CN114555453B - 一种用于车辆框架的成形钣金部件和相应的生产方法 - Google Patents

一种用于车辆框架的成形钣金部件和相应的生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114555453B
CN114555453B CN202080070920.4A CN202080070920A CN114555453B CN 114555453 B CN114555453 B CN 114555453B CN 202080070920 A CN202080070920 A CN 202080070920A CN 114555453 B CN114555453 B CN 114555453B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sheet metal
metal part
absorbing region
distortion absorbing
dimensional distortion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080070920.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114555453A (zh
Inventor
L·加尔塞兰·奥姆斯
D·科龙·莫雷诺
M·梅卡·马丁内斯
S·马克斯·杜兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Autotech Engineering SL
Original Assignee
Autotech Engineering SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Autotech Engineering SL filed Critical Autotech Engineering SL
Publication of CN114555453A publication Critical patent/CN114555453A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114555453B publication Critical patent/CN114555453B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/208—Deep-drawing by heating the blank or deep-drawing associated with heat treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D35/00—Combined processes according to or processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/002—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00
    • B21D35/005—Processes combined with methods covered by groups B21D1/00 - B21D31/00 characterized by the material of the blank or the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D47/00—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures
    • B21D47/01—Making rigid structural elements or units, e.g. honeycomb structures beams or pillars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/15—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted having impact absorbing means, e.g. a frame designed to permanently or temporarily change shape or dimension upon impact with another body
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C21D1/32—Soft annealing, e.g. spheroidising
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34—Methods of heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/13—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by hot working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0294—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a localised treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/673—Quenching devices for die quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00—Treating localised areas of an article

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Vehicle Step Arrangements And Article Storage (AREA)
  • Vehicle Interior And Exterior Ornaments, Soundproofing, And Insulation (AREA)
  • Automobile Manufacture Line, Endless Track Vehicle, Trailer (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于车辆框架的成形钣金部件(1),包括：在钣金部件(1)成形后被局部热软化的第一部分(2)。部件(1)还包括专用的三维畸变吸收区域(4)，该区域限定了内部边界(6)，在钣金部件(1)成形之后，第一部分(2)将在该内部边界内被局部热软化。畸变吸收区域(4)的尺寸使得一旦已经执行了所述局部热软化步骤，内部边界(6)就邻近第一部分(2)并且包围第一部分(2)以吸收由局部热软化的第一部分引起的尺寸畸变。本发明还涉及一种用于生产成形钣金部件(1)的方法。

Description

一种用于车辆框架的成形钣金部件和相应的生产方法
技术领域
本发明属于车辆工业中用于车辆框架的钣金部件的生产领域，并且尤其是用于与碰撞性能和被动安全性相关的那些部件。车辆部件框架指的是任何类型的车辆，例如汽车、卡车、火车、地铁等。
更具体地，本发明涉及一种用于车辆框架的成形钣金部件，其包括在所述钣金部件已经成形之后局部热软化的所述钣金部件的第一部分。
本发明还涉及一种用于生产具有局部热软化部分的成形钣金部件的方法，该方法包括用于成形出所述成形钣金部件的第一成形步骤，以及在所述第一成形步骤之后用于局部热软化所述成形钣金部件的第一部分的局部热软化步骤。
在本发明中，术语“热软化”应理解为通过加热对钣金的金相结构进行的改性，例如以降低其在热软化部分的屈服应力。由于这种金相改性，部件的这一部分与部件的其余部分相比具有不同的机械性能，特别是更高的延展性。
背景技术
现代车辆框架是钣金坯料通过例如冷冲压、压制硬化、辊轧成形或间接压制硬化等工艺生产的。这种车辆部件的示例是框架柱、摇杆、车顶部件、底板横梁、前轨等。这些部件优选地由提供约1500MPa的抗拉强度的超高强度钢(UHSS)制成。其优点是获得了极其坚固的部件。由于这些部件，可以创建乘客安全室，在事故的情况下，乘客安全室为乘客提供生存笼。然而，在这些车辆框架中，还要求在碰撞期间产生的能量被其一些预定区域吸收。该能量被这些区域的受控变形吸收。变形消耗的能量越多，对乘客造成的伤害就越小。
为了解决这个问题，并且为了具有更可预测的碰撞行为，以及也为了避免在后操作工艺(例如，焊接工艺)期间的裂纹，已知的是在框架中创建具有降低的抗拉强度(例如，约575MPa至1300MPa)的区域。
已知在框架中创建这些软化区域的几种工艺，例如通过选择性地淬火框架的一些部分，通过对部件的一些部分进行分体炉加热，或者通过激光或感应软化这些部件的一部分。
激光软化工艺由于其灵活性和适应性而特别可取。该方法通常应用于超高强度钢(UHSS)，并且包括热冲压部件的非等温快速热处理，即在模具中同时成形和淬火。这导致包含在材料中的马氏体的回火，并且因此降低了其上已执行该工艺的部分的抗拉强度。
激光软化工艺的目的是达到400℃至900℃的温度，优选500℃至750℃，以获得在500MPa至1400Mpa，并且优选地从600MPa至1200Mpa的范围内的抗拉强度值。局部应用软化处理，而不改变部件的其余部分的性质。回火发生的区域被称为软区。
与激光软化工艺相关的问题是，由于它是局部热处理，所以它会引起部件的几何变形。这可能导致部件在加热区域中超出公差。为了验证该技术，这种效应会产生问题，因为如果在局部软化工艺之后没有实现几何规格，车辆制造商可能不愿意使用该技术。
对该问题的可能解决的方案在于引入一个后处理步骤，以便将部件再次处于目标公差内。然而，由于其额外的成本和后勤复杂性，该额外的步骤不太理想。
US20190054513A1公开了一种用于生产具有至少两个不同强度区域和保护层的机动车辆组件的方法，该方法包括以下工艺步骤：[a]提供由钢合金制成的预涂覆坯料，该坯料可被硬化，[b]均匀加热至加热温度，该加热温度至少大于或等于AC1温度，优选大于或等于AC3温度，[c]保持该加热温度，使得预涂覆层与坯料合金化，[d]均匀地使合金化坯料冷却到450℃至700℃之间的中间冷却温度，[e]在第一类区域中将坯料从中间冷却温度部分加热到至少AC3温度，并将第二类区域保持在大致中间冷却温度，[f]热成形和压制硬化部分回火的坯料，以便成形机动车辆组件。在第一类型的区域中产生大于1400MPa的抗拉强度，在第二类型的区域中产生小于1050MPa的抗拉强度，并且在所述区域之间产生过渡区域。
US20140166166A1公开了一种生产汽车柱的方法。该汽车柱具有第一类型的区域和第二类型的区域，它们具有相互不同的强度。在两个区域之间形成宽度小于50mm的过渡区域。该汽车柱在第一类型的区域中具有贝氏体结构，并且在第二类型的区域中具有马氏体结构。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于车辆框架的具有增强的碰撞行为的成形钣金部件，其易于生产但保持所需的生产质量。该目的通过在开始时所指示的类型的成形钣金部件来实现，其特征在于，该成形钣金部件还包括三维畸变吸收区域，该三维畸变吸收区域限定了内部边界，在所述钣金部件成形之后，所述第一部分将在所述内部边界内被局部热软化，并且所述畸变吸收区域的尺寸被设计成使得一旦已经执行所述局部热软化步骤，则所述内部边界就邻近所述第一部分并且包围所述第一部分以吸收由所述局部热软化的第一部分引起的尺寸畸变。
三维畸变吸收区域或几何畸变吸收体可以通过在部件中产生任何类型的专用凹部或突起来获得，该凹部或突起在该部件中突出或穿透并且具有与围绕该畸变吸收区域的部件的其余部件不同的高度。
畸变吸收区域为随后必须被热软化的部分的周围提供了更高的刚度。然后，当执行热软化步骤时，在部件的第一部分中由热引起的张力被周围的该更高刚度的区域抵消。因此，第一部分的最终变形被减小或补偿，并且第一部分保持其尺寸稳定性或者至少变形被减小以便将部件保持在预定公差内。
本发明还包括多个优选特征，这些特征是从属权利要求的目标，并且其效用将在下文本发明实施例的详细描述中强调。
优选地，钣金部件通过由冷冲压、压制硬化、辊轧成形或间接压制硬化构成的组中的一种或多种工艺形成。
特别优选地，所述局部热软化步骤通过感应、激光束照射、电阻加热等来进行。然而，为了尽可能灵活地进行局部加热工艺，所述激光束照射是特别优选的。
如前面所解释的，在本发明的最优选应用中，部件是车辆框架部件。因此，为了通过成形使部件具有良好的可加工性，钣金部件具有0.5mm和8mm之间的厚度，优选在0.5mm和6mm之间，更优选在0.5mm和3mm之间，并且特别优选在0.8mm和2.5mm之间的厚度。
而且，为了在补偿局部热软化的第一部分的变形的技术效果和避免在部件中引入不希望的张力状态之间的良好折衷，在另一实施例中，所述畸变吸收区域具有在2和20mm之间的高度。该范围避免在部件中产生可能导致其不希望的疲劳失效的区域。
为了保证由热引起的尺寸畸变的最佳变形吸收，在优选实施例中，所述局部热软化的第一部分与所述内部边界的距离在0mm与50mm之间，并且优选地在0mm与10mm之间。
优选地，为了避免在畸变吸收区域中产生凹口效应，所述畸变吸收区域包括圆形边缘，并且所述内部边界由所述圆形边缘的内部切线限定。
优选地，当所述圆形边缘具有2mm至20mm之间、并且优选地在2mm至10mm之间的半径时，可以消除由于产生畸变吸收区域或随后的局部加热而引起的疲劳裂纹。
为了获得对碰撞情况下钣金部件变形的最佳控制，所述第一部分的面积在100mm2和50000mm2之间，并且优选地在100mm2和15000mm2之间。为了简化热软化部分的产生，还特别优选的是，第一部分是正方形或矩形。
在另一个实施例中，所述畸变吸收区域是由突起、凹部或周围凸块形成的组中的一个，并且其中所述畸变吸收区域包围用于执行所述局部热软化的第一部分的平坦部分。特别优选地，畸变吸收区域的横截面是半圆形、三角形、具有圆形边缘的等腰梯形横截面。
在不同形状的畸变吸收区域内，特别优选周围凸块，以获得最佳的畸变减少。
而且，当所述畸变吸收区域是周围凸块时，其还包括大于0至20mm宽的平台。该平台提供更好的顺应性并且进一步产生可以在其上焊接其他部件的区域。
在另一个实施例中，为了使部件在热软化步骤之后的变形最小化，所述内部边界是封闭的边界，以便完全包围所述局部热软化的第一部分。
本发明的另一目的是提出一种用于生产具有上述类型的局部热软化部分的成形钣金部件的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述热软化步骤之前的第二成形步骤，用于成形专用的三维畸变吸收区域，所述三维畸变吸收区域限定了内部边界，所述第一部分将在所述内部边界内被局部热软化，所述畸变吸收区域的尺寸设定成使得一旦已执行所述局部热软化步骤，所述内部边界就邻近所述第一部分并且包围所述第一部分以吸收由所述热软化步骤引起的尺寸畸变。
特别优选的是，所述成形步骤通过热冲压进行。热冲压允许生产超高强度钢(例如22MnB5硼钢)的冲压部件。这显著地提高了车辆的被动安全性，并减轻了框架的重量。可替代地，该部件可以通过使用传统的涂覆或未涂覆的汽车用钢进行冷冲压来生产。
此外，为了实现高效的生产工艺，所述第一成形步骤是冲压步骤，并且所述第一和第二成形步骤同时进行。通过在冲压模具中包括第二成形步骤，在部件生产工艺中不引入显著的额外成本，因为不需要额外的冲压步骤。然而，仍然可以获得本发明所达到的优点。
在另一个实施例中，在所述局部热软化步骤期间，将冲压部件的所述第一部分在300℃至1200℃之间加热，并且优选地从500℃加热至800℃。
最后，优选地通过用功率为500W-100kW，优选1kW-10kW的激光束照射所述第一部分来进行所述局部热软化步骤。
同样，本发明还包括在本发明的实施例的详细描述和附图中示出的其它细节特征。
附图说明
从下面的描述中，本发明的进一步的优点和特征将变得清楚，其中，在没有任何限制特征的情况下，参考附图，公开了本发明的优选实施例，其中：
图1示出了根据本发明的成形钣金部件的第一实施例的透视图，其为纵向梁的形状，该部件具有布置在钣金部件边缘上的畸变吸收区域，并包围局部热软化的第一部分。
图2示出了图1的钣金部件的畸变吸收区域的俯视图。
图3示出了图1的钣金部件的畸变吸收区域的横截面的详细视图。
图4A示出了当部件不具有畸变吸收区域时，在产生局部热软化的第一部分之后，图1的钣金部件的变形的数值模拟。
图4B示出了当部件具有根据本发明的包围第一部分的专用畸变吸收区域时，在产生局部热软化的第一部分之后，图1的钣金部件的变形的数值模拟。
图5示出了根据本发明的成形钣金部件的第二实施例的透视图，其为纵向梁的形状，该部件具有布置在钣金部件中心的畸变吸收区域，并包围局部热软化的第一部分。
图6示出了图5的钣金部件的畸变吸收区域的俯视图。
图7示出了图5的钣金部件的畸变吸收区域的横截面的详细视图。
图8A示出了当部件不具有畸变吸收区域时，在产生局部热软化的第一部分之后，图5的钣金部件的变形的数值模拟。
图8B示出了当部件具有根据本发明的包围第一部分的专用畸变吸收区域时，在产生局部热软化的第一部分之后，图5的钣金部件的变形的数值模拟。
图9至11示出了根据本发明的成形钣金部件的第三实施例的透视图，其为纵向梁的形状，该部件具有布置在钣金部件边缘上的畸变吸收区域，并包围局部热软化的第一部分。
图12A和12B示出了在产生局部热软化的第一部分之后，分别在没有和有畸变吸收区域的情况下，图9的钣金部件的变形的数值模拟。
图13至15示出了根据本发明的成形钣金部件的第四实施例的透视图，其为纵向梁的形状，该部件具有布置在钣金部件边缘上的畸变吸收区域，并包围局部热软化的第一部分。
图16A和16B示出了在产生局部热软化的第一部分之后，分别在没有和有畸变吸收区域的情况下，图13的钣金部件的变形的数值模拟。
图17至19示出根据本发明的成形钣金部件的第五实施例的透视图，其为纵向梁的形状，该部件具有布置在钣金部件边缘上的畸变吸收区域，并包围局部热软化的第一部分。
图20A和20B示出了在产生局部热软化的第一部分之后，分别在没有和有畸变吸收区域的情况下，图17的钣金零件的变形的数值模拟。
具体实施方式
图1至图3示出了根据本发明的用于车辆框架的成形钣金部件1的第一实施例，该车辆框架例如是用于汽车或包括金属框架的任何其它类型车辆的前轨。
尽管为了简单起见，部件1在图中没有示出厚度，但是部件1优选地具有在0.5mm与8mm之间的厚度；优选地在0.5mm与6mm之间的厚度，例如在该部件具有钣金部件的重叠的情况下。在其他情况下，部件1可以具有在0.5mm与3mm之间的厚度，并且特别优选地在0.8mm与2.5mm之间的厚度。
此外，部件1被描绘为纵向直梁。然而，该部件可以具有任何期望的构造，例如A柱、B柱或C柱、铰链柱、摇杆、前轨或后轨、车身底板或任何其他车辆框架部件。
所述钣金部件1包括第一部分2，在所述钣金部件1被冲压出来之后，该第一部分2被局部热软化。优选地，钣金部件1被激光软化。然而，也可以使用其它局部热软化方法，例如感应加热、电阻加热等。
为了解决提供具有增强的碰撞行为的成形钣金部件1的问题，但是该成形钣金部件1同时容易生产并保持所需的生产质量，而该部件在热处理之后不超出公差，钣金部件1包括专用的三维畸变吸收区域4，该三维畸变吸收区域4限定了内部边界6，在钣金部件1已经成形之后，所述第一部分2将在该内部边界6内被局部热软化。这在图2和图3中可以特别地观察到，其中，畸变吸收区域4由具有圆形边缘的半圆形凸块形成。如从图2中显而易见的，在这种情况下，内部边界6由圆形边缘的内部切线限定。而且，在这种情况下，畸变吸收区域4具有10mm的高度，其中，圆形边缘具有5mm的半径。因此，取将要进行热软化的区域中的部件的整个平面P1，在这种情况下，畸变吸收区域4是周围凸块。然后，畸变吸收区域4包围平坦部分12，在该平坦部分12中，第一部分2将被热软化。
因此，畸变吸收区域4的尺寸被设计成使得一旦已经执行局部热软化步骤，内部边界6就邻近第一部分2并且包围所述第一部分2以吸收由所述局部热软化的第一部分2引起的尺寸畸变。
在本发明中，表述“包围第一部分”还包括第一部分位于部件的边缘上的情况。如从图2中明显看出的，自由边缘8没有凸块。然而，这不会导致部件1超出公差，因为畸变吸收区域4的其余部分补偿了由热引起的变形，并避免了在没有畸变吸收区域4可用时发生的钣金部件的不受控制的变形。
表述“包围第一部分”既不排除畸变吸收区域4在其延伸中具有小的中断。例如，在图1至3的情况下，畸变吸收区域4可能在拐角10处中断。然而，这不会导致畸变吸收区域4失去畸变吸收效果。实际上，在这种情况下的效果在某种程度上类似于热软化的第一部分2位于部件边缘上时的效果。
而且，为了保证畸变吸收区域4的有效功能，局部热软化的第一部分2距内部边界6的距离D1在0至50mm之间，并且优选地在0至10mm之间。在这种情况下，必须指出，从图18中可以明显看出，距离D1不必在所有情况下都是恒定的，以具有有效的畸变吸收效果。
优选地，第一部分2具有在100mm2与50000mm2之间并且优选地在100mm2与15000mm2之间的面积，并且是正方形或矩形形状。
用于生产具有局部热软化部分的成形钣金部件1的方法如下。
首先从钣金坯料开始，第一成形步骤在成形模具或轧制装置中进行，以用于成形钣金部件1。钣金部件可通过例如冷冲压、压制硬化、辊轧成形或间接压制硬化的方法来生产。即使部件可在冷或热条件下或通过轧制来冲压，但优选地，成形步骤通过也被称为热冲压的压制硬化来执行。
然后，进行用于形成三维畸变吸收区域4的第二成形步骤。优选地，当所使用的方法是通过冷冲压或压制硬化时，该第二成形步骤与第一成形步骤同时进行。第二成形步骤限定了内部边界6，第一部分2将在该内部边界6内被局部热软化。
最后，在冲压步骤之后，局部热软化步骤发生，以用于局部热软化所述冲压部件的第一部分2。特别优选地，热软化步骤通过用具有包括在500W和100kW之间，并且特别优选地在1kW和10kW之间的功率的激光束照射第一部分2来进行。然后，第一部分2在400℃和1200℃之间被加热，优选地从500℃到800℃。畸变吸收区域4的尺寸设定成使得一旦执行局部热软化步骤，内部边界6就邻近第一部分2并且包围第一部分2以吸收由热软化步骤引起的尺寸畸变。
图4A和4B示出了产生畸变吸收区域4的效果。
图4A示出了在没有畸变吸收区域4可用的情况下，在产生热软化的第一部分4之后的钣金部件1的变形。在这种情况下，实现了以下畸变值。
相反，图4B示出了当部件具有畸变吸收区域4时，在产生热软化的第一部分4之后，钣金部件1的变形，由此达到以下变形％减小。
因此，从上述表中可以清楚地得出，在发生局部热软化工艺之后，畸变吸收区域4导致钣金部件1的明显变形减小。特别地，利用畸变吸收区域4，相对于钣金部件上的最大畸变，实现了75.7％的变形减小。另外，在热软化部件的中心区域中，由于周围凸块，可以获得更好的结果，因为可以获得93.3％的变形减小。
下面，描述了进一步的实施例，其具有与前述第一实施例共同的多个特征。因此，从现在起，仅描述区别特征，而对于共同特征，参照上面的描述。
图5至图7示出了根据本发明的钣金部件的第二实施例。显然，在这种情况下，畸变吸收区域4位于该部件的中心区域。同样，为了简单起见，示出了纵向U形梁，例如汽车前轨。然而，本发明同样适用于车辆框架的任何钣金部件。
现在，畸变吸收区域4是具有圆形边缘10的封闭的周围凸块。更具体地，在这种情况下，内部边界6是封闭的边界，以便完全地包围局部热软化的第一部分2。在这种情况下，畸变吸收区域4提供更均匀且更好的畸变吸收效果，如下面在比较表3和4中所示。另外，与之前的实施例不同，畸变吸收区域4还具有0.1至20mm宽的平台14。
对应于图8A，在没有几何畸变吸收体的钣金部件中获得以下变形值。
相反，通过提供具有内部边界6的周围凸块形状的几何畸变吸收体，该内部边界6是封闭的边界，以便完全包围所述局部热软化的第一部分2，尤其是获得如从表4中显而易见的性能结果。
图9至图11示出了一个实施例，其中畸变吸收区域4是具有圆角的等腰梯形的横截面的突起。
表5示出了根据图12A的没有畸变吸收区域4的成形钣金部件的变形结果。
同样，从表6中可以明显看出，由于如图12B中的截棱锥状畸变吸收区域4，实现了83％的最大畸变减小。
图13至图15的实施例类似于图9至图11的实施例，但是在这种情况下，畸变吸收区域4是具有圆角的倒等腰梯形的横截面的凹部。
表7示出了根据图16A的没有畸变吸收区域4的成形钣金部件的变形结果。
此外，从表8中可以明显看出，由于如图16B中的倒截棱锥状畸变吸收区域4，实现了83％的最大畸变减小。
最后，在图17至19的实施例中，畸变吸收区域4的高度是可变的。在这种情况下，梁的U形横截面已经被用于构造畸变吸收区域4的一部分，使得仅需要两个横向凸块。
表9示出了根据图20A的没有畸变吸收区域4的成形钣金部件的变形结果。
同样，从表10中可以明显看出，在这种情况下，实现的畸变减小仅为44.6％。然而，畸变吸收区域4的技术效果仍然是明显的。
此外，必须指出的是，相同的部件1可以包括多个部分2，所述多个部分2被局部热软化，以便调整部件的变形行为。
最后，不能丢弃的是，畸变吸收区域4的形状是前面解释的实施例的组合。

Claims (23)

1.一种用于车辆框架的成形钣金部件（1），包括：
[a]所述钣金部件（1）的第一部分（2），其在所述钣金部件（1）已经成形之后被局部热软化，
其特征在于，还包括：
[b]专用的三维畸变吸收区域（4），其限定内部边界（6），在所述钣金部件（1）已经成形之后，所述第一部分（2）将在所述内部边界内被局部热软化，以及
[c]所述三维畸变吸收区域（4）的尺寸被设计成使得一旦已经执行所述局部热软化步骤，所述内部边界（6）就邻近所述第一部分（2）并且包围所述第一部分（2）以吸收由局部热软化的第一部分引起的尺寸畸变。
2.根据权利要求1所述的钣金部件（1），其特征在于，所述钣金部件（1）具有在0.5 mm和8 mm之间的厚度。
3.根据权利要求1所述的钣金部件（1），其特征在于，所述钣金部件（1）具有在0.5 mm和6 mm之间的厚度。
4.根据权利要求1所述的钣金部件（1），其特征在于，所述钣金部件（1）具有在0.5 mm和3 mm之间的厚度。
5.根据权利要求1所述的钣金部件（1），其特征在于，所述钣金部件（1）具有在0.8 mm和2.5 mm之间的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述三维畸变吸收区域（4）具有在2 mm和20 mm之间的高度。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述局部热软化的第一部分（2）距离所述内部边界（6）在0至50 mm之间。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述局部热软化的第一部分（2）距离所述内部边界（6）在0至10 mm之间。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述三维畸变吸收区域（4）包括圆形边缘，并且所述内部边界（6）由所述圆形边缘的内部切线限定。
10.根据权利要求9所述的钣金部件（1），其特征在于，所述圆形边缘具有在2 mm和20mm之间的半径。
11.根据权利要求9所述的钣金部件（1），其特征在于，所述圆形边缘具有在2 mm和10mm之间的半径。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述第一部分（2）具有在100 mm2和50000 mm2之间的面积。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述第一部分（2）具有在100 mm2和15000 mm2之间的面积。
14.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述三维畸变吸收区域（4）是由突起、凹部或周围凸块形成的组中的一个，并且所述三维畸变吸收区域（4）包围用于执行所述局部热软化的第一部分（2）的平坦部分。
15.根据权利要求14所述的钣金部件（1），其特征在于，当所述三维畸变吸收区域（4）是周围凸块时，所述三维畸变吸收区域（4）还包括大于0至20 mm宽的平台。
16.根据权利要求1至5中任一项所述的钣金部件（1），其特征在于，所述内部边界（6）是封闭边界，以便完全包围所述局部热软化的第一部分（2）。
17.一种用于生产具有局部热软化部分的成形钣金部件（1）的方法，包括：
[a]第一成形步骤，用于成形出所述成形钣金部件，以及
[b]局部热软化步骤，在所述第一成形步骤之后，用于局部热软化所述成形钣金部件（1）的第一部分（2），
其特征在于，还包括：
[c]在所述热软化步骤之前的第二成形步骤，用于形成专用的三维畸变吸收区域（4），所述三维畸变吸收区域（4）限定了内部边界（6），所述第一部分（2）将在所述内部边界内被局部热软化，
[d]所述三维畸变吸收区域（4）的尺寸被设计成使得一旦已经执行所述局部热软化步骤，所述内部边界（6）就邻近所述第一部分（2）并且包围所述第一部分（2）以吸收由所述热软化步骤引起的尺寸畸变。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二成形步骤通过热成形或冷成形来进行。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述第一成形步骤是冲压步骤，并且所述第一成形步骤和第二成形步骤同时执行。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述局部加热软化步骤期间，将冲压部件的所述第一部分（2）加热至300℃与1200℃之间。
21.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述局部加热软化步骤期间，将冲压部件的所述第一部分（2）加热至500℃与800℃之间。
22.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述局部热软化步骤通过用功率在500 W和100 kW之间的激光束照射所述第一部分（2）来进行。
23.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述局部热软化步骤通过用功率在1 kW和10 kW之间的激光束照射所述第一部分（2）来进行。
CN202080070920.4A 2019-11-08 2020-11-06 一种用于车辆框架的成形钣金部件和相应的生产方法 Active CN114555453B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19382980 2019-11-08
EP19382980.1 2019-11-08
PCT/EP2020/081322 WO2021089800A1 (en) 2019-11-08 2020-11-06 A forming sheet metal part for a vehicle frame and corresponding production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114555453A CN114555453A (zh) 2022-05-27
CN114555453B true CN114555453B (zh) 2024-06-14

Family

