用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)用管形結(jié)構(gòu)件的方法以及結(jié)構(gòu)件的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)用管形結(jié)構(gòu)件的方法以及結(jié)構(gòu)件
[0001]本申請(qǐng)是基于申請(qǐng)?zhí)枮?01210252653.X，申請(qǐng)日為2012年7月20日，發(fā)明名稱(chēng)為“用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)用管形結(jié)構(gòu)件的方法以及結(jié)構(gòu)件”的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)岢龅姆职干暾?qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一方面涉及一種用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)用管形結(jié)構(gòu)件的方法。
[0003]另一方面本發(fā)明針對(duì)用于機(jī)動(dòng)車(chē)、特別是轎車(chē)的管形的結(jié)構(gòu)件。
【背景技術(shù)】
[0004]在EP 1 172 281 A1中描述了一種用于制造轎車(chē)用A柱的方法，在該方法中，首先從鋼卷材料中分割出板坯并且接著將該板坯按照多級(jí)方式彎曲成沿其縱向延伸呈弧形的基本結(jié)構(gòu)，同時(shí)圍繞其縱軸線形成雙邊的縱向法蘭。此后，該基本結(jié)構(gòu)通過(guò)液壓內(nèi)高壓被置于最終形狀。此時(shí)，將縱向法蘭的各邊沿著平行的取向接合并且最終經(jīng)由基本結(jié)構(gòu)與覆板連接。
[0005]沿著縱向方向較強(qiáng)彎曲的基本結(jié)構(gòu)件卻不可以用上述方法制造。
[0006]在DE24 524 86 A1、DE 10 2005 028 010 B3 以及DE 26 03 618 A1 中描述了用于熱成型和加壓淬火金屬板材的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，創(chuàng)建一種用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)用管形結(jié)構(gòu)件的方法以及一種結(jié)構(gòu)件，其中，能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)件的橫截面減小，而仍然可以達(dá)到提高其剛性的效果。
[0008]就該目的的方法部分而言，它通過(guò)按照本發(fā)明給出的特征來(lái)達(dá)到。在一種用于制造機(jī)動(dòng)車(chē)用管形結(jié)構(gòu)件的方法，該方法包括如下順序的步驟:
[0009]對(duì)金屬板坯在其周邊側(cè)進(jìn)行修邊；
[0010]使該金屬板坯成形為管體，該管體具有彼此緊靠的邊緣側(cè)的接觸區(qū)域；
[0011 ] 將管體加熱到高于AC3溫度點(diǎn)的溫度；
[0012]將管體在沒(méi)有任何在先的接合過(guò)程的情況下借助在內(nèi)高壓工具中施加內(nèi)高壓而最終成形為結(jié)構(gòu)件，其中，接觸區(qū)域在內(nèi)高壓成型過(guò)程期間通過(guò)將壓力施加到接觸區(qū)域上而彼此緊密地壓靠；以及
[0013]在內(nèi)高壓成型過(guò)程期間在工具中冷卻管體，以便因此使管體硬化。
[0014]按照不同的方法變型方案，現(xiàn)在按有利的方式能夠這樣制造出機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)身的A柱和B柱，使得在重要相關(guān)的橫截面優(yōu)化的情況下在小重量和高能量吸收特性的同時(shí)不僅實(shí)現(xiàn)了視角改善而且實(shí)現(xiàn)了較高的剛性。此外，通過(guò)按照本發(fā)明的方法變型方案能夠制造出用于機(jī)動(dòng)車(chē)的門(mén)檻、車(chē)頂框架、橫梁、端壁以及縱梁。
[0015]在這里按照本方法的一種有利的變型方案，可以使裁剪好的金屬板坯首先U形地預(yù)成形以及接著管形地繼續(xù)變形。管體的側(cè)面的縱向區(qū)域可以法蘭形地彼此重疊定位并且在最后的最終成形過(guò)程中在內(nèi)高壓成型時(shí)緊密地壓緊在一起。但是也可以設(shè)想各縱向區(qū)域直線形的接觸。通過(guò)在模具之一中或者在一個(gè)單獨(dú)的保持工具中加熱板坯或預(yù)成形的半成品來(lái)實(shí)施為了硬化目的的調(diào)質(zhì)處理。
[0016]在對(duì)裁剪好的板坯進(jìn)行U形成型或深沖之后，可以進(jìn)行縱向區(qū)域的縱向棱邊的修邊，如果這例如在深沖時(shí)由幾何特點(diǎn)決定是必需的話。
[0017]此后，對(duì)U形半成品的端部區(qū)段進(jìn)行至少一次單級(jí)的管形彎曲。有利地，這可以通過(guò)對(duì)應(yīng)止擋在內(nèi)部以至少一個(gè)芯軸的形式實(shí)現(xiàn)。特別有利地，為了達(dá)到沿管體縱向方向小的彎曲，而采用分段的或者說(shuō)分節(jié)相連在一起的芯軸，例如插入式芯軸，或者是兩個(gè)分開(kāi)的、從管體的兩端部區(qū)段可置入的芯軸。在此可以與其對(duì)應(yīng)地設(shè)計(jì)至少一個(gè)芯軸段，該芯軸段是要支撐構(gòu)件最大彎曲的區(qū)域。
