超高强度钢汽车车门防撞梁及其制造方法.pdf

本发明涉及超高强度钢汽车车门防撞梁，梁体为横断面呈“U”形的钢板成型整体构件，在梁体的左部设有主定位孔、右部设有副定位孔，在梁体的左、右两端分别设有焊接搭接面，其特征在于：梁体的材质为超高强度钢，其成分中含有C＝0.11％，Si＝0.20％，Mn＝1.6％，P≤0.015％，S≤0.002％，Al＝0.04％，Nb≤0.015％。其制造方法的步骤如下：第一步，成型拉延：获得初步的“U”形型面的毛坯件；第二步，切边冲孔：得到梁体坯件；第三步，翻边整形：制得成品。本发明选择超高强度，使用冷冲压成型方法制造的汽车车门防撞梁，能有效地防止或避免出现开裂、扭曲、回弹变形的情况发生，保证产品的精度和强度。

1、  超高强度钢汽车车门防撞梁，梁体(1)为横断面呈“U”形的钢板成型整体构件，呈细长形状；在梁体的右部设有主定位孔(6)、左部设有副定位孔(7)；在梁体的左、右两端分别设有焊接搭接面(10)和(11)；其特征在于：梁体(1)的材质为超高强度钢。

2、  根据权利要求1所述的超高强度钢汽车车门防撞梁，其特征在于：制造梁体(1)的超高强度钢的成分中含有C＝0.11％，Si＝0.20％，Mn＝1.6％，P≤0.015％，S≤0.002％，Al＝0.04％，Nb≤0.015％，其屈服强度大于950Mpa，抗拉强度大于1200Mpa。

3、  如权利要求1所述的超高强度钢汽车车门防撞梁的制造方法，其步骤如下：
第一步，成型拉延：采用以成型为主拉延为辅的成型拉延模具，在800T的油压设备上进行，板料(1-1)通过成型拉延获得初步的“U”形型面的毛坯件；压机力参数：上缸力：560T；下缸力：120T，保压时间2S；
第二步，切边冲孔：采用切边模具，在800T的油压机上进行，切除毛坯件上的多余工艺废料，冲出的主定位孔(6)、副定位孔(7)；并沿修边轮廓线(8)进行修边，得到梁体坯件；
第三步，翻边整形：采用翻边模具，在800T的油压机上进行，对梁体坯件中间部分的侧面进行了翻边，对梁体坯件两端的焊接搭接面(10)和(11)进行了整形，制得成品。