ID=68610124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080070920.4A Active CN114555453B (zh) 2019-11-08 2020-11-06 一种用于车辆框架的成形钣金部件和相应的生产方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220388574A1 (zh)
EP (1) EP4054777B1 (zh)
JP (1) JP2023500809A (zh)
CN (1) CN114555453B (zh)
ES (1) ES2967460T3 (zh)
WO (1) WO2021089800A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111727149B (zh) * 2018-10-12 2022-05-17 日本制铁株式会社 骨架部件
WO2022025098A1 (ja) * 2020-07-31 2022-02-03 日本製鉄株式会社 自動車車体の構造部材

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10049660B4 (de) * 2000-10-07 2005-02-24 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Herstellen lokal verstärkter Blechumformteile
JP4325223B2 (ja) * 2003-03-04 2009-09-02 Ｊｆｅスチール株式会社 焼付け硬化性に優れる超高強度冷延鋼板およびその製造方法
DE102009015013B4 (de) * 2009-03-26 2011-05-12 Voestalpine Automotive Gmbh Verfahren zum Herstellen partiell gehärteter Stahlbauteile
DE102009020423A1 (de) * 2009-05-08 2010-11-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Teileverbund mit einem pressgehärteten Blechbauteil
DE102010012830B4 (de) * 2010-03-25 2017-06-08 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugkomponente und Karosseriebauteil
DE102010012832B4 (de) * 2010-03-25 2016-01-21 Benteler Automobiltechnik Gmbh Kraftfahrzeugsäule
DE102010012825B4 (de) * 2010-03-25 2012-03-22 Benteler Automobiltechnik Gmbh Querträger sowie Stoßträgeranordnung
JP5310950B2 (ja) * 2010-08-26 2013-10-09 新日鐵住金株式会社 衝撃吸収部材
DE102010048209C5 (de) 2010-10-15 2016-05-25 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten pressgehärteten Metallbauteils
KR101610766B1 (ko) * 2011-12-15 2016-04-08 도요타 지도샤（주） 차량 전부 구조
CN105377462B (zh) * 2013-07-05 2019-01-18 自动工程公司 带有受控制的变形取向的金属件
DE102013108265B4 (de) * 2013-08-01 2018-09-13 Thyssen Krupp Steel Europe AG Baugruppe von gehärteten Bauteilen und Verfahren zur Herstellung
WO2015150848A1 (fr) * 2014-03-31 2015-10-08 Arcelormittal Investigación Y Desarrollo Sl Procede de fabrication a haute productivite de pieces d'acier revêtues et durcies a la presse
JP5825413B1 (ja) * 2014-04-23 2015-12-02 Ｊｆｅスチール株式会社 熱間プレス成形品の製造方法
US20170182918A1 (en) * 2014-05-23 2017-06-29 Johnson Controls Technology Company In-process laser hardening/forming of vehicle seat structures and components
BR112017005904A2 (pt) * 2014-09-22 2017-12-12 Autotech Eng A I E ?deformações controladas em peças metálicas?
DE102014016614A1 (de) * 2014-10-31 2016-05-04 Salzgitter Flachstahl Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Bauteils durch Umformen einer Platine aus Stahl
DE102015103721B3 (de) * 2015-03-13 2015-12-17 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Blechumformbauteils mit bereichsweise voneinander verschiedenen Wandstärken sowie Achshilfsrahmen
CN108136498A (zh) * 2015-08-04 2018-06-08 自动工程公司 加强结构部件
KR102607041B1 (ko) * 2015-12-18 2023-11-29 오토테크 엔지니어링 에스.엘. B-필러 중심 빔 및 제조 방법
EP3211103B1 (de) * 2016-02-25 2020-09-30 Benteler Automobiltechnik GmbH Verfahren zur herstellung eines kraftfahrzeugbauteils mit mindestens zwei voneinander verschiedenen festigkeitsbereichen
KR20180001308A (ko) * 2016-06-27 2018-01-04 주식회사 성우하이텍 국부연화 핫스탬핑 방법
ES2970531T3 (es) * 2016-09-20 2024-05-29 Autotech Eng Sl Refuerzo de componentes estructurales
DE102018129725B4 (de) * 2018-11-26 2022-07-14 Benteler Automobiltechnik Gmbh Fahrzeugbauteil für ein Fahrzeug

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
局部热处理提高铝合金复杂零件成形性的模拟研究;王志坚;王佳乐;宋鸿武;尚晓峰;;塑性工程学报;20190624(第03期);全文 *
车身制造中的铝合金板热处理-冲压一体化技术;徐振海;单德彬;;材料科学与工艺;20180206(第03期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
ES2967460T3 (es) 2024-04-30
CN114555453A (zh) 2022-05-27
JP2023500809A (ja) 2023-01-11
EP4054777A1 (en) 2022-09-14
US20220388574A1 (en) 2022-12-08
WO2021089800A1 (en) 2021-05-14
EP4054777B1 (en) 2023-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10151009B2 (en) Method for producing a motor vehicle component, and a body component
KR101149728B1 (ko) 차량용 멤버 제작방법
CN109072322B (zh) 具有至少两个强度不同的区域的汽车组件的制备方法
JP3389562B2 (ja) 車輌用衝突補強材の製造方法
EP3960592B1 (en) Method for manufacturing an unitary body side structural frame of a vehicle and corresponding unitary body side structural frame
EP3390206B1 (en) B-pillar central beam and method for manufacturing
EP3436207B1 (en) B-pillar with tailored properties
CN114555453B (zh) 一种用于车辆框架的成形钣金部件和相应的生产方法
US20100086803A1 (en) Hot-formed profile
KR101035753B1 (ko) Ｔｗｂ 공법을 이용한 핫 스탬핑 성형체 및 그 제조 방법
JP6443704B2 (ja) 車体部品の製造方法
EP3390205B1 (en) Structural beams of hardened uhss with reinforcement and method for manufacturing
KR20070094278A (ko) 자동차 도어 보강재 및 이의 제조 방법
WO2021087117A1 (en) Pillar having variable strength
CN114952185B (zh) 侧围加强件的成型方法
RU2811746C2 (ru) Конструктивная рама боковины транспортного средства
JP2022110891A (ja) 車両用ｂピラーの製造方法
CN118019682A (zh) 用于车辆的底板面板和方法
KR20230103522A (ko) 고강도의 차량 바디 부품 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant