DE10240675A1

DE10240675A1 - B-column used as a chassis component of a vehicle comprises a longitudinal profile made from a steel sheet and having a laser-hardened region which is harder than the other region of the profile

Info

Publication number: DE10240675A1
Application number: DE2002140675
Authority: DE
Inventors: Ludger Gehringhoff; Hans-Jürgen Knaup; Udo Dr. Klasfauseweh
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2004-05-13

Abstract

B-column comprises a longitudinal profile (2) made from a steel sheet and having a laser-hardened region (H) which is harder than the other region (W) of the profile.

Description

Die Erfindung betrifft eine B-Säule als Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug, bestehend aus einem Längsprofil aus Stahlblech.The invention relates to a B-pillar as Body component for a motor vehicle consisting of a longitudinal section made of sheet steel.

Die Fahrgastzelle eines Kraftfahrzeuges ist, zumindest soweit es sich um die sicherheitsrelevanten Komponenten handelt, überwiegend aus werkzeugvergüteten Stahlblechprofilen gefertigt. Die B-Säule der Fahrgastzelle ist eine solche sicherheitsrelevante Karosseriekomponente. Hierbei hat man festgestellt, dass es im Falle eines Crashs von Vorteil ist, wenn die B-Säule Bereiche mit unterschiedlichen Materialfestigkeiten und Dehnungseigenschaften besitzt.The passenger compartment of a motor vehicle is, at least as far as the safety-relevant components are concerned acts, predominantly from tool-tempered Sheet steel profiles made. The B-pillar of the passenger compartment is one such safety-relevant body components. It was found that in the event of a crash it is an advantage if the B-pillar areas with different material strengths and stretch properties has.

Die heute in Serie befindlichen B-Säulen von Automobilen bestehen in der Regel aus mehreren Teilen. Üblicherweise werden drei Hauptteile verwendet, ein unteres Teil der B-Säule, das mit einem oberen Teil verbunden wird und ein Deckblech zur Erhöhung der Steifigkeit. Aufgrund der Steifigkeits- bzw. Festigkeitsanforderungen insbesondere bei einem Seitenprall führt man das untere Teil weich aus, wohingegen das obere Teil hart eingestellt ist.The B-pillars of automobiles currently in series production usually consist of several parts. Usually three main parts used a lower part of the B-pillar that with an upper part is connected and a cover plate to increase the rigidity. by virtue of the stiffness or strength requirements in particular a side impact the lower part is soft, whereas the upper part is set hard is.

Eine sowohl aus den theoretischen als auch aus den praktischen Anforderungen entwickelte B-Säule mit sehr gutem Crashverhalten ist in der DE-200 14 361 U1 beschrieben. Diese B-Säule besteht aus einem Längsprofil aus Stahl, wobei das Längsprofil einen ersten Längenabschnitt mit einem überwiegend martensitischen Werkstoffgefüge und einer Festigkeit über 1.400 N/mm² und einen zweiten Längenabschnitt höherer Duktivität mit einem überwiegend ferritisch-perlitischen Werkstoffgefüge und einer Festigkeit unter 850 N/mm² aufweist. An dieser B-Säule orientiert sich auch die vorliegende Erfindung die darauf abzielt, eine B-Säule zu schaffen, die eine stufenlose Anpassung der Härte an die Crash- bzw. Festigkeitsanforderungen ermöglicht und die zudem kostengünstig auch in unterschiedlichen geometrischen Varianten in einer Fertigungslinie vergütbar ist.A B-pillar with very good crash behavior developed from both the theoretical and practical requirements is in the DE-200 14 361 U1 described. This B-pillar consists of a longitudinal section made of steel, the longitudinal section comprising a first longitudinal section with a predominantly martensitic material structure and a strength of over 1,400 N / mm ² and a second longitudinal section of higher ductility with a predominantly ferritic-pearlitic material structure and a strength below 850 N / mm ² . The present invention is also based on this B-pillar and aims to create a B-pillar which enables the hardness to be continuously adjusted to the crash or strength requirements and which can also be remunerated inexpensively in different geometric variants in a production line ,

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einer B-Säule gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1.The solution to this problem exists according to the invention in a B-pillar according to the characteristics of Claim 1.