超高强度钢汽车车门防撞梁及其制造方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件及其制造方法，具体涉及超高强度钢汽车车门防撞梁及其制造方法。
背景技术
众所周知，汽车车门防撞梁是汽车最为重要的安全部件之一，它在汽车发生侧面碰撞时，对乘员的安全保护致关重要。由于要求很高的强度，其材料及成型工艺的选择都非常关键。在很多主机厂普遍采用热成型材料及热成型工艺来制造汽车车门防撞梁。热成型工艺一般为：下料→板料涂层→加热板材→模具中成型并冷却→喷沙→激光切割。热成型材料主要含有锰、硼等合金元素，从而增强其淬透性。热成型材料在加热前强度并不高，在加热升温后其强度降低，塑性增强，可以成型出复杂的零件形状及稳定的零件尺寸，在成型的同时，依靠模具的冷却系统淬火得到马氏体组织从而使强度增高。由于采用热成型工艺，设备投入大，需要解决高温防氧化和模具冷却系统设计的问题，实施难度大。因此，选择另外的材料和制造方法，生产汽车车门防撞梁是客观存在的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高强度钢汽车车门防撞梁，它采用超高强度钢板制造，不仅能满足汽车车门防撞梁的强度要求，而且能使制造成本大大降低。
本发明所述的超高强度钢汽车车门防撞梁，梁体为横断面呈“U”形的钢板成型整体构件，呈细长形状；在梁体的右部设有主定位孔、左部设有副定位孔；在梁体的左、右两端分别设有焊接搭接面，其特征在于：梁体的材质为超高强度钢。梁体横断面设计呈“U”形，可以提高整体的刚度和挠度。
所述的超高强度钢汽车车门防撞梁，其特征在于：制造梁体的超高强度钢的成分中含有C＝0.11％，Si＝0.20％，Mn＝1.6％，P≤0.015％，S≤0.002％，Al＝0.04％，Nb≤0.015％，其屈服强度大于950Mpa，抗拉强度大于1200Mpa。
该超高强度钢是在低碳钢中添加少量的合金元素，使其与碳、氮等元素形成碳化物、氮化物，得到主要是铁素体为基体、马氏体为硬质相的显微组织，较高含量的马氏体用于提高强度，适量的铁素体用于保持延伸率；由于晶粒高度细化、成份控制精确，杂质含量极少，因此与普通高强度钢相比，机械性能更稳定均匀。Docol 1200M(瑞典SSAB公司生产的)是冷轧钢板，它不需要像热成型工艺那样靠加热淬火发生相变来增加强度，它冲压前板料的强度就决定了成型后零件的强度。
本发明的另一个目的是提供一种超高强度钢汽车车门防撞梁的制造方法，它能有效地防止或避免在冲压过程中出现开裂、扭曲、回弹变形的情况发生，保证产品的精度和强度。
本发明所述的超高强度钢汽车车门防撞梁的制造方法，其步骤如下：
第一步，成型拉延：采用以成型为主拉延为辅的成型拉延模具，在800T的油压设备上进行，板料通过成型拉延获得初步的“U”形型面的毛坯件；压机力参数：上缸力：560T；下缸力：120T，保压时间2S。
由于材料强度高，延伸率低，所以模具结构采用成以成型为主拉延为辅的成型拉延模。为保证必要的成型深度，必须施加较大的压边力，但过大的压边力和低的延伸率将导致零件容易破裂。
第二步，切边冲孔：采用切边模具，在800T的油压机上进行，切除毛坯件上的多余工艺废料，冲出的主定位孔、副定位孔；并沿修边轮廓线进行修边，得到梁体坯件。
切边前由上模压料器将成型后的板料压紧，按照预订的修边轮廓线切出翻边前的形状及切除多余的工艺补废料-工艺补充面和拉延筋，工艺补充面边缘出现的裂纹也会被切除；由于上模压料器采用整体平板式接触施力，细长的零件不会发生扭转变形，从而保证冲出的主、副定位孔的精度。
第三步，翻边整形：采用翻边模具，在800T的油压机上进行，对梁体坯件中间部分的侧面进行了翻边，对梁体坯件两端的焊接搭接面进行了整形，制得成品。
由于零件呈细长特点，为防止轴向发生扭曲，翻边从两侧对称施力，保证翻边的垂直度；整形对中间部分的开口尺寸不发生作用，主要是针对两端的焊接搭接面，从而保证零件与门内板的匹配平面度。根据试制模调试经验，模具需要的冲压力不大，选用800T油压机为最佳。压力参数：上缸压力：480T。
本发明和现有技术相比具有以下优点：选择超高强度，使用冷冲压成型方法制造的汽车车门防撞梁，能有效地防止或避免在冲压过程中出现开裂、扭曲、回弹变形的情况发生，保证产品的精度和强度；经长春国家汽车测试中心执行的门系统静态入侵实验和经天津国家汽车测试中心执行的整车级侧面碰撞测试均表明，该方法制造的汽车门防撞梁满足了国家汽车安全法规测试要求，其安全性能得分超过原来的热成型材料和工艺制成的汽车车门防撞梁。
附图说明
图1为本发明所述的超高强度钢汽车车门防撞梁的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的A-A断面图。
图4为超高强度钢汽车车门防撞梁安装在车门中的示意图。
图5为汽车车门防撞梁成形拉延模结构示意图。
图6为板料经成型拉延工序后的示意图。
图7为梁体坯件经切边冲孔工序示意图。
图8为汽车车门防撞梁翻边整形工序后的示意图。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，本发明所述的超高强度钢汽车车门防撞梁的梁体1为横断面呈“U”形的钢板成型整体构件，梁体呈细长形状，在梁体的右部设有主定位孔6、左部设有副定位孔7，在梁体的左、右两端分别设有焊接搭接面10和11；
梁体1的材质为超高强度钢，其成分中含有C＝0.11％，Si＝0.20％，Mn＝1.6％，P≤0.015％，S≤0.002％，Al＝0.04％，Nb≤0.015％，其屈服强度大于950Mpa，抗拉强度大于1200Mpa。选用的材料为Docol 1200M(瑞典SSAB公司生产的)，属于超高强度钢板。
参见图4，本发明所述的超高强度钢汽车车门防撞梁梁体1安装在车门2中，其左、右两端的焊接搭接面10和11分别与车门2的两边焊接。
本发明所述的超高强度钢汽车车门防撞梁通过以下步骤制成：
第一步，成型拉延：参见图5，采用以成型为主拉延为辅的成型拉延模具，在800T的油压机上进行，油压机的力参数：上缸力：560T；下缸力：120T，保压时间2S；板料1-1通过成型拉延获得初步的“U”形型面的毛坯件(参见图6)。具体操作是将下好的超高强度钢板板料1-1放到成型拉延模具的压边圈15上，由压边圈上的限位块来确定板料放置位置；使上模13向下运动，与压边圈一起将板料压紧，压边圈也同时向下运动；随着压边圈继续下行，下模14上的凸模12上升，板料通过成型拉延获得初步的“U”形型面的毛坯件。为防止起皱，设计拉延筋5来增加压边力，使得成型充分，同时将易开裂部位转移到工艺补充面4上，并在后续的切边工序中切除，从而降低制造难度。
第二步，切边冲孔：采用切边模具，在800T的油压机上进行，切除毛坯件上的多余工艺废料-工艺补充面4和拉延筋5；冲出的主定位孔6、副定位孔7；并沿修边轮廓线8进行修边，得到梁体坯件(参见图7)。
第三步，翻边整形：采用翻边模具，在800T的油压机上进行，对梁体坯件中间部分的侧面压出翻边9，对梁体两端的焊接搭接面10和11进行了整形，制得成品(参见图8)。