板材工件的制作方法

本发明涉及一种可以用于汽车制造的板件，尤其钢板制的工件。

背景技术：

对于保护汽车乘客和其他交通参与者日益严格的法律规定，给汽车车身开发者提出了矛盾的要求。一方面，为了保护乘客盼望车身具有高的形状稳定性，而另一方面，车身还应该是柔性的，以便在发生事故时把汽车外的交通参与者受伤的风险降到最低。此外，这个要求应该在尽可能降低车身重量的情况下实现，以便同时还可以达到把燃料消耗减到最小。

力求满足这个要求的已知的技术尝试，是所谓拼焊板，带有局部可变厚度的板件工件，例如，通过不同厚度的板件的对接焊(stumpfverschweissen)，或通过在衬底板件上焊上或粘结上增强材料。在这里把重量减到最小是可能的，方法是拼焊板的壁厚准确地适应稍后制成的工件的负载分布，而且负载高的区域获得高的壁厚，而负载低的区域获得低的壁厚。这种技术的缺点在于，它们要求制造和拼接不同的单件，其中尤其把单件焊在一起要消耗很多时间，因为必须用焊接工具将其一个一个地放在焊接位置上并进行加工，越要精确地使其形状和/或数量适应在制成的工件上的负载分布，制造和拼装单件的消耗就越大。

技术实现要素：

本发明的所要解决的技术问题在于，创造一种板件制成的工件，其负荷能力可以像拼焊板的负荷能力那样进行局部调整，但是该工件能够实现工件区域的局部减弱或增强，而这些区域的非常细化的结构不会提高制造成本。

所述技术问题根据本发明的设计方案通过一种工件解决，所述工件具有多个由板件、尤其是钢板、一体式成型的节点和桥接体，其中每个桥接体在两个开孔之间从一个节延伸到另一个节点，并且在每个节点上汇聚至少三个桥接体，并且其中多个桥接体具有横截面，所述横截面包括至少一个硬化区域和非硬化区域。这样，不仅通过冲掉开孔可能使作为原材料使用的板件局部减弱，而且通过产生硬化区域，尤其用从de102014010660a1或de102014009716a1已知的方法增强，其中对于减弱或增强所采用的耗费只取决于要加工的板件面积的大小，而不取决于在其上产生的结构细节的丰富程度。

为了保证高的负荷能力，与节点汇聚的桥接体的硬化区域同样在所述节点上汇聚。

该硬化区域尤其应该形成栅格，在栅格的网孔中形成开孔。

非硬化区域可以占据每个桥接体的至少一个与该开孔邻接的边缘区域。

用上述方法尤其可以合理地产生与桥接体表面邻接的层的形式的硬化区域。

当该硬化区域在桥接体相反的表面上形成两层时，可以实现特别高的抗弯刚度。

该硬化区域优选通过把硬化添加物加入该板件中形成。

该工件的板件可以三维成型。虽然硬化添加物可以在成型之前就已经施加在该工件上，但是硬化添加物的加入更适宜在成型期间或此后进行。

对于不少用途，把桥接体和节点安排在一个周期性的栅格上是适当的。即使在这样一种工件的情况下，开孔和硬化区域的位置可以有目的地适应所制成的工件的负载分布；但这并非绝对必要。

为了把工件的重量减到最小，开孔应该占据板件表面积的至少一半。

当例如，需要隔离降水、污染物等时，开孔可以用非金属覆层，尤其是用塑料封闭。

为了稳定性和制造简单起见，该覆层最好进一步延伸在节点和桥接体的至少一个表面上。一个这样连续的覆层可以，例如，通过把一个薄膜粘结或层压在工件的一侧或两侧上，或把工件浸渍在熔融液中而获得。

一个这样的塑料覆层最好用在从外面看不见的或不引人注目地用在汽车车身内部的工件上，例如，作为备胎槽。

作为替代方案，该开孔和桥接体可以被第二板件覆盖，它由工件的节点和桥接体支承。这样该第二板件尤其可以是一个罩的外皮，挡泥板或汽车的车门，而节点和桥接体形成一个埋藏在外皮下面的增强结构。

本发明的其他特征和优点在下面参照附图对实施例的描述中给出。附图中：

附图说明

图1是按照本发明的工件在预备阶段中的俯视图；

图2以立体图表示进一步处理的预备阶段；

图3是通过按照第一设计方案所制造的工件的纵剖面；

图4是通过按照第二设计方案的工件的纵剖面；

图5以俯视图表示由按照第三设计方案的工件切出的一部分；

图6是按照第四设计方案工件预备阶段上逐段的俯视图；

图7是按照第五设计方案的工件预备阶段上的俯视图；

图8是按照第五设计方案制造的工件的立体图；

图9是通过紧接在成型之后的工件壁部区域的示意剖面图；

图10是一个类似于图9的浸渍处理之后的剖面图；

图11是按照本发明第六设计方案工件的附视图，而

图12是通过图11工件的剖面图。

具体实施方式

图1表示按照本发明第一设计方案从钢或轻金属板件切出的坯料1的俯视图。在所示的预处理阶段上仍旧是平的坯料1，用四列开孔2划分为区段3至7，其中外区段3，7都刚好与中间区段5同样宽，而处于它们之间的各区段4，6同样具有相同的宽度。同一列每两个开孔2之间，在该图中用阴影线突出的桥接体8将彼此相邻的区段3至7相连。相应地每个区段可以解释为延伸在不同系列的两个开孔2之间各桥接体9和节点10的序列，其上每两个桥接体8和两个桥接体9聚合。

含有在该板件中制成合金的、硬化添加物的层11设置在每个区段3至7上，在这里采取多条带子的形式，它们与桥接体9和节点10形成十字交叉。

图2以立体图表示坯料1进一步加工步骤之后，其中在区段3至7中轧成波纹轮廓，以便各桥接体9由节点10和桥接体8的平面向外摆动。坯料沿着开孔2的系列继续直线状延伸，以便沿着坯料1的这个系列各自可以弯曲成直角，而且这时区段3和7彼此接触的边缘12可以彼此焊接，以便形成纵长延伸的、在端侧打开的长方体形状的碰撞盒。

因此，在形成波形之后或同时的任意时刻，进行使层11的硬化添加物在坯料1中合金化的热处理。该热处理可以使板件表面局部熔化，例如，包括用激光器，作为替代方案，可以整个坯料1一般在一个炉内加热至略低于熔化温度的温度为止。这时出现的在通过碰撞盒壁部的纵剖面上图3所示的硬化区域13，在该板件表面上形成一个层；处于其下面的区域14保持为没有硬化添加物。

在现在形成碰撞盒侧壁的区段3至7的波形轮廓负责在碰撞情况中碰撞盒可重复的能量吸收特性，因为在变形开始之前，平行壁区段的支承作用不应丧失。由于开口2处于碰撞盒边缘上，可以折叠在一起的纵向壁区段可以向外位移而且不会相互妨碍。因为碰撞盒受到猛烈撞击时，没有在各自相反交叉的方向上出现折叠的折叠线，所以该碰撞盒通过一个比其结构长度长的路径冲击，而这时耗尽均匀冲击能量。在板件厚度保持恒定的情况下，硬化区域13增大该碰撞盒的能量消耗能力。

当硬化区域13，如图4所示，不仅存在于区段3至7的外侧，而且存在于其内侧时，可以特别有效地提高该碰撞盒的能量消耗能力。为了在坯料1两侧都产生这样的硬化层11不需要在两侧都覆有镀层：正如de102014009716a1所描述的那样就足够：构成由多个一侧涂覆的坯料形成的堆栈，并且所述堆栈作为整体承受热处理，因此所述层11的硬化的添加物不仅在原来覆有层11的那些坯料1上扩散，而且可以在由于堆叠而接触层11的第二坯料上扩散。

图5表示按照本发明的第二设计方案板件的俯视图。开孔2占板件表面积的显著部分，在这里约50％。它们以一个规则的标准图案安排；在这里每三个相邻的开孔2的中点都形成一个等边三角形15。在这里三角形15的中点各自形成一个节点10，其上三个桥接体9互相汇聚。在每个桥接体9上，都形成一个纵向延伸的硬化区域13，它在两个通过桥接体9连接的节点10上与另一桥接体9的硬化区域13汇聚，以便这些硬化区域共同形成一个蜂窝结构。

图5所示的区段可以是，例如，缠绕成卷材的板件的展开后的部分，所述部分为了再处理被裁成各工件，这时它完全展开时具有图5所示的结构。但图5的结构还可以只占据工件的一部分，它在其他部分，例如，沿着其边缘，构造得不一样，使之便于与其他工件连接到一起，正如稍后在一个示例中还要准确阐述。

图6表示周期性结构的另一个示例，在这里采取从板件切出一部分的形式，其上层11虽然已经设置成带有窗16的格栅形式，但是在层11窗16不形成开孔。在这里出现开孔，其中该板件各自沿着虚线17切开，并在每条线17上有两个节点，在图6用10′，10″举例表示，它在线17两侧对面，垂直于板件平面在相反方向向外摆动。这样获得一个拉伸金属结构，它在每条线17的位置上有一个菱形的开孔。正如在图5的情况下，这个拉伸金属结构制造成无端材料，它切成各工件，或可以是一个工件的一个单件组成部分，它还可以附带地包括其他构造部分。

图7和8说明图5和6所示的结构结合的工件的一个示例。

图7表示坯料1的俯视图，它设置来制造在汽车载货空间底部安装的备胎槽。坯料1划分成中央圆形区域18，它设置来形成备胎槽的底层，一个围绕中央区域18延伸的区域19，后者应该形成备胎槽的侧壁；和一个外部区域20，用以固定在与纵向梁相邻的底面等上。中央区域18以及外部区域20，正如在图7左上角可以看出的，用图5所示类型的结构形成，以便节省重量；外部区域20的边缘21仍旧是无孔2的，以便于焊在其他车身件上。环形区域19具有图6的拉伸金属结构。这样通过拉伸这个区域19可以轻易地实现在图8的制成的备胎槽22上可以看到的区域18，20之间的垂直填充物。方法是在拉伸期间或其后加入硬化添加物，这个备胎槽22尽管重量减轻了，但获得要求的强度。

图9表示拉伸之后通过该区域19的径向示意剖面图；在剖开的节点10以及桥接体9上侧可以看到硬化区域13和非硬化区域14。

为了使备份车胎槽22防风和防水，将其浸入塑料熔融液中，当备胎槽22再次从熔融液取出时，如图10所示，它作为层23仍旧粘附在其表面上，和此外在区域19牵拉时形成的开孔上，和在图9或10未示出的区域18，20的开孔2上，各自形成一个覆层24。

作为按照本发明的工件的另一个示例，图11表示前盖加强件30。前盖加强件30具有栅格结构，带有外部环形框25，在其外边缘上，一般通过卷边，然后通过前盖的外皮26(见图12)固定。框架25可以解释为一系列的桥接体8和节点10，其中从节点10出发桥接体9把框架25的内部划分成多个开孔2。在这里所示的实施例中，桥接体9彼此汇集在中央节点10上；可以设想其他布局，例如，其中彼此不交叉的桥接体9将框架25的各两个节点10彼此连接。

桥接体9在其长度上各自至少一部分具有帽形横截面，如图12所示，带有沿着桥接体9的边缘延伸的凸缘27，它直接支持在外皮26上，或通过处于中间的粘结材料层，并具有一个与外皮26隔开的中间部分28。

硬化区域13沿着桥接体9至少在中间部分28延伸，在图12的图示中还在凸缘27中延伸。由于外皮26和中间部分28之间的垂直错移(versatzes)，中间部分28的硬化区域13尤其赋予桥接体9强大的抗弯强度。在中央节点10上多个桥接体9的硬化区域13可以互相汇聚。因为硬化区域13在这里只在桥接体9的纵向上延伸，而凸缘27没有与斜撑结构的将中间部分28相连的侧壁29十字交叉，因此斜撑结构25的帽形轮廓还可以在硬化添加物加入区域13之后成型。

虽然以上的详细描述和附图描述了本发明确定的示例性设计方案，但显然它们只是为了进行阐述而设想出来的，故不应作为本发明的范围而加以限制。对所描述的设计方案的改变是可能的，而且没有脱离后附权利要求的范围及其等效范围。尤其从这些描述和附图中出现一些在权利要求中没有叙述的实施例的特征。这样的特征还可以作为在这里公开的结合出现。因此许多这样的特征是在同一组文字或以另一种类型的文字组合中彼此说明的事实，并不证明它们只可以出现在该具体公开的结合的情况下的结论；而是基本上由此出发，即只要不影响本发明的功能性，从多个这样的特征可以略去个别的，或加以改变。

附图标记清单

1坯料

2开孔

3区段

4区段

5区段

6区段

7区段

8桥接体

9桥接体

10节点

11层

12边缘

13硬化区域

14非硬化区域

15三角形

16窗口

17线

18中央区域

19环形区域

20外部区域

21边缘

22备胎槽

23层

24覆层

25框架

26外覆层

27法兰

28中间件

29侧壁

30增强结构