CN108367783B - 用于生产包括下边梁和下部前立柱的机动车结构部件的方法 - Google Patents

用于生产包括下边梁和下部前立柱的机动车结构部件的方法 Download PDF

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Abstract

一种包括以下步骤的方法：提供具有L形形状的内部结构部件坯料和具有L形形状的外部结构部件坯料，所述内部结构部件坯料和所述外部结构部件坯料(38)是大致平坦的；对内部结构部件坯料进行热冲压以形成具有内部下边梁部分(18)和内部下部前立柱部分(20)的机动车内部结构部件(14)，内部下部前立柱部分与内部下边梁部分(18)制成为单个部件；对外部结构部件坯料进行热冲压以形成具有外部下边梁部分(28)和外部下部前立柱部分(30)的机动车外部结构部件(16)，外部下部前立柱部分与外部下边梁部分(28)制成为单个部件；将机动车内部结构部件(14)和机动车外部结构部件(16)进行组装以形成机动车结构部件(1)。

Description

用于生产包括下边梁和下部前立柱的机动车结构部件的方法
技术领域
本发明涉及用于生产下述类型的机动车结构件的方法，该类型的机动车结构件包括在后端部与前端部之间延伸的下边梁和从下边梁的前端部大致垂直地延伸的下部前立柱。
本发明还涉及通过这种方法获得的机动车结构部件。
背景技术
本发明的机动车结构部件用于形成机动车辆的前门环的下部部分。这种结构部件必须在车辆发生碰撞、例如正面碰撞或侧面碰撞的情况下具有较高的抗塑性变形性以防止对乘客室的任何侵入，以便保护车辆乘客。因此，前立柱和下边梁由具有较高拉伸屈服强度的材料制成为在碰撞的情况下基本上不变形。
然而，在下边梁与下部前立柱之间的接合区域处仍存在薄弱点，这是因为这两个部件在接合区域中是焊接在一起的。因此，在碰撞的情况下，接合区域可能变形，或者下部前立柱与下边梁之间的接合部处甚至可能断裂。
发明内容
本发明的目的之一在于通过提出一种用于生产机动车结构部件的改进了下边梁与下部前立柱之间的接合部的方法来克服该缺点。
为此，本发明涉及一种用于生产前面提及的类型的机动车结构部件的方法，其中，该方法包括以下步骤：
-提供具有L形形状的内部结构部件坯料和具有L形形状的外部结构部件坯料，该内部结构部件坯料和该外部结构部件坯料是大致平坦的，
-对内部结构部件坯料进行热冲压以形成具有内部下边梁部分和内部下部前立柱部分的机动车内部结构部件，其中，内部下部前立柱部分与内部下边梁部分制成为单个部件，
-对外部结构部件坯料进行热冲压以形成具有外部下边梁部分和外部下部前立柱部分的机动车外部结构部件，其中，外部下部前立柱部分与外部下边梁部分制成为单个部件，
-将机动车内部结构部件和机动车外部结构部件进行组装以形成机动车结构部件。
使用L形坯料允许内部下边梁部分与内部下部前立柱部分形成为单件并且允许外部下边梁部分与外部前立柱部分形成为单件。因此，下部前立柱与下边梁之间的接合部更加坚固，这是因为下部前立柱与下边梁之间的组装平面在整个机动车结构部件上于内部结构部件与外部结构部件之间延伸。因此，机动车结构部件具有更好的抗塑性变形性，并且机动车结构部件在碰撞的情况下的性能得到改善。
根据本发明的其他有利方面，该方法包括单独考虑或根据任何技术上可能的组合考虑的以下特征中的一个或更多个特征：
-内部结构部件坯料和外部结构部件坯料在所述坯料被热冲压之前具有基本上由铁素体和珠光体组成的组织，在热冲压之后，机动车内部结构部件和机动车外部结构部件具有由大于等于95％的马氏体组成的组织；
-机动车内部结构部件和机动车外部结构部件各自由拉伸强度大于 1200MPa的压制硬化钢部件制成；
-压制硬化钢的组成按重量％计包含：
-0.15％≤C≤0.5％，0.5％≤Mn≤3％，0.1％≤Si≤1％，0.005％≤ Cr≤1％，Ti≤0.2％，Al≤0.1％，S≤0.05％，P≤0.1％，B≤0.010％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；或者
