增强型结构部件制造技术

描述了用于制造增强型结构部件的方法和工具。该方法包括：提供具有钢基体(15)和金属涂层(15)的结构部件。该方法还包括选择该结构部件的增强区，导引第一激光束(30)，以烧蚀该增强区的涂层的至少一部分，将增强材料局部地沉积在经烧蚀的增强区上，以在该结构部件的第一侧上创建局部增强件，其中将材料局部地沉积在该增强区上包括将增强材料(45)供应到该经烧蚀的增强区，且使用第二激光束(35)大体上同时地施加激光加热，以熔化该经烧蚀的增强区的钢基体的一部分以及该增强材料，从而使熔化的增强材料与该钢基体的熔化部分混合。本公开内容还涉及使用这样的方法所获得的增强型部件。

Reinforced structural components

Methods and tools for manufacturing enhanced structural components are described. The method comprises providing a structural member with a steel substrate (15) and a metal coating (15). The method also includes the selection of an enhanced area of the structural component to guide the first laser beam (30) to ablate at least one part of the coating of the enhanced region, and to deposit the reinforced material locally on the ablated reinforcement area to create a local reinforcement on the first side of the structural component, which locally deposited in the reinforcement area. The reinforcement material (45) is supplied to the ablated reinforcement area, and the laser beam (35) is applied in the second laser beam (35) to melt a part of the steel matrix of the ablated reinforcement area and the reinforced material, so that the molten reinforced material is mixed with the molten part of the steel matrix. The disclosure also relates to enhanced components obtained by using such a method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】增强型结构部件本申请要求享有于2015年12月18日提交的欧洲专利申请EP15382642.5的权益。本公开内容涉及用于制造增强型结构部件的方法，且涉及通过这些方法所获得的结构部件。
技术介绍
例如汽车工业中对减轻重量的需求已导致对于轻质材料、制造工艺和工具的开发和实施。对乘员安全的日渐关注也导致对于碰撞期间改善车辆的整体性同时还改善能量吸收的材料的使用。从这个意义上说，为了满足轻质构造的标准，常常采用由高强度钢以及超高强度钢(UHSS)制成的车辆零件。需要满足重量目标和安全要求的典型的车辆部件包括结构元件和/或安全元件，诸如门横梁、保险杠横梁、横向/侧向构件、A/B柱加强件和腰梁增强件。例如，被称为热成型模具淬火(HotFormingDieQuenching，HFDQ)的工艺使用硼钢片来创建具有超高强度钢(UHSS)性能的冲压部件，该超高强度钢具有至少1000MPa、优选地约1500MPa或高达2000MPa或更大的拉伸强度。强度的增大允许使用更薄规格的材料，与常规冷冲压低碳钢部件相比，更薄规格的材料导致重量节省。在典型的车辆部件的设计阶段期间所执行的仿真可以识别成型部件的需要增强的点或区(zone)(因为使用更轻且更薄的金属片和坯料)，以增大强度和/或刚度。替代地，可以进行重新设计以操纵变形。从这个意义上说，存在若干个程序，通过所述若干个程序能够增强或软化一个部件的一些区域，以通过减小部件的厚度来使应力重新分布且节省重量。这些已知的用于增强部件的程序例如是在任何成型工艺之前添加经焊接的增强件的程序。这样的增强件可以是“拼缝件”，其中可以使用若干个坯料的部分或完全重叠，或者是可以被“边缘到边缘”焊接的不同厚度的坯料或板，即，拼焊坯料(TWB)。因此，理论上可以用最少的材料和最小的厚度(重量)来实现结构机械要求。然而，在这些方法的一些中，涉及另一些制造工艺。例如，当超高强度钢(例如，Usibor1500)被热成型时，可能出现一些可焊性问题，这是由于通常被用来防止遭受腐蚀和氧化损害的铝-硅(AlSi)涂层的存在。为了克服这些问题，已知的是，通过激光烧蚀来移除靠近焊接间隙的区域中的涂层的一部分。然而，这代表车辆部件的制造工艺中的一个附加步骤。此外，当经焊接的增强件(拼缝件)被添加到坯料时，发生坯料的部分或完全重叠。这些区域是潜在的腐蚀起始点，原因是重叠的区域保持在下面且不接收例如腐蚀涂层。此外，根据被成型的部件，可能存在不能够使用经焊接的增强件或使用经焊接的增强件至少是繁琐的区域，例如，具有高度改变的区域或拐角。通常使用点焊(spotwelding)来焊接拼缝件，点焊需要最小的空间来分布点。此外，拼缝件需要最小的尺寸以便被容易地焊接。这可能涉及额外的重量，因为增强件需要具有最小的尺寸以便被焊接，而不是具有所要求的区域进行增强所需的正确尺寸(最小的)。文献EP2907603描述了一种用于生产局部增强型金属片的方法，该局部增强型金属片具有设置在多个侧中的至少一个中的至少一个局部金属增强件。上文提及的问题和/或挑战不是汽车工业或对于在该工业中使用的材料和工艺独有的。代替地，在以减轻重量为目标的任何工业中都可能遭遇这些挑战。当减轻重量是一个目标时，部件不断地变得更薄，因此这可能导致对增强件的需求增加。本公开内容的目的是提供改进的制造增强型结构部件的方法。
技术实现思路
提出了将使用第一激光束激光烧蚀钢部件的涂层与将增强材料沉积在该钢部件的经烧蚀表面上、使用第二激光束来熔化和混合该钢部件的一部分与该增强材料进行组合。这允许该增强材料在该经烧蚀表面上更好的粘附和熔合(dilution)。出于本公开内容的目的，术语“烧蚀”用于表示涂层的至少部分消除。在第一方面，提供了一种用于制造增强型钢结构部件的方法。所述方法包括提供具有钢基体和金属涂层的先前成型的结构部件。所述方法还包括选择所述先前成型的钢结构部件的增强区，选择所述增强区中的第一方向，沿着所述第一方向导引第一激光束，以烧蚀所述增强区的涂层的至少一部分，以及将增强材料局部地沉积在经烧蚀的增强区上，从而在所述结构部件的第一侧上创建局部增强件。将材料局部地沉积在所述增强区上包括将增强材料供应到经烧蚀的增强区，且使用第二激光束沿着所述第一方向大体上同时地施加激光加热，以熔化所述经烧蚀的增强区的钢基体的一部分以及所述增强材料，从而将熔化的增强材料与所述钢基体的熔化部分混合。根据此方面，在先前成型的钢部件中进行局部增强处理，以在该部件上创建例如肋状物或增强件。在沉积材料之前移除涂层的至少一部分允许更好地熔合或熔化沉积在经烧蚀的增强区的钢基体上的增强(或金属填料)材料。因此，所述增强材料与所述增强区的钢基体混合且更好地熔合，这导致所述增强区中的均匀增强。所创建的肋状物或增强件可以在所述部件的特定区域(需要增强的点或区)中提供刚度。这样，需要增强的区可以被更好地强化和/或变形可以被更好地重定向。此外，当所述增强材料在经烧蚀区中熔化时，熔化的材料填充所有的经烧蚀区域，且在所述增强区的边界处没有保留间隙。因而，可以避免经烧蚀的钢基体的局部腐蚀。在烧蚀和将材料局部地沉积在经烧蚀的增强区上之间的时间优选地应被缩短。优选地，使所述激光束协同地(inunison)移动，以使得所述第一激光束可以烧蚀所述增强区的涂层的至少一部分，且所述第二激光束可以在涂层已被烧蚀之后不久加热所述增强区。经烧蚀的区域的腐蚀因此被减少或可以被完全避免。通过使用局部化增强，最终的部件的体积和厚度可以被优化，从而减小其重量。使用此方法，可以将广泛变化的增强件“写”或“绘制”到已经成型的坯料上。激光加热与增强(金属填料)材料的使用可以允许形成非常特定和精确的几何形状，即增强件可以被定制，具有多种形状或设计，诸如，围绕孔的圆、彼此相交以形成网格的直线、间断线或虚线以及大或小图形等。