焊接工位46(图3)焊接之前，第一系列44的成型辊可将突出部分的线32放置在金属板12的外部区段12a上，与板12的大体平面的表面接触，诸如图7E所示。与板12的中心区段12b邻接的突出部分32的接触线可以在中心壁18的端部处，在该处，中心壁18变得大体平面或平坦。突出部分32之间的纵向间隔为由焊接产生的氧化锌烟气提供通风开口48以从梁10的相应管形部分的内部逸出。由突出部分32提供的外部区段12a和中心区段12b的边缘部分之间的间距大约为50微米至300微米。因此，图7E所示的突出部分的线是被配置用于连续激光焊接镀锌板的通风接缝的示例，该镀锌板连续辊压成型为管形梁。对镀锌钢的焊接进行通风是有益的，尤其是被截留在管的封闭区域中的烟气，以便获得一致的焊缝，没有可能由加压气体(诸如氧化锌气体)形成的气体开口或气窝。
如图7A-7F所示，焊接接头36经由在第一焊接工位46处沿通风接缝的激光焊接形成，以形成沿梁10的长度连续闭合的焊接接头36。由于形成通风开口48的突出部分32，焊接接头36的厚度(大约为50微米至300微米)使外部区段12a的边缘部分的平面表面与中心区段12b的平面表面略微分开。当焊接焊接接头36时，突出部分32之间的纵向间隔为由焊接产生的氧化锌烟气50提供通风开口48，以从焊接工位46的辊压成型机上游的梁10的管形部分14的内部逸出(即在通风开口20在焊接工位46被焊接封闭之前)。
如图7D所示，由焊接工位46产生以形成焊接接头36的激光束52定位成大致垂直于中心壁18的定向。激光束52的这种基本垂直的定向进一步形成了具有相对较窄的热影响区54的焊接接头36，如图7G所示。热影响区54可以例如大约为1mm至2mm。
因此，当板12的外部区段12c大体垂直于中心壁区段12b时，焊接接头36的位置与形成在梁10的第二管形部分16的前壁22中的增强肋56的存在和深度相平衡。在替代性实施方式中，如图2A所示，梁110类似地成型，但是板112的外部区段112c没有增强肋，以便在沿着梁110的长度焊接接头136时允许激光焊接机的更垂直的定向。
再次参考图4B，在形成焊接接头36之后，板12在连续弯曲板12的剩余外部区段12c的工位中继续进入第二系列58的成型辊，诸如以对应于成型步骤S30-S45。因此，第二系列58的成型辊将板12连续地朝着并成型为梁10的对应的管形部分16的形状，从而大体完成梁10的形状。在这样做时，金属板12的外部区段12c的边缘部分被配置成与梁10的第一管形部分14的后壁24接触并形成搭接接头，诸如图8A和8B中更详细例示的步骤S37所示。搭接接头包括将边缘部分的平面表面与后壁24的平面表面分开的厚度，其中，焊接接头的厚度由从后壁24的平面表面(和/或边缘部分)突出的突出部分32形成，使得在焊接搭接接头时，氧化锌烟气50通过由突出部分32形成的通风开口48从梁的相应管形部分16的内部逸出。由突出部分32提供的外部区段12c和后壁24的边缘部分之间的间隔大约为50微米至300微米。因此，第二系列58的成型辊可以沿与第一系列的成型辊相同的旋转方向(在图4A和4B中例示为逆时针方向)使板宽度的剩余“一半”变形，以形成第二管或管形部分。再次可以想到的是，第二系列的成型辊可包括更多或更少的工位以大体提供具有通风接缝的管形部分，如本文所公开的准备焊接镀锌板。
诸如图3所示的第二系列58的成型辊可以将金属板12的外部区段12c的端部放置成与沿后壁24形成的凹陷区域60接触，如图9A所示。后壁24上的凹陷区域60可以提供用于突出部分32的第二线的区域。凹陷区域60允许梁的后壁24、26设置成与彼此大体平面对齐。突出部分32之间的纵向间隔再次为由焊接产生的氧化锌烟气提供通风开口48以从梁10的相应管形部分的内部逸出。因此，图9A所示的突出部分的线是通风接缝的另一个示例，该通风接缝被配置用于连续地激光焊接镀锌板，该镀锌板连续地辊压成型为管形梁。
如图9A和9B进一步所示，焊接接头38经由在第二焊接工位64(图3)处沿通风接缝的激光焊接形成，以形成沿梁10的长度连续闭合的焊接接头38。由于形成通风开口48的突出部分32，焊接接头38具有使外部区段12c的边缘部分的平面表面与其接触的板的平面表面略微分开的厚度。当焊接焊接接头38时，突出部分32之间的纵向间隔为由焊接产生的氧化锌烟气50提供通风开口48，以从焊接工位64的辊压成型机上游的梁10的管形部分16的内部逸出。如图9B所示，由焊接工位64产生以形成焊接接头38的激光束66定位成大致垂直于后壁24、26的定向。再次，激光束66的这种基本垂直的定向允许形成具有相对较小的热影响区的焊接接头38。
辊压成型机还可以被配置成形成通道或增强肋56，其突入每个管形部分14、16的内部容积中，诸如在梁的前壁处所示。增强肋56(即向内形成的凹陷部，有时也称为“动力肋”)进一步增强了壁区段，因此，在图2所示的梁10中，增强了梁10的前表面并增强了对应的管部分14、16。所示的增强肋56具有的宽度直径为对应的壁区段的宽度的约10％-40％(或更优选地宽度的约20％-30％)并且具有的深度约等于其宽度直径。所示的通道肋的底部为半圆形。尽管如此，可以想到的是，通道肋的深度和尺寸可以做得较浅、更深、更宽、更窄、平底或以其他方式修改以满足梁的特定功能要求。
梁10由厚度为0.8mm至1.4mm或大约1mm至1.5mm的钢材料的板12制成。此外，板12可具有约800Mpa至2000Mpa(即约120ksi至290ksi)的拉伸强度。所示的梁高约80mm且深约40mm(在车载位置)，其中，在梁的正面形成了两个通道肋(每个管上一个)。每个例示的增强肋深约8mm至10mm且宽约8mm至10mm，并且包括圆形底部。然而，可以预期的是，本发明的梁可由不同的材料制成，包括AHSS(高级高强度钢)，并且其可由厚度为约0.8mm至3.0mm厚(或诸如0.8mm至1.4mm厚)的板制成，并且可制成不同的梁横截面尺寸，诸如高约80mm至150mm且深约30mm至60mm，并且具有的长度等于或略微大于车辆安装件/保险杠框架导轨尖端之间的距离。
一种用于在辊压成型机上制造管形加强梁10的相关设备包括列队扫掠工位68和切断装置70。第一激光焊接工位46和第二激光焊接工位64被配置成沿梁形成焊缝，所述焊缝能够经受梁的在列队扫掠工位68处的纵向弯曲。应当理解，激光焊接工位46、64的激光束可以根据需要相对于梁定位成各种定向以形成期望的焊缝，诸如在梁的上方、下方或一侧。还应注意，辊压成型机可利用具有支撑成型辊的水平轴的辊磨机，或者可替代地利用具有支撑成型辊的竖向轴的辊磨机。
现在参考图10-13C，镀锌多管形梁210的附加示例被示出为具有共用梁210的公共中心壁218的两个相邻管形部分214、216。与图2所示的梁10不同，金属板212的外部区段272形成梁210的公共中心壁218，与板的中心区段相对。图10所示的梁210的中心壁218由金属板212的外部区段272的边缘部分272a形成，该边缘部分附接在梁210的内部着陆表面274处以封闭管形部分214中的一个。另一个管形部分216由金属板的相反的外部区段276形成，该相反的外部区段沿与第一管形部分214相反的旋转方向形成，使得金属板212的外部区段276的边缘部分276a附接至中心壁218的相反端，其具有与图2所示的梁10的焊接接头38处所示的搭接接头相似的搭接接头238。
图10和11所示的成型梁210可绕其纵向轴线旋转以定向成与图2所示的梁10相似，诸如以用作保险杠加强梁，由此梁210的相应壁可被称为前壁220、222、后壁224、226、上壁228和下壁230。当用作保险杠加强梁时，相邻的管形部分214、216的前壁220、222基本彼此对齐，以便形成梁的朝外或防撞表面。类似地，后壁224、226大体彼此对齐并且基本平行于前壁220、222。此外，上壁228和下壁230基本与彼此以及与中心壁218平行，并且大体垂直于前壁220、222和后壁224、226。应当理解，梁210的附加示例可以采用与图10和11所示不同的各种定向，并且可以包括替代的横截面形状和尺寸比例，诸如以用于梁的不同用途和应用。
现在参考图12A，镀锌板坯料212可以通过一系列辊模辊压成型以形成横截面形状，诸如所示的示例，其在闭合被焊接以封闭第一管形部分214(图10)的接缝之前实现。在该例示的示例中，在通过辊压成型线上的多个辊压成型模具之后，在接缝处形成的突出部分232(图12B)在辊压成型机上列队形成。通过辊压成型板坯料212以在形成突出部分232之前实现梁210的中间横截面形状，然后可以形成突出部分而没有在焊接接缝处使用之前通过辊压成型模具而被损坏或变平的风险。具体地，如图12A所示，用于形成梁210的第一管形部分214的板212的外边缘部分272a向上隔开并远离板的所需着陆表面274，以允许激光束234以线性方式接近板212的着陆表面274以形成突出部分232(图12B)。
如图12A进一步所示，在管形部分214的与用于形成所需焊接接头的着陆表面274相反的一侧上的管形部分214的后角278可用作板上的单个关节点。如图12C所示，板可绕后角278弯曲以将板的边缘部分272a向下旋转成与形成在着陆表面274处的突出部分232邻接接合。因此，如图12A所示，在形成突出部分232之前，横截面形状可以被形成为具有在金属板的外部区段272中制成的第一管形部分214的基本上所有所需的形状和构型，使得在后角278处仅需要最后的附加弯曲以闭合并完成第一管形部分214的形状。还可以预期的是，可以在图12A-12C所示的梁的另一个示例上使用附加的或替代的关节点，诸如具有替代性横截面形状或辊压成型顺序的梁。
突出部分232可以形成在与需要具有焊接接头的板212的一部分相对应的表面处，诸如形成在图12B所示的成型金属板212的着陆表面274处。突出部分232可在金属板连续通过激光头工位时形成，该激光头工位在辊压成型模具之间列队布置在辊压成型机上。在辊压成型机上列队形成的突出部分232可以沿板212的纵向范围以大体一致的间距线性地设置，并且另外可以与图5A-5C所示和上文所述的那些相同或相似的方式形成。
为了形成突出部分232，激光束234可以相对于着陆表面274以几乎垂直的定向成角度。如图12B所示，着陆表面274设置在形成在梁210的前壁220中的增强肋256的侧部。增强肋256突入每个管形部分214、216的内部容积中，以便增强梁210的壁区段。再次，可以预期的是，增强肋的深度和尺寸可以不同于图10-13C所示的深度和尺寸，诸如以使肋更浅、更深、更宽、更窄，或以其他方式修改以满足梁的特定的功能要求。因此，形成在用于形成梁10的第二管形部分216(图10-11)的金属板212的外部区段276中的另一个增强肋256可以具有这样的深度，该深度被配置成在形成突出部分232以及对应的焊接接头236时允许激光束234、252的大体垂直的定向。
在焊接梁210的第一管形部分214的接缝之前，一个或多个成型辊可以进一步形成金属板212的外部区段272，以围绕后角278弯曲和旋转边缘部分272a，并且将外部边缘272a放置成与增强肋256的着陆表面274上的突出部分232的线接触，如图12C所示。突出部分232抵靠金属板212的边缘部分272a的接触线提供突出部分232之间的纵向间隔，所述突出部分为由焊接产生的氧化锌烟气形成通风开口以从梁210的相应管形部分214的内部逸出。由突出部分232形成的板的平面部分之间的间隔大约为50微米至300微米。因此，突出部分232形成通风接缝，该通风接缝被配置用于将连续辊压成型的镀锌板连续激光焊接至管形梁210。通风开口允许烟气自由逸出(否则会被截留在管的封闭区域中)，以便具有一致的焊缝，该焊缝没有可能由加压气体(诸如氧化锌气体)形成的气体开口或气窝。
随着外部部分272a靠近或接合着陆表面274，金属板212可以进入焊接工位，该焊接工位可以使用外部芯轴来保持用于焊接的横截面形状，但否则由于第一管形部分214的横截面形状而没有内部芯轴。外部芯轴可将力施加到围绕第一管形部分214的壁上，通常不会干扰突出部分232和着陆表面274之间的接触以及中心壁218相对于第一管形部分214的前壁220和后壁224的大体垂直的定向。具体地，由于边缘部分272a的远端272b定位在增强肋256上的过渡回前壁220的弯曲构型280的开始处，因此向前壁220和后壁224施加力的相对芯轴不会干扰管形部分214的正交形状，由此，与弯曲构型280结合的外部芯轴防止远端272b的移动(其会在焊接接头236处引起剪切力)。由此产生的辊压成型机中的内部芯轴的减少或照明可有助于减少金属板表面处的摩擦(其会不合需要地导致镀锌涂层磨损)。
如图12C所示，焊接接头236经由激光焊接沿着通风接缝形成，以便提供沿着梁210的长度连续附接和闭合的接缝。由于形成通风开口的突出部分232，焊接接头236可具有诸如大约为50微米至300微米的厚度，其将外部区段272的边缘部分272a的平面表面与着陆表面274的平面表面略微分开。当焊接焊接接头236时，突出部分232之间的纵向间隔为由焊接产生的氧化锌烟气250提供通风开口以从焊接工位的辊压成型机上游的梁210的管形部分214的内部逸出。如图12C所示，由焊接工位产生以形成焊接接头236的激光束252定位成大致垂直于中心壁218的定向。激光束252的这种基本垂直的定向进一步形成具有相对较窄的热影响区的焊接接头236，诸如大约为1mm至2mm，如图7G所示。
在形成焊接接头236之后，板212继续进入工位中的第二系列的成型辊，这些成型辊连续地将板212的另一个外部区段276朝着梁210的第二管形部分216的形状弯曲。如图13A所示，在靠近梁210的管形部分的接缝处但在闭合该接缝之前再次形成横截面形状。在图13A和13B所示的中间横截面形状处，在辊压成型机上的列队接缝处再次形成突出部分232，以便降低损坏或弄平突出部分的风险。具体地，如图13A所示，用于形成梁210的第二管形部分216的板212的外边缘部分276a向上隔开并远离板的期望着陆表面282，以允许激光束284以线性方式接近板212的着陆表面282以形成突出部分232。图10-13C所示的示例示出了着陆表面282，其用于在第一管形部分214的邻近中心壁218的角部处沿后壁224形成的凹陷区域260处形成激光焊接的搭接接头238。
如图13A进一步所示，在管形部分216的与焊接接头236相对的一侧上的第二管形部分216的后角286可用作板上的单个关节点。如图13C所示，板可绕后角286弯曲，以将板的边缘部分276a向下旋转成与形成在着陆表面282处的突出部分232邻接接合。因此，如图13A所示，在着陆表面282上形成突出部分232之前，横截面形状可以被形成为具有在金属板的外部区段276中制成的第二管形部分216的基本上所有所需的形状和构型，使得在后角286处仅需要最后的附加弯曲以闭合并完成第二管形部分216的形状。还可以预期的是，可以在图13A-13C所示的梁的另一个示例上使用附加的或替代的关节点，诸如具有替代性横截面形状或辊压成型顺序的梁。
如图13B所示，当金属板连续通过激光头工位时可以形成突出部分232，该激光头工位列队布置在辊压成型机上位于辊压成型模具之间。可以另外再次以与图5A-5C所示和上文所述的那些相同或相似的方式形成图13B所示的突出部分232。为了形成突出部分232，激光束284可以相对于着陆表面282以几乎垂直的定向成角度。类似地，在形成对应的焊接接头236时所使用的激光束266可以基本上垂直于着陆表面282。
在焊接梁210的第二管形部分216的接缝之前，一个或多个成型辊可以进一步形成金属板212的外部区段276，以围绕后角286弯曲和旋转边缘部分276a，并且将外部边缘276a放置成与凹陷区域260的着陆表面282上的突出部分232的线接触，如图13C所示。凹陷区域260允许梁210的后壁224、226以彼此大体平面对齐的方式设置。突出部分232抵靠金属板212的边缘部分276a的接触线提供突出部分232之间的纵向间隔，所述突出部分为由焊接产生的氧化锌烟气形成通风开口以从梁210的相应管形部分216的内部逸出。由突出部分232形成的板的平面部分之间的间隔大约为50微米至300微米。因此，突出部分232形成通风接缝，该通风接缝被配置用于将连续辊压成型的镀锌板连续激光焊接至管形梁210。通风开口允许烟气自由逸出(否则会被截留在管的封闭区域中)，以便具有一致的焊缝，该焊缝没有可能由加压气体(诸如氧化锌气体)形成的气体开口或气窝。
