高强度铝合金门梁制造技术

车辆门梁和制造车辆门梁的相关方法，车辆门梁包括扁平

【技术实现步骤摘要】
高强度铝合金门梁
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年11月13日提交的美国临时专利申请序列号62/934872的优先权，该申请通过引用合并于此。

技术介绍

[0003]现有钢门梁包括冲压或轧制硼钢结构。冲压结构使用钢板制造，接着冲压成具有开放型面的波纹形状。轧制结构使用轧机制造，以将钢板首先加工成具有椭圆型面的封闭管形状，接着接缝焊接、热处理，并且接着快速淬火以设定最终冶金结构。具有椭圆形型面的钢门梁的当前应用用于产品效率和成本管理。在这些应用中，梁采用超高强度钢(UHSS)以分布载荷，并试图避免门梁在载荷下的局部褶皱。
[0004]但是，这些钢门梁由于其由钢制成而相对沉重，并且这种相对高的重量减小了包括这种钢门梁的车辆的燃料效率。

技术实现思路

[0005]根据一个方面，制造管的方法包括提供扁平-轧制铝合金板；将板的横向于轧制方向的两个边缘合并在一起，由此形成对接接缝；并且摩擦搅拌焊接对接接缝以形成具有对接结合部的管。
[0006]用于制造门梁的另一方法包括提供扁平-轧制铝合金板，板具有导前边缘、相对的拖尾边缘以及从导前边缘延伸到拖尾边缘的轧制方向。该方法包括在对接结合部处将导前边缘摩擦搅拌焊接到拖尾边缘以形成扁平-轧制铝合金管，接着固定到能够固定到车辆门的安装支架。
[0007]根据另一方面，梁包括具有轧制方向的扁平-轧制铝板；并且摩擦搅拌焊接连接板的横向于轧制方向的两个边缘的对接接缝。
附图说明
[0008]图1A-1F是根据本专利技术主题制造门梁的方法的示意图。
[0009]图2是根据本专利技术主题将金属板的两个边缘摩擦搅拌焊接在一起的详细视图。
[0010]图3是根据本专利技术主题的管的透视图。
[0011]图4是图3的横截面视图。
[0012]图5是图3的管的变型形式的透视图。
[0013]图6是图5的变型管的横截面视图。
[0014]图7是图6的变型管的进一步变型形式的横截面视图。
[0015]图8是根据本专利技术主题的组件的侧视图。
[0016]图9是根据本专利技术主题的梁的顶视图。
[0017]图10A-10C是根据本专利技术主题制造门梁的另一方法的示意图。
具体实施方式
[0018]已经提出挤压铝门梁或板作为具有封闭截面轮廓(例如管)的钢门梁的轻重量替代。但是，用于形成这些梁的挤压工艺昂贵，并且不能实现期望的机械性能。挤压工艺使金属更韧，即强度减小。金属挤压在金属的晶体结构中相对于挤压方向形成晶粒取向偏移。如果晶粒主要在一个方向(即在管的环向或纵向)上取向，这种单向取向会在应力测试期间形成裂纹。使用相对中间强度钢不能解决这种问题，因为这些挤压金属不是足够韧性，并因此在应力测试期间出现裂纹，并且因此在功能上不适用于门梁。求助于相对较低强度的挤压金属不能解决这种问题，因为虽然它们更加韧性且因此在应力测试期间不出现裂纹，但是它们不足够牢固来抵抗门梁的冲击要求。因此，期望具有晶体的更随机取向(例如双轴向取向晶体结构)的管。
[0019]也提出了冲压铝门梁，其中铝板材料被冲压成具有诸如U形的开放结构的波纹设计。但是，这种开放结构不具有通过具有封闭截面型面的门梁提供的功能。
[0020]在模拟或物理测试中，结构梁能够以不同方式与冲击器的形状相符，并且可转变成多种非常局部的扭结。对于侧向冲击测试，3-pt弯曲测试用来评价包括门梁的车辆门的主要冲击管理部件。
[0021]被推荐的门梁通过提供加工成密封管状型面的高强度轧制铝合金板来以新构型平衡现有加工设备。铝的轧制不如同挤压那样在晶体结构中产生高方向敏感性。因此，轧制提供高强度部件，其足够韧性以防止裂纹，但是具有可以满足门梁的冲击性能要求的足够高强度，并且以较低重量，满足或超过传统高强度钢门梁的强度。
[0022]参考附图，扁平轧制铝合金的轧制带(即卷筒)2可以用作初始材料。这与挤压铝合金形成对比，挤压铝合金可包括不期望的晶粒取向，因此使铝合金板优选。基于挤压门梁的压碎测试，合金和回火选择可被仔细管理，来避免极度断面压碎期间失效，这都使得挤压门梁相对难以应用。
[0023]可以用来制造卷筒2的材料的组分不特别受到限制，但是，之前测试经验表明中高强度挤压铝合金(具有～400MPa的最终拉伸强度“UTS”)会由于超过失效阈值的环向应力而出现裂纹。与挤压铝合金相关的问题可以通过根据本专利技术主题使用轧制铝合金来解决。因此，用来制造卷筒2的铝合金可包括7000系列(“7xxx”系列)铝合金，其在测试中显示支持高度压碎而不出现裂纹的潜力，但是在挤压方向(～350Mpa)上具有较低的拉伸力。对于7xxx系列铝合金板(Ex:7055)或具有至少500Mpa、500-600Mpa或至少～600Mpa的最终拉伸强度的另一铝合金板，这可以通过将铝主要与锌合金且通常具有少量镁以及有时的铜来制备，形成具有非常高强度的可热处理合金。可以使用其他合金系统，诸如钛合金，或由于电偶腐蚀需要对黑色金属进行固态焊接需要的合金，或由于电偶腐蚀与黑色金属熔焊不兼容的合金。
[0024]铝合金卷筒2(图1A)可连续铸造或铸锭。这些方法的共同特征在于熔融合金被固化、通过轧制铸机热轧制或冷轧制并接着轧制成卷筒2。铝合金带可以在轧制之后再次经过热轧机，以将带减小到期望规格。冷轧制在足够低的温度下进行，以使合金出现应变硬化，并且可进行到期望满足或超过产品规格的程度。铝合金带可具有1/4英寸(6.3mm)以下至千分之八英寸(0.20mm)的规格。
[0025]由于铝合金是通过在经过轧制铸机冷却轧制合金来制成的扁平-轧制铝合金，铝
合金卷筒2具有轧制方向4，其沿着材料带的长度延伸。卷筒2可在轧制方向4上具有某种晶粒取向，与卷筒2的横向相比，提供增加的强度。
[0026]如本文使用，“横向”指的是在卷筒2或板6的平面内不平行于轧制方向4、18的方向，并且因此是在卷筒2或板6的平面内相对于轧制方向4、18成角度的方向。横向包括垂直于轧制方向4、18的方向，但这不是必须的，并且横向可以在偏离轧制方向4、18其他角度范围(70
°-
110
°
)内。
[0027]板6可以从卷筒2(图1B)获取，例如通过切割。板具有导前边缘8、可以与导前边缘8相对的拖尾边缘10、第一侧边缘12和可以与第一侧边缘12相对的第二侧边缘14。板6的导前边缘8可以与卷筒2的导前边缘16相同。板6具有在导前边缘8和拖尾边缘10之间延伸的轧制方向18。板6的轧制方向18通过卷筒2的轧制方向4确定。
[0028]板6卷绕在其自身上(图1C)，以形成管20(图1D)，使得轧制方向18横向于(例如在70-110
°
内)管20的长度22，长度22在管20的两个开口端部24、26之间测量。更特别是，板6折叠成使得导前边缘8在对接接缝28处抵靠拖尾边缘10对接。这种构型将在管20的环向提供增加的强度，并且将通常是本专利技术的其他部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造管的方法，包括：提供具有轧制方向的扁平-轧制铝合金板；使得板的横向于轧制方向的两个边缘合并在一起，由此形成对接接缝；以及摩擦搅拌焊接对接接缝以形成管。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在摩擦搅拌焊接之前移除板的一部分以形成延伸穿过板的厚度并在管的端部处具有开放周边的开口。3.根据权利要求1所述的方法，还包括压制管以在管中形成扁平区域。4.根据权利要求3所述的方法，还包括从管移除扁平区域的一部分，以在扁平区域中形成安装孔。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：将端部连接器布置在管的两个端部上；以及将端部连接器安装到车辆门，其中管是车辆门中的门梁。6.一种制造门梁的方法，包括：提供扁平-轧制铝合金板，板具有导前边缘、相对的拖尾边缘以及从导前边缘延伸到拖尾边缘的轧制方向；在对接结合部处，将导前边缘摩擦搅拌焊接到拖尾边缘，以形成扁平-轧制铝合金管；将安装支架固定到管，安装支架能够固定到车辆门。7.根据权利要求6所述的方法，还包括将安装支架固定到车辆门，其中管的包括对接结合部的一侧不直接面向车辆门的外部。8.根据权利要求6所述的方法，其中，安装支架固定到管的两个端部。9.根据权利要求6所述的方法，还包括在摩擦搅拌焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：