CN108472929B - 由三层层压复合钢板制成的汽车部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车部件(1)，该汽车部件通过对可硬化钢合金金属板坯进行热成型压淬制成，其特征在于，该汽车部件由三层层压复合钢板构成，并且中间层(3)由可硬化的钢合金构成，而外层(4、5)由不锈钢合金，特别是精炼不锈钢合金构成。

Description

由三层层压复合钢板制成的汽车部件
技术领域
本发明涉及一种汽车部件，该汽车部件通过金属板坯的热成型压淬技术制成。
背景技术
现有技术中通过金属板坯的成型加工来生产汽车各部件。例如，可采用这种方式制造纵梁、横梁、汽车立柱等形式的车辆结构部件，以及汽车外壳部件。也可以生产车辆加装件，例如横梁、碰撞盒等部件。
这些部件通常由钢板或轻金属板(例如，铝合金板)变形制成。在钢部件的生产中，盛行的是热成型和加压淬火技术，特别是在汽车工业中。这些技术中使用了可硬化的钢合金(例如，22MnB5钢)。
为此，首先需要通过直接热成型工艺，将所制备的金属板坯加热至奥氏体化温度以上，即高于AC3温度。此温度通常超过900℃。在这种高温状态下，提高了成型自由度，使得温度超过AC3的金属板坯被加热成型。然后，通过成型工具快速冷却实现淬火。特别地，奥氏体材料结构可转变成马氏体材料结构。
在间接热成型工艺中，首先在室温下对可硬化钢合金板坯进行冷成型。然后，将通过变型得到的汽车部件加热至奥氏体温度以上，并通过保持工具快速冷却，以实现材料结构的淬火。
这样，就可以生产具有高强度或极高硬度的材料特性的汽车部件。然而，其缺点在于所生产的汽车部件易受腐蚀。现有的保护措施是喷涂涂层；例如，通过KTL方法来喷涂涂层。此外，还通过预涂金属板坯的加工，在热作用下在预涂层和底部的可硬化钢合金之间形成金属间相。
发明内容
本发明的目标之一在于提供一种具有高变形度的汽车部件，该汽车部件具备所需的强度性能并在防止碎石和腐蚀方面具有改善的性能。
根据本发明的汽车部件通过对可硬化钢合金金属板坯进行热成型压淬制成。该汽车部件的特征如下：由三层层压复合钢板制成的金属板坯也称为复合板材。其中间层由可硬化的钢合金构成。两个外层由不锈钢合金，特别是精炼不锈钢合金构成。因此，汽车部件由三层层压复合钢板制成，并且由于其中间层采用可硬化的钢合金，使得该汽车部件具备所需的局部或均匀强度特性。不锈钢合金的外层可满足耐腐蚀性和耐石击性要求。三层层压复合钢板的各层非常平整，并且优选以材料连接的方式彼此结合。例如，可以在温度作用下对多层金属块、扁坯、钢坯进行辊压生产。
相较于现有技术中的防腐措施，根据本发明，在热成型压淬后无需采取进一步的措施。其外层提供防腐蚀保护。通过加压淬火过程，可具体地调节所需的强度特性。然而，根据本发明，可进行部分的加热后处理，以便再次软化汽车部件中已经硬化的区域。
因此，汽车部件的拉伸强度Rm可以大于1200Mpa，特别是在其中间层上可实现大于1300Mpa的拉伸强度。当使用高碳合金的可调质钢合金时，其拉伸强度Rm可以大于1700Mpa，特别是大于1500MPa，优选大于1900Mpa。优选地，屈服强度可以大于1200MPa。屈服强度Rp0.2可以大于900Mpa，特别是大于1000MPa。
因此，本发明的汽车部件可以作为摇杆、横梁、车门防撞杆、侧壁门框、孔道、前壁纵梁、底板或底层面板或车辆立柱。根据本发明，其他车身部件甚至是车辆安全部件也可作为汽车部件，可以由三层层压复合钢板制成。
根据本发明，所述汽车部件的特征还在于，它们通常是细长的部件，例如横梁，车门防撞杆，纵梁或摇杆。优选地，汽车部件的横截面在这种情况下至少部分地构成封闭的空心型材。
根据本发明，这种封闭的空心型材可以通过三种方式制成。根据本发明，这种空心型材可以是一体式的，并且材料均匀。在这种情况下，金属板通过U-O形状加工。封闭的横截面可以通过前侧或法兰侧的连接彼此永久地连接在一起。根据本发明，还可通过内高压成型对空心型材进行进一步加工。因此，可在纵向方向上形成彼此不同的具有适当负载的横截面形状。根据本发明，U-O成型和/或内高压成型可以通过热成型和加压淬火来实现。类似于金属板坯的U-O成型，还可进行带状三层层压复合钢板的辊轧成型。通过一系列的辊子，将层压复合钢板变形加工成空心型材。在U-O成型时，这些辊子承担两个冲压工具的功能。
加工横截面封闭空心型材的另一种方法是使用止动板。止动板本身也可以由三层层压复合钢板构成。此外，止动板也可以由单层钢板构成，特别地，由三层层压复合钢板的中间层的材料构成。这种连接通过材料连接，特别是焊接，优选通过点焊来实现。
特别地，在制造完成后以及与另一个部件(例如，止动板)连接之后，整个汽车部件可以在接合过程之后再次进行防腐蚀保护，例如使用KTL涂层进行防腐蚀保护。然而，优选地，该部件在按照规定用途安装在车辆中之前，其外层上没有采用额外的防腐蚀涂层。
在本发明的另一种有利的实施形式中，金属板坯本身被制成定制的轧制坯料(TailoredRolledBlank)、TFB、或定制的焊接坯料(TailoredWeldedBlank)，从而使得汽车部件具有部分不同的壁厚和/或不同的材料特性，特别是强度特性。因此，特别是在定制的轧制坯料中，可以产生彼此不同的壁厚。这样，使用定制的轧制金属板坯所制造的汽车部件也具有部分不同的壁厚。从而实现了最佳的材料使用和所需的强度特性。
在定制焊接坯料(TWB)的情况下，首先将具有不同壁厚和/或强度特性的板坯焊接在一起。TWB形式的金属板坯可以由单独的分板制成，所有这些分板均由三层层压复合钢板制成。然而，至少一个分板也可以由单层钢板制成，特别是由可硬化的钢板制成。
也可以使用定制成型坯料(TFB)。这些板坯可以通过成型技术，例如局部深拉伸成型变薄。
在本发明的另一种有利的实施形式中，外层具有彼此不同的壁厚。优选地，中间层的壁厚小于或等于总厚度的90％。因此，优选地，两个外层各自具有大于或等于总厚度5％的厚度。总厚度优选为1mm至10mm，特别是1.5mm至5mm。然而，根据本发明，外层也可以具有不同的厚度。但是，至少一个外层应具有0.1mm的最小厚度。在汽车部件的安装位置上，朝向车道路面和/或外部环境的外层，相对于朝向乘客室或车辆的另一个外层，应具有较大的壁厚或厚度，从而提高了对落石的抗性。如此，具有较高强度的落石不会穿透相对较厚的外层。
本文中所使用的壁厚和厚度这两个术语是同义的。同样，板坯和金属板坯也是彼此同义的。
此外，汽车部件可以包括至少一个具有较小强度的区域。这可以通过局部热成型和加压淬火实现。强度较小的区域没有经过奥氏体化和/或快速冷却，因此不会发生淬火。优选地，还可进行加热后处理。因此，所生产的部件可以具有优化的防腐蚀特性，或者不同的极限强度。通过定制焊接坯料(TWB)，也可提供具有这种局部特性的部件。
优选地，根据本发明的汽车部件还可以具有下列所述的一个或多个特性。特别地，本发明的汽车部件可以通过下列方法制造。
本发明提供了一种具有改进的碰撞保护性能的汽车部件，其包括至少一个由多层，特别是三层复合板材(包括一个中间层和两个外层)制成的表面区段。根据本发明，外层与中间层具有平整的材料连接。其特征在于，其外层由具有由铁素体、奥氏体或马氏体结构的不锈钢合金构成，中间层由可调质，特别是硬化的钢合金构成，并且所述汽车部件的弯曲角度大于80度(°)，这是在根据VDA238-100:2010标准进行的金属板材弯曲试验中，在屈服强度Rp0.2大于900Mpa的条件下测得的。这可以在车辆的整个使用寿命期内具有最高水平的防腐保护，即使是在恶劣的加工和操作条件下。此外，通过较软的外层与较硬的中间层的固定连接，在指定负载条件下，以及在部件成型加工之后的接合或冷成形过程中，可以显著降低开裂倾向。根据本发明，外层和中间层通过材料连接的方式平整地连接在一起，因此基本上在层间不存在夹杂物或杂质，特别是形成冶金连接。根据本发明，各个层优选地以材料连接的方式和冶金方式在整个表面上相互结合。用于本发明的起始材料可以通过对三个先前机械和/或形状配合预固定连接的扁坯、或多级铸造扁坯、或堆焊扁坯进行热轧来形成。
实践表明，优选使用铁素体不锈钢合金，它除了与熔融金属相关的杂质和铁之外，还包括以下合金成分(按照重量百分比计)：
碳(C)：0.08％至0.16％
硅(Si)：0.5％至1.8％
锰(Mn)：0.8％至1.4％
铬(Cr)：13.0％至22.0％
铝(AI)：0.5％至1.5％
磷(P)：最多0.06％
硫(S)：最多0.02％。
铬在加热和热成型过程中确保耐热性和无缩孔表面，同时中间层的可调质钢合金确保了最大的拉伸强度。此外，其他可用的铁素体不锈钢合金应参考EN10088-1标准，根据其种类铬含量应该在10.5％到30％之间。为了确保可焊性，稳定添加剂应使用少于0.5％的钛、铌或锆，并且碳含量应不超过0.16％。
关于可使用的奥氏体不锈钢合金，应参考EN1.4310和EN1.4318。奥氏体不锈钢的延展性和断裂延伸率在低温条件下和热加工时都非常高。脆性断裂倾向极低。在冷成形加工和碰撞时，通过亚稳奥氏体相转变为马氏体，其强度会增强。
关于马氏体不锈钢合金，可使用符合EN1.4313和EN1.4418的易于焊接的钢种，或者符合EN1.4415的超马氏体钢。后者同时具有高强度和高韧性，除了熔融杂质和铁之外还包括以下化学成分，其包括(以重量百分比表示)：
碳(C)最多0.03％
铬(Cr)11-13％
镍(Ni)2-6％
钼(Mo)最多3％
氮(N)>0.005％。
优选地，汽车部件的弯曲角度应大于95°，屈服强度Rp0.2应大于950兆帕(MPa)。
特别优选地，弯曲角度应大于90°，特别是大于100°，优选大于110°。特别地，汽车部件具有的弯曲角度和屈服强度Rp0.2介于90,000°MPa(度兆帕)和180,000°Mpa之间，并且在热成型期间或之后无需采取特别的流程控制措施即可实现最佳的碰撞性能，因此不会发生断裂或部件故障的危险。
为了最大程度地利用可调质钢合金的轻质潜力，优选地，本发明所述的表面区段的中间层具有超高强度的结构，其包括至少80％的马氏体。在具有三层复合板材的表面区段中，拉伸强度Rm大于1300兆帕(MPa)。
此外，表面区段的中间层还可以具有包含至少80％铁素体和珠光体的回火马氏体结构或者包含至少70％铁素体和珠光体的混合结构，以及马氏体、残留奥氏体和/或贝氏体等其他成分。
结构成分的百分比基于金相上容易确定的面积比例。
优选地，具有三层复合板材的表面区段具有一定的总厚度，其中一个外层具有一定的厚度，并且其中一个外层的厚度占该表面区段总厚度的至少3％，至多15％，优选是4％至10％。这里的总厚度应理解为各个表面区段中两个外层及一个中间层的厚度的总和。总厚度优选在1至10毫米(mm)之间，特别地在1.7和3.5mm之间。较厚的外层在防腐性能方面几乎没有任何优势，却会显著降低表面区段的整体强度。目前，较薄的外层很难可靠地通过轧制技术生产，并且在防腐性能方面在车辆的总体使用寿命期内不会下降。根据本发明，相对的外层优选地具有相同的厚度。但是，在至少一个表面区段中也可以形成具有不同厚度的外层，例如，如果空心汽车部件的内侧和外侧需要满足不同的防碰撞或腐蚀要求时。
作为可调质钢合金，特别适合使用锰硼钢，例如16MnB5，但是优选使用22MnB5或者36MnB5。特别地，可以使用碳含量大于或等于0.27％重量比的可调质钢合金，例如MBW1900。这对于直接热成型和加压淬火来说太脆了。通过外层可通过热成型和加压淬火对其进行加工。也可以使用0.30％，特别是0.35％以上的碳含量。
图1所示是本发明的包括22MnB5中间层并由铁素体不锈钢合金构成且厚度分别为总厚度5％的两个外层的车身部件的拉伸强度Rm、屈服强度Rp0.2、断裂延伸率A30等机械参数，图2所示该车身部件弯曲角度。其中所用的铁素体钢合金是X10CrAISi18。
相比较而言，图3和4所示是现有技术中由品名为Usibor的钢板构成且具有两面铝硅涂层的部件的参数。所有部件的厚度均是2毫米。
在本发明的一种改良的实施例中，该汽车部件具有由三层复合板材构成的第二个表面区段。第一个表面区段具有包含至少80％马氏体的超高强度结构构成的第一个中间层，而第二个表面区段具有包含至少80％铁素体和珠光体的回火马氏体结构或者至少70％铁素体和珠光体的混合结构，以及马氏体、残留奥氏体和/或贝氏体等其他成分的第二个中间层。因此，该部件可以使用更柔软或柔韧的表面区段来生产。
此外，第二个表面区段还可以是三层复合板材，第一个中间层和第二个中间层分别具有一定的厚度，而且第一个中间层的厚度不同于第二个中间层的厚度。因此，特别厚的表面区段可以设置在具有极高应力和载荷能力的区域中，或者在较薄的表面区段中，需要通过铆钉或螺钉接合来强化材料。
第一个表面区段可以具有一定的总厚度，其与第二个或其他表面区段的总厚度至少相差10％，特别地，相差20％至100％。
根据本发明，所述汽车部件还可以具有由铁素体或马氏体或奥氏体不锈钢合金制成的第二个表面区段或其他表面区段。特别地，所述汽车部件的表面区段可以彼此对接焊接。
但是，汽车部件也可以具有由铁素体钢合金制成的第二个表面区段，特别地，这些表面区段再次对接焊接在一起。
而且，第二个表面区段或者其他表面区段也可以由低合金钢合金或者多相钢合金或者具有TWIP和/或TRIP特性的钢合金制成。特别优选地，在用于制造底盘或车身部件的工艺中，第二个表面区段可以只加热到低于AC1的温度，以防止起皮。
优选地，所述汽车部件应具有边缘，该边缘在表面区段的一个端面上，通过三层复合板材至少部分地被外层包围，使得中间层的端面被外层屏蔽，从而进一步改善了耐腐蚀性能。
本发明的方法部分通过如上所述的用于制造汽车部件的方法来实现，其包括以下步骤：
·准备金属板坯，其包括至少一个由三层复合板材(可调质钢合金的中间层，以及两侧用于限制中间层的各一个外层)构成的表面区段，
·至少将复合板材，特别是整个金属板坯加热至奥氏体化温度，
·通过至少部分冷却的冲压工具进行金属板坯的热成型，
·通过冲压工具或后续冷却工具至少部分地硬化所成型的金属板坯。
其中，特别有利的是，通过具有多个工具台的单个冲压机来进行。替代地或优选地，金属板坯的加热和热成型可以同时在具有多个工作台的单个冲压机中进行。因此，在每个冲压循环中，可同时加热、热成型和硬化至少一个金属板坯。当使用伺服电机驱动或者机械冲压机时，可实现极低的循环时间以及极高的产量。