因此，所创建的增强件的机械性能可以取决于用金属填料材料和激光加热工艺沿着选定的方向所绘制的几何形状，且取决于先前经烧蚀的增强区。因此，所述方法非常通用，且可以实现大体上任何期望的几何形状。复杂的几何形状(诸如，拐角)或具有高度改变的区域也可能被增强。因此，可以实现局部化的强度增强，即，具有可以优化(减小)最终的增强型部件的重量的特定和精确的几何形状的增强件。专利技术人已经发现，在具有约0.7mm至约5mm的厚度的成型部件中，使用包层(cladding)以用于在成型部件中创建局部增强件产生了特别良好的结果。在一些实施例中，所述第一激光束可以包括单个斑点激光束。这可以允许在尺寸上与所述第一激光束的斑点的尺寸相对类似的增强区。它可以用在要求局部增强的区域(例如，在螺钉孔周围)，以对结构中断部或不连续部负责。在一些实施例中，所述第一激光束可以包括双斑点激光束。这两个斑点可以被布置成大体上垂直于所述第一方向。当要求在比单个激光束的斑点的尺寸更宽的增强区中进行烧蚀时，可以使用此配置。因此，烧蚀区域可以大体上在这两个激光束斑点的外边缘之间延伸。这两个激光束斑点可以以某一距离并排布置，以允许它们之间的区域中的加热效果来烧蚀涂层。在一些实施例中，所述第一激光束的这两个斑点可以均等地分布在所述增强区中，即均质地或均匀地分布在所述增强区中。将所述斑点放得太近可能导致中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造增强型钢结构部件的方法，所述方法包括：提供具有钢基体和金属涂层的先前成型的钢结构部件；选择所述先前成型的钢结构部件的增强区；选择所述增强区中的第一方向；沿着所述第一方向导引第一激光束，以烧蚀所述增强区的涂层的一部分；将材料局部地沉积在经烧蚀的增强区上，以在所述结构部件的第一侧上创建局部增强件，其中将材料局部地沉积在所述增强区上包括将增强材料供应到所述经烧蚀的增强区，且与所述第一激光束协同地使用第二激光束沿着所述第一方向大体上同时地施加激光加热，以熔化所述经烧蚀的增强区的钢基体的一部分以及所述增强材料，从而使熔化的增强材料与所述钢基体的熔化部分混合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 EP 15382642.51.用于制造增强型钢结构部件的方法，所述方法包括：提供具有钢基体和金属涂层的先前成型的钢结构部件；选择所述先前成型的钢结构部件的增强区；选择所述增强区中的第一方向；沿着所述第一方向导引第一激光束，以烧蚀所述增强区的涂层的一部分；将材料局部地沉积在经烧蚀的增强区上，以在所述结构部件的第一侧上创建局部增强件，其中将材料局部地沉积在所述增强区上包括将增强材料供应到所述经烧蚀的增强区，且与所述第一激光束协同地使用第二激光束沿着所述第一方向大体上同时地施加激光加热，以熔化所述经烧蚀的增强区的钢基体的一部分以及所述增强材料，从而使熔化的增强材料与所述钢基体的熔化部分混合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一激光束包括单个斑点激光束。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一激光束和/或所述第二激光束包括双斑点激光束，其中这两个斑点被布置成大体上垂直于所述第一方向。4.根据权利要求3所述的方法，其中这两个斑点均等地分布在所述增强区中。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述增强材料包括以粉末气体流形式提供的金属粉末。6.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中所述增强材料包括作为金属线提供的固体金属。7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括用所述增强材料和所述激光加热在所述结构部件的第一侧上绘制具体几何形状。8.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括向所述结构部件的、与所述第一侧相对的第二侧上的区域提供冷却。9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·维拉爱费勒，L·加尔塞兰奥姆斯，
申请(专利权)人：自动工程公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES