保险杠构造体以及保险杠缓冲梁的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种保险杠缓冲梁，其由7000系铝合金的中空挤压件构成，在长边方向的一部分被实施压扁加工，并且在保险杠托架的接合位置具有局部的硬度降低区域。对由热处理型铝合金挤压件的调质件构成的保险杠缓冲梁的端部的一部分(加热部分)实施回归处理，此时在保险杠托架的接合位置产生热影响部分。对加热部分的端的区域(压扁加工部分)实施冷压扁加工，之后对保险杠缓冲梁整体实施时效硬化处理。加热部分以及非热影响部分借助时效硬化处理而硬化，在热影响部分的一部分形成与所述接合位置重叠的硬度降低区域。
【专利说明】保险杠构造体以及保险杠缓冲梁的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括由热处理型铝合金挤压件构成的保险杠缓冲梁和接合于所述保 险杠缓冲梁的两端部的一对保险杠托架的保险杠构造体、以及所述保险杠缓冲梁的制造方 法。
【背景技术】
[0002] 在专利文献1?4中记载有如下内容：在由对置配置的一对凸缘和连结于该一对 凸缘的多个连结板构成的铝合金挤压件的端部区域，在相对于凸缘面垂直的方向上实施压 扁加工来制造车门防撞梁（door beam)、保险杠缓冲梁等车辆用加强构件。其中，在专利文 献2中记载有如下内容：对进行加压淬火后的6000系（Al - Mg - Si系）铝合金挤压件在 时效硬化处理后进行压扁加工。另外，在专利文献4中记载有如下内容：对进行加压淬火后 的6000系列或者7000系（Al - Zn - Mg系）铝合金挤压件在挤压后的Tl调质的状态下 进行压扁加工，之后进行时效硬化处理。
[0003] 但是，特别是对于7000系铝合金挤压件，即便是加压淬火之后时效硬化处理之前 的材料（Tl调质件）也会因自然时效而硬化，成形性降低。为了改善其成形性，例如，如专 利文献5?7所记载的那样，一直以来进行使因自然时效而硬化的7000系铝合金的强度降 低的回归处理。
[0004] 另一方面，在专利文献8中记载有如下内容：对将高强度钢辊轧成形为管状而成 的保险杠缓冲梁的长边方向上的一部分（中央部、端部或者保险杠托架的安装部）进行退 火，仅使该部分软化，从而改善碰撞时的能量吸收特性。
[0005] 在先技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特许第3465862号公报
[0008] 专利文献2 :日本特许第4111651号公报
[0009] 专利文献3 :日本特开平7 - 25296号公报
[0010] 专利文献4 :日本特开2003 - 118367号公报
[0011] 专利文献5 :日本特开平7 - 305151号公报
[0012] 专利文献6 :日本特开平10 - 168553号公报
[0013] 专利文献7 :日本特开2007 - 119853号公报
[0014] 专利文献8 :日本特表2010 - 502496号公报
[0015] 在由6000系、7000系等热处理型铝合金挤压件构成的保险杠缓冲梁中，若想要在 对保险杠缓冲梁的长边方向上的一部分实施压扁加工等塑性加工之外，根据专利文献8的 方案使长边方向上的一部分（特别是保险杠托架的安装部）形成局部的软化部，则需要进 行回归处理、时效硬化处理以及退火处理这三次热处理，这是成为生产率降低以及成本增 高的主要因素。
【发明内容】
[0016] 因此，本发明的目的在于高效地以低成本提供一种保险杠缓冲梁，该保险杠缓冲 梁由热处理型铝合金挤压件构成，长边方向上的一部分被实施压扁加工等塑性加工，并且 还在规定位置具有局部的软化部。
[0017] 本发明的保险杠构造体包括由热处理型铝合金挤压件构成的保险杠缓冲梁和接 合于保险杠缓冲梁的两端部的一对保险杠托架，所述保险杠缓冲梁在长边方向的一部分接 受了塑性加工，在塑性加工后整体接受了时效硬化处理，所述保险杠缓冲梁的接受了塑性 加工的位置在塑性加工前进行回归处理，该回归处理的热影响部分在保险杠托架的接合位 置产生，在所述保险杠缓冲梁形成有与所述接合位置重叠的硬度降低区域。这里，热影响部 分表示借助来自回归处理中的加热部分的热传导而被加热，可能产生一些组织方面的变性 的位置。硬度降低区域是形成于所述热影响部分且时效硬化处理后的维氏硬度比回归处理 中的加热部分以及非热影响部分（除了回归处理中的加热部分与热影响部分之外的位置） 的维氏硬度小的区域。
[0018] 在所述保险杠构造体中，在所述保险杠缓冲梁包括与车身宽度方向平行的中央 部、向车身侧弯曲的两端部以及连接所述中央部与两端部的弯曲部时，所述接合位置以及 硬度降低区域存在于所述两端部。
[0019] 在所述保险杠构造体中，优选所述硬度降低区域中的最小硬度的位置存在于所述 接合位置。
[0020] 优选所述热处理型铝合金挤压件由JI S7000系列铝合金构成。优选在该情况下， 所述硬度降低区域的维氏硬度的最小值与时效硬化处理中如往常硬化的位置（所述非热 影响部分）的维氏硬度之差为20Hv以上。
[0021] 所述保险杠构造体的保险杠缓冲梁例如能够通过以下方式制造：使用热处理型铝 合金挤压件的Tl调质材，对所述保险杠缓冲梁的长边方向的一部分实施回归处理，此时在 保险杠托架的接合位置产生热影响部分，对实施过回归处理的区域实施冷塑性加工，之后 对所述保险杠缓冲梁整体实施时效硬化处理，在所述保险杠缓冲梁形成与所述接合位置重 叠的硬度降低区域。此外，在本发明中，Tl调质材表示在加压淬火后不进行人工时效硬化 处理而在此期间使其自然时效而得到的材料。
[0022] 根据本发明，能够高效地以低成本提供保险杠缓冲梁以及使用了该保险杠缓冲 梁的保险杠构造体，该保险杠缓冲梁由热处理型铝合金挤压件构成，长边方向的一部分被 实施压扁加工等塑性加工，并且在保险杠托架的接合位置具有局部的硬度降低区域（软化 部）。该保险杠构造体与不具有所述硬度降低区域的情况相比改善了碰撞时的能量吸收特 性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图I (a)是在对保险杠缓冲梁的端部实施压扁加工的情况下对回归处理中的加热 部分以及热影响部分等进行说明的俯视图，图1(b)是在对中央部实施压扁加工的情况下 对回归处理中的加热部分以及热影响部分等进行说明的俯视图。
[0024] 图2是用于说明在图I (a)所示的保险杠缓冲梁的端部进行压扁加工并且接合有 保险杠托架的保险杠构造体的、热影响部分以及硬度降低区域等的俯视图。
[0025] 图3是用于说明在图I (b)所示的保险杠缓冲梁的中央部进行压扁加工并且接合 有保险杠托架的保险杠构造体的、热影响部分以及硬度降低区域等的俯视图。
[0026] 图4是记载有在实施例中制成的保险杠缓冲梁（弯曲成形后）的各部分尺寸的俯 视图。
[0027] 图5(a)是在对图4所示的保险杠缓冲梁的端部实施压扁加工的情况下示出回归 处理中的加热部分的俯视图，图5(b)是示出压扁加工后的形态的俯视图。
[0028] 图6 (a)是在对图4所示的保险杠缓冲梁的中央部实施压扁加工的情况下示出回 归处理中的加热部分的俯视图，图6(b)是压扁加工后的俯视图（b)。
[0029] 图7是对实施例的偏置障碍物碰撞试验进行说明的俯视图。
[0030] 图8是对实施例的EA效率进行说明的图。
[0031] 附图标记说明
[0032] 1、6、7、11 :保险杠缓冲梁；
[0033] 2 :保险杠缓冲梁的中央部；
[0034] 3 :保险杠缓冲梁的端部；
[0035] 4 :保险杠缓冲梁的弯曲部；
[0036] 5、15:保险杠托架；
[0037] AUBl :压扁加工部分；
[0038] A2、B2 :回归处理中的加热部分；
[0039] A3、B3:热影响部分；
[0040] A4、B4 :非热影响部分；
[0041] A5、B5:硬度降低区域
【具体实施方式】
[0042] 以下，参照图1?7对本发明的保险杠构造体以及保险杠缓冲梁的制造方法进行 具体说明。
[0043] 图1所示的保险杠缓冲梁1 (压扁加工前的半成品）是通过对剖面轮廓为矩形的 热处理型铝合金中空挤压件进行弯曲加工而得到的，包括与车身宽度方向平行的中央部2、 向车身侧弯曲的左右的端部3以及连接中央部2和端部3的弯曲部4。利用虚线表示中央 部2与弯曲部4的分界以及端部3与弯曲部的分界。保险杠缓冲梁1是Tl调质件，处于因 自然时效而整体略微硬化的状态。需要说明的是，所述弯曲加工也可以在后述的回归处理 与压扁加工之间进行。
[0044] 在对保险杠缓冲梁1的端部3实施压扁加工的情况下，如图1(a)所示，从保险杠 缓冲梁1的两端对包含压扁加工部分Al在内的区域（加热部分A2)进行加热来实施回归 处理，之后对所述压扁加工部分Al实施压扁加工。
[0045] 当进行回归处理时，与加热部分A2邻接地产生因来自加热部分A2的热传导而被 加热的热影响部分A3。比热影响部分A3靠中央部2的一侧是非热影响部分A4。回归处理 的加热需要以如下方式来进行，即，对压扁加工部分Al实施回归处理并且热影响部分A3产 生在保险杠托架5的接合位置S (参照图2)。
[0046] 另一方面，在对保险杠缓冲梁1的中央部1实施压扁加工的情况下，如图I (b)所 示，对保险杠缓冲梁1的中央部2的包含压扁加工部分BI在内的区域（加热部分B2)进行 加热来实施回归处理，之后对所述压扁加工部分Bl实施压扁加工。
[0047] 当进行回归处理时，与加热部分B2邻接地产生因来自加热部分B2的热传导而被 加热的热影响部分B3。比热影响部分B3靠端部的一侧是非热影响部分M。在该情况下， 回归处理的加热也需要以如下方式来进行，即，对压扁加工部分Bl实施回归处理并且热影 响部分B3产生在保险杠托架5的接合位置S (参照图3)。
[0048] 在本发明的回归处理中，在7000系铝合金的情况下，在将加热部分A2、B2保持为 实体温度330°C?550°C规定时间后进行冷却（空冷或者水冷）。该保持温度包含比普通的 回归处理的保持温度（参照专利文献5?7)高很多的高温区域。期望的是，回归处理的保 持温度为350°C?550°C，更期望为400°C?550°C。保持时间只要超过0秒即可，也可以在 加热部分A2、B2达到所述保持温度后立即进行冷却。保持时间的上限虽未特别限定，但考 虑到生产效率方面而期望在5分以内的短时间结束。回归处理在其他合金系（例如6000 系）的情况下也能够以大致相同的条件实施。加热机构能够使用高频感应加热装置或者硝 石炉。
[0049] 加热部分A2、B2借助该回归处理而软化，并且在时效硬化处理后在热影响部分 A3、B3形成硬度降低区域A5、B5 (参照图2、3)。期望的是，回归处理后的压扁加工在回归处 理结束后（冷却后）72小时以内进行。
[0050] 需要说明的是，7000系铝合金的组成大体含有Zn :3. 0?8. 0质量％、Mg :0· 4? 2. 5质量％、Cu :0. 05?2. 0质量％、Ti :0. 005?0. 2质量％，根据需要还含有Mn :0. 01? 0. 3质量％、Cr :0.01?0. 3质量％、Zr :0.01?0. 3质量％中的一种或两种以上，还包括剩 余部分Al以及不可避免杂质。
[0051] 以下对该组成进行说明。但是，该组成本身作为7000系铝合金是公知的。
[0052] Zn与Mg形成作为金属间化合物的MgZn2，是用于提高7000系铝合金的强度的元 素。若Zn含量低于3. 0质量％或者Mg含量低于0. 4质量％，则实用材料无法得到所需的 200MPa以上的屈服强度。另一方面，若Zn含量高于8.0质量％或者Mg含量高于2. 5质 量％，则即使塑性加工前对挤压型材进行规定的回归处理，也无法防止塑性加工所导致的 龟裂的产生，同时无法降低由塑性加工赋予的拉伸残余应力，抗应力腐蚀开裂性能显著降 低。因而，Zn含量为3.0?8.0质量％，Mg含量为0.4?2. 5质量％。从高强度化以及轻 型化的观点来看，优选Zn含量、Mg含量更高的合金，例如Zn含量为5. 0?8. 0质量％，Mg 含量为1.0?2. 5质量％，合计为6.0?10. 5质量％。
[0053] Cu是用于提高7000系错合金的强度的兀素。若Cu含量低于0. 05质量％则不会 产生足够的强度提高效果，另一方面，若Cu含量高于2. 0质量％则会导致挤压加工性的降 低。因而，Cu含量为0.05?2.0质量％。优选为0.5?1.5质量％。
[0054] Ti具有在铸造7000系铝合金时使晶粒微细化从而提高挤压型材的成形性的作 用，添加0. 005质量％以上。另一方面，若Ti含量超过0. 2质量％则其作用饱和，并且形成 粗大的金属间化合物，反而使成形性降低。因而，Ti含量为0. 005?0. 2质量％。
[0055] Mn、Cr、Zr具有抑制7000系铝合金挤压型材的再结晶、使结晶组织形成微细再 结晶或者纤维状组织而提高抗应力腐蚀开裂性能的作用。由于具有该作用，因此在Mn : 0· 01?0· 3质量％、Cr :0· 01?0· 3质量％、Zr :0· 01?0· 3质量％的范围内添加 Mn、Cr以 及Zr中的一种或者两种以上。
[0056] 作为所述7000系铝合金的主要的不可避免杂质，能够列举出Fe以及Si。为了不 降低该合金的各特性，Fe限制在0. 35质量％以下，Si限制在0. 3质量％以下。
[0057] 在对压扁加工部分AU Bl实施规定的压扁加工之后，对保险杠缓冲梁1整体实施 时效硬化处理。时效硬化处理的条件是各合金系的公知的条件即可。不言而喻，实际上在 保险杠缓冲梁1的长边方向全长上应用相同的时效硬化处理条件。
[0058] 借助该时效硬化处理，保险杠缓冲梁1除热影响部分A3、B3所含的一部分区域 (硬度降低区域）之外整体硬化，强度提高。在7000系铝合金的情况下，在回归处理的保 持温度为大约400°C以上的情况下，加热部分A2、B2进行再溶液化，在时效硬化处理后，硬 度以及强度变得高于非热影响部分A4、B4。需要说明的是，本发明中所谓的回归处理包含 该再溶液化。在其他合金系（例如6000系）的情况下，同样在大约400°C以上发生再溶液 化。
[0059] 形成于热影响部分A3、B3的所述硬度降低区域A5、B5是在回归处理期间，保险杠 缓冲梁Ia的剖面整体中的、进行了与过度的过时效处理或者退火处理相当的加热的区域， 与加热部分A2、B2、非热影响部分A4、B4相比时效硬化处理后的硬度没有提高，强度较低。 在7000系铝合金的情况下，硬度降低区域A5、B5的维氏硬度的最小值能够比非热影响部分 A4、B4的维氏硬度小20Hv以上。
[0060] 回归处理的保持温度越高并且回归处理后的冷却速度越慢（相对于水冷优选空 冷），热影响部分A3、B3越是大范围产生，并且硬度降低区域越大。回归处理的保持温度越 高，硬度降低区域A5、B5的维氏硬度最小的位置越远离加热部分A2、B2。
[0061] 图2所示的保险杠构造体包括：保险杠缓冲梁6 ;其通过对所述保险杠缓冲梁 1 (参照图I (a))的端部3局部实施回归处理以及压扁加工，进而在全长范围上实施时效硬 化处理而成；以及保险杠托架5,其接合于保险杠缓冲梁6的端部3。保险杠托架5通过将 具有左右的连结板与前后的凸缘的铝合金挤压件在与挤压方向垂直的平面内切割为规定 长度而成，并以挤压方向为上下方向的方式配置在保险杠缓冲梁6的后方侧，前凸缘例如 借助螺栓连结于保险杠缓冲梁6的后壁。
[0062] 在保险杠缓冲梁6中，压扁加工部分Al从前方向后方侧被压扁加工，热影响部分 A3产生在保险杠托架5的接合位置S，并且在热影响部分A3中，与接合位置S重合的硬度 降低区域A5 (利用点表示的区域）形成于保险杠缓冲梁6的剖面整体。
[0063] 图3所示的保险杠构造体包括：保险杠缓冲梁7,其通过对所述保险杠缓冲梁 1 (参照图I (b))的中央部2、弯曲部4以及端部3的一部分（直至保险杠托架5的接合位 置S的附近）实施回归处理，接着对中央部2实施压扁加工，进而遍布全长实施时效硬化处 理而成；以及保险杠托架5,其接合于保险杠缓冲梁7的端部3。
[0064] 在保险杠缓冲梁7中，压扁加工部分Bl从前方向后方侧被压扁加工，热影响部分 B3产生在保险杠托架5的接合位置S，并且在热影响部分A3形成有与接合位置S重合的硬 度降低区域B5。
[0065] 在图2、3所示的保险杠构造体中，在保险杠缓冲梁6、7中形成有与接合位置S重 合的硬度降低区域A5、B5,该硬度降低区域A5、B5与其他区域相比硬度以及强度较低，作为 碰撞时的变形促进机构发挥作用。另一方面，以加热部分A2、B2以及非热影响部分A4、B4 为起点，热影响部分A3、B3中的硬度降低区域A5、B5以外的区域也进行时效硬化，强度较 商。
[0066] 其结果是，如后述的实施例所示，改善了该保险杠构造体的碰撞时的能量吸收特 性。
[0067] 硬度降低区域A5、B5形成为在保险杠托架6、7的长度方向上与接合位置S重叠， 但也可以如图3所示使该区域到达接合位置S的左右。但是，在硬度降低区域A5、B5形成 于弯曲部4的情况下，碰撞时有可能在弯曲部4产生破裂，因此优选硬度降低区域A5、B5不 形成于弯曲部4。
[0068] (实施例）
[0069] 对由 Zn :6· 39 质量％、Mg :1· 34 质量％、Cu :0· 15 质量％、Fe :0· 11 质量％、Si : 0.04 质量％、Mn :0.02 质量％、Cr :0.03 质量％、Zr :0· 13 质量％、Ti :0.02 质量％、剩余部 分为铝以及不可避免杂质构成的7000系铝合金进行热挤压成形，在挤压之后在线进行风 扇空冷（在线淬火），制造矩形剖面处的轮廓为60mmX 120mm的中空挤压件，切割为长度 1300mm，得到25个保险杠缓冲梁坯料。
[0070] 将该保险杠缓冲梁坯料放置于室温20天并使其进行自然时效（Tl调质件），之后 分别弯曲加工成图4所示的形状，得到25个保险杠缓冲梁11。该保险杠缓冲梁11左右对 称，具有中央部12、端部13以及弯曲部14,在以左右的端作为基准位直（零点）时，端部13 占据〇?350mm的范围，弯曲部14占据350?450mm的范围，中央部12占据450?650mm 的范围。保险杠缓冲梁11的前后方向上的厚度为60_，端部13相对于中央部12的倾斜角 度为10°，弯曲部14的弯曲半径为500mm。另外，保险杠托架15(参照图7)接合于保险杠 缓冲梁11的端部13的后壁，其接合位置S占据130?200mm的范围。
[0071] 通过表1所示的条件对获得的保险杠缓冲梁11进行加热来实施回归处理。回归 处理的加热通过高频感应加热来进行，保持为保持温度60秒后立即以水冷（冷却速度： 170°C /sec)或者空冷（冷却速度：5°C /sec)进行冷却。回归处理中的加热部分左右对称， 例如在No. 1中，在以左右的端部为基准位置（零点）时，回归处理中的加热部分处于0? 125mm的范围，在No. 19中处于225?650mm的范围。在图5(a)、图6(a)中分别利用点来 表示No. 1、No. 19的加热部分的范围。
[0072] 在回归处理后，如表1所示，针对No. 1?18,沿前后方向对两端部的0?80mm的 范围进行压扁加工，针对No. 19?25,沿前后方向对中央部的610?650mm的范围进行压扁 加工。在图5(b)、图6(b)中示出No. l、No. 19的压扁加工后的形态。
[0073] 表 1
[0074]
【权利要求】
1. 一种保险杠构造体，其包括：保险杠缓冲梁，其由热处理型铝合金挤压件构成，在长 边方向的一部分接受了塑性加工，在塑性加工后整体接受了时效硬化处理；以及一对保险 杠托架，其接合于所述保险杠缓冲梁的两端部，该保险杠构造体的特征在于， 所述保险杠缓冲梁的接受了塑性加工的位置在塑性加工前接受回归处理，该回归处理 的热影响部分产生在保险杠托架的接合位置，在所述保险杠缓冲梁形成有与所述接合位置 重叠的硬度降低区域。
2. 根据权利要求1所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述保险杠缓冲梁包括与车身宽度方向平行的中央部、向车身侧弯曲的两端部以及连 接所述中央部与两端部的弯曲部，所述接合位置以及硬度降低区域存在于所述两端部。
3. 根据权利要求1所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述硬度降低区域中的最小硬度的位置存在于所述接合位置。
4. 根据权利要求2所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述硬度降低区域中的最小硬度的位置存在于所述接合位置。
5. 根据权利要求1所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述热处理型铝合金挤压件由JIS7000系铝合金构成。
6. 根据权利要求2所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述热处理型铝合金挤压件由JIS7000系铝合金构成。
7. 根据权利要求3所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述热处理型铝合金挤压件由JIS7000系铝合金构成。
8. 根据权利要求4所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述热处理型铝合金挤压件由JIS7000系铝合金构成。
9. 根据权利要求5所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述硬度降低区域的维氏硬度的最小值与回归处理中的非热影响部分的维氏硬度之 差为20Hv以上。
10. 根据权利要求6所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述硬度降低区域的维氏硬度的最小值与回归处理中的非热影响部分的维氏硬度之 差为20Hv以上。
11. 根据权利要求7所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述硬度降低区域的维氏硬度的最小值与回归处理中的非热影响部分的维氏硬度之 差为20Hv以上。
12. 根据权利要求8所述的保险杠构造体，其特征在于， 所述硬度降低区域的维氏硬度的最小值与回归处理中的非热影响部分的维氏硬度之 差为20Hv以上。
13. -种保险杠缓冲梁的制造方法，其特征在于， 使用热处理型铝合金挤压件的T1调质件来成形保险杠缓冲梁，对所述保险杠缓冲梁 的长边方向的一部分实施回归处理，此时在保险杠托架的接合位置产生热影响部分，对实 施了回归处理的区域实施冷塑性加工，之后对所述保险杠缓冲梁整体实施时效硬化处理， 在所述保险杠缓冲梁形成与所述接合位置重叠的硬度降低区域。
14. 根据权利要求13所述的保险杠缓冲梁的制造方法，其特征在于， 所述保险杠缓冲梁包括与车身宽度方向平行的中央部、向车身侧弯曲的两端部以及连 接所述中央部与两端部的弯曲部，所述硬度降低区域存在于所述两端部。
15. 根据权利要求13所述的保险杠缓冲梁的制造方法，其特征在于， 所述热处理型铝合金挤压件由JIS7000系铝合金构成。
16. 根据权利要求14所述的保险杠缓冲梁的制造方法，其特征在于， 所述热处理型铝合金挤压件由JIS7000系铝合金构成。
【文档编号】B60R19/02GK104417465SQ201410403930
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】桥本成一, 津吉恒武, 志镰隆广, 梶原博之 申请人:株式会社神户制钢所