在本发明所述的一种实施例中，加热应在30秒内，优选在20秒内，特别优选在10秒内执行，从而实现节约空间和低热耗的奥氏体化。优选地，将采用热变形或者热成形线冲压循环相同的顺序进行连续加热。进一步优选地，加热可以包括至少一个保持阶段。其中可以在没有保护气体的情况下加热，因为外层不存在鳞化倾向。其优点在于，在喷漆或KTL处理之前，可以省去成品模制部件的喷砂处理。
在加热金属板坯时，优选使用接触加热，因为可以在热成型之前通过不同温度的接触板将金属板坯的第一个表面区段加热至超过奥氏体化温度，并且将第二个表面区段加热至低于700℃，同时确保了高效率和低热损。这也适用于加热之后和冲压工具台上游的回火阶段。相对于预涂钢板，其优势在于不必预先进行合金化。
根据本发明，部件修整或分离，特别是在热成型和加热淬火之后的部件冲孔，只能在硬化的部件上进行。这可以通过组合辊轧和切割或压力切割来实现，特别是在冲压工具台下游的冲压机工具台上进行，也可以通过单独的工序在外部进行。在边缘区域中，外层的一部分被挤到分离区域或孔缘的端面上，同时分离挤压余料或废料边缘。不同于铝涂层的调质钢，在本发明中，通过不锈钢合金的外层来保护中间层免受环境影响，特别是加热过程中防止氢分子的侵入，从而避免了由于氢侵入而导致部件脆化的风险。与涂层部件不同的是，不锈钢外层不具有断裂敏感性。因此在加压淬火之后，可方便地在冷硬状态下对其进行切割。特别地，在压力切割时，下层没有明显的断裂部分。由于外层的延展性提高，切割边缘基本上是没有毛刺的。修整也可以在单独的切割工具中进行。特别是修整应完整地进行。这意味着最终的轮廓。特别是可以实现无裂纹的表面。而且，切割边缘基本上没有裂纹。优选地，在表面上应该没有裂纹，或者没有大于10μm的微裂纹。因此无需激光切割或复杂的热切割。
附图说明
下文将介绍本发明的其他优点、特征、属性等。在不脱离本发明框架的条件下，上述特征可以单独介绍，或者结合相关附图中的每个实施例介绍。为方便理解，本发明提供示意图。其中：
图1是本发明的一种三层层压复合钢板的剖面图；
图2是图1的一种替代实施形式；
图3a至e所示是根据本发明制造的一种横梁；
图4a至d所示是根据本发明制造的一种带止动板的横梁；
图5a至f所示是根据本发明制造的一种车门防撞杆；
图6a至f所示是根据本发明制造的一种摇杆；
图7a至e所示是根据本发明制造的一种顶部纵梁；
图8a至c所示是根据本发明制造的一种底部纵梁；
图9a至c所示是根据本发明制造的一种孔道；
图10所示是根据本发明制造的一种端壁；
图11所示是根据本发明制造的一种底板；
图12a至d所示是根据本发明制造的一种门框。
附图标记如下：
1-汽车部件；2-层压复合钢板；3-中间层；4-外层；5-外层；6-3的表面；7-3的边缘；8-边缘涂层；9-路面；10-落石；11-横梁；12-碰撞盒；13-12的连接区域；14-11的纵向方向；15-变形区域；16-法兰板；17-开口；18-止动板；19-11的宽度；20-连接区域；21-套筒；22-通孔；23-车门防撞杆；24-长度；25-端部；26-摇杆；27-中央腹板；28-支腿；29-法兰；30-长度；31-中间区段；32-止动板；33-边缘转换装置；34-纵梁；35-34的前部区段；36-34的宽度；37-34的高度；38-34的后部区段；39-法兰；40-34的长度；41-支撑区段；42-连接区段；43-34的止动板；44-34的上壳体；45-34的下壳体；46-孔道；47-46的端部；48-法兰；49-前部纵向区段；50-变形带；51-端壁；52-51的外侧；53-51的内侧；54-脚板；55-51的宽度；56-横向凸缘；57-纵向凸缘；58-底板；59-座椅区段；60-凹槽；61-横梁；62-尾段；63-纵向凸缘；64-58的外侧；66-58的内侧；67-门框；68-67的A柱；69-67的B柱；70-67的摇杆；71-软区域；72-另一个延性区域；73-焊缝/过渡段；74-纵向带；75-69的底部区域；A-距离；B13-13的宽度；B15-15的宽度；D3-3的厚度；D4-4的厚度；D5-5的厚度；D26-26的厚度；D31-31的厚度；D34-34的厚度；D35-35的厚度；D38-38的厚度；D43-43的厚度；D44-44的厚度；D45-45的厚度；GD-总厚度；L-11的长度；M-11的中心点；T1-深度；T2-深度；U-环境；X-车辆纵向方向；Y-车辆横向方向。
具体实施方式
图1是由三层层压复合钢板2制成的汽车部件1的横截面示意图。其中，中间层3由可硬化的钢合金制成。此外，还有两个外层4、5。外层4、5由不锈钢合金，特别是精炼不锈钢合金制成。中间层3的表面6通过平面配合的外层4、5与周围环境U隔离。围绕中间层3的外边缘7具有边缘涂层8或边缘密封。这种边缘涂层8或边缘密封可以通过诸如热喷涂等方式施加。然而，也可以有至少一个外层4、5围绕该边缘7。因此可以确保围绕该中间层3的边缘7也与周围环境U隔离。在图1中，汽车部件1具有均匀的总厚度GD。总厚度GD由第一个外层4的厚度D4加上中间层3的厚度D3和第二个外层5的厚度D5构成。
图2所示是一种改良的实施例，图中所示的下外层5被设计为外部外层。图中所示的上外层4被设计为内部外层。外部外层5在安装状态下被设置为朝向路面9。例如，由于外部外层5具有更大的厚度D5，因此落到外部外层5上的碎石10不会击穿该层。在车辆使用数年，甚至数十年后，中间层3的下表面6仍可以隔离环境U并防止腐蚀。优选地，外部外层5的厚度应至少大于内部外层4的1.3倍，优选大于1.5倍，特别是大于2倍，特别优选大于2.5倍。
图3是根据本发明制造的保险杠支架或横梁11等汽车部件的各种视图。图3a、b和e所示是根据本发明制造的横梁11等汽车部件的三种不同的视图。横梁11通过碰撞盒12连接到车身上(图中未示出)。例如，在纵梁的末端。如图3a以及沿着剖面线C-C和D-D的图3c和3d的截面图所示，横梁11具有帽形轮廓。该轮廓被设计为相对于车辆纵向方向X打开。但是，帽形轮廓也可以设计为朝着车辆纵向方向X打开。
与横梁11的其他曲线相比，碰撞盒12的附接区域13优选地具有较柔软的材料结构和/或较薄的壁厚。这样，在车辆碰撞的情况下，可以避免碰撞盒12发生断裂。
在横截面上，横梁11在纵向方向14上延伸的其余部分具有相同的壁厚和/或相同的强度，在受到冲击时可以提供足够的刚性以防止发生变形或弯曲。
或者，也可以将在附接区域13的纵向方向14上向内移位的区域设计为变形区域15，特别是作为目标变形区域。在发生偏心载荷的情况下，这种变形区域15用于目标变形，使得横梁在安全区段中变形，或者变形移位到安全区段中。优选地，变形区域15与中心点M间隔开，特别是对称地间隔开。其距离A优选为横梁11长度L的20％至40％。附接区域13也可以与变形区域15结合，使其直接彼此邻接或部分地彼此重叠。
优选地，横梁11的壁厚在1mm至4mm的范围内，特别是1.5mm至3.5mm，特别优选1.8mm至2.5mm。横梁通过三层层压复合钢板2的热成型和加压淬火制成。但是，也可使用定制焊接坯料或定制轧制坯料形式的金属板坯，并且仅部分设计为层压复合钢板。硬化区域优选具有大于或等于1300Mpa的拉伸强度Rm，软化区域(13、15)具有500至900MPa的拉伸强度Rm。
图4所示也是根据本发明制造的横梁11的立体图和各种截面视图。横梁11连接到碰撞盒12上，后者又连接到法兰板16上，例如在车身纵梁(图中未示出)的端部。横梁11本身被设计成帽形轮廓，使得其开口17在车辆纵向方向X上朝向前方。横梁11本身由三层层压复合钢板变形而成。如图所示，特别是图4b、4c和4d的截面图所示，在横梁11的前面还连接了一个止动板18。止动板18本身的横截面也是帽形轮廓。在横梁11宽度19的大部分，特别是超过宽度19的60％，优选超过70％，特别优选超过80％，止动板18和横梁11本身优选地是彼此相邻的。特别地，在碰撞盒12之间的中间区域中，横梁11和止动板18面积的超过70％，优选超过80％，特别优选超过90％是彼此相邻的。这从图4b可以清楚地看出。
在连接区域20中，止动板18和横梁11优选通过接合地方式彼此连接。特别优选地是通过焊接进行连接。横梁和止动板可以由相同的材料制成。特别地，止动板18可选由三层层压复合钢板制成。优选地，碰撞盒12由具有铁素体不锈钢外层的层压复合钢板制成。
此外，在横梁11上形成连接区域13，其中横梁11以及止动板18在横梁11宽度19的一部分上可采用更软性的设计。这可以通过对相继通过热成型和加压淬火制造的横梁11进行部分加热后处理来实现。也可以使用较薄的壁厚。其起始材料是定制的轧制坯料。也可以进行部分不同的热成型和/或加压淬火，使得在成型和/或加压淬火期间形成较软的连接区域13。也可以使用具有不同壁厚的起始板坯。为此，优选使用定制焊接坯料或定制成型坯料。
或者，也可以在横梁11上设计目标变形区域15。变形区域15在横梁11的宽度19上相对于碰撞盒12向内偏移。横梁11的宽度19基本上朝向车辆横向方向Y。变形区域15应设计得更软。优选地，这可以通过部分加热后处理来实现。而且，在热成型和/或加压淬火期间，可以进行部分不同的热处理，使得变形区域15特别柔软。
根据图示，还可以通过选配的套筒21以及通孔22来连接到牵引环(图中未示出)。
优选地，在图3和4所示的实施例中，变形区域15在车辆横向方向Y上具有30mm至100mm的宽度B15。连接区域的宽度B13为100mm至250mm。两个区域13和15的宽度和小于或等于300mm。
