SE531252C2 - Impact hardened steel beam - Google Patents

Description

25 30 531 252 Höghâllfast kolstål (dragbrottgräns <800 MPa) används vanligen för fordonskomponen- ter som är konstruerade för krockskydd beroende på fysikaliska egenskaper, så som hög hållfasthet, god formbarhet, och inneboende förmåga att ta upp krockenergin i en krocksituation. 25 30 531 252 High-strength carbon steel (tensile strength <800 MPa) is commonly used for vehicle components that are designed for crash protection depending on physical properties, such as high strength, good formability, and inherent ability to absorb crash energy in a crash situation.

Komponenter som är tillverkade av höghållfast kolstål är tunga, vilket leder till ett tungt fordon och därvid åtföljande nackdelar, så som hög bränsleförbrukning. När hög hållfasthet i kombination med låg vikt krävs, kan ultrahöghållfasta kolstål (dragbrottgräns >800 MPa), exempelvis borstål, användas. Dock kan ultrahöghâllfasta kolstål medföra formbarhetsproblem liksom låg duktilitet, vilket kan leda till sprött brott.Components made of high-strength carbon steel are heavy, which leads to a heavy vehicle and associated disadvantages, such as high fuel consumption. When high strength in combination with low weight is required, ultra-high-strength carbon steels (tensile strength limit> 800 MPa), for example boron steels, can be used. However, ultra-high-strength carbon steels can cause formability problems as well as low ductility, which can lead to brittle fracture.

Ett exempel på en krockbalk beskrivs i EP 1520741, i vilken balken beskrivs såsom en lastbärande balk för bil innefattande ett rektangulärt stålrör. Sprött brott identlfieras såsom ett problem, vilket uppstår för höghållfasta organ med dragbrottgränser som överstiger 1470 MPa. De föredragna produktionsmetodema inkluderar t ex dragning, valsning eller extrudering. l WO 021064390 beskrivs tillverkning av en fordonsdörr med låg vikt, innefattande en stödjande dörram som inkluderar åtminstone en krockbalk, genom varmformning särskilt varmpressning. Dragbrottgränser på över 1000 MPa upp till 1500 MPa förväntas när borstål används. i _ Konventionella tillverkningsprocesser för fordonskomponenter använder i allmänhet varmformning. För att undvika extrakostnader som är förbundna med utbyte av maski- nema i produktionsenheterna, är det en avsevärd fördel om komponenterna kan tillver- kas genom konventionella varmformningstekniker. i Följaktligen är ett syfte med föreliggande uppfinning att .tillhandahålla en krockbalk för användning i fordon, vilken tillhandahåller förbättrade stötuppfångande egenskaper per viktenhet, varvid krockbalken kan utformas med konventionella varmformningstekniker. 10 15 20 25 30 53'l 252 Sammanfattning av uppfinningen Det uppgivna syftet uppnås av föreliggande uppfinning i enlighet med krav 1. Krockbal- ken, enligt uppfinningen, innefattar utsklljningshärdbart rostfritt stål, varvid stålet har en sammansättning, allt i viktprocent, av: C ' max 0,07 Si max 1,2 Mn max 0,7 Cr 10-14 Mo max 1,5 Ni 7-12 Cu max 2,6 Ta 0,6-2,0 (Nb+Ta) max 0,7 återstoden Fe och normalt förekommande föroreningar.An example of a crash beam is described in EP 1520741, in which the beam is described as a load-bearing beam for a car comprising a rectangular steel pipe. Crisp fracture is identified as a problem, which occurs for high-strength members with tensile strength limits exceeding 1470 MPa. The preferred production methods include, for example, drawing, rolling or extrusion. WO 021064390 describes the manufacture of a lightweight vehicle door, comprising a supporting door frame which includes at least one crash beam, by hot forming, in particular hot pressing. Tensile strength limits of over 1000 MPa up to 1500 MPa are expected when boron steel is used. Conventional manufacturing processes for automotive components generally use thermoforming. In order to avoid extra costs associated with the replacement of the machines in the production units, it is a considerable advantage if the components can be manufactured by conventional thermoforming techniques. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a crash bar for use in vehicles which provides improved shock absorbing properties per unit weight, wherein the crash bar can be formed by conventional thermoforming techniques. Summary of the Invention The stated object is achieved by the present invention in accordance with claim 1. The impact beam, according to the invention, comprises precipitation hardenable stainless steel, the steel having a composition, all in weight percent, of: C 'max 0.07 Si max 1.2 Mn max 0.7 Cr 10-14 Mo max 1.5 Ni 7-12 Cu max 2.6 Ta 0.6-2.0 (Nb + Ta) max 0.7 the residue Fe and normally occurring contaminants.

Användning av ett utskiljningshärdbart rostfritt stål, enligt föreliggande uppfinning, i en krockbalk, tillhandahåller en fordonskomponent med förbättrade stötuppfångande egen- skaper per viktenhet, vilket exempelvis kan underlätta signifikant viktreduktion av krock- balken medan samma energiupptagande egenskaper bevaras.The use of a precipitation-hardenable stainless steel, according to the present invention, in a crash beam provides a vehicle component with improved shock-absorbing properties per unit weight, which can, for example, facilitate significant weight reduction of the crash beam while maintaining the same energy-absorbing properties.

Föreliggande uppfinning hänför sig även till en metod för att producera en krockbalk, innefattande nämnda utskiljningshärdbara rostfria stål, genom varmformning, så som exempelvis varmpressning eller presshärdning. Presshärdning är en tillverkningsprocess för ultrahöghållfasta komponenter med låg vikt, i vilken samtidig formning och härdning utnyttjas. Genom att använda presshärdning möjliggörs formning av komplexa geometrier beroende på den höga formbarheten hos det heta stålet, och härdningen leder till en komponent med mycket hög sträck- och dragbrottgräns, liksom hög måttnoggrannhet. Vidare är nya utforrnningsmöjligheter tillgängliga och komplexa utformningar är möjliga, vilket exempelvis kan leda till utrymmesbesparingar när fordonskarossen sätts ihop. Utformningen kan även syfta till att kontrollera upptagningen av krockenergin; genom att kontrollera deformationen av balken. 10 15 20 25 30 531 252 Genom att använda konventionella tillverkningstekniker, så som presshärdning, kan extrakostnader som är förbundna med utbyte av maskinerna i produktionsenheterna undvikas.The present invention also relates to a method of producing a crash beam, comprising said precipitation hardenable stainless steels, by thermoforming, such as hot pressing or die hardening. Press hardening is a manufacturing process for ultra-high-strength, low-strength components, in which simultaneous molding and hardening are used. The use of press hardening enables the formation of complex geometries due to the high formability of the hot steel, and the hardening leads to a component with a very high tensile and tensile strength, as well as high dimensional accuracy. Furthermore, new design possibilities are available and complex designs are possible, which can, for example, lead to space savings when the vehicle body is assembled. The design may also aim to control the uptake of the impact energy; by controlling the deformation of the beam. By using conventional manufacturing techniques, such as press hardening, additional costs associated with replacing the machines in the production units can be avoided.

Kort beskrivning av ritningarna Figur 1 illustrerar exempel på krockbalkar i en bil, vilka kan innefatta utskiljnings- härdbart rostfritt stål, enligt föreliggande uppfinning.Brief description of the drawings Figure 1 illustrates examples of crash beams in a car, which may comprise precipitation-curable stainless steel, according to the present invention.

Figur 2 illustrerar en fordonsdörr med en midjeförstärkningsbalk och en i siaokrockbaik.Figure 2 illustrates a vehicle door with a waist reinforcement beam and one in siaokrockbaik.

Figur 3 illustrerar ett tvärsnitt med två korsande tangenter.Figure 3 illustrates a cross section with two intersecting keys.

Figur 4 illustrerar exempel på tvärsnittsgeometrier för krockbalkar.Figure 4 illustrates examples of cross-sectional geometries for crash beams.

Figur 5 illustrerar exempel på komplexa tvärsnittsgeometrier för krockbalkar.Figure 5 illustrates examples of complex cross-sectional geometries for crash beams.

Figur 6 illustrerar den struktur som används i F EA (finit elementanalys) för en balk med cirkulärt tvärsnitt.Figure 6 illustrates the structure used in F EA (fi nit element analysis) for a beam with a circular cross section.

Figur 7 illustrerar den struktur som används i FEA för en balk med C-format tvär- snitt.Figure 7 illustrates the structure used in FEA for a beam with a C-shaped cross-section.

Figur 8 illustrerar resultat från FEA som jämför stål enligt föreliggande uppfinning med borstål av typen mat nr 1.5528, med användning av en balk med cir- kulärt tvärsnitt och en väggtjocklek av 1,5 mm.Figure 8 illustrates results from the FEA comparing steel according to the present invention with boron steel of the type No. 1.5528, using a beam with a circular cross-section and a wall thickness of 1.5 mm.

Figur 9 illustrerar resultat från FEA som jämför stål enligt föreliggande uppfinning med borstål av typen mat nr 1.5529, med användning av en balk med cir- kulärt tvärsnitt och en väggtjocklek av 1,5 mm.Figure 9 illustrates results from the FEA comparing steel according to the present invention with drill steel of the type food no. 1.5529, using a beam with a circular cross-section and a wall thickness of 1.5 mm.

Figurerna ska intebetraktas såsom skalenligt ritade, eftersom vissa särdrag kan 'ha överdrlvits för att tydligt illustrera uppfinningen.The figures should not be construed as scaled-down, as certain features may have been exaggerated to clearly illustrate the invention.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen För att uppnå en väsentlig viktreduktion, medan hållfasthet och energiupptagning upp- rätthålls, bör krockbalken innefatta stål med ultrahög hållfasthet (>1000 MPa). Ultrahög- hållfast utskiljningshärdbart rostfritt stål tillhandahåller hög dragbrottgräns kombinerat - med utmärkta stötuppfångande egenskaper, och är ett alternativ till ultrahöghållfast kol- 10 15 20 25 30 531 252 stål. När stål med högre hâllfasthet används kan mängden material i komponenten reduceras beroende på den förbättrade energiupptagande förmågan per viktenhet.Detailed description of the invention In order to achieve a significant weight reduction, while maintaining strength and energy absorption, the impact beam should include steel with ultra-high strength (> 1000 MPa). Ultra-high-strength precipitation-hardenable stainless steel provides a high tensile strength combined - with excellent shock-absorbing properties, and is an alternative to ultra-high-strength carbon 10 15 20 25 30 531 252 steel. When higher strength steels are used, the amount of material in the component can be reduced depending on the improved energy absorption capacity per unit weight.

Därmed reduceras den totala vikten av komponenten, och slutligen vikten på fordonet.This reduces the total weight of the component, and finally the weight of the vehicle.

Detta kan åstadkommas genom att exempelvis reducera väggtjockleken hos krockbal- ken. istället för att erhålla reducerad vikt medan de stötuppfångande egenskaperna förblir oförändrade kan en ökning av hållfastheten åstadkommas genom att tillverka en krock- balk med användning av ett ultrahöghållfast stål, med bibehållen mängd stötuppfång- ande material.This can be achieved by, for example, reducing the wall thickness of the impact beam. instead of obtaining reduced weight while the shock-absorbing properties remain unchanged, an increase in strength can be achieved by manufacturing a crash beam using an ultra-high-strength steel, while retaining the amount of shock-absorbing material.

En krockbalk som är konstruerad för krockskydd, såsom beskrivs i föreliggande beskriv- ning, kan användas i flera typer av fordon, så som bilar, motorcyklar, bussar, lastbilar, bandtraktorer och traktorer. Balken kan vara sammanfogad med, eller vara en del av, fordonsramen, dvs chassit utom drivmekanismen, eller fordonskarosstrukturen. Krock- balken kan även användas i andra typer av fordon så som motorbåtar, snöskotrar, eller 'luftburna fordon så som helikoptrar eller flygplan. Exempelvis är krockbalkar viktiga komponenter i golvstrukturen hos helikoptrar.A crash bar designed for crash protection, as described in the present description, can be used in typer your types of vehicles, such as cars, motorcycles, buses, trucks, tracked tractors and tractors. The beam can be joined to, or be part of, the vehicle frame, ie the chassis outside the drive mechanism, or the vehicle body structure. The crash beam can also be used in other types of vehicles such as motorboats, snowmobiles, or 'airborne vehicles such as helicopters or aircraft. For example, crash beams are important components in the floor structure of helicopters.

Figur 1 illustrerar exempel på krockbalkar i en bil. Följande komponenter identifieras i figuren: stötfångarbalk 1, sidobalk 2, A-stolpsförstärkning 3, främre takbalk 4, takbalk 5, B-stolpsförstärkning 6, golvbalk 7, dörrbalk 8, tvärbalk 9 och midieförstärkningsbalk 10.' Krockbalkar, vilka är belägna på mer än ett ställe, exempelvis sidobalkar 2 och A- stolpsförstärkningar 3, är normalt placerade vid motsvarande sidor i fordonet och är därför inte indikerade i Figur 1. Exempel på krockbalkar i en fordonsdörr 21 som inne- fattar en midjeskena 22 och en .sidokrockbalk 23 är illustrerade i Figur 2.Figure 1 illustrates examples of crash beams in a car. The following components are identified in the clock: bumper beam 1, side beam 2, A-pillar reinforcement 3, front roof beam 4, roof beam 5, B-pillar reinforcement 6, floor beam 7, door beam 8, cross beam 9 and waist reinforcement beam 10. ' Crash beams, which are located in more than one place, for example side beams 2 and A-pillar reinforcements 3, are normally located at corresponding sides of the vehicle and are therefore not indicated in Figure 1. Examples of crash beams in a vehicle door 21 comprising a waist rail 22 and a side impact beam 23 are illustrated in Figure 2.

I detta sammanhang anses en balk vara en struktur som innefattar ett tvärsnitt med åtminstone två korsande tangenter, illustrerat i Figur 3 såsom t1 och t2 för en vinkelbalk 31, och t1' och t2' en för balk med ett cirkulärt tvärsnitt 32, varvid tangenterna definierar ett tvådimensionellt plan, och varvid strukturen är utsträckt i en riktning som huvudsakli- 10 15 20 25 30 531 252 gen är vinkelrät mot planet. Balken kan vara konstruerad i ett antal olika former och storlekar. Figur 4 visar några exempel på grundläggande tvärsnittsformer på krockbal- kar: cirkulär 41, elliptisk 42, U-formad 43, C-formad 44 eller hattformad 45. Tvärsnittet kan även ha en huvudsakligen kvadratisk form, huvudsakligen trekantig form, huvudsak- ligen fyrhörnig form, huvudsakligen femhörnig form, liksom ha oregelbundna former.In this context, a beam is considered to be a structure comprising a cross section with at least two intersecting keys, illustrated in Figure 3 as t1 and t2 for an angular beam 31, and t1 'and t2' for a beam with a circular cross section 32, the keys defining a two-dimensional plane, and wherein the structure extends in a direction substantially perpendicular to the plane. The beam can be constructed in a number of different shapes and sizes. Figure 4 shows some examples of basic cross-sectional shapes on impact beams: circular 41, elliptical 42, U-shaped 43, C-shaped 44 or hat-shaped 45. The cross-section can also have a substantially square shape, mainly triangular shape, mainly quadrilateral shape , mainly pentagonal shape, as well as having irregular shapes.

Tvärsnittet av balken kan rymma en eller flera öppna sektioner, så som det öppna området A som definieras av t1 och t2 i Figur 3, och/eller en eller flera slutna sektioner, så som området B i Figur 3. Dessutom kan formen och/eller storleken på tvärsnittet antingen vara identisk eller variera längs balkens hela utsträckning.The cross-section of the beam may accommodate one or öppna your open sections, such as the open area A as defined by t1 and t2 in Figure 3, and / or one or fl your closed sections, such as the area B in Figure 3. In addition, the shape and / or the size of the cross-section either be identical or vary along the entire extent of the beam.

Genom att använda en specifik utformning, så som ett specifikt tvärsnitt, kan krockbal- ken anpassas för att ta upp krockenergi, via kontrollerad deformation av balken. Krock- balken kan även anpassas för att överföra krockenergi till andra delar av fordonsramen och/eller fordonskarosstrukturen, och sålunda rikta bort krockenergin från krockzonen. l Figur 5 är exempel på komplexa geometriska former tvärsnitt av krockbalkar illustre- rade. De tvärsnitt som är illustrerade i Figur 5 är exempel på en golvbalk 51, en midje- skena i en fordonsdörr 52, en sidokrockbalk i en fordonsdörr 53 och en takbåge 54.By using a specific design, such as a specific cross-section, the impact beam can be adapted to absorb impact energy, via controlled deformation of the beam. The impact beam can also be adapted to transmit impact energy to other parts of the vehicle frame and / or vehicle body structure, thus directing the impact energy away from the impact zone. Figure 5 is an example of complex geometric shapes cross-sections of crash beams illustrated. The cross-sections illustrated in Figure 5 are examples of a floor beam 51, a waist rail in a vehicle door 52, a side impact beam in a vehicle door 53 and a roof frame 54.

För att undvika extrakostnader associerade med investeringar för att modifiera existe- rande tiltverkningsprocess bör det utskiljningshärdbara rostfria stålet vara lämpligt för varmformning. Dock kan inte alla utskiljningshärdbara rostfria stål utformas med vann- formningstekniker utan att bli alltför hårda under processen. Om stålets hårdhet ökar alltför mycket under varmformningsprocessen, kan det leda till skadliga spröda brott och dåliga stötuppfångande egenskaper, vilket inte är önskvärt i en krockbalk.In order to avoid additional costs associated with investments to modify the existing manufacturing process, the precipitation-hardenable stainless steel should be suitable for thermoforming. However, not all precipitation-hardenable stainless steels can be designed with water-forming techniques without becoming too hard during the process. If the hardness of the steel increases too much during the thermoforming process, it can lead to harmful brittle fractures and poor shock-absorbing properties, which is not desirable in a crash beam.

Tre exempel på utskiljningshärdbara rostfria stål som uppfyller de krav som uppgetts ovan, bland annat utmärkta stötuppfångande egenskaper och möjlighet till varrnfonn- ning, är UNS S45500, UNS S45503 och UNS 846500. Enligt en föredragen utförings- form år det utskiliningshärdbara rostfria stålet av typen UNS S45500. Sammansättningar 10 15 531 252 av nämnda utskiljningshärdbara rostfria stål, i viktprocent, återges i Tabell 1. Återstoden är Fe och normalt förekommande föroreningar.Three examples of precipitation-hardenable stainless steels that meet the requirements stated above, including excellent shock-absorbing properties and the possibility of warning formation, are UNS S45500, UNS S45503 and UNS 846500. According to a preferred embodiment, the precipitation-hardenable stainless steel type is UNS S45500. Compositions of said precipitation hardenable stainless steels, in weight percent, are shown in Table 1. The residue is Fe and normally occurring impurities.

Tabell 1 Element UNS S45500 UNS S45503 UNS S46500 C max 0,050 max 0,010 max 0,020 Si max 0,50 max 1,00 max 0,25 Mn max 0,50 max 0,50 max 0,25 Cr 11,0-12,5 11 ,0--12,5 11,0-12,5 Mo max 0,50 max 0,50 0,75-1,25 Ni 7,50-9,50 7,50-9,50 10.75-11.25 Cu 1,50-2,50 1,25-1,75 0 Ti 0,80-1 ,40 1 ,00-1 ,35 1,50-1,80 Nb+Ta 0,01-0,05 ' OJO-0,50 max 0,01 Det utskiljningshärdbara rostfria stålet kan enligt uppfinningen bearbetas i form av ett rör, plåt eller stång, för att vidare formas till olika geometriska former. Vidare kan krock- balken antingen bestå helt av utskiljningshärdbart rostfritt stål, enligt uppfinningen, eller innefatta ett organ av ett utskilinirigshärdbart rostfritt stål i kombination med ett annat organ av ett annat material, exempelvis andra stålsorter eller kolfiber.Table 1 Element UNS S45500 UNS S45503 UNS S46500 C max 0.050 max 0.010 max 0.020 Si max 0.50 max 1.00 max 0.25 Mn max 0.50 max 0.50 max 0.25 Cr 11.0-12.5 11, 0--12.5 11.0-12.5 Mo max 0.50 max 0.50 0.75-1.25 Ni 7.50-9.50 7.50-9.50 10.75-11.25 Cu 1.50-2.50 1.25-1.75 0 Ti 0.80-1 .40 1, 00-1 .35 1.50-1.80 Nb + Ta 0.01-0.05 'OJO- 0.50 max 0.01 According to the invention, the precipitation-hardenable stainless steel can be machined in the form of a tube, sheet metal or rod, to be further formed into various geometric shapes. Furthermore, the impact beam can either consist entirely of precipitation-hardenable stainless steel, according to the invention, or comprise a member of a precipitation-hardenable stainless steel in combination with another member of a different material, for example other steels or flasks.

I Tabell 2 jämförs material som för närvarande används i krockbalkar med det utskilj- ningshärdbara rostfria stålet som används enligt uppfinningen, i termer av egenskaper som är viktiga för den avsedda användningen av krockbalken. Allmänt använt rostfritt stål i denna applikation är exempelvis av typen AISI 301, och allmänt använt borstål är exempelvis material nummer (mat nr) 1.5528 eller mat nr 15529. 10 15 20 531 252 8 Tabell 2 Egenskaper Rostfri stàltyp Borståltyp Utskiljnlngshärdbart rostfritt stål använt enligt uppfinningen Dragbrottgräns < 1300 MPa < 1400 MPa < 1700 MPa Duktilitet 5-10 % 5-10 % < 5-10 % Forrnbarhet Medium Medium Medium Svetsbarhet/sammanfogbarhet God God God Korrosionsmotstånd Gott Dåligt Gott Energiupptagning Medium Medium Utmärkt Såsom är allmänt känt påverkas materialhållfastheten av bearbetningsgraden och betingelserna vid eventuella värmebehandlingar som utförs. l en utföringsfonn av uppfinningen tillverkas krockbalken genom godtycklig konventionell varmformningsteknik. Den temperatur som används under varmformning äri allmänhet lika med, eller överstiger, 750 °C, i typiska fall runt 900 °C. Företrädesvis är varmform- ningstekniken presshärdning. Företrädesvis kan presshärdningen följas av ett utskilj- ningshärdningssteg. Utgångsmaterialet för presshärdning är vanligtvis i form av en plåt, ett rör eller ett band, företrädesvis är utgångsmaterialet en stålplât. Krockbalken kan vara formad för att passa ett tillgängligt utrymme i fordonet och/eller formad för att till- handahålla den bästa stötuppfàngningen.Table 2 compares materials currently used in impact beams with the precipitation-hardenable stainless steel used according to the invention, in terms of properties that are important for the intended use of the impact beam. Generally used stainless steel in this application is, for example, of the type AISI 301, and commonly used boron steel is, for example, material number (food no.) 1.5528 or food no. 15529. Tensile strength <1300 MPa <1400 MPa <1700 MPa Ductility 5-10% 5-10% <5-10% Compatibility Medium Medium Medium Weldability / Foldability Good Good Good Corrosion resistance Good Poor Good Energy absorption Medium Medium Excellent As is generally known, the material strength is affected by the degree of machining and the conditions of any heat treatments performed. In one embodiment of the invention, the impact beam is manufactured by any conventional thermoforming technique. The temperature used during thermoforming is generally equal to, or exceeds, 750 ° C, typically around 900 ° C. Preferably, the thermoforming technique is press hardening. Preferably, the press hardening can be followed by a precipitation hardening step. The starting material for press hardening is usually in the form of a plate, a tube or a strip, preferably the starting material is a steel plate. The crash bar can be shaped to fit an available space in the vehicle and / or shaped to provide the best shock absorption.

Krockbalken kan vara en del av ett krockbalksmontage, varvid krockbalken är samman- fogad med åtminstone en del av fordonsramen, och/eller fordonskarosstrukturen, exem- ' pelvis en fordonsdörr eller en annan krockbalk, genom konventionella tekniker, exem- pelvis bultning, svetsning, limning eller falsning. l en utföringsform av uppfinningen förbehandlas åtminstone en del av ytan av balken för att förbättra skjuvningshållfastheten hos en adhesiv fogl Ytan kan exempelvis slipas och/eller behandlas kemiskt för att avlägsna det mesta av det naturliga oxidskiktet och 10 15 20 531 252 därefter beläggas med en primer, så som en kiselbaserad primer. Primern kommer att skapa en ytstruktur som samverkar väl med limmet och därmed stärker den limmade fogen. Ytförbehandling med användning av en primer utförs efter varrnformning.The crash bar can be part of a crash bar assembly, the crash bar being joined to at least a part of the vehicle frame, and / or the vehicle body structure, for example a vehicle door or another crash bar, by conventional techniques, for example bolting, welding, gluing or folding. In one embodiment of the invention, at least a portion of the surface of the beam is pretreated to improve the shear strength of an adhesive joint. , such as a silicon-based primer. The primer will create a surface structure that interacts well with the glue and thus strengthens the glued joint. Surface pre-treatment using a primer is performed after warping.

Exempel 1 Energiupptagning i en krockbalk som innefattar utskiljningshärdbart rostfritt stål, enligt uppfinningen, studerades med användning av finit elementanalys (FEA). En krockbalk som innefattar utskiljningshärdbart rostfritt stål av typen UNS S45500 användes i beräk- ningarna, och den kemiska sammansättningen av stålet återges i Tabell 1. Resultaten jämfördes med F E-analyser utförda för balkar som innefattar två olika konventionella borstål: mat nr 1.5528 och mat nr 1.5529.- Sammansättningar av nämnda borstål, i vikt- procent, återges i Tabell 3. Återstoden är Fe och normalt _förekommande föroreningar.Example 1 Energy uptake in a crash beam comprising precipitation hardenable stainless steel, according to the invention, was studied using fi nit element analysis (FEA). A crash beam comprising precipitation hardenable stainless steel of the type UNS S45500 was used in the calculations, and the chemical composition of the steel is given in Table 1. The results were compared with F E analyzes performed for beams comprising two different conventional drill steels: mat no. 1.5528 and mat No. 1,5529.- Compositions of the said boron steel, in weight percent, are given in Table 3. The residue is Fe and normally _pollutions.

Tabell 3 Element Mat nr* 1.5528 Mat nr 1.5529 C 0,19-0,25 0,25-_-0,30 Si .<. 0,40 _ s 0,40 Mn 1,10-1,40 1,10-1,30 P 0,025 0,025 S 0,015 0,025 Cr 0,15-0,35 s 0,50 Al 0,020-0,060 2 0,020 Ti 0,0020-0,0050 0,020-0,050 B 0,0008-0,0050 0,0008-0,0050 * Mat nr = materialnummer, även känt såsom Werkstoffnummer.Table 3 Element Mat No. * 1.5528 Mat No. 1.5529 C 0.19-0.25 0.25 -_- 0.30 Si. <. 0.40 _ s 0.40 Mn 1.10-1.40 1.10-1.30 P 0.025 0.025 S 0.015 0.025 Cr 0.15-0.35 s 0.50 Al 0.020-0.060 2 0.020 Ti 0, 0020-0,0050 0.020-0,050 B 0.0008-0,0050 0.0008-0,0050 * Food no. = Material number, also known as Werkstoffnummer.

Beräkningar utfördes för balkar med två olika fonner: cirkulär 41 och U-form 43. Tvär- snitten var identiska längs balkens hela utsträckning. Tabell 4 återger ingångsdimensio- nerna för balkarna. I Figur 6 visas den struktur som användes i beräkningen för en balk 61 med ett cirkulärt tvärsnitt och i Figur? visas den struktur som användes för en balk 71 med ett U-format tvärsnitt. Kraften påfördes vinkelrätt mot balkarnas utsträckning, _ 10 15 20 531 252 10 med användning av en fast kropp 62, 72 med cirkulärt tvärsnitt, varvid balkarna var fästa vid ändarna. Tabell 5 återger materialindata, varvid det utskiljningshärdbara rostfria stå- let och borstålet äri utskiljningshärdat tillstànd respektive härdat tillstånd.Calculations were performed for beams with two different shapes: circular 41 and U-shape 43. The cross-sections were identical along the entire extent of the beam. Table 4 shows the input dimensions for the beams. Figure 6 shows the structure used in the calculation for a beam 61 with a circular cross section and in Figure? shows the structure used for a beam 71 with a U-shaped cross section. The force was applied perpendicular to the extent of the beams, using a fixed body 62, 72 of circular cross-section, the beams being attached to the ends. Table 5 shows material inputs, the precipitation curable stainless steel and the brush steel being in the precipitation hardened state and hardened state, respectively.

Tabell 4 Cirkulär U-form Längd (mm) 1ooo Längd (mm) i 1ooo Diameter (mm) 100 Höjd (mm) 100 - - Bredd (mm) 100 Vikt vid väggtjocklek 1,0 mm (kg) 2,43 Vikt vid väggtjocklek 1,0 mm (kg) 2,44 Tabell 5 lndata UNS 845500 Mat nr 1.5528 Mat nr 1.5529 E (GPa) 200 200 200 Rrm (MPa) 1ooo 11so i 1350 R". (MPa) 1800 1550 1700 A80 (%) 10 9 i . 6 För varje tvärsnittsform utfördes beräkningar för tre olika materialtjocklekar. När en balk som innefattar utskiljningshärdbart rostfritt stål enligt uppfinningen, och en balk som innefattar borstål av typen mat nr 15528 jämfördes, användes materialtjocklekar av 0,8 mm, 1,0 mm och 1,5 mm, se Tabell 6. .När en balk som innefattar utskiljningshärd- bart rostfritt stål enligt uppfinningen, och en balk som innefattar borstål av typen mat nr 1.5529 jämfördes, användes materialtjocklekar av 1,0 mm, 1,5 mm och 2,0 mm, se Tabell 7,. Alla ståltyper som användes i FEA har ungefär samma densitet, vilket innebär att resultatet kan användas för att uppskatta viktbesparing hos den slutliga komponen- ten.Table 4 Circular U-shape Length (mm) 1ooo Length (mm) in 1ooo Diameter (mm) 100 Height (mm) 100 - - Width (mm) 100 Weight at wall thickness 1.0 mm (kg) 2.43 Weight at wall thickness 1.0 mm (kg) 2.44 Table 5 lndata UNS 845500 Mat nr 1.5528 Mat nr 1.5529 E (GPa) 200 200 200 Rrm (MPa) 1ooo 11so i 1350 R ". (MPa) 1800 1550 1700 A80 (%) 10 9 i. 6 For each cross-sectional shape, calculations were performed for three different material thicknesses. and 1.5 mm, see Table 6. 2.0 mm, see Table 7. All steel types used in FEA have approximately the same density, which means that the result can be used to estimate weight savings at the final component.

Resultaten från FE-analysen angående balkar med cirkulärt tvärsnitt och U-format tvär- snitt, innefattande det utskiljningshärdbara rostfria stålet enligt uppfinningen och en balk innefattande borstål av typen mat nr 1.5528, återges i Tabell 6. Resultat angående jäm- 10 15 531 252 ll förelsen med borstål av typen mat nr 1.5529 för ovannämnda tvärsnittsformer återges i Tabell 7. Figur 8 och Figur 9 återger resultat från beräkningarna med användning av en balk med cirkulärt tvärsnitt, med en tjocklek av 1,5 mm, för jämförelserna med ståltypen mat nr 15528 respektive med ståltypen mat nr 1.5529.The results of the FE analysis regarding beams with a circular cross-section and a U-shaped cross-section, including the precipitation-hardenable stainless steel according to the invention and a beam comprising drill steel of the type No. 1,5528, are given in Table 6. Results regarding the movement with drill steel of the type No. 1,5529 for the above-mentioned cross-sectional shapes is shown in Table 7. Figure 8 and Figure 9 show results from the calculations using a beam with a circular cross-section, with a thickness of 1.5 mm, for the comparisons with the steel type No. 15528 respectively with the steel type food no. 1.5529.

Tabell 6 Cirkulär U-form Upptagen energi i Upptagen energi i struktur (Nm, J) struktur (Nm, J) Tjocklek uNs Mat nr skmnaa uNs Mat m skillnad (mm) s4ssoo 15528 (%) s45soo 15528 (%) 0,80 614 szo 18 % ess a12 1o %' 1,00 972 809 20 % 1262 926 36 % 1,50 2259 _ 1810 25 % 2582 2068 25 % Tabell 7 Cirkulär U-form Upptagen energi i Upptagen energi i struktur (Nm, J) struktur (Nm, J) Tjocklek UNS Mat nr Skillnad UNS Mat nr Skillnad (mm) S45500 1.5529 (%) S45500 1.5529 (%) _ 1,oo 993 957 ' 4 % 993 sas s % 1,50 2315 2177 6 % 2191 2016 9 % 2,0 3939 3653 8 % 3876 3512 10 % Resultaten visar att baiken som innefattar det utskiljningshärdbara rostfria stålet enligt uppfinningen uppvisar en ökad energiupptagning, i balkar med både cirkulära och U- formade tvärsnitt, med i genomsnitt åtminstone 20 % jämfört med en balk som innefattar borstål av typen mat nr 1.5528. Jämfört med en balk som innefattar borstål av typen mat nr 1.5529 uppvisar baiken enligt uppfinningen en ökad energiupptagning med i genom- snitt åtminstone 7 %. Den verkliga energiupptagningen kan till och med vara ännu högre 10 15 20 531 252 12 än vad som antyds i dessa FE-analyser beroende på stora brottförlängningen i balken enligt uppfinningen, jämfört med en balk som innefattar borstål. Krockbalkar med lägre brottseghet kan undergå sprickbildning när balken deformeras, vilket lokalt leder till en avsevärd reduktion av energiupptagningsförmågan_ Exempel 2 Energiupptagning i en krockbalk med C-format tvärsnitt 44, innefattande utskiljnings- härdbart rostfritt stål av UNS S44500-typ och konventionellt borstål av typen mat nr 1.5529 studerades med F EA. Materialindata och den experimentella uppställningen var samma såsom beskrivs i Exempel 1. lngângsdimensionema för den C-formade balken var: Längd: 1000 mm Höjd: 100 mm Bredd: 100 mm Vikt vid väggtjocklek 1,0 mm: 2,45 kg.Table 6 Circular U-shape Uptake energy in Uptake energy in structure (Nm, J) structure (Nm, J) Thickness uNs Food no skmnaa uNs Food m difference (mm) s4ssoo 15528 (%) s45soo 15528 (%) 0.80 614 szo 18% ess a12 1o% '1.00 972 809 20% 1262 926 36% 1.50 2259 _ 1810 25% 2582 2068 25% Table 7 Circular U-shape Uptake energy in Uptake energy in structure (Nm, J) structure (Nm, J) Thickness UNS Mat nr Difference UNS Mat nr Difference (mm) S45500 1.5529 (%) S45500 1.5529 (%) _ 1, oo 993 957 '4% 993 sas s% 1,50 2315 2177 6% 2191 2016 9 % 2.0 3939 3653 8% 3876 3512 10% The results show that the beam comprising the precipitation-hardenable stainless steel according to the invention shows an increased energy absorption, in beams with both circular and U-shaped cross-sections, with an average of at least 20% compared to a beam which includes food grade type brass steel No. 1,5528. Compared with a beam that includes drill steel of the type no. 1,5529, the baik according to the invention shows an increased energy uptake by an average of at least 7%. The actual energy uptake may even be even higher than indicated in these FE analyzes due to the large elongation at break in the beam according to the invention, compared to a beam comprising boron steel. Crash beams with lower fracture toughness can undergo cracking when the beam is deformed, which locally leads to a significant reduction in energy absorption capacity. No. 1,5529 was studied with F EA. The material input and the experimental setup were the same as described in Example 1. The longitudinal dimensions of the C-shaped beam were: Length: 1000 mm Height: 100 mm Width: 100 mm Weight at wall thickness 1.0 mm: 2.45 kg.

Resultat återges i Tabell 8.Results are shown in Table 8.

Tabell 8 C-form Upptagen energi i struktur (Nm, J) Tjocklek (mm) UNS S45500 Mat nr 1.5529 Skillnad (%) 1,_00 1017 924 10 % 1,50 1731 1272 36 % 2,0 V 3203 2780 15 % Genom att använda en krockbalk som innefattar utskiljningshärdbart rostfritt stål, enligt föreliggande uppfinning, vilket har upp till 50 % högre dragbrottgräns än konventionella ståltyper som används för krockbalkar, kan en avsevärd viktreduktion av åtminstone 20 % l genomsnitt erhållas för den slutliga komponenten. Höga dragbrotts- och sträck- gränser hos det utskiljningshärdbara rostfria stålet som används enligt uppfinningen, i kombination med hög duktilitet och hög seghet, leder till en överlägsen fönnåga att ta 531 252 13 upp krockenergin vid en kollision, via plastisk och/eller elastisk deformation, vilket gör stålet mycket lämpligt för användning i krockbalkar. Den höga brottöjningen som är associerad med detta utskiljningshärdbara rostfria stål leder också till mindre risk för sprickbildning. Eftersom det utskiljningshärdbara rostfria stålet som används enligt upp- finningen är korrosionsresistent, finns det vidare inget behov av eventuellt ytterligare korrosionsskydd under hela den förväntade livslängden för fordonet.Table 8 C-form Absorbed energy in structure (Nm, J) Thickness (mm) UNS S45500 Food no. 1.5529 Difference (%) 1, _00 1017 924 10% 1.50 1731 1272 36% 2.0 V 3203 2780 15% Through using a crash beam comprising precipitation curable stainless steel, according to the present invention, which has up to 50% higher tensile strength than conventional steels used for crash beams, a significant weight reduction of at least 20% on average can be obtained for the final component. High tensile strength and tensile strengths of the precipitation hardenable stainless steel used according to the invention, in combination with high ductility and high toughness, lead to a superior ability to absorb the impact energy in a collision, via plastic and / or elastic deformation, which makes the steel very suitable for use in crash beams. The high elongation at break associated with this precipitation hardenable stainless steel also leads to less risk of cracking. Furthermore, since the precipitation-hardenable stainless steel used according to the invention is corrosion-resistant, there is no need for any additional corrosion protection during the entire expected service life of the vehicle.

Claims (16)

531 252 14 PATENTKRAV531 252 14 PATENT REQUIREMENTS 1. Krockbalk innefattande utskiljningshärdbart rostfritt stål, kännetecknad därav att stålet har en sammansättning, allt i viktprocent, av: C max 0,07 Si max 1,2 Mn max 0,7 Cr 10-14 Mo max 1,5 Ni 7-12 Cu max 2,6 Ti 0,6-2,0 (Nb+Ta) max 0,7 återstoden Fe och normalt förekommande föroreningar.Crash beam comprising precipitation-hardenable stainless steel, characterized in that the steel has a composition, all in weight percent, of: C max 0.07 Si max 1.2 Mn max 0.7 Cr 10-14 Mo max 1.5 Ni 7-12 Cu max 2.6 Ti 0.6-2.0 (Nb + Ta) max 0.7 residue Fe and normally occurring impurities. 2. Krockbalk, enligt krav 1, kännetecknad därav att balken “är anpassad för att ta upp krockenergi via deformation av balken.Crash beam, according to claim 1, characterized in that the beam “is adapted to absorb collision energy via deformation of the beam. 3. Krockbalk, enligt krav 1, kännetecknad därav att balken år anpassad för att överföra krookenergi till en intilliggande struktur.Crash beam, according to claim 1, characterized in that the beam is adapted to transmit hook energy to an adjacent structure. 4. Krockbalk enligt något av föregående krav, kännetecknad därav att det rostfria stålet år UNS S45500.Crash beam according to one of the preceding claims, characterized in that the stainless steel is UNS S45500. 5. Krockbalk enligt något av kraven 1-3, kännetecknad därav att det rostfria stålet är UNS 845503.Crash beam according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the stainless steel is UNS 845503. 6. Krockbalk enligt något av kraven 1-3, kännetecknad därav vatt det rostfria stålet är UNS S46500. 531 252 15Crash beam according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the stainless steel is UNS S46500. 531 252 15 7. Krockbalk enligt något av föregående krav, kännetecknacl därav att stålet är utskilj- ningshärdat.Crash beam according to one of the preceding claims, characterized in that the steel is precipitation hardened. 8. Krockbalk enligt något av föregående krav, i vilken balkstrukturen innefattar ett tvär- snitt (31, 32) med åtminstone två korsande tangenter (t1', t2; t1', t2') som definierar ett tvådimensionellt plan, varvid strukturen är utsträckt i en riktning som huvudsakligen år vinkelrät mot planet.Crash beam according to any one of the preceding claims, in which the beam structure comprises a cross section (31, 32) with at least two intersecting keys (t1 ', t2; t1', t2 ') defining a two-dimensional plane, the structure being extended in a direction that is mainly perpendicular to the plane. 9. Krockbalksmontage, innefattande en krockbalk enligt något av föregående krav, och åtminstone en del av en fordonsram och/eller en fordonskarosstruktur.Crash beam assembly, comprising a crash beam according to any one of the preceding claims, and at least a part of a vehicle frame and / or a vehicle body structure. 10. Krockbalksmontage enligt krav 9, varvid krockbalken år sammanfogad med åtmin- stone en del av en fordonsram och/eller en fordonskarosstruktur, genom godtycklig tek- nik.An impact beam assembly according to claim 9, wherein the impact beam is joined to at least a part of a vehicle frame and / or a vehicle body structure, by any technique. 11. Metod för att producera en krockbalk enligt något av kraven 1-8, vid vilken krockbal- _ ken tillverkas genom varmformning.A method of producing a crash beam according to any one of claims 1-8, wherein the crash beam is manufactured by thermoforming. 12. Metod enligt krav 11, kännetecknad därav att krockbalken tillverkas vid en tempe- ratur lika med. eller överstigande, 750 °C, i typiska fall omkring 900 °C.Method according to Claim 11, characterized in that the impact beam is manufactured at a temperature equal to. or in excess, 750 ° C, typically about 900 ° C. 13. ' 13. Metod enligt krav 11 eller 12, kännetecknad därav att varmformningstekniken är presshärdning.13. A method according to claim 11 or 12, characterized in that the thermoforming technique is press hardening. 14. Metod enligt något av kraven 11-13, kännetecknad därav att' balken underkastas utskiljningshärdning efter varmformningMethod according to one of Claims 11 to 13, characterized in that the beam is subjected to precipitation hardening after thermoforming. 15. Metod enligt något av kraven 11-14, vid vilken åtminstone en del av ytan av balken är belagd med en primer, så som en kiselbaserad primer. 531 252 16A method according to any one of claims 11-14, wherein at least a part of the surface of the beam is coated with a primer, such as a silicon-based primer. 531 252 16 16. Användning av ett utskiijningshärdbart rostfritt ståt i en krockbalk, varvid det rostfria stålet har en sammansättning, allt i viktprocent, av: I C max 0,07 Si max 1,2 Mn max 0,7 Cr 10-14 Me max 1,5 Ni - 70-12 Cu . max 2,6 Ti 0.6-2,0 (Nb+Ta) max 0,7 återstoden Fe och normalt förekommande förøreningar.Use of a separable hardenable stainless steel in a crash beam, wherein the stainless steel has a composition, all in weight percent, of: IC max 0.07 Si max 1.2 Mn max 0.7 Cr 10-14 Me max 1.5 Ni - 70-12 Cu. max 2.6 Ti 0.6-2.0 (Nb + Ta) max 0.7 residue Fe and normally occurring contaminants.