CN114583355B - 一种用于新能源汽车电池包壳体的型材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于新能源汽车电池包壳体的型材及其制造方法,所述型材为由一板材经辊压或冲压、焊接形成上下两空腔组成的带有异形截面的空心封闭型材;其中,上部空腔为三角形或四边形结构;下部空腔为L形空腔,其上端面中部与上部空腔下端之间设与上部空腔连接的第一连接部,第一连接部设有板材弯折结合的第一焊接点;下部空腔上端面与车身部件连接;下部空腔L形的内侧面为直角形;下部空腔的外侧面为斜面,该外侧面中部设有连接孔;下部空腔底部内侧端向外延伸形成与钢制电池包壳体底板配合的第二连接部,第二连接部为板材两端部闭合连接而成,第二连接部上设第二焊接点。本发明生产工艺简单,只需一道热成形工序,成本较低,且可按需要在长度方向上进行弯曲,以适应相应的结构设计。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域,特别涉及一种用于新能源汽车电池包壳体的型材及其制造方法。
背景技术
电池包壳体(又名电池托盘、电池箱等)是新能源汽车电池包最重要、重量最重的结构件,其作为BMS、电池模组、高压充放电电路和冷却系统等的承载体,对所承载元器件的安全工作和防护起着关键作用。
现有的电池包壳体的材料以铝合金为主,但各大车企对于电池包壳体都有迫切的减重降本需求,钢相较于铝有成本上的优势,随着超高强钢的应用,钢制电池包壳体(主体为钢材)也逐渐兴起。
电池包壳体的框体的边框梁(一般有4-6件)是电池包壳体最重的零部件,约占电池包壳体总重量的40%,且起着电池包侧面防护的重要作用,研究表明,在钢制电池包壳体中,应用高强度、低断裂延伸率的超高强钢制成用作边框梁的空心型材(超高强钢一般是指抗拉强度1500MPa以上的钢种,有马氏体钢、热成形钢等),在满足电池包的抗挤压、抗碰撞等性能的前提下,能达到最高的轻量化水平,同时应用超高强钢边框梁型材的钢制电池包壳体相比于铝制电池包壳体成本更低。
已制造出实物的钢制电池包壳体中应用的最高等级超高强钢为抗拉强度1700MPa的马氏体钢,目前已有抗拉强度2000MPa以上的热成形钢,故前者在轻量化水平上仍有改进空间,且其只能由(冷)辊压成形,若要制作较复杂截面的边框梁型材需要由多个(冷)辊压型材拼焊而成,成本较高。
中国专利201811028486.4公开了一种空心型材,该空心型材由板坯制成,该板坯由可淬火钢合金(热成型钢)制成,该空心型材具有带有上面的竖直空腔和下面的水平空腔的L形的横截面,其中,所述板坯在处于这两个空腔之间的接片区域上形成双层地彼此贴靠,并且空心型材至少局部地具有大于1000MPa-2500MPa的抗拉强度(未说明断裂延伸率和壁厚)。该空心型材在横截面中具有局部彼此不同的强度和/或该空心型材具有在长度区段上彼此不同的强度。该空心型材下面的空腔向外或朝向外壁逐渐变细。该空心型材在抗挤压碰撞面(下侧空腔的突出部)的加强筋结构(压入部)是在长度方向上局部设置的或者是设置在抗挤压碰撞面(下侧空腔的突出部)的下侧壁。此外,该专利还公开了一种用于制造该空心型材的方法:
·提供由可淬火钢合金制成的板坯;
·将所述板坯至少局部地加热至AC3温度;
·将所述板坯转移到热成型和加压淬火模具中或成形站中,其中,仅板坯的一部分被成型和淬火;
·将所述板坯转移到另一个成型模具中或成型站的另一个成型级中并且将第二部分成型,使得空心型材被制成,其中,所述第二部分可选地也被热成形并且加压淬火,或所述第一和第二部分被成型并且至少局部地被淬火并且在接下来的弯曲操作中空心型材在横截面中被封闭;
·可选地对所制造的空心型材进行焊接;
·可选地可以(对空心型材)实施其它的开孔和/或冲压操作。
