铝板材的热冲压拼焊坯料的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及金属成形，以及更具体地涉及热冲压拼焊坯料。
【背景技术】
[0002]汽车结构元件(例如，板、梁、支柱等)通常由软钢制成。这些部件有时包括多个具有不同强度需求的区域或部分。例如，在冲压车门内部，车门内部支撑铰链的一部分可以具有比车门内部的其它部分更高的强度需求。这样，可以使用拼焊坯料或板材，其包括焊接在一起的两个或更多具有不同性能(例如，厚度)的钢板材，并且其可以按照惯例被冲压成一部件。因此，可以设计该部件来满足负荷和刚度的需求，同时效率更高并节约成本。
[0003]为了减小车辆重量，铝合金车身面板已经越来越受欢迎，并且使用拼焊铝坯料或板材可以进一步有利于节省成本和重量。然而，铝焊接通常显示出在冲压时相比于母材降低的强度和可成形性。
【发明内容】
[0004]本发明的一实施例针对形成拼焊坯料(TWB)，其包括焊接至铝制的第二板材的铝制的第一板材。在一个实例中，TWB被加热到至少第一板材的固相线温度(solidustemperature)，并且被放置在一模具中。关闭TWB上的模具以使TWB形成部件，并同时将部件淬火。
[0005]另一实施例包括一种形成TWB的方法。通过将铝制的第一板材焊接至铝制的第二板材来制造TWB。由焊接形成的焊缝的可成形性通过将TWB加热到至少第一板材的固相线温度、将TWB放置在一模具中、并且关闭TWB上的模具以使TWB形成部件并同时将部件淬火来提尚。
[0006]在附加实施例中，一种提高将铝制的第一板材连接至铝制的第二板材的焊缝的可成形性的方法包括各种要素。例如，焊接在一起的第一板材和第二板材被加热到第一板材的固相线温度，并且被放置在一模具中。关闭板材上的模具以使板材形成部件，并同时将部件淬火。
[0007]本发明的实施例由以下权利要求来限定，而不是由
【发明内容】
限定。这里提供了本发明各个方面的高度概括，以介绍将在下面的【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。本
【发明内容】
并非旨在认定所要求保护的主题的关键或必要的特征，也不旨在用作单独的辅助以确定所要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0008]下面将参照附图对本发明的说明性实施例进行详细说明，包含在此所引用的，附图中:
[0009]图1描述了依据本发明的实施例的示例性拼焊坯料；
[0010]图2描述了依据本发明的实施例的示例性系统；
[0011]图3描述了依据本发明的实施例的示例性分层设备(staging apparatus);以及
[0012]图4和5分别描述了各自具有依据本发明的实施例来实施的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0013]在此对本发明的实施例的主题进行具体说明以满足法定要求。但该描述本身并非旨在必要地限制权利要求的范围。相反，所要求的主题可能以其它方式来体现，以包括不同的元件或类似本发明中所描述的元件的组合，连同其它当前的或未来的技术。术语不应被解释为暗示在此公开的各种步骤之间的任何特定的顺序，除了当个别步骤的顺序被明确声明时。
[0014]参照图1，拼焊坯料(TWB) 12被描述，其包括通过焊缝17连接的铝制的第一板材16和铝制的第二板材18。TWB 12可以由熔焊(例如，激光焊、电弧焊、等)产生，或通过搅拌摩擦焊产生，并且通常使用对接接头。为了以说明为目的，图1描述了连接第一板材16和第二板材18的焊缝17。虽然图1描述了仅具有第一板材16和第二板材的TWB 12，但是在其它实施例中，TWB 12包括多于两个不同的板材，并且包括形成部件所需数量的板材。
[0015]TWB可以被用于各种目的，并且在一个实施例中，TWB 12被冲压成用于机动车辆的部件。例如，TWB可以被冲压成A/B柱、下边梁(rocker)、车顶纵梁(roof rail)、交叉车梁(cross-car beam)、车辆内部以及诸如此类。在一个实施例中，希望TWB所要冲压成的部件具有含不同特性的部分或区域。例如，期望车门内部支撑车门铰链的前部比车门内部的其它部分更牢固。同样地，在一个实施例中，第一板材16和第二板材18均为招制，并且在一个或更多方面不同。
[0016]第一板材16和第二板材18可以在各种方面不同，以使部件特性最优化。例如，第一板材16和第二板材18可以拥有不同的厚度、合金、或其组合。
[0017]在一个实施例中，第一板材16包括在约0.8毫米至约4.0毫米范围内的第一厚度，并且第二板材18包括同样在约0.8毫米至约4.0毫米范围内但不同于第一厚度的第二厚度。
[0018]在另一实施例中，第一板材16和第二板材18可以具有不同的性能(例如，合金成分或系列)。例如，在一个实施例中，第一板材16和第二板材18为合金2xxx、5xxx、6xxx、和7XXX的任意组合。也就是说，铝合金通常由4位数字识别，第一位通常识别为主要合金元素。例如，在7ΧΧΧ系列铝中主要合金元素为锌，而5ΧΧΧ系列的主要合金元素为镁，并且对于6ΧΧΧ系列为镁和硅。系列命名中由字母“X”表示的额外的数字限定了确切的铝合金。在一个实施例中，可以使用7075铝合金，其成分为5.1-6.1%锌、2.1-2.9%镁、1.2-2.0%铜、以及不到百分之一的硅、铁、锰、钛、铬、以及其它金属。另外，第一和第二板材可以具有各种状态(temper)，例如 F、W、0、T4x、Τ6χ、Τ7χ、和 Τ8χ0
[0019]TWB 12可以从各种来源获得。例如，在一个实施例中，TWB 12作为预制坯料而获得。作为选择的，可以获得拼焊卷，并从卷上切下TWB 12。在另一个实施例中，TWB 12被制成卷，并且TWB是来自于拼焊卷的坯料。例如，焊接设备14可以向两个或更多铝板材提供焊缝(例如，激光焊、电弧焊或诸如此类)，以制造拼焊卷。
[0020]本发明的一实施例是针对提尚连接招制的第一板材16和招制的第一■板材18的焊缝17的可成形性。也就是说，若没有本发明，焊缝17包括降低可成形性的特性。同样地，实施例在此处理一些生产的限制，该限制与铝合金拼焊坯料的焊接接头的可成形性相关。
[0021]参照图2，显示了用于形成拼焊坯料12(TWB)的系统10。图2的系统10包括加热设备20、转移设备22、以及模具24。系统10的各个部件一起运行来制造由一个或更多铝合金构成的拼焊坯料，并形成所需部件。
[0022]在本发明的一实施例中，加热设备20加热TWB 12。加热设备20可以包括各种类型，例如工业用电炉或位于加热设备20内能够产生足以加热TWB 12至预定温度的内容温度的烘箱。在一个实施例中，加热设备20将TWB 12加热至固溶温度或TWB 12的第一板材16或第二板材18中的至少一个的固相线温度。在进一步的实施例中，加热设备20不会将TWB 12加热超过其液相线(熔融)温度。
[0023]固溶温度可以根据第一板材16和第二板材18的系列而变化。例如，7XXX系列铝合金的固溶温度通常为约460°C至约490°C。固溶温度通常是这样的温度，在该温度下物质很容易混溶。混溶性是材料以所有比例混合，形成均匀溶液的性质。混溶性可以在所有的相:固相、液相、以及气相中可能的。
[0024]固相线温度可以是相图上的曲线的温度轨迹，在该轨迹下方，所给的物质完全为固体。固相线温度将物质的熔融开始时的、但不是物质完全熔融时的温度量化。对于一些材料，在固相线和液相线温度之间存在有相，其中该物质同时由固相和液相构成。材料离固相线温度越近，越多的材料为固相，并且材料离液相线温度越近，越多的材料为液相。同样地，TWB 12可以被加热到至少其中一个铝板材的固相线温度，但是低于液相线温度，从而提供本质上为固体的TWB 12，以便于搬运和运输，还因其接近液相或部分为液相而更容易可成形。
[0025]转移机构22配置成移动并定位TWB 12，其被加热到至少一个板材的固相线温度。在至少一个实施例中，转移机构22是操纵器，例如机器人。转移机构22可以配置成快速地将TWB 12从加热设备20转移至模具24，以减少热量从TWB12流失的机会。例如，系统10和转