CN104512472A - 车辆上的b柱及制造方法 - Google Patents

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孙财
陈扬
李向荣
杨云龙
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Abstract

本发明涉及一种车辆上的B柱及制造方法，包括B柱主体，B柱主体顶部为与车顶固定的上固定部，B柱主体底部为与门槛固定的下固定部；其特征是：所述B柱主体的上部为硬区部分，下部为软区部分，硬区部分和软区部分之间为过渡区，在硬区部分设置加强管；所述硬区部分由超高强度钢热成形工艺得到，强度为1300～1500MPa的马氏体组织，软区部分是在超高强度钢热成形工艺中，通过慢速冷却得到的强度为500～700MPa的铁素体和珠光体组织、或者为贝氏体组织；所述加强管为中空管，由液压成型工艺得到。所述加强管的管壁厚度为1.8mm±30%。本发明采用液压成形的加强管，可以根据B柱形状灵活变化加强管的截面设计，使每个截面负载更加均匀，并且符合车辆轻量化要求。

Description

车辆上的B柱及制造方法
技术领域
本发明涉及一种车辆上的B柱及制造方法，属于车辆部件技术领域。
背景技术
汽车的B柱是汽车上的竖梁，位于驾驶舱的前座和后座之间，从车顶延伸到车底部。B柱不但支撑车顶盖，还要承受前、后车门的支承力，在B柱上还要装置一些附加零部件，例如前排座位的安全带，有时还要穿电线线束。因此B柱大都有外凸半径，以保证有较好的力传递性能。现代轿车的B柱截面形状是比较复杂的，它由多件冲压钢板焊接而成。随着汽车制造技术的发展，不用焊接而直接采用液压成型的封闭式截面中柱已经问世，它的刚度大大提高而重量大幅减小，有利于现代轿车的轻量化。
现有技术中B柱一般采用冷冲压件，同等强度下冷冲件的重量大，不符合轻量化趋势。另外，为了加强强度，在B柱上焊接加强板，加强板和B柱需要分别成型后焊接，这就造成了模具工装、焊装夹具的数量较多，使加工成本较高；并且焊接的质量不宜控制，不够稳定。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种车辆上的B柱及制造方法，采用液压成形的加强管，可以根据B柱形状灵活变化加强管的截面设计，使每个截面负载更加均匀，并且符合车辆轻量化要求。
按照本发明提供的技术方案，所述车辆上的B柱，包括B柱主体，B柱主体顶部为与车顶固定的上固定部，B柱主体底部为与门槛固定的下固定部；其特征是：所述B柱主体的上部为硬区部分，下部为软区部分，硬区部分和软区部分之间为过渡区，在硬区部分设置加强管；所述硬区部分由超高强度钢热成形工艺得到，强度为1300～1500MPa的马氏体组织，软区部分是在超高强度钢热成形工艺中，通过慢速冷却得到的强度为500～700MPa的铁素体和珠光体组织、或者为贝氏体组织；所述加强管为中空管，由液压成型工艺得到。
所述过渡区的高度为50mm左右；所述软区部分的高度占B柱主体高度的10%～25%。
所述加强管的管壁厚度为1.8mm±30%。
所述车辆上的B柱的制造方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）将B柱主体的坯料在加热炉内加热至850～940℃，使其转化为奥氏体组织，所述B柱主体的坯料采用22MnB5；
（2）将奥氏体化后的B柱主体的坯料在模具内进行热成型，并同时淬火，得到的硬区部分强度为1300～1500MPa的马氏体组织，软区部分进行保温，经过慢速冷却得到强度为500～700MPa的铁素体和珠光体组织、或者贝氏体组织；
（3）将直管在常温下进行弯管，并预成型得以与加强管最终形状基本一致的零件；所述直管的材质为微合金钢、双相钢或多相钢；
（4）将步骤（3）预成型后的零件在模具中由压力机进行液压成形，具体过程为：模具在压力机驱动下闭合，压力机的水系统向预成形后的管状零件的内腔进行注水，使得零件的内腔充满水；轴向缸向零件移动并将零件密封，同时向零件内腔注入高压水，在高压水的作用下，工件变形，直至与模具的成型面贴合，得到所需要的加强管的形状；所述高压水的内压力为5～250MPa，轴向缸推力为5～100吨；
（5）将步骤（2）热成型得到的B柱主体和步骤（4）液压成形得到的加强管焊接在一起，得到所述的B柱。
所述直管的材质为低碳钢、不锈钢、铝或铝镁合金。
本发明具有以下优点：（1）加强管采用液压成形工艺，具有轻量化的优点，即产品的强度更高，重量反而更轻；（2）应力集中小：相对于传统冲压工艺，即冲压两片零件再焊接到一起的工艺，使用液压成形工艺可以根据B柱主体的情况灵活变化截面设计，让每个截面的负载更加均匀；（3）尺寸质量更高：由于液压成形工艺成形时内部压力很高，工件塑性变形处理压应力状态，而非传统从冲压工艺的拉、压两种应力状态，这样更容易产生零件回弹，零件的尺寸精度因而更高；（4）B柱下部软区强度弱，延伸率高，碰撞时能达到变形吸能目的，能更好保护驾乘人员头部。
附图说明
图1为本发明所述B柱的结构示意图。
图2为所加强管的示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图对本发明作进一步说明。
如图1～图2所示：所述车辆上的B柱包括上固定部1、下固定部2、B柱主体3、硬区部分4、软区部分5、过渡区6、加强管7等。
如图1、图2所示，本发明包括B柱主体3，B柱主体3顶部为与车顶固定的上固定部1，B柱主体3底部为与门槛固定的下固定部2；所述B柱主体3的上部为硬区部分4，下部为软区部分5，硬区部分4和软区部分5之间为过渡区6，在硬区部分4设置加强管7；所述硬区部分4由超高强度钢热成形工艺得到，强度为1300～1500MPa的马氏体组织，软区部分5是在超高强度钢热成形工艺中，通过慢速冷却得到的强度为500～700MPa的铁素体和珠光体组织、或者为贝氏体组织；所述加强管7为中空管，由液压成型工艺得到；
所述过渡区6的高度为50mm左右；所述软区部分5的高度占B柱主体3高度的10%～25%；
所述加强管7的管壁厚度为1.8mm±30%。
所述车辆上的B柱的制造方法，包括以下步骤：
（1）将B柱主体的坯料在加热炉内加热至850～940℃，使其转化为奥氏体组织，所述B柱主体的坯料采用22MnB5（俗称硼钢）；
（2）将奥氏体化后的B柱主体的坯料在模具内进行热成型，并同时淬火；其中，软区部分进行保温，经过慢速冷却得到铁素体和珠光体组织、或者贝氏体组织；
（3）选择材质为低碳钢、不锈钢、铝、铝镁合金的直管，将直管在常温下进行弯管，并预成型得以与加强管最终形状基本一致的零件；所述直管的材质为微合金钢（如SM355MC）、双相钢（如DP800）或多相钢；
（4）将步骤（3）预成型后的零件在模具中由压力机进行液压成形，具体过程为：模具在压力机驱动下闭合，压力机的水系统向预成形后的管状零件的内腔进行注水，使得零件的内腔充满水；轴向缸向零件移动并将零件密封，同时向零件内腔注入高压水，在高压水的作用下，工件变形，直至与模具的成型面贴合，得到所需要的加强管的形状；所述高压水的内压力为5～250MPa，轴向缸推力为5～100吨；
（5）将步骤（2）热成型得到的B柱主体和步骤（4）液压成形得到的加强管焊接在一起，得到所述的B柱。
本发明的加强管采用内空的管件进行液压成形得到，B柱主体由热压成形得到，具有以下效果：（1）加强管采用液压成形工艺，具有轻量化的优点，即产品的强度更高，重量反而更轻；（2）应力集中小：相对于传统冲压工艺，即冲压两片零件再焊接到一起的工艺，使用液压成形工艺可以根据B柱主体的情况灵活变化截面设计，让每个截面的负载更加均匀；（3）尺寸质量更高：由于液压成形工艺成形时内部压力很高，工件塑性变形处理压应力状态，而非传统从冲压工艺的拉、压两种应力状态，这样更容易产生零件回弹，零件的尺寸精度因而更高；（4）下部软区强度弱，延伸率高，碰撞时能达到变形吸能目的，能更好保护驾乘人员头部。

Claims (5)

1.一种车辆上的B柱，包括B柱主体（3），B柱主体（3）顶部为与车顶固定的上固定部（1），B柱主体（3）底部为与门槛固定的下固定部（2）；其特征是：所述B柱主体（3）的上部为硬区部分（4），下部为软区部分（5），硬区部分（4）和软区部分（5）之间为过渡区（6），在硬区部分（4）设置加强管（7）；所述硬区部分（4）由超高强度钢热成形工艺得到，强度为1300～1500MPa的马氏体组织，软区部分（5）是在超高强度钢热成形工艺中，通过慢速冷却得到的强度为500～700MPa的铁素体和珠光体组织、或者为贝氏体组织；所述加强管（7）为中空管，由液压成型工艺得到。
2.如权利要求1所述的车辆上的B柱，其特征是：所述过渡区（6）的高度为50mm左右；所述软区部分（5）的高度占B柱主体（3）高度的10%～25%。
3.如权利要求1所述的车辆上的B柱，其特征是：所述加强管（7）的管壁厚度为1.8mm±30%。
4.一种车辆上的B柱的制造方法，其特征是，包括以下步骤：
（1）将B柱主体的坯料在加热炉内加热至850～940℃，使其转化为奥氏体组织，所述B柱主体的坯料采用22MnB5；
（2）将奥氏体化后的B柱主体的坯料在模具内进行热成型，并同时淬火，得到的硬区部分（4）强度为1300～1500MPa的马氏体组织，软区部分（5）进行保温，经过慢速冷却得到强度为500～700MPa的铁素体和珠光体组织、或者贝氏体组织；
（3）将直管在常温下进行弯管，并预成型得以与加强管最终形状基本一致的零件；所述直管的材质为微合金钢、双相钢或多相钢；
（4）将步骤（3）预成型后的零件在模具中由压力机进行液压成形，具体过程为：模具在压力机驱动下闭合，压力机的水系统向预成形后的管状零件的内腔进行注水，使得零件的内腔充满水；轴向缸向零件移动并将零件密封，同时向零件内腔注入高压水，在高压水的作用下，工件变形，直至与模具的成型面贴合，得到所需要的加强管的形状；所述高压水的内压力为5～250MPa，轴向缸推力为5～100吨；
（5）将步骤（2）热成型得到的B柱主体和步骤（4）液压成形得到的加强管焊接在一起，得到所述的B柱。
5.如权利要求4所述的车辆上的B柱的制造方法，其特征是：所述直管的材质为低碳钢、不锈钢、铝或铝镁合金。
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