結構組件及結構組件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種結構組件，其特別用于機動車車身，以及一種結構組件的制造方法。
【背景技術】
[0002]從DE9A1已知一種用于機動車的車輛支柱，其具有由冷成型板鋼元件制造而成的內皮和由進一步成型的板鋼元件制造而成的外皮。內皮具有在車輛支柱的縱向方向延伸的焊接凸緣并且該焊接凸緣與外皮的焊接凸緣相互重疊。在兩板鋼元件之間存在進一步增強和硬化的元件。增強結構的頂部相互疊加排列的焊接凸緣和凸出材料部分通過點焊連接或激光焊接連接的方式相互連接。

【發明內容】

[0003]本發明是基于提供一種可以簡便方式連接至另外的組件并具有低重量的結構組件的目的。進一步的目的在于提出一種方法，可通過該方法制造相應的結構組件。
[0004]結構組件提供的方案，包括冷成型的第一成型部件，和沿著第二成型部件的縱向延伸具有可變厚度的熱成型的和硬化的第二成型部件，其中第二成型部件具有用于連接至第一成型部件的連接部，其中第二成型部件的連接部與第一成型部件的外邊緣隔開，從而使結構組件在連接部和外邊緣之間具有第一成型部件的一成層的凸緣部，并且其中第一成型部件和第二成型部件沿連接部的連接邊緣通過高能束焊縫相互連接。
[0005]根據本發明，第二成型部件的連接邊緣相對第一成型部件的外邊緣偏移，相應隔開，從而第一成型部件形成結構組件的一層的凸緣部。在截面中，結構組件具有精確的也可稱為單層凸緣部的一凸緣層。換句話說，因為一層的，相應單層的凸緣部，結構組件具有其中第一成型部件和第二成型部件相互不重疊、相應地相互不覆蓋的區域。上述單層部可用于連接至另外的組件并也可命名為焊接凸緣。由于僅第一成型部件而非第二成型部件的材料性能和厚度影響至另外的組件的連接，從而，結構組件特別適用于焊接至另外的組件，例如機動車的外殼。
[0006]因為一層的凸緣部，僅冷成型的第一成型部件必須以其他方式焊接或連接至另外的組件，而不受第二成型部件的潛在干擾。進一步地，第一成型部件是冷成型，因此相比于硬化的第二成型部件可良好地焊接。進一步地，由于第二成型部件的連接邊緣相對于第一成型部件的外邊緣的偏移，高能束焊縫，簡言之焊縫，可被橫向制造從而在第一和第二成型部件之間實現牢固的連接。進一步地，由于第二成型部件的連接邊緣相對于第一成型部件的偏移，由于第二成型部件在第一成型部件的凸緣部的交疊而形成的材料加倍被避免，從而第二成型部件的重量被減輕，并且總體上提供一種更輕的結構組件。
[0007]進一步地，由于沿第二成型部件的縱向延伸而變化的薄片厚度，第二成型部件可局部地調整至相應的裝填殼體。從而，更少堅固裝填的第二成型部件或結構組件的部分區域可具有更小的厚度，由此減少了第二成型部件的材料使用，并且總體上結構組件的重量減少。相反地，特別堅固裝填的第二成型部件、相應的結構組件的部分區域，可成型更厚并且從而更堅固。
[0008]在說明和權利要求中單獨的和不確定的陳述為更好的可讀性而被使用，其中這總也涉及這些元件的復數形式，只要總體的全文沒有指定其代表其他。這尤其表示，結構組件可具有至少一凸緣部，至少一外邊緣，至少一連接部，至少一連接邊緣，至少一焊縫和另外的成型部件。
[0009]第一成型部件是由金屬材料制造，優選由鋼板制造的冷成型組件，在組件的縱向或橫向方向的延伸的一部分具有厚度。通過冷成型處理表示金屬在溫度明顯低于重結晶溫度的溫度時成型。冷乳，微合金鋼板，例如HC 420LA+可用作鋼材料。鋼材料可包括鍍層，例如鍍鋅層，特別是ZE75/75。
[0010]第二成型部件是由金屬材料制造的熱成型并且硬化的組件。本發明公開的熱成型表示特別是在金屬的重結晶溫度以上的金屬的成型。硬化的第二成型部件優選為鋼板制造的成型部件，在組件的縱向或橫向方向的延伸的一部分具有厚度。在一實施例中，硼鋼，例如22MnB5，可用作鋼材料，其中任何其他的可硬化的鋼材料也可被考慮。第二成型部件可鍍層，特別采用鋁-硅-合金或鋅，以避免在熱成型中組件的增大或者用作第二成型部件的防腐。在這種情況，第二成型部件可在熱成型之前和/或之后鍍層。如果在熱成型前提供鍍層，生產第二板的條材，或板本身可被鍍層。如果在熱成型后提供鍍層，成型的并且也許已經硬化的第二成型部件可被鍍層。第二成型部件要么在熱成型后硬化要么它在熱成型過程中在至少部分區域優選完全地硬化。熱成型和硬化可在例如沖壓硬化工具中在一個處理步驟執行。此結合的成型和硬化處理也被稱為沖壓硬化。根據示例的實施例，第二成型部件可由板加工而成，板在熱成型前在至少800-850攝氏度加熱，然后迅速放入成型工具并且在熱環境中成型，從而因接觸成型工具被迅速冷卻。成型工具可被從內部以被動方式冷卻。成型部件的冷卻可以在例如大約15秒內或更少以確定的方式低至例如大約200攝氏度下發生。除了上述描述的沖壓硬化第二成型部件也可采用與已知不同的方式硬化。
[0011]除了第二成型部件第一成型部件可包括具有可變板厚的部分區域，其也可例如通過條材的柔性乳制或通過相互連接不同板厚的數個組件而制造。通過柔性乳制而生產的具有可變板厚的板，也被稱為連續變截面輥乳板。從具有不同厚度的數個部分板放在一起并且相互焊接的板，也被叫做拼焊板(tailor welded blanks)。原則上第一和第二成型部件一樣可由不同的材料制造；重要的是，這些具有至少金屬的部分區域，從而成型為形成三維結構。組件也被稱為成型部件。
[0012]根據本發明的一方面，結構組件明確地具有兩成型部件，即冷成型的第一成型部件和熱成型并且硬化的第二成型部件。優勢地，第一成型部件形成結構組件的內部并且第二成型部件形成結構組件的外部。設置在結構組件外側的各自的外表面自由地可接近。
[0013]優選地，凸緣部沿著第一成型部件的至少50%的縱向延伸具有超過20毫米的橫向延伸。換言之，沿著第一成型部件的至少50%的縱向延伸，第一和第二成型部件之間的連接邊緣和第一成型部件的外邊緣之間的間距超過20毫米。優選地，沿著第一成型部件的或多或少的整個長度，也就是沿第一成型部件的至少90%的縱向延伸，凸緣部比20毫米寬。因為此寬凸緣部，第一成型部件提供足夠寬的焊接凸緣，以沿凸緣部連接結構組件至另外的組件。所述不屬于結構組件的另外的組件，可為例如外皮，相應地機動車的外殼。
[0014]進一步地，連接部在結構組件的截面視圖中可具有小于10毫米的寬度。沿第二成型部件的長度的至少最大部分，連接部可具有所述窄的寬度。進一步地，第一成型部件的凸緣部可沿第一成型部件的縱向延伸的至少50%而延伸。另外或作為替代，連接部可沿第二成型部件的縱向延伸的至少50%而延伸。凸緣部和連接部也可具有至少大約相同的長度并且沿第一和第二成型部件之間的鄰接的縱向部分延伸。通過此方法第一和第二成型部件可沿長縱向區段通過高能焊縫而相互連接。具有優勢地，焊縫，相比于接觸點焊方法，不需要透過第一和第二成型部件的板而焊接，但是高能焊縫沿第二成型部件的連接邊緣設置在第一成型部件上。從而，連接部可形成為特別窄，從而節省重量。
[0015]以優選的方式高能焊縫沿連接邊緣的邊緣長度的至少50%而連續地形成。從而，相比于僅有部分的點焊，在第一和第二成型部件之間提供非常穩定的連接。根據本發明的公開內容，連續的焊縫不僅僅限定為字面意義上的連續的焊縫，而且顯然也表示包括縫合縫，其中相鄰的焊接點可相互重疊。
[0016]根據本發明的另外的方面，第二成型部件的連接部可與第一成型部件圍住1-90°的角度。換言之，第二成型部件的連接部可傾斜或以直角設置在第一成型部件上。以此方式，兩成型部件至少在僅沿連接邊緣的連接部的區域相互鄰接。從而特別窄的連接部可被提供，因此有助于形成輕的第二成型部件并且由此形成總體上輕的結構組件。因為窄的連接部，第一和第二成型部的不同板厚的重疊被避免，因此兩成型部件可更容易地連接。在第二成型部件的板厚變化的情況下，該情況對于關于結構組件的強度的特殊用途或市場的特殊需求可能是必要的，因為窄的連接部，第一成型部件沒有必要局部地相應調整。這樣，第一成型部件，例如也被稱為閉合面板的機動車B柱的內面板，可具有總是相同的尺寸，并且僅僅第二成型部件，例如B柱的外面板，可根據相應的用途和市場特殊需求調整。進一步地，具有優勢的，因為焊縫后面的在第一成型部件上的連接部的傾斜設置，變寬的空間可形成，該空間可用于排出在高能束焊接工序中逸出的金屬蒸汽。
[0017]根據本發明的另外的方面提供有，第二成型部件的連接部以突出部形狀成型，該連接部嚙合在第一成型部件中形成的狹槽中。以此方式提供插入連接，該連接額外增強了第一和第二成型部件之間的連接。更具體地