CN220205384U - 一种高强度轻量化辊压型材 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高强度轻量化辊压型材，所述辊压型材是由围合件和嵌入件焊接组合而成的、具有三个封闭型腔的闭合型腔体；所述围合件为第二板材通过对称弯折形成的、一侧设有开口的矩形腔体，所述嵌入件为由第一板材对称弯折形成的“几”字型弯折件，包括相对设置的两根支撑臂、以及第二前壁，所述第二前壁与围合件前侧壁的中部开口相配适，两根所述支撑臂深入围合件内部、并焊接在围合件的后侧壁上，所述围合件的两个开口端焊接在靠近第二前壁的支撑臂端部。本实用新型具有三个闭合型腔有效提高材的强度、刚性和抗弯性能，还能在受到撞击时快速实现力的转移和缓冲，作为汽车防撞梁、电池边梁使用时能够确保汽车的安全。

Description

一种高强度轻量化辊压型材

技术领域

本实用新型涉及汽车型材技术领域，特别涉及一种高强度轻量化辊压型材。

背景技术

随着汽车产业的普及，人们对汽车的安全性能越来越关注，汽车安全防护系统的安全性能显得尤为重要，尤其是对于汽车安全性能有重要影响的各种支撑部件。由于新能源汽车国家大力发展，应用于新能源领域各种型材种类繁多，主要包括汽车防撞梁及电池壳边梁。为满足汽车轻量化需求，制作汽车防撞梁、电池壳边梁的材料主流应用高强钢及铝型材。

一般来说，当汽车防撞梁及电池壳边梁采用铝型材时，由于型材结构复杂，薄壁挤出工艺难以实现，一般壁厚不小于2.5mm，产品件粗壮，材料成本及模具加工费用高，因此，为抢占新能源市场，辊压复杂截面型材优势凸显，辊压型材材料费用低，可加工薄壁型材，结构轻巧精致，尤其材料980MPa以上，产品件轻量化及碰撞性能提升提升明显。

但是，传统的辊压型材往往通过增加材料厚度等方式来提高型材的强度，以此改善支撑部件的防撞性能；但是这种一味增加厚度的方式又无法满足汽车轻量化这一设计要求，因此复杂截面的型材应用而生，通过型材间的相互连接来改善型材的强度，例如中国专利CN202220981916.X一种用于防撞梁的冷弯辊压型材所公开的“目”字型型材。但是，在型材的实际加工过程中发现，该专利型材的成型难度很大，需要使用宽幅板材进行至少六十道次的连续辊压才能实现，如此长的连续辊压加工过程对产品每步的加工精度都有着极高的要求，由于辊压是连续操作、因此一点小偏差就会逐渐累积成较大偏差，导致型材焊接时产生偏差、影响型材的强度，甚至造成型材的报废和板材的浪费；而且，该加工设备辊压线长、占地面积大，对生产线的动力等各方面要求较高，工艺过程相对复杂，能耗很大。另外，研发结构设计更为合理的型材结构，在确保安全性能的同时尽可能进行减重，始终是业内人士不断进行的研发方向。

因此，如何在确保型材高强度和安全性能的同时，进一步降低型材重量、并改善型材的加工难度，克服型材加工难点，成为目前业内人士正在研究的重要课题。

实用新型内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高强度轻量化辊压型材。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种高强度轻量化辊压型材，所述辊压型材是由围合件和嵌入件焊接组合而成的、具有三个封闭型腔的闭合型腔体；所述围合件为第二板材通过对称弯折形成的、一侧设有开口的矩形腔体，包括相对设置的前侧壁和后侧壁、相对设置的左侧壁和右侧壁，所述前侧壁中部设有开口；所述嵌入件为由第一板材对称弯折形成的“几”字型弯折件，包括相对设置的两根支撑臂、以及连接两根支撑臂且与两根支撑臂垂直的第二前壁，所述第二前壁与围合件前侧壁的中部开口相配适，两根所述支撑臂深入围合件内部、并焊接在围合件的后侧壁上，所述围合件的两个开口端焊接在靠近第二前壁的支撑臂端部。

本实用新型的进一步改进在于：所述左侧壁和右侧壁的宽度相同，所述支撑臂与左侧壁、右侧壁平行设置。

本实用新型的进一步改进在于：所述嵌入件的板材厚度不小于所述围合件的板材厚度。

本实用新型的进一步改进在于：所述围合件的前侧壁和/或后侧壁上设置有用于加固的U型槽。

本实用新型的进一步改进在于：所述U型槽对称设置在嵌入件的两侧。

本实用新型的进一步改进在于：所述支撑臂的宽度与左侧壁、右侧壁的宽度不同。

本实用新型的进一步改进在于：所述围合件和嵌入件的弯折角均为圆角。

由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：

本实用新型公开了一种高强度轻量化辊压型材，由两种不同结构的辊压型材焊接组合而成，具有三个并排设置的闭合型腔，这三个闭合型腔不仅能有效提高材的强度、刚性和抗弯性能，还能在受到撞击时快速实现力的转移和缓冲，作为汽车防撞梁、电池边梁使用时能够确保汽车的安全。

在本实用新型型材中，嵌入件的两个开口端深入围合件内部，延伸并焊接在围合件的后侧壁上，这样嵌入件两端的焊点可以提供更稳固的支撑力，当型材的前壁受到撞击时，可沿嵌入件的支撑臂将冲击力快速传递至围合件的后侧壁，再进一步分散至整体围合件和嵌入件，使型材的各个部位均匀受力，避免局部集中受力而导致型材的弯曲、裂损。所述嵌入件两端采用弯折焊，嵌入件和围合件之间的焊接连接长度较长，既能保证两者之间连接的紧密牢固性，嵌入件具有足够的支撑力，又能在受力时更快速地将力向后侧壁延伸和传递，将冲击力快速分散、降低局部受力，避免弯曲和变形。

在本实用新型型材中，围合件的两个开口端焊接在靠近第二前壁的支撑臂端部，并明确限定在围合件的开口端设置弯折焊端、采用折叠焊形式，一方面有利于加工的便利性，另一方面，这样的焊接位置设置，使得嵌入件在前侧壁、后侧壁均对称设置两个焊点，嵌入件通过四个焊点牢牢与围合件相连，连接更为稳固，受冲击时不易变形。同时，嵌入件的有效支撑，使得型材的三个闭合型腔相互连接、相互支撑，围合件的前侧壁与第二前壁通过焊接连成平面，型材任何一点受到撞击力后，均可通过多条相连接的板材、形成多个力传导通路，实现快速卸力，有效避免型材变形。

本实用新型型材的围合件和嵌入件为对称设置，且各弯折角均为圆角，使得受力时冲击力沿对称设置的板材同步传递，受力更加均匀，不存在障碍死角。

从加工角度来看，本实用新型金属板材整体的弯折角度减少，也没有成型盲角，成型难度明显降低；板材的宽度降低，辊压成型的组数可大幅减少；同时，由于辊压成型组数的大幅减少，还消除了传统成型工艺叠加板材所造成的板材浪费，减少板材用量，在降低材料成本的同时使产品轻量化程度更高。

本实用新型产品具有更高的广泛适用性，嵌入件的形状可灵活多变，以满足不同使用位置的支撑结构需求，降低开发新产品难度；对于相同截面形状的嵌入件，一套辊轮工装可以生产不同的断面结构，降低了开发成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的截形图；

图2为本实用新型实施例2的截形图；

图3为本实用新型实施例3的截形图；

图4为本实用新型实施例4的截形图；

图5为本实用新型实施例5的截形图；

图6为本实用新型实施例6的截形图；

图7为本实用新型实施例7的截形图；

图8为本实用新型实施例8的截形图；

图9为本实用新型实施例9的截形图；

图10为本实用新型实施例10的截形图；

图中，1、围合件，1-1、前侧壁，1-2、后侧壁，1-3、左侧壁，1-4、右侧壁，2、嵌入件，2-1、支撑臂，2-2、第二前壁，2-2-1、凸台，3、U型槽，4、弯折焊端，5、封闭型腔，6、焊点。

具体实施方式

下面通过参考实施例和附图来详细说明本实用新型。

一种高强度轻量化辊压型材，所述辊压型材是由围合件和嵌入件焊接组合而成的闭合型腔体，所述辊压型材包含三个封闭型腔、且三个封闭型腔呈“目”字型并排排布。

所述围合件为第二板材通过对称弯折形成的、一侧设有开口的矩形腔体，所述嵌入件为由第一板材对称弯折形成的、与围合件开口相配适的弯折件，所述嵌入件的两个开口端分别焊接在围合件的后部上，围合件的两个开口端分别焊接在嵌入件的前部。

所述第一板材、第二板材可选用同种强度的钢材、也可选用不同强度的钢材，但第一板材的钢材强度不低于第二板材的钢材强度，才能确保嵌入件有效的支撑和连接作用；用于加工嵌入件的第一板材厚度不能小于第二板材的厚度，以在轻量化基础上保证型材的强度和抗弯性。

下列实施例1～实施例10为本实用新型高强度轻量化辊压型材的十种结构实施例，在此十个实施例基础上进行的适度变形和衍生，均在本实用新型的保护范围内。

实施例1

一种高强度轻量化辊压型材，如图1所示，是由围合件1和嵌入件2焊接组合而成的闭合型腔体，且该闭合型腔体内包括并排设置的并排设置的三个封闭型腔5。所述围合件1为第二板材通过对称弯折形成的、一侧具有开口的矩形腔体，所述嵌入件2是由第一板材经对称弯折形成的“几”字型型材，且嵌入件2的宽度与围合件1的开口相配适；嵌入件2与围合件1经嵌入组合后，形成横截面形状为“目”字型的型材。

所述围合件1包括相对设置的前侧壁1-1和后侧壁1-2、相对设置的左侧壁1-3和右侧壁1-4，所述前侧壁1-1的中部设置开口，其余后侧壁1-2、左侧壁1-3、右侧壁1-4均为无焊缝的平面。所述左侧壁1-3、右侧壁1-4的宽度相同。

所述围合件1的开口长度为前侧壁1-1总长度的1/3。

所述嵌入件2包括相对设置的两根支撑臂2-1、以及连接两根支撑臂2-1的第二前壁2-2，所述第二前壁2-2与两根支撑臂2-1垂直设置。所述第二前壁2-2的长度与前侧壁1-1开口的宽度相同，所述支撑臂2-1的长度与左侧壁1-3、上侧壁的宽度相同，使嵌入件2可以刚好嵌入围合件1中，嵌入焊接后，第二前臂2-2与前侧壁1-1相连形成一个整体平面端，两根支撑臂牢固焊接在后侧壁1-2上，整体围合形成“目”字型截型，并排设置的三个封闭型腔5并排设置、相互支撑，极大增加了型材的刚性和结构支撑强度。

所述后侧壁1-2、左侧壁1-3、右侧壁1-4均为无焊接接头的光滑平面，表面质量较高，作为电池边梁类使用时更易于装配连接。

所述围合件1和嵌入件2的弯折处均为圆角，减少应力点，增加防撞性能。

所述围合件1的两个开口端设置向后弯折的弯折焊端4，分别焊接在靠近第二前壁2-2的支撑臂2-1前端。焊接后第二前壁封堵前侧壁开口，使前侧壁成为整体平面。

所述支撑臂2-1与后侧壁1-2的连接方式，可采用外折叠焊、内折叠焊或立焊。当采用外折叠焊时，两根所述支撑臂2-1的前端分别设置向外侧弯折的弯折焊端4，焊接在后侧壁1-2上，参见图1中1a。当采用内折叠焊时，两根所述支撑臂2-1的前端分别设置向嵌入件2内侧弯折的弯折焊端4，焊接在后侧壁1-2上，参见图1中1b。当采用立焊时，两根所述支撑臂2-1的前端立焊接在后侧壁1-2上，参见图1中1c。优选采用外折叠焊和内折叠焊，连接牢固性和防撞性能更强。

当采用外折叠焊或内折叠焊时，弯折焊端4的长度(即叠料长度)不小于第二板材料厚的三倍。

实施例2

如图2所示，实施例2的型腔截型与图1所示的实施例1的截型基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：所述围合件的板材厚度小于嵌入件的板材厚度。

通过对围合件板材厚度的适度削减，降低了型材的总重量，较厚的嵌入件确保型材整体仍具有很强的刚性和支撑性能。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图2所示，2a采用外折叠焊，2b采用内折叠焊，2c采用立焊。

实施例3

如图3所示，实施例3的型腔截型与图1所示的实施例1的截型基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：所述前侧壁1-1上设置两个U型槽3，所述U型槽3对称设置在第二前壁2-2两侧；所述U型槽3向内凹陷，且U型槽3沿板材的长度方向设置、其长度与板材的长度相同。

U型槽3作为加强筋，一方面可以对前侧壁1-1起加强作用，另一方面能够在同等强度和刚度的条件下降低所用板材的厚度。所述U型槽3的宽度以及深度可以根据产品的边界条件进行适应性改变，以增加本体结构的刚度。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图3所示，3a采用外折叠焊，3b采用内折叠焊，3c采用立焊。

实施例4

如图4所示，实施例4的型腔截型与图1所示的实施例1的截型基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：位于两根支撑臂2-1外部的所述后侧壁1-2上对称设置两个向内凹陷的U型槽3，以对无焊缝的后侧壁1-2进行加强。

所述U型槽3沿板材的长度方向设置、其长度与板材的长度相同，其宽度以及深度可以根据产品的边界条件进行适应性改变，以增加本体结构的刚度。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图4所示，4a采用外折叠焊，4b采用内折叠焊，4c采用立焊。

实施例5

如图5所示，实施例5的型腔截型与图1所示的实施例1的截型基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：所述前侧壁1-1、后侧壁1-2上均设置一组U型槽3，每组U型槽3分别对称设置在嵌入件2的两侧；以同时对前侧壁1-1和后侧壁1-2进行加强。

所述U型槽3沿板材的长度方向设置、其长度与板材的长度相同，其宽度以及深度可以根据产品的边界条件进行适应性改变，以增加本体结构的刚度。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图5所示，5a采用外折叠焊，5b采用内折叠焊，5c采用立焊。

实施例6

如图6所示的实施例6、与图1所示的实施例1的结构基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：所述支撑臂2-1的长度小于左侧壁1-3、右侧壁1-4的长度，使得位于中间的型腔的宽度小于位于两侧的型腔的宽度，截型呈“凹”字型。

本实施例型材由于其特殊的结构形态，中间型腔的回缩部分可以容配其他非平面结构，特别适合作为电池边梁使用。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图6所示，6a采用外折叠焊，6b采用内折叠焊，6c采用立焊。

实施例7

如图7所示的实施例7、与图6所示的实施例6的结构和截型基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5，截型呈“凹”字型，其区别在于：所述前侧壁1-1上设置两个向内凹陷的U型槽3，所述U型槽3对称设置在第二前壁2-2两侧；且所述围合件1的板材厚度小于嵌入件的板材厚度。

通过对围合件板材厚度的适度削减，降低了型材的总重量，较厚的嵌入件确保型材整体仍具有很强的刚性和支撑性能。所述U型槽可以对前侧壁1-1进行加强，提高型材强度和抗撞击性。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图7所示，7a采用外折叠焊，7b采用内折叠焊，7c采用立焊。

实施例8

如图8所示的实施例8、与图1所示的实施例1的结构基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：所述支撑臂2-1的长度大于左侧壁1-3、右侧壁1-4的长度，使得中间型腔的宽度大于两侧型腔的宽度，型材截型呈“凸”字型。

本实施例型材由于其特殊的结构形态，嵌入件的凸出部分可以支撑其他非平面结构，特别适合作为电池边梁使用。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图8所示，8a采用外折叠焊，8b采用内折叠焊，8c采用立焊。

实施例9

如图9所示的实施例9、与图8所示的实施例8的结构和截型基本相同，为具有并排设置的三个封闭型腔5的“凸”字型，其区别在于：所述前侧壁1-1上设置两个向内凹陷的U型槽3，所述U型槽3对称设置在第二前壁2-2两侧；且所述围合件的板材厚度小于嵌入件的板材厚度。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图9所示，9a采用外折叠焊，9b采用内折叠焊，9c采用立焊。

实施例10

如图10所示，实施例10的型腔截型与图1所示的实施例1的截型基本相同，具有并排设置的三个封闭型腔5。其区别在于：

所述第二前壁中部设置有向外凸出的凸台2-2-1，所述凸台2-2-1与围合件1的开口相配适，围合件1的两个开口端搭接在凸台2-2-1两侧的第二前壁2-2上、并焊接固定。位于两根支撑臂2-1外部的所述后侧壁1-2上对称设置两个向内凹陷的U型槽3，以对无焊缝的后侧壁1-2进行加强。

