结构组件及结构组件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种结构组件，其特别用于机动车车身，以及一种结构组件的制造方法。
【背景技术】
[0002]从DE102011120519A1已知一种用于机动车的车辆支柱，其具有由冷成型板钢元件制造而成的内皮和由进一步成型的板钢元件制造而成的外皮。内皮具有在车辆支柱的纵向方向延伸的焊接凸缘并且该焊接凸缘与外皮的焊接凸缘相互重叠。在两板钢元件之间存在进一步增强和硬化的元件。增强结构的顶部相互叠加排列的焊接凸缘和凸出材料部分通过点焊连接或激光焊接连接的方式相互连接。
【发明内容】
[0003]本发明是基于提供一种可以简便方式连接至另外的组件并具有低重量的结构组件的目的。进一步的目的在于提出一种方法，可通过该方法制造相应的结构组件。
[0004]结构组件提供的方案，包括冷成型的第一成型部件，和沿着第二成型部件的纵向延伸具有可变厚度的热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连接至第一成型部件的连接部，其中第二成型部件的连接部与第一成型部件的外边缘隔开，从而使结构组件在连接部和外边缘之间具有第一成型部件的一成层的凸缘部，并且其中第一成型部件和第二成型部件沿连接部的连接边缘通过高能束焊缝相互连接。
[0005]根据本发明，第二成型部件的连接边缘相对第一成型部件的外边缘偏移，相应隔开，从而第一成型部件形成结构组件的一层的凸缘部。在截面中，结构组件具有精确的也可称为单层凸缘部的一凸缘层。换句话说，因为一层的，相应单层的凸缘部，结构组件具有其中第一成型部件和第二成型部件相互不重叠、相应地相互不覆盖的区域。上述单层部可用于连接至另外的组件并也可命名为焊接凸缘。由于仅第一成型部件而非第二成型部件的材料性能和厚度影响至另外的组件的连接，从而，结构组件特别适用于焊接至另外的组件，例如机动车的外壳。
[0006]因为一层的凸缘部，仅冷成型的第一成型部件必须以其他方式焊接或连接至另外的组件，而不受第二成型部件的潜在干扰。进一步地，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。进一步地，由于第二成型部件的连接边缘相对于第一成型部件的外边缘的偏移，高能束焊缝，简言之焊缝，可被横向制造从而在第一和第二成型部件之间实现牢固的连接。进一步地，由于第二成型部件的连接边缘相对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缘部的交叠而形成的材料加倍被避免，从而第二成型部件的重量被减轻，并且总体上提供一种更轻的结构组件。
[0007]进一步地，由于沿第二成型部件的纵向延伸而变化的薄片厚度，第二成型部件可局部地调整至相应的装填壳体。从而，更少坚固装填的第二成型部件或结构组件的部分区域可具有更小的厚度，由此减少了第二成型部件的材料使用，并且总体上结构组件的重量减少。相反地，特别坚固装填的第二成型部件、相应的结构组件的部分区域，可成型更厚并且从而更坚固。
[0008]在说明和权利要求中单独的和不确定的陈述为更好的可读性而被使用，其中这总也涉及这些元件的复数形式，只要总体的全文没有指定其代表其他。这尤其表示，结构组件可具有至少一凸缘部，至少一外边缘，至少一连接部，至少一连接边缘，至少一焊缝和另外的成型部件。
[0009]第一成型部件是由金属材料制造，优选由钢板制造的冷成型组件，在组件的纵向或横向方向的延伸的一部分具有厚度。通过冷成型处理表示金属在温度明显低于重结晶温度的温度时成型。冷乳，微合金钢板，例如HC 420LA+可用作钢材料。钢材料可包括镀层，例如镀锌层，特别是ZE75/75。
[0010]第二成型部件是由金属材料制造的热成型并且硬化的组件。本发明公开的热成型表示特别是在金属的重结晶温度以上的金属的成型。硬化的第二成型部件优选为钢板制造的成型部件，在组件的纵向或横向方向的延伸的一部分具有厚度。在一实施例中，硼钢，例如22MnB5，可用作钢材料，其中任何其他的可硬化的钢材料也可被考虑。第二成型部件可镀层，特别采用铝-硅-合金或锌，以避免在热成型中组件的增大或者用作第二成型部件的防腐。在这种情况，第二成型部件可在热成型之前和/或之后镀层。如果在热成型前提供镀层，生产第二板的条材，或板本身可被镀层。如果在热成型后提供镀层，成型的并且也许已经硬化的第二成型部件可被镀层。第二成型部件要么在热成型后硬化要么它在热成型过程中在至少部分区域优选完全地硬化。热成型和硬化可在例如冲压硬化工具中在一个处理步骤执行。此结合的成型和硬化处理也被称为冲压硬化。根据示例的实施例，第二成型部件可由板加工而成，板在热成型前在至少800-850摄氏度加热，然后迅速放入成型工具并且在热环境中成型，从而因接触成型工具被迅速冷却。成型工具可被从内部以被动方式冷却。成型部件的冷却可以在例如大约15秒内或更少以确定的方式低至例如大约200摄氏度下发生。除了上述描述的冲压硬化第二成型部件也可采用与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变板厚的部分区域，其也可例如通过条材的柔性乳制或通过相互连接不同板厚的数个组件而制造。通过柔性乳制而生产的具有可变板厚的板，也被称为连续变截面辊乳板。从具有不同厚度的数个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)。原则上第一和第二成型部件一样可由不同的材料制造；重要的是，这些具有至少金属的部分区域，从而成型为形成三维结构。组件也被称为成型部件。
[0012]根据本发明的一方面，结构组件明确地具有两成型部件，即冷成型的第一成型部件和热成型并且硬化的第二成型部件。优势地，第一成型部件形成结构组件的内部并且第二成型部件形成结构组件的外部。设置在结构组件外侧的各自的外表面自由地可接近。
[0013]优选地，凸缘部沿着第一成型部件的至少50%的纵向延伸具有超过20毫米的横向延伸。换言之，沿着第一成型部件的至少50%的纵向延伸，第一和第二成型部件之间的连接边缘和第一成型部件的外边缘之间的间距超过20毫米。优选地，沿着第一成型部件的或多或少的整个长度，也就是沿第一成型部件的至少90%的纵向延伸，凸缘部比20毫米宽。因为此宽凸缘部，第一成型部件提供足够宽的焊接凸缘，以沿凸缘部连接结构组件至另外的组件。所述不属于结构组件的另外的组件，可为例如外皮，相应地机动车的外壳。
[0014]进一步地，连接部在结构组件的截面视图中可具有小于10毫米的宽度。沿第二成型部件的长度的至少最大部分，连接部可具有所述窄的宽度。进一步地，第一成型部件的凸缘部可沿第一成型部件的纵向延伸的至少50%而延伸。另外或作为替代，连接部可沿第二成型部件的纵向延伸的至少50%而延伸。凸缘部和连接部也可具有至少大约相同的长度并且沿第一和第二成型部件之间的邻接的纵向部分延伸。通过此方法第一和第二成型部件可沿长纵向区段通过高能焊缝而相互连接。具有优势地，焊缝，相比于接触点焊方法，不需要透过第一和第二成型部件的板而焊接，但是高能焊缝沿第二成型部件的连接边缘设置在第一成型部件上。从而，连接部可形成为特别窄，从而节省重量。
[0015]以优选的方式高能焊缝沿连接边缘的边缘长度的至少50%而连续地形成。从而，相比于仅有部分的点焊，在第一和第二成型部件之间提供非常稳定的连接。根据本发明的公开内容，连续的焊缝不仅仅限定为字面意义上的连续的焊缝，而且显然也表示包括缝合缝，其中相邻的焊接点可相互重叠。
[0016]根据本发明的另外的方面，第二成型部件的连接部可与第一成型部件围住1-90°的角度。换言之，第二成型部件的连接部可倾斜或以直角设置在第一成型部件上。以此方式，两成型部件至少在仅沿连接边缘的连接部的区域相互邻接。从而特别窄的连接部可被提供，因此有助于形成轻的第二成型部件并且由此形成总体上轻的结构组件。因为窄的连接部，第一和第二成型部的不同板厚的重叠被避免，因此两成型部件可更容易地连接。在第二成型部件的板厚变化的情况下，该情况对于关于结构组件的强度的特殊用途或市场的特殊需求可能是必要的，因为窄的连接部，第一成型部件没有必要局部地相应调整。这样，第一成型部件，例如也被称为闭合面板的机动车B柱的内面板，可具有总是相同的尺寸，并且仅仅第二成型部件，例如B柱的外面板，可根据相应的用途和市场特殊需求调整。进一步地，具有优势的，因为焊缝后面的在第一成型部件上的连接部的倾斜设置，变宽的空间可形成，该空间可用于排出在高能束焊接工序中逸出的金属蒸汽。
[0017]根据本发明的另外的方面提供有，第二成型部件的连接部以突出部形状成型，该连接部啮合在第一成型部件中形成的狭槽中。以此方式提供插入连接，该连接额外增强了第一和第二成型部件之间的连接。更具体地