随着外部部分276a靠近或接合着陆表面282，金属板212可以进入焊接工位，该焊接工位可以使用外部芯轴来保持横截面的形状以用于用激光束266焊接，但否则由于焊接接头在搭接接头处的位置不受施加在梁212周围的外部芯轴力的影响而没有内部芯轴。如图13C所示，激光焊接的搭接接头238包括将边缘部分的平面表面与后壁224的平面表面分开的厚度，其中，焊接接头238的厚度由从后壁224(和/或边缘部分)的平面表面突出的突出部分232形成，使得当焊接搭接接头时，氧化锌烟气250通过由突出部分232形成的通风开口从梁的相应管形部分216的内部逸出。因此，为了形成第二管形部分216，成型辊可以沿与形成第一管形部分214的成型辊相反的旋转方向使剩余区段276变形，诸如略微小于板宽度的“一半”。
梁210由厚度为0.8mm至1.4mm或大约1mm至1.5mm的钢材料的板212制成。此外，板212可具有约800Mpa至2000Mpa(即约120ksi至290ksi)的拉伸强度。然而，可以预期的是，本发明的梁可由不同的材料制成，包括AHSS(高级高强度钢)，并且其可由厚度为约0.8mm至3.0mm厚(或诸如0.8mm至1.4mm厚)的板制成，并且可制成不同的梁横截面尺寸，诸如高约80mm至150mm且深约30mm至60mm，并且具有用于所需应用的尺寸可变的长度。
现在参考图14-17C，示出了镀锌多管形梁310的附加示例，其具有共用梁310的公共中心壁318的两个相邻管形部分314、316。与图2所示的梁10不同，焊接接头336、338都形成为搭接接头。图14所示的梁310的激光焊接的搭接接头336、338形成在凹陷区域中，以允许梁310的相应前壁320、322和后壁324、326设置成与彼此大体平面对齐，类似于图2所示的梁10的焊接接头38处所示的那样。
图14和15所示的成型梁310可绕其纵向轴线旋转以定向成与图2所示的梁10相似，诸如以用作保险杠加强梁，由此梁310的相应壁可被称为前壁320、322、后壁324、326、上壁328和下壁330。当用作保险杠加强梁时，相邻的管形部分314、316的前壁320、322基本彼此对齐，以便形成梁的朝外或防撞表面。类似地，后壁324、326大体彼此对齐并且基本平行于前壁320、322。此外，上壁328和下壁330基本与彼此以及与中心壁318平行，并且大体垂直于前壁320、322和后壁324、326。应当理解，梁310的附加示例可以采用与图14和15所示不同的各种定向，并且可以包括替代的横截面形状和尺寸比例，例如以用于梁的不同用途和应用。
现在参考图16A，镀锌板坯料312可以通过一系列辊模辊压成型以形成横截面形状，诸如所示的示例，其在闭合被焊接以封闭第一管形部分314(图14)的接缝之前实现。在该例示的示例中，在通过辊压成型线上的多个辊压成型模具之后，在接缝处形成的突出部分332(图16B)在辊压成型机上列队形成。通过辊压成型板坯料312以在形成突出部分332之前实现梁310的中间横截面形状，然后可以形成突出部分而没有在焊接接缝处使用之前通过辊压成型模具而被损坏或变平的风险。具体地，如图16A所示，用于形成梁310的第一管形部分314的板312的外边缘部分372a向下隔开并远离板的期望着陆表面374，以允许激光束334以线性方式接近板312的着陆表面374以形成突出部分332(图16B)。
如图16A进一步所示，在形成突出部分332之后，管形部分314的前角388可用作板上的单个关节点。如图16C所示，板可绕前角388弯曲以将板的边缘部分372a向上旋转成与形成在着陆表面374处的突出部分332邻接接合。因此，如图16A所示，在形成突出部分332之前，横截面形状可以被形成为具有在金属板的外部区段372中制成的第一管形部分314的基本上所有所需的形状和构型，使得在前角388处仅需要最后的附加弯曲以闭合并完成第一管形部分314的形状。还可以预期的是，可以在图16A-16C所示的梁的另一个示例上使用附加的或替代的关节点，诸如具有替代性横截面形状或辊压成型顺序的梁。
突出部分332可以形成在与需要具有焊接接头的板312的一部分相对应的表面处，诸如形成在图16B所示的成型金属板312的着陆表面374处。用于形成激光焊接的搭接接头336的着陆表面374设置在沿着前壁322形成的凹陷区域390处，该凹陷区域位于第二管形部分316的邻近中心壁318的角部处。突出部分332可在金属板连续通过激光头工位时形成，该激光头工位在辊压成型模具之间列队布置在辊压成型机上。为了形成突出部分332，激光束334可以相对于着陆表面374以几乎垂直的定向成角度。在辊压成型机上列队形成的突出部分332可以沿板312的纵向范围以大体一致的间距线性地设置，并且另外可以与图5A-5C所示和上文所述的那些相同或相似的方式形成。
在焊接梁310的第一管形部分314的接缝之前，一个或多个成型辊可以进一步形成金属板312的外部区段372，以围绕前角388弯曲和旋转边缘部分372a，并且将外部边缘372a放置成与着陆表面374上的突出部分332的线接触，如图16C所示。突出部分332抵靠金属板312的边缘部分372a的接触线提供突出部分332之间的纵向间隔，所述突出部分为由焊接产生的氧化锌烟气350形成通风开口以从梁310的相应管形部分314的内部逸出(图16C)。由突出部分332形成的板的平面部分之间的间隔大约为50微米至300微米。
随着外部部分372a靠近或接合着陆表面374，金属板312可以进入焊接工位，该焊接工位可以使用外部芯轴来保持用于焊接的横截面形状，但否则由于第一管形部分314的横截面形状而没有内部芯轴。如图16C所示，焊接接头336经由激光焊接沿着通风接缝形成，以便提供沿着梁310的长度连续附接和闭合的接缝。由于形成通风开口的突出部分332，焊接接头336可具有诸如大约为50微米至300微米的厚度，其将外部区段372的边缘部分372a的平面表面与着陆表面374的平面表面略微分开。当焊接焊接接头336时，突出部分332之间的纵向间隔为由焊接产生的氧化锌烟气350提供通风开口以从焊接工位的辊压成型机上游的梁310的管形部分314的内部逸出。如图16C所示，由焊接工位产生以形成焊接接头336的激光束352定位成大致垂直于中心壁318的定向。激光束352的这种基本垂直的定向进一步形成具有相对较窄的热影响区的焊接接头336，诸如大约为1mm至2mm，如图7G所示。
在形成焊接接头336之后，板312继续进入工位中的第二系列的成型辊，这些成型辊连续地将板312的另一个外部区段376朝着梁310的第二管形部分316的形状弯曲。如图17A所示，在靠近梁310的管形部分的接缝处但在闭合该接缝之前再次形成横截面形状。在图17A和17B所示的中间横截面形状处，在辊压成型机上的列队接缝处再次形成突出部分332，以便降低损坏或弄平突出部分的风险。具体地，如图17A所示，用于形成梁310的第二管形部分316的板312的外边缘部分376a向上隔开并远离板的期望着陆表面382，以允许激光束384以线性方式接近板312的着陆表面382以形成突出部分332。图14-17C所示的示例示出了着陆表面382，其用于在第一管形部分314的邻近中心壁318的角部处沿后壁324形成的凹陷区域360处形成激光焊接的搭接接头338。
如图17A进一步所示，在管形部分316的与焊接接头336相对的一侧上的第二管形部分316的后角386可用作板上的单个关节点。如图17C所示，板可绕后角386弯曲以将板的边缘部分376a向下旋转成与形成在着陆表面382处的突出部分332邻接接合。因此，如图17A所示，在着陆表面382上形成突出部分332之前，横截面形状可以被形成为具有在金属板的外部区段376中制成的第二管形部分316的基本上所有所需的形状和构型，使得在后角386处仅需要最后的附加弯曲以闭合并完成第二管形部分316的形状。还可以预期的是，可以在图17A-17C所示的梁的另一个示例上使用附加的或替代的关节点，诸如具有替代性横截面形状或辊压成型顺序的梁。
如图17B所示，当金属板连续通过激光头工位时可以形成突出部分332，该激光头工位列队布置在辊压成型机上位于辊压成型模具之间。可以另外再次以与图5A-5C所示和上文所述的那些相同或相似的方式形成图17B所示的突出部分332。为了形成突出部分332，激光束384可以相对于着陆表面382以几乎垂直的定向成角度。类似地，在形成对应的焊接接头336时所使用的激光束366可以基本上垂直于着陆表面382。
在焊接梁310的第二管形部分316的接缝之前，一个或多个成型辊可以进一步形成金属板312的外部区段376，以围绕后角386弯曲和旋转边缘部分376a，并且将外部边缘376a放置成与凹陷区域360中的着陆表面382上的突出部分332的线接触，如图17C所示。凹陷区域360允许梁310的后壁324、326以彼此大体平面对齐的方式设置。突出部分332抵靠金属板312的边缘部分376a的接触线提供突出部分332之间的纵向间隔，所述突出部分为由焊接产生的氧化锌烟气形成通风开口以从梁310的相应管形部分316的内部逸出。由突出部分332形成的板的平面部分之间的间隔大约为50微米至300微米。因此，突出部分332形成通风接缝，该通风接缝被配置用于将连续辊压成型的镀锌板连续激光焊接至管形梁310。通风开口允许烟气自由逸出(否则会被截留在管的封闭区域中)，以便具有一致的焊缝，该焊缝没有可能由加压气体(诸如氧化锌气体)形成的气体开口或气窝。
随着外部部分376a靠近或接合着陆表面382，金属板312可以进入焊接工位，该焊接工位可以使用外部芯轴来保持横截面的形状以用于用激光束366焊接，但否则由于焊接接头在搭接接头处的位置不受施加在梁312周围的外部芯轴力的影响而没有内部芯轴。如图17C所示，激光焊接的搭接接头338包括将边缘部分的平面表面与后壁324的平面表面分开的厚度，其中，焊接接头338的厚度由从后壁324的平面表面(和/或边缘部分)突出的突出部分332形成，使得在焊接搭接接头时，氧化锌烟气350通过由突出部分332形成的通风开口从梁的相应管形部分316的内部逸出。因此，为了形成第二管形部分316，成型辊可以沿与形成第一管形部分314的成型辊相反的旋转方向使剩余区段376变形，诸如略微小于板宽度的“一半”。
梁310由厚度为0.8mm至1.4mm或大约1mm至1.5mm的钢材料的板312制成。此外，板312可具有约800Mpa至2000Mpa(即约120ksi至290ksi)的拉伸强度。然而，可以预期的是，本发明的梁可由不同的材料制成，包括AHSS(高级高强度钢)，并且其可由厚度为约0.8mm至3.0mm厚(或诸如0.8mm至1.4mm厚)的板制成，并且可制成不同的梁横截面尺寸，诸如高约80mm至150mm且深约30mm至60mm，并且具有用于所需应用的尺寸可变的长度。
现在参考图18-19B，镀锌多管形梁410的附加示例被示出为具有共用梁410的公共中心壁418的两个相邻管形部分414、416。梁410具有形成在凹陷区域中的激光焊接的搭接接头436，以允许梁410的后壁424、426设置成与彼此大体平面对齐。梁410还具有在中心壁418和前壁422之间的接缝中形成的焊接接头438以封闭第二管形部分416。
图18所示的成型梁410可绕其纵向轴线旋转以定向成与图2所示的梁10相似，诸如以用作保险杠加强梁，由此梁410的相应壁可被称为前壁420、422、后壁424、426、上壁428和下壁430。当用作保险杠加强梁时，相邻的管形部分414、416的前壁420、422基本彼此对齐，以便形成梁的朝外或防撞表面。类似地，后壁424、426大体彼此对齐并且基本平行于前壁420、422。此外，上壁428和下壁430基本与彼此以及与中心壁318平行，并且大体垂直于前壁420、422和后壁424、426。应当理解，梁410的附加示例可以采用与图18所示不同的各种定向，并且可以包括替代的横截面形状和尺寸比例，诸如以用于梁的不同用途和应用。
现在参考图19A，镀锌板坯料412可以通过一系列辊模辊压成型以形成横截面形状，如实线所示，其在闭合被焊接以封闭第一管形部分414(图18)的接缝之前实现。在该例示的示例中，在通过辊压成型线上的多个辊压成型模具之后，在接缝处形成的突出部分432在辊压成型机上列队形成。通过辊压成型板坯料412以在形成突出部分432之前实现梁410的中间横截面形状，然后可以形成突出部分而没有在焊接接缝处使用之前通过辊压成型模具而被损坏或变平的风险。具体地，如图19A所示，用于形成梁410的第一管形部分414的板412的外边缘部分472a向上隔开并远离板的所需着陆表面474，以允许激光束434以线性方式接近板412的着陆表面474以形成突出部分432。
如图19A进一步所示，在突出部分432形成之后，管形部分414的后角488可用作板上的单个关节点。如虚线所示，板可绕后角488弯曲以将板的边缘部分472a向下旋转成与着陆表面474处的突出部分432邻接接合。因此，在形成突出部分432之前，横截面形状可以被形成为具有在金属板的外部区段472中制成的第一管形部分414的基本上所有所需的形状和构型，使得在后角488处仅需要最后的附加弯曲以闭合并完成第一管形部分414的形状。
突出部分432可以形成在与需要具有焊接接头的板412的一部分相对应的表面处，诸如形成在图19A所示的成型金属板412的着陆表面474处。用于形成激光焊接的搭接接头436的着陆表面474设置在沿着后壁426形成的凹陷区域处，该凹陷区域位于第二管形部分416的邻近中心壁418的角部处。突出部分432可在金属板连续通过激光头工位时形成，该激光头工位在辊压成型模具之间列队布置在辊压成型机上。为了形成突出部分432，激光束434可以相对于着陆表面474以几乎垂直的定向成角度。在辊压成型机上列队形成的突出部分432可以沿板412的纵向范围以大体一致的间距线性地设置，并且另外可以与图5A-5C所示和上文所述的那些相同或相似的方式形成。
在焊接梁410的第一管形部分414的接缝之前，一个或多个成型辊可以进一步形成金属板412的外部区段472，以围绕后角488弯曲和旋转边缘部分472a，并且将外部边缘472a放置成与着陆表面474上的突出部分432的线接触，如图19A中的虚线所示。突出部分432抵靠金属板412的边缘部分472a的接触线提供突出部分432之间的纵向间隔，所述突出部分为由焊接产生的氧化锌烟气形成通风开口以从梁410的相应管形部分414的内部逸出。
随着外部部分472a靠近或接合着陆表面474，金属板412可以进入焊接工位，该焊接工位可以使用外部芯轴来保持用于焊接的横截面形状，但否则由于第一管形部分414的横截面形状而没有内部芯轴。如图19A中的虚线所示，焊接接头436利用激光束452经由激光焊接沿着通风接缝形成，以便提供沿着梁410的长度连续附接和闭合的接缝。在焊接时，激光束452可以与用于形成突出部分432的激光束434相同或相似的定向设置。由于形成通风开口的突出部分432，焊接接头436可具有诸如大约为50微米至300微米的厚度，其将外部区段472的边缘部分472a的平面表面与着陆表面474的平面表面略微分开。激光束452的基本垂直的定向进一步形成了具有相对较窄的热影响区的焊接接头436，诸如大约1mm至2mm，如图7G所示。
再次参考图19B，在形成焊接接头436之后，板412在连续弯曲板312的另一个外部区段476(图19A)的工位中进一步朝着梁410的第二管形部分416的形状继续进入第二系列的成型辊。在靠近梁410的管形部分416的接缝处但在闭合该接缝之前可以形成横截面形状。在图19B中的实线所示的中间横截面形状处，可以在外边缘部分476a的形成的尖端区域处形成突出部分432，由此在形成边缘部分476a的形状之后形成突出部分432，以便降低损坏或弄平突出部分的风险。具体地，如图19B所示，用于形成梁410的第二管形部分416的板412的外边缘部分476a向下隔开并远离板的期望着陆表面482，以允许激光束484以线性方式且大体垂直地接触板412的外边缘部分476a的尖端区域的表面以形成突出部分432。替代地，可以预期的是，可以在中心壁的下部区域处在所得焊接接头的相对的接触表面上形成突出部分。
