包括至少一個預定的斷裂位置的加壓淬火的板材構件、具有這種板材構件的構件復合體和機動車車身的制作方法

本發明涉及一種由加壓淬火的鋼板材料制成的板材構件或者加壓淬火的板材構件，該板材構件尤其是用于機動車的車身構件。

本發明還涉及一種用于機動車車身的、包括多個構件的構件復合體以及涉及一種機動車車身。

背景技術：

“加壓淬火的板材構件”理解為由加壓淬火的鋼板材料制成的板材成形件。加壓淬火的板材構件是通過鋼板材料的加壓淬火或成形淬火制成的面狀構件。為了加壓淬火，鋼板材料被加熱至奧氏體化溫度并且隨后在加壓淬火模具中成形并且在此同時迅速冷卻，由此實現顯著的強度提高(例如可達1300MPa或更高的抗拉強度)。由現有技術已知用于加壓淬火的不同方法和相應裝置。作為代表，參見DE102011053698B3中非常詳細的說明。

但是，加壓淬火的板材構件的高強度與相對低的延展性或者說斷裂延伸量關聯。加壓淬火的板材構件因此傾向于在事故時在小的變形之后就已斷裂，因此在事故或類似情況下可通過變形吸收并消除的碰撞能量少。此外，可在由事故引起的變形時出現不受控的斷裂，這可能導致形成鋒利邊緣和/或裂開的間隙并由此產生相當大的受傷危險。

在DE202012000616U1中提出了一種用于機動車的結構構件和/或車身構件，其通過熱成形和加壓淬火制成，該構件在加壓淬火后具有至少兩個不同強度和/或不同延展性的組織區域。構件的第一區域基本上具有馬氏體組織，并且相對于第一區域具有較低強度和/或較高延展性的第二區域基本上具有貝氏體組織。由此實現：該構件可設計為局部用于特定負荷、尤其是碰撞負荷。但這種構件制造耗費并且有時極不經濟。

此外，關于現有技術還參考DE102012024626A1(其提出在鍍鋅池中將加壓成形的板材構件貝氏體化)以及DE102012201267A1(其提出在加壓淬火后將加壓淬火的構件退火)。

技術實現要素：

借助本發明應提出對于現有技術所公開措施和方法的替代方案。

這借助根據本發明的相應于權利要求1特征的加壓淬火的板材構件和根據本發明的相應于并列獨立權利要求特征的構件復合體來實現。借助另一并列獨立權利要求，本發明也延伸至根據本發明的機動車車身，其包括至少一個根據本發明的板材構件和/或根據本發明的構件復合體。類似于所有的發明主題，優選擴展方案和構型由相應的從屬權利要求和下述說明得出。

根據本發明的加壓淬火的板材構件具有至少一個過硬化構件區域，該過硬化構件區域設置用于在碰撞負荷下用作預定的斷裂位置。

所述“過硬化構件區域”理解為板材構件的如下的區域或表面區段：在該區域或表面區段中，板材材料相對于其它區域具有明顯更高的硬度或強度以及具有明顯更低的延展性。優選鋼板材料在過硬化構件區域中基本上具有純馬氏體組織或馬氏體組織含量極高的組織，相反，在過硬化構件區域之外存在混合組織，該混合組織除了馬氏體組織含量之外也可具有例如貝氏體和/或鐵素體的組織含量。

根據本發明的板材構件在過硬化構件區域中最脆或者說在那里具有最小延展性。根據本發明的加壓淬火的板材構件在碰撞負荷和隨之而來的碰撞變形時首先在這種過硬化構件區域中開裂和/或斷裂。因此，根據本發明的加壓淬火的板材構件具有至少一個過硬化構件區域，其構成定義的、即位置預規定的預定的斷裂位置。

本發明因此提出一個新的方向，即與現有技術不同、不試圖通過提高延展性來避免開裂和/或斷裂，而是與目前的措施相反通過有針對性的局部延展性減小(或借助過硬化的脆化)允許在定義位置上開裂和/或斷裂。因此，為設計者和/或開發者提供了用于設計與碰撞相關的車身構件和上級車身結構的新的可能性。

過硬化構件區域可在加壓淬火時或者在加壓淬火期間產生。例如所用加壓淬火模具的冷卻裝置可在相關區段中構造成用于局部更強或更強化的冷卻。此外，可在相關模具區段中局部提高表面壓緊，以便實現更好的熱傳遞。對于相關模具區段也可使用專門的模具材料，其能實現良好的熱傳導。

相對于目前在現有技術中描述的旨在提高延展性的措施，在一定程度上實施旨在降低延展性的“相反的溫度控制”。所述至少一個過硬化構件區域可直接在之前被加熱的鋼板材料的加壓淬火時產生，從而有利地不需要附加的工作步驟，如在加壓淬火之后的熱處理。

鋼板材料尤其是錳硼鋼、如16MnB5、20MnB5或22MnB5。鋼板材料的板厚度或者說板厚優選在介于0.5mm至6.0mm的范圍內并且尤其是在介于0.8mm至3.0mm的范圍內。優選根據本發明的板材構件具有基本上均勻的板厚度，根據本發明的板材構件也可通過使用所謂的拼焊板而具有不均勻的板材厚度。

根據本發明的板材構件的板材材料可在過硬化構件區域之外具有基本上均勻的強度，該強度尤其是在介于1300MPa至1500MPa之間的強度范圍中。

在過硬化構件區域之外，板材材料也可具有不同的強度。由此表示，根據本發明的板材構件、如在DE202012000616U1中所描述的、包括至少一個第一構件區域和至少一個第二構件區域，其具有不同強度和/或不同延展性(在此也可設置至少一個未硬化或僅輕微硬化的區域)以及包括至少一個第三過硬化構件區域。第一區域可例如具有300MPa至500MPa的強度并且第二區域可例如具有1300MPa至1500MPa的強度。更延展的第一區域在碰撞負荷下具有良好的變形特性，而過硬化的第三區域用作預定的斷裂位置。根據本發明的板材構件可這樣構造，使得在碰撞負荷下延展的區域首先變形并且時延地在至少一個過硬化區域中產生開裂和/或斷裂。

在過硬化構件區域中，板材材料可具有這樣的強度，該強度比過硬化構件區域之外的最高板材強度或者說材料強度高至少100MPa、優選至少200MPa、特別優選至少300MPa并且尤其是至少400MPa。過硬化構件區域中的強度可例如至少為1600MPa、優選至少1700MPa、特別優選至少1800MPa并且尤其至少1900MPa。過硬化構件區域中的強度也可為直至2000MPa或更高。優選過硬化構件區域中的高強度均勻地構成。

過硬化構件區域可從板材構件的一個外邊緣延伸至該板材構件的至少另一外邊緣。優選過硬化構件區域帶狀地在板材構件的兩個外邊緣之間延伸。在碰撞負荷下在相關外邊緣之間在通過板材材料的過硬化形成的預定的斷裂位置處產生開裂和/或斷裂，在此在可能的情況下可能導致完全斷開。但并非必須斷開和/或折斷。

根據本發明的加壓淬火的板材構件尤其是用于機動車的車身構件、如橫梁、車頂框架、側門檻、縱梁、A柱或B柱、發動機支架或類似物。特別優選涉及用于機動車車身的加強件或加固件，如側門檻加強件、縱梁加強件、柱加強件、通道加強件或類似物。但根據本發明的加壓淬火的板材構件也可涉及底盤構件。

根據本發明的構件復合體包括至少一個根據本發明的加壓淬火的板材構件，其在碰撞負荷下可在至少一個過硬化構件區域中開裂和/或斷裂，以便由此將碰撞能量有針對性地轉移到其它構件和尤其是構件復合體的相鄰構件中。優選規定，至少另一并且尤其是相鄰的構件構造為能量吸收元件，其可通過定義的變形(即以預定的變形可能性進行變形)吸收和消除碰撞能量。

在發生事故時，碰撞能量(撞擊能量)因此有針對性地被轉向并且例如遠離車輛乘客被導向，這可通過根據本發明的加壓淬火的板材構件在至少一個通過過硬化預規定的預定的斷裂位置上的開裂和/或斷裂實現。相反，在現有技術中試圖避免這種開裂和/或斷裂和/或通過加壓淬火的板材構件的可能的變形來消除碰撞能量。

根據本發明的構件復合體例如是用于機動車車身的、包括多個構件的組合構件(例如構造為組合構件的車身構件)，如在DE102013007805A1中所描述的那樣。但根據本發明的構件復合體也可以是機動車車身的組成部分或者在結構上集成的車身結構區域。因此根據本發明的構件復合體包括其它構件，它們以適合的方式與根據本發明的加壓淬火的板材構件接合，在此例如可以是鑄件、板材件或板材成形件(尤其是也具有不同強度)、型材件、塑料件或塑料復合件(如碳纖維塑料復合件、玻璃纖維塑料復合件)和/或類似物。這些構件中的每一個可構造為能量吸收元件。

附圖說明

下面參考附圖詳細說明本發明。附圖如下：

圖1以透視圖示出機動車車身的車身前端；

圖2同樣以透視圖示出圖1的車身前端的前橫梁。

具體實施方式

在圖1中示意性且無設計細節示出的轎車機動車車身的車身前端100包括兩個縱梁111和112，它們在它們的前端部上通過一個前橫梁120連接。縱梁111/112和前橫梁120涉及尤其與碰撞有關或者碰撞功能的車身構件。車身前端100還包括兩個同樣與前橫梁120連接的支撐梁131和132以及多個上部支承元件141、142和143。

在所示的示例中，前橫梁120、縱梁111/112的前端部或前區段以及兩個支撐梁131/132構成一個車身結構區域，其在本發明意義中是構件復合體，為其還附加地配設有另外的元件、如支承元件141/142/143。

機動車車身的所示局部此外包括一個具有上端壁橫梁或者擋風玻璃橫梁155的端壁150、多個車頂框架160、兩個側門檻171和172、兩個A柱181和182和一個通道190。

圖2示出構造為加壓淬火的板材成形件的前橫梁120，其根據圖1在其兩個端部上與縱梁111/112和支撐梁131/132連接。該前橫梁120具有過硬化構件區域或者過硬化區域125，在該過硬化構件區域或者過硬化區域中，鋼板材料M基于在加壓淬火時進行的過硬化具有非常低的延展性，以致其在碰撞負荷下(例如以箭頭F表示)在該位置處出現開裂和/或斷裂。過硬化構件區域125在連續的面狀件(或者說面狀區段)中的相對置縱向邊緣之間延伸，在該面狀件中，板材材料M具有非常高并且基本上均勻的強度。橫梁120也可以類似的方式具有多個過硬化構件區域。

在通過過硬化預定的位置處的構件失效是有意的。由此出現的碰撞能量有針對性地被轉移到相鄰的縱梁111/112和支撐梁131/132中并且由其進一步被轉移到例如支承元件141/142/143中和/或由其通過變形吸收和消除。

縱梁111/112和支撐梁131/132在一定程度上可用作能量吸收元件并且優選相應構成為，使得可實現定義的變形(即以預定的變形可能性進行變形)。支承元件141/142/143也可用作能量吸收元件并且相應地構成。

其它加壓淬火的車身構件、如端壁加強件或者端壁橫梁155也可以類似的方式構成為具有以上述方式構成預定的斷裂位置的過硬化區域或者說過硬化區。

附圖標記列表

100 車身前端(機動車車身)

111 縱梁

112 縱梁

120 橫梁

125 過硬化區域、預定的斷裂位置

131 支撐梁

132 支撐梁

141 支承元件

142 支承元件

143 支承元件

150 端壁

155 端壁橫梁

160 車頂框架

171 側門檻

172 側門檻

181 A柱

182 A柱

190 通道

F 碰撞負荷

M 鋼板材料