弯曲加工构件及其制造方法与流程

本发明涉及弯曲加工构件及其制造方法。

背景技术：

例如，在车辆用框架中使用在金属板的弯曲部重叠焊接加强板而得到的弯曲加工构件。通过利用加强板仅对需要高强度的部位进行加强，来同时实现高强度化和轻量化。日本特开2002-331316公开了将金属板与加强板重叠并进行冲压加工的技术。

技术实现要素：

发明者关于在金属板的弯曲部重叠焊接加强板而得到的弯曲加工构件发现了以下的问题点。图10是本发明的关联技术的弯曲加工构件的立体图。图11是本发明的关联技术的弯曲加工构件的剖视图。需要说明的是，附图所示的右手系xyz坐标是用于便于说明构成要素的位置关系的坐标。例如，z轴正方向为铅垂上方向，xy平面为水平面。

如图10所示，在金属板1中，在金属板1的长度方向(y轴方向)上延伸设置有一对弯曲部，沿着弯曲部而重叠有被弯曲加工后的一对加强板2。具体而言，以加强板2的外表面抵接于金属板1的弯曲部的内表面的方式重叠。如图11所示，加强板2通过焊接部3而接合即焊接于金属板1。在图10中，焊接部3虽然省略，但是沿着各个加强板2的一对侧面而在y轴方向上延伸设置。

在此，如图11所示，在很多情况下，会在金属板1的内表面与加强板2的外表面之间产生间隙。在产生了间隙的情况下，与未产生间隙而金属板1的内表面与加强板2的外表面紧贴的情况相比，由加强板2带来的加强的效果会降低，会得不到所希望的变形强度、刚性。因此，需要预先估计间隙而增加加强板的板厚。然而，其结果是，产生了弯曲加工构件的质量会增加的问题。

本发明提供一种既能维持强度又能实现轻量化的弯曲加工构件及其制造方法。

本发明的第一方案是一种弯曲加工构件，具备：具有开口的第一金属板；及加强板，嵌入到形成于所述第一金属板的所述开口，所述加强板配置在所述第一金属板被进行弯曲加工而成的弯曲部，并焊接于所述第一金属板。

在本发明的第一方案中，加强板嵌入到形成于第一金属板的开口并焊接于第一金属板。因此，既能维持强度，又能使加强部位的壁厚比以往薄，能够实现轻量化。

所述加强板可以由比所述第一金属板厚且与所述第一金属板相同的组成的金属材料构成。通过这样的结构，容易得到加强部位所需的强度，并且能够容易地将加强板焊接于第一金属板。

所述开口可以是周围整体由所述第一金属板包围的贯通孔。通过这样的结构，能够降低在焊接部产生的应变。

所述开口可以是处于所述第一金属板的切口。

在本发明的第一方案中，可以还具备焊接在所述加强板的未由所述第一金属板包围的侧面上的第二金属板。

本发明的第二方案是一种弯曲加工构件的制造方法，包括如下步骤：在第一金属板的要被弯曲加工的位置形成开口；将金属制的加强板嵌入所述开口；将嵌入到所述开口的所述加强板焊接于所述第一金属板；及对焊接于所述第一金属板的所述加强板进行弯曲加工。

在通过本发明的第二方案制造出的弯曲加工构件中，加强板嵌入到形成于第一金属板的开口并焊接于第一金属板。因此，既能维持强度，又能使加强部位的壁厚比以往薄，能够实现轻量化。

在本发明的第二方案中，所述加强板可以由比所述第一金属板厚且与所述第一金属板相同组成的金属材料构成。

在本发明的第二方案中，在将所述加强板嵌入时，可以以在将所述加强板插入到所述开口的状态下在所述加强板与规定所述开口的所述第一金属板的内周面之间会产生间隙的方式使所述加强板变形，将所述加强板插入所述开口，按压所述加强板而使所述加强板恢复为平板状，由此使所述加强板紧贴于所述内周面。或者，在将所述加强板嵌入时，可以以在将所述加强板插入到所述开口的状态下在所述加强板与所述内周面之间会产生间隙的方式对所述加强板进行冷却，将所述加强板插入所述开口，并使所述加强板的温度上升，由此使所述加强板紧贴于所述内周面。通过这样的结构，能够容易地将加强板嵌入金属板。

通过本发明，能够提供一种既能维持强度又能实现轻量化的弯曲加工构件及其制造方法。

附图说明

以下，参照附图对本发明的典型实施例的特征、优点及技术上和工业上的重要性进行说明，在这些附图中，相同的标号表示相同的要素。

图1是第一实施方式的弯曲加工构件的立体图。

图2是第一实施方式的弯曲加工构件的剖视图。

图3是第一实施方式的比较例的弯曲加工构件的立体图。

图4是表示第一实施方式的弯曲加工构件的制造方法的流程图。

图5是表示第一实施方式的弯曲加工构件的制造方法的剖视图。

图6是表示将加强板20嵌入金属板10的开口12的方法的剖视图。

图7是对焊接有加强板20的金属板10进行弯曲加工后的实施例的俯视宏观照片。

图8是第二实施方式的弯曲加工构件的立体图。

图9是第二实施方式的弯曲加工构件的剖视图。

图10是本发明的关联技术的立体图。

图11是本发明的关联技术的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对应用了本发明的具体的实施方式进行详细说明。但是，本发明并不限定于以下的实施方式。而且，为了使说明清楚，以下的记载及附图适当进行了简化。

(第一实施方式)

<弯曲加工构件的结构>

首先，参照图1、图2，说明第一实施方式的弯曲加工构件。图1是第一实施方式的弯曲加工构件的立体图。图2是第一实施方式的弯曲加工构件的剖视图。如图1所示，本实施方式的弯曲加工构件具备作为主体的金属板10(第一金属板)和在金属板10的弯曲部11设置的加强板20，例如适合用作车辆用框架。需要说明的是，当然，图1及其他的附图所示的右手系xyz坐标是用于便于说明结构要素的位置关系的坐标。通常，z轴正方向为铅垂上方向，xy平面为水平面，在附图间是共通的。

如图1所示，金属板10是本实施方式的弯曲加工构件的主体，例如是对平板状的钢板或铝合金板进行了弯曲加工而得到的构件。在图1的例子中，金属板10具有u字状的截面形状，在y轴方向上延伸设置。具体而言，金属板10具有与xy平面平行的底部和从底部立起的一对侧壁。

在金属板10的底部与一对侧壁之间沿着金属板10的长度方向(y轴方向)延伸设置有一对弯曲部11。沿着该弯曲部11在金属板10延伸设置有一对开口12。在图1的例子中，开口12是周围整体由金属板10包围的矩形形状的贯通孔。需要说明的是，金属板10只要具有弯曲部11即可，因此例如截面形状也可以为l字状。

如图1、图2所示，加强板20是嵌入到形成于金属板10的开口12并焊接于该开口12的金属板。加强板20是对金属板10进行加强的构件，因此优选是比金属板10厚的金属板。加强板20由于焊接于金属板10，因此优选由与金属板10相同的金属材料即同一组成的金属材料构成。加强板20与金属板10一起被弯曲加工，因此具有截面l字状，并沿着弯曲部11在y轴方向上延伸设置。需要说明的是，在第一实施方式中，加强板20仅与规定开口12的金属板10的内周面相接。需要说明的是，加强板20也可以具有与金属板10相同的厚度并且由强度比金属板10高的金属材料构成。

在此，加强板20的外表面与金属板10的外表面对齐(位于同一个面)，相对于此，由于加强板20比金属板10厚，因此加强板20的内表面从金属板10的内表面突出。在加强板20的端面21及侧面22的从金属板10的内表面突出的区域(图1的阴影部)形成有图2所示的焊接部30。即，在加强板20的周围整体形成有焊接部30。需要说明的是，在图1中，为了便于理解而省略了焊接部30。

在图10、图11所示的弯曲加工构件中，将加强板2与金属板1重叠而进行焊接。相对于此，在本实施方式的弯曲加工构件中，加强板20嵌入到形成于金属板10的开口12并焊接于金属板10。因此，能够使图2所示的加强部位的壁厚t1比图11所示的加强部位的壁厚t2薄，能够实现轻量化。即，本实施方式的弯曲加工构件既能维持强度又能实现轻量化。在金属板10及加强板20为钢板时的实施例中，从t2＝6.5mm到t1＝3.8mm，成功实现了约40％的薄壁化。

另外，防锈涂装难以进入图11所示的金属板1与加强板2之间的间隙。因此，尤其是在金属板1及加强板2为钢板的情况下，产生了锈容易从间隙起发生进展的问题。相对于此，在本实施方式的弯曲加工构件中，不会产生这样的防锈涂装难以进入的间隙，因此通过防锈涂装能够有效地抑制锈的进展。

此外，在本实施方式的弯曲加工构件中，加强板20嵌入到形成于金属板10的开口12，且在加强板20的周围整体形成有焊接部30。因此，能够降低因相对于长度方向(y轴方向)的弯曲或以长度方向为中心的扭转而在焊接部30产生的应变。以下，参照图1及图3进行详细说明。图3是第一实施方式的比较例的弯曲加工构件的立体图。

如图3所示，在比较例的弯曲加工构件中，将与加强板20相同材质且相同厚度的金属板50的端面与金属板10的端面对接，并对两者进行激光焊接。金属板50与金属板10同样地具有u字状的截面形状，在y轴方向上延伸设置。金属板50的外表面与金属板10的外表面对齐，相对于此，由于金属板50比金属板10厚，因此金属板50的内表面从金属板10的内表面突出。在金属板50的端面51的从金属板10的内表面突出的区域(图3的阴影部)形成有焊接部。即，焊接部仅在金属板50的端面51呈u字状地形成。

在此，对于相对于长度方向(y轴方向)的弯曲，在图3所示的比较例的弯曲加工构件中，将在沿着金属板50的端面51形成的u字状的焊接部产生的y轴方向的应变设为ε。而且，在图1所示的本实施方式的弯曲加工构件中，将在沿着加强板20的端面21形成的l字状的焊接部30产生的y轴方向的应变设为ε1。

实际使用应变计测定的结果是，本实施方式的弯曲加工构件中的应变ε1为比较例的弯曲加工构件中的应变ε的70％。需要说明的是，在图1所示的本实施方式的弯曲加工构件中，在沿着加强板20的侧面22形成的直线状的焊接部30产生的y轴方向的应变ε2为比较例的弯曲加工构件中的应变ε的30％。

这样，在本实施方式的弯曲加工构件中，由于加强板20嵌入到形成于金属板10的开口12，在加强板20的周围整体形成焊接部30，因此能够降低在焊接部30产生的应变。

<弯曲加工构件的制造方法>

接下来，参照图4、图5，说明第一实施方式的弯曲加工构件的制造方法。图4是表示第一实施方式的弯曲加工构件的制造方法的流程图。图5是表示第一实施方式的弯曲加工构件的制造方法的剖视图。

首先，如图4、图5所示，在金属板10的被弯曲加工的位置形成开口12(步骤st1)。接下来，如图4、图5所示，将加强板20嵌入金属板10的开口12(步骤st2)。此时，如图5所示，使加强板20的底面(外表面)与金属板10的底面(外表面)对齐，并且使加强板20的上表面(内表面)从金属板10的上表面(内表面)突出。

在此，图6是表示将加强板20嵌入金属板10的开口12的方法的剖视图。虽然也可以将平板状的加强板20直接压入金属板10的开口12，但是需要时间。因此，可以如图6所示，将预先以在加强板20与开口12之间产生间隙方式变形后的加强板20插入到开口12之后，按压加强板20而使加强板20恢复成平板状，由此使加强板20与开口12紧贴。作为以在加强板20与开口12之间产生间隙的方式使加强板20变形的方法，可以使用弯曲加工或拉深加工等，但是没有特别的限定。此外，虽然未图示，但是也可以将以在加强板12与开口12之间产生间隙的方式进行冷却后的加强板20插入开口12之后，使加强板20的温度上升，由此使加强板20紧贴于开口12。

接下来，如图4所示，将加强板20焊接于金属板10(步骤st3)。具体而言，如图5所示，在从金属板10的上表面(内表面)突出的加强板20的端面21及侧面22(图1的阴影部)形成焊接部30。即，在加强板20的周围整体形成焊接部30。

焊接方法没有特别的限定，但是从抑制热应变的观点出发，优选使用激光焊接。如图11所示，在将加强板2与金属板1重叠而进行焊接的情况下，使用了例如电弧焊接，但是由热应变引起的变形成为问题。通过使用激光焊接，能够解决这样的问题。

最后，如图4所示，通过冲压等对金属板10进行弯曲加工(步骤st4)。由此，如图5所示，加强板20与金属板10一起被弯曲加工，在金属板10的弯曲部11形成加强板20。通过以上步骤，能够制造出第一实施方式的弯曲加工构件。

在此，图7是对焊接有加强板20的金属板10进行了弯曲加工的实施例的俯视宏观照片。具体而言，将厚度3.8mm的钢板即加强板20嵌入在厚度2.9mm的钢板即金属板10上形成的开口，并对加强板20进行了激光焊接。如图7所示，在加强板20的周围整体形成了焊接部30。如图7所示，矩形形状的金属板10也可以弯曲。而且，矩形形状的加强板20也可以沿着金属板10弯曲。

(第二实施方式)

接下来，参照图8、图9说明第二实施方式的弯曲加工构件。图8是第二实施方式的弯曲加工构件的立体图。图9是第二实施方式的弯曲加工构件的剖视图。如图1所示，在第一实施方式的弯曲加工构件中，形成于金属板10的开口12是周围整体由金属板10包围的贯通孔。相对于此，如图8所示，在第二实施方式的弯曲加工构件中，形成于金属板10的开口12是切口。

具体而言，开口12到达了金属板10的侧壁的上表面(金属板10的侧面)。因此，加强板20的一对侧面22中的一条边未由金属板10包围，未与金属板10进行焊接。这样，开口12并不局限于贯通孔，也可以是切口。在切口的形状为n(n≥3)角形状的情况下，优选(n-1)条边未由金属板10包围。在图8的例子中，n＝4且各开口部的3条边由金属板10包围。而且，优选n≥4。

在图9中也一并描绘出了焊接于第二实施方式的弯曲加工构件的金属板40(第二金属板)。金属板40与金属板10同样地具有u字状的截面形状，并在y轴方向上延伸设置。在第二实施方式的弯曲加工构件上通过焊接部31来焊接金属板40，该构件作为整体而构成了矩形形状的管。如图9所示，加强板20的内表面与金属板40的外表面紧贴，沿着未由金属板10包围的加强板20的侧面22而形成有焊接部31。焊接部31难以通过激光焊接来形成，因此通过例如电弧焊接来形成。

这样，通过将未由金属板10包围的加强板20的侧面22与其他构件进行焊接，加强板20的周围整体由焊接部30和焊接部31包围。因此，在第二实施方式的弯曲加工构件中，与第一实施方式的弯曲加工构件同样，能够降低因相对于长度方向(y轴方向)的弯曲或以长度方向为中心的扭转而在焊接部30产生的应变。其他的结构与第一实施方式的弯曲加工构件是同样的，因此省略详细说明。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当变更。