-0.20％≤C≤0.25％，1.1％≤Mn≤1.4％，0.15％≤Si≤0.35％，≤ Cr≤0.30％，0.020％≤Ti≤0.060％，0.020％≤Al≤0.060％，S≤0.005％， P≤0.025％，0.002％≤B≤0.004％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；或者
-0.24％≤C≤0.38％，0.40％≤Mn≤3％，0.10％≤Si≤0.70％， 0.015％≤Al≤0.070％，Cr≤2％，0.25％≤Ni≤2％，0.015％≤Ti≤ 0.10％，Nb≤0.060％，0.0005％≤B≤0.0040％，0.003％≤N≤0.010％， S≤0.005％，P≤0.025％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质；
-外部结构部件坯料被热冲压以获得U形横截面从而形成腔，机动车内部结构部件设置成封闭所述腔；
-机动车内部结构部件和机动车外部结构部件被激光焊接在一起以形成机动车结构部件。
本发明还涉及下述类型的机动车结构部件，该类型的机动车结构部件包括在后端部与前端部之间延伸的下边梁和从下边梁的前端部大致垂直地延伸的下部前立柱，其中，机动车结构部件由单个内部结构部件和单个机动车外部结构部件沿着组装平面组装在一起而得到的组件形成。
根据本发明的其他有利方面，机动车结构部件包括单独考虑或根据任何技术上可能的组合考虑的以下特征中的一个或更多个特征：
-机动车内部结构部件包括内部下边梁部分和内部下部前立柱部分，内部下部前立柱部分与内部下边梁部分制成单个部件，并且其中，机动车外部结构部件包括外部下边梁部分和外部下部前立柱部分，外部下部前立柱部分与外部下边梁部分制成单个部件；
-机动车外部结构部件的在与组装平面大致垂直的平面中的横截面形成腔，所述腔由机动车内部结构部件的在所述平面中的横截面封闭；
-机动车结构部件是中空管状元件，其中，下边梁沿着纵向轴线延伸，并且下部前立柱沿着与纵向轴线大致垂直的高度轴线延伸；
-机动车结构部件通过如上所述的方法获得。
附图说明
通过阅读作为示例给出且参照附图做出的以下描述，本发明的其他方面和优点将变得明显，在附图中：
-图1是根据本发明的机动车结构部件的立体图，
-图2是根据本发明的方法中使用的L形坯料的正视图，以及
-图3是通过对图2的L形坯料进行热冲压而获得的机动车内部结构部件和外部结构部件的立体图。
具体实施方式
在以下描述中，术语“纵向”指的是机动车辆的在常规使用状态下的前后方向，并且术语“横向”指的是机动车辆的在常规使用状态下的左右方向。术语“后”和“前”是相对于纵向方向定义的，并且术语“上”和“下”是相对于机动车辆的在常规使用状态下的高度方向定义的。术语“内”和“外”是相对于机动车辆的内部和外部定义的。“内”定义朝向车辆内部的事物，并且“外”定义朝向车辆外部的事物。
本发明涉及一种用于生产机动车结构部件1的方法，机动车结构部件 1包括下边梁2和下部前立柱4。
这种机动车结构部件1用于与机动车上部结构部件一起形成车辆的侧部结构、比如一个或更多个门环，所述一个或更多个门环设置成支承车门并且通过防止在碰撞、例如正面碰撞或侧面碰撞的情况下对乘客室的任何种类的侵入来保护乘客室。
下边梁2沿纵向方向在后端部6与前端部8之间沿着纵向轴线A延伸。下边梁2例如沿纵向方向在乘客室的整个长度上延伸。这种下边梁2 用于邻近于机动车辆的底板面板的侧部延伸并形成门环的最下部部分。
