多厚度焊接式车用轨道制造技术

一种用于制备多厚度焊接式车用钢材轨道的方法，该方法包括下述步骤：(a)形成具有第一外径、内径和第一壁厚度的第一管；(b)形成第二管，第二管具有第一外径、第二内径和与第一壁厚度不同的第二壁厚度；(c)将第一管的第一端部型锻成具有比第二管的第二内径小的第二外径；(d)将第一管的经型锻的第一端部插入第二管的一端部中以形成接合部；(e)将第一管和第二管焊接在一起以在接合部处形成焊接部，从而形成在焊接部的区域中具有较低金属强度的热影响区的管坯；(f)对管坯进行预热，以沿着管坯的长度创建共同的结晶微观结构；(g)将管坯引入具有内模制壁的吹塑模制工具中；(h)通过将加压介质注入管坯的内部腔，在升高的温度下以使管坯膨胀抵靠模制工具的内模制壁的方式对管坯进行模制；以及(i)通过将加压介质替换成通过模制工具和管坯的冷却介质来对管坯进行淬火，从而在管坯上实现快速冷却效果，并创建在整个焊接部上具有基本一致的材料强度的成品车用轨道。成品车用钢材轨道具有叠置的焊接结构并且沿轨道长度具有一致的微晶结构。结构并且沿轨道长度具有一致的微晶结构。结构并且沿轨道长度具有一致的微晶结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多厚度焊接式车用轨道


[0001]本专利技术涉及结构轨道的领域，并且特别地涉及可以安装汽车支柱(pillar)或其他车辆部件的轨道。

技术介绍

[0002]某些应用尤其是在汽车领域中的应用需要金属管作为结构元件。这样的应用是可以安装汽车的A支柱、B支柱和C支柱的轨道。考虑到汽车经受的力不同，例如在碰撞期间，并且由于可能附接到轨道的部件或结构的特性，轨道的某些部分将具有与轨道的其他部分不同的强度要求。例如，在典型的车用轨道中，A支柱和B支柱之间的区域通常需要比轨道的其他部段大的强度。在制造轨道时，可以使用单个金属管，但均匀的较厚管会增加车辆的重量，而均匀的较薄管在需要时无法提供足够的强度。此外，创建沿单个管的长度具有不同壁厚度的部分以满足沿着轨道的不同强度要求的单个管是相对昂贵的。将具有不同壁厚度但具有相同外径的两个(或更多个)管焊接在一起会更便宜。这将使用不同壁厚度的管部段来提供轨道，该轨道制造起来相对较便宜，但通过仅在需要的地方具有较厚的材料而仍然节省了重量和成本。
[0003]US5,333,775(Bruggemann等人)描述了一种通过将具有不同壁厚度的线性管以端部对端部的方式进行焊接来构造具有不同壁厚度的零件的方法。具体讨论了钢管激光对焊以形成管坯。通常，将具有共同外径的管进行接合。如果将不同外径的管进行接合，则一个管或两个管的端部向外张开或逐渐变细，以对应相对管的外径。然后现在具有共同外径的管端部被对接。在线性管的焊接之后，外表面上多余的焊接金属被移除以使该表面光滑，从而制备出坯件以用于进一步加工。然后，使用常规手段沿焊接管坯的纵向轴线将焊接管坯弯曲成与放置该坯件的模具的形状相对应的U形。然后发生U形零件的液压成型。液压成型通常在9000p.s.i范围内的高液压下、在相对较低的温度例如室温下发生。用于液压成型的金属必须在室温下具有足够的延展性或可成型性，以便在不加热的情况下如此成型。
[0004]对接的焊接部存在某些缺点。如果没有叠置，焊接部中的任何不连续性都可能导致焊接部处的强度损失、潜在腐蚀和断裂的可能性。因此，有利的是将不同厚度的但具有共同外径的管接合起来，但仍将管叠置以使用MAG焊接等创建更坚固、更安全的接合部。然而，将叠置管焊接在一起的问题通常是在焊接部的区域中形成热影响区(HAZ)。HAZ在焊接部两侧稍微延伸到管中。HAZ的微观结构和性能与基底金属的微观结构和性能不同。热激活软化现象，例如马氏体钢材情况下的晶粒长大和回火，是导致HAZ中材料的机械性能差的原因。HAZ中金属的改变的机械性能通常是不希望的，并且HAZ中的材料通常在焊接后具有比基底金属低的强度。

技术实现思路

[0005]我们设计了一种方法，将两个或更多个不同壁厚度的但外径相同的金属管焊接在一起，同时避免了现有技术中的某些限制。特别地，该方法允许使用多个通常是滚压成型的
管，该多个管具有单一一致的壁厚度，而无需在各个管本身的部分中创建增加的壁厚度。在将不同壁厚度的两个管焊接的情况下，较厚的管每单位长度的更为昂贵，因为它的壁厚度需要更多的材料。这允许现在称为管坯的焊接结构在需要强度的区域中具有厚壁管的更高的强度，而焊接结构在需要较小强度的区域中具有薄壁管的更小成本和重量。此外，克服了与焊接效果有关的某些缺点。该方法中采用的金属管通常由钢材组成。在接合部处焊接这些管会在焊接部附近产生被称为热影响区或HAZ的微晶结构，该微晶结构不同于管坯材料的其余部分的微晶结构。通过在烘箱中对焊接管坯进行预热，整个管坯呈现奥氏体微晶结构。然后使用加压气体介质将焊接管坯在模具中吹塑成型为管坯的最终形状，最后使用液体冷却介质对管坯进行淬火。淬火后，整个成品轨道可能除了焊丝材料外，现在都具有期望的马氏体微晶结构。结果是适合安装在车辆中的成品车用轨道。
[0006]在本专利技术的一个主要方面，一种制备多厚度焊接式车用钢材轨道的方法，该方法包括下述步骤：(a)形成具有第一外径、内径和第一壁厚度的第一管；(b)形成第二管，第二管具有第一外径、第二内径和与第一壁厚度不同的第二壁厚度；(c)将第一管的第一端部型锻成具有比第二管的第二内径小的第二外径；(d)将第一管的经型锻的第一端部插入第二管的一端部中以形成接合部；(e)将第一管和第二管焊接在一起以在接合部处形成焊接部，从而形成在焊接部的区域中具有较低金属强度的热影响区的管坯；(f)对管坯进行预热，以沿管坯的长度创建共同的结晶微观结构；(g)将管坯引入具有内模制壁的吹塑模制工具中；(h)通过将加压介质注入管坯的内部腔，在升高的温度下以使管坯膨胀抵靠模制工具的内模制壁的方式对管坯进行模制；以及(i)通过将加压介质替换成通过模制工具和管坯的冷却介质来对管坯进行淬火，从而在管坯上实现快速冷却效果，并创建在整个焊接部上具有基本一致的材料强度的成品车用轨道。
[0007]在本专利技术的另一方面中，管坯包括至少两个开口，用于分别供给和移除待通过管坯的内部进行循环的加压介质和冷却介质。
[0008]在本专利技术的另一方面，加压介质是气态的，以及冷却介质是液态的。
[0009]在本专利技术的另一方面，加压的气态介质选自空气和氮气，以及冷却介质是水。
[0010]在本专利技术的另一方面，焊接包括MAG焊接。
[0011]在本专利技术的另一方面，管坯的材料是钢材，钢材在预热之后和模制期间具有奥氏体晶体微观结构，并且在淬火之后具有马氏体晶体微观结构。
[0012]在本专利技术的另一方面，第二壁厚度大于第一壁厚度。
[0013]在本专利技术的另一方面，第一壁厚度大于第二壁厚度。
[0014]在本专利技术的另一方面，一种吹塑成型的多厚度焊接式车用钢材轨道，包括：(a)第一管，第一管具有第一外径、内径和第一壁厚度；(b)第二管，第二管具有第一外径、第二内径和与第一壁厚度不同的第二壁厚度；(c)第一管的第一端部型锻成具有比第二管的第二内径小的第二外径；(d)第一管的经型锻的第一端部被插入第二管的一端部并形成接合部；(e)第一管和第二管在接合部处被焊接在一起以形成管坯；(f)管坯已经经受过包括预热、吹塑模制和淬火的热机械加工。
附图说明
[0015]图1是附接车辆A支柱、B支柱和C支柱的车用轨道的正视图。
[0016]图2是车用轨道的正视图，示出了需要更大和更小强度的区域。
[0017]图3A是由具有不同壁厚度的管形成的车用轨道的正视图。
[0018]图3B是示出了具有不同壁厚度但具有一致外径的管的接合部的截面正视图。
[0019]图4是准备进行预热和吹塑成型的管坯的正视图。
具体实施方式
[0020]在图1中例示了典型的车用轨道结构，在这种情况下为斜轨道。虽然描绘了斜轨道，但本专利技术可应用于其他合适的轨道。
[0021]图1例示了连接到车辆C支柱2、B支柱4和A支柱6中的每一个的轨道。同样在图2中例示的区域X中的轨道部分需要比区域Y中的轨道部分低的强度和刚度。这可以通过在区域X中使用较轻重量的管来实现，以帮助降低轨道的重量和材料成本，并有助于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制备多厚度焊接式车用钢材轨道的方法，所述方法包括下述步骤：(a)形成具有第一外径、内径和第一壁厚度的第一管；(b)形成第二管，所述第二管具有所述第一外径、第二内径和与所述第一壁厚度不同的第二壁厚度；(c)将所述第一管的第一端部型锻成具有比所述第二管的所述第二内径小的第二外径；(d)将所述第一管的经型锻的第一端部插入所述第二管的一端部中以形成接合部；(e)将所述第一管和所述第二管焊接在一起以在所述接合部处形成焊接部，从而形成在所述焊接部的区域中具有较低金属强度的热影响区的管坯；(f)对所述管坯进行预热，以沿着所述管坯的长度创建共同的结晶微观结构；(g)将所述管坯引入具有内模制壁的吹塑模制工具中；(h)通过将加压介质注入所述管坯的内部腔，在升高的温度下以使所述管坯膨胀抵靠所述模制工具的所述内模制壁的方式对所述管坯进行模制；以及(i)通过将所述加压介质替换成通过所述模制工具和所述管坯的冷却介质来对所述管坯进行淬火，从而在所述管坯上实现快速冷却效果，并且创建在所述焊接部上具有基本一致的材料强度的成品车用轨道。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述管坯包括至少两个开口，分别用于供给和移除待流通通过所述管坯的内部的加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克，
申请(专利权)人：穆尔蒂马蒂奇公司，
类型：发明
国别省市：