一种变厚度汽车门环及其制备方法技术

一种变厚度汽车门环及其制备方法，所属汽车制造技术领域，本发明专利技术采用变厚度轧制板下料得到构件板，构件板通过激光焊接技术制备变厚度汽车门环；其中，变厚度轧制板的横截面为变截面，板厚沿轧制方向变化，等厚度镀层轧制后减薄为变厚度镀层

【技术实现步骤摘要】
一种变厚度汽车门环及其制备方法


[0001]本专利技术属于汽车制造
，具体涉及一种变厚度汽车门环及其制备方法
。

技术介绍

[0002]汽车门环是组成车身骨架的重要构件，在车辆发生碰撞过程中，传统的热压零件点焊式门环的点焊焊接部位容易产生应力集中和局部变形，因此，门环的设计和焊接需要具有良好的碰撞形变安全性；为了降低门环碰撞形变，市场上开发出了一体式门环，是由
A
柱下板
、A
柱上板
、B
柱板和门槛板先通过激光拼焊，再进行热冲压成形得到的
。
激光拼焊的一体式门环与传统的热压零件点焊式门环制备方法相比，一体式门环的焊接部位强度更大，不仅能够降低焊接部位的碰撞形变，还能够降低生产成本，提高生产效率，即传统的热压零件点焊式门环，是单独设计每一个零件的热冲压模具，每一个零件单独热冲压后进行点焊，会增加模具设计和模具数量成本，以及增加焊点设计和焊点数量；而一体式门环只需要一个整体冲压模具，节省模具设计和数量成本，且无需设计焊点，减少焊点数量，提高生产效率
。
[0003]但由于一体式门环的整体全为硬区，形变小
、
缓冲性差，在车辆碰撞时，极易发生车辆侧翻的安全事故，如果整体等厚度门环设计太厚会增加车重，缓冲性差，如果整体等厚度门环设计太薄，难以控制形变，造成人身伤害
。
随着汽车制造领域对安全性和轻量化要求的不断提升，还需要设计门环不同部位的厚度差，即焊接等厚度薄板门环，并在危及人身严重伤害的局部位置进行点焊补丁板实现厚度加强，基本符合了安全性和轻量化的要求
。
[0004]现有一体式门环的激光焊接方式主要为两种：一种是，等厚度板依次对接进行激光直线焊接，即两块等厚度板焊缝对接并匀速输送至激光焊头下，进行焊接，再对接下一块等厚度板，并输送进行焊接，激光焊头固定不动，称为直线拼焊
。
另一种是，所有等厚度板全部对接成门环形后，采用夹具固定，然后激光焊头依次移动到每个焊缝处进行焊接，称为曲线焊接或折现焊接
。
等厚度板焊接完后，在局部位置进行点焊补丁板，最后热冲压成型
。
[0005]但目前，一体式门环还存在以下问题：
1、
门环的组成板材，即
A
柱下板
、A
柱上板
、B
柱板和门槛板均为等厚板，焊接成等厚度门环，之后需要点焊补丁板来加强局部厚度，达到关键位置的碰撞载荷要求，该方法会增加补丁板的制备成本，包括补丁板的轧制
、
切割
、
焊接成本；增加焊接工序，降低生产效率；以及补丁板与门环板的连接强度低，车辆发生碰撞后，补丁板易翘起或脱离，发生意外伤害
。
[0006]2、
由于门环制备需要进行热压成型，常规铝硅镀层厚度一般在
30
μ
m
以上，为了保护板料，避免热冲压时发生表面氧化
。
因表面铝硅镀层厚，在激光焊接时，镀层中的高铝含量会导致焊缝处强度低，易断裂
。
因此，在焊接前需要对焊接处的表面铝硅镀层进行激光消融，即接缝处
2mm
左右的宽度除去镀层，才能够实现焊缝焊接强度，保证焊接质量
。
这样就存在，一方面激光消融会增加成本，降低生产效率；另一方面焊缝处热冲压易发生表面氧化，缩短使用寿命
。