图5a至d所示是根据本发明由三层层压复合钢板制造的车门防撞杆23。根据图5a所示的车门防撞杆23是一体式的并且具有相同的材料，该装置采用根据本发明的三层层压复合材料制成。如图5c和5d所示，车门防撞杆23的横截面在其长度24的大部分上具有帽形轮廓。相应的端部25为平整设计。车门防撞杆23可以安装或连接在车门的门框上(图中未示出)。根据图5a所示，车门防撞杆23在其整个长度24上具有相同的厚度D23。帽形横截面的开口
Figure GDA0002458816880000141
朝向乘客室的方向。但是，车门防撞杆也可以具有较软或较薄的区域。特别是其端部25可以是柔软的。这可以通过部分加热后处理来实现。通过部分热成型和/或部分加压淬火，也可以在端部区域中设置层压复合钢板的中间层的较软结构。
图5e和f所示是穿过图5a所示车门防撞杆23的横截面的双帽形轮廓。在图5e中，设定深度T1。其形成双帽形轮廓，如图5e所示双帽形的两个轴具有相同的深度。与深度T1相比，在图5f所示的实施例中，中心轴具有更大的深度T2。
图6a至d所示是根据本发明制造的摇杆26。摇杆26在安装位置上从立柱A和车辆前轮拱延伸到车辆的后轮拱。摇杆被设计成成型组件。根据图6b至6d的横截面视图，其具有帽形轮廓。轮廓的特征在于其具有中央腹板27以及从腹板27侧向突出的支腿28。然后，法兰29又从支腿28突出。摇杆26由三层层压复合钢板构成。摇杆26具有一定的长度30。其纵向方向在安装位置上朝向车辆纵向方向X。优选地，中间区段31，例如在B柱的连接区域中，具有相比摇杆其余区段的厚度D26更大的厚度D31。中间区段31应在摇杆26的长度30上延伸10％至40％，优选20％至30％。优选地，厚度D31大于摇杆其余区段的厚度D261.2倍以上，最好是大于1.5倍以上。优选地，不同的厚度应通过定制轧制坯料，定制成型坯料或定制焊接坯料制成。
如图6e和6f所示，摇杆26的横截面也可以设计为封闭的空心型材。为此，应使用止动板32。止动板32本身也可以由三层层压复合钢板构成。止动板32也可以由市售的不可调质钢板制成。而且，止动板32也可以由单层的可调质钢板制成。根据图6f，还可以使用具有边缘转换装置33的止动板32，使得止动板32本身构成L型横截面。因此，止动板32可以用作底板或底板座。
图7a至c所示是纵梁34的俯视图和各种剖面图。纵梁34在安装位置上朝向车辆纵向方向X。纵梁34特别优选地被设计为一体式，并采用相同的材料，并且优选由单层层压复合钢板构成。其生产通过UO成型进行。根据图7b和c，通过提供特制的起始板坯和冲压模具来生产不相同的横截面。在通过冲压成型形成空心横截面之后，再进行淬火硬化。因此，纵梁34在前部区段35中，相比于其后部区段38的宽度38和/或高度37具有更小的宽度36和/或更小的高度37。优选地，纵梁34具有突出的凸缘39。在内高压成型过程中，可紧密焊接或者仅以流体密封的方式被压紧。优选地，应至少进行点焊。
纵梁34特别具有大于2mm的厚度。优选地，厚度应在2mm至6mm之间。在前部区段中，厚度D35可以等于后部区段38的厚度D38。然而，在前部区段35中，厚度D35也可以小于后部区段38的厚度D38。可选地或者另外地，前部区域35中的三层层压复合钢板的材料，特别是中间层，要比后部区段38的材料更软。前部区段35应在纵梁34的长度40上延伸10％至50％，优选20％至40％。可选地，另外地，或者替代地，在前部区段35中也可以提供单独的触发区段41，在整个宽度36或者仅部分在宽度36和/或高度37的一部分上延伸。触发区段42也可以围绕半径区域R延伸。这些触发区段41特别是在具有较软材料结构的中间层中形成。
图7d和e所示是替代实施例的剖面图。因此，纵梁34为双层壳体。根据图7d，所述纵梁34具有一个止动板43，在连接区段42中连接到纵梁34。特别地，连接区段42采用更软性的设计。从而避免了在发生车辆碰撞时发生撕裂、断裂，特别是形成裂纹。在图7d和7e所示的实施例中，纵梁34或者上下壳体44、45通过热成型和加压淬火加工而成。较软区域可通过部分加热后处理等来制造。替代地或者另外地，在热成型期间可进行局部回火，和/或在加热淬火期间可进行局部加热淬火，从而使得在这些触发区段41中的材料结构相比于其余纵梁34的材料结构来说更软。也可以仅对纵梁34或下壳体45进行热成型和加压淬火。
图7e所示是纵梁34另一种设计变体的剖面图。其中，纵梁34具有两个壳体，包括上壳体44和下壳体45。在连接区段42中也形成相应较软的材料结构。因此在发生车辆碰撞事故时，焊接等耦合形式不会导致形成裂纹。如图7d和e所示的设计变体也可以具有前部和后部区段以及触发区段41。
特别地，支撑区段41朝向车辆横向方向Y延伸。因此在发生正面碰撞时，可引起和促进纵梁进行手风琴式的折叠或者压缩。
