加强结构部件制造技术

描述了用于制造加强结构部件的方法。所述方法包括提供厚度为0.7mm至5mm的预先形成的钢结构部件。在结构部件的加强区域中，在所述结构部件上局部地沉积材料以产生具有0.2mm的最小厚度的局部加强部，其中在所述结构部件上局部沉积材料包括向所述加强区域供应金属粉末，以及基本上同时施加激光热以熔化金属粉末，并通过使用金属粉末和激光加热在结构部件上绘制特定几何形状来产生加强部。本公开进一步涉及使用此类方法获得的加强部件。

Reinforced structural member

Method for manufacturing reinforced structural parts is described. The method includes providing a pre formed steel structural member with a thickness of 0.7mm to 5mm. In strengthening regional components, strengthen the local local deposition of material to produce a minimum thickness of 0.2mm on the structural components of the local deposition of materials including metal powder to strengthen regional supply of the structure components among them, and basically while applying laser heat to melt the metal powder, and through the use of metal powder and laser heated drawing specific geometry in structural components to produce reinforcement. The disclosure further relates to a reinforcing member obtained using such a method.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2014年7月3日提交的欧洲专利申请EP14382256.7的权益。
本公开涉及用于制造加强结构部件的方法以及通过这些方法获得的结构部件。
技术介绍
在例如汽车工业中对重量减轻的需求已经导致轻质材料、制造过程和工具的开发和实施。对乘客安全的日益增长的关注还导致采用在碰撞期间提高车辆的完整性同时还改善能量吸收的材料。在这个意义上，通常使用由高强度和超高强度钢(UHSS)制成的车辆部件，以便满足轻质构造的标准。需要满足重量目标和安全要求的典型车辆部件包括结构和/或安全元件，例如车门横梁、保险杠横梁、横向构件/侧部构件、A/B柱加强部和腰梁加强部。例如，称为热成形模具淬火(HFDQ)的过程使用硼钢板来产生具有超高强度钢(UHSS)性能的冲压部件，其拉伸强度高达1,500MPa。强度的增加允许使用更薄规格的材料，与常规冷冲压的低碳钢部件相比这导致了重量节约。在典型车辆部件的设计阶段期间执行的仿真可以识别需要加强的成形部件的点或区域(因为使用了更轻和更薄的金属板和坯件)，以便增加强度和/或刚度。另选地，可以进行重新设计以便操纵变形。在这个意义上，存在若干程序，使用这些程序，可以加强或软化预先形成的部件的一些区域，以便通过减小部件的厚度来重新分配应力并节约重量。这些已知的用于加强部件的程序为例如在任何成形过程之前添加焊接加强部的程序。此类加强部可以是“拼接件”，其中可以使用多个坯件的部分或完全重叠，或者使用可以“边缘到边缘”焊接的不同厚度的坯件或板，即缝焊坯件(TWB)。因此，理论上可以以最少的材料和最小的厚度(重量)实现结构机械要求。然而，在这些方法的一些中，涉及进一步的制造方法。例如，当超高强度钢正在被热成形时，由于通常用于保护免受腐蚀和氧化损伤的铝-硅(AlSi)涂层，可出现一些可焊性问题。为了克服这些问题，已知的是通过激光烧蚀在靠近焊接间隙的区域中移除涂层的一部分。然而，这表示车辆部件的制造过程中的附加步骤。此外，当将焊接的加强部(拼接件)添加到坯件时，出现坯件的部分或完全重叠。这些区域是潜在的腐蚀起点，因为重叠区域保持在下面并且不接收例如腐蚀涂层。此外，根据所形成的部件，可存在不能使用焊接加强部或者使用焊接加强部至少是麻烦的区域，例如，角落或具有高度变化的区域。拼接件通常使用点焊焊接，点焊接需要最小的空间来分布点。另外，拼接件需要最小尺寸以便容易焊接。这可涉及额外的重量，因为加强部需要具有最小尺寸以便被焊接，而不是具有加强所需区域所需的正确尺寸(最小)。上述问题和/或挑战不是汽车工业或在该工业中使用的材料和过程所独有的。相反，在重量减轻为目标的任何工业中均可遇到这些挑战。当重量减轻为目标时，部件变得越来越薄，这可因此导致对加强部的需求的增加。本公开的目的是提供制造加强结构部件的改进方法。
技术实现思路
在第一方面，提供了一种用于制造加强结构部件的方法。该方法包括提供厚度为0.7mm至5mm的预先形成的钢结构部件。该方法进一步包括，在部件的加强区域中，在所述结构部件上局部地沉积材料以产生具有0.2mm的最小厚度的局部加强部，其中在所述结构部件上局部沉积材料包括向加强区域供应金属粉末，并且基本上同时施加激光热以熔化金属粉末，并通过使用金属粉末和激光加热在结构部件上绘制特定几何形状来产生加强部。根据该方面，在预先形成的钢部件中执行一种焊接覆层过程以在部件上产生例如肋状部或加强部。肋状部或加强部可以在部件的特定区域(需要加强的点或区域)中提供刚度。钢部件基本上是薄的，即，厚度在0.7mm至5mm之间，并且局部加强部具有0.2mm的最小厚度。这样，当使用0.7mm的部件时，加强部表示部件的局部厚度的大约30％。在一些情况下，在相对简单的变形过程中，薄坯件可以例如在压机中进行热冲压或热形成、在辊轧成形中形成等。使用本文所述的方法，即，在基本上同时地施加激光热时供应金属粉末，结构部件的厚度可保持为薄的，但其在特定区域中的强度或结构性能增强。因此，最终部件的重量可以最小化。因此，需要加强的区域可以被强化并且/或者变形可以被重定向。通过使用局部焊接覆层，最终钢部件的体积和厚度被优化，从而使其重量减轻。广泛变化的加强部可以被“书写”或“绘制”到已经形成的坯件上。与预先已知的用于例如防腐蚀的焊接覆层过程相反，材料仅局部地沉积并且达到基本上影响部件的刚度和/或强度的程度。另外，使用具有粉末供应源的激光热允许形成非常特定和精确的几何形状，即，加强部可以是定制的，从而具有各种形状或设计，诸如围绕孔的圆形、彼此相交以形成网格的直线、间断的线或虚线，以及大的或小的数字等。因此，所产生的加强部的机械性能可取决于使用粉末和激光加热过程(焊接覆层)所绘制的几何形状。因此，该方法是相当通用的，并且可以基本上实现任何期望的几何形状。也可以加强复杂的几何形状，诸如角落或具有高度变化的区域。因此得以实现局部强度加强，即，加强部具有特定和精确的几何形状，这优化(减轻)了最终加强部件的重量。专利技术人已经发现，使用在所形成的部件中产生局部加强部的焊接覆层导致具有大约0.7mm至大约5mm厚度的所形成部件的特别良好的结果。在一些示例中，局部加强部可具有0.2mm至10mm的厚度。局部加强部厚度确保在加强区域中提供部件的增加的机械强度。在另外的示例中，加强部的厚度(即，相对于部件的厚度的增加)可以为0.2mm至6mm，并且具体为从0.2mm至2mm。在这些示例中，局部加强部和所形成的部件之间的厚度比(局部加强部的厚度/钢结构部件的厚度)可以在至少从大约4％至大约1400％的范围内。专利技术人已经发现，使用大约20％至大约300％的加强部和最终部件之间的厚度比引起特别改善的结构性能，而不会过多增加重量。具体地，大约50％至大约300％的厚度比引起具有充分低重量增加的特别高的强度和刚度部件。在一些示例中，部件的加强区域和/或特定几何形状可以从部件的碰撞仿真中预先定义。这样，根据碰撞中所涉及的变形能量产生特定的几何形状。在一些示例中，加强区域的厚度或特定几何形状可进一步取决于用于形成部件的坯件的厚度。在另外的示例中，加强区域可以被限定为补偿由例如螺钉所需的孔而引起的强度损失。在这些情况下，加强区域可以围绕设置在部件中的孔。在更多示例中，加强区域可以限定在其中设置铰链或钩(例如，保险杠的拖钩)的那些区域处。在一些示例中，整个结构部件可以具有基本上相同的厚度。在另外的示例中，结构部件可以由缝焊坯件或拼接坯件制成，即，其可以沿其经线具有不同的厚度。在一些示例中，金属粉末可以为基于不锈钢的粉末，例如不锈钢AlSi316L或对应于超高强度钢的组合物，诸如例如在一些示例中，可以使用具有与要在其上提供加强部的坯件或部件的材料相似的组合物的粉末。这样，所使用的粉末具有与钢结构部件的性能基本上相似的性能，从而产生(即熔化时)基本上均匀的最终加强产品。在另外的方面，本专利技术提供由基本上如上文所述的方法中的任何一种获得或可获得的加强部件。本公开的示例可以用于已经以各种方式包括例如热冲压、辊轧成形和液压成形所形成的部件。本公开的示例可以用于具有不同材料并且具体为不同钢的部件。附图说明下面将参照附图描述本公开的非限制性示例，其中：图1a和图1b示意性地示出应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造加强结构部件的方法，所述方法包括：提供预先形成的钢结构部件，其中形成的部件具有0.7mm至5mm的厚度，在所述结构部件的加强区域中，在所述结构部件上局部沉积材料以产生具有0.2mm的最小厚度的局部加强部，其中在所述结构部件上局部沉积材料包括：向所述加强区域供应金属粉末，以及基本上同时施加激光热以熔化所述金属粉末，并且通过使用所述金属粉末和激光加热在所述结构部件上绘制特定几何形状来产生所述加强部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.03 EP 14382256.71.一种用于制造加强结构部件的方法，所述方法包括：提供预先形成的钢结构部件，其中形成的部件具有0.7mm至5mm的厚度，在所述结构部件的加强区域中，在所述结构部件上局部沉积材料以产生具有0.2mm的最小厚度的局部加强部，其中在所述结构部件上局部沉积材料包括：向所述加强区域供应金属粉末，以及基本上同时施加激光热以熔化所述金属粉末，并且通过使用所述金属粉末和激光加热在所述结构部件上绘制特定几何形状来产生所述加强部。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述局部加强部具有从0.2mm至10mm的厚度。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述局部加强部和所述形成的部件之间的厚度比为从50％至300％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述预先形成的结构部件由硼钢制成。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述预先形成的结构部件通过热成形模具淬火获得。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述部件的所述加强区域和/或所述特定几何形状从所述部件的碰撞仿真中预先定义。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述整个结构部件具有基本上相同的厚度。8.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·加西亚，
申请(专利权)人：自动工程公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES