CN103228392A - 成形构件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适合使用于汽车构成构件的成形构件，该成形构件能够以低成本制造，具有较高的尺寸精度，还具有优异的轴向挤压特性、三点弯曲特性、或优异的弯曲刚性、扭转刚性。成形构件（20）包括借助设置于棱线部（28）的焊接部（40）而接合的加强构件（35），利用焊接部（40）使平板状的坯件和平板状的加强构件（35）接合，以使该焊接部（40）成为棱线部（28）的方式进行弯曲成形来制造。

Description

成形构件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种成形构件及其制造方法。具体来说，本发明涉及一种适合使用于汽车构成构件中的成形构件及其制造方法，该成形构件能够以低成本制造并且具有优异的尺寸精度，还具有优异的轴向按压特性和三点弯曲特性、或优异的弯曲刚性和扭转刚性。

背景技术

如众所周知，为了兼具轻量和高刚性，几乎所有的汽车车身都由承载式车身（独立车身）构成。

图20是示意性地表示汽车车身1的说明图。

通常，承载式车身通过利用例如点焊将由板厚2.0mm以下的钢板冲压成形而得到的多个构成构件组合并接合成预定的形状而构成。在这种多个构成构件（以下，称作汽车构成构件）中包括例如前侧构件2、保险杠加强件3、前撞击箱4、前侧上部导轨5、门槛6、横向构件7、地板面板8、中柱9、车顶纵梁侧构件10、后侧部件11，还包括后撞击箱12，这些构件由单一或几个成形构件主体、例如冲压成形构件主体或滚压成形构件主体构成，以便确保所要求的车身刚性。

在此，“成形构件主体”是指利用冲压成形、滚压成形等适当的弯曲成形方法对板状的原材料进行成形而得到的具有棱线部的构件主体。在本说明书中，为了方便说明，有时仅称作成形体。

图21表示将板状坯件冲压成形为截面呈帽型而得到的成形构件13的例子。尤其是，图21是示意性地表示成形构件13和平面状的封板14组合而构成的汽车构成构件15的一个例子、亦即前侧构件的构造的说明图。

如图21所示，成形构件13具有用于连接一个面13a和另一个面13b的棱线部13c，由此，能够提高汽车构成构件15的刚性。

在专利文献1中公开有将成形构件的棱线部设为折叠钢板而得到的折叠形状部的发明，在专利文献2中公开有在成形构件的棱线部设置堆焊部的发明，在专利文献3～5中公开有对成形构件的需要强度的部分进行淬火并将其作为淬火固化部的发明。

而且，在专利文献6、7中公开有如下发明：在作为原材料的两张钢板之间夹装焊料，利用所谓的热压工序进行焊接和成形来制造成形构件。

专利文献1：日本特开2008－155749号公报

专利文献2：日本特开2004－276031号公报

专利文献3：日本特开平4－72010号公报

专利文献4：日本特开平11－152541号公报

专利文献5：日本特开平10－17933号公报

专利文献6：日本特开2001－310223号公报

专利文献7：日本特开2011－88484号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所公开的发明中，需要用于形成折叠形状部的特殊模具，设备成本变高。在专利文献2所公开的发明中，用于形成堆焊部的成本变高。而且，在专利文献3～5所公开的发明中，不仅用于形成淬火固化部的成本变高，还担心因淬火而导致成形构件的变形所导致的尺寸精度的降低。

另外，各个钢板、焊料（例如，Pb、Cu、Ag等）的属性值（熔点、强度、延伸度）明显不同。因此，在专利文献6、7所公开的发明中存在下列问题。

（a）由于焊料是利用低熔点金属的熔融的材料，因此在热压工序中，两张钢板以将处于熔融状态的焊料夹在中间的状态成形。此时，已熔融的焊料侵入到钢的晶界而产生所谓的液态晶界脆化。在该脆化了的晶界中，焊料因成形时的扭曲而剥离，很可能不能够制造期望的成形构件。

（b）即使能够制造成形构件，在两张钢板之间，也必然会存在强度、延伸度这样的属性值与钢有很大差异的焊料。因此，在安装于车辆的成形构件受到碰撞负荷而轴向挤压变形、弯曲变形时，在焊料自身、焊料与钢板之间的界面容易产生破损，不能够提高成形构件的碰撞能量的吸收特性。

用于解决问题的方案

本发明者们得知，即使是结构简单且即使是复杂的形状也能够以简便的方法制造的复合材料、即利用焊接将加强材料接合于棱线部且此时的焊接部设置在接近棱线部的中心的区域的复合材料在承受这种碰撞负荷时，能量吸收特性特别优异。

本发明涉及一种成形构件，其具有至少一个用于连接一个面和另一个面之间的棱线部，其特征在于，该成形构件包括至少接合于棱线部的加强构件，在棱线部处设有与加强构件焊接的焊接部，该成形构件例如是冲压成形构件、滚压成形构件。

本发明中的“棱线部”表示连接一个面和另一个面之间的曲面部分。在一个面和另一个面均为平面的情况下，“棱线部”表示一个面的圆角终点位置与另一个面的圆角终点位置之间的部分。在一个面和另一个面的一方或双方是具有曲率半径的曲面的情况下，“棱线部”表示连接一个面和另一个面并且具有比它们的曲率半径小的曲率半径的部分。从而，“棱线部”具体来说是指例如冲压成形所带来的弯曲变形部，即指的是承受了弯曲变形的部位，将其棱线的方向称作棱线部的延长方向。

从其他观点考虑，本发明涉及一种成形构件的制造方法，其特征在于，通过在成形构件的材料亦即平板状的坯件的、成为棱线部的位置焊接平板状的加强构件，对焊接有该加强构件的坯件进行冲压成形或滚压成形，从而制造至少具有一个棱线部的弯曲成形构件。在该情况下，也可以在将焊接有加强材料的坯件加热至Ac3点以上的温度之后进行冲压成形，即冲压成形也可以是所谓的热压成形。

一般来说，碳素钢的焊接部处的焊接金属的硬度上升。因此，在焊接之后进行冲压加工的情况下，在棱线部的焊接部的变形非常困难时，棱线部的焊接部在冲压成形时断裂的可能性变高。相对于此，若在例如950℃以上这样的高温下进行热压成形，则棱线部的焊接部因塑性变形能力变大而能够冲压成形为更难以成形的形状。

另一方面，若考虑对进行热压成形之后的高拉力钢板进行焊接，在此时的高拉力钢板由马氏体组织制成且具有例如1500MPa左右的强度的情况下，由这种马氏体组织固化而得到的母材必然因焊接时的热量而产生软化区域（所谓的HAZ软化），硬度降低约30%。因此，担心在该软化区域发生接头断裂。

相对于此，如上所述，在本发明采用焊接之后进行热成形的方案的情况下，将平板状的加强构件焊接于平板状的坯件，此时，在进行冲压成形时成为弯曲中心的区域、即成为棱线部的位置形成焊接部。以此方式在将焊接有加强构件的坯件加热至Ac3点以上的温度之后进行冲压成形。此前的焊接痕迹因此时的加热而消失，在进行冲压加工后的冷却时，母材和焊接时HAZ软化后的焊接部均固化。由于固化的程度主要受到钢的含碳量影响，因此钢成分相同的母材和HAZ各自的硬度变得均匀。

即，根据本发明，只要确保与母材的已固化的强度相符合的接合面积（例如熔核直径），就能够获得具有与已固化的母材的强度相符合的接头强度的成形构件。

在本发明中，焊接部优选的是，（a）在棱线部的延长方向上连续或断续地设置，（b）呈直线状或曲线状地设置在棱线部的延长方向上，（c）设置在从棱线部的截面周长方向的中央位置到与该中央位置相距棱线部的截面周长的50%的位置的区间，（d）采用点焊部、线焊部、激光焊接部或等离子焊接部。另外，焊接部可以形成在棱线部的整个面上。而且，焊接方法可以使用点焊、线焊、激光焊或等离子焊等的各种焊接方法中的一种，或者也可以并用上述方法的两种以上。

形成棱线部的方法可以是冲压成形、滚压成形中的任一种，另外，也可以对焊接平板坯件并使之重叠而获得的构件进行冲压成形、滚压成形。当然，也可以分别预先形成成形构件主体和加强材料，利用设置在成形构件主体的棱线部上的焊接部将加强材料接合在成形构件主体上。

另外，在本发明中，加强构件分别能够实现以下情况，（e）在棱线部的延长方向的一部分或全部上延伸设置，（f）分割为一个或两个以上地设置在棱线部的延长方向上，（g）在棱线部的截面中具有至少能够覆盖其整个区域的尺寸，（h）设置在棱线部的外周面或内周面。

发明的效果

本发明提供一种成形构件及其制造方法，该成形构件由于能够以低成本制造并且具有较高的尺寸精度，还具有优异的轴向挤压特性和三点弯曲特性、或优异的弯曲刚性和扭转刚性，因此适合使用于汽车构成构件。

附图说明

图1的（a）～图1的（f）是示意性地表示省略了加强构件的、成形构件的各种横截面形状的说明图。

图2的（a）是表示在图1的（a）所示的成形构件的第1棱线部分别焊接有加强构件的情况的说明图，图2的（b）是表示在图1的（d）所示的弯曲成形构件的第1棱线部分别焊接有加强构件的情况的说明图，图2的（c）是表示将第1加强构件自图1的（e）所示的弯曲成形构件的第1棱线部焊接至第2棱线部并且在第3棱线部焊接有第2加强构件的情况的说明图。

图3的（a）～图3的（d）是局部表示焊接部为点状的点焊部的情况下的、焊接部在棱线部的延长方向上的配置位置的立体图。

图4的（a）～图4的（h）是示意性地表示焊接部为线状的焊接部的情况下的、焊接部在棱线部的延长方向上的配置位置的说明图。

图5的（a）～图5的（d）是示意性地表示焊接部通过组合线状的焊接部与点状的焊接部而得到的情况的说明图。

图6的（a）～图6的（c）是示意性地表示在要求外观上的外观性（美观）的部位形成焊接部的情况下的焊接方法的一个例子的说明图。

图7的（a）～图7的（d）是示意性地表示在成形构件上形成焊接部的适当位置的说明图。

图8是表示将本发明应用于中柱（B柱）的情况的说明图，图8的（a）是整体图，图8的（b）是图8的（a）的VIII－VIII剖视图，是现有例。图8的（c）同样是图8的（a）的VIII－VIII剖视图，是本发明例。

图9是表示将本发明应用于前柱（A柱）的情况的说明图，图9的（a）是整体图，图9的（b）是图9的（a）的XI－XI剖视图，是现有例。图9的（c）同样是图9的（a）的XI－XI剖视图，是本发明例。

图10的（a）是表示在实施例中使用的加强构件的概略截面形状的说明图，图10的（b）是表示加强构件相对于棱线部的形状和配置的说明图。

图11的（a）是点焊加强构件之后的成形构件的立体图，图11的（b）和图11的（c）是表示加强构件相对于棱线部的点焊位置的说明图。

图12是汇总表示试验条件的说明图。

图13是表示试验方法的说明图。

图14的（a）是表示比较例1和本发明例1的成形构件的移位与负载之间的关系的曲线图，图14的（b）是表示比较例1和本发明例1的成形构件的移位与吸收能量之间的关系的曲线图。

图15的（a）是表示比较例2和本发明例2的成形构件的移位与负载之间的关系的曲线图，图15的（b）是表示比较例2和本发明例2的成形构件的移位与吸收能量之间的关系的曲线图。

图16的（a）和（b）是分别表示在本发明例2、比较例2的情况下，成形构件的变形量为8mm时的构件轴线方向应力的分布状态的说明图。

图17的（a）是表示三点弯曲试验的情况的说明图，图17的（b）是表示帽构件的截面形状的说明图。

图18是表示No.1～3的弯曲试验的结果的图表。

图19是汇总表示No.1～6的试验条件和试验结果（最大负载）的说明图。

图20是示意性地表示汽车车身的说明图。

图21是示意性地表示由成形构件主体和平面状的封板组合而成的汽车构成构件的一个例子、亦即前侧构件的构造的说明图。

附图标记说明

15汽车构成构件；20～25弯曲成形构件；26一个面；27另一个面；28第1棱线部；28－1要求轴向抗压性能的部分；28－2要求弯曲变形性能的部分；29一个面；30第2棱线部；31封板；32另一个面；33第3棱线部；34凸缘；35加强构件；35－1第1加强构件；35－2第2加强构件。

具体实施方式

参照附图详细说明本发明。在以下的说明中，以本发明的成形构件是汽车构成构件的一个要素的情况为例进行说明。另外，通过成形构件的截面，或者以冲压成形作为成形方法的例子来说明本发明。

本发明的成形构件包括成形构件主体和加强构件，该成形构件主体至少具有一个用于连接一个面和另一个面的棱线部，该加强构件接合于该成形构件主体的至少棱线部。即，在成形构件的棱线部设有与加强构件焊接的焊接部。在此，在本说明书中，为了简单地说明，有时为了方便也将该成形构件主体称作“成形构件”。

如后所述，成形构件主体是例如通过进行冲压成形而制造成的冲压成形构件，或者是利用滚压成形制造成的滚压成形构件。此外，成形构件单独或与其他构件一同构成汽车构成构件。

图1的（a）～图1的（f）是示意性地表示成形构件20～25的各种横截面形状的说明图。在图1的（a）～图1的（f）中的棱线部上通过焊接而接合加强构件（未图示）。相同的附图标记表示相同的部位。

图1的（a）所示的成形构件20包括第1、第2棱线部28、28以及第3、第4棱线部30、30，该第1、第2棱线部28、28连接一个面26和另一个面27、27，该第3、第4棱线部30、30连接一个面29、29和另一个面27、27。成形构件20包括接合于这四个棱线部28、28、30、30中的至少一个棱线部的加强构件。成形构件20也可以单独构成汽车构成构件。

图1的（b）所示的成形构件21表示包括接合于第1、第2棱线部28、28中的至少一个棱线部的加强构件的例子。成形构件21也可以与隔着一个面（凸缘）29、29被点焊的平板状的封板31一同构成汽车构成构件。

图1的（c）所示的成形构件22包括接合于第1棱线部28的加强构件。成形构件22也可以与隔着一个面（凸缘）29、29被点焊的平板状的封板31一同构成汽车构成构件。

图1的（d）所示的成形构件23也可以通过使两个上述成形构件21分别隔着一个面（凸缘）29、29被点焊并组合而构成汽车构成构件。

图1的（e）所示的成形构件24包括：第1、第2棱线部28、28，其连接一个面26和另一个面27、27；第3、第4棱线部30、30，其连接一个面29、29和另一个面27、27；以及第4、第5棱线部33、33，其连接一个面29、29和另一个面32、32。成形构件24包括接合于这些棱线部28、28、30、30、33、33之中的至少一个棱线部的加强构件。成形构件24也可以单独构成汽车构成构件。

而且，图1的（f）所示的成形构件25也可以与隔着上述的成形构件24的一个面（凸缘）29、29被点焊的平板状的封板31一同构成汽车构成构件。

棱线部28、30、33的内角（图1的（a）中例示的角度θ）无需是90度，只要是各成形构件20～25所要求的预定角度即可。

另外，在图示例中，棱线部虽设置为整体对称，但是也可以不对称。

图2的（a）是表示在图1的（a）所示的成形构件20的棱线部28、28上分别焊接有加强构件35、35的情况的说明图，图2的（b）是表示在图1的（d）所示的成形构件23的棱线部28、28、28、28上分别焊接有加强构件35、35、35、35的情况的说明图，图2的（c）是表示将第1加强构件35－1、35－1自图1的（e）所示的成形构件24的棱线部28、28焊接至棱线部30、30并且在棱线部33、33上焊接有第2加强构件35－2、35－2的情况的说明图。此外，在图中，为了使附图清晰而省略设置在棱线部28、30、33的焊接部。

在此，示出使加强构件在棱线部的截面中只覆盖该区域的例子。其原因是，在改进构件特性的方面，棱线部的焊接固定是比较有效的，但是在另一方面，加强构件是导致构件整体的重量增加的主要因素。此外，“棱线部的截面”是指与成形构件的长度方向正交的方向的截面。

而且，在本发明中，优选的是，在利用焊接来焊接加强材料之后进行冲压成形或滚压成形。即，优选的是，棱线部即弯曲加工部整体（母材部+加强部）无间隙地一体成形。

如图2的（a）～图2的（c）所示，加强构件35、35－1、35－2只要具有能够在其截面周长方向覆盖各棱线部28、30、33的整个区域的宽度尺寸即可。如图2的（a）中的放大图所示，若将棱线部28、30、33的内角设为θ（rad），将曲率半径设为R（mm），则棱线部28、30、33的截面周长方向的长度变成Rθ（mm），因而优选加强构件35的宽度为Rθ（mm）以上。此外，若考虑实际的成形构件的形状，例如，内角θ在60度以上且120度以下。

图2的（a）和图2的（c）表示将加强构件35设置在棱线部28的外周面的例子，图2的（c）表示将加强构件35－1、35－2设置在棱线部28、30的外周部和内周面这两者的例子。也考虑在一个棱线部的外周面和内周面这两者设置加强材料的方案。在此，“外周面”、“内周面”分别指棱线部的凸面、凹面。

对于用于将加强构件35、35－1、35－2焊接在各棱线部28、30、33的焊接部的宽度（截面周长方向的长度），只要加强构件35、35－1、35－2不因在后述的冲压成形时所施加的负载而从各棱线部28、30、33大量剥离，就无须特别限定。但是，毋庸置疑，优选的是即使承受较大的负载变形也不会剥离，例如在焊接部为点焊部的情况下，优选的是，焊接部的熔核直径在将加强构件35的板厚设为t（mm）的情况下是3√t（mm）以上。如此，为了使成形构件20～25维持期望的特性，优选的是，焊接部的宽度在棱线部28、30、33的截面周长方向的长度Rθ中所占的比例较大，另外，也可以在另外一个棱线部存在多个焊接部。

优选的是，焊接部设置在从各棱线部28、30、33的截面周长方向的中央位置到与该中央位置相距各棱线部28、30、33的截面周长的至少50%的位置的区间。由此，能够可靠地获得本发明的效果。

另外，焊接部的宽度整个区域可以不完全包含于棱线部28、30、33的截面周长方向的长度Rθ的范围内。只要焊接部的至少一部分包含于棱线部即可。

基本上，加强构件35、35－1、35－2的宽度越变大，加强构件35、35－1、35－2所带来的弯曲成形构件20～25的加强效果越增加，但是作为汽车构成构件的重量、成本的增加是不可避免的。因此，优选的是，加强构件35、35－1、35－2的宽度是略大于棱线部28、30、33的截面周长方向的长度Rθ的程度，具体来说在Rθ×5以下，更优选的是在Rθ×4以下，最优选的是在Rθ×3以下。

在成形构件20～25在各棱线部28、30、33的延长方向上的截面形状恒定不变的情况下，虽是不言而喻，通过在各棱线部28、30、33的延长方向的全长设置加强构件35、35－1、35－2，能够获得本发明的效果。

但是，实际存在的大多数成形构件在各棱线部28、30、33的延长方向上的截面形状不是恒定的，而是根据其位置的不同而变化。在该情况下，存在当成形构件20～25例如承受朝向轴向挤压方向的负载时最容易变形的、截面面积较小的区域。因此，至少在该区域设置加强构件35、35－1、35－2是有效的。即使不在成形构件20～25的轴线方向的全长上设置加强构件35、35－1、35－2，也能够通过在该截面面积较小的区域设置加强构件35、35－1、35－2来更可靠地获得本发明的效果。当然，也能够通过在成形构件20～25的轴线方向的全长上设置加强构件35、35－1、35－2来获得更大的效果。

焊接部在棱线部28、30、33的延长方向上的配置只要根据成形时的成形性、成形构件所要求的特性适当设定即可。点状、直线状、曲线状这样的焊接部的形状、其配置数量、还有焊接部的尺寸（长度）也适当设定即可。另外，也可以并用点状的焊接部和线状的焊接部，或者并用直线状的焊接部和曲线状的焊接部。

在此，由于棱线部沿着成形构件的长度方向设置，因此棱线部的“延长方向”称作该棱线部的长度方向即轴线方向。另外，“棱线部的截面形状”是指在与该棱线部的长度方向正交的截面中的形状。

图3的（a）～图3的（d）是局部表示焊接部40为点状的点焊部的情况下的、焊接部40在棱线部28的延长方向上的配置位置的立体图。图3的（a）～图3的（d）中的圆形标记表示焊接部40。图示例以通过焊接将加强构件35接合于设置在图2所示的成形构件20上的棱线部28的外周面的情况为例进行说明。为了方便说明，将棱线部28作为加强构件35的棱线部而图示。此外，在后述的图4～图7的情况下也相同。

图3的（a）表示将焊接部40配置在棱线部28的延长方向的相同截面上的情况，具有易于控制一个方向上的成形性、变形的效果。

图3的（b）表示将焊接部40交错配置在棱线部28的延长方向的情况，由于能够进一步增加单位面积的焊接部40的位置数，因此能够提高成形构件的性能。

图3的（c）表示根据棱线部28的延长方向的位置改变焊接部40的形成位置的情况，例如，通过利用棱线部28中的要求轴向抗压性能的部分28－1和要求弯曲变形性能的部分28－2使焊接部40的形成位置不同，能够提高成形构件的轴向抗压性能和弯曲变形性能的任意一者。如此，通过根据棱线部28的延长方向的位置改变焊接部40的形成位置，能够灵活地对应成形构件所需要的多种要求。

图3的（d）表示改变棱线部28的延长方向上的点距而形成焊接部40的情况，与图3的（c）所示的情况相同，能够灵活地对应成形构件所需要的多种要求。

图4的（a）～图4的（h）是示意性地表示焊接部为线状的焊接部41的情况下的、焊接部41在棱线部28的延长方向上的配置位置的说明图。

图4的（a）表示使焊接部41在棱线部28的延长方向上连续地形成为直线状的情况。

图4的（b）表示使焊接部41在棱线部28的延长方向上断续地形成为直线状的情况。

图4的（c）表示使焊接部41在棱线部28的延长方向上连续地且以在途中改变位置的方式形成为直线状的情况。

图4的（d）表示使焊接部41在棱线部28的延长方向上连续第形成为曲现状的情况。

图4的（e）表示使焊接部41在棱线部28的延长方向上以彼此分隔的方式连续地形成为C字状的情况。

图4的（f）表示使焊接部41在棱线部28的延长方向上以局部交叉的方式连续地形成为C字状的情况。

图4的（g）表示使在截面方向上呈针脚形状的焊接部41在棱线部28的延长方向上以彼此分隔的方式连续地形成的情况。

图4的（h）表示使截面方向上的连续焊接部41在棱线部28的延长方向以彼此分隔的方式连续地形成的情况。

图5的（a）～图5的（d）是示意性地表示焊接部为线状的焊接部和点状的焊接部的组合而得到的情况的说明图。此外，点状的焊接部也可以通过点焊而形成，或者也可以通过激光焊而形成。另外，线状的焊接部也可以通过激光焊而形成，或者也可以利用线焊形成。

图5的（a）表示并用点状的焊接部40和线状的焊接部41的情况，图5的（b）表示并用线状的焊接部41和与其方向不同的线状的焊接部42的情况，图5的（c）表示并用C字状的焊接部41和点状的焊接部40的情况，图5的（d）表示并用点状的焊接部40和在与棱线部的延长方向正交的方向上呈线状的焊接部41的情况。

如此，加强构件35也可以延长设置在棱线部28的延长方向的局部或全部，另外，也可以在棱线部28的延长方向上分割为一个或两个以上地设置。

用于向棱线部28焊接加强构件35的焊接部40～42在成形构件20承受外力时，防止在加强构件35与成形构件20之间产生间隙，具有提高轴向挤压特性和弯曲变形特性的效果、或提高弯曲刚性及扭转刚性的效果。因此，虽然最优选的是焊接部40～42在棱线部28的延长方向上连续地形成，但是，例如也可以像点焊那样在棱线部28的延长方向断续形成。在焊接部40～42沿棱线部28的延长方向断续地形成的情况下，只要适当设定邻近的各焊接部之间的间隔，使加强构件35在变形时不会从棱线部28剥离即可。

另外，在由成形构件构成的汽车用构成构件例如为地板面板的情况下，棱线部的截面周长方向的长度Rθ存在变长的倾向。在该情况下，焊接部不需要呈直线状地存在于棱线部的延长方向上，例如也可以呈弯曲成英文字母S字状的曲线状、或交错形状的短线状、或点状地存在。总而言之，只要将焊接部形成为当成形构件承受外力时加强构件不会从棱线部剥离即可。

在加强构件35不仅覆盖棱线部28，还覆盖与棱线部28相连的面部（例如帽状截面部的纵壁部）的情况下，不言而喻，除了在棱线部28进行焊接之外，也可以在该面部进行焊接。

在成形构件20产生轴向挤压变形的情况下，当截面形状在棱线部28的延长方向上没有变化时，轴向挤压时的变形集中在成形构件20的端部。因此，为了防止在冲压成形时材料在棱线部、且是在成形构件28与加强构件35之间滑动、或者各个材料变形为不同形状，在端部，尤其在截面形状变化部更紧密地设置焊接部。如此，通过焊接来减少成形构件20的两端部的棱线部28与加强构件35之间的间隙，以及当截面形状进行变化时通过焊接来进一步减少形状变化区域的附近的棱线部28与加强构件35之间的间隙都重要。而且，优选的是，在焊接部像点焊部那样断续形成的情况下，在这些部分中，将邻近的各焊接部40～42的间隔设定得较小。

焊接方法无须特别限定，例如，能够利用点焊、线焊、激光焊或等离子焊。如后述，只要是能够以在平板状的坯件材料的局部叠合同样为平板状的加强构件的状态焊接两者的焊接方法，就同样能够应用。

图6的（a）～图6的（c）是示意性地表示将焊接部40～42形成在要求外观上的外观性（美观）的部位时的焊接方法的一个例子的说明图。

在对组装后的成形部件的一面或局部要求外观上的外观性，即，要求不存在焊缝、电阻焊所导致的电极痕迹等的凹凸这样外观上的美观的情况下，优选使用图6的（a）～图6的（c）中例示的方法。

图6的（a）中的附图标记70表示激光焊机。在图6的（a）中，通过在对棱线部28和加强构件35进行激光焊时，以不使焊缝41贯穿至棱线部的外表面、亦即面a的方式进行激光焊，从而美观地保持面a。

图6的（b）中的附图标记71、72表示线焊用电极。如图6的（b）所示，在线焊中，通过在面a侧采用接触面积较大的圆盘形状的线焊用电极72，并一边使其旋转一边进行焊接，从而美观地保持面a。

图6的（c）中的附图标记73表示单侧线焊用电极。附图标记74表示平坦的背面电极。如图6的（c）所示，在单侧线焊中，通过在面a侧采用平坦的背面电极74，一边使面b侧的电极73旋转一边进行焊接（所谓单侧线焊），从而美观地保持面a。

另外，在点焊中，通过使用平坦的背面电极、顶端的曲率半径较大的电极，能够不使电极痕迹残留在a面，保持美观。

本发明的成形构件能够单独或以与其他构件组合的方式酌情使用于例如前侧构件、保险杠加强件、前撞击箱、前侧上部导轨、门槛、横向构件、地板面板、中柱、车顶纵梁侧构件、后侧部件、还有后撞击箱这样的汽车构成构件。或者是，也可以利用本发明的成形构件构成这种汽车构成构件的一部分。即，也可以利用设置在本发明的加强材料的棱线部上的焊接部使该加强材料固定安装在上述汽车构成构件的局部位置。

此外，在本说明书中，为了使说明变得简单，有时还将如上所述的汽车构成构件自身称作本发明的成形构件。

例如，若在包括隧道部的地板面板（前地板面板）中应用本发明，优选的是，在隧道部的棱线部中的、发生前方进行碰撞时最先输入碰撞负荷的部分、亦即距离下仪表板侧（前侧）较近的棱线部配置加强构件。由此，不仅能够提高前地板面板的弯曲刚性、扭转刚性，还能够提高前地板面板的碰撞吸收特性。

由于本发明的成形构件在棱线部包括被焊接的加强构件，因此，例如在进行轴向挤压时，（i）利用加强构件可靠地抑制弯曲成形构件的外壁部想要向截面外部侧打开的变形（以下，称作“面外变形”），成形构件的压弯负载增加，并且，（ii）由于具有焊接在对特性帮助最大的棱线部上的加强构件，因而能够使单压弯负载变大并且缩小压弯波长。因此，根据本发明，提高了成形构件的碰撞能量的吸收特性。

另外，由于本发明的成形构件包括被焊接于棱线部的加强构件，因此，例如在进行三点弯曲时，与未接合有棱线部的以往的情况相比较，由于该被加强的棱线部具有较高的刚性和较高的强度，因此从变形初期就显示出较高的弯曲强度，并且该棱线部处的变形量比以往的情况少。因此，侧壁部能够与弯曲应力对应地有效承受负荷，作为其结果，能够获得较高的弯曲压弯负载。因此，根据本发明，成形构件的碰撞能量的吸收特性增高。

而且，由于本发明的成形构件包括被焊接于棱线部的加强构件，因此，若应用于例如地板面板，则在该地板面板产生弯曲变形、扭转变形时的抵抗性变高，能够提高成形构件的弯曲刚性、扭转刚性。

因此，若使用本发明的成形构件来构成汽车构成构件，能够实现以下任一情况，

（A）在筒状的汽车构成构件、且是承受向其轴线方向施加的碰撞负荷的构件（例如，前侧构件、前撞击箱、前侧上部导轨、横向构件、后侧部件、还有后撞击箱等）的情况下，提高进行轴向挤压时的、该构件的碰撞能量的吸收特性，

（B）在筒状的汽车构成构件、且是承受朝向与该汽车构成构件的轴线方向大致正交的方向施加的碰撞负荷的构件（例如，保险杠加强件、门槛、中柱、以及车顶纵梁侧构件等）的情况下，提高该构件在进行三点弯曲时的碰撞能量的吸收特性，以及

（C）在板状的汽车构成构件（地板面板等）的情况下，提高该构件的弯曲刚性、扭转刚性。

图7的（a）～图7的（d）是用截面局部示意性地表示成形构件44～47中的焊接部40～42的适当的形成位置的说明图。

图7的（a）表示成形构件44，该成形构件44承受朝向其轴线方向施加的碰撞负荷，优选的是，焊接部40～42至少存在于棱线部Rθ的截面周长的50%所包含的范围内（图中利用1/2Rθ表示）。

图7的（b）表示成形构件45，该成形构件45承受朝向与其轴线方向正交的方向施加的碰撞负荷（σ，图中利用白色空心箭头表示），优选的是，焊接部40～42的一部分存在于覆盖侧壁侧的圆角末端部的位置。

图7的（c）表示成形构件46，该成形构件46利用一个焊接部承载朝向其轴线方向和与轴线方向正交的方向的两个方向施加的碰撞负荷。

而且，图7的（d）分别表示成形构件47，各个成形构件47在同一截面上分别设置并承载与各个负荷方向对应的焊接部。

图8是表示将本发明应用于中柱（B柱）48的技术方案的一个例子的说明图，图8的（a）是整体图，图8的（b）是图8的（a）的VIII-VIII剖视图，且是为了比较而示出的、以往的中柱的剖视图。图8的（c）也是图8的（a）的VIII-VIII剖视图，是表示本发明例的中柱的剖视图。在图中，利用圆形标记表示焊接部的位置。在图9中也相同。

在将本发明应用于B柱48时，利用本发明的成形构件构成设置在B柱外部49与B柱内部51之间的B柱加强件50。如此，包括加强构件的成形构件、亦即B柱加强件50通常配置在B柱48的上部。而且，通过将本发明应用于B柱加强件50，并在该B柱加强件50的棱线部配置加强材料（未图示）和焊接部40～42，从而B柱外部49的抗碰撞特性大幅改进。此外，图8的（c）中的成形构件、亦即B柱加强件50的具体结构也可以根据其具体形状的不同而采用例如图2所示的任一结构。

此时，B柱加强件50和加强构件50各自的材料并不特别限定，也可以是高拉力钢板或热压材料。

图8的（b）所示的焊接部虽为点焊部40，但是也可以不是点焊部40而是激光焊接部41、线焊部42。

更优选的是，通过在B柱外部49、B柱内部51进一步预先形成多个棱线部，在各个棱线部适当配置加强构件和焊接部40～42，从而能够进一步提高B柱48的弯曲负载。

图9是表示将本发明应用于前柱（A柱）的方案的一个例子的说明图，图9的（a）是整体图，图9的（b）是图9的（a）的XI－XI剖视图，且是为了比较而示出的、以往的前柱的剖视图。图9的（c）也是图9的（a）的XI－XI剖视图，且是本发明例的前柱的剖视图。

在A柱52的外部57与A柱内部56之间设有A柱内部加强件54和外部加强件53。在将本发明应用于A柱52时，优选在外部加强件53的棱线部配置加强构件，利用同样设置在棱线部上的焊接部40～42固定该加强构件。即，利用本发明的成形构件来构成外部加强件53。

或者，也可以在A柱的内部加强件54的棱线部配置加强构件和焊接部40～42。

由此，能够大幅度地提高进行前方碰撞时的A柱52的弯曲抗压负载。

在图8、图9中，为了使说明变得简单而未图示加强构件，但是其具体形式能够根据例如内部加强件54和外部加强件53的形状、即成形构件的形状而相应地采用例如图2所示的各种形式。

此时的A柱的外部加强件53和内部加强件54、还有设置在这些棱线部上的加强构件各自的材料无须特别限定，也可以是高拉力钢板或热压材料。

说明本发明的制造方法。

为了制造本发明的成形构件，根据其中一种方案，分别利用冲压成形或滚压成形来进行弯曲成形，从而预先准备包括棱线部的成形构件主体和加强构件。此时预先进行的冲压成形、滚压成形可以是热轧，也可以是冷轧。通过这样做，在预先成形的成形构件主体的棱线部配置弯曲成形为与此相同形状的加强构件，在棱线部处进行焊接，将两者固定在各自的位置。在将加强构件配置于棱线部时，尽量不在两者之间产生间隙。此时的焊接部的配置正如已详述的那样，焊接方法也能够适当选择已叙述的各种方法来使用。

如此，根据本发明，成形构件能够以简便的方法制造，设置加强材料的区域只要是棱线部就仅通过局部设置在任意位置就能够局部增大并大幅改进该部位的抗碰撞性，因此，若使用这种成形构件作为汽车构成构件，能够同时满足车身轻量化和抗碰撞性改进这样的原本彼此相反的特性。

根据本发明的另一个方案，为了制造本发明的成形构件，开始，重叠配置材料的平板状的坯件、亦即平板状的加强构件35、35－1、35－2。重叠的位置是坯件的成为棱线部的位置。

在该位置处，利用上述的各种焊接方法的任一种来焊接坯件和加强构件35、35－1、35－2，从而制造平板状的焊接构件。此时的焊接部的配置、焊接部的形成方法等如已叙述的那样。

对该平板状的焊接构件进行冲压成形或滚压成形，以使得加强构件35、35－1、35－2所存在的范围成为棱线部28、30、33。由此，制造冲压成形部或滚压成形部、即在棱线部包括加强构件的本发明的成形构件。此时的成形可以是冷轧或热轧中的任一种。能够根据材料的种类、焊接方法而适当决定。

本发明者们进行多次冲压成形试验，确认点焊部是否因弯曲加工而断裂，在该冲压成形试验中，重叠440～980MPa级的两张高强度钢板（板厚0.7～2.0mm）并进行点焊，以如此形成的点焊部的中心位于曲率半径3mm的棱线部的顶点的方式进行90°弯曲加工，确认到在任一试验中都没有产生焊接部裂纹。

另外，在本发明中，即便在将平板状的焊接构件加热至Ac3点以上的温度之后进行冲压成形（滚压成形）、换句话说即便冲压成形是所谓的热压成形，也能够获得充分的效果。由此，能够制造在提高冲压成形性的同时具有更高的强度的热压成形构件。

在热压成形构件由高强度材料构成的情况下，在焊接部有时会产生所谓的HAZ软化，但是若利用热压成形工序来制造平板状的焊接构件，则在焊接时所产生的软化部也能够获得淬火固化效果，从而获得不存在HAZ软化部且母材和焊接部均具有同等强度（硬度）的成形构件。

对于本发明中所使用的钢板，只要是能够加热至Ac3点以上来进行热压成形和热辊压成形的钢种、板材，就不特别受限，但是由于焊接部的HAZ软化是由钢的马氏体强化导致的，从而该焊接部的强化机构的贡献较大，因此，优选的是产生HAZ软化的590MPa级以上的钢（尤其是双相（DP）钢），更优选的是1500MPa级以上的钢。

通过这样做，根据本发明，能够提供一种适合使用于汽车构成构件的成形构件或汽车构成构件自身，该成形构件或汽车构成构件能够以低成本制造并且具有较高的尺寸精度，还具有优异的轴向挤压特性、三点弯曲特性、或者优异的弯曲刚性、扭转刚性。

实施例1

图10的（a）是表示本实施例所使用的加强构件35的概略截面形状的说明图，图10的（b）是表示加强构件35针对成形构件21的棱线部28的形状、配置的说明图。

图11的（a）是对加强构件进行点焊之后的成形构件21的立体图，图11的（b）和图11的（c）是分别表示本发明例和比较例2中的、加强构件相对于棱线部28的的点焊位置的说明图。其中，在比较例2中，在棱线部28处无法观察到点焊部。

此外，本实施例中所使用的成形构件21的形状与具有图1的（a）所示的截面形状的成形构件21的形状大致相同，相同部位由相同附图标记表示。另外，在图11的（b）、（c）中，点焊部由黑色圆形标记表示。另外，成形构件21、加强构件35的板厚均设为0.7mm。

图12是汇总表示成形构件的各个尺寸和试验条件的说明图，图13是表示试验方法的说明图。此外，在图12中的“成形构件剖视图”一栏由空心箭头表示的位置是点焊位置。

对在图12所示的比较例1、2以及本发明例1、2中获得的成形构件进行图13所示的试验。即，通过如图13所示那样做，使落锤体36以时速64km/hr从成形构件试样的上端部进行碰撞，直至轴线方向上的变形量变化达到20mm，该成形构件试样使下端部完全固定、限制并垂直设置，测量负载。此外，如图12所示，比较例1、2在棱线部28不存在点焊部，但是本发明例1、2在棱线部28也存在点焊部。

图14的（a）是表示由拉伸强度为270MPa的钢板构成的成形构件（比较例1、本发明例1）的移位与负载之间的关系的曲线图，图14的（b）是表示由拉伸强度270MPa的钢板构成的成形构件（比较例1、本发明例1）的移位与吸收能量之间的关系的曲线图。

另外，图15的（a）同样是表示拉伸强度为980MPa的情况下的成形构件（比较例2、本发明例2）的移位与负载之间的关系的曲线图，图15的（b）是表示拉伸强度为980MPa的情况下的试样（比较例2、本发明例2）的移位与吸收能量之间的关系的曲线图。

从图14的（a）、图14的（b）、图15的（a）以及图15的（b）的各个曲线图显而易见，本发明例1、2相对于比较例1、2能够获得较高的负载特性，碰撞能量的吸收特性较高。

另外，图16的（a）、（b）是表示拉伸强度为980MPa的情况下（比较例2、本发明例2）的各个变形量为8mm时的、构件轴线方向应力的分布状态的说明图。此外，在图16中省略了加强构件35。

如图16的（a）所示可知，在比较例2的情况下，在轴线方向的A部和B部中产生应力集中，相对于此，在图16的（b）所示的本发明例2的情况下，棱线部的面外变形与比较例2相比有所抑制，其结果，轴线方向应力变高，且其应力分布在轴线方向的整个区域C部均匀地扩大。

实施例2

使用热压工法来制造具有帽型截面的帽主体、即帽型成形构件，进行三点弯曲试验。本例表示在帽型成形构件的棱线部的内侧设有加强材料60的例子。

图17的（a）是表示三点弯曲试验的情况的说明图，图17的（b）是表示帽构件58的截面形状的说明图。

如图17的（b）所示，帽构件58包括帽主体59、加强材料60以及帽底板61。以下列出这些构成构件59～61的规格。

帽主体59：热压用合金化熔融镀锌钢板，板厚1.2mm，宽度240mm，长度600mm

加强材料60：热压用合金化熔融镀锌钢板，板厚1.4mm，宽度180mm，长度600mm

帽底板61：780MPa级合金化熔融镀锌钢板，板厚1.8mm，宽度150mm，长度600mm

通过利用后述的图19所示的各种焊接方法对帽主体59和加强材料60各自的平板（坯件）进行焊接，使其形成为热压用的焊接坯件材料，对该焊接坯件材料进行热压成形（900℃下加热4分钟），使其形成为帽主体材料，然后，通过将帽底板61点焊于该帽主体材料而制造出弯曲试验用的帽成形构件58。

如图17的（a）所示，以支承点间隔500mm在两点62、63支承如此获得的帽成形构件58，使半径150mm的碰撞器64以2mm/sec的速度向帽成形构件58的长度方向的中央位置下降并碰撞，施加弯曲变形。

图18是表示No.1～3的弯曲试验的结果的曲线图，图19是汇总表示No.1～6的试验条件和试验结果（最大负载）的说明图。

图19中的“HP成形”是指热压成形，“TWB”是指线焊坯件，“修补TWB时的形状”一栏和“形状（截面）”一栏中的圆形标记表示点焊位置，“修补TWB时的形状”一栏中的直线表示连续焊接（线焊或激光焊）。

图18、19中的No.1、2是在棱线部不具有焊接部的比较例，No.3～6是在棱线部具有焊接部的本发明例。

此外，点焊是在棱线的延长方向上以40mm间距进行的。另外，No.5的线焊（棱线垂直方向）是以长度40mm、40mm的间距进行的。而且，No.6的激光曲线焊接采用振幅20mm、周期40mm的正弦波曲线。

从图18、19所示的结果可知，根据本发明例，与比较例相比，最大负载大幅增加，尤其是与比较例相比，在移位的整个区域中负载变高，碰撞能量的吸收量大幅增加。

Claims (11)

1.一种成形构件，其具有至少一个用于连接一个面和另一个面之间的棱线部，其特征在于，

该成形构件包括至少接合于上述棱线部的加强构件，在该棱线部处设有与上述加强构件焊接的焊接部。

2.根据权利要求1所述的成形构件，其中，

上述加强构件在与上述棱线部的延长方向正交的方向上的截面上具有至少能够覆盖棱线部的整个区域的宽度尺寸。

3.根据权利要求1或2所述的成形构件，其中，

上述焊接部在上述棱线部的延长方向上连续或断续设置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的成形构件，其中，

上述焊接部呈直线状或曲线状设置在上述棱线部的延长方向上。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的成形构件，其中，

上述焊接部设置在从上述棱线部的截面周长方向的中央位置到与该中央位置相距该棱线部的截面周长的50%的位置的区间。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的成形构件，其中，

上述焊接部为点焊部、线焊部、激光焊接部或等离子焊接部。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的成形构件，其中，

上述加强构件在上述棱线部的延长方向的局部或全部延伸设置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的成形构件，其中，

上述加强构件在上述棱线部的延长方向上设有一个或两个以上。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的成形构件，其中，

上述加强构件设置在上述棱线部的外周面或内周面。

10.一种成形构件的制造方法，其特征在于，

在平板状坯件的成为该棱线部的位置形成焊接部，焊接平板状的加强构件，对焊接有该加强构件的上述坯件进行冲压成形或滚压成形，由此制造出权利要求1～9中任一项所述的成形构件。

11.根据权利要求10所述的成形构件的制造方法，其中，

在将焊接有上述加强材料的上述坯件加热至Ac3点以上的温度之后进行上述冲压成形。

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