B柱及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種B柱及制造方法，屬于車輛部件技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的B柱是汽車上的豎梁，位于駕駛艙的前座和后座之間，從車頂延伸到車底部。B柱不但支撐車頂蓋，還要承受前、后車門的支承力，在B柱上還要裝置一些附加零部件，例如前排座位的安全帶，有時(shí)還要穿電線線束。因此B柱大都有外凸半徑，以保證有較好的力傳遞性能?，F(xiàn)代轎車的B柱截面形狀是比較復(fù)雜的，它由多件沖壓鋼板焊接而成。隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，不用焊接而直接采用液壓成型的封閉式截面中柱已經(jīng)問世，它的剛度大大提高而重量大幅減小，有利于現(xiàn)代轎車的輕量化。
[0003]在側(cè)碰試驗(yàn)和交通事故中，B柱起著重要的抗沖擊作用。現(xiàn)有的B柱一般采用一塊厚度無變化B柱的結(jié)構(gòu)來承受側(cè)面碰撞造成的沖擊，也有采用拼焊板結(jié)構(gòu)將不同厚度的鋼板焊接在一起的方式。采用厚度有變化B柱的結(jié)構(gòu)存在的優(yōu)點(diǎn)是，能更好保護(hù)駕乘人員，碰撞時(shí)能達(dá)到變形吸能目的；而采用傳統(tǒng)同等厚度鋼板焊接的方式，存在的缺陷是:(1)B柱和加強(qiáng)鋼板一般為冷沖壓件，需要新開模具和焊接工裝；(2)同等強(qiáng)度的冷沖件重量大，不符合輕量化趨勢；(3) B柱和加強(qiáng)鋼板分別成型后的制件再實(shí)現(xiàn)匹配焊接，穩(wěn)定性不高，質(zhì)量控制較難，報(bào)廢率高；(4) B柱上下強(qiáng)度一樣，發(fā)生側(cè)面碰撞時(shí)，沒有吸能變形部位，巨大沖擊力回危害駕駛員安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種B柱及制造方法，采用液壓成形的加強(qiáng)管，可以根據(jù)B柱形狀靈活變化加強(qiáng)管的截面設(shè)計(jì)，使每個(gè)截面負(fù)載更加均勻，并且符合車輛輕量化要求。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述B柱，包括B柱主體，B柱主體頂部為與車頂固定的上固定部，B柱主體底部為與門檻固定的下固定部；其特征是:所述B柱主體的上部為第一厚度區(qū)域，下部為第二厚度區(qū)域，中部為第三厚度區(qū)域；所述第一厚度區(qū)域和第二厚度區(qū)域的厚度為1.2 mm，第三厚度區(qū)域的厚度為1.7 mm ;所述第一厚度區(qū)域和第二厚度區(qū)域的高度分別占B柱主體高度的1/4?1/3 ;在所述第三厚度區(qū)域設(shè)置加強(qiáng)管，加強(qiáng)管為中空管，由液壓成形工藝得到。
[0006]所述加強(qiáng)管的管壁厚度為1.8mm±30%。
[0007]所述B柱的制造方法，其特征是，包括以下步驟:
(1)采用激光拼焊得到具有第一厚度區(qū)域、第二厚度區(qū)域和第三厚度區(qū)域的B柱主體的坯料，將B柱主體的坯料在加熱爐內(nèi)加熱至850?940°C，使其轉(zhuǎn)化為奧氏體組織，所述B柱主體的坯料采用22MnB5 (俗稱硼鋼)；
(2)將奧氏體化后的B柱主體的坯料在模具內(nèi)進(jìn)行熱成型，并同時(shí)淬火；其中，第一厚度區(qū)域和第二厚度區(qū)域的厚度為1.2 mm，第三厚度區(qū)域的厚度為1.7 mm ; (3)選擇材質(zhì)為低碳鋼、不銹鋼、鋁、鋁鎂合金的直管，將直管在常溫下進(jìn)行彎管，并預(yù)成型得以與加強(qiáng)管最終形狀基本一致的零件；所述直管的材質(zhì)為微合金鋼、雙相鋼或多相鋼；
(4)將步驟(3)預(yù)成型后的零件在模具中由壓力機(jī)進(jìn)行液壓成形，具體過程為:模具在壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)下閉合，壓力機(jī)的水系統(tǒng)向預(yù)成形后的管狀零件的內(nèi)腔進(jìn)行注水，使得零件的內(nèi)腔充滿水；軸向缸向零件移動(dòng)并將零件密封，同時(shí)向零件內(nèi)腔注入高壓水，在高壓水的作用下，工件變形，直至與模具的成型面貼合，得到所需要的加強(qiáng)管的形狀；所述高壓水的內(nèi)壓力為5?250MPa，軸向缸推力為5?100噸；
(5 )將步驟(2 )熱成型得到的B柱主體和步驟(4)液壓成形得到的加強(qiáng)管焊接在一起，得到所述的B柱。
[0008]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)加強(qiáng)管采用液壓成形工藝，具有輕量化的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)品的強(qiáng)度更高，重量反而更輕；(2)應(yīng)力集中小:相對(duì)于傳統(tǒng)沖壓工藝，即沖壓兩片零件再焊接到一起的工藝，使用液壓成形工藝可以根據(jù)B柱主體的情況靈活變化截面設(shè)計(jì)，讓每個(gè)截面的負(fù)載更加均勻；(3)尺寸質(zhì)量更高:由于液壓成形工藝成形時(shí)內(nèi)部壓力很高，工件塑性變形處理壓應(yīng)力狀態(tài)，而非傳統(tǒng)從沖壓工藝的拉、壓兩種應(yīng)力狀態(tài)，這樣更容易產(chǎn)生零件回彈，零件的尺寸精度因而更高。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明所述B柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為所加強(qiáng)管的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]如圖1?圖2所示:所述B柱包括上固定部1、下固定部2、B柱主體3、第一厚度區(qū)域4、第二厚度區(qū)域5、第三厚度區(qū)域6、加強(qiáng)管7等。
[0013]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括B柱主體3，B柱主體3頂部為與車頂固定的上固定部1，B柱主體3底部為與門檻固定的下固定部2 ;所述B柱主體3的上部為第一厚度區(qū)域4，下部為第二厚度區(qū)域5，中部為第三厚度區(qū)域6 ;所述第一厚度區(qū)域4和第二厚度區(qū)域5的厚度為1.2 mm,第三厚度區(qū)域6的厚度為1.7 mm ;所述第一厚度區(qū)域4和第二厚度區(qū)域5的高度分別占B柱主體3高度的1/4?1/3 ;在所述第三厚度區(qū)域6設(shè)置加強(qiáng)管7，加強(qiáng)管7為中空管，由液壓成形工藝得到；
所述加強(qiáng)管7的管壁厚度為1.8mm±30%。
[0014]所述B柱的制造方法，包括以下步驟:
(1)采用激光拼焊得到具有第一厚度區(qū)域、第二厚度區(qū)域和第三厚度區(qū)域的B柱主體的坯料，將B柱主體的坯料在加熱爐內(nèi)加熱至850?940°C，使其轉(zhuǎn)化為奧氏體組織，所述B柱主體的坯料采用22MnB5 (俗稱硼鋼)；
(2)將奧氏體化后的B柱主體的坯料在模具內(nèi)進(jìn)行熱成型，并同時(shí)淬火；其中，第一厚度區(qū)域4和第二厚度區(qū)域5的厚度為1.2 mm,第三厚度區(qū)域6的厚度為1.7 mm ;
(3)選擇材質(zhì)為低碳鋼、不銹鋼、鋁、鋁鎂合金的直管，將直管在常溫下進(jìn)行彎管，并預(yù)成型得以與加強(qiáng)管最終形狀基本一致的零件；所述直管的材質(zhì)為微合金鋼(如SM355MC)、雙相鋼(如DP800)或多相鋼；
(4)將步驟(3)預(yù)成型后的零件在模具中由壓力機(jī)進(jìn)行液壓成形，具體過程為:模具在壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)下閉合，壓力機(jī)的水系統(tǒng)向預(yù)成形后的管狀零件的內(nèi)腔進(jìn)行注水，使得零件的內(nèi)腔充滿水；軸向缸向零件移動(dòng)并將零件密封，同時(shí)向零件內(nèi)腔注入高壓水，在高壓水的作用下，工件變形，直至與模具的成型面貼合，得到所需要的加強(qiáng)管的形狀；所述高壓水的內(nèi)壓力為5?250MPa，軸向缸推力為5?100噸；
(5 )將步驟(2 )熱成型得到的B柱主體和步驟(4)液壓成形得到的加強(qiáng)管焊接在一起，得到所述的B柱。
[0015]本發(fā)明的加強(qiáng)管采用內(nèi)空的管件進(jìn)行液壓成形得到，B柱主體由熱壓成形得到，具有以下效果:(I)加強(qiáng)管采用液壓成形工藝，具有輕量化的優(yōu)點(diǎn)，即產(chǎn)品的強(qiáng)度更高，重量反而更輕；(2)應(yīng)力集中小:相對(duì)于傳統(tǒng)沖壓工藝，即沖壓兩片零件再焊接到一起的工藝，使用液壓成形工藝可以根據(jù)B柱主體的情況靈活變化截面設(shè)計(jì)，讓每個(gè)截面的負(fù)載更加均勻；(3)尺寸質(zhì)量更高:由于液壓成形工藝成形時(shí)內(nèi)部壓力很高，工件塑性變形處理壓應(yīng)力狀態(tài)，而非傳統(tǒng)從沖壓工藝的拉、壓兩種應(yīng)力狀態(tài)，這樣更容易產(chǎn)生零件回彈，零件的尺寸精度因而更高；(4)此種方法得到的B柱在碰撞時(shí)能有效保證駕駛員頭部區(qū)域不變形，而B柱下部由于強(qiáng)度弱，變形達(dá)到吸能的目的，故能較好的保護(hù)駕駛員安全。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種B柱，包括B柱主體(3)，B柱主體(3)頂部為與車頂固定的上固定部(1)，B柱主體(3)底部為與門檻固定的下固定部(2);其特征是:所述B柱主體(3)的上部為第一厚度區(qū)域(4)，下部為第二厚度區(qū)域(5)，中部為第三厚度區(qū)域(6);所述第一厚度區(qū)域(4)和第二厚度區(qū)域(5)的厚度為1.2 mm，第三厚度區(qū)域(6)的厚度為1.7 mm ;所述第一厚度區(qū)域(4)和第二厚度區(qū)域(5)的高度分別占B柱主體(3)高度的1/4?1/3 ;在所述第三厚度區(qū)域(6)設(shè)置加強(qiáng)管(7)，加強(qiáng)管(7)為中空管，由液壓成形工藝得到。
2.如權(quán)利要求1所述的B柱，其特征是:所述加強(qiáng)管(7)的管壁厚度為1.8mm±30%。
3.一種B柱的制造方法，其特征是，包括以下步驟: (1)采用激光拼焊得到具有第一厚度區(qū)域、第二厚度區(qū)域和第三厚度區(qū)域的B柱主體的坯料，將B柱主體的坯料在加熱爐內(nèi)加熱至850?940°C，使其轉(zhuǎn)化為奧氏體組織，所述B柱主體的坯料采用22MnB5 ； (2)將奧氏體化后的B柱主體的坯料在模具內(nèi)進(jìn)行熱成型，并同時(shí)淬火；其中，第一厚度區(qū)域(4)和第二厚度區(qū)域(5)的厚度為1.2 mm，第三厚度區(qū)域(6)的厚度為1.7 mm ; (3)選擇材質(zhì)為低碳鋼、不銹鋼、鋁、鋁鎂合金的直管，將直管在常溫下進(jìn)行彎管，并預(yù)成型得以與加強(qiáng)管最終形狀基本一致的零件；所述直管的材質(zhì)為微合金鋼、雙相鋼或多相鋼； (4)將步驟(3)預(yù)成型后的零件在模具中由壓力機(jī)進(jìn)行液壓成形，具體過程為:模具在壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)下閉合，壓力機(jī)的水系統(tǒng)向預(yù)成形后的管狀零件的內(nèi)腔進(jìn)行注水，使得零件的內(nèi)腔充滿水；軸向缸向零件移動(dòng)并將零件密封，同時(shí)向零件內(nèi)腔注入高壓水，在高壓水的作用下，工件變形，直至與模具的成型面貼合，得到所需要的加強(qiáng)管的形狀；所述高壓水的內(nèi)壓力為5?250MPa，軸向缸推力為5?100噸； (5 )將步驟(2 )熱成型得到的B柱主體和步驟(4)液壓成形得到的加強(qiáng)管焊接在一起，得到所述的B柱。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種B柱及制造方法，包括B柱主體，B柱主體頂部為與車頂固定的上固定部，B柱主體底部為與門檻固定的下固定部；其特征是：所述B柱主體的上部為第一厚度區(qū)域，下部為第二厚度區(qū)域，中部為第三厚度區(qū)域；所述第一厚度區(qū)域和第二厚度區(qū)域的厚度為1.2 mm，第三厚度區(qū)域的厚度為1.7 mm；所述第一厚度區(qū)域和第二厚度區(qū)域的高度分別占B柱主體高度的1/4～1/3；在所述第三厚度區(qū)域設(shè)置加強(qiáng)管，加強(qiáng)管為中空管，由液壓成形工藝得到。所述加強(qiáng)管的管壁厚度為1.8mm±30%。本發(fā)明采用液壓成形的加強(qiáng)管，可以根據(jù)B柱形狀靈活變化加強(qiáng)管的截面設(shè)計(jì)，使每個(gè)截面負(fù)載更加均勻，并且符合車輛輕量化要求。
【IPC分類】B62D25-04, B23P15-00, B21D26-033
【公開號(hào)】CN104527807
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410785277
【發(fā)明人】孫財(cái), 陳揚(yáng), 李向榮, 楊云龍
【申請(qǐng)人】無錫朗賢汽車組件研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月17日