图8a至图c所示是可选纵梁34的其他设计变体。图8a所示是纵梁34的俯视图。该纵梁34也具有一定的长度40，以及一个前部区段35和一个后部区段38。后部区段38相比前部区段35具有更大的宽度。优选地，在前部区段中又形成较低的强度。这可以通过较软的材料结构和/或较小的壁厚或厚度实现。特别地，在这种情况下，整个前部区段35相比于后部区段38更软。
根据S-S剖面图，这里的纵梁34的横截面通常被设计为封闭的空心型材。在图8b中，上壳体44和下壳体45构成双壳体部件。在连接区段42中又具有较软的材料结构，它们被通过点焊等技术连接。下壳体45的厚度D45大于上壳体44的厚度D44。优选地，上壳体44的厚度D44小于或等于1.5mm，优选为0.8mm至1.0mm。下壳体45的厚度相对更大一些，优选为1.0mm至1.5mm。
优选地，下壳体45的厚度大于上壳体44厚度超过1.2倍，特别是超过1.5倍。整个纵梁34，包括上壳体44和下壳体45，优选由三层层压复合钢板制成。
图8c所示的设计变体示出了图8a中沿着剖面线S-S的剖面图。在这里，纵梁4仅由下壳体45构成。它被连接到止动板43上。在连接区段42中，也形成较软的材料结构。例如，通过点焊。在发生碰撞时，下壳体45和止动板43之间不会发生撕裂或断裂。下壳体45的厚度D45相对于止动板43的厚度D43要更大。
图9a至c所示是根据本发明制造的孔道46。孔道46可设计成变速器孔道。图9b所示是孔道46沿着剖面线B-B的纵截面，图9c所示是其沿着剖面线A-A的横截面。孔道46优选具有彼此不同的厚度D46，D46'。厚度D46在沿着车辆纵向方向X延伸的中间区段中形成，并在横截面上均匀地延伸。在朝向孔道46端部47的方向上，厚度D46减小到厚度D46'。其优选地再次在局部横截面上均匀地延伸。在前端47和后端47上设置了凸缘48，例如在前端47上，用于连接图中未示出的车身前板或防火隔板。优选地，凸缘48具有较小的厚度和/或较软的材料结构。这样，在发生车辆碰撞的情况下，凸缘48不会撕裂或断裂。此外，在孔道的前部纵向区段49上，还在车辆横向方向Y上横向于车辆纵向方向X构成变形带50。优选地，变形带50通过局部加热后处理，局部热成型，局部加压淬火和/或更小的厚度形成，并且是用于减小端部47前面厚度D46的替代方案。在这里，金属板坯也可以用于制造作为孔道46的定制轧制坯料，定制成型坯料或定制焊接坯料。
图10所示是车身的端壁51。端壁也可以称为防火隔板。朝向外的外侧52指向发动机舱的方向(图中未示出)。朝向内的内侧53指向乘客舱的方向(图中未示出)。端壁51优选地设计为由三层层压复合钢板制成的一体式部件并且具有相同的材料。优选地，朝向外侧52的层压复合钢板的外层具有相对于内部外层更大的厚度。因此可以提供改进的碎石保护。
然而，端壁51也可以由多个单独的板材制成，例如定制焊接坯料，也可以是组件，因此应首先生产多个单独的板材，然后在将其连接在一起形成端壁51。特别是设置在下部区域中的脚板54可通过热成型和加压淬火来生产。优选地，整个端壁51和/或用于制造端壁51所需的所有部件都通过相应的热成型和加压淬火技术生产。但是，至少脚板54由三层层压复合钢板制成。横向凸缘56在端壁51的整个宽度55上延伸。这种横向凸缘56提高了侧面碰撞的刚性。可选的，横向凸缘56用于固定其他横梁。在脚板54中嵌入了纵向凸缘57。这些纵向凸缘57改善了车辆碰撞时的耐抗性和抗弯曲性。特别地，通过上述凸缘56、57提高了耐穿透性和整体刚性。在横向凸缘56的上方，端壁51也可以由单层钢板构成，因为其腐蚀要求很低。横向凸缘56也可以连接到作为定制焊接坯料的脚板54。
优选地，端壁应具有0.8mm至2.0mm的厚度。
图11所示是根据本发明制造的底板58。底板58也是由三层层压复合钢板制成的。此外，底板58还是一体地形成且材料均匀。然而，底板58也可以由单个部件制成，其中将首先进行成型加工然后再连接在一起。特别地，对于多件式底板58，底板58的所有部件都通过热成型和加压淬火制成。底板58具有两个前部座椅区段59。在这两个座椅区段之间，形成一个凹槽60，其中布置了一个变速器孔道(图中未示出)。在座板59的下方布置有单独的横梁61用于改善乘客舱的横向刚度，特别是在发生侧面碰撞的情况下(Poltest)。此外，横梁61还有利于提高抗挠曲刚度。优选地，横梁61也可以由三层层压复合钢板制成。
底板58的后部尾段62用于安装后部座椅和/或作为后备箱的底板。它优选具有朝向车辆纵向方向X的纵向凸缘63。纵向凸缘63还可以提高抗挠曲刚度以及改善车尾碰撞时的刚度特性。外侧64朝向路面方向。优选地，在外侧64上，三层层压复合钢板的外层厚度要大于内侧66的外层厚度。因此，在外侧64上可提供更好的防止落石的保护。各个区域或区段可通过使用定制轧制坯料，定制焊接坯料，特别是在底板尾段区域提供所需的刚度或者不同的壁厚或者厚度。
