专利名称：用于接合由高强度钢制成的组件的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于接合由高强度钢制成的空心型材，特别是用于形成机动车辆车架的空心型材的方法，空心型材通过在连接区中挤压或按压在一起(压接)来互相连接，这在形状配合上防止被拉出。
背景技术：
当此后提及高强度钢时，应当理解，其包括钢，例如其也称为AHSS (先进高强度钢)或UHSS (超高强度钢)的钢。这种钢还称为双相钢(DP，两相钢)、相变诱发塑性钢(TRIP，保留的奥氏体钢)、较高的孔延展性钢(HHE)、复相钢(CP，复相钢)、高强度低合金钢(HSLA)、多相钢、马氏体相钢以及硼钢(含有百万分之几硼的合金钢，例如，低碳锰硼BS21119型以及中碳锰硼BS311110型，其中的级别来自克鲁斯集团(CORUS ))等。应当理解，所有主要的钢制造商都具有它们自己的型号和特性，尽管这些型号和特性在本质上是相互一致的。这些各种钢通常具有拉伸强度，与“标准”钢相比，拉伸强度在AHSS钢的情况下高于300MPa，并且在UHSS钢的情况下甚至高于700MPa，并且在硼钢和马氏体相钢的情况下甚至相当于高于1400MPa。钢的强度通常借助于热处理来获得，在热处理的过程中钢被淬火并且防止转变成低强度相。因此，在加工过程中，在很长的一段时间之后加热这些钢是不明智的，并且在很大程度上这是因为它们接着会遭受相当大的强度损耗。然而由于许多不同 的原因，特别是在汽车构造中，使用轻型和高强度钢是令人满意的。尽管由于节省材料而重量减少，但是这些依然使具有高强度车身(或其他组件)成为可能，其特别满足了正在发展的碰撞试验要求。此外，这节省了燃料并减少了 CO2和其他温室气体的排放。出于该目的，将由高强度钢制成的钢板焊接在一起来形成车身部件是公知的。然而，形成高强度钢并随后将它们焊接却并不简单。因此，将空心型材生产成作为车架结构的车身是公知的，将一个空心型材插入另一个空心型材中，并且随后其被焊接在一起。然而，焊接本身却带来一些问题。例如，EP0995666A1号欧洲专利文献公开了一种用于连接两个或多个车辆车身的组件或设计为管状车架的底盘的方法，其中它们通过插接式连接互相连接并被另外固定，当组件被放置在一起时，排列在组件的重叠和接触区域中的连接点上的连接元件最初未被激活，并且在实施插接式连接之后，连接元件在外部被激活并固定插接式连接。DE19721478A1号德国专利文献公开了一种用于连接空心型材，特别是用于形成车辆车架的空心型材的方法，外空心型材的空心型材末端被形状配合地推至内空心型材末端上，并且这些空心型材分别互相连接以在形状配合上防止被拉出，在不同情况下，至少一个孔穴被引入内空心型材末端中并被居中，并且凸起或珠状物都配合地压入外空心型材末端中，并且带扣或珠状物被闭锁地引入相应的孔穴中，或者将在其中形成的孔穴用作冲模。此夕卜，执行节点的粘合剂粘结。因此，使用一种压接粘结(翻边、挤压、夹紧等)来连接部件，由于简单和成本其将是可取的。然而，问题是硬化的高强度钢不能通过该方法被简单地接合。会出现材料裂缝和断裂。材料在这种情况下还趋于经受削弱的应力。
发明内容
相比之下，本发明的目的在于提供一种用于接合组件的方法，该方法甚至适合于高强度钢，然而其并不削弱生成的组件。此外，该方法能够简单并有效地使用。该目的借助于权利要求1中所述的方法来实现。由于至少一个空心型材中的一个末端具有软连接区，因此至少在挤压过程中，对于挤压操作来说，甚至对高强度钢，如UHSS和AHSS钢来使用热压接是可能的。因此，在空心型材或转接件(也称为节点)的情况下，未硬化并因此为软的区用于通过挤压而连接。因此在该连接区中没有或出现极少可控制的材料裂缝或断裂，并且同样没有应力。因此，空心型材可以被接合在一起来形成用于机动车辆车身的空心车架结构，其被称为空间车架，其无须 执行焊接或者使用另外常用的金属板。连接区中软的未硬化的材料可以在挤压(热成型挤压)过程中被(局部地)再硬化，或者随后，因此可以在连接区域中获得与空心型材或转接件的材料的其余部分中一样的强度。可选地，仅仅对于要被加热、用空心型材的两个末端插入并且接着用处于热状态中的空心型材在热成型过程中压在一起的节点来说这甚至是可能的；接合和硬化发生在一个步骤中。在这种情况下，在热成型过程中，节点发生形变并且同时淬火，因此节点获得与空心型材相类似的机械性能。此外，由于会在空心型材上发生节点的淬火、收缩,所以，除了挤压之外，由于收缩应力还可以获得附加的摩擦配合的连接。此外，例如，节点和空心型材末端的外形可以由空心型材中的外围凹槽以及相应的成形的节点来配置，以使得另外还可以获得形状配合的连接。可选地，如果足够高的硬度等通过在连接区中将材料加倍来获得，则甚至可以不用硬化。此外，可以将粘合剂引入至少一个软连接区的区域中以改进组件的连接。在该情况下，粘合剂可以以粘合剂胶带的形式施加在空心型材末端上。可以在本发明的范围内设想不同的变化:A)第一空心型材末端被形状配合地推至第二空心型材末端上，第一空心型材末端具有软连接区。B)第一空心型材末端被形状配合地推至第二空心型材末端上，两个空心型材末端均有软连接区。C)第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至连接转接件上或推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中执行挤压，该转接件由软“标准”钢组成，并且空心型材末端均有软连接区。
D)第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至连接转接件上或推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中执行挤压，该转接件同样由高强度钢组成，并且空心型材末端和转接件均有软连接区。E)第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至连接转接件上或推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中执行挤压，该转接件同样由可硬化的高强度钢组成，并且空心型材末端和转接件均有软连接区。该连接区随后被硬化。F)第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至加热到奥氏体化温度并由可硬化的钢制成的连接转接件上或推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中同时执行挤压和硬化。
本发明进一步的特征、细节和优势可以从下面的示例性实施例的说明来获得，参考以下附图，其中:图1显示了本发明的一个实施例的示意图；图2显示了本发明的第二实施例的示意图；图3显示了本发明的另一实施例的示意图；并且图4显示了本发明的另一实施例的示意图。
具体实施例方式图1示出了本发明的第一实施例在装配之前(图1a)以及接合过程中(图1b)的示意图。图1a和Ib示出了由硼钢制 成的两个空心型材I和2以及由未硬化的硼钢制成的转接件3，其中将空心型材I和2的末端4、5推入该转接件中。空心型材I和2的末端4、5均有用于挤压的软连接区，其中该软连接区中的硼钢未硬化。末端4、5连同该区域被推入转接件3中。随后执行挤压(由图1b中的箭头表示)，其中压力以公知的方式从外部施加在转接件上，因此转接件3以及软区4、5发生形变并且空心型材1、2在连接区的区域中借助于转接件3互相连接，这在形状配合上防止被拉出。由于材料的加倍，所以在连接区域中获得了足够高的硬度和牢固的连接。应当理解，还可以配置转接件以连接两个以上的部件。相反，在根据图2的实施例中，使用了由未硬化的硼钢组成的转接件13。图2a和2b示出了两个空心型材11和21以及转接件13，它们都由未硬化的硼钢制成。空心型材11和12的末端14、15被推入转接件13中。随后执行挤压(由图2b中的箭头表示)，其中压力以公知的方式从外部施加在转接件上，因此转接件13以及软区14、15发生形变并且空心型材11、12在连接区的区域中借助于转接件13互相连接，这在形状配合上防止被拉出。包含部件11、12和13的复合结构随后被硬化。从而获得均匀的材料性能。可选地，图2a和2b中所示的两个空心型材11和21可以由已经硬化的硼钢制成，并且转接件13可以由未硬化的硼钢制成。空心型材11和12的末端14、15被推入转接件13中。
随后执行挤压(由图2b中的箭头表示)，其中压力以公知的方式从外部施加在转接件上，因此转接件13以及软区14、15发生形变并且空心型材11、12在连接区的区域中借助于转接件13互相连接，这在形状配合上防止被拉出。包含部件11、12和13的复合结构随后被硬化。从而获得均匀的材料性能。作为另一变化，图2a和2b中所示的两个空心型材11和12可以同样由已经硬化的硼钢制成，并且转接件13可以由未硬化的硼钢制成。空心型材11和12的末端14、15被推入加热至奥氏体化温度的转接件13中。随后执行挤压(由图2b中的箭头表示)，其中压力以公知的方式从外部施加在转接件上，因此转接件13以及软区14、15发生形变并且空心型材11、12在连接区的区域中借助于转接件13互相连接，这在形状配合上防止被拉出。同时，转接件被冷却并因此被硬化。从而同时获得转接件在空心型材上的收缩，并引起增强的摩擦配合连接。此外，在转接件和空心型材中获得均匀的材料性能。图3示出了本发明的另一实施例在接合过程中的示意图。由硬化的硼钢制成的空心型材22在一个末端24上具有内径加宽部分23，由硬化的硼钢制成的第二空心型材21连同它的末端25被推入该内径加宽部分中，并且该内径加宽部分实际上用作转接件。空心型材22的末端24为软连接区，其中硼钢未硬化，用以挤压。此外，该区24设有粘合剂26。随后执行挤压(由图3中的箭头表示)，其中压力以公知的方式从外部施加在转接件上，因此转接件23发生形变并且空心型材21、22在连接区的区域中互相连接，这在形状配合上防止被拉出。通过连接区域中材料的加倍以及粘合剂粘结获得足够高的硬度和牢固的连接。图4示出了本发明 的另一实施例在接合过程中的示意图。由未硬化的硼钢制成的空心型材32在一个末端34上具有内径加宽部分33，由未硬化的硼钢制成的第二空心型材31连同它的末端35被推入该内径加宽部分中，并且该内径加宽部分实际上用作转接件。空心型材32的末端34以及空心型材32的末端35为用于挤压的软连接区。随后执行挤压(由图4中的箭头表示)，其中压力以公知的方式从外部施加在转接件上，因此内径加宽部分33发生形变并且空心型材31、32在连接区的区域中互相连接，这在形状配合上防止被拉出。包含部件31和32的复合结构随后被硬化。因此获得均匀的材料性能。
权利要求
1.一种用于接合由高强度钢制成的空心型材，特别是用于形成机动车辆车架的空心型材的方法，空心型材通过在连接区中挤压(压接)来互相连接，这在形状配合上防止被拉出，其特征在于，至少一个空心型材的一个末端具有用于挤压的软连接区。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个软连接区在接合之后被硬化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一空心型材末端被形状配合地推至第二空心型材末端上，第一空心型材末端具有软连接区。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一空心型材末端被形状配合地推至第二空心型材末端上，两个空心型材末端均有软连接区。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至连接转接件上，或者被推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中执行挤压，转接件由软“标准”钢组成，并且空心型材末端均有软连接区。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至连接转接件上或者被推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中执行挤压，转接件由可硬化的钢 ，特别是硼钢组成，并且在接合之前被加热至奥氏体化温度并在接合过程中被淬火并且从而被硬化。
7.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,第一空心型材末端和第二空心型材末端被形状配合地推至连接转接件上或被推入连接转接件中，并且在连接转接件的区域中执行挤压，转接件同样由高强度钢组成，并且空心型材末端和转接件均有软连接区。
8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，粘合剂被另外引入至少一个软连接区的区域中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，粘合剂以粘合剂胶带的形式施加在空心型材末端上。
全文摘要
本发明提供了一种用于接合由高强度钢制成的空心型材，特别是用于形成机动车辆车架的空心型材的方法，空心型材通过在连接区中挤压(压接)来互相连接，这在摩擦配合和形状配合上防止被拉出，至少一个空心型材的一个末端具有用于挤压的至少在成型过程中是软的连接区。如果至少一个要被接合的型材由可硬化的钢制成，则该软连接区可以在挤压过程中被硬化，并且在挤压之前被加热至奥氏体化温度。
文档编号B62D27/02GK103237613SQ201180044578
公开日2013年8月7日 申请日期2011年10月6日 优先权日2010年10月15日
发明者霍斯特·黑里贝特·兰泽拉特, 约亨·申克 申请人:福特全球技术公司