该专利所述的空心型材虽能形成封闭横截面,但其在弯曲操作前的截面需要分为两部分分别在两道热成形工序中成形,由于热成形工艺模具成本和单件加工成本都较高,故这种空心型材成本较高。且电池包壳体的边框梁经常需要在长度方向上进行弯曲,以适应相应的结构设计,此专利也未说明/开发所述型材在长度方向上的弯曲功能。
目前钢制电池包壳体的边框梁型材或者应用钢种的最大抗拉强度为1700MPa,尚有轻量化空间;或者边框梁型材需通过两道热成形工序成形,成本较高,且未开发出型材在长度方向上的弯曲功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于新能源汽车电池包壳体的型材及其制造方法,在型材横截面中或者在型材长度方向上强度较高的区域为抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%,强度较低的区域为抗拉强度500-1200MPa、断裂延伸率10%-20%,而且,其生产工艺简单,只需一道热成形工序,成本较低,且其能可选地按需要在长度方向上进行弯曲,以适应相应的结构设计。
为达到上述目的,本发明的技术方案是:
一种用于新能源汽车电池包壳体的型材,其为由一板材经(冷)辊压或冲压、焊接形成上下两个空腔组成的带有异形截面的空心封闭型材;其中,位于型材上部的上部空腔为三角形或四边形结构,其顶面为连接钢制电池包壳体盖板的配合面;位于型材下部的下部空腔为L形空腔,其上端面中部与所述上部空腔下端之间设由板材弯折形成的与上部空腔连接的一连接部,该连接部设有板材弯折结合的第一焊接点;所述连接部外侧的L形的下部空腔上端面与车身部件连接,该上端面上可选地沿轴向设加强筋结构;与钢制电池包壳体的内部梁配合连接的所述下部空腔L形的内侧面为直角形;与车身部件连接装配的所述下部空腔的外侧面为斜面,使下部空腔该侧面形成三角形抗挤压碰撞面;该外侧面中部设有连接孔;所述下部空腔底部内侧端向外延伸形成与钢制电池包壳体底板配合的连接部,该连接部为板材两端部闭合连接而成,该连接部上设第二焊接点。
优选的,所述上部空腔的外侧面沿型材宽度方向设下凹结构。
优选的,所述下部空腔上端面上沿轴向设加强筋结构。
优选的,所述加强筋结构为所述下部空腔上端面上凸或下凹结构,以作为型材上的避让结构,避免与对应的车身部件干涉。
优选的,所述的第一、第二焊接点的焊接方式为点焊或者激光焊接。
本发明所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材,其为由一板材经辊压或冲压、焊接形成上下两个空腔组成的带有异形截面的空心封闭型材;其中,
位于型材上部的上部空腔为四边形结构,其顶面为连接钢制电池包壳体盖板的配合面;
位于型材下部的下部空腔为L形空腔,其上部与所述上部空腔连通;与钢制电池包壳体的内部梁配合连接的所述下部空腔L形的内侧面为直角形;与车身部件连接装配的所述下部空腔的外侧面为斜面,使下部空腔该侧面形成三角形抗挤压碰撞面;该外侧面中部设有连接孔;所述下部空腔底部内侧端向外延伸形成与钢制电池包壳体底板配合的连接部,该连接部为板材两端部闭合连接而成,该连接部上设焊接点。
优选的,所述型材的上部空腔与下部空腔连通处的内侧面设凹槽,以适当地提高型材的抗挤压碰撞能力。
本发明所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其包括如下步骤:
1)将热成形板坯按照所述的型材断面成形,形成横截面开放的预成形件,预成形方式为辊压或冲压,辊压优选冷辊压;
2)热成形
2.1加热
预成形件通过加热炉进行分区加热,对型材强度要求较高的区域加热到880℃-980℃,对强度要求较低的区域加热到500℃-800℃,保温4-6分钟,即使预成形件获得不同的初始加热温度;
2.2成形
预成形件通过带有冷却系统的成形模具进行成形、冷却淬火;成形模具采用凹凸模局部开设沟槽的方式,使预成形件与成形模具局部接触,即型材要求强度较高的区域与成形模具接触,使其快速冷却淬火,控制冷却速率为25~35℃/s,从而得到较高的强度;型材要求强度较低的区域不与成形模具接触,控制冷却速率为5~20℃/s,冷却速率较慢从而得到较低的强度;
