选择性退火缓冲梁制造技术

一种缓冲系统，包括带有支架底座的轧制成型管状梁（２１），支架底座焊接到后表面上用于安装到车架滑轨。示出的梁在其整个长度上都具有连续的管状横截面并包括中心部分（２３）和角部形成端部分，和将中心部分的末端连接到端部分上的安装部分（２５）。中心部分、端部分和安装部分可以是线性的或相同弯曲的或不同弯曲的。中心部分、端部分和安装部分可相同或不同地局部退火，部分被调节到特定撞击载荷标准，包括对所有或部分横截面区域退火。退火可在轧制成型工艺中在线进行，从而有助于在梁中形成紧凑的半径，用于满足包装／与空间有关的要求，或者可以是附加工艺的一部分，用于在选定的局部区域中有利地影响撞击强度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于緩冲系统中的管状緩沖梁，例如用于车辆的前部 和后部。但是，如下所述，可以预期本专利技术的各方面不仅限于前緩 沖梁和后緩沖梁。
技术介绍
用具有高抗拉强度的超高强度钢材料(UHSS)(例如具有140 千磅/平方英寸(ksi)抗拉强度的材料)制造的管状轧制成型緩沖梁 提供良好的撞击特性和高的强度重量比。但是，由于HUSS材料有 限的伸长率，因此在材料裂紋出现之前对轧制成型部分进行成型受 到局限。这种局限性对将轧制成型的横截面装入原始设备制造商 (OEM)提供的所需空间造成困难。具体说，很难使横截面足够小并 使弯曲足够尖从而满足OEM空间和形状要求。当梁具有纵向曲率/ 弯曲(sweep)时这个问题更严重。而且，有时需要降低轧制成型部 分的初始挤压强度来控制撞击期间传输到车架滑轨的总撞击载荷和 撞击载荷峰值。緩沖装置研发项目已经具有长的前置周期，需要提 供这样的设计方案，该方案提供高强度同时保持设计灵活性，同时 还保持在调整緩沖系统来对特定模型车辆提供最优撞击/载荷特性时 提供相对短的前置周期的能力。Nees的美国专利No.6,643,931 (受让人Shape 7>司)/〉开了 一种 制造单件管状门梁的方法，其中梁的非管状部分退火从而形成具有最优撞击特性的整体端部支架(16)和过渡区域(14)。但是，Nees 的，931专利没有讲授在哪里或如何应用这种技术到緩冲梁或整个梁 都是管状的管状强化梁上。显然，例如用于车辆前部和/或后部的緩 沖梁具有不同于门梁的特殊要求。例如，緩冲梁不仅必须承受相当 高的撞击载荷还必须通过多种不同试验，例如30度固定障碍物撞击、 平障碍物撞击、5英里/小时和更高速度撞击、中心杆撞击、角撞击 和行人安全撞击测试。緩沖梁的形状还必须支撑仪表板(fascia)和 其它前端构件，同时使得空气流向散热器和发动机室。而且，门梁 通常具有非常小的横截面形状，并通常不具有沿门梁整个长度延伸 的管状部分(由于它们所在的门组件中的空间限制，并基于显著低 于前端撞击要求的OEM侧部撞击装载要求)。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面， 一种緩沖系统，包括由至少80ksi抗拉强 度的超高强度钢制成的管状梁。该管状梁在整个长度上都是管状的 并包括中心部分、端部分、将中心部分连接到端部分上的安装部分。 一支架接合到安装部分，该支架适于连接到车架滑轨。中心部分、 端部分和安装部分中的一个的至少一部分被退火从而具有小于80ksi 的减小的抗拉强度，因此优化该梁的撞击特性。在本专利技术的另一方面， 一种产品包括由至少80ksi抗拉强度的超 高强度钢制成的管状梁，该管状梁在整个长度上都是管状的并包括 中心部分、端部分、将中心部分连接到端部分上的安装部分。中心 部分、端部分和安装部分的至少一部分被退火从而具有小于80ksi的 减小的抗拉强度。在本专利技术的另一方面， 一种包括以下步骤的工艺提供具有至少 80ksi的抗拉强度的超高强度钢板材，在轧制成型轧机中将该板材轧 制成型为连续管状形状。该工艺还包括向轧制成型轧机在线地提供 退火线圏，并通过循环退火线圏的接通和断开在轧制成型轧机中成 型板材的同时对板材的选定部分退火，使得管状形状的选定部分被6退火从而具有小于80ksi的抗拉强度。另外该工艺还包括将连续管状 形状切割成段以形成緩冲梁，被退火的选定部分位于沿着緩沖梁的 选定位置，用于所需的撞击强度。在本专利技术的又一方面， 一种包括以下步骤的工艺提供具有至少 80ksi的抗拉强度的超高强度钢板材，在轧制成型轧机中将该板材轧 制成型为连续管状形状，和将连续管状形状切割成段以形成连续管 状緩冲梁。该工艺还包括对緩冲梁和板材其中一个的选定部分退火， 从而緩沖梁的选定部分具有小于80ksi的退火抗拉强度，被退火的选 定部分位于沿着緩沖梁的选定位置，用于所需的撞击强度。通过研究以下说明书、权利要求和附图本领域普通技术人员会理 解和领会本专利技术的这些和其它方面、目的和特征。附图说明图l-3是三个不同梁的俯视图，每个具有不同的退火区。 图4是示出材料退火效果的应力对应变图表。 图5-7是示出三种不同緩沖撞击试验的系统行程对总载荷的图表。图8-9是示出可选工艺的流程图，可选工艺用于退火緩冲梁从 而具有用于最优撞击强度性能的选择性退火区。具体实施例方式緩沖系统20 (图1)包括带有支架底座22的管状梁21，支架底 座22焊接到梁21各管状末端的后表面上，用于将梁21安装到车架 滑轨上。示出的梁21轧制成型从而具有连续的横截面并在它的整个 长度上都是管状的，但是可预想到本专利技术的各方面可合并到其它梁 形状中。