如图19B进一步所示，第二管形部分416的后角486可用作板上的单个关节点。如图19B中的虚线所示，板可绕后角486弯曲以将板的成型的边缘部分476a向下旋转成与形成在着陆表面482处的突出部分432邻接接合。因此，在形成突出部分432之前，横截面形状可以被形成为具有在金属板的外部区段476中制成的第二管形部分416的基本上所有所需的形状和构型，使得在后角486处仅需要最后的附加弯曲以闭合并完成第二管形部分416的形状。还可以预期的是，可以在图19A和19B所示的梁的另一个示例上使用附加的或替代的关节点，诸如具有替代性横截面形状或辊压成型顺序的梁。
如图19B所示，当金属板连续通过激光头工位时可以形成突出部分432，该激光头工位列队布置在辊压成型机上位于辊压成型模具之间。可以另外再次以与图5A-5C所示的那些相同或相似的方式形成图19B所示的突出部分432。在焊接梁410的第二管形部分416的接缝之前，一个或多个成型辊可以进一步形成金属板412的外部区段476，以围绕后角486弯曲和旋转边缘部分476a，并且将外部边缘476a放置成与设置在中心壁418处的着陆表面482接触，如图19B中的虚线所示。再次，金属板412的边缘部分476a上的突出部分432抵靠中心壁418的接触线提供突出部分432之间的纵向间隔，所述突出部分为由焊接接缝438(诸如利用激光束466)产生的氧化锌烟气形成通风开口以从梁410的相应管形部分416的内部逸出。通风开口允许烟气自由逸出(否则会被截留在管的封闭区域中)，以便具有一致的焊缝，该焊缝没有可能由加压气体(诸如氧化锌气体)形成的气体开口或气窝。
梁410可由厚度为0.8mm至1.4mm或大约1mm至1.5mm的钢材料的板412制成。此外，板412可具有约800Mpa至2000Mpa(即约120ksi至290ksi)的拉伸强度。然而，可以预期的是，本发明的梁可由不同的材料制成，包括AHSS(高级高强度钢)，并且其可由厚度为约0.8mm至3.0mm厚(或诸如0.8mm至1.4mm厚)的板制成，并且可制成不同的梁横截面尺寸，诸如高约80mm至150mm且深约30mm至60mm，并且具有用于所需应用的尺寸可变的长度。
参考图20和20A，镀锌多管形梁510的另一个示例被示出为具有共用梁510的公共中心壁518的两个相邻管形部分514、516。梁510具有在中心壁518与前壁520、522和后壁524、526之间的接缝中形成的激光焊接的缝隙接头537，以封闭管形部分514、516。通过将激光引导到与前壁520、522和后壁524、526的定向大体垂直的相应缝隙接缝中，通过激光束566经由沿着通风接缝的激光焊接形成焊接接头537。还可以在缝隙接缝中设置突出部分以形成通风开口，以便于由焊接产生的氧化锌烟气从焊接工位的辊压成型机上游的梁510的管形部分的内部逸出。
出于本公开的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖向”、“水平”及其派生词应与图1所示的定向有关。然而，应当理解，除非有明确的相反指示，否则可以提供各种替代性定向。还应当理解，附图中例示的以及本说明书中描述的具体装置和过程仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施方式。因此，与本文公开的实施方式有关的特定尺寸和其他物理特性不应视为限制性的，除非权利要求书中另有明确说明。
在不脱离本发明的原理的情况下，可以对具体描述的实施方式进行改变和修改，本发明旨在仅由根据专利法原理解释的所附权利要求的范围来限制。已经以说明性方式描述了本发明，并且应当理解，已经使用的术语旨在是描述性而不是限制性的词语。根据上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且本发明可以不同于具体描述的方式实施。

Claims (22)

1.一种用于车辆结构或保险杠加强件的镀锌多管形梁，所述镀锌多管形梁通是以镀锌金属板辊压成型来制造的，以形成两个相邻的管形部分共用所述梁的共同中心壁，其中，形成所述两个相邻的管形部分的金属板的外部区段从所述形成梁的共同中心壁的金属板的中心区段的两相反侧延伸，所述镀锌多管形梁包括：
所述镀锌金属板的所述外部区段中的其中一段的边缘部分在焊接接头处附接至所述镀锌金属板的中心区段；
其中，所述焊接接头具有的厚度将所述边缘部分的平面表面与所述中心区段的平面表面分开；
其中，所述焊接接头的厚度由从所述金属板的所述区段或中心区段的平面表面突出的多个突出部分形成；并且
其中，当焊接所述焊接接头时，所述多个突出部分之间的纵向间隔提供通风开口，让由焊接产生的氧化锌烟气从所述梁的相应管形部分的内部逸出。
2.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，所述焊接接头沿着所述梁连续延伸，以封闭所述梁的相应管形部分的内部。
3.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，所述多个突出部分以一致的间距隔开。
4.如权利要求3所述的镀锌多管形梁，其中，所述焊接接头互连所述多个突出部分。
5.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，所述焊接接头具有大约1mm至2mm之间的狭窄热影响区。
