一种轻量化复合型高强塑性吸能汽车防护杠的制作方法

本发明涉及汽车部件制造技术领域，特别涉及一种轻量化复合型高强塑性吸能汽车防护杠。

背景技术：

近年来我国汽车工业得到了高速发展。目前，我国汽车保有量已超过2亿辆。汽车的轻量化与安全性越来越受到重视。保险杠具有安全保护、装饰车辆以及改善车辆的空气动力学特性等作用。在安全上，发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护车身及乘员的安全；与行人发生碰撞时，对行人起到一定的保护作用。在外观上，具有装饰性。同时，汽车保险杠还有一定的空气动力学作用。

目前，汽车保险杠外板和缓冲材料一般由塑料制成，横梁一般采用冷冲压或热冲压而成。采用传统冷冲压成形工艺会出现易开裂、表面褶皱、回弹严重，只能成形形状较为简单工件的问题。且为保证强度，钢板选择一般较厚，不符合轻量化发展的趋势。而热冲压成形工艺能够在一定程度上改善高强度钢板的成形性能，热成形工艺具有成形压力小，成形后回弹低，尺寸精度高的优点。但传统热冲压成形的工件，抗拉强度达1500mpa，但塑性较差，断后延伸率仅在5％左右。强塑积仅为7.5gpa·％。较小的强塑积表明，在发生碰撞时，传统热冲压保险杠吸收的能量较少，对车身的及乘员的保护效果较差。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出了一种轻量化复合型高强塑性吸能汽车防护杠。该防护杠由吸能盒1、复合冲压杠体2，缓冲泡沫3、塑料外壳4、固定螺栓一5及固定螺栓二6组成。通过复合冲压杠体形状、截面设计，复合冲压杠体板材选择及冲压工艺，吸能盒1的设计，缓冲泡沫3填充的设计，得到一种轻量化复合型高强塑性吸能汽车防护杠。

所述复合冲压杠体，由三层钢板复合后冷冲压预成型、热冲压成形后制得。中间层板材选用trip590钢，两个外层板选用22mnb5钢。

复合冲压杠体的技术方案为，

(1)激光切割。选用厚度为1.5mm的冷轧trip590钢，与厚度为1.2mm的22mnb5钢，采用激光切割成所需尺寸。

(2)点焊。通过点焊将切割为所需尺寸的三层钢板焊接成形。

(3)冷冲压预成形。将焊接好的钢板进行冷冲压预成形，成形为图所示的形状。

(4)热冲压成形，将预成形后的板材转移至辊底式加热炉中，930℃保温5-7min，热冲压成形，并在热冲压过程中冲孔。模内淬火并保压30s。

(5)酸洗。酸洗去除氧化皮后喷漆。

成形后的复合冲压杠体形状总体呈“m”形。整体截面呈弧形，并在表面设有两道凸起。

所述吸能盒1，其横刨面为梯形，一面通过螺栓5与车身固定，另一面与复合冲压杠体相接触。

所述缓冲泡沫3，其形状能够与复合冲压杠体相契合。

所述塑料外壳4，注塑成形得到。

有益效果为：

(1)内层选用1.5mm的冷轧trip590钢，两个外层选用厚度为1.2mm的22mnb5钢，点焊后，通过冷冲压预成形，热冲压成形，生产出形状总体呈“m”形，横截面为弧形，表面存在两道弧形凸起，且螺栓孔已被冲出的的复合冲压杠体。工艺简单，成形性好，合格率高。

(2)复合冲压杠体由于热成形淬火内外板材冷却速率不同，内外钢板显微组织不同，外层板强度高，内层板塑性好，复合板呈硬-软-硬的状态，具有高强塑性。

(3)通过对防护杠结构设计，防护钢由梯形吸能盒、呈“m”形复合冲压杠体，与复合冲压杠体契合的缓冲泡沫及塑料外壳组成。防护杠整体呈软-硬-软的状态，对行人、车体、乘员都具有较好的保护作用。

(4)复合冲压杠体总体呈“m”形，横截面为弧形，表面存在两道弧形凸起，对正面、侧面碰撞均具有良好的保护作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明复合冲压杠体冷冲压预成形横截面示意图。

图3为本发明复合冲压杠体热成形横截面示意图。

图4为本发明的复合冲压杠体正面示意图。

具体实施方式

下面结合实施例与附图对本发明进行进一步说明。

该防护杠由吸能盒1、复合冲压杠体2，缓冲泡沫3、塑料外壳4、固定螺栓一5及固定螺栓二6组成。通过复合冲压杠体形状、截面设计，复合冲压杠体板材选择及冲压工艺，吸能盒1的设计，缓冲泡沫3填充的设计，得到一种轻量化复合型高强塑性吸能汽车防护杠。

所述复合冲压杠体2，中间层板材选用trip590钢，两个外层板选用22mnb5钢。板材的选择依据为，22mnb5热冲压后的抗拉强度可达1500mpa，但延伸率仅有5％，trip590钢的抗拉强度为600mpa级，但延伸率可达30％，具有良好塑性。复合板材热冲压淬火，内外板材冷却速度不同，外层的22mnb5，冷却速率较快，得到全马氏体组织，内层trip590钢冷却速率较慢，元素得到动态的配分，得到马氏体/贝氏体，铁素体，少量残余奥氏体等组织，具有良好塑性。因此热冲压后复合板呈硬-软-硬的状态，兼具强度与塑性。

本发明加工工艺为，

(1)激光切割。选用厚度为1.5mm的冷轧trip590钢，与厚度为1.2mm的22mnb5，采用激光切割成所需尺寸。

(2)点焊。采用点焊将切割为所需尺寸的三层钢板焊接成形。

(3)冷冲压预成形。将焊接好的钢板进行冷冲压预成形，成形后横截面如图2所示。

(4)热冲压成形，将预成形后的板材转移至辊底式加热炉中，930℃保温5-7min，热冲压成形，并在热冲压过程中冲孔。模内淬火并保压30s。

成形后的复合冲压杠体5由内层板trip590、两个外层板22mnb5组成。成形后的复合冲压杠体形状总体呈“m”形。其横截面如图3所示。图4为正面示意图。整体截面呈弧形，并设有两道弧状凸起，有利于碰撞吸能。且可以与吸能盒1及缓冲泡沫3配合，形成软-硬-软的搭配。其形状的设计有利于吸能盒1、缓冲泡沫3的安装，增加接触面积。发生交通事故时，驾驶员可能存在下意识打方向盘的动作，侧面碰撞事故具有极大概率，“m”形复合冲压杠体可有效吸收侧面碰撞时的冲击能。

所述复合冲压杠体5，通过螺栓6与车身固定连接。

所述汽车防护杠的吸能盒1，其横刨面为梯形，一面通过螺栓5与车身固定连接，另一面与复合冲压杠体接触。在受到撞击时，吸收能量，保护车身及乘员的安全。梯形截面的设计，一方面与复合冲压杠体的形状契合，另一方面，增加了接触面积，更加容易变形吸能。

所述缓冲泡沫3，其形状能够与复合冲压杠体相贴合，接触面积较大，且填充量较大。在发生与行人的碰撞时，保护行人安全。

所述塑料外壳6，采用注塑成型，与缓冲泡沫搭配，在与行人碰撞时，起到保护行人的作用。