示出的梁21具有中心部分23和角部形成端部分24，中心 部分23的前表面限定相对较大的第一半径(例如2500mm)，角部 形成端部分24的前表面限定相对较小的第二半径(例如425mm)。 安装部分25将中心部分23的末端与端部分24连接起来，并提用于供接合底座22的结构。因此，梁21靠近其末端具有逐渐增加曲率的 弯曲前表面，使其适用于具有空气动力形状前端的车辆。显然，梁 21可以是D或B形状(或具有其它形状)，并可用例如在Sturrus 的美国专利No. 5,092,512和/或5,454,506中说明的工艺进行轧制和弯 曲。在緩沖系统20中，中心部分23和安装部分25没有退火(即， 它们没有在退火区26中)，因此它们相对较硬并在两底座22之间延 伸并使两底座22互连，因此提供非常高的梁强度同时非常高的前部/ 中心撞击强度。但是，角部形成端部分24被退火，赋予它们减小的 抗拉强度但增强的挠曲和流动能力(即，应变能力...流动和拉伸材料 的能力以及在管状部分毁灭性失效之前弯曲的能力)。退火区26在 图1中标示出，开始于安装部分25的外侧边缘。通过控制退火步骤， 可调节梁21 (更上位的，緩冲系统20)从而优化用于特定緩冲撞击 试验的撞击强度。值得注意的是，退火区26可围绕端部分24的整个 管状横截面延伸，或者可限于横截面的特定区域，例如限定退火材 料仅仅沿着后壁并且部分在顶壁和底壁上。通过对在底座22上的横 截面的后壁部分退火，并通过不对前壁部分退火，梁21能够更好地 维持其前表面的形状，同时仍具有这样的结构，该结构抑制或减少 撞击能量的峰值(波峰)向车架滑轨传递。该梁可用抗拉强度80ksi的UHSS材料制成，从而提供优良的撞 '击特性，或者根据需要抗拉强度甚至为140ksi或更高。但是，UHSS 材料可选择性地退火从而在关键区域提高伸长率，既是为了在梁中 形成尖的半径(这有助于满足OEM包装和空间标准)，也是为了有 利地影响撞击强度(既在于选定局部区域中限制最大撞击载荷的方 面，又在于选定局部区域中延伸撞击行程的方面)。下面公开其它緩冲系统，使用相同的数字标识相同或类似的构 件，但添加字母A或B。这样做是为了减少重复论述。本领 域技术人员通过比较不同的緩沖梁会理解各緩冲系统的共同特征和 优点。8緩冲系统20A (图2)公开了类似于緩冲系统20 (图1)的带有 底座22A的管状梁21A (仅示出一个底座22A)。梁21A包括线性 中心部分23A，线性端部分24A和连接端部分24A与中心部分23A 的末端并相对于中心部分23A形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓冲系统，包括：　由至少８０ｋｓｉ抗拉强度的超高强度钢制成的管状梁，所述管状梁在整个长度上都是管状的并包括中心部分、端部分和将所述中心部分连接到所述端部分上的安装部分；接合到所述安装部分的支架，所述支架适于连接到车架滑轨；所述中心部分、所述端部分和所述安装部分中的一个的至少一部分被退火从而具有小于８０ｋｓｉ的减小的抗拉强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-8-30 60/823,926;US 2007-8-29 11/846,9951. 一种缓冲系统，包括由至少80ksi抗拉强度的超高强度钢制成的管状梁，所述管状梁在整个长度上都是管状的并包括中心部分、端部分和将所述中心部分连接到所述端部分上的安装部分；接合到所述安装部分的支架，所述支架适于连接到车架滑轨；所述中心部分、所述端部分和所述安装部分中的一个的至少一部分被退火从而具有小于80ksi的减小的抗拉强度。2. 在权利要求1中限定的緩冲系统，其中被退火的部分仅部分 地围绕垂至于所述梁的长度截取的横截面延伸。3. 在权利要求1中限定的緩冲系统，其中被退火的部分至少部 分地延伸到所述中心部分、所述端部分和所述安装部分中的两个上。4. 在权利要求1中限定的緩沖系统，其中被退火的部分横跨所 述安装部分的大部分延伸，并延伸到所述中心部分和所述端部分中 的至少一个的一部分上。5. 在权利要求1中限定的緩冲系统，其中所述中心部分、所述 端部分和所述安装部分中的至少一个纵向弯曲以限定一半径。6. 在权利要求1中限定的緩冲系统，其中所述端部分相对于所 述中心部分成角度地延伸。7. 在权利要求l中限定的緩沖系统，其中所述钢具有至少140ksi 的抗拉强度。8. —种梁，包括由至少80ksi抗拉强度的超高强度钢制成的管状梁，所述管状梁 在整个长度上都是管状的并包括中心部分、端部分和将所述中心部 分连接到所述端部分上的安装部分；所述中心部分、所述端部分和 所述安装部分的至少一部分被退火从而具有小于80ksi的减小的抗拉强度。9. 一种包括以下步骤的工艺提供具有初始抗拉强度的超高强度钢板材；在轧制成型轧机中将所述板材轧制成型为连续管状形状；向所述轧制成型轧机在线地提供退火线圏；通过循环退火线圏的接通和断开而在轧制成型轧机中成型板材 的同时对板材的选定部分退火，使得所述管状形状的选定部分被退 火从而具有比初始抗拉强度...

【专利技术属性】
技术研发人员：M吉勒斯，RB尼斯，DW希瑟灵顿，TJ约翰逊，
申请(专利权)人：沙普公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]