CN113664470A - 基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一块基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，包括激光拼焊板和补丁板，所述激光拼焊板和所述补丁板通过点焊工艺焊接连接，再被热冲压成型得到所述热成型整体门环。本发明中激光拼焊板和补丁板能够将两块或者多块厚度或强度的镀层钢板经过激光拼焊技术和点焊技术焊接连接，不会受到镀层的影响，避免了出现虚焊的情况，提高了焊接强度，所述补丁板在成形前点焊到本体材料上，减少了模具开发成本及后期模具生产冲压次数，降低了设备成本及人员成本。

Description

基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环及其制备方法

技术领域

本发明涉及热成型整体门环领域。更具体地说，本发明涉及一块基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环及其制备方法。

背景技术

热成型工艺的广泛应用在于减轻零件重量的情况下，还能保证甚至提高零件的机械性能和碰撞强度，但用于热成型生产的工装模具投入成本会比一般冷冲模具高很多。同时，部分车身零部件要求在局部区域提高零件的机械强度，而传统的零件成型工艺生产出来的零件整体强度都一样，无法实现局部强度提高的目的，不能适配整车碰撞的强度要求。

目前在热成型领域中，大多数成型工艺均为单板成型，为了达到提高零件局部强度的目的，通常采用先将两个或多个零件分别单独成型，之后再通过固点焊接将其固定贴合在一起。但是，零件成型后再焊接，由于镀层等表面杂质的影响，容易出现虚焊，焊接强度不达标等质量问题。另外，多个零件单独成型后再焊接，相当于需要多道工序去完成一个成品零件，所需时间较长、工序繁琐、工装投入数量多、成本更高。

发明内容

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一块基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，包括激光拼焊板和两块补丁板，激光拼焊板提前预制，所述补丁板通过点焊工艺焊接在所述激光拼焊板上，再被热冲压成型得到所述热成型整体门环。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，所述激光拼焊板包括五块镀层钢板A，五块镀层钢板A的厚度或者强度不同，五块镀层钢板A通过激光拼焊技术焊接在一起，即得环形封闭连接的激光拼焊板。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，所述补丁板为镀层钢板B，两块补丁板的厚度或者强度不同。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，五块镀层钢板A、两块镀层钢板B均为硅铝镀层钢板。

本发明的一优选实施方式还提供一种基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，包括以下步骤：

S1、将不同厚度或强度的五块镀层钢板A通过焊接夹具固定在激光拼焊机上；

S2、利用激光拼焊机将不同厚度或强度的五块镀层钢板A激光焊接在一起，得到环形封闭连接激光拼焊板；

S3、所述补丁板通过点焊工艺焊接在所述激光拼焊板上，得到门环主体，

S4、再利用热冲压模具对门环主体进行热冲压成型，得到所述热成型整体门环。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，所述步骤S4中所采用的热冲压模具包括：上模压料芯、下模镶块、第一上模钢块、第二上模钢块、第一下模压料芯和第二下模压料芯；

第一上模钢块和第二上模钢块位于所述上模压料芯两侧，

第一下模压料芯和第二下模压料芯位于所述下模镶块两侧，

所述下模镶块位于所述上模压料芯的正下方且二者相对设置，所述第一上模钢块与所述第一下模压料芯上下相对，位于下模镶块的同侧，且第一上模钢块位于所述第一下模压料芯的正上方，

所述第二上模钢块与所述第二下模压料芯上下相对，位于下模镶块的同侧，且第二上模钢块位于所述第二下模压料芯的正上方。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，所述步骤S4中再利用热冲压模具对门环主体进行热冲压成型，具体包括：

S4-1、将所述激光拼焊板和所述补丁板放置在所述下模镶块上，使所述拼焊板和补丁板的中间部位正对所述上模压料芯；

S4-2、同时下压所述第一上模钢块和第二上模钢块直至使所述激光拼焊板和所述补丁板的两侧分别与所述第一下模压料芯和第二下模压料芯接触。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，第一上模钢块、第二上模钢块、第一下模压料芯、第二下模压料芯均包括两个板体，即上板体和下板体，二者上下间隔设置，两个板体彼此靠近的一面分别设有波纹，且其中一个板体内陷形成5个凹槽，两个板体的凹槽和相应于凹槽的位置之间可以形成流动通道，以供冷却液流动，相邻两个流动通道之间形成流动区域。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，两个板体相对的一面上，其中一个板体设置有刚性突起，另外一个板体不设置刚性凸起。

根据本发明的一优选实施方案，所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，冷却液只能在相邻两个流动区域之间横向移动。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明中激光拼焊板和补丁板能够将两块或者多块厚度或强度的镀层钢板经过激光拼焊技术和点焊技术焊接连接，不会受到镀层的影响，避免了出现虚焊的情况，提高了焊接强度，所述补丁板在成形前点焊到本体材料上，减少了模具开发成本及后期模具生产冲压次数，降低了设备成本及人员成本。

本发明中激光拼焊板热成型部件，可使需要高强度部位抗拉、屈服强度等机械性能显著提高，达到可以承受更大的撞击力的效果，同时也可使需要低强度部位拥有较低抗拉、屈服强度，在碰撞时达到吸能和溃缩的作用，两者方式的结合能够有效地提高汽车的碰撞安全性能，实现汽车轻量化。

本发明中激光拼焊板和补丁板热成型整体门环的制备方法，板料在高温下冲压成形，几乎没有回弹，能够成形高精度的热冲压零件，由于成形性能的提高，减少了变形的工序数，从而提高了生产效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明中激光拼焊板的结构示意图。

图2为本发明中补丁板的结构示意图。

图3为本发明中热成型整体门环的结构示意图。

图4为第一上模钢块、第二上模钢块、第一下模压料芯或第二下模压料芯中的板体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1-4所示，本发明的实施例1提供了一种激光拼焊板和补丁板，包括第一镀层钢板A1、第二镀层钢板A2、第三镀层钢板A3、第四镀层钢板A4、第五镀层钢板A5、第六镀层钢板B6和第七镀层钢板B7，所述第一镀层钢板A1、第二镀层钢板A2、第三镀层钢板A3、第四镀层钢板A4、第五镀层钢板A5、第六镀层钢板B6和第七镀层钢板B7的厚度或者强度不同，更为具体地，所述第一镀层钢板A1、第二镀层钢板A2、第三镀层钢板A3、第四镀层钢板A4、第五镀层钢板A5的形状、尺寸或者是重量等均可以不同，例如，所述第一镀层钢板A1的厚度大于所述第二镀层钢板A2的厚度，第一镀层钢板A1的抗拉、屈服强度等均大于第二镀层钢板A2的抗拉和屈服强度。

第六镀层钢板B6和第七镀层钢板B7的形状、尺寸或者是重量等均可以不同。

所述第一镀层钢板A1、第二镀层钢板A2、第三镀层钢板A3、第四镀层钢板A4和第五镀层钢板A5通过激光拼焊技术焊接连接得到环形封闭连接的激光拼焊板，所述第六镀层钢板B6、第七镀层钢板B7和整体门环本体材料通过点焊工艺焊接。

所述激光拼焊板避免了镀层等表面杂质的影响导致出现虚焊，提高了焊接强度，补丁板在成形前点焊到本体材料上，减少了模具开发成本及后期模具生产冲压次数，降低了设备成本及人员成本。

作为优选地，为了提高激光拼焊板的抗高温氧化性，避免激光拼焊板热冲压成形时钢板表面受氧化，所述第一镀层钢板A1、第二镀层钢板A2、第三镀层钢板A3、第四镀层钢板A4和第五镀层钢板A5均为硅铝镀层钢板。