下部前立柱4沿高度方向沿着与纵向轴线A大致垂直的高度轴线B 延伸。下部前立柱4在车辆的前部处于下端部10与上端部12之间延伸。下端部10与下边梁2的前端部6相邻，这意味着下部前立柱4从下边梁 2的前端部6延伸。下部前立柱4用于立承车辆的内部横向横梁构件，内部横向横梁构件在机动车左结构部件的下部前立柱4与机动车右结构部件的下部前立柱之间横向地延伸并且布置成支承车辆的转向柱及其他功能元件。下部前立柱4还用于支承上部挡泥板梁(fender rail)、也被称为“车架梁(shotgun rail)”，上部挡泥板梁在乘客室的前方延伸以支承车辆的挡泥板。
机动车结构部件1是沿沿着下边梁2的纵向轴线A且沿沿着下部前立柱4的高度轴线B延伸的中空管状构件。通过管状构件，表示机动车结构部件1具有在与沿着下边梁的纵向轴线A垂直的平面以及与沿着下部前立柱的高度轴线B垂直的平面中的封闭横截面，例如多边形横截面。
机动车结构部件1由在包含纵向轴线A和高度轴线B的组装平面中组装在一起的机动车内部结构部件14和外部结构部件16(图3)制成。
机动车内部结构部件14包括内部下边梁部分18和内部下部前立柱部分20。内部下边梁部分18和内部下部前立柱部分20是一体的，这表示内部下部前立柱部分20与内部下边梁部分18制成为单个部件。通过单个部件，表示：内部下部下边梁部分18和内部下部前立柱部分20如随后将描述的由同一坯料制成，并且内部下边梁部分18与内部下部前立柱部分20之间没有附接步骤，比如焊接步骤。机动车内部结构部件14是大致平坦的，并且包括在组装平面中在内部下边梁部分18的两侧和内部下部前部部分20的两侧延伸的焊接突部22。在附图中示出的实施方式中，机动车内部结构部件14略微凹进并且包括侧翼24，侧翼24从组装平面垂直地延伸并且承载焊接突部22。侧翼24从内部侧面部26垂直地延伸，内部侧面部26在与组装平面平行的平面中延伸并且形成机动车内部结构部件14的主表面。在机动车内部结构部件14是平坦的情况下，内部侧面部 26基本上在组装平面中延伸并且直接承载焊接突部22。
机动车外部结构部件16包括外部下边梁部分28和外部下部前立柱部分30。外部下边梁部分28和外部下部前立柱部分30是一体的，这表示外部下部前立柱部分30与外部下边梁部分28制成为单个部件。通过单个部件，表示：外部下部下边梁部分28和外部下部前立柱部分30如随后将描述的由同一坯料制成，并且外部下边梁部分28与外部下部前立柱部分30之间没有附接步骤，比如焊接步骤。根据附图中示出的实施方式，机动车外部结构部件16具有大致U形的横截面并且包括外部侧面部32和侧翼34，外部侧面部32在与组装平面平行的平面中延伸，侧翼34在所述外部侧面部32的两侧从外部侧面部32延伸至组装平面。侧翼34承载在组装平面中延伸的焊接突部36。侧翼34可以具有各种形状，比如在与组装平面垂直的平面中延伸的平面形状，或者如图1和图3中所示的具有在不同平面中延伸的分支的较复杂的形状。因而，机动车外部结构部件16 限定朝向组装平面敞开且由外部侧面部32和侧翼34限界的腔。
如图1中所示，机动车内部结构部件14设置成在机动车内部结构部件14附接至外部结构部件16时封闭由外部结构部件16限定的腔。因此，机动车结构部件1的封闭横截面由机动车内部结构部件14的横截面和机动车外部结构部件16的横截面限定。
现在将对用于生产上述机动车结构部件1的方法进行描述。
首先提供内部结构部件坯料和外部结构部件坯料。由于内部结构部件坯料和外部结构部件坯料除了尺寸方面的考虑之外具有相同的形状。因此，将仅对图2中示出的一个坯料38进行描述。
坯料由钢板制成，并且例如从钢板而激光切割成形。在所述坯料被热冲压之前，钢具有例如基本上由铁素体和珠光体组成的组织。该组织设置成使得在热冲压之后内部结构部件14和外部结构部件16具有由大于等于 95％的马氏体组成的组织。因此，内部结构部件14和外部结构部件16由压制硬化钢部件制成。优选地，压制硬化钢的拉伸强度大于1200Mpa。
这种钢的组成按重量％计可以包含例如：0.15％≤C≤0.5％，0.5％≤ Mn≤3％，0.1％≤Si≤1％，0.005％≤Cr≤1％，Ti≤0.2％，Al≤0.1％，S≤ 0.05％，P≤0.1％，B≤0.010％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。
根据另一优选实施方式，钢的组成按重量％计包含例如：0.20％≤C≤ 0.25％，1.1％≤Mn≤1.4％，0.15％≤Si≤0.35％，≤Cr≤0.30％，0.020％≤Ti ≤0.060％，0.020％≤Al≤0.060％，S≤0.005％，P≤0.025％，0.002％≤B≤ 0.004％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。在该组成范围内，压制硬化部件的拉伸强度包括在1300MPa与1650MPa之间。
根据另一优选实施方式，钢的组成按重量％计包含例如：0.24％≤C≤ 0.38％，0.40％≤Mn≤3％，0.10％≤Si≤0.70％，0.015％≤Al≤0.070％， Cr≤2％，0.25％≤Ni≤2％，0.015％≤Ti≤0.10％，Nb≤0.060％，0.0005％≤B≤0.0040％，0.003％≤N≤0.010％，S≤0.005％，P≤0.025％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。通过该组成范围，压制硬化部件的拉伸强度高于1800MPa。
尽管内部结构部件坯料和外部结构部件坯料被描述为由相同的材料制成，但是应当理解的是，本发明不限于这种实施方式。坯料可以由不同材料制成，例如由不同等级的钢制成，以赋予机动车内部结构部件和机动车外部结构部件不同的机械特性。根据示例，内部结构部件坯料的材料和外部结构部件坯料的材料可以被选择成使得机动车外部结构部件16的拉伸强度大于机动车内部结构部件的拉伸强度。
坯料38的厚度例如包括在0.7mm与3mm之间。内部结构部件坯料的厚度也可以不同于外部结构部件坯料的厚度、例如小于所述厚度，以便赋予机动车内部结构部件14和机动车外部结构部件16不同的机械特性。
坯料38是大致平坦的。坯料38呈L形形状，并且包括下边梁分支 40和下部前立柱分支42。下边梁分支40沿着与纵向轴线对应的轴线A延伸，并且下边梁分支40的沿着轴线A测量的长度等于下边梁2的长度。下部前立柱分支42从下边梁分支40的一个端部沿着与高度轴线对应且与轴线A大致垂直的轴线B延伸。下部前立柱分支42的沿着轴线B测量的长度等于下部前立柱4的长度。坯料38的在下边梁分支40中沿着与轴线 A垂直的方向测量的宽度和坯料38的在下部前立柱分支42中沿着与轴线 B垂直的方向测量的宽度对于内部结构部件坯料而言大致等于内部坯料 26、侧翼24和焊接突部22的相加宽度并且对于外部结构部件坯料而言大致等于外部坯料32、侧翼34和焊接突部36的相加宽度。
内部结构部件坯料被热冲压以形成机动车内部结构部件14。更具体地，对该坯料的下边梁分支40进行热冲压形成内部下边梁部分18，并且对下部前立柱分支42进行热冲压形成内部下部前立柱部分20。因此，机动车内部结构部件14由单个坯料获得。
外部结构部件坯料被热冲压以形成机动车外部结构部件16。更具体地，对该坯料的下边梁分支40进行热冲压形成了外部下边梁部分28，并且对下部前立柱分支42进行热冲压形成了外部下部前立柱部分30。因此，外部结构部件16由单个坯料获得。
接着通过使机动车内部结构部件的焊接突部22与机动车外部结构部件的焊接突部36附接在一起来使机动车内部结构部件14与外部结构部件 16在组装平面中附接在一起。这种附接例如通过激光焊接来实现。
因此，机动车结构部件1由单个机动车内部结构部件14和单个外部结构部件16的组件制成。
因此，机动车结构部件1的生产变得更简单，这是因为机动车结构部件1的生产仅需要对两个坯料进行热冲压和组装。此外，不需要将下部前立柱附接至下边梁的步骤，这是因为这些部件被制成一体。
此外，由于下边梁2与下部前立柱4之间的接合部处不存在薄弱点，因此所获得的机动车结构部件1更坚固且更具抗塑性变形性。机动车内部结构部件14与机动车外部结构部件16之间的附接部分布在下边梁4和下部前立柱4的整个长度上。因此，所获得的机动车结构部件1非常适于抵抗对机动车辆的碰撞并防止对乘客室的任何种类的侵入。