关于本实施例中，两根支撑臂与后侧壁的焊接方式，如图10所示，10a采用外折叠焊，10b采用内折叠焊，10c采用立焊。

本实用新型实施例1～实施例5、实施例10为前后两端面均为平面的型材，可以作为防撞梁或电池边梁使用；实施例6～实施例9为前侧非平面、后侧为平面的型材，主要用于电池边梁使用。

通过上述实施例可以得知，本实用新型辊压型材通过连续弯折形成不同腔体结构的围合件、以及与围合件相配合的嵌入件的组合，构成具有三个并排设置矩形型腔的断面结构，实现不同边界条件的系列产品类型，达到与车型适配的目的，应变性强，通用性高，且成本低。

所述围合件和嵌入件的材料可相同、也可不同，材料的强度可相同、也可不同，但要确保嵌入件的板材种类具有更高的强度，以在轻量化基础上保证型材的强度。

如图1～图10所示，关于嵌入件的两个开口端与围合件后侧壁的焊接方式，可以根据加工难度进行选择，不论是外折叠焊、内折叠焊或立焊，稳定焊接后均能保证嵌入件的支撑强度，均属于本实用新型的保护范围。

以整体板材多道辊压加工一体弯折式辊压型材作为对比例，截型参见中国专利202220981916.X中图1所示，采用BG-HC1030-1300MS钢作为板材，板材厚度为1.8mm。标记为1#。

采用本实用新型方法加工如图1a给出的辊压型材，采用BG-HC1200-1500MS钢作为板材，其中，围合件的板材厚度为1.2mm、嵌入件板的材厚度为1.8mm。标记为2#。

检测型材1#、型材2#的三点弯曲性能和柱碰性能，检测结果见下表。

传统目字型与新目字型检测结果

由以上数据可见，2#辊压型材的抗弯曲性能和柱碰性能基本与1#辊压型材持平；与1#辊压型材相比，2#辊压型材的减重比例高达23％，轻量化效果显著。

类似的，在上述实施例的基础上，对于围合件和嵌入件具体结构的改进、截型尺寸的变动、焊接方式的调整、U型槽布置位置的更换等，同样属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述辊压型材是由围合件(1)和嵌入件(2)焊接组合而成的、具有三个并排设置封闭型腔的闭合型腔体；所述围合件(1)为第二板材通过对称弯折形成的、一侧设有开口的矩形腔体，包括相对设置的前侧壁(1-1)和后侧壁(1-2)、相对设置的左侧壁(1-3)和右侧壁(1-4)，所述前侧壁(1-1)中部设有开口；所述嵌入件(2)为由第一板材对称弯折形成的“几”字型弯折件，包括相对设置的两根支撑臂(2-1)、以及连接两根支撑臂(2-1)且与两根支撑臂(2-1)垂直的第二前壁(2-2)，所述第二前壁(2-2)与围合件(1)前侧壁(1-1)的中部开口相配适，两根所述支撑臂(2-1)深入围合件(1)内部、并焊接在围合件(1)的后侧壁(1-2)上，所述围合件(1)的两个开口端焊接在靠近第二前壁(2-2)的支撑臂(2-1)端部。

2.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述左侧壁(1-3)和右侧壁(1-4)的宽度相同，所述支撑臂(2-1)与左侧壁(1-3)、右侧壁(1-4)平行设置。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述嵌入件(2)的板材厚度不小于所述围合件(1)的板材厚度。

4.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述围合件(1)的前侧壁(1-1)和/或后侧壁(1-2)上设置有用于加固的U型槽(3)。

5.根据权利要求4所述的一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述U型槽(3)对称设置在嵌入件(2)的两侧。

6.根据权利要求2所述的一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述支撑臂(2-1)的宽度与左侧壁(1-3)、右侧壁(1-4)的宽度不同。

7.根据权利要求1所述的一种高强度轻量化辊压型材，其特征在于：所述围合件(1)和嵌入件(2)的弯折角均为圆角。