CN108136498A - 加强结构部件 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于制造加强钢结构部件的方法。所述方法包括：提供预先成型的钢结构部件，选择所述预先成型的结构部件的一个或多个加强区，以及将材料局部地沉积在所述加强区上以在所述结构部件的第一侧上建立局部加强件。将材料局部地沉积在所述加强区上包括：将金属填料材料供应到所述加强区，并大体上同时施加激光加热以使得所述金属填料材料熔化并通过使用所述金属填料材料和所述激光加热在所述结构部件的第一侧上绘制特定几何形状来建立加强件。并且所述方法进一步包括：向所述结构部件的一个相对侧上的区域提供冷却。本公开内容还涉及一种用于制造加强钢结构部件的工具，并且涉及使用这样的方法获得的部件。

Description

加强结构部件

本申请要求享有于2015年8月4日提交的欧洲专利申请EP15382415.6的权益。

本公开内容涉及用于制造加强结构部件的方法和工具，并涉及通过这些方法获得的结构部件。

背景技术

在例如汽车工业中对减轻重量的需求已经带来对轻质材料以及相关制造工艺和工具的开发和实施。日益增长的对乘员安全的关注也导致采用在碰撞期间改善车辆的整体性同时还改善能量吸收的材料。

从这个意义上说，为了满足轻质构造的标准，常常采用由高强度以及超高强度钢(UHSS)制成的车辆零件。

被称为热成型模具淬火(Hot Forming Die Quenching，HFDQ)的工艺使用硼钢片来建立具有超高强度钢性能的冲压部件，该超高强度钢具有高达1500MPa或2000MPa或甚至更大的拉伸强度。强度的增加允许使用更薄规格的材料，与常规冷冲压低碳钢部件相比节省了重量。

这些钢中的一些(诸如例如，22MnB5钢)被设计成在热处理之后获得一种微观结构，该微观结构给予良好的机械性能。22MnB5有时被提供有铝-硅涂层并且被称为可购自Arcelor Mittal。它是在多种部件中使用的钢的一个实施例，可能涉及所谓的拼焊坯料和拼缝坯料。以铁素体-珠光体相被供应。它是以同质模式分布的细晶粒结构。机械性能与此结构相关。在热成型工艺期间进行热处理之后，建立马氏体微观结构。结果是，最大拉伸强度和屈服强度显著增加。

可以使用HFDQ工艺制造的典型的车辆部件包括：门横梁、保险杆横梁、横向/侧向构件、A/B柱加强件和腰梁加强件。

在典型车辆部件的设计阶段期间执行的模拟可以识别成型部件的需要加强的点或区(zone)(因为使用更轻且更薄的金属片和坯料)，以增加强度和/或刚度。替代地，可以进行重新设计以获得期望的变形行为。

从这个意义上说，存在若干个程序，通过所述若干个程序能够加强或弱化一个部件的一些区域，以通过减小部件的厚度来使应力重新分布并且节省重量。这些已知的用于加强部件的程序例如是在任何成型工艺之前添加焊接加强件的程序。这样的加强件可以是“拼缝件”，其中可以使用若干个坯料的局部或完全重叠，或可以是可以被“边缘到边缘”焊接的不同厚度的坯料或板，即，拼焊坯料(TWB)。因此，理论上可以用最少的材料和最小的厚度(即，重量)来实现结构机械要求。

然而，在这些方法中，涉及另一些制造工艺。附加地，当超高强度钢被热成型时，由于通常被用来防止遭受腐蚀和氧化损害的铝-硅(AlSi)涂层，因此可能出现一些可焊性问题。为了克服这些问题，已知的是，通过激光烧蚀来移除靠近焊接间隙的区域中的涂层的一部分。然而，这代表车辆部件的制造工艺中的又一个附加步骤。

此外，当焊接加强件(拼缝件)被添加到坯料时，发生坯料的局部或完全重叠。这些区域是潜在的腐蚀起始点，原因是重叠的区域保持在下面且不接收例如腐蚀涂层。

此外，根据被成型的部件，可能存在使用焊接加强件是不可能的或至少是难处理的区域，例如，具有高度改变的区域或拐角。通常使用点焊(spot welding)来焊接拼缝件，点焊需要最小的空间来分布点。此外，拼缝件需要最小的尺寸以便被容易地焊接。这可能涉及额外的重量，因为加强件需要具有最小的尺寸以便被焊接而不是具有加强所要求的区域所需的正确尺寸(最小的)。

文献EP1621439描述了通过激光束在薄金属结构的至少一侧上的一个区中形成焊缝类型的金属堆焊(weld type metallic surfacing)的方法。然而，这样的金属堆焊的边界区域可能涉及比在堆焊区域处的冷却速率局部更低的冷却速率，因此形成较弱的点/区。

上文提及的问题和/或挑战不是汽车工业或对于在该工业中使用的材料和工艺独有的。代替地，在以减少重量为目标的任何工业中都可能遭遇这些挑战。当减少重量是一个目标时，部件不断地变得更薄，因此这可能导致对加强件的需要增加。

本公开内容的目的是提供改进的制造加强结构部件的方法。

发明内容

在第一方面，提供了一种用于制造加强结构部件的方法。所述方法包括：提供预先成型的钢结构部件并且选择所述预先成型的结构部件的一个或多个加强区。所述方法进一步包括将材料局部地沉积在所述加强区上以在所述结构部件的第一侧上建立局部加强件，其中将材料局部地沉积在所述加强区上包括：将金属填料材料供应到所述加强区，并大体上同时施加激光加热以使得所述金属填料材料熔化并且通过使用所述金属填料材料和所述激光加热在所述结构部件的所述第一侧上绘制特定几何形状来建立加强件。并且所述方法进一步包括向所述结构部件的与所述第一侧相对的第二侧上的区域提供冷却。

在整个本说明书和权利要求中，所述加强区的热影响区(HAZ)应被理解为所述结构部件的邻接或相邻或邻近加强区的边界区域。即，所述结构部件的如下区域：所述区域接收的热量少于所述加强区接收的热量且所述区域不被熔化但是通过焊接或其他密集加热操作它们的微观结构和性能改变。例如，这包括在水平平面内和/或在竖直平面内在横向方向上和在纵向方向上都紧挨着所述加强区的区域。例如，在结构部件相对厚的情况下，使得结构部件的与被加强的一侧相对的一侧接收到的热量与其上施加有加强件的一侧不一样多。在一个实施例中，这样的部件可以具有大约大于1.6mm或更高的厚度。其他参数可以改变HAZ，例如，尤其是将激光施加到所述加强区的速度。在激光在表面之上相对快速地经过的情况下，在此描述的HAZ的现象也可能在较薄的部件或坯料中发生。在整个本公开内容中，该热影响区也被称为边界区域。

根据此方面，通过应用焊接覆层(weld cladding)工艺，即，通过应用金属填料材料并同时施加激光加热以便在预先成型的部件的一侧上定制加强件来获得加强结构钢部件。通过使用焊接覆层，并未因加强件而添加额外的重量，这是因为材料仅被添加在需要加强的那些特定区域内。

由于通过向待被加强的特定区施加约1200℃量级的热量(激光加热)来在该部件的一侧上添加加强件，热量将延伸到邻近该待被加强的特定区的区域。类似地，在一些实施例中，激光光斑可以稍微大于该加强件的宽度。邻近该光斑的区域也将接收热量。

然而，所述边界区域不直接接收激光束且因此接收的热量少于该待被加强的区接收的热量或少于该激光光斑覆盖的热量。所述边界区域处与环境温度的温度差异因此低于直接接收激光加热的区处的温度差异。这意味着在所述边界区域处局部冷却速率较低。

在一些情况下，到达所述边界区域的热量可能不足以获得奥氏体，即未达到Ac1温度或Ac3温度。从较低的温度冷却也影响(减慢)冷却速率。

由于使钢冷却的速率直接影响它的所得到的机械性能，因此所述边界区域可导致加强钢结构部件中的区域的机械性能降低，即，区域具有得到的包括马氏体-贝氏体和铁素体的微观结构或甚至具有珠光体-铁素体基质微观结构。从低于Ac3的温度冷却自然也影响所获得的微观结构。

向所述结构部件的一个相对侧上的区域提供冷却保证热影响区域也实现足够高的冷却速率以大体上获得马氏体微观结构或至少大体上减少在最终的加强部件中形成铁素体基质微观结构。此外，提供冷却可以减少可对微观结构造成不利影响的未达到高温度的热影响区域。

在一些实施例中，所述局部加强件可以具有0.2mm的最小厚度。在又一些实施例中，所述局部加强件可以具有0.2mm-10mm的厚度。发明人已经发现，增加坯料的厚度使至少侧面部分上的热影响区减少。

局部加强件厚度确保在加强区中提供该部件的增加的机械强度。在又一些实施例中，该加强件的厚度(即，相对于该部件的厚度增加)可以是从0.2mm到6mm，特别是从0.2mm到2mm。通常考虑用来成型该部件的坯料的厚度来确定所述加强区的厚度。

在一些实施例中，成型的钢部件可以具有范围在0.7mm至5mm内的厚度。这意味着，所述钢部件可以是大体上薄的且可以通过相对简单的变形工艺(例如，在压机中热冲压或热成型、在轧制成型中成型等)来成型。使用本文描述的方法，即，供应金属填料材料的同时大体上同时地施加激光加热，所述结构部件的厚度可以被维持在大体上是薄的但是其在特定区域(加强区)内的强度或结构性能增强同时在邻近加强的特定区域的HAZ区域处维持大体上类似的机械性能。因此最终的加强部件的机械性能增强同时它的重量最小化。

在更多实施例中，所述局部加强件与成型的部件之间的厚度比率(局部加强件的厚度/钢结构部件的厚度)可以在50％到300％的范围内。发明人已经发现，使用在此范围内的厚度比率导致部件的强度和刚性特别高，而重量增加大体上是低的。

在一些实施例中，向所述结构部件的与被加强的一侧相对的一侧上的区域提供冷却可以通过从一个或多个空气喷射器或鼓风机向在该部件的一个相对侧上的区域引导空气流来实现。在其他实施例中，可以通过设置在专用工具内的冷却元件来实现。在这些情况下，所述冷却元件可以被配置成至少冷却邻接所述加强区的HAZ区域。此外，在这些情况下，所述工具可以具有与待被加强的结构部件的形状大体上相同的形状。因此当施加加强件时所述工具还充当用于该结构部件的支撑件。以此方式，避免或至少大体上减少由于热应力造成的该部件的变形。发明人已经发现，使用大体上如在上文中描述的工具中设置的冷却元件在加强大体上薄的结构部件(即，大约小于5mm)时导致结果特别良好。这增强了机械性能，而未向最终的加强部件添加额外的重量。

在一些实施例中，所述方法可以进一步包括确定邻接所述加强区的热影响区的温度。在这些情况下，根据在所述热影响区处达到的温度来执行向在所述结构部件的一个相对侧上的区域提供冷却。

在一些实施例中，选择一个或多个加强区可以包括执行所述预先成型的结构部件的碰撞模拟。以此方式，根据碰撞中涉及的变形能量通过焊接覆层来建立特定几何形状。在一些实施例中，通过焊接覆层绘制的特定几何形状还可以取决于用来形成部件的坯料的厚度。在又一些实施例中，所述加强区可以被限定以补偿由所需的(例如，螺钉所需的)孔所导致的强度损失。在这些情况下，所述加强区可以包围设置在该部件中的孔。在更多实施例中，所述加强区可以被限定在其中设置有铰链或挂钩(例如，保险杠的两个挂钩)的那些区域处。替代地，所述加强件可以被绘制成使变形转向，即，以在碰撞情形下获得期望的变形行为。

在一些实施例中，形成所述部件的坯料可以具有大体上相同的厚度。在这些情况下，不管需要什么加强件，都可以通过焊接覆层来设置。因此，将不需要用于获得拼焊坯料或拼缝坯料的步骤。

在一些实施例中，所述结构部件可以由拼焊坯料或拼缝坯料制成。

在一些实施例中，所述金属填料材料可以是金属粉末。并且所述金属粉末可以在气体粉末流动中被递送到焊接区。在这些情况中的一些情况下，所述金属粉末可以是不锈钢基粉末，例如，不锈钢AlSi 316L或对应于超高强度钢(诸如例如，或431L HC)的组分。在一些实施例中，可以使用组分与坯料或将要在其上设置加强件的预先成型的部件的材料的组分类似的粉末。以此方式，使用的粉末具有与钢结构部件的性能大体上类似的性能，因此导致，即一旦被熔化，最终的加强产品大体上均质。在更多实施例中，所述金属粉末可以是3533-10。

替代地，所述金属填料材料可以是丝形的或条形的。可以在需要加强的位置中将这样的金属丝或金属条定位在部件上或供给到部件。激光的加热可以使该丝或条以及该部件的在正下方的部分熔化，使得该丝或条形成连结到该结构部件的加强件。

在使用这样的填料条或填料丝(而不是使用气体粉末流)的情况下，在与结构加强件相同的侧上甚至可以提供例如通过鼓风空气的冷却。当然，冷却也可以被提供在相对侧上，如在整个本公开内容中在多个实施例中示出的。

填料丝或填料条的组分可以大致上类似于在本公开内容的多个实施例中描述的填料粉末的组分。

在第二方面，本公开内容提供了一种用于制造加强钢结构部件的工具。所述工具包括：一个或多个工作表面，所述一个或多个工作表面在使用中面向待被加强的结构部件，其中所述结构部件包括一个或多个加强区。所述工具还包括冷却元件，所述冷却元件被配置成使所述工作表面的一个相对侧的至少部分冷却，且所述冷却元件被布置成使得在使用中它们对应于邻接所述加强区的热影响区，以使得所述热影响区的冷却速率能够在邻接加强结构部件的所述热影响区处获得马氏体微观结构。并且所述工作表面包括一个或多个具有大体上U形横截面的部分。在此方面，所述U形横截面允许所述工作表面遵循待被加强的已经成型的结构部件的轮廓。

在一些实施例中，所述冷却元件可以包括被配置成用于循环冷流体的通道。在更多实施例中，冷水或任何其他冷却流体或冷压缩空气可以循环通过所述通道以向待被加强的结构部件的热影响区(边界区域)提供冷却。

在一些实施例中，所述冷却元件可以包括一个或多个空气喷射器或鼓风机，被配置成向邻接所述加强区的热影响区引导空气流。根据环境，所述空气喷射器或鼓风机可以被设置为单个冷却元件或它们可与被配置成用于循环冷流体的通道组合设置。

在又一方面，本公开内容提供了如通过大体上如在上文中描述的方法中的任何一个获得或可获得的加强部件。

本公开内容的实施例可以在以多种方式(包括例如，热冲压、轧制成型以及液压成型)成型的部件中使用。本公开内容的实施例可以在不同材料的且特别是不同钢的部件中使用。

附图说明

下面将参考附图来描述本公开内容的非限制性实施例，其中：

图1示意性地示出了将粉末、激光焊接和冷却施加到成型的结构部件的一个实施例；

图2示出了冷却元件的一个实施例；

图3示出了冷却元件的另一个实施例；

图4示出了根据一个实施例的结构部件和冷却元件；

图5示出了结构部件和冷却元件的另一个实施例；

图6a和图6b分别示出了在没有如本公开内容中提供的冷却的情况下在向大体上薄的结构部件和厚的结构部件施加加强件时所获得的加强结构部件的微观结构的实施例；以及

图7示出了当使用大体上如在上文中描述的工具和方法施加加强件时加强结构部件的微观结构的一个实施例。

具体实施方式

图1示出了在成型的结构部件7的第一表面71处施加加强件6的一个实施例，该结构部件7例如是热冲压部件(例如，由HFDQ制造的)。在替代实施例中，也可以预见使部件成型的其他方式，诸如，冷成型、液压成型或辊轧成型。结构部件7的与第一表面71相对的第二表面72可以被设置在工具8的工作表面上。在图1的实施例中，该工作表面大体上是平坦的。在替代实施例中，该工作表面可以具有其他形状，这取决于成型的结构部件的形状。参见图4和图5。

在此实施例中，可以设置激光焊机1。激光焊机1可以具有激光头3，激光束从该激光头3射出。还可以设置用带箭头的虚线指示的气体粉末流2。气体粉末流2可以相对于激光束以同轴的方式朝向将要在其上形成加强件6的区供给。因此可以在施加激光束的同时将气体粉末流2供给到将要在其上形成加强件6的区。

图1进一步示出了邻接加强件6的示意性HAZ或边界区域61。此区域的尺寸和形状主要取决于激光的功率、激光光斑尺寸、暴露于激光加热的时间、绘图模式和/或成型结构部件的厚度。

在这些实施例中，气体粉末头可以相对于激光头3同轴地布置，并且两个头可以被布置成使得气体粉末流2和激光束可以大体上垂直于该部件的第一表面71，即，将要在其上形成加强件6的表面。

在替代实施例中，可以相对于该部件以一定角度供给气体粉末流。在这些实施例中的一些中，也可以相对于激光束以一定角度供给气体粉末流，或气体粉末流可以如先前的实施例那样相对于激光束同轴地布置。

在一些实施例中，氩气可以被用作运输气体，这取决于具体实施方式。还可以预见运输气体的其他实施例，例如，氮气或氦气。

如图1中进一步示出的，可选地，还可以设置保护气体通道4。在这些情况下，保护气体通道4可以相对于激光束同轴地设置，以在将要在其上形成加强件6的区的周围供应保护气体流5。在一些实施例中，氦气或氦气基气体可以被用作保护气体。替代地，可以使用氩气基气体。所述保护气体的流动速率例如可以从1升/分钟到15升/分钟变化。在其他实施例中，可能不需要保护气体。

该激光的功率可以足以熔化部件的第一表面的至少外表面(或仅外表面)，并且遍及将要在其上形成加强件6的整个区完全混合/连结粉末。

在一些实施例中，焊接可以包括使用功率在2kW和16kW之间、可选地在2kW和10kW之间的激光进行焊接。激光的功率应足以至少使具有典型厚度(即，在0.7mm-5mm的范围内)的成型部件的外表面熔化。通过增大焊机的功率可以增大焊接速度。

可选地，可以使用Nd-YAG(钕掺杂的钇铝石榴石)激光器。这些激光器是商业上可得的，并且构成一种经证明的技术。此类型的激光器也可以具有足以使成型部件的外表面熔化的功率，并且允许改变激光器的焦点的宽度，且允许改变加强区的宽度。减小“光斑”的尺寸使能量密度增大，而增大光斑的尺寸使得能够加速焊接过程。可以非常有效地控制焊点，并且用此类型的激光器可以进行多种类型的焊接。

在替代实施例中，可以使用具有足够功率的CO₂激光器。在又一些实施例中，也可以使用双点焊。

在一些情况下，供给到加强区的粉末可以是不锈钢AlSi 316L，如商业上可得自例如该粉末具有以下按重量百分比计的组分：0％-0.03％的碳、2.0-3.0％的钼、10％-14％的镍、1.0-2.0％的锰、16-18％的铬、0.0-1.0％的硅，其余为铁和杂质。替代地，可以使用431L HC，如商业上可得自例如此粉末具有以下按重量百分比计的组分：70-80％的铁、10-20％的铬、1.0-9.99％的镍、1-10％的硅、1-10％的锰且其余为杂质。

又一些实施例可以使用3533-10，如进一步商业上可得自例如该粉末具有以下按重量百分比计的组分：2.1％的碳、1.2％的硅、28％的铬、11.5％的镍、5.5％的钼、1％的锰且其余为铁和杂质。

发现这些组分中存在镍导致耐腐蚀性良好。添加铬和硅有助于耐腐蚀性，且添加钼(AlSi 316L或3533-10)有助于增加硬度。在替代实施例中，也可以使用其他不锈钢，甚至是UHSS。在更多实施例中，该粉末可以根据情况而包含提供更高或更低机械特性的任何成分。

如图1中进一步示出的，通道10可以被设置成对应于工具工作表面8的可以对应于邻接加强区的边界区域61的部分。通道10可以被设置在与工作表面有效接收待被加强的结构部件7的第二表面72的那侧相对的一侧处。并且通道10可以被配置成用于冷流体的循环。冷流体循环通过所述通道涉及至少对工作表面的对应于边界区域61(HAZ)的那些部分的额外冷却。此额外冷却加快了这些部分的冷却速率，因此增强了最终的加强部件的机械性能，原因是它确保在边界区域61处也形成马氏体微观结构。

在图1的实施例中，描绘了两个通道10。然而，可以预见其他数目的通道，或甚至单个通道，这取决于加强区的尺寸、激光的功率、激光光斑尺寸、激光曝光的时间、绘图模式和/或成型结构部件的形状和厚度。

在又一些替代方案中，代替通道，空气流(特别是冷却空气)可以被提供到结构部件的第二表面72。参见图4的实施例。

图2和图3示出了可以在图1的实施例中使用的通道的不同实施例。在这些图中，相同的附图标记已经被用来指定匹配元件。

在图2和图3的实施例中，细长结构构件可以限定通道10，该通道10可以大体上沿着将要在部件上形成的加强件的长度延伸。通道10可以由两个凹半部形成，所述凹半部被结合在一起以便限定一个中空空间(所述通道)，冷却介质可以循环通过该中空空间(该通道)。为了促进流体循环，可以在该通道的相对端处设置入口10a和出口10b。冷水、冷却空气或任何其他冷却流体可以循环通过该通道。替代地，所述通道可以以单件构成。

图2和图3的实施例在它们的横截面的形状和稍后将指出的一些构造特征方面不同。然而，在更多实施例中，这些构造特征可以被不同地组合。

在图2的实施例中，冷却通道可以具有矩形横截面。通道半部中的至少一个可以设置有O形环11或能够围绕凹槽或凹面安置且能够被压缩在被放在一起的两个或更多个零件之间的任何其他机械垫圈。这在将所述通道放在一起时保证两个通道的半部的密封。通道10可以在每个端部处固定到板12。并且板12可以通过例如螺钉或任何其他紧固装置而被固定到工具的工作表面。

在图3的实施例中，该通道可以具有圆形横截面。可以代替板而在通道端部处设置夹具13。所述夹具可以与通道半部机械加工在一起，或它们可以是单独的夹具。所述夹具可以用于将所述通道半部连结在一起和用于将所述通道固定到工作表面。在两种情况下，所述夹具可以被设置有用于螺钉或任何其他紧固装置的孔14。在一些情况下，用于将通道半部维持在一起所使用的相同的紧固件可以被用于将通道固定到工作表面。可以预见其他已知的紧固件。

图4和图5示出了用于大体上U形的结构部件7’的冷却元件的替代实施例。已经使用相同的附图标记来指定匹配元件。在这些图中，加强件、激光器单元和粉末喷嘴(或填充焊丝或焊条)已经被删除，以更清楚地示出冷却元件的实施例。

在图4的实施例中，空气流通道(箭头A)可以由结构部件7’的U形形状限定。例如可以使用通风器、风扇或压缩机(作为压缩空气源)来使冷气流循环通过此通路。

图5的实施例与图1的实施例的不同之处在于，工具工作表面8’可以包括遵循待被加强的结构部件7’的轮廓的大体上U形的横截面。如之前提及的，通过提供大体上复制待被加强的结构部件的形状的工具工作表面，该工具工作表面还可以为该结构部件提供附加支撑，因此避免或至少大体上减少由于热应力造成的部件变形。在图5的实施例中，已经描绘了四个通道10。然而，如结合图1所解释的，可以预见其他数目的通道(甚至单个通道)，这取决于待被施加到该部件的加强区。在图2或图3的实施例中描绘的通道也可以在图5的实施例中使用。在图5的实施例中，所述通道被示出为在结构部件的纵向方向上延伸，然而在又一些实施例中，所述通道可以横向于结构部件延伸，或上述二者的组合。

图6a和图6b示出了当现有技术的加强件被施加到由相对薄的(图6a)材料和相对厚的(图6b)材料制成的结构部件时加强结构部件的微观结构的实施例。

图6a示出了由大体上薄的坯料(例如，具有低于大约1.6mm的厚度)制成的预先成型的结构部件的一个实施例。可以通过在施加激光加热时沉积金属填料来施加加强件6。箭头62示出了可以与部件7的外表面混合的填料的一部分。在此实施例中，最终的加强结构部件可以包括所得到的以下微观结构：区域B具有马氏体微观结构，区域A主要具有贝氏体微观结构(存在铁素体珠光体和马氏体)，且区域C具有铁素体基质微观结构(存在马氏体、贝氏体和珠光体)。

图6b的实施例与图6a的实施例的不同之处在于，预先成型的结构部件的厚度更高。已经使用相同的附图标记来指定匹配元件。图6b的实施例与图6a的实施例的进一步不同之处在于所得到的微观结构的形状。然而，在这两个实施例中，都发现具有铁素体基质微观结构(存在马氏体、贝氏体和珠光体)的区域C。值得注意的是，在较厚部件的情况下，HAZ不延伸穿过部件的整个厚度。

图7的实施例示出了一个预先成型的结构部件，在该结构部件中，已经使用大体上如在上文中描述的工具和方法(即，在施加加强件的同时向HAZ区域施加冷却)施加了加强件。在此实施例中，最终的加强结构部件可以具有以下所得到的微观结构：区域B具有马氏体微观结构(大于400Hv，因此大于1300Mpa，优选地大于450Hv，即，大于1450Mpa)，且区域A主要具有贝氏体微观结构(存在铁氧体珠光体和马氏体，即大约250-350Hv，因此800-1100MPa)。这意味着，使用本文描述的工具和方法，该加强结构部件的具有铁素体基质微观结构的区域已经消失了。在又一些实施例中，取决于环境，即，结构部件的厚度、激光加热或激光曝光的速度等因素，区域A也可以被制造得更小，或它甚至也可以消失。这意味着，最终的加强结构部件具有增强的微观结构(硬度性能)。

一般而言，所述通道由与待要通过其循环的冷却流体兼容的材料制成的密封管或管道组成。所述通道可以由能够传导在所述通道内部循环的冷却流体的冷却性能的任何合适的材料制成。在一些实施例中，所述通道可以由任何金属或金属合金(例如，钢或钢合金)制成。如结合图4所解释的，所述通道可以进一步与用于冷气流循环的真空泵或压缩机组合地设置。

在一个实施例中，该成型的部件可以是通过对硼钢坯料进行热成型模具淬火而制成，该硼钢坯料可以被制成有涂层或没有涂层的，诸如

另外，上文提及的冷却元件的构造非常简单、有成本效益并且又能够在邻接加强区的边界区域处有效地实现期望的冷却速率。

在更多实施例中，可以设置控制系统和温度传感器(未示出)以控制邻接加强区的热影响区处的温度。所述传感器可以是热电偶。所述热电偶可以与控制面板相关联。当设置不止一个通道时，每个通道(或冷却元件)因此可以被彼此独立地激活。因此，使用合适的软件或控制逻辑，用户将能够设定关键参数(温度、温度限制)，基于该关键参数可以调节冷却速率，以在邻接加强的边界区域处实现马氏体结构。

尽管本文仅公开了数个实施例，这些实施例的其他替代、修改、用途和/或等同物也是可能的。此外，所描述的实施例的所有可能的组合被涵盖。因此，本公开内容的范围不应由具体实施例限制，而应仅通过对所附权利要求的合理解读来确定。

Claims (14)

1.一种用于制造加强钢结构部件的方法，所述方法包括：

提供预先成型的钢结构部件，

选择所述预先成型的结构部件的一个或多个加强区，

将材料局部地沉积在所述加强区上以在所述结构部件的第一侧上建立局部加强件，其中将材料局部地沉积在所述加强区上包括：

将金属填料材料供应到所述加强区，以及

同时施加激光加热以使得所述金属填料材料熔化并通过使用所述金属填料材料和所述激光加热在所述结构部件的所述第一侧上绘制特定几何形状来建立加强件，且

所述方法进一步包括：

向所述结构部件的与所述第一侧相对的第二侧上的区域提供冷却。

2.根据权利要求1所述的方法，所述成型的钢结构部件具有范围在0.7mm至5mm之间的厚度。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述金属填料材料是以粉末气体流提供的金属粉末。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中邻接所述加强区的热影响区包括在水平平面内和/或在竖直平面内在横向方向和/或纵向方向中的任何一个上邻接所述加强区的区域。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述预先成型的钢结构部件由硼钢制成。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述预先成型的结构部件是通过热成型模具淬火获得的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中通过从一个或多个空气喷射器或鼓风机将空气流引导到在所述部件的一个相对侧上的区域来实现向在所述结构部件的一个相对侧上的区域提供冷却。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中通过在工具中设置的冷却元件来实现向在所述结构部件的一个相对侧上的区域提供冷却，所述冷却元件被配置成至少使邻接所述加强区的热影响区冷却。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，进一步包括确定邻接所述加强区的热影响区的温度，并根据在所述热影响区处达到的温度来向在所述结构部件的一个相对侧上的区域提供冷却。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中提供预先成型的钢结构部件包括由具有单一厚度的坯料形成钢结构部件。

11.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述金属粉末是不锈钢基粉末。

12.一种用于制造加强钢结构部件的工具，所述工具包括：

一个或多个工作表面，所述一个或多个工作表面在使用中面向待被加强的结构部件，其中所述结构部件包括一个或多个加强区；且

该工具还包括冷却元件，所述冷却元件被配置成使所述工作表面的一个相对侧的至少部分冷却，所述冷却元件被布置成使得在使用中它们与邻接所述加强区的热影响区对齐，以使得所述热影响区的冷却速率能够被调节以在所述热影响区处获得马氏体微观结构，其中所述工作表面包括一个或多个具有大体上U形横截面的部分。

13.根据权利要求12所述的工具，其中所述冷却元件包括被配置成用于冷却流体循环的通道。

14.一种能够通过根据权利要求1-11中任一项所述的方法获得的加强钢部件。