增强型结构部件制造技术

描述了一种用于制造增强型钢结构部件的方法。所述方法包括：提供钢坯料，选择所述钢坯料的一个或多个增强区，将材料局部地沉积在所述增强区上，以在所述钢坯料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向所选定的增强区供应增强材料，以及大体上同时地施加激光加热，以使所述钢坯料的一部分和所述增强材料熔化，从而使所述钢坯料的熔化部分与熔化的增强材料混合。所述方法还包括使具有局部沉积材料的钢坯料成型，以使所述增强型钢结构部件成形。本公开内容还涉及使用这样的方法所获得的增强部件以及在这样的方法中所使用的工具。

【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EP15382643.3的权益。本公开内容涉及用于制造增强型结构部件的方法和工具，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且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、保险杆横梁、横向/侧向构件、A/B柱增强件和腰梁增强件。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、优选地大约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)，以增加强度和/或刚度。替代地，可以进行重新设计以操纵变形，以及获得期望的变形行为。从这个意义上说，存在若干程序，通过所述若干程序能够增强部件的一些区域，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“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(即，重量)来实现结构机械要求。当超高强度钢(例如，1500P)被用来成型拼焊坯料且这些坯料随后被热成型时，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坏的铝-硅(AlSi)涂层的存在。当将坯料焊接在一起以形成拼焊坯料时，铝被混合在焊接区中，这导致机械性能降低。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又一附加步骤。此外，当焊接增强件(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焊接增强件或使用焊接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，而不是具有对所要求的区域进行增强所需的正确尺寸(最小的)。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(特别是具有加强的微观结构的增强型结构部件)的方法。
技术实现思路
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。所述方法包括提供超高强度钢坯料，选择所述钢坯料的一个或多个增强区，以及将材料局部地沉积在所述增强区上，以在所述钢坯料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向所选定的增强区供应增强材料，以及施加激光加热，以使所述钢坯料的一部分和所述增强材料熔化，从而使所述钢坯料的熔化部分与熔化的增强材料混合。所述方法还包括使具有局部沉积材料的钢坯料成型，以使所述增强型钢结构部件成形。根据此方面，在超高强度钢坯料中进行局部增强处理，以在成型之前在坯料上创建加强件(例如，肋状物)。通过施加增强材料和施加激光加热，可以在成型之前将变化多样的增强件“写”或“绘制”到坯料上。激光加热与增强材料(金属填料)的使用允许形成非常特定的和精确的几何形状，因此创建坯料强度的定制增加。换句话说，使用这些方法中的任一种，可以定制具有多种形状或设计的增强件，所述形状或设计诸如是圆(圆形区域，其中由这样的增强型坯料制成的部件可以包括孔)、彼此交叉以形成网格的直线、间断线或虚线和其他大图形或小图形等。替代地，由这样的增强型坯料制成的部件的、具有复杂形状和/或具有例如最小半径(诸如U形形状)的区域也可以被增强。所产生的增强件的机械性能取决于用增强材料和激光加热工艺沿着所选定的增强区所绘制的几何形状。在坯料上所创建的增强件(或肋状物)之后将在由这样的增强型坯料制成的部件的特定区域(需要增强件的点或区)中提供刚度。使用任何这些方法确保了，在具有该增强件的情况下不会添加额外重量，因为材料仅被添加在需要增强件的特定区域中。由这样的增强型坯料制成的部件的体积和厚度从而被优化，且用这样的增强型坯料制成的部件的重量也被优化。已经发现，在具有约0.7mm至约5mm范围内的厚度的超高强度钢坯料中，这些用于创建局部增强件的方法产生特别良好的结果。在一些实施例中，所述超高强度钢坯料可以具有在这些值之内变动的单个厚度。在其他实施例中，可以预见涉及多个厚度的超高强度钢坯料，例如拼焊坯料和/或变断面轧制坯料(tailorrolledblank)和/或拼缝件。在一些实施例中，在坯料上所实现的局部增强件可以具有约0.2mm的最小厚度(即“高度”)。该最小厚度确保在用这样的增强型坯料制成的最终部件的增强区中提供增加的机械强度。