配制的坯件制造技术

通过相互焊接一对并置的组成部分（１０，２０）提供一配制的坯件。将各部分（１０，２０）激光焊接在一起以形成一整体坯件（４２），接着将其制成一成形的成品件。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于生产成形的金属部件的配制坯件之形成方法。复杂形状的薄板金属部件一般由平面坯件制造，该平面坯件经一系列成形或模压工序制成成品形状。在要制造较复杂的部件的场合，通常由若干单个元件制造部件，每个单个元件由一坯件模压成形。由于成品的复杂性和由于在部件的不同部位要求的材料特性的不同都可能需要采用多个部件。例如，如果该部件是汽车的门框，门框的大部分可由较薄的金属薄板形成但车门铰链的安装部位则需要附加强度。采用多个元件以制造成品件增加了制造的复杂性。为了缓解这种复杂性，已建议制造一配制的坯件，其中将经适当成形的材料薄板通过激光焊接工艺边对边地连接以制造一整体的坯件。当成形时，该坯件生成一个在整个结构上具有不同的材料特性的部件。这种工艺使得能够最佳地利用材料，同时减少以后对成品件的多个元件的组装。配制坯件的制造需要精确切割的薄板金属组成部分以便可以有效地完成激光焊接并保持足够的焊接质量。这需要组成部分的精确切割并且在我们共同待批的1996年11月19日提交的申请No.9624039.5和1996年11月27日提交的申请No.9624652.5中以及1997年1月8日提交的题为“包括管子的金属之激光焊接用的搭接”的申请中，描述了为减轻由各组成部分获得需要的精确度所遇到的困难的各种方法。然而，在某些情况下，希望制造具有很高品质表面光洁度的成形部件以便后续处理如涂漆能够在焊接以后以表面的最小整修量来完成。虽然激光焊接一般提供较高品质的焊接表面并且在上述申请中所考虑的方法也便于制造光滑的外表面，仍然需要一配制的坯件使其可直接用于制造成品表面。因此本专利技术的一个目的是避免或减小上述缺点。概括地说，本专利技术提供一具有一对薄板金属组成部分的配制坯件，每一组成部分都具有一对反向的主表面。一个部分的一个主表面置于另一个部分的主表面上并将两部分相互焊接以制造一整体坯件。然后可将该坯件制成具有不同材料特性的部件。优选地，各组成部分的焊接用激光焊接来完成并且作为进一步的优选措施，激光焊接并不穿透另一组成部分的另一主表面。对本专利技术的诸实施方案以下将参照附图作仅为例示性的描述，附图中附图说明图1为一对组成部分在加工前的剖视图；图2为各部分在加工后的剖视图；图3为各部分在加工后的顶视透视图；图4为由图3的各部分形成一零件的示意图；图5为配制的坯件的另一实施方案；图6为配制的坯件又一实施方案；图7为配制的坯件的又一加工方案的剖视图；图8为示出各管状部分加工的剖视图；图9为由图8的坯件形成的成品件的透视图；图10为类似于图9的坯件的另一实施方案的侧视图；图11为类似于图10的又一实施方案的侧视图；图12为含有一辅助部分的坯件的另一设置的剖面；图13为用于形成汽车部件的坯件的平面图；图14为沿图13的线14-14的剖面；图15为类似于图14的剖面，示出成形中后续的步骤；图16为成品件的剖视图；图17为图13-16中完成的各步顺序的流程图；图18为坯件另一实施方案的各部分的分解图；图19为图18的组装的坯件的侧视图；图20为图19的平面图；图21为图19所示坯件另一实施方案的剖面；以及图22为采用图18～21的实施方案形成的各坯件的一系列示意图。现参照图1，一对组成部分10、20都是平面的并由可焊接的薄板金属形成，该两部分可具有不同的特性，在此为具有不同的厚度。因此，每个都具有一对反向的主表面12、14和22、24，分别以边缘16、26在周边相互连接。组成部分10、20并置设置，以组成部分10的一个主表面14覆盖和贴靠在组成部分20的一个主表面22上。面积比组成部分20小的组成部分10设置在部分20的周边以内，以便在成形以后在成品件的需要区域将可实现材料的增厚。组成部分10、20用适当形式的夹具32以贴靠的关系夹紧，若各部分本身是磁性的，夹具32可为磁性夹具。