CN107107959B - 具有不同板厚度和强度的加压淬火的金属板成型件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加压淬火的金属板成型件(100)，其具有至少两个相邻的区域(110、130)，所述区域构造有不同的板厚度和不同的强度，使得所述区域之一(110)是加压淬火的并且另一区域(130)是未硬化或仅少许硬化的。在所述区域(110、130)之间设有过渡区域(140)，该过渡区域同时设计为厚度过渡区域和强度过渡区域。优选涉及一种用于机动车车身的立柱加强件(100)。

Description

具有不同板厚度和强度的加压淬火的金属板成型件

技术领域

本发明涉及一种具有不同板厚度和强度的加压淬火的金属板成型件，在此优选涉及底盘构件或车身构件并且尤其是涉及用于机动车的结构构件。

背景技术

由现有技术已知加压淬火的金属板成型件通过对先前加热至奥氏体化温度的钢板材料成形或模压并且通过大致同时的淬硬制造而成。通过加压淬火实现高达1650MPa和更高的强度。加压淬火的金属板成型件例如用作安全相关的底盘构件或车身构件、尤其是结构构件(如A柱和B柱、纵向支架、横向支架、端壁或通道加强件和类似物)，以便满足日益增加的安全性和轻量化的要求。

现有技术公开了各种用于加压淬火的方法、如没有金属板材料预成形的直接法(或者说直接加压淬火)和具有金属板材料预成形的间接法(或者说间接加压淬火)，为此例如参见DE 102011053939 A1在背景技术中的说明。

DE 19758918 B4描述了一种用于制造加压淬火的金属板成型件的方法，该金属板成型件也包括软的、即少许硬化或未硬化的区域。这种金属板成型件也称为局部加压淬火的金属板成型件。DE 102010004081 B3描述了一种用于制造加压淬火的金属板成型件的方法，该金属板成型件包括至少两个延展性不同的组织区域。此外提到了在延展性不同的区域之间的所谓过渡区域。这种过渡区域在DE 102010012825 B4中也有描述。

代表最接近的现有技术的DE 102011009891 A1描述了一种由轧制的金属板坯制造金属板成型件的方法，所述金属板坯具有至少两个材料厚度不同的区域。此外优选规定，待制造的金属板成型件仅局部热成形并且随后淬火。但加压淬火的金属板成型件也可通过局部热后处理有针对性地又在其构件刚性和其构件特性方面适应预期用途。

关于现有技术还可补充地参见DE 102005038488 A1和DE 102010004081 B3。

发明内容

通过本发明应提出一种优化的、即尤其是可更好地适应规定用途的、开头所提类型的加压淬火的金属板成型件。

本发明的加压淬火的金属板成型件包括至少两个相邻的区域，所述区域构造有不同的板厚度或者说材料厚度和不同的强度，使得所述区域中的一个区域是加压淬火的并且另一区域是未硬化或仅少许硬化的。此外，在这两个区域之间构造有过渡区域，该过渡区域同时设计为厚度过渡区域和强度过渡区域。

本发明避免构造有不同强度和板厚度的两个相邻区域之间的强度跳跃和板厚度跳跃，这通过定位于或设置于其间的过渡区域实现。过渡区域因此至少具有双重功能，这表示强度过渡区域大致与板厚度过渡区域相同或者说板厚度过渡区域大致对应于强度过渡区域。这实质上是说，板厚度和强度过渡区域在制造可能性的范围中应当是重合的并且大致合并在过渡区域中，以致任何一个区域都不大于或仅略大于另一区域。优选借助过渡区域在有关相邻区域之间实现渐进的、即逐渐的板厚度过渡和强度过渡。根据本发明的金属板成型件可包括多个如此设计的过渡区域，它们分别设置或者说构造在具有不同强度和板厚度的相邻区域之间。

使用适合加压淬火的钢板材料(尤其是锰和硼合金钢、如20MnB5或22MnB5)来制造根据本发明的金属板成型件。在将所用钢板材料加压淬火(如上所述这在本发明的范围中既可根据直接法也可根据间接法来进行)时，虽然其强度增加，但其延展性(这可简单地理解为变形能力)却减小。一般来说，在加压淬火时获得的强度越高，延展性就越低。未硬化或仅少许硬化的区域因此比加压淬火的区域具有更高的延展性。在特定区域中的强度和延展性由在那里存在的组织结构产生。根据本发明的过渡区域因此也实现了在相关金属板成型件区域之间的尤其是渐进的延展性过渡。就此而言，过渡区域也可以是组织过渡区域。

优选地，根据本发明的金属板成型件由连续变截面板(Tailor Rolled Blank)制成。连续变截面板是一种金属板坯，其由轧制的、具有不同板厚度的金属板材料剪裁而成。金属板材料例如通过柔性轧制金属带材以下述方式制成，即相关的辊间距和因此通过其定义的辊间隙在带材通过期间以限定的方式变化，以致在通过方向上或者说在金属带材的长度上产生具有不同带材厚度或者说板厚度的带材区段。板厚度过渡部通常构造为连续地或至少近似连续地延伸并且横向于通过方向带状延伸。

在具有不同板厚度的两个相邻板坯区域之间的板厚度过渡部或者说板厚度过渡区域的具体设计通常决定了在金属板成型件的相关位置上形成的按照本发明的过渡区域的宽度(或至少对其有影响)。换言之，这可表示在按照本发明的加压淬火的金属板成型件上的过渡区域由(用于制造的)金属板坯的相应板厚度过渡区域形成，在所述金属板坯中的该板厚度过渡区域在加压淬火时以限定的方式(即并非按随机意义)与强度过渡区域叠加。按照本发明的加压淬火的金属板成型件上的过渡区域可优选具有20mm至60mm并且尤其是40mm至50mm的宽度，这优选也对应于金属板坯或者说金属带材中的带状板厚度过渡部的宽度。

规定，通过按照本发明的过渡区域连接的区域被加压淬火，这尤其是具有较大板厚度或者说材料厚度的区域、即较厚的区域。

根据本发明的加压淬火的金属板成型件优选不具有表面涂层。但根据本发明的加压淬火的金属板成型件也可具有金属腐蚀保护涂层。优选涉及铝/铝合金覆层或锌/锌合金覆层。腐蚀保护涂层已经可施加到例如用于制造连续变截面板的原始金属板材料上。这种提前施加的保护层例如也可在加压淬火时避免或至少减少生成氧化皮。

根据本发明的加压淬火的金属板成型件优选涉及用于机动车的底盘构件或车身构件。特别优选涉及用于机动车车身的安全和碰撞相关的结构构件。尤其是涉及优选用于B柱的立柱加强件。

本发明还涉及一种用于机动车车身、尤其是用于B柱的立柱加强件，其构造为加压淬火的金属板成型件。所述立柱加强件包括加压淬火的中间区域和与之连接的未硬化或仅少许硬化的底部区域。所述区域具有不同的板厚度，在所述区域之间构造有过渡区域，该过渡区域根据上述说明同时设计为厚度过渡区域和强度过渡区域。扩展方案和构型类似于上述说明产生。根据本发明的立柱加强件优选仅具有一个唯一的这种多功能的过渡区域，其位于软的底部区域和坚固或者说硬的中间区域之间。

在底部区域中，通过软的金属板材料在碰撞情况下可实现有针对性的变形(如折弯)。避免了开裂和脆性断裂。此外减小了缺口应力的不利作用。

优选规定，根据本发明的立柱加强件的加压淬火的中间区域包括多个具有不同板厚度的区段或者说局部区域，所述局部区域构造有大致相同的强度。底部区域也可包括多个构造有不同板厚度和/或不同强度的区段或者说局部区域。底部区域尤其是也可被局部加压淬火。

在根据本发明的立柱加强件的底部区域中可通过炉侧措施(例如通过借助遮蔽板划分的具有不同温度的炉腔或通过为待加热的金属板材料使用覆盖物，这两者均使加热温度降低)和/或通过模具侧措施(例如通过相应模具区域中的气隙或通过用于在相应模具区域中局部加热加压淬火模具的加热装置，这两者均使冷却速度降低)来防止金属板材料的加压淬火，以便由此获得软的或至少仅少许硬化的组织。这同样适用于其它根据本发明的加压淬火的金属板成型件。通过加压淬火之后的局部热处理制造软的区域(例如事后对先前加压淬火的相关区域进行退火)是可能的，但并非是优选的。优选规定，根据本发明的金属板成型件在加压淬火和通常尚待完全或局部实施的修整之后基本上即可直接安装。在加压淬火后，尤其是可对没有涂层的、但必要时也可对有涂层的金属板材料进行清洗。

附图说明

下面参考示意性附图示例性地并且不起限制作用地详细说明本发明。附图如下：

图1以俯视图示出用于PKW(轿车)车身的立柱加强件；

图2以放大剖视图示出在图1的立柱加强件上的底部区域和中间区域之间的过渡区域。

具体实施方式

图1示出用于B柱的立柱加强件(内柱)100。该立柱加强件构造为加压淬火的金属板成型件，其包括具有不同板厚度和不同强度的区域，由此不仅实现符合需要或符合要求的设计(在不同区域中要求不同)而且也实现重量优化的设计。立柱加强件100由一个单独的连续变截面板制成。

在所示示例中，立柱加强件100具有加压淬火的中间区域110，在该中间区域中金属板材料具有通过加压淬火获得的例如至少1300MPa的强度。中间区域110包括多个大致强度相同(即构造有相同强度)、板厚度不同的区段或者说局部区域。头侧局部区域111例如具有2.3mm板厚度，中间局部区域112例如具有2.5mm板厚度并且底侧局部区域113具有例如2.3mm板厚度。过渡部构造为连续过渡部、即没有板厚度跳跃。立柱加强件100还包括底部区域130，在该底部区域中金属板材料仅少许硬化或未硬化并且因此是软的并且例如具有450MPa至800MPa的强度。底部区域130中的板厚度例如为1.9mm。立柱加强件100还包括头部区域120，在该头部区域中金属板材料也是加压淬火的并且与中间区域110一样具有例如至少1300MPa的强度。头部区域120中的板厚度例如为1.9mm。

因此立柱加强件100在中间区域110中构造得特别厚并且特别坚固，对中间区域的强度和刚度要求(例如基于乘客保护以及基于门铰链和门锁的连接)特别高。在底部区域130中通过强度较低或者说较软的金属板材料在碰撞情况下可实现有针对性的变形(如折弯)并且防止开裂和脆性断裂，所述底部区域设置用于立柱加强件100在侧门槛或类似物上的连接。

根据本发明，在加压淬火的中间区域110和软的底部区域130之间(这些区域具有不同的板厚度)设有一个过渡区域140，该过渡区域不仅设计为厚度过渡区域而且也设计为强度过渡区域。因此强度过渡区域大致对应于板厚度的过渡区域。沿着过渡区域140，中间区域110或其局部区域113与底部区域130相互隔开或者说在过渡区域140中转入彼此。

带状过渡区域140在图2中以放大剖视图示出。在该过渡区域140内，金属板材料的强度从450MPa至800MPa(在底部区域130中)逐渐或者说渐进过渡到或者说相应上升到至少1300MPa的强度(在中间区域110或其底侧局部区域113中)。在该过渡区域140内，板厚度也逐渐并且因此无级地或无跳跃地从1.9mm增加到2.3mm(从底部区域130至底侧局部区域113)。

过渡区域140优选具有20mm至60mm并且尤其是40mm至50mm的宽度。过渡区域140也可具有可变的宽度B，这是指在轮廓(根据图1)上变化的宽度。

本发明的优点在于，可极为精确地构造根据本发明的加压淬火的金属板成型件(尤其是在具有不同强度和板厚度的区域之间的过渡位置上)的特性，并且可借助相对低的模具设计和加工费用实现质量再现的生产。

附图标记列表

100 立柱加强件(金属板成型件)

110 中间区域

111 局部区域

112 局部区域

113 局部区域

120 头部区域

130 底部区域

140 过渡区域

B 宽度

Claims (13)

1.加压淬火的金属板成型件，该金属板成型件具有不同的板厚度和强度，其特征在于，设有至少两个相邻的区域(110、130)，所述区域构造有不同的板厚度和不同的强度，使得所述区域中的一个区域(110)是加压淬火的并且另一区域(130)是未硬化或仅少许硬化的，在所述区域(110、130)之间构造有过渡区域(140)，该过渡区域同时设计为厚度过渡区域和强度过渡区域，使得借助所述过渡区域(140)在所述相邻的区域(110、130)之间实现渐进的板厚度过渡和强度过渡，并且所述过渡区域由用于制造的金属板坯的相应板厚度过渡区域形成，在所述金属板坯中的该板厚度过渡区域在加压淬火时与强度过渡区域叠加，所述区域中的加压淬火的所述一个区域(110)包括具有不同板厚度的、但具有大致相同的强度的多个局部区域(111、112、113)。

2.根据权利要求1所述的金属板成型件，其特征在于，所述金属板成型件由连续变截面板制成。

3.根据权利要求1或2所述的金属板成型件，其特征在于，所述过渡区域(140)具有20mm至60mm的宽度。

4.根据权利要求3所述的金属板成型件，其特征在于，所述过渡区域(140)具有40mm至50mm的宽度。

5.根据权利要求1或2所述的金属板成型件，其特征在于，具有较大板厚度的区域是加压淬火的。

6.根据权利要求1或2所述的金属板成型件，其特征在于，设有金属腐蚀保护涂层。

7.用于机动车车身的立柱加强件(100)，该立柱加强件构造为加压淬火的金属板成型件，其特征在于，

所述立柱加强件包括加压淬火的中间区域(110)和与该中间区域连接的未硬化或仅少许硬化的底部区域(130)，所述中间区域和底部区域构造有不同的板厚度，在所述中间区域(110)和底部区域(130)之间构造有过渡区域(140)，该过渡区域同时设计为厚度过渡区域和强度过渡区域，使得借助所述过渡区域(140)在中间区域(110)和底部区域(130)之间实现渐进的板厚度过渡和强度过渡，并且所述过渡区域由用于制造的金属板坯的相应板厚度过渡区域形成，在所述金属板坯中的该板厚度过渡区域在加压淬火时与强度过渡区域叠加，所述加压淬火的中间区域(110)包括具有不同板厚度的、但具有大致相同的强度的多个局部区域(111、112、113)。

8.根据权利要求7所述的立柱加强件(100)，其特征在于，所述金属板成型件由连续变截面板制成。

9.根据权利要求7或8所述的立柱加强件(100)，其特征在于，所述过渡区域(140)具有20mm至60mm的宽度。

10.根据权利要求9所述的立柱加强件(100)，其特征在于，所述过渡区域(140)具有40mm至50mm的宽度。

11.根据权利要求7或8所述的立柱加强件(100)，其特征在于，具有较大板厚度的区域是加压淬火的。

12.根据权利要求7或8所述的立柱加强件(100)，其特征在于，设有金属腐蚀保护涂层。

13.根据权利要求7所述的立柱加强件(100)，其特征在于，该立柱加强件(100)用于B柱。

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