需要说明的是，所述硅铝镀层钢板指的是铝硅合金镀层的钢板，其中铝含量为90％，硅为10％。

实施例2

本发明的实施例2提供的一种基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，该热成型整体门环为采用实施例1提供的激光拼焊板和补丁板通过热冲压成型获得。其中所采用的的热冲压模具包括：上模压料芯10、下模镶块12、位于所述上模压料芯10两侧的第一上模钢块9和第二上模钢块11以及位于所述下模镶块12两侧的第一下模压料芯13和第二下模压料芯14；所述下模镶块12位于所述上模压料芯10的正下方且二者相对设置，所述第一上模钢块9与所述第一下模压料芯13上下相对，位于下模镶块12的同侧，且第一上模钢块9位于所述第一下模压料芯13的正上方，所述第二上模钢块11与所述第二下模压料芯14上下相对，位于下模镶块12的同侧，且第二上模钢块11位于所述第二下模压料芯14的正上方。

所述热压成型模具的具体工作过程和原理：首先上模压料芯10压住激光拼焊板的中间的镂空区域；之后，第一上模钢块9和第二上模钢块11同时下压所述激光拼焊板的两侧直至分别与所述第一下模压料芯12和第二下模压料芯14相接触，完成成型过程。

该成形工艺可以实现部件不同区域机械性能不同的要求，降低工装制造成本，可使需要高强度部位抗拉、屈服强度等机械性能显著提高，达到可以承受更大的撞击力的效果，同时也可使需要低强度部位拥有较低抗拉、屈服强度，在碰撞时达到吸能和溃缩的作用，两者方式的结合能够有效地提高汽车的碰撞安全性能，实现汽车轻量化。

实施例3

本发明的实施例3提供了一种基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，包括步骤：

S1、将不同厚度或强度的五块镀层钢板A通过焊接夹具固定在激光拼焊机上；

S2、利用所述激光拼焊机将所述不同厚度或强度的五块镀层钢板A激光焊接在一起，得到环形封闭连接的激光拼焊板；

S3、所述补丁板通过点焊工艺焊接在所述激光拼焊板上，得到门环主体；

S4、再利用热冲压模具对门环主体进行热冲压成型，得到所述热成型整体门环。

所述S4中热冲压成像所使用的模具为实施例2中所提供的热冲压模具。

本发明提供的激光拼焊板和补丁板热成型整体门环的制备方法，板料在高温下冲压成形，几乎没有回弹，能够成形高精度的热冲压零件，由于成形性能的提高，减少了变形的工序数，从而提高了生产效率。

但是考虑到本申请中门环主体需要热冲压的面积较大，进而导致与热冲压模块相接触的面积也较大。而常规的热冲压模具中只是在每个模块内设置几根常规的管道充当散热管道，向其中加充入冷却液，利用冷却液的流动进行散热降温，并不能能够实现快速降温，降温效果差强人意，而且散热也不均匀，散热慢和散热不均匀，将导致门环主体各部位相应的性能并不一致，反而会造成整个门环主体的品质的降低，造成使用寿命的下降。

针对这一问题，发明人对热冲压模型中的相关模块的结构进行改进，以提高散热的速度和均匀性，具体改进措施如下，将与门环主体紧密接触的第一上模钢块9、第二上模钢块11、第一下模压料芯13、第二下模压料芯14的具体结构进行改进，这四者除了外在形状不一样之外，比如有的宽度较宽，有的厚度较大，其余结构均一致，包括两个板体15，即上板体和下板体，二者上下间隔设置，两个板体15彼此靠近的一面分别设有波纹，且其中一个板体内陷形成5个凹槽16，两个板体15的凹槽16和相应于凹槽16的位置之间可以形成流动通道，以供冷却液流动，相邻两个流动通道之间形成流动区域17，冷却液只能在相邻两个流动区域17之间横向移动，在两个板体15的左右两端分别设置进液口和出液口，5个凹槽16中，中间的凹槽16呈弧形，位于两侧的凹槽16呈弧形，且相邻两个凹槽16的弧形朝向相反。

其中，凹槽沿着板体的宽度方向贯通，这样可以使得冷却液都要经过流动通道才能进入相邻的流动区域，保证流动通道对所有冷却液进行有效分散，使得散热均匀。

冷却液在流动通道内流动时，板体上的波纹对冷却液的流动将带来很大的阻碍。当介质流入流动通道时，进液口处的冷却液压强比出液口处的冷却液压强高。而流动通道的冷却液流动阻力相对较小，冷却液可在流动通道内流动至出液口，使冷却液流向下一个板体时是均匀分布的。从而使得各处的冷却液流速基本相同，提高了冷却的均温性。