图12a至d所示是作为汽车车身壁板一部分的门框67。门框67也可以被称为门环。门框67具有A柱68的前部，并且在其后部设有B柱69，在其下部设有摇杆70。整个门框67可以是由三层层压复合钢板制成的材料均匀的一体式部件。但是，也可以是由单独的金属板坯彼此连接在一起并通过成型加工构成门框67，其中所使用的金属板坯是三层层压复合钢板。特别地，门框67可以通过直接热成型和加压淬火工艺制成。优选地，门框67被用作车身结构性外壳部件。该部件布置在部分可视区域中。因此，它只通过闭合的车门(图中未示出)暂时遮盖。围绕整个车门的单独的外壳部件可以省略。
优选地，在图12b、c和d所示的实施例中，所述门框具有不同的强度范围。特别地，A柱68和摇杆70相关的虚线区域属于较软和/或较薄的区域。B柱69的部分相对于上述较软区域来说被设计为较厚区域，因此在发生车辆侧翻和/或侧面碰撞时可通过B柱69实现足够的稳定性。较软区域由较小厚度和/或较低强度特性的材料制成。为此，在车门锁定连接区域形成另一个延性区域72。通过热处理(例如局部加热后处理)使得另一个延性区域72相应地软化。弱化区域确保了在车辆发生碰撞时锁定连接不会断开。
沿着剖面线A-A、B-B和C-C的剖面图如图12b所示。门框整体是空心的。图中还示出了具有空腔的外置区段和内置区段。
图12c所示是另一种设计变体。在附图标记73的区域中，形成焊缝或者从软区域到硬区域的过渡段。在脚踏区域75中形成较软的材料结构或者较薄的起始材料。通过局部热成型、局部加压淬火或者局部的加热后处理，形成相应较软的材料结构。附图标记69区域中的B柱本身，即在焊缝75的上方或者过渡段的上方，又被设计得更硬。B柱69的其余上部区域相对于其余的材料结构具有更高的强度和/或更大的厚度，因此在发生侧翻或侧面碰撞时可提供足够的保护。优选地，摇杆70和A柱71的区域由较软的材料结构或较小的厚度形成。
图12d所示是根据本发明制造的门框67的另一种设计变体。在这里，朝向车辆纵向方向X延伸的纵向带74在B柱69的下部区域具有较软的材料结构。而且，在所有的设计变体中，另一个延性区域72在门锁安装区域中形成。在所有的设计变体中，B柱的底部区域还可以具有延展性和/或未固化。这里也可以使用不可调质的材料。

Claims (12)

1.一种汽车部件，所述汽车部件通过对可硬化钢合金的金属板坯进行热成型压淬制成，其特征在于，所述汽车部件由三层层压复合钢板构成，其中，所述三层层压复合钢板的中间层由可硬化的钢合金构成，所述三层层压复合钢板的外层由不锈钢合金构成，其中，所述不锈钢合金包括精炼不锈钢合金，其中，所述汽车部件的横截面至少部分地构成封闭的空心型材，并在纵向方向上具有彼此不同的横截面，所述空心型材是一体式的，并且材料均匀。
2.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述汽车部件包括摇杆、横梁、车门防撞杆、侧壁门框、孔道、前壁纵梁、底板、或车辆立柱。
3.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述封闭的空心型材通过U-O成型构成，和/或所述空心型材通过内高压成型构成并在纵向方向上具有彼此不同的横截面。
4.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述汽车部件具有止动板，所述止动板由三层层压复合钢板构成。
5.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述金属板坯被制成定制成型坯料，从而使得汽车部件各部分具有不同的壁厚。
6.根据权利要求5所述的汽车部件，其特征在于，所述定制成型坯料为定制轧制坯料或定制焊接坯料。
7.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述外层具有彼此不同的厚度。
8.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述汽车部件具有至少一个弱化区域。
9.根据权利要求8所述的汽车部件，其特征在于，所述弱化区域由具有较小厚度和/或较低强度特性的材料制成。
10.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述汽车部件经过加热后处理。
11.根据权利要求1所述的汽车部件，其特征在于，所述中间层的拉伸强度Rm大于1400MPa。
12.根据权利要求11所述的汽车部件，其特征在于，所述中间层的拉伸强度Rm大于1700Mpa。
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