6.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，所述镀锌金属板的第二边缘部分附接在所述梁的所述管形部分的侧壁处，所述侧壁大体垂直于所述梁的所述中心壁。
7.如权利要求6所述的镀锌多管形梁，其中，所述第二边缘部分和所述侧壁在激光焊接的搭接接头处附接在一起。
8.如权利要求7所述的镀锌多管形梁，其中，所述激光焊接的搭接接头包括第二厚度，所述第二厚度将所述第二边缘部分的平面表面与所述侧壁的平面表面分开，并且其中，所述焊接接头的所述厚度由从所述第二边缘部分或所述侧壁的平面表面突出的第二多个突出部分形成，使得在焊接所述搭接接头时，氧化锌烟气通过由所述第二多个突出部分形成的通风开口从所述梁的相应管形部分的内部逸出。
9.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，在所述边缘部分与在所述焊接接头处形成的所述中心区段之间的间隔大约在50微米至300微米之间。
10.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，所述多个突出部分中的每一个突出部分的长度大约在2mm至5mm之间。
11.如权利要求1所述的镀锌多管形梁，其中，所述金属板的厚度大约在1mm至1.5mm之间。
12.一种连续形成镀锌加强梁的方法，所述方法包括以下步骤：
将成卷的镀锌板坯料在大体水平的平面中展开；
在所述板坯料的上表面上形成突出部分；
通过一组多个辊压工位对所述板坯料辊压成型以形成管状，其中，所述板坯料的边缘区段与所述板坯料的中间区段接触；
其中，所述板坯料的所述边缘区段或所述中间区段中的至少一个包括所述突出部分，并且其中，所述突出部分在所述板坯料的所述边缘区段和所述中间区段之间形成通风间隙；以及
在激光头工位处将该边缘部分激光焊接至所述板坯料的中间部分以连续形成焊接接头，其中，容许由所述焊接产生的氧化锌气体通过所述通风间隙从所述管状的内部逸出。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述突出部分以大体一致的间距间隔开并且线性地设置在所述板坯料的所述上层表面上。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述突出部分各自包括凸起部分，所述凸起部分从所述上层表面突出的高度大体等于所述通风间隙的宽度。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述突出部分利用激光做出浅凹、机械变形、电火花沉积或增材中的至少一种来形成。
16.如权利要求12所述的方法，其中，以大体恒定的速度在纵向方向上展开、辊压成型和焊接所述板坯料。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述突出部分在介入所述一组多个辊压工位中的工位处连续形成。
18.如权利要求17所述的方法，其中，利用激光头工位形成所述突出部分，所述激光头工位设置在所述一组多个辊压工位的第一个工位和最后一个工位之间，以便在辊压成型过程中形成所述突出部分。
19.一种连续形成镀锌加强梁的方法，所述方法包括以下步骤：
将成卷的镀锌板坯料在大体水平的平面中展开；
在所述板坯料的上表面处形成突出部分；
对所述板坯料辊压成型以形成管状，其中，所述突出部分与所述板坯料的表面邻接以形成通风间隙；以及
在所述突出部分处激光焊接所述板坯料以连续形成焊接接头，其中，容许由所述焊接产生的氧化锌气体通过所述通风间隙从所述管状的内部逸出。
20.一种镀锌多管形梁，所述镀锌多管形梁是以镀锌金属板辊压成型来制造的，以形成两个相邻的管形部分，其共用所述梁的共同中心壁，所述镀锌多管形梁包括：
所述镀锌金属板的外部区段的边缘部分，所述边缘部分经由焊接接头附接至形成在所述镀锌金属板的中心区段处的加强肋，其中，所述镀锌金属板的所述边缘部分形成所述梁的所述共同中心壁；
其中，所述焊接接头具有的厚度将所述边缘部分的平面表面与所述加强肋的平面表面分开；
其中，所述焊接接头的所述厚度由从所述边缘部分或所述加强肋中的至少一个的平面表面突出的多个突出部分形成；并且
其中，当焊接所述焊接接头时，所述多个突出部分之间的纵向间隔提供通风开口，让由焊接产生的氧化锌烟气提供通风开口从所述梁的相应管形部分的内部逸出。
21.一种连续形成镀锌加强梁的方法，所述方法包括以下步骤：
将成卷的镀锌板坯料在大体水平的平面中展开；
通过第一辊压工位对所述板坯料辊压成型以形成开口截面形状，其中，所述板坯料的边缘部分与所述板坯料的中间部分隔开；
随着所述镀锌板坯料连续移动通过第一激光头工位，在所述第一激光头工位处的所述板坯料的所述边缘部分或所述中间部分中的至少一个的表面上形成浅凹；
通过第二辊压工位弯曲所述板坯料以形成管状，其中，所述板坯料的所述边缘部分与所述板坯料的所述中间部分接触，其中，所述浅凹在所述板坯料的所述边缘部分和所述中间部分之间形成通风间隙；以及
在第二激光头工位处将所述边缘部分激光焊接至所述板坯料的所述中间部分，以沿着所述浅凹连续形成焊接接头，其中，容许由所述焊接产生的氧化锌气体通过所述通风间隙从所述管状的内部逸出。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述第二激光头工位没有设置在所述管状的内部的内部芯轴。
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