Die B-Säule weist die Forderungen aus der Praxis erfüllend zumindest einen Bereich auf, der gegenüber den anderen Bereichen des Längsprofils härter ist. Erfindungsgemäß ist dieser Bereich lasergehärtet.The B-pillar shows the demands fulfilling in practice at least one area that is opposite to the other areas of the Longitudinal profile is harder. According to the invention Laser-hardened area.

Das Laserhärten ermöglicht die Fertigung von B-Säulen mit präzise abgestimmten Bereichen hoher Festigkeit und einem martensitischen Werkstoffgefüge. Die anderen nicht vergüteten Bereiche besitzen demgegenüber eine höhere Duktilität und ein ferritisch-perlitisches Werkstoffgefüge mit geringerer Festigkeit. Die Übergänge zwischen den Bereichen können stufenlos gestaltet werden. Auf diese Weise werden nachteilige Festigkeitssprünge vermieden. Die Vorgehensweise zum partiellen Härten der B-Säule ist kostengünstig und geeignet, verschiedene geometrische Varianten von B-Säulen in einer Fertigungslinie zu vergüten.Laser hardening enables the production of B-pillars precise coordinated areas of high strength and a martensitic Material structure. The others did not pay In contrast, areas have a higher one ductility and a ferritic-pearlitic material structure with lower strength. The transitions between the areas can can be designed continuously. In this way, adverse jumps in strength are avoided. The procedure for partial hardening of the B-pillar is economical and suitable, different geometric variants of B-pillars in one To compensate for the production line.

Dies ermöglicht die hohe Flexiblität der Lasereinrichtungen, insbesondere von Hochleistungs-Diodenlaservorrichtungen.This enables the high flexibility of the laser devices, especially high power diode laser devices.

Der Härteprozess in den gewünschten Bereichen erfolgt durch die partielle Erwärmung des Bauteils mit Laserstrahlung über die Austenitisierungstemperatur und die anschließende Selbstabschreckung durch das nicht erwärmte Grundmaterial. Das Ergebnis ist ein gleichmäßiger und feinkörniger Martensit. In diesen Bereichen weist die B-Säule die gewünschte hohe Festigkeit auf. Vorteilhaft sind die Übergänge zwischen den Bereichen unterschiedlicher Härte bzw. Festigkeit und Dehnbarkeit fließend, d.h. ohne Festigkeitssprünge ausgeführt, wie dies Patentanspruch 2 vorsieht.The hardening process in the desired The partial heating of the component with laser radiation takes place over the areas Austenitizing temperature and the subsequent self-quenching that didn't warm up Base material. The result is an even and fine-grained martensite. In these areas, the B-pillar has the desired high strength. The transitions between are advantageous the areas of different hardness or strength and elasticity fluent, i.e. without leaps in strength executed as provided for in claim 2.

Vorzugsweise kommt ein Stahlblech aus einer Stahllegierung mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 0,15 Gew.-% bis 2 Gew.-% für die Fertigung der B-Säule zur Anwendung (Patentanspruch 3). Dieser Werkstoff lässt sich wirtschaftlich mittels Laserstrahlen härten und weist die für die Herstellung von Kraftfahrzeugkomponenten notwendigen Werkstoffeigenschaften auf. Insbesondere bietet sich eine Stahllegierung an, die in Gewichtsprozenten ausgedrückt besteht aus
Kohlenstoff (C) 0,18 % bis 0,3
Silizium (Si) 0,1 % bis 0,7 %
Mangan (Mn) 1,0 bis 2,50
Chrom (Cr) 0,1 % bis 0,8 %
Molybdän (Mo) 0,1 % bis 0,5 %
Titan (Ti) 0,02 % bis 0,05
Bor (B) 0,002 % bis 0,005 %
Aluminium (Al) 0,01 % bis 0,06 %
Schwefel (S) maximal 0,01
Phosphor (P) maximal 0,025
Rest Eisen einschließlich erschmelzungsbedingter Verunreinigungen.A steel sheet made of a steel alloy with a carbon content between 0.15% by weight and 2% by weight is preferably used for the manufacture of the B-pillar (claim 3). This material can be cured economically by means of laser beams and has the material properties necessary for the production of motor vehicle components. A steel alloy, which is expressed in percentages by weight, is particularly suitable
Carbon (C) 0.18% to 0.3
Silicon (Si) 0.1% to 0.7%
Manganese (Mn) 1.0 to 2.50
Chromium (Cr) 0.1% to 0.8%
Molybdenum (Mo) 0.1% to 0.5%
Titanium (Ti) 0.02% to 0.05
Boron (B) 0.002% to 0.005%
Aluminum (Al) 0.01% to 0.06%
Sulfur (S) maximum 0.01
Phosphorus (P) 0.025 maximum
Remainder iron including smelting impurities.

Das Verfahrensprinzip des Laserhärtens ist für die Fertigungslinien von Kraftfahrzeugkomponenten in Massenherstellung besonders vorteilhaft. Es erfolgt eine geringe und streng abgegrenzte Wärmeeinbringung mit hoher Präzision der Spurlage und Spurabgrenzung. Zudem ist das Verfahren sehr gut zu automatisieren. Die Temperaturführung zur Prozessregelung wird in der Regel in den Laserkopf integriert. Es erfolgt eine kurzfristige lokale Erwärmung über die Austenitisierungstemperatur in den gezielt bestimmbaren Bereichen. In diesen Bereichen verfügt die B-Säule nach der Vergütung über ein feindisperses feinkörniges hartes, aber zähes Martensitgefüge. Der Gefügegradient ist schart. Festigkeit und Duktilität können ebenso wie die Schwingfestigkeit gezielt auf die jeweiligen Kraftfahrzeugtypen und die Crash- bzw. Festigkeitsanforderungen eingestellt werden.The process principle of laser hardening is particularly advantageous for the production lines of motor vehicle components in mass production. There is a low and strictly delimited heat input with high precision of the lane position and lane delimitation. The process is also very easy to automate. The temperature control for process control is usually integrated in the laser head. There is a short-term local heating above the austenitizing temperature in the selectable areas. In these areas ver adds the B-pillar after the coating over a finely dispersed fine-grained hard but tough martensite structure. The structure gradient is sharp. Strength and ductility as well as the vibration resistance can be specifically adjusted to the respective vehicle types and the crash or strength requirements.

Nach den Merkmalen von Patentanspruch 4 ist das Längsprofil räumlich gekrümmt, wobei ein Bereich des Längsprofils vom Übergang der Krümmung ausgehend gehärtet ist. Hier kommen die Vorzüge des Laserstrahlhärtens besonders zur Geltung, weil hiermit auch komplizierte räumliche Querschnitte partiell mit gleichbleibender Qualität bearbeitet werden können.According to the features of claim 4 is the longitudinal profile spatial curved, being an area of the longitudinal profile from the transition starting from the curvature hardened is. Here are the advantages of the laser hardening This is particularly important because it also complicates spatial issues Cross-sections partially machined with consistent quality can be.

Eine besonders vorteilhafte B-Säule ist in den Merkmalen von Patentanspruch 5 charakterisiert. Danach ist der lasergehärtete Bereich ein oberer Längenabschnitt des Längsprofils, bei dem die äußeren Randschichten gehärtet sind.A particularly advantageous B-pillar is characterized in the features of claim 5. After that is the laser hardened Area an upper length section the longitudinal profile, where the outer peripheral layers hardened are.

Die Produktion einer erfindungsgemäßen B-Säule ist endfertigungsnah. Eine Nachbearbeitung ist nur in demauch sonst üblichen Umfang erforderlich. Eine zusätzliche Kühlung zum Härten entfällt. Es kann die sogenannte Selbstabschreckung durch Wärmeabfluss ins Bauteilinnere bzw. in angrenzende Bereiche genutzt werden.The production of a B-pillar according to the invention is endfertigungsnah. Post-processing is only usual Scope required. An additional cooling for hardening eliminated. It can do so-called self-deterrence through heat drain be used inside the component or in adjacent areas.

Die Erfindung ist ergänzend anhand dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel beschrieben, welches eine B-Säule schematisch in perspektivischer Ansicht zeigt.The invention is also based on described the embodiment shown in the drawing, which is a B-pillar shows schematically in perspective view.

Die B-Säule 1 besteht aus einem Längsprofil 2, gefertigt aus Stahlblech. Über seine Länge weist das Längsprofil 2 partielle Bereiche H auf, die lasergehärtet sind und dementsprechend gegenüber den übrigen Bereichen Whärter sind. In dem hier dargestellten Beispiel ist der obere Längenabschnitt 3 des Längsprofils 2 härter gestaltet als der untere Längenabschnitt 4, an den sich der Säulenfuß 5 anschließt. Der obere Längenabschnitt 3 besitzt ein martensitisches Werkstoffgefüge mit hoher Zugfestigkeit, wohingegen der untere Längenabschnitt 4 mit dem Säulenfuß 5 ein ferritisch-perlitisches Werkstoffgefüge aufweist mit hoher Duktilität und gegenüber dem Längenabschnitt 3 geringerer Festigkeit. Die Härte in den verschiedenen Bereichen kann an die jeweiligen Crash- bzw. Festigkeitsanforderungen der bei verschiedenen Kraftfahrzeugen zum Einsatz gelangenden B-Säulen 1 abgestimmt werden.The B pillar 1 consists of a longitudinal profile 2 , made of sheet steel. The longitudinal profile shows its length 2 partial areas H, which are laser-hardened and accordingly hardener compared to the other areas. In the example shown here is the upper length section 3 of the longitudinal profile 2 designed harder than the lower length section 4 to which the column base is attached 5 followed. The upper length section 3 has a martensitic material structure with high tensile strength, whereas the lower length section 4 with the pedestal 5 a ferritic-pearlitic material structure with high ductility and compared to the longitudinal section 3 lower strength. The hardness in the different areas can depend on the respective crash or strength requirements of the B-pillars used in different motor vehicles 1 be coordinated.

Das Längsprofil 2 ist räumlich gekrümmt. Hierbei ist das Längsprofil 2 vom Übergang der Krümmung 6 ausgehend gehärtet. Wie bereits gesagt, ist der obere Längenabschnitt 3 partiell härter ausgeführt. Vorteilhafterweise sind insbesondere die äußeren Randschichten 7 dieses Längenabschnitts 3 mittels Laserstrahlbehandlung gehärtet.The longitudinal profile 2 is spatially curved. Here is the longitudinal profile 2 from the transition of the curvature 6 starting hardened. As said before, is the top length 3 partially made harder. The outer peripheral layers are particularly advantageous 7 this length segment 3 hardened by laser beam treatment.

11: B-SäuleB-pillar
22: Längsprofillongitudinal profile
33: oberer Längenabschnittupper longitudinal section
44: unterer Längenabschnittlower longitudinal section
55: Säulenfußpedestal
66: Krümmungcurvature
77: Randschichtboundary layer

Claims

B-pillar as a body component for a motor vehicle, consisting of a longitudinal profile ( 2 ) made of sheet steel, the longitudinal profile ( 2 ) at least one area (H) with one compared to the other areas (W) of the longitudinal profile ( 2 ) has higher hardness, characterized in that the area (H) is laser hardened.

B-pillar according to claim 1, characterized in that the transitions between the areas (H, W) fluent, this means without sudden changes in strength, are trained.

B-pillar according to claim 1 or 2, characterized in that the steel sheet made of a steel alloy with a carbon content between 0.15% by weight up to 2.0% by weight.

B-pillar according to one of claims 1 to 3, characterized in that the longitudinal profile ( 2 ) is spatially curved, with an area (H) of the longitudinal profile ( 2 ) from the transition of the curvature ( 6 ) is hardened starting.

B-pillar according to one of claims 1 to 4, characterized in that the region (H) is an upper longitudinal section ( 3 ) of the longitudinal profile ( 2 ) and the outer peripheral layers ( 7 ) of the length section ( 3 ) are hardened.