由部分硬化的鋼板構成的工件制造技術

一種由鋼板制成的工件(1)，所述工件的表面包括局部通過熔合附加成分而形成的硬化區域(4)和未硬化區域(5、6)。至少一個硬化區域(4)在裂紋起始區域(2、7、3)和未硬化區域(6)之間延伸。

A workpiece consisting of partially hardened steel plates

A workpiece (1) made from a steel plate, the surface of which comprises a hardened region (4) and a hardened zone (5, 6) formed locally by fusing additional components. At least one hardening region (4) extends between the crack initiation region (2, 7, 3) and the Non Hardened region (6).

【技術實現步驟摘要】
由部分硬化的鋼板構成的工件
本專利技術涉及一種由鋼板制成的工件，所述工件的表面包括局部通過熔合附加成分而形成的硬化區域和未硬化區域。
技術介紹
DE19650258A1描述了一種方法，其中，鋼板的表面的耐磨強度被局部提高，方法是，通過向鋼板導入以桿或絲形式的附加物并且借助激光通過局部加熱板件而使得附加物熔合，在鋼板內形成硬化區域。在DE19650258A1中并沒有描述硬化區域在鋼板的表面上的分布，因為表面的這種區域(在其上需要涂層)在每種情況下由于摩擦應力的分布而已經被預先確定。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種由鋼板構成的工件，其中，力承載能力，尤其拉力承載能力通過局部硬化而被改進。這樣的工件能夠尤其有利地應用在機動車車身結構中，以便改進車身的負荷能力或者在不改變負荷能力的情況下降低車身的重量并且因此降低材料消耗和燃料消耗。安裝在終端產品、例如機動車車身上的板材工件在此對應各自的安裝位置承受特有的應力模型。當板材工件承受的作用力超過它的負荷極限時，工件在受力特別高的位置、多數是它的邊緣上開始撕裂。一旦裂紋已經形成，負荷就集中在裂紋尖端上，并且該裂紋快速地擴展，直至它到達工件的相對置的邊緣上。因此，所述技術問題按照本專利技術通過一種由鋼板制成的工件解決，所述工件的表面包括局部通過熔合附加成分而形成的硬化區域和未硬化區域，至少一個硬化區域在裂紋起始區域和未硬化區域之間延伸。通過硬化區域承受相對較大部分的拉力負荷，使得硬化區域減輕了裂紋起始區域的負荷并且因此抵抗裂紋形成。在實踐中，所述裂紋起始區域例如是在工件的邊緣內的凹口。為了使凹口減輕負荷，所述硬化區域沿著所述邊緣并繞著所述凹口延伸。如果裂紋起始區域不在工件的邊緣上，則它通常是孔或者凹部，例如容納鉚釘的擴展端部的凹部，通過該鉚釘將第一工件鉚接在第二工件上。在這種情況下，硬化區域能夠適宜地繞著裂紋起始區域延伸。所述硬化區域優選構成圍繞所述裂紋起始區域的封閉的環。裂紋起始區域通常可以是第二工件在第一工件上的固定點，無論固定的形式，從第二工件向第一工件傳遞的作用在固定點上的力會導致在第一工件上超負荷，并且因此導致從固定點開始形成裂紋。根據本專利技術的另外優選的設計方案，硬化區域的朝向裂紋起始區域的邊緣以傾斜的角度與線相交，所述線從所述裂紋起始區域朝著工件的遠離裂紋起始區域的邊緣延伸。這個特征使得在已經形成裂紋時，必要時仍可避免工件的完全損壞，至少能明顯地提高工件至完全損壞所能承受的能量，方法是，即如果裂紋碰到硬化區域的邊緣，則形成的裂紋向旁邊轉向。因此，至少使得裂紋直至工件最終損壞所需的長度被延長，并且也提高了直至工件損壞用于形成裂紋所必須消耗的能量。因此，硬化區域的邊緣能夠使延展的裂紋轉向，使得裂紋不再平行于裂紋起始區域與工件的邊緣的連接直線，但是也不能與該直線垂直。合適地是，邊緣與直線之間的角度是30°至60°，優選是40°至50°。優選地，朝向裂紋起始區域的邊緣和背離裂紋起始區域的邊緣本身或者第二硬化區域的邊緣限定出條形的未硬化區域，在該區域中裂紋能夠擴展。此外適宜的是，多個條形的未硬化區域與所述線相交。因此，當裂紋離開一個未硬化區域并且要進入硬化區域時，能夠以很高的概率被之后的未硬化區域攔截并且再次被轉向旁邊。附圖說明本專利技術的特征和優點結合所附示圖由下面的說明給出。附圖為：圖1示出根據本專利技術的第一實施例的工件的俯視圖；圖2示出根據第二實施例的工件的俯視圖；圖3示出根據第三實施例的剖切兩個工件所得的剖視圖；圖4示出根據第四實施例的兩個工件的立體圖；和圖5示出根據本專利技術的第五實施例的工件的俯視圖。具體實施方式本專利技術能夠應用在任意幾何結構的工件上，該工件能夠平面地或者三維形狀地成型，并且該工件能夠具有任意延展的邊緣。因此，作為工件在下述附圖所示中以矩形的板條作為示例，它的特別之處在于，例如在圖1所示的工件1的情況下在縱向延伸的邊緣3內的凹口2，它在任意不同成型的工件中也能出現。在通常的具有均勻的材料特性的板件中，如果該板件承受較高的拉力荷載，則在凹口2上會形成裂紋，并且從凹口2出發這種裂紋最終會延展至板件的相對置的邊緣，并且該板件會被撕裂為兩個部件。在根據本專利技術的工件1中，沿著邊緣3通過熔合待硬化的附加成分而構成被硬化的區域4。這種熔合可通過激光熔合實現，例如按照在前面所引用的DE19650258A1或者在DE102014010660.8中所公開的方法進行，并且因此不需要再進一步闡述。作為待硬化的附加成分可熔合例如碳、氮、錳、硅或者鉻。被硬化的區域4沿著邊緣3在凹口2的兩側延伸并且繞著凹口進入平坦的弓部中。作用在工件1的端部上的拉應力被環繞凹口2的硬化區域4和緊鄰該硬化區域的周圍區域5傳導。從在凹口2上形成裂紋起，拉應力因此可分別根據凹口2的和硬化區域4的幾何尺寸被明顯提高，或者因為在凹口2之前或之后的未硬化的區域6中的材料被撕裂，所以可能不再形成所述的拉應力。相應的效果在圖2所示的工件1上實現，方法是，硬化區域4環形地圍繞孔7構造。工件1通過孔7的材料弱化能夠被硬化區域4補償，或者甚至被過度補償，從而該工件在過度負載時不會在孔7上、而是會在未硬化的區域6內開裂，該區域6包圍環形的硬化區域4。圖3示出剖切兩個工件1、1’所得的剖面圖，這兩個工件如在圖3中所示都設有環形的硬化區域4、4’，在它們的被硬化區域4、4’圍繞未硬化的區域5、5’中未被鉆孔。設有上部工件1的區域5，以便被上方的在剖面圖中所示的半空鉚釘8從工件1上沖壓或沖裁、從此處移動并且被壓入工件1’的未硬化區域5’中。在擠壓過程中，半空鉚釘8的桿被擴展，理想地如此擴展，使得它在工件1’內作用在硬化區域4’后面；由此形成的形狀配合式連接的強度得益于周圍的硬化區域4、4’的強度。在工件1’內通過壓入鉚釘8構成的凹部9會在均勻的板件中在拉負載下形成裂紋的起始點。但是以相同的方式，如在圖2所示的實施例中所述，硬化區域4’起到降低拉應力的作用，該拉應力繞著凹部9傳導并且防止形成裂紋。圖4示出兩個工件1、1’、在此為平坦的板件的立體圖，它們沿著各自的邊緣3、3’通過焊點10相連接。工件1沿著它的邊緣3設有硬化區域4，在該硬化區域中留空出區域5。在這些未硬化的區域5中分別設置焊點10，以便與硬化區域4相比利用它們更好的焊接性質。焊接連接的彎曲負荷能力由此被提高，通過硬化區域在有彎曲力矩作用在焊點10的情況下降低工件1的撓性。圖5再次示出條形工件1的俯視圖。多個條形的硬化區域4傾斜地延伸，在此在工件1上與邊緣3成大約45°角地延伸。在受到較高的拉應力的情況下能夠在未硬化區域5、6以及在具有均勻的材料特性的普通工件內構成裂紋，該裂紋從邊緣3擴展到工件1中。如果這種裂紋11到達硬化區域4的邊緣，則該裂紋要想繼續進入該區域4中需要比該裂紋11繼續在未硬化區域5中延伸更多的能量。因此裂紋11傾向于，追隨未硬化區域5進行延展。因此，裂紋11會更長，并且直至完全撕開工件1所消耗的能量比使用相同形狀的各向同性的板件的情況消耗更多的能量，在使用相同形狀的各向同性的板件的情況中裂紋會相應地從起始邊緣3到與它對置的邊緣12以最短的路徑、沿著線13延伸。在圖5所示的情況中，硬化的和未硬化的區域4、5如此狹窄地分布，使得本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種由鋼板制成的工件(1)，所述工件的表面包括局部通過熔合附加成分而形成的硬化區域(4)和未硬化區域(5、6)，并且其中，至少一個硬化區域(4)在裂紋起始區域(2、7、3)和未硬化區域(6)之間延伸。

【技術特征摘要】
2015.11.10 DE 102015014489.81.一種由鋼板制成的工件(1)，所述工件的表面包括局部通過熔合附加成分而形成的硬化區域(4)和未硬化區域(5、6)，并且其中，至少一個硬化區域(4)在裂紋起始區域(2、7、3)和未硬化區域(6)之間延伸。2.根據權利要求1所述的工件，其中，所述裂紋起始區域是在工件(1)的邊緣(3)內的凹口(2)，并且所述硬化區域(4)沿著所述邊緣(3)并繞著所述凹口(2)延伸。3.根據權利要求1所述的工件，其中，所述裂紋起始區域是孔(7)或者凹部(9)，并且所述硬化區域(4、4’)繞著所述裂紋起始區域延伸。4.根據權利要求3述的工件，其特征在于，所述硬化區域(4、4’)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H鮑姆加特，R桑德斯，
申請(專利權)人：通用汽車環球科技運作有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國,US