CN105270477B - 定制半成品部件和机动车组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有金属板或带形式的定制半成品部件(5、6、7、8、9)，其是由第一坯件(1)和至少一个第二坯件(2)形成，并且该第一和至少一个第二坯件实体地、摩擦地和/或粘合地(3)彼此接合，其中，该第一坯件(1)包括超高强度的单片材料，并且也涉及由本发明的定制半成品部件(5、6、7、8、9)制造的机动车组件(5'、6'、7'、8'、9')。所述的提供用于制造机动车组件的定制半成品部件的目的通过权利要求1的特征得以实现，其在降低的质量方面具有可比的或改善的特性。

Description

定制半成品部件和机动车组件
技术领域
本发明涉及以金属板或带形式的定制半成品部件，所述金属板或带是由第一板和至少一个第二板形成的，并且所述第一和至少一个第二板被实体地、摩擦地和/或粘合地彼此结合，其中，所述第一板包括超高强度、单片材料，并且涉及由本发明的定制半成品部件制造的机动车组件。
背景技术
定制的半成品部件对于现有技术而言是已知的，并且在本领域中被称为用于金属片的“定制板坯”或“拼焊板”和用于带状的特别是冷轧的卷/圈的“量身定制带”或“拼焊圈”。它们具有的优势在于，它们可以被进一步地加工为组件，特别是机动车的组件，相比于单片材料其具有可以根据需要单独配置的属性。例如，具有不同的片材厚度的相同类型的或者具有不同类型的其它材料的至少两种材料可以被彼此接合起来。
定制的半成品部件和由此制造的用于机动车辆的结构组件的例子在如下链接中进行了披露：http://www.i-car.com/pdf/advantage/online/2004/120604.pdf。此外，制造用于机动车辆的组件的工艺由欧洲专利文献EP 2 228 459是已知的。所披露的半成品部件，其包括借助于激光焊接接缝被彼此接合起来的由可硬化钢材料组成的坯料和由高锰钢材组成的坯料，被加热到可硬化钢材料的奥氏体化温度并且在热成型工具里进行成型，并且与此同时以这样的方式进行冷却，即马氏体微结构被形成在该硬化的钢材料里。因此，不同的特性可以被设置在组件里。该硬化区在断裂时以相对低的伸长率而具有高的拉伸强度，而由高锰钢材料形成的区域即使在热处理后也不具有该显著性特性，即在断裂时，在适度的拉伸强度下高的伸长率被保持。在汽车发生碰撞组件在车辆制造时被施加应力的情况下，尤其是，至少两个不同的区域是有利的，该至少两个不同的区域可被划分为在碰撞的情况下防止侵入并且保护乘客舱的至少一个强/硬区，以及通过变形吸收碰撞能量的至少一个软/韧性区域。然而，在断裂时具有高伸长率的软/韧性材料具有有限的拉伸强度。此外，并非所有的材料都适于热成型而无它们的特性特别是在断裂时的伸长率由于硬化而被损害。汽车制造的趋势是降低车辆重量以减少二氧化碳的排放量。这可以通过以下方式实现，首先，采用例如轻质材料进行替换，这在某些组件的情况下是不可能或者仅在克服巨大困难情况下并且与其相关联的通常也只有在更大成本时才是可能的，或者，第二，通过进一步降低现有组件的厚度，在这种情况下，必须增加材料的强度则受到技术限制。
发明内容
由此，本发明的目的是提供用于制造车辆组件的定制半成品部件，其具有与降低的质量相当的或者改进的特性。
指明所讨论类型的半成品部件的目的是通过至少一个第二坯件实现的，该第二坯料包括金属多层复合材料和单片材料和/或在某些区域具有不同厚度的金属多层复合材料，特别是被构造为灵活的冷轧半成品部件。
本发明提出金属多层复合材料是非常合适用于设置单片材料所不具有的性能。不同材料的灵活选择和组合使得那些迄今为止相互矛盾的例如在断裂时同时具有高伸长率的高的拉伸强度的特性被组合在半成品部件里成为可能。存在在断裂时高拉长率是必要的定制的半成品部件或者组件的区域里减轻车辆重量的潜力。在多层复合材料里，由于断裂时所需的伸长率而增加的拉伸强度，合适金属材料所针对的组合使得该区域中的厚度被进一步地减小成为可能，这在总的组件的重量方面可以具有有利效果。该金属多层复合材料优选地包括至少三个金属层，其中至少金属芯层相对于至少一个金属覆盖层具有不同的组分并且特别是较高的强度。优选采用不锈钢材料。该金属多层复合材料优选通过辊接合进行制备。这样的工艺在例如德国专利文件DE 10 2005 006 606中进行描述。作为替代方案，例如当使用铝材料时，铸造工艺也是可能的。根据本发明的结构还提供了单片材料和/或金属多层复合材料的某些区域具有不同的厚度并且特别是被构造为柔性轧制半成品部件。在现有技术中以“量身定做轧坯”的名义已知的柔性轧制或工艺流程使得进一步减轻重量成为可能。因此，例如各种组合提供本发明的半成品部件也是可能的。
根据本发明的第一实施例，至少一个额外的坯料被实体地、摩擦地和/或粘合地接合到所述第一和/或第二坯件，该额外的坯料包括金属多层复合材料或单片材料。这具有如下优点，即半成品部件或汽车组件具有有不同性质的多于两个的区域，并且可以更换进一步组件的新功能通过对该组件有针对性的选择和设置可以被引入。这使得进一步减少重量成为潜在的可能性。
本发明的定制半成品部件可以被设计或者用于热成型或者用于冷成型。在热成型的情况下，“超高强度”一词是指钢材料在组件处于成品状态下具有至少1200兆帕，特别是至少1500兆帕的抗张强度。在钢材料冷成型的情况下，目标是至少700兆帕的抗张强度。当使用铝材料时，其目标为成品组件具有至少400MPa的拉伸强度。
在本发明的进一步的实施方案中，第一坯件包括的超高强度的特别是可硬化的钢材。具有至少为700MPa，特别是至少800兆帕，特别优选至少900兆帕拉伸强度的钢材料适合于冷成型。经过热压成型，在成品组件里该区域具有非常高的拉伸强度。可硬化的材料优选锰硼钢。取决于材料组分并且特别是由于碳含量的功能数，达到至少1500兆帕，特别是至少1800兆帕的抗张强度是可能的。
在本发明的进一步的实施方案中，该金属多层复合材料的至少一个层，特别是芯层，特别优选地包括超高强度特别是可硬化的钢材。这具有的优点在于，特别是该复合材料的拉伸强度可以经由芯层的厚度以针对性地方式进行设置。在优选的三层钢复合材料的情况下，两个覆盖层优选包括不可硬化的可延展的钢材料，并且例如在成品状态下具有小于可硬化钢抗拉强度三分之一的拉伸强度，并且在断裂时伸长率通过改变其厚度可以进行适当地调整。作为替代，具有芯层的钢复合材料可以由在断裂时具有高伸长率的钢材料和包括超高强度特别是可硬化的钢材的覆盖层组成。该复合材料并不限于三层。
根据本发明提供的定制半成品部件使得制造满足必要要求并且具有较低重量的机动车组件成为可能。结构部件，尤其是A，B，C，D柱、侧壁框架、窗台板、纵向杆、横向杆、隧道加固件、顶部框架或碰撞吸能盒优选由其进行制造。
附图说明
本发明参照描绘实例的附图进行如下说明。相同的部件采用相同的附图标记。附图示出：
图1以示意性侧视图示出了由根据本发明的定制半成品部件制造的第一机动车组件；
图2a和2b以示意性侧视图示出了由根据本发明的定制半成品部件制造的第二和第三个机动车组件；
图3以示意性侧视图示出了根据本发明的定制半成品部件制造的第四机动车组件；
图4以示意性侧视图示出了由根据本发明的定制半成品组件制造的第五机动车组件。
具体实施方式
图1以示意性侧视图示出了B柱形式的第一机动车组件5'。根据本发明被设计用于生产或成型B柱5'的该定制半成品部件5具有第一坯件1和第二坯件2；其中，所述第一坯件1由超高强度的单层钢材料优选可硬化钢材料组成的，所述第二坯件2由金属多层复合材料构成，其优选具有由可硬化钢材料构成的芯层和由不可硬化的延展性钢材料组成的两个覆盖层，该芯层具有所述符合材料总厚度的50％至80％范围内的厚度。两个坯料1，2借助于焊接接缝3在对接接头里被彼此接合以形成单件；它们优选分别借助于激光或者优选借助于高频焊接方法以带状形式被彼此接合。金属多测复合材料2的应用使得在断裂时高伸长率和高拉伸强度可以以有针对性地方式进行设置，由此该复合材料2的厚度可进一步减小，并且与现有技术中已知的组件相比，具有与降低的质量相当的或改进的特性可以被提供。此外，坯件1还可以被配置为柔性轧制半成品部件。