成形模具除了凹凸模局部开设沟槽的方式,也可采用冷热分块的方式,即成形模具在设置冷却系统的同时,在成形模具上对应型材要求强度较低区域的部位设置加热管,使此区域冷却较慢,控制冷却速率为5~20℃/s,从而得到较低的强度;成形模具上对应型材要求强度较高区域的部位未设置加热管,使其快速冷却淬火,冷却速率为25~35℃/s,从而得到较高的强度;
最终预成形件经过热成形工序后成为在横截面/长度方向上不同区域具有不同强度的横截面开放状态的型材,即在型材横截面中或者在型材长度方向上强度较高的区域的抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3~12%,强度较低的区域的抗拉强度500-1200MPa、断裂延伸率10~20%;
3)利用弯曲工序将型材在横截面中封闭,形成形材的外轮廓;再在型材的第一、第二焊接点通过焊接将型材形成封闭结构;
4)在封闭结构的型材根据结构要求加工出连接孔或安装孔或各种形状的面,形成具有加工特征的型材;加工方式有激光切割、水刀切割或机加工,优选激光切割。
优选的,所述热成形板坯选用抗拉强度500-1000MPa、断裂延伸率5%-20%、厚度0.8-2mm的热成形板坯,其经过冷却淬火后可达最大抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%。
进一步,将具有加工特征的型材在长度方向上进行弯曲,形成在长度方向上有弯曲段的空心封闭型材,弯曲工艺为拉弯或滚弯。
优选的,所述型材上强度较低的区域包括:在型材横截面上部的三角形或四边形上部空腔的顶面及其向两侧弯折区域,和/或型材在长度方向上作为弯曲段的区域。
优选的,步骤3)弯曲工序采用折弯、压弯或液压成形。
优选的,步骤3)焊接方式为点焊或者激光焊接。
优选的,步骤4)加工方式包括激光切割、水刀切割或机加工。
在本发明所述用于新能源汽车电池包壳体的型材中:
带有异形截面的空心封闭型材作为钢制电池包壳体的边框梁型材,其上部为三角形或四边形的空腔;下部为L形的异形空腔;型材顶面作为连接钢制电池包壳体盖板的配合面;型材L形的内侧面上部作为连接钢制电池包壳体内部梁的配合面;L形的内侧面的底面作为钢制电池包壳体内部梁的配合连接面或电池模组的安装面;型材底面作为连接钢制电池包壳体底板的配合面。
(边框梁)型材/钢制电池包在受挤压、碰撞等工况下,型材的三角形抗挤压碰撞面,以此适应作为钢制电池包的边框梁承受挤压、碰撞等工况中的外力,保护电池包中的BMS、电池模组、高压充放电电路和冷却系统等承载体在受到挤压、碰撞等工况时的安全。
本发明所述型材的下部空腔的上端面、外侧面作为型材抗挤压碰撞面,外侧面上加工的用于电池包壳体通过型材与车身部件连接装配的连接孔(在型材制作完成后加工),其中上端面设为水平方向,以方便其作为电池包壳体与车身部件配合部位的配合面,同时外侧面为斜面,与上端面配合,使抗挤压碰撞面形成三角形结构,这种具有水平上端面的三角形抗挤压碰撞面使电池包壳体具有优良的抗挤压碰撞能力,且轻量化,同时,电池包壳体通过型材与车身部件连接装配时,装配工具的伸进距离较短,同时装配工具不容易与型材发生干涉。
本发明所述型材的下部空腔的上端面可选地设加强筋结构,可以增强抗挤压碰撞面的保护功能。
本发明与中国专利201811028486.4(对比专利)的差异在于:
1、本发明所述型材的横截面为异形截面,型材上部为三角形或四边的空腔,型材下部为L形的异形空腔。对比专利的横截面为L形,型材上部为竖直(矩形)空腔,型材下部为水平(矩形)空腔。
2、本发明所述型材下部的异形空腔的抗挤压碰撞面为具有水平上侧壁的三角形结构,这种具有水平上端面的三角形抗挤压碰撞面使电池包壳体具有优良的抗挤压碰撞能力,且轻量化,同时,电池包壳体通过型材与车身部件连接装配时,装配工具的伸进距离较短,同时装配工具不容易与型材发生干涉。
对比专利的抗挤压碰撞面(下侧空腔的突出部)为向外或朝向外壁逐渐变细的近似矩形,由此该抗挤压碰撞面(下侧空腔的突出部)的上下侧壁均相对水平方向有一定倾斜,这造成如果电池包壳体要通过该型材的抗挤压碰撞面(下侧空腔的突出部)的上侧壁连接到车身部件(例如车门槛)上,需要额外加工出一个凸出的连接区域(例如此专利图11a中的连接区域36),这样就增加了型材的制造难度和成本;且在相等条件下,本发明所述型材的三角形抗挤压碰撞面相比于对比专利的近似矩形的抗挤压碰撞面更具轻量化优势;
3、本发明所述型材横截面各处具有相同壁厚0.8-2mm,其经热成形工艺之后,型材在横截面中或者可选地在型材长度方向上不同区域具有不同的强度,强度较高的区域为抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%,强度较低的区域为抗拉强度500-1200MPa、断裂延伸率10%-20%。
对比专利未说明材料厚度,其在横截面中具有局部彼此不同的强度和/或具有在长度区段上彼此不同的强度,其强度较高的区域(硬质预期)为抗拉强度1100-2500MPa,无断裂延伸率说明,强度较低的区域(软质区域)为抗拉强度500-1000MPa,无断裂延伸率说明;
4、本发明所述型材抗挤压碰撞面的加强筋结构设置在抗挤压碰撞面的上侧壁(型材的整个长度方向上),相较于上侧壁上凸或下凹一定距离。
对比专利在抗挤压碰撞区(下侧空腔的突出部)的加强筋结构(压入部)是在长度方向上局部设置的或者是设置在抗挤压碰撞区(下侧空腔的突出部)的下侧壁。本发明所述型材在水平的抗挤压碰撞面上侧壁设置加强筋对于提高抗挤压碰撞面性能更有利,且这种加强筋可以在(冷)辊压预成形阶段和其他横截面特征一起成形,无须额外加工,这使得本发明所述型材的成本更低。对比专利因为要在抗挤压碰撞面(下侧空腔的突出部)的上侧壁额外加工出一个凸出的连接区域,这造成对比专利无法在抗挤压碰撞面的上侧壁设置整个型材长度方向的加强筋结构。
5、本发明所述型材能按需要在长度方向上进行弯曲,以适应相应的结构设计;对比专利未说明/开发所述型材在长度方向上的弯曲功能。
本发明的有益效果:
现有工艺因为模具干涉等原因,必须将热成形板坯按型材的截面方向分左右两部分分别进行热成形,即利用两道热成形工艺来制作最大抗拉强度2000-2600MPa、弯曲工序前的、横截面开放状态的型材。
本发明所述制造方法采用先辊压或冲压工艺来制作截面基本成形的预成形件,再利用一道热成形工艺来进行加热、成形(此处的成形主要是起矫正预成形件的轮廓精度的作用,因预成形件的截面已基本成形,故此时的一道次热成形模具无干涉问题)、冷却淬火,来制作抗拉强度2000-2600MPa、弯曲工序前的、横截面开放状态的型材,再利用弯曲和焊接工艺将型材形成空心封闭结构,即相较于传统工艺需要两道热成形才能形成空心封闭截面的型材的现有工艺,本发明方法只需要一道热成形工艺就能形成空心封闭截面的型材,(由于热成形工艺模具成本和单件加工成本都较高)故本发明这种工艺的成本更低。
本发明所述型材的空心封闭型材在长度方向上不同区域有不同的强度,且能适应后续在型材长度方向上的弯曲工序,以适应相应的结构设计。
附图说明
图1为本发明所述型材实施例1的立体图1;
图2为本发明所述型材实施例1的立体图2;
图3为本发明所述型材实施例1的横截面示意图;
图4为本发明所述型材实施例1的使用状态示意图;
图5为本发明所述型材实施例2的横截面示意图;
图6为本发明所述型材实施例3的横截面示意图;
图7为本发明所述型材实施例4的横截面示意图;
图8为本发明所述型材制造方法的工艺流程图;
图9为本发明所述型材在横截面上不同区域具有不同强度的横截面开放状态的结构示意图;
图10为本发明所述型材在长度方向上不同区域有不同的强度及型材在长度方向上弯曲的示意图。
具体实施方式
参见图1~图4,本发明所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材,其为由一板材经(冷)辊压或冲压、焊接形成上下两个空腔组成的带有异形截面的空心封闭型材;其中,
位于型材上部的上部空腔1为三角形或四边形结构,其顶面11为连接钢制电池包壳体100盖板101的配合面;
位于型材下部的下部空腔2为L形空腔,其上端面21中部与所述上部空腔1下端之间设板材弯折形成上部空腔1的连接部3,该连接部3上设有板材弯折结合的第一焊接点31;所述连接部3外侧的L形的下部空腔2上端面21与车身部件200连接,该上端面21上沿轴向设加强筋结构22;与钢制电池包壳体100的内部梁102配合连接的所述下部空腔2L形的内侧面23为直角形;与车身部件200连接装配的所述下部空腔2的外侧面24为斜面,该外侧面24中部设有连接孔241;所述下部空腔2底部内侧端向外延伸形成与钢制电池包壳体100底板103配合的连接部25,该连接部25为板材两端部闭合连接而成,该连接部25上设第二焊接点32。
优选的,所述加强筋结构22为所述下部空腔2上端面21上凸或下凹结构。
优选的,所述板材的壁厚为0.8~2mm。
优选的,所述的第一、第二焊接点的焊接方式为点焊或者激光焊接。
参见图5,其所示为本发明实施例2,在本实施例中,所述上部空腔1的外侧面沿型材宽度方向设下凹结构12。
参见图6、图7,本发明所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材,其为由一板材经辊压或冲压、焊接形成上下两个空腔组成的带有异形截面的空心封闭型材;其中,
位于型材上部的上部空腔1为四边形结构,其顶面11为连接钢制电池包壳体盖板100的配合面;
位于型材下部的下部空腔2为L形空腔,其上部与所述上部空腔1连通;与钢制电池包壳体100的内部梁102配合连接的所述下部空腔2的L形的内侧面为直角形;与车身部件200连接装配的所述下部空腔2的外侧面24为斜面,使下部空腔2该侧面形成三角形抗挤压碰撞面;该外侧面24中部设有连接孔;所述下部空腔1底部内侧端向外延伸形成与钢制电池包壳体100底板配合的连接部25,该连接部25为板材两端部闭合连接而成,该连接部25上设焊接点31。
参见图7,所述型材的上部空腔1与下部空腔2连通处的内侧面设凹槽26。
本发明所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其包括如下步骤:
1)将热成形板坯按照所述的型材断面成形,形成横截面开放的预成形件,预成形方式为(冷)辊压或冲压;
2)热成形
2.1加热
预成形件通过加热炉进行分区加热,对型材强度要求较高的区域加热到880℃-980℃,对强度要求较低的区域加热到500℃-800℃,保温4-6分钟,即使预成形件获得不同的初始加热温度;
2.2成形
预成形件通过带有冷却系统的成形模具进行成形、冷却淬火;成形模具采用凹凸模局部开设沟槽的方式,使预成形件与成形模具局部接触,即型材要求强度较高的区域与成形模具接触,使其快速冷却淬火,控制冷却速率为25~35℃/s,从而得到较高的强度;型材要求强度较低的区域不与成形模具接触,控制冷却速率为5~20℃/s,冷却速率较慢从而得到较低的强度;
成形模具除了凹凸模局部开设沟槽的方式,也可采用冷热分块的方式,即成形模具在设置冷却系统的同时,在成形模具上对应型材要求强度较低区域的部位设置加热管,使此区域冷却较慢,控制冷却速率为5~20℃/s,从而得到较低的强度;成形模具上对应型材要求强度较高区域的部位未设置加热管,使其快速冷却淬火,冷却速率为25~35℃/s,从而得到较高的强度;
最终预成形件经过热成形工序后成为在横截面/长度方向上不同区域具有不同强度的横截面开放状态的型材,即在型材横截面中或者在型材长度方向上强度较高的区域的抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3~12%,强度较低的区域的抗拉强度500-1200MPa、断裂延伸率10~20%;
3)利用弯曲工序将型材在横截面中封闭,形成形材的外轮廓;再在型材的第一、第二焊接点通过焊接将型材形成封闭结构;
4)在封闭结构的型材根据结构要求加工出连接孔或安装孔或各种形状的面,形成具有加工特征的型材。加工方式有激光切割、水刀切割、机加工等,优选激光切割;
本发明所述热成形板坯选用抗拉强度500-1000MPa、断裂延伸率5%-20%、厚度0.8-2mm的热成形板坯,其经过冷却淬火后可达最大抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%。
进一步,将具有加工特征的型材在长度方向上进行弯曲,形成在长度方向上有弯曲段的空心封闭型材,弯曲工艺为拉弯或滚弯。
优选的,所述型材上强度较低的区域包括:在型材横截面上部的三角形或四边形上部空腔的顶面及其向两侧弯折区域,和/或型材在长度方向上作为弯曲段的区域。
优选的,步骤3)弯曲工序采用折弯、压弯或液压成形。
优选的,步骤3)焊接方式为点焊或者激光焊接。
优选的,步骤4)加工方式包括激光切割、水刀切割或机加工。
参见图8~图10,在本实施例中,原料为抗拉强度500-1000MPa、断裂延伸率5%-20%、厚度0.8-2mm,经冷却淬火后可达最大抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%、厚度0.8-2mm的热成形板坯300;
1、将热成形板坯300成形为横截面开放的预成形件301,成形方式为(冷)辊压或冲压;
2、预成形件301经过热成形工序后成为在横截面/长度方向上不同区域具有不同强度的横截面开放状态的型材;(如图8、图9中A为型材横截面中强度较低的区域,以便于后续在型材横截面方向的弯曲工序),使型材在长度方向上不同区域有不同的强度(如图10中B为型材在长度方向上强度较低的区域,以作为弯曲型材的弯曲段),上述在型材横截面中或者在型材长度方向上强度较高的区域为抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%,强度较低的区域为抗拉强度500-1200MPa、断裂延伸率10%-20%。
3、利用弯曲工序将型材在横截面中封闭,形成形材的外轮廓;再通过焊接在第一、第二焊接点将型材进行焊接,形成最终的成品型材。
4、型材可以根据结构要求加工出各种孔,如下部空腔2的外侧面24上加工的用于电池包壳体通过边框梁型材与车身部件连接装配的连接孔241。
图10所示为型材在长度方向上不同区域有不同的强度及型材在长度方向上弯曲的示意图,B区域(即阴影区域)为型材在长度方向上强度较低的区域,以作为弯曲型材的弯曲段,弯曲工艺采用拉弯、滚弯等工艺,优选拉弯工艺。
Claims (11)
1.一种用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,所述型材为由一板材经辊压或冲压、焊接形成上下两个空腔组成的带有异形截面的空心封闭型材;其中,位于型材上部的上部空腔为三角形或四边形结构,其顶面为连接钢制电池包壳体盖板的配合面;位于型材下部的下部空腔为L形空腔,其上端面中部与所述上部空腔下端之间设由板材弯折形成的与上部空腔连接的第一连接部,该第一连接部设有板材弯折结合的第一焊接点;所述第一连接部外侧的L形的下部空腔上端面与车身部件连接;与钢制电池包壳体的内部梁配合连接的所述下部空腔L形的内侧面为直角形;与车身部件连接装配的所述下部空腔的外侧面为斜面,使下部空腔该侧面形成三角形抗挤压碰撞面;该外侧面中部设有连接孔;所述下部空腔底部内侧端向外延伸形成与钢制电池包壳体底板配合的第二连接部,该第二连接部为板材两端部闭合连接而成,该第二连接部上设第二焊接点;
所述型材制造方法包括如下步骤:
1)将热成形板坯按照所述的型材断面成形,形成横截面开放的预成形件,预成形方式为辊压或冲压;
2)热成形
2.1加热
预成形件通过加热炉进行分区加热,对型材强度要求较高的区域加热到880℃-980℃,对强度要求较低的区域加热到500℃-800℃,保温4-6分钟,即使预成形件获得不同的初始加热温度;
2.2成形
预成形件通过带有冷却系统的成形模具进行成形、冷却淬火;成形模具采用凹凸模局部开设沟槽的方式,使预成形件与成形模具局部接触,即型材要求强度较高的区域与成形模具接触,使其快速冷却淬火,控制冷却速率为25~35℃/s,从而得到较高的强度;型材要求强度较低的区域不与成形模具接触,控制冷却速率为5~20℃/s,冷却速率较慢从而得到较低的强度;
成形模具或者采用冷热分块的方式,即成形模具在设置冷却系统的同时,在成形模具上对应型材要求强度较低区域的部位设置加热管,使此区域冷却较慢,控制冷却速率为5~20℃/s,从而得到较低的强度;成形模具上对应型材要求强度较高区域的部位未设加热管,使其快速冷却淬火,冷却速率为25~35℃/s,从而得到较高的强度;
最终预成形件经过热成形工序后成为在横截面/长度方向上不同区域具有不同强度的横截面开放状态的型材,即在型材横截面中或者在型材长度方向上强度较高的区域的抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3~12%,强度较低的区域的抗拉强度500-1200MPa、断裂延伸率10~20%;
3)利用弯曲工序将型材在横截面中封闭,形成型材的外轮廓;再在型材的第一、第二焊接点通过焊接将型材形成封闭结构;
4)在封闭结构的型材根据结构要求加工出连接孔或安装孔或各种形状的面,形成具有加工特征的型材;加工方式为激光切割、水刀切割或机加工。
2.如权利要求1所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,所述热成形板坯选用抗拉强度500-1000MPa、断裂延伸率5%-20%、厚度0.8-2mm的热成形板坯,其经过冷却淬火后可达最大抗拉强度2000-2600MPa、断裂延伸率3%-12%。
3.如权利要求1所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,将具有加工特征的型材在长度方向上进行弯曲,形成在长度方向上有弯曲段的空心封闭型材,弯曲工艺为拉弯或滚弯。
4.如权利要求1或3所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,所述型材上强度较低的区域包括:在型材横截面上部的三角形或四边形上部空腔的顶面及其向两侧弯折区域,和/或型材在长度方向上作为弯曲段的区域。
5.如权利要求1所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,步骤3)弯曲工序采用折弯、压弯或液压成形。
6.如权利要求1所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,步骤3)焊接方式为点焊或者激光焊接。
7.如权利要求1所述的用于新能源汽车电池包壳体的型材的制造方法,其特征是,步骤1)中,辊压为冷辊压。
8.一种采用如权利要求1所述的制造方法获得的型材。
9.如权利要求8所述的型材,其特征在于,所述下部空腔的上端面上沿轴向设加强筋结构。
10.如权利要求9所述的型材,其特征在于,所述加强筋结构为所述下部空腔上端面上凸或下凹结构。
11.如权利要求8所述的型材,其特征在于,所述的第一、第二焊接点的焊接方式为点焊或者激光焊接。
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