激光器34直射一光束36到组成部分10的露出的主表面12上并局部熔化组成部分10和主表面22。光束36是受控的以便获得部分20的部分穿透而液态区38并不延伸至下表面24。辐射区可用惰性气体以通常的方式适当地加以保护。使光束36相对于组成部分10、20沿一预定的路线转移以便当光束移动时组成部分10和组成部分20的一部分在标号38所指示的区域局部熔化。光束36的连续移动使组成部分10、20的区域38在离开光束以后凝固并相互连接在一起，如焊缝40所示。如图3中所示，横向改变光束36的位置以设置间隔开的焊缝并借此将一组成部分10固定到另一组成部分20上。或者，可采用多个光束以同时产生多个焊缝。焊接后，组成部分10、20形成一整体的配制坯件，然后可将其制成一具有所要求形状的部件，如图4示意所示。一对互补模具44、46接合坯件42的相反面12、24以便将其制成由模具所限定的形状。部分10、20的每一个都被成形，最终形成具有所希望的复杂形状的成品件。通过控制光束36使熔化区只部分地进入组成部分20，主表面24不受焊接过程的不利影响并因此保持着连续的光滑表面使得在涂漆以前不需要附加的加工。同时，该坯件在成品件中提供不同的材料特性。应当理解在成品表面光洁度不重要的场合可允许组成部分20的完全穿透。在以图3所示的组合坯件42进行的试验中，利用了下列参数激光束与组成部分间的相对速度6.2m/min；激光束功率6kW，利用CO2连续激光器；激光束模式TEM01(横向电磁波)激光束直径0.028英寸保护气体上部氦，下部氩；组成部分20的厚度t1＝0.034英寸；组成部分10的厚度t2＝0.074英寸；组成部分材料镀锌金属(镀锌的热轧低碳钢)当然各组成部分可以相互类似具有同样的厚度和组合物，或者可以选择为具有不同的特性例如厚度、成分、镀层等。通过选择适当特性的组成部分10，整体坯件42形成有均一的表面但有局部的加强以便在成形的部件中提供不同的特性。在一特别有利的实施方案中，组成部分20是镀锌的和组成部分10是冷轧钢。部分20的表面24因而不受焊接的影响而提供连续的镀锌表面使其可以用作外表涂漆表面和/或用于耐腐蚀。各组成部分和焊接的另一些设置可以用来制造需要的配制坯件。例如，如图5所示，组成部分10a通过所示相交焊缝40a固定于组成部分20a以使组成部分10a绕其整个周边固定于组成部分20a。如图6所示，组成部分10b不需要矩形以至规则的形状，且激光束36b可沿与组成部分10b的周边相一致的路线移动以将其固定于形状不同的组成部分20b上。上述各实施方案考虑组成部分的焊接在与组成部分10a的周边间隔开的位置进行。但是，如图7所示，组成部分10c可沿其边缘焊接于组成部分20c并形成沿组成部分10c的周边的填角焊缝40c。而且在主表面24c要用作成品表面的场合，光束36c被控制成有限地穿透组成部分20c。上述各实施方案表示配制的坯件由总体上为平面的组成部分构成。然而，如图8～11所示，管状组成部分10d、20d可以用来在管状坯件的管壁中提供局部加强。如图8所示，组成部分10d是管状的并且置于管状部分20d的外部。激光束36d发射到径向向着外面的主表面12d并透入贴靠的主表面14d、22d以将两表面焊接在一起。管状组成部分20d可绕其纵轴线相对于光束36d转动以产生圆周焊缝。组成部分10d、20d当然可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于以后制成成品件的配制坯件，该坯件具有一对金属组成部分，每一组成部分具有一对反向的主表面，以其一个部分的一个主表面与另一部分的一个主表面并置，将该两组成部分相互焊接以形成一整体坯件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔特杜利，梅尔奥格门，戴维休斯，
申请(专利权)人：科斯码强激光有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]