图2a以示意性侧视图示出了以前纵向杆形式的第二机动车组件6'。如图1所示，描述根据本发明被设计用于生产或成型以得到纵向杆6'的定制半成品部件6包括第一坯件1和第二坯件2。为了避免重复，对第一次出现的数字标记进行描述。还可以设想的是坯料1和/或坯件2被配置为柔性轧制半成品部件。在图2b中，根据本发明的定制的半成品部件7具有额外的坯件4，其例如由可延展性单片材料构成，但优选进一步的金属多层复合材料，其具有断裂时更高的伸长率和相比于通过焊接接缝3被接合以形成单件的坯件2具有优选被降低的抗拉强度，以便新的功能可以通过对组件的有针对性地选择和布置而被引入，例如通过在后纵向杆7'上集成碰撞吸能盒。这使得更换其它组件在本实施例中常规的碰撞吸能盒成为可能，由此车体的总重量可以进一步地减小。
图3以示意性侧视图示出了以前纵向杆形式的第四机动车部件8'。根据本发明其被设计用于生产或成型以得到纵向杆8'的定制半成品部件8包括第一坯件1和第二坯件2，其中所述第一坯料1由优选的可硬化单层钢材料构成以及所述第二坯件2由金属多层复合材料构成的，其优选具有可硬化钢材料的芯层和由不可硬化的延展性钢材料构成的两个覆盖层，如图1所描述，该第一坯料和第二坯料经由焊接接缝3被彼此接合以形成单件。还可以设想的是坯料1和/或坯件2被配置为柔性轧制半成品部件。
图4以示意性侧视图示出了以A柱形式的第五机动车组件9'。根据本发明的被设计用于产生或成型以得到A柱9'的定制半成品部件9包括两个坯件1和坯件2，该两个坯料1中的每一个是由超高强度的、单层钢材料，优选可硬化钢材料组成，坯件2被布置在两个坯料1之间并且通过焊接接缝3接合到这些坯料1以形成单件并且其由金属多层复合材料组成，该金属多层复合材料优选具有具有由可硬化钢材料构成的芯层和由不可硬化的延展性钢材料组成的两个覆盖层，该芯层具有所述符合材料总厚度的50％至80％范围内的厚度。还可以设想的是一个或两个坯料1和/或坯件2被配置为柔性轧制半成品部件。
附图标记说明
1 超高强度的单片材料(第一坯料)
2 金属多层复合材料(第二坯料)
3 焊接接缝
4 延展性材料
5 用于B柱的半成品部件
5' B柱
6 用于前纵向杆的半成品部件
6' 前纵向杆
7 用于后纵向杆的半成品部件
7' 后纵向杆
8 用于A柱的半成品部件
8' A柱

Claims (12)

1.一种具有金属板或金属带形式的定制半成品部件(5、6、7、8、9)，其是由第一坯件(1)和至少一个第二坯件(2)形成的，并且所述第一坯件和至少一个第二坯件实体地、摩擦地和/或粘合地(3)被彼此接合，其中，所述第一坯件(1)由超高强度的单片材料组成，其特征在于，所述至少一个第二坯件(2)由金属多层复合材料构成，其中，所述金属多层复合材料包括至少三个金属层，其中，至少金属芯层相对于至少一个金属覆盖层具有不同组分。
2.根据权利要求1所述的半成品部件，其特征在于，至少金属芯层相对于至少一个金属覆盖层具有更高的强度。
3.根据权利要求1或2所述的半成品部件，其特征在于，所述金属多层复合材料在各区域具有不同的厚度，其中所述金属多层复合材料被构造为柔性轧制半成品部件。
4.根据权利要求1或2所述的半成品部件，其特征在于，至少一个额外的坯件(4)被实体地、摩擦地和/或粘合地(3)接合到所述第一坯件(1)和/或第二坯件(2)，其中，所述额外的坯件包括金属多层复合材料或单片材料。
5.根据前述权利要求1-2中任意一项所述的半成品部件，其特征在于，所述第一坯件(1)包括超高强度的钢材。
6.根据前述权利要求5所述的半成品部件，其特征在于，所述第一坯件(1)包括超高强度的可硬化的钢材。
7.根据前述权利要求1所述的半成品部件，其特征在于，所述金属多层复合材料的至少一层包括超高强度的钢材。
8.根据前述权利要求7所述的半成品部件，其特征在于，所述金属多层复合材料的芯层包括超高强度的钢材。
9.根据前述权利要求7或8所述的半成品部件，其特征在于，所述超高强度的钢材为超高强度的可硬化的钢材。
10.由根据权利要求1至9中任意一项所述的定制半成品部件(5、6、7、8、9)制造的机动车组件(5'、6'、7'、8'、9')。
11.根据权利要求10所述的机动车组件，其特征在于，其作为车辆制造中的结构组件。
12.根据权利要求11所述的机动车组件，其特征在于，所述机动车组件被构造作为A、B、C、D柱、侧壁框架、窗台板、纵向杆、横向杆、隧道加固件、屋顶框架或碰撞吸能盒。
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