Claims (7)

1.一种用于生产机动车结构部件的方法，所述机动车结构部件包括在后端部(6)与前端部(8)之间延伸的下边梁(2)和从所述下边梁(2)的所述前端部(8)垂直地延伸的下部前立柱(4)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-提供具有L形形状的内部结构部件坯料和具有L形形状的外部结构部件坯料，所述内部结构部件坯料(38)和所述外部结构部件坯料(38)是平坦的，
-对所述内部结构部件坯料进行热冲压以形成具有内部下边梁部分(18)和内部下部前立柱部分(20)的机动车内部结构部件(14)，其中，所述内部下部前立柱部分(20)与所述内部下边梁部分(18)制成为单个部件，
-对所述外部结构部件坯料进行热冲压以形成具有外部下边梁部分(28)和外部下部前立柱部分(30)的机动车外部结构部件(16)，其中，所述外部下部前立柱部分(30)与所述外部下边梁部分(28)制成为单个部件，
-将所述机动车内部结构部件(14)和所述机动车外部结构部件(16)进行组装以形成所述机动车结构部件(1)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内部结构部件坯料和所述外部结构部件坯料在所述坯料被热冲压之前具有基本上由铁素体和珠光体组成的组织，在热冲压之后，所述机动车内部结构部件(14)和所述机动车外部结构部件(16)具有由大于等于95％的马氏体组成的组织。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述机动车内部结构部件(14)和所述机动车外部结构部件(16)各自由拉伸强度大于1200MPa的压制硬化钢部件制成。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述压制硬化钢的组成按重量％计包含：
0.15％≤C≤0.5％，0.5％≤Mn≤3％，0.1％≤Si≤1％，0.005％≤Cr≤1％，Ti≤0.2％，Al≤0.1％，S≤0.05％，P≤0.1％，B≤0.010％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质，或者
0.20％≤C≤0.25％，1.1％≤Mn≤1.4％，0.15％≤Si≤0.35％，≤Cr≤0.30％，0.020％≤Ti≤0.060％，0.020％≤Al≤0.060％，S≤0.005％，P≤0.025％，0.002％≤B≤0.004％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质，或者
0.24％≤C≤0.38％，0.40％≤Mn≤3％，0.10％≤Si≤0.70％，0.015％≤Al≤0.070％，Cr≤2％，0.25％≤Ni≤2％，0.015％≤Ti≤0.10％，Nb≤0.060％，0.0005％≤B≤0.0040％，0.003％≤N≤0.010％，S≤0.005％，P≤0.025％，剩余物为铁以及由加工产生的不可避免的杂质。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述外部结构部件坯料被热冲压以获得U形横截面从而形成腔，所述机动车内部结构部件(14)设置成封闭所述腔。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，所述机动车内部结构部件(14)和所述机动车外部结构部件(16)被激光焊接在一起以形成所述机动车结构部件(1)。
7.一种通过根据权利要求1至4中的任一项所述的方法获得的机动车结构部件。
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