具有不同板厚度和強度的加壓淬火的金屬板成型件的制作方法

本發明涉及一種具有不同板厚度和強度的加壓淬火的金屬板成型件，在此優選涉及底盤構件或車身構件并且尤其是涉及用于機動車的結構構件。

背景技術：

由現有技術已知加壓淬火的金屬板成型件通過對先前加熱至奧氏體化溫度的鋼板材料成形或模壓并且通過大致同時的淬硬制造而成。通過加壓淬火實現高達1650mpa和更高的強度。加壓淬火的金屬板成型件例如用作安全相關的底盤構件或車身構件、尤其是結構構件(如a柱和b柱、縱向支架、橫向支架、端壁或通道加強件和類似物)，以便滿足日益增加的安全性和輕量化的要求。

現有技術公開了各種用于加壓淬火的方法、如沒有金屬板材料預成形的直接法(或者說直接加壓淬火)和具有金屬板材料預成形的間接法(或者說間接加壓淬火)，為此例如參見de102011053939a1在背景技術中的說明。

de19758918b4描述了一種用于制造加壓淬火的金屬板成型件的方法，該金屬板成型件也包括軟的、即少許硬化或未硬化的區域。這種金屬板成型件也稱為局部加壓淬火的金屬板成型件。de102010004081b3描述了一種用于制造加壓淬火的金屬板成型件的方法，該金屬板成型件包括至少兩個延展性不同的組織區域。此外提到了在延展性不同的區域之間的所謂過渡區域。這種過渡區域在de102010012825b4中也有描述。

代表最接近的現有技術的de102011009891a1描述了一種由軋制的金屬板坯制造金屬板成型件的方法，所述金屬板坯具有至少兩個材料厚度不同的區域。此外優選規定，待制造的金屬板成型件僅局部熱成形并且隨后淬火。但加壓淬火的金屬板成型件也可通過局部熱后處理有針對性地又在其構件剛性和其構件特性方面適應預期用途。

關于現有技術還可補充地參見de102005038488a1和de102010004081b3。

技術實現要素：

通過本發明應提出一種優化的、即尤其是可更好地適應規定用途的、開頭所提類型的加壓淬火的金屬板成型件。

根據權利要求1，本發明的加壓淬火的金屬板成型件包括至少兩個相鄰的區域，所述區域構造有不同的板厚度或者說材料厚度和不同的強度，使得所述區域中的一個區域是加壓淬火的并且另一區域是未硬化或僅少許硬化的。此外，在這兩個區域之間構造有過渡區域，該過渡區域同時設計為厚度過渡區域和強度過渡區域。

本發明避免構造有不同強度和板厚度的兩個相鄰區域之間的強度跳躍和板厚度跳躍，這通過定位于或設置于其間的過渡區域實現。過渡區域因此至少具有雙重功能，這表示強度過渡區域大致與板厚度過渡區域相同或者說板厚度過渡區域大致對應于強度過渡區域。這實質上是說，板厚度和強度過渡區域在制造可能性的范圍中應當是重合的并且大致合并在過渡區域中，以致任何一個區域都不大于或僅略大于另一區域。優選借助過渡區域在有關相鄰區域之間實現漸進的、即逐漸的板厚度過渡和強度過渡。根據本發明的金屬板成型件可包括多個如此設計的過渡區域，它們分別設置或者說構造在具有不同強度和板厚度的相鄰區域之間。

使用適合加壓淬火的鋼板材料(尤其是錳和硼合金鋼、如20mnb5或22mnb5)來制造根據本發明的金屬板成型件。在將所用鋼板材料加壓淬火(如上所述這在本發明的范圍中既可根據直接法也可根據間接法來進行)時，雖然其強度增加，但其延展性(這可簡單地理解為變形能力)卻減小。一般來說，在加壓淬火時獲得的強度越高，延展性就越低。未硬化或僅少許硬化的區域因此比加壓淬火的區域具有更高的延展性。在特定區域中的強度和延展性由在那里存在的組織結構產生。根據本發明的過渡區域因此也實現了在相關金屬板成型件區域之間的尤其是漸進的延展性過渡。就此而言，過渡區域也可以是組織過渡區域。

優選地，根據本發明的金屬板成型件由連續變截面板(tailorrolledblank)制成。連續變截面板是一種金屬板坯，其由軋制的、具有不同板厚度的金屬板材料剪裁而成。金屬板材料例如通過柔性軋制金屬帶材以下述方式制成，即相關的輥間距和因此通過其定義的輥間隙在帶材通過期間以限定的方式變化，以致在通過方向上或者說在金屬帶材的長度上產生具有不同帶材厚度或者說板厚度的帶材區段。板厚度過渡部通常構造為連續地或至少近似連續地延伸并且橫向于通過方向帶狀延伸。

在具有不同板厚度的兩個相鄰板坯區域之間的板厚度過渡部或者說板厚度過渡區域的具體設計通常決定了在金屬板成型件的相關位置上形成的按照本發明的過渡區域的寬度(或至少對其有影響)。換言之，這可表示在按照本發明的加壓淬火的金屬板成型件上的過渡區域由(用于制造的)金屬板坯的相應板厚度過渡區域形成，在所述金屬板坯中的該板厚度過渡區域在加壓淬火時以限定的方式(即并非按隨機意義)與強度過渡區域疊加。按照本發明的加壓淬火的金屬板成型件上的過渡區域可優選具有20mm至60mm并且尤其是40mm至50mm的寬度，這優選也對應于金屬板坯或者說金屬帶材中的帶狀板厚度過渡部的寬度。

規定，通過按照本發明的過渡區域連接的區域被加壓淬火，這尤其是具有較大板厚度或者說材料厚度的區域、即較厚的區域。

根據本發明的加壓淬火的金屬板成型件優選不具有表面涂層。但根據本發明的加壓淬火的金屬板成型件也可具有金屬腐蝕保護涂層。優選涉及鋁/鋁合金覆層或鋅/鋅合金覆層。腐蝕保護涂層已經可施加到例如用于制造連續變截面板的原始金屬板材料上。這種提前施加的保護層例如也可在加壓淬火時避免或至少減少生成氧化皮。

根據本發明的加壓淬火的金屬板成型件優選涉及用于機動車的底盤構件或車身構件。特別優選涉及用于機動車車身的安全和碰撞相關的結構構件。尤其是涉及優選用于b柱的立柱加強件。

通過并列的獨立權利要求，本發明還涉及一種用于機動車車身、尤其是用于b柱的立柱加強件，其構造為加壓淬火的金屬板成型件。所述立柱加強件包括加壓淬火的中間區域和與之連接的未硬化或僅少許硬化的底部區域。所述區域具有不同的板厚度，在所述區域之間構造有過渡區域，該過渡區域根據上述說明同時設計為厚度過渡區域和強度過渡區域。擴展方案和構型類似于上述說明產生。根據本發明的立柱加強件優選僅具有一個唯一的這種多功能的過渡區域，其位于軟的底部區域和堅固或者說硬的中間區域之間。

在底部區域中，通過軟的金屬板材料在碰撞情況下可實現有針對性的變形(如折彎)。避免了開裂和脆性斷裂。此外減小了缺口應力的不利作用。

優選規定，根據本發明的立柱加強件的加壓淬火的中間區域包括多個具有不同板厚度的區段或者說局部區域，所述局部區域構造有大致相同的強度。底部區域也可包括多個構造有不同板厚度和/或不同強度的區段或者說局部區域。底部區域尤其是也可被局部加壓淬火。

在根據本發明的立柱加強件的底部區域中可通過爐側措施(例如通過借助遮蔽板劃分的具有不同溫度的爐腔或通過為待加熱的金屬板材料使用覆蓋物，這兩者均使加熱溫度降低)和/或通過模具側措施(例如通過相應模具區域中的氣隙或通過用于在相應模具區域中局部加熱加壓淬火模具的加熱裝置，這兩者均使冷卻速度降低)來防止金屬板材料的加壓淬火，以便由此獲得軟的或至少僅少許硬化的組織。這同樣適用于其它根據本發明的加壓淬火的金屬板成型件。通過加壓淬火之后的局部熱處理制造軟的區域(例如事后對先前加壓淬火的相關區域進行退火)是可能的，但并非是優選的。優選規定，根據本發明的金屬板成型件在加壓淬火和通常尚待完全或局部實施的修整之后基本上即可直接安裝。在加壓淬火后，尤其是可對沒有涂層的、但必要時也可對有涂層的金屬板材料進行清洗。

附圖說明

下面參考示意性附圖示例性地并且不起限制作用地詳細說明本發明。附圖如下：

圖1以俯視圖示出用于pkw(轎車)車身的立柱加強件；

圖2以放大剖視圖示出在圖1的立柱加強件上的底部區域和中間區域之間的過渡區域。

具體實施方式

圖1示出用于b柱的立柱加強件(內柱)100。該立柱加強件構造為加壓淬火的金屬板成型件，其包括具有不同板厚度和不同強度的區域，由此不僅實現符合需要或符合要求的設計(在不同區域中要求不同)而且也實現重量優化的設計。立柱加強件100由一個單獨的連續變截面板制成。

在所示示例中，立柱加強件100具有加壓淬火的中間區域110，在該中間區域中金屬板材料具有通過加壓淬火獲得的例如至少1300mpa的強度。中間區域110包括多個大致強度相同(即構造有相同強度)、板厚度不同的區段或者說局部區域。頭側局部區域111例如具有2.3mm板厚度，中間局部區域112例如具有2.5mm板厚度并且底側局部區域113具有例如2.3mm板厚度。過渡部構造為連續過渡部、即沒有板厚度跳躍。立柱加強件100還包括底部區域130，在該底部區域中金屬板材料僅少許硬化或未硬化并且因此是軟的并且例如具有450mpa至800mpa的強度。底部區域130中的板厚度例如為1.9mm。立柱加強件100還包括頭部區域120，在該頭部區域中金屬板材料也是加壓淬火的并且與中間區域110一樣具有例如至少1300mpa的強度。頭部區域120中的板厚度例如為1.9mm。

因此立柱加強件100在中間區域110中構造得特別厚并且特別堅固，對中間區域的強度和剛度要求(例如基于乘客保護以及基于門鉸鏈和門鎖的連接)特別高。在底部區域130中通過強度較低或者說較軟的金屬板材料在碰撞情況下可實現有針對性的變形(如折彎)并且防止開裂和脆性斷裂，所述底部區域設置用于立柱加強件100在側門檻或類似物上的連接。

根據本發明，在加壓淬火的中間區域110和軟的底部區域130之間(這些區域具有不同的板厚度)設有一個過渡區域140，該過渡區域不僅設計為厚度過渡區域而且也設計為強度過渡區域。因此強度過渡區域大致對應于板厚度的過渡區域。沿著過渡區域140，中間區域110或其局部區域113與底部區域130相互隔開或者說在過渡區域140中轉入彼此。

帶狀過渡區域140在圖2中以放大剖視圖示出。在該過渡區域140內，金屬板材料的強度從450mpa至800mpa(在底部區域130中)逐漸或者說漸進過渡到或者說相應上升到至少1300mpa的強度(在中間區域110或其底側局部區域113中)。在該過渡區域140內，板厚度也逐漸并且因此無級地或無跳躍地從1.9mm增加到2.3mm(從底部區域130至底側局部區域113)。

過渡區域140優選具有20mm至60mm并且尤其是40mm至50mm的寬度。過渡區域140也可具有可變的寬度b，這是指在輪廓(根據圖1)上變化的寬度。

本發明的優點在于，可極為精確地構造根據本發明的加壓淬火的金屬板成型件(尤其是在具有不同強度和板厚度的區域之間的過渡位置上)的特性，并且可借助相對低的模具設計和加工費用實現質量再現的生產。

附圖標記列表

100立柱加強件(金屬板成型件)

110中間區域

111局部區域

112局部區域

113局部區域

120頭部區域

130底部區域

140過渡區域

b寬度