相邻两个流动区域17A和17B的波纹方向相反，且面积相等，这样可以更好的控制冷却液降温的幅度，以免介质在一段过长的换热区域内超温。波纹方向相反可部分抵消换热板压制波纹时的内应力，减轻板体的扭曲程度，使板体的接触更贴合。

两个板体15相对的一面上，其中一个板体15设置有刚性突起，另外一个板体15不设置刚性凸起，从而两个板体15叠加，所述刚性突起相抵于另一个板体15的凹槽，以增强该流道的刚性。相当于在流动通道内设置了个加强筋，这样就可以增强流动通道的刚性。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各块适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一块基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，其特征在于，包括激光拼焊板和两块补丁板，激光拼焊板提前预制，所述补丁板通过点焊工艺焊接在所述激光拼焊板上，再被热冲压成型得到所述热成型整体门环。

2.根据权利要求1所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，其特征在于，所述激光拼焊板包括五块镀层钢板A，五块镀层钢板A的厚度或者强度不同，五块镀层钢板A通过激光拼焊技术焊接在一起，即得环形封闭连接的激光拼焊板。

3.根据权利要求1所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，其特征在于，所述补丁板为镀层钢板B，两块补丁板的厚度或者强度不同。

4.根据权利要求2或3所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环，其特征在于，五块镀层钢板A、两块镀层钢板B均为硅铝镀层钢板。

5.一种基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将不同厚度或强度的五块镀层钢板A通过焊接夹具固定在激光拼焊机上；

S2、利用激光拼焊机将不同厚度或强度的五块镀层钢板A激光焊接在一起，得到环形封闭连接的激光拼焊板；

S3、所述补丁板通过点焊工艺焊接在所述激光拼焊板上，得到门环主体，

S4、再利用热冲压模具对门环主体进行热冲压成型，得到所述热成型整体门环。

6.根据权利要求5所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中所采用的热冲压模具包括：上模压料芯、下模镶块、第一上模钢块、第二上模钢块、第一下模压料芯和第二下模压料芯；

第一上模钢块和第二上模钢块位于所述上模压料芯两侧，

第一下模压料芯和第二下模压料芯位于所述下模镶块两侧，

所述下模镶块位于所述上模压料芯的正下方且二者相对设置，所述第一上模钢块与所述第一下模压料芯上下相对，位于下模镶块的同侧，且第一上模钢块位于所述第一下模压料芯的正上方，

所述第二上模钢块与所述第二下模压料芯上下相对，位于下模镶块的同侧，且第二上模钢块位于所述第二下模压料芯的正上方。

7.根据权利要求6所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中再利用热冲压模具对门环主体进行热冲压成型，具体包括：

S4-1、将所述激光拼焊板和所述补丁板放置在所述下模镶块上，使所述拼焊板和补丁板的中间部位正对所述上模压料芯；

S4-2、同时下压所述第一上模钢块和第二上模钢块直至使所述激光拼焊板和所述补丁板的两侧分别与所述第一下模压料芯和第二下模压料芯接触。

8.根据权利要求6所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，其特征在于，第一上模钢块、第二上模钢块、第一下模压料芯、第二下模压料芯均包括两个板体，即上板体和下板体，二者上下间隔设置，两个板体彼此靠近的一面分别设有波纹，且其中一个板体内陷形成5个凹槽，两个板体的凹槽和相应于凹槽的位置之间形成流动通道，以供冷却液流动，相邻两个流动通道之间形成流动区域。

9.根据权利要求8所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，其特征在于，两个板体相对的一面上，其中一个板体设置有刚性突起，另外一个板体不设置刚性凸起。

10.根据权利要求8所述的基于激光拼焊板和补丁板的热成型整体门环的制备方法，其特征在于，冷却液只能在相邻两个流动区域之间横向移动。

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