[0018]作為材料，采用的是高強(qiáng)度的硼合金鋼，例如AlS1-或有鋅鍍層的熱成形鋼，或者是BTR 165。BTR 165的成分和特性在DE 103 48 086 A1中有介紹。
[0019]對(duì)于在各方法步驟過(guò)程中的加熱來(lái)說(shuō)，就是使得變形加工步驟之前的這種加熱能實(shí)現(xiàn)較低的擠壓力或較高的變形度。通過(guò)直接在驟冷之前大于(>)AC3的構(gòu)件溫度，可以制成完全硬化的構(gòu)件。較大的變形度、特別是較小的彎曲半徑，尤其是相對(duì)只采用內(nèi)高壓成型而言是有重要意義的。
[0020]當(dāng)要在內(nèi)高壓成型之前硬化或者只進(jìn)行最后的調(diào)質(zhì)時(shí)，可以按照鐵一碳曲線(相圖)來(lái)加熱到高于(>)AC3。當(dāng)要進(jìn)行后來(lái)的調(diào)質(zhì)時(shí)，可以在U形或管形成型之前也加熱到小于AC3。如所述的那樣，可以直接在內(nèi)高壓成型之前、在內(nèi)高壓工具或也在后置的固定的加熱裝置中實(shí)施加熱或保溫。此外可設(shè)想通過(guò)隨同運(yùn)動(dòng)的加熱裝置在后置的轉(zhuǎn)移中進(jìn)行加熱或保溫?？梢砸愿袘?yīng)的、電阻的、電容的、傳導(dǎo)的方式或者通過(guò)紅外輻射進(jìn)行所述加熱。
[0021]在分開(kāi)專(zhuān)設(shè)的保持工具中或者也在內(nèi)高壓工具中的冷卻可以通過(guò)噴淋、吹風(fēng)或浸浴來(lái)進(jìn)行。這特別是在內(nèi)高壓成型期間在受冷卻的模具中或者在另外的保持工具中實(shí)現(xiàn)。
[0022]再者，在本發(fā)明的范圍內(nèi)重要的是，在內(nèi)高壓成型期間封住(Zuhalten)管體時(shí)優(yōu)選可以這樣進(jìn)行加工，即，使得限定管體縱縫的直線形接觸區(qū)域彼此壓靠，以便因此能夠通過(guò)相應(yīng)高的表面壓力承受內(nèi)高壓。
[0023]此外，在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)可能有利的是，在內(nèi)高壓成型時(shí)通過(guò)在內(nèi)高壓工具的成形腔中與冷卻劑接觸而使結(jié)構(gòu)件得以硬化。為此，例如通過(guò)入流通道將冷卻劑導(dǎo)入成形腔中。在此重要的是，冷卻劑的聚集態(tài)(Aggregatzustand，物態(tài))是可調(diào)節(jié)的，其中，特別是壓力為直至25MPa的冷卻劑被置入、特別是注射到成形腔中。由此可達(dá)到:通過(guò)冷卻劑從結(jié)構(gòu)件帶走足夠大的熱量。
[0024]在這里另一種變型方案是，采用壓力高于其蒸汽壓力的冷卻劑。
[0025]結(jié)構(gòu)件的各端部區(qū)段可以優(yōu)選配有至少大致圓形的橫截面。這一點(diǎn)可經(jīng)由已述及的芯軸予以實(shí)現(xiàn)。
[0026]在用于制造轎車(chē)用A柱的優(yōu)選應(yīng)用中，特別有利的是:在周邊側(cè)被修邊的板坯首先得到U形的橫截面，該橫截面具有凸形和凹形彎曲的周邊區(qū)域以及縱向側(cè)的法蘭，接著將該U形的橫截面在法蘭面狀接觸的情況下成型為沿縱向方向彎曲的管體，該管體具有在彎曲部?jī)?nèi)側(cè)上的側(cè)面的接板(板條)。在這里，管體的各端部區(qū)段優(yōu)選得到不同大小的大致圓形的橫截面。
[0027]優(yōu)選地，較小橫截面的端部區(qū)段與管體其余的長(zhǎng)度區(qū)域相比，得到沿管體縱向方向較小的曲率半徑。
[0028]上述目的的物的主題部分的解決方案在按照本發(fā)明的特征中提到。
[0029]轎車(chē)用A柱形式的結(jié)構(gòu)件包括沿縱向方向彎曲的管體，該管體在彎曲部的內(nèi)側(cè)上設(shè)有橫向伸出的接板(板條)，該接板由彼此貼靠的法蘭組成，其中，管體的一個(gè)端部區(qū)段比其余的長(zhǎng)度區(qū)域更強(qiáng)地彎曲。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，兩個(gè)端部區(qū)段都配有至少大致圓形的橫截面并且在各端部區(qū)段之間的長(zhǎng)度區(qū)域具有一種多重凸形和凹形彎曲的橫截面。按一種簡(jiǎn)單的變型方案，該凸形和/或凹形彎曲的橫截面在整個(gè)構(gòu)件長(zhǎng)度上延伸。
[0030]在這里，管體的沿縱向方向更強(qiáng)地彎曲的端部區(qū)段與另一端部區(qū)段相比可以配有更小的橫截面。
[0031]此外可能有利的是，更強(qiáng)地彎曲的端部區(qū)段具有200mm與400mm之間、優(yōu)選300mm
的曲率半徑。
[0032]與具有更強(qiáng)曲率半徑的端部區(qū)段相接的長(zhǎng)度區(qū)域的曲率半徑可以為1500mm與3000mm之間，優(yōu)選為約2000mm。
【附圖說(shuō)明】
[0033]下面借助在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中:
[0034]圖1示出在制造結(jié)構(gòu)件時(shí)的流程情況的示意圖；
[0035]圖2示出U形成型的板坯的橫截面圖；
[0036]圖3示出成型為管體的板坯的橫截面圖；
[0037]圖4示出通過(guò)內(nèi)高壓成