技术实现思路

[0007]针对现有等厚度板门环附加多块点焊补丁板存在的成本高
、
效率低
、
结合强度低；等厚度板门环在焊接前，焊缝处铝硅镀层需要消融，增加成本，降低效率，焊缝处热冲压易发生表面氧化的问题
。
本专利技术提供一种变厚度轧制板及激光焊接制备变厚度门环的方法，是采用变厚度轧制板激光焊接制备一体式门环，实现门环更加轻量化的同时，能够提高门环的受力状态，在车辆发生碰撞后门环形变更加安全可靠，不易发生断裂和车辆侧翻，且无需点焊补丁板和加强板，或者焊接比等厚板门环更少的补丁板，节省工序和成本；变厚度抗氧化镀层设计，无需对焊缝处镀层进行消融，不影响焊接质量，焊缝处不易氧化
。
其具体技术方案如下：一种变厚度汽车门环，汽车门环由
N
片构件板焊接而成，
N≥3
；至少1片所述构件板为变厚度截面构件板，构件板自纵向呈曲面渐变厚度截面或阶梯式变厚度截面；当构件板呈阶梯式变厚度截面时，相邻两个阶梯平面之间的过渡区域为斜坡渐变厚度，斜坡为直线斜坡或曲线斜坡
。
[0008]上述技术方案中，所述汽车门环为单门环或双门环；当汽车门环为单门环，且构件板数量为4片时，包括
A
柱下板
、A
柱上板
、B
柱板和门槛板各1片
。
[0009]上述技术方案中，所述构件板的变厚度截面是从构件板一端至另一端呈递增厚度变化趋势，或者从构件板一端至另一端呈先增厚度后减厚度变化趋势，或者从构件板一端至另一端呈增减厚度交替变化趋势；所述构件板的厚度为
0.5mm
～
10.0mm。
[0010]上述技术方案中，构件板的各个阶梯平面因轧制压下量不同而厚度不同；所述轧制板表面有变厚度的抗氧化镀层，构件板的各个阶梯平面的抗氧化镀层因轧制压下量不同而厚度不同，相邻两个阶梯平面之间过渡区的抗氧化镀层厚度为连续变化的渐变厚度；抗氧化镀层的厚度范围为5μ
m
～
85
μ
m
；构件板两端焊接区域的抗氧化镀层采用轧制或碾压方式减薄至5μ
m
～
30
μ
m
；构件板两端焊接前，不进行抗氧化镀层的激光消融或机械去除
。
[0011]上述技术方案中，抗氧化镀层为铝硅镀层，铝含量为
85%
～
90%
，硅含量为
10%
～
15%。
[0012]上述技术方案中，抗氧化镀层为铝铌硅镀层，铝含量为
70%
～
80%
，铌含量为
10%
～
15%
，硅含量为
10%
～
15%。
[0013]上述一种变厚度汽车门环的制备方法，包括如下步骤：
S1
，构件板制备：汽车门环为单门环，构件板数量为4片，包括
A
柱下板
、A
柱上板
、
门槛板和
B
柱板；
S1.1
：制备变厚度轧制板，依形冲压或切割下料，得到
A
柱下板；
S1.2
：制备变厚度轧制板，依形冲压或切割下料，得到
A
柱上板；
A
柱上板的尾端留有余量边Ⅰ，余量边Ⅰ的宽度为
0mm
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种变厚度汽车门环，汽车门环由
N
片构件板焊接而成，
N≥3
；其特征在于，至少1片所述构件板为变厚度截面构件板，构件板自纵向呈曲面渐变厚度截面或阶梯式变厚度截面；当构件板呈阶梯式变厚度截面时，相邻两个阶梯平面之间的过渡区域为斜坡渐变厚度，斜坡为直线斜坡或曲线斜坡
。2.
根据权利要求1所述的一种变厚度汽车门环，其特征在于，所述汽车门环为单门环或双门环；当汽车门环为单门环，且构件板数量为4片时，包括
A
柱下板
、A
柱上板
、B
柱板和门槛板各1片
。3.
根据权利要求1所述的一种变厚度汽车门环，其特征在于，所述构件板的变厚度截面是从构件板一端至另一端呈递增厚度变化趋势，或者从构件板一端至另一端呈先增厚度后减厚度变化趋势，或者从构件板一端至另一端呈增减厚度交替变化趋势；所述构件板的厚度为
0.5mm
～
10.0mm。4.
根据权利要求3所述的一种变厚度汽车门环，其特征在于，所述构件板表面有变厚度的抗氧化镀层，所述抗氧化镀层的厚度范围为5μ
m
～
85
μ
m
；所述构件板的两端焊接区域的抗氧化镀层为5μ
m
～
30
μ
m。5.
根据权利要求4所述的一种变厚度汽车门环，其特征在于，所述抗氧化镀层为铝硅镀层，铝含量为
85%
～
90%
，硅含量为
10%
～
15%。6.
根据权利要求4所述的一种变厚度汽车门环，其特征在于，所述抗氧化镀层为铝铌硅镀层，铝含量为
70%
～
80%
，铌含量为
10%
～
15%
，硅含量为
10%
～
15%。7.
一种变厚度汽车门环的制备方法，用于制备权利要求1至权利要求6任意一项权利要求所述的一种变厚度汽车门环，其特征在于，制备方法包括如下步骤：
S1
，构件板制备：汽车门环为单门环，构件板数量为4片，包括
A
柱下板
、A
柱上板
、
门槛板和
B
柱板；
S1.1
：制备变厚度轧制板，依形冲压或切割下料，得到
A
柱下板；
S1.2
：制备变厚度轧制板，依形冲压或切割下料，得到
A
柱上板；
A
柱上板的尾端留有余量边Ⅰ，余量边Ⅰ的宽度为
0mm
～
50mm
；
S1.3
：制备变厚度轧制板，依形冲压或切割下料，得到
B
柱板；
S1.4
：制备变厚度轧制板，依形冲压或切割下料，得到门槛板；门槛板的尾端留有余量边Ⅱ，余量边Ⅱ的宽度为
0mm
～
50mm
；其中，
S1.1、S1.2、S1.3
和
S1.4
不分先后顺序；
S2
，焊接：以下
S2a
，
S2b、S2c
三种方式，任选其一：
S2a
，变厚度门环激光直线拼焊：先将
A
柱下板与门槛板首端拼合，并输送进行激光直线焊接，形成焊缝Ⅰ；再将
A
柱上板首端与
A
柱下板的另一端拼合，并输送进行激光直线焊接，形成焊缝Ⅱ；采用切割设备剪切掉余量边Ⅰ和余量边Ⅱ，当余量边Ⅰ和余量边Ⅱ均大于
0mm
时，一并剪切掉余量边Ⅰ和余量边Ⅱ，形成两个焊接边，使两个焊接边在同一条直线上；最后将
B
柱板同时与
A
柱上板尾端和门槛板尾端拼合，并输送进行激光直线焊接，一并形成焊缝Ⅲ和焊缝Ⅳ，得到汽车门环；
S2b
，变厚度门环激光曲线或折线焊接：采用夹具对
A
柱下板
、A
柱上板
、
和门槛板同时进行拼合夹紧固定，采用激光曲线或折线
焊接，形成
A
柱下板与门槛板的焊缝Ⅰ，
A
柱上板与
A
柱下板的焊缝Ⅱ；采用切割设备剪切掉余量边Ⅰ和余量边Ⅱ，当余量边Ⅰ和余量边Ⅱ均大于

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪杰，张广基，苏放，罗慧野，
申请(专利权)人：沈阳东宝海星金属材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：