在一个实施例中，该增强件的厚度(即，厚度相对于坯料的厚度的增加的厚度)可以在约0.2到约10mm的范围内，特别是在约0.2到约6mm的范围内，且更具体地在约0.2到约2mm的范围内。此外，在此方面中，在将具有局部沉积材料的钢坯料加热到奥氏体化温度或更高温度之后进行成型。所述奥氏体化温度或Ac3转变点(在下文中称为“Ac3点”)取决于坯料的材料。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括冲压经加热的、具有局部沉积材料的超高强度钢坯料。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括使经加热的、具有局部沉积材料的钢坯料淬火。在这些实施例中的一些中，淬火可以在冲压模具的一部分中进行。在其他实施例中，可以使所述坯料在周围空气中从Ac3点被动硬化，直至达到室温。在一些实施例中，可以将增强材料供应到所选定的增强区，然后施加激光加热，以使所述超高强度钢坯料的一部分和所述增强材料熔化。在其他实施例中，将增强材料供应到所选定的增强区以及施加激光加热以使所述超高强度钢坯料的一部分和所述增强材料熔化能够大体上同时进行。在一些实施例中，将材料局部地沉积在所述增强区上还包括用所述增强材料和所述激光加热在所述超高强度钢坯料的第一侧上绘制特定的几何形状。在一些实施例中，所述超高强度钢坯料可以包括钢基体和金属涂层。所述金属涂层的实施例可以包括铝或铝合金或锌或锌合金。所述钢基体或超高强度钢坯料的实施例可以包含硼钢。汽车中所使用的硼钢的一个实施例是22MnB5钢。下文按重量百分比计概述了22MnB5的组分(其余为铁(Fe)和杂质)：CSiMnPS0.20-0.250.15–0.351.10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造增强型钢结构部件的方法，所述方法包括：提供超高强度钢坯料，选择所述钢坯料的一个或多个增强区，将材料局部地沉积在所述增强区上，以在所述钢坯料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：向所选定的增强区供应增强材料，以及施加激光加热，以使所述钢坯料的一部分和所述增强材料熔化，从而使所述钢坯料的熔化部分与熔化的增强材料混合，且所述方法还包括：使具有局部沉积材料的钢坯料成型，以使所述增强型钢结构部件成形，其中在将具有局部沉积材料的钢坯料加热到奥氏体化温度之后进行成型。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.18 EP 15382643.31.一种用于制造增强型钢结构部件的方法，所述方法包括：提供超高强度钢坯料，选择所述钢坯料的一个或多个增强区，将材料局部地沉积在所述增强区上，以在所述钢坯料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：向所选定的增强区供应增强材料，以及施加激光加热，以使所述钢坯料的一部分和所述增强材料熔化，从而使所述钢坯料的熔化部分与熔化的增强材料混合，且所述方法还包括：使具有局部沉积材料的钢坯料成型，以使所述增强型钢结构部件成形，其中在将具有局部沉积材料的钢坯料加热到奥氏体化温度之后进行成型。2.根据权利要求1所述的方法，还包括冲压经加热的、具有局部沉积材料的钢坯料。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括使经加热的、具有局部沉积材料的钢坯料淬火。4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中将增强材料供应到所选定的增强区且施加激光加热，以使所述钢坯料的一部分和所述增强材料熔化是同时进行的。5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中将材料局部地沉积在所述增强区上还包括用所述增强材料和所述激光加热在所述钢坯料的第一侧上绘制特定的几何形状。6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中供应所述增强材料包括供应气体粉末流形式的金属粉末。7.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中供应所述增强材料包括供应金属线。8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中所述增强材料包括不锈钢。9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中所述超高强度钢坯料由硼钢制成。10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中所述超高强度钢坯料包括钢基体和金属涂层，且所述方法还包括沿着所述增强区导引和施加烧蚀激光束，从而在将材料局部地沉积在所述增强区上之前对所述增强区的涂层的至少一部分进行烧蚀。11.根据权利要求10所述的方法，其中施加所述烧蚀激光束与...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·加尔塞兰奥姆斯，O·普拉达斯贝尔托兰，
申请(专利权)人：自动工程公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES