汽车用构造部件及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201480017817.8 | 申请日 | 2014-04-04 | 公开(公告)号 | CN105050890B | 公开(公告)日 | 2017-10-17 |
| 申请人 | 新日铁住金株式会社; | 发明人 | 冈田徹; 泰山正则; 阪本晃树; 今村高志; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供 汽车 用构造部件及其制造方法。汽车用构造部件(2)由第一构成部件(12)以及第二构成部件(13)构成并具有闭合的横截面形状。第一构成部件(12)具有纵壁部(12c)、曲部(12b)以及朝内凸缘(12a)，并且具有 载荷 传递部(20)，该载荷传递部(20)形成在曲部(12b)与第二构成部件(13)之间且在将纵壁部(12c)朝向第二构成部件(13)延长的区域的至少一部分的区域，将曲部(12b)与第二构成部件(13)接合。由此，能够提高弯曲压溃性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种汽车用构造部件，至少包括由金属板的成型体构成的第一构成部件、以及由金属板或者金属板的成型体构成并且与上述第一构成部件接合的第二构成部件，并具有闭合的横截面形状，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 汽车用构造部件及其制造方法技术领域背景技术[0003] 对于这些汽车用构造部件(以下，简称为“汽车用构造部件”)，为了在碰撞时确保车内空间、将碰撞时的冲击载荷有效地传递至其他汽车用构造部件，而要求较高的三点弯曲载荷。此外，对于汽车用构造部件自身也要求对于三点弯曲的较优异的冲击吸收性能。在本说明书中，将汽车用构造部件所具有的三点弯曲载荷和对于三点弯曲的冲击吸收性能统称为弯曲压溃性能。并且，对于汽车用构造部件，不仅强烈要求弯曲压溃性能，而且还强烈要求用于提高汽车的燃料消耗率的轻量化、小截面化。 [0004] 在一般情况下，通过将由成型为具有朝外凸缘的截面帽形的钢板构成的第一构成部件以及由钢板构成的第二构成部件即封闭板、使朝外凸缘作为焊接量来进行点焊，由此组装成汽车用构造部件。在本说明书中，将具有朝外凸缘的截面帽形的部件称作帽形部件。即，帽形部件具有由2个朝外凸缘、与2个朝外凸缘分别相连的2个曲部、与2个曲部分别相连的2个纵壁部、与2个纵壁部分别相连的2个棱线部、以及2个棱线部相连而成的1个槽底部构成的帽形的横截面形状。 [0005] 至此为止，为了抑制作为帽形部件的第一构成部件的重量增加并且获得优异的弯曲压溃性能，也提出有各种发明。 [0006] 在专利文献1中公开有一种汽车用构造部件，在含有C：0.05～0.3％(在 本说明书中只要不特别否定则与化学组成相关的“％”都意味着“质量％”)、Mn：0.5～3.0％的钢板被冲压弯曲成型的帽形部件即第一构成部件的横截面中，在从曲部的中心到形成曲部的两个面中的至少一个面上，在将曲部的半径设为R时、设定(R+7)mm的基准范围，在该基准范围内沿着曲部通过激光照射、高频加热来形成1个或者多个淬火强化部，对于第一构成部件的构成全部曲部的全部面，将基准范围内的淬火强化部的合计宽度相对于基准范围合计长度的占有率确保为20％以上。根据该汽车用构造部件，能够确保良好的冲压成型性，并且能够通过形成较少的淬火强化部来有效地提高耐冲击压坏特性。 [0007] 在专利文献2中公开有一种汽车用构造部件，具备筒体，该筒体具有由帽形部件即第一构成部件以及第二构成部件形成的闭合的横截面形状，并且第一构成部件以及第二构成部件利用朝外凸缘而被点焊，在由与朝外凸缘邻接的曲部和第二构成部件夹着的区域中填充而夹装树脂层。根据该汽车用构造部件，较轻量、且具有优异的弯曲压溃性能。 [0008] 另一方面，在专利文献3中公开有一种汽车用构造部件，使2个截面凹状的构成部件的底面内壁相互对置，而通过激光焊接将各构成部件的朝内凸缘彼此接合。根据这种汽车用构造部件，能够使弯曲载荷特性变化而增加能量吸收量。 [0009] 现有技术文献 [0010] 专利文献 [0011] 专利文献1：日本特开平11-152541号公报 [0012] 专利文献2：日本特开2011-168082号公报 [0013] 专利文献3：日本特开2003-54445号公报 发明内容[0014] 发明要解决的课题 [0015] 为了使专利文献1、2所公开的帽形部件即第一构成部件具有较高的三点弯曲载荷，重要的是：尽量抑制冲击载荷负载时的帽形部件的横截面形状的变形，并从第二构成部件朝第一构成部件的纵壁部有效地传递冲击载荷。 [0016] 此处，在从第二构成部件即封闭板朝第一构成部件即帽形部件传递冲击载荷的情况下，从封闭板侧输入的冲击载荷经由不可避免地存在于第一构成部件的朝外凸缘与纵壁部之间的曲部朝纵壁部传递。因而，纵壁部容易提早压曲变形，而无法朝第一构成部件的纵壁部有效地传递冲击载荷。即，为了提高汽车用构造部件的弯曲压溃性能，抑制冲击载荷负载时的纵壁部产生压曲变形是有效的。 [0017] 但是，专利文献1所公开的发明，虽然通过对第一构成部件即帽形部件的曲部进行淬火强化来抑制帽形部件的横截面形状的变形，但对于朝纵壁部有效地传递冲击载荷来说是不充分的。此外，专利文献1所公开的发明，需要在将帽形部件和封闭板经由朝外凸缘焊接而组装之后，对帽形部件的曲部进行激光照射、高频感应加热，不能够避免制造所需要的工时数、成本的增加。 [0018] 此外，专利文献2所公开的发明，通过在由帽形部件的与朝外凸缘邻接的曲部和第二构成部件夹着的区域(间隙)中填充树脂来抑制纵壁部的变形，因此能够在一定程度上提高弯曲压溃性能。但是，除了将第一构成部件和第二构成部件、使朝外凸缘作为焊接量而进行点焊以外，还需要向上述区域填充树脂，不能够避免制造所需要的工时数、成本的增加。 [0019] 并且，在专利文献1、2所公开的任一发明中，由于第一构成部件与第二构成部件的焊接使用点焊，因此需要将宽度通常为20～30mm程度的朝外凸缘作为焊接量而设置于第一构成部件。该朝外凸缘对弯曲压溃性能的贡献较小，因此优选削减朝外凸缘的宽度来进行轻量化以及小截面化，但在专利文献1、2所公开的任一发明中，都无法实现由削减朝外凸缘的宽度带来的轻量化以及小截面化。 [0020] 另一方面，专利文献3所公开的发明，通过将朝内凸缘彼此接合，由此与朝外凸缘相比能够实现汽车用构造部件的轻量化以及小截面化。但是，由于朝内凸缘彼此通过使界面熔化而进行焊接的激光焊接来接合，因此由与朝内凸缘邻接的曲部彼此夹着的区域保持形成有间隙的状态。因而，在从另一方的构成部件朝一方的构成部件传递冲击载荷的情况下，从另一方的构成部件侧输入的冲击载荷经由一方的构成部件的朝内凸缘与纵壁部之间的曲部朝纵壁部传递。因而，与专利文献1所公开的由帽形部件构成的汽 车用构造部件相同，存在纵壁部容易提早压曲变形、而无法朝一方的构成部件的纵壁部有效地传递冲击载荷这种问题。 [0021] 用于解决课题的手段 [0022] 点焊能够在0.1～0.5秒之间程度的极短的焊接时间内将重合的多张薄钢板有效且简单地焊接，因此至此为止尤其广泛地应用于汽车用构造部件、汽车车身的焊接。因此，在对第一构成部件和第二构成部件进行焊接而组装汽车用构造部件时，在第一构成部件上形成作为焊接量的朝外凸缘，并通过该朝外凸缘与第二构成部件进行点焊，是本领域技术人员的公知常识。 [0023] 本发明人为了解决上述课题而进行了锐意研讨，结果，构成为，在第一构成部件上形成朝内凸缘而不形成朝外凸缘，经由该朝内凸缘将第一构成部件和第二构成部件重合，在与朝内凸缘连续的曲部与第二构成部件之间的区域、且在将纵壁部朝向第二构成部件延长的区域的至少一部分区域，形成将曲部与第二构成部件接合的载荷传递部。因而，发现能够将制造所需要的工时数、成本抑制为与以往的汽车用构造部件同等的程度，并且与以往的汽车用构造部件的弯曲压溃性能相比能够大幅度地提高汽车用构造部件的弯曲压溃性能，并进一步进行研讨而完成了本发明。 [0024] 当参照表示本发明的汽车用构造部件的横截面形状的一例的图1B～图1D、以及将本发明的汽车用构造部件中的载荷传递部的周边提取而表示的图即图2对本发明进行说明时，如以下所列举的那样。 [0025] (1)汽车用构造部件2～4为，至少包括由金属板的成型体构成的第一构成部件12、以及由金属板或者金属板的成型体构成并且与第一构成部件12接合的第二构成部件13～15，并具有闭合的横截面形状，该汽车用构造部件2～4的特征在于，第一构成部件12具有纵壁部12c、与该纵壁部12c相连并且朝向闭合的横截面形状的内侧弯曲的曲部12b、以及与该曲部12b相连的朝内凸缘12a，并且汽车用构造部件2～4具有载荷传递部20，该载荷传递部 20形成在曲部12b与第二构成部件13～15之间且在将纵壁部12c朝向第二构成部件13～15延长的区域的至少一部分区域，将曲部12b与第二构成部件13～15接合。 [0026] (2)汽车用构造部件2～4的特征在于，在将沿着纵壁部12c的板厚方向的载荷传递部20的宽度设为WT、并且将纵壁部12c的板厚设为t的情况下， 0.3t≤WT≤1.0t。 [0027] (3)汽车用构造部件2～4的特征在于，载荷传递部20是对在曲部12b与第二构成部件13～15之间形成的间隙22的一部分或者全部进行填埋的接合部21的一部分，接合部21与第二构成部件13～15相接的范围即接合宽度L，比载荷传递部20的宽度WT长。 [0029] (5)汽车用构造部件2～4的特征在于，载荷传递部20遍及该汽车用构造部件2～4的长度方向断续地形成。 [0030] (6)一种汽车用构造部件2～4的制造方法，该汽车用构造部件2～4为，至少包括由金属板的成型体构成的第一构成部件12、以及由金属板或者金属板的成型体构成并且与第一构成部件接合的第二构成部件13～15，并具有闭合的横截面形状，第一构成部件12具有纵壁部12c、与该纵壁部12c相连并且朝向闭合的横截面形状的内侧弯曲的曲部12b、以及与该曲部12b相连的朝内凸缘12a，该汽车用构造部件2～4的制造方法的特征在于，在曲部12b与第二构成部件13～15之间且是将纵壁部12c朝向第二构成部件13～15延长的区域的至少一部分区域，通过使用了填充金属的焊接来形成将曲部12b以及第二构成部件13～15接合的载荷传递部20。 [0031] (7)汽车用构造部件2～4的制造方法的特征在于，通过使用了上述填充金属的多次焊接来形成载荷传递部20。 [0032] (8)汽车用构造部件2～4的制造方法的特征在于，在多次焊接中的至少2次焊接中，分别使焊接长度不同。 [0033] (9)汽车用构造部件2～4的制造方法的特征在于，通过使用了上述填充金属的多次焊接，来形成对形成在曲部12b与第二构成部件13～15之间的间隙的一部分或者全部进行填埋的接合部21的一部分、即载荷传递部20，在第一次焊接中，以载荷传递部20的宽度WT成为WT＜0.6t、且接合部21与第二构成部件13～15相接的范围即接合宽度L成为0＜L的方式进行焊接，在第二次以后的焊接中，以载荷传递部20的宽度WT成为0.6t≤WT≤1.0t的方式进行焊接。 [0034] (10)汽车用构造部件2～4的制造方法的特征在于，遍及该汽车用构造部 件2～4的长度方向断续地形成载荷传递部20。 [0036] 在这些本发明中，第一构成部件12例如具有由向一个方向(图1B～图1D的与纸面正交的方向)延伸而存在的槽底部12e、在与该一个方向交叉的宽度方向的两缘部与槽底部12e相连的2个棱线部12d、12d、与这2个棱线部12d、12d分别相连的2个纵壁部12c、12c、与这 2个纵壁部12c、12c分别相连并且朝向闭合的横截面形状的内侧弯曲的2个曲部12b、12b、以及与这2个曲部12b、12b分别相连的2个朝内凸缘12a、12a构成的横截面形状。 [0037] 在这些本发明中，第二构成部件13也可以如图1B所示那样是封闭板那样的平板状的金属件。此外，第二构成部件14、15也可以是金属板的成型体，例如图1C以及图1D所示那样是具有与第一构成部件12相同的横截面形状的成型体。在该情况下，只要将形成于第一构成部件12的朝内凸缘12a、12a与形成于第二构成部件14、15的朝内凸缘16a、16a重合即可。 [0038] 在这些本发明中，当曲部12b的曲率半径过大时，例如通过电弧焊或者激光电弧混合焊接这种简单的方法难以形成载荷传递部20，因此曲部12b的曲率半径优选为8mm以下。反之，当曲率半径过小时，难以进行第一构成部件12的成型，因此曲部12b的曲率半径优选为2mm以上。 [0039] 并且，本发明的汽车用构造部件2～4被用作为具有无骨架结构的汽车车身(车身外壳)的骨架部件。具体而言，汽车用构造部件2～4用于下边梁、保险杠加强件、以及中柱。 [0040] 发明的效果 [0042] 图1A是表示以往的汽车用构造部件的横截面形状的一例的图。 [0043] 图1B是表示第一实施方式的汽车用构造部件的横截面形状的一例的图。 [0044] 图1C是表示第二实施方式的汽车用构造部件的横截面形状的一例的 图。 [0045] 图1D是表示第三实施方式的汽车用构造部件的横截面形状的一例的图。 [0046] 图2是表示本实施方式的汽车用构造部件中的载荷传递部的周边的图。 [0047] 图3A是表示第一比较例的汽车用构造部件的横截面形状的图。 [0048] 图3B是表示第二比较例的汽车用构造部件的横截面形状的图。 [0049] 图3C是表示本发明例的汽车用构造部件的横截面形状的图。 [0050] 图4是表示板厚为2.0mm且曲部的曲率半径为6mm时的载荷-位移曲线的曲线图。 [0051] 图5A是表示板厚为1.2mm时的最大弯曲载荷-曲部的曲率半径的曲线图。 [0052] 图5B是表示板厚为2.0mm时的最大弯曲载荷-曲部的曲率半径的曲线图。 [0053] 图6是表示汽车用构造部件的朝内凸缘周边的横截面形状的图。 [0054] 图7A是表示板厚为1.2mm时的最大弯曲载荷-第一构成部件的高度的曲线图。 [0055] 图7B是表示板厚为2.0mm时的最大弯曲载荷-第一构成部件的高度的曲线图。 [0056] 图8A是表示断续地进行了焊接的汽车用构造部件的一例的立体图。 [0057] 图8B是表示根据焊接的次数而变更了焊接长度的汽车用构造部件的一例的立体图。 具体实施方式[0058] 以下，对用于实施本发明的方式进行说明。另外，在以下的说明中，以本发明的汽车用构造部件为下边梁的情况为例。但是，本发明并不限定于下边梁，例如也能够应用于保险杠加强件、中柱这种由上述第一构成部件以及第二构成部件构成的具有闭合的横截面形状并且假定为在汽车的碰撞时负载三点弯曲载荷的汽车用构造部件。 [0059] 图1A是表示以往的汽车用构造部件1的横截面形状的一例的图。图1B～图1D是表示本实施方式的汽车用构造部件2～4的横截面形状的一例的图。 此外，图2是表示本发明的汽车用构造部件2中的载荷传递部20的周边的图。图2是将图1B中的A部分放大的图，但对于图1C、图1D也适合同样的说明。 [0060] 首先，参照图1A对以往的汽车用构造部件1进行简单说明。 [0061] 汽车用构造部件1具有第一构成部件10和第二构成部件11。 [0062] 第一构成部件10具有2个朝外凸缘10a、10a、与2个朝外凸缘10a、10a分别相连的2个曲部10b、10b、与2个曲部10b、10b分别相连的2个纵壁部10c、10c、与2个纵壁部10c、10c分别相连的2个棱线部10d、10d、以及与2个棱线部10d、10d分别相连的1个槽底部10e。 [0063] 第一构成部件10具有由2个朝外凸缘10a、10a、2个曲部10b、10b、2个纵壁部10c、10c、2个棱线部10d、10d、以及1个槽底部10e构成的帽形的横截面形状。如此，第一构成部件 10是具有朝外凸缘10a的截面帽形的成型体(帽形部件)。 [0064] 另一方面，第二构成部件11是封闭板，形成为平板状。 [0065] 第一构成部件10和第二构成部件11将朝外凸缘10a、10a作为焊接量进行点焊而组装。 [0066] 也有时与图1A所示的汽车用构造部件1不同，第二构成部件11与第一构成部件10同样是具有朝外凸缘的截面帽形的成型体(帽形部件)。在该情况下，第一构成部件10和第二构成部件11在使各自的朝外凸缘重合的状态下，将各自的朝外凸缘作为点焊量进行点焊而组装。 [0067] 汽车用构造部件1在长度方向(图1A的与纸面正交的方向)的两端侧、在两处被固定支承，形成构成汽车车身(车身外壳)的下边梁。 [0068] 汽车用构造部件1是假定在长度方向(图1A的与纸面正交的方向)的两端侧的两处的固定支承位置之间负载从第二构成部件11朝向第一构成部件10的冲击载荷F的部件。 [0069] 当从第二构成部件11朝向第一构成部件10而负载冲击载荷时，从第二构成部件11输入的冲击载荷按照第一构成部件10中的朝外凸缘10a、10a、曲部10b、10b、纵壁部10c、10c的顺序传递。即，所输入的冲击载荷不可避免地经由曲部10b、10b朝纵壁部10c、10c传递，因此纵壁部10c、10c容易提早压曲变形，而难以朝纵壁部10c、10c有效地传递冲击载荷。 [0070] 接着，参照图1B～图1D对本实施方式的汽车用构造部件2～4进行说明。 [0071] 本实施方式的汽车用构造部件2～4至少具有第一构成部件12、第二构成部件13、14、15以及载荷传递部20，因此依次对这些部件进行说明。 [0072] 此处，第一构成部件12以及第二构成部件13、14、15，均是例如由冷轧钢板、热轧钢板、甚至镀层钢板构成的成型体，钢板的钢种、强度、板厚等不限制。例如，在汽车用构造部件2～4为下边梁的情况下，一般使用板厚为1.2mm～2.0mm程度的440～980MPa级高强度钢，但也可以使用1180～1470MPa级高强度钢而减薄至板厚为1.0mm程度。如后述那样，在通过电弧焊、激光电弧混合焊接来形成接合部21(载荷传递部)的情况下，为了使由热应变引起的变形减小，优选使用1.0mm以上的钢板。 [0073] [第一构成部件] [0074] 第一构成部件12由板材的成型体构成，具有槽底部12e、2个棱线部12d、12d、2个纵壁部12c、12c、2个曲部12b、12b以及2个朝内凸缘12a、12a。 [0075] 槽底部12e朝一个方向(图1B～图1D的与纸面正交的方向)延伸。2个棱线部12d、12d在与该一个方向交叉的宽度方向的两缘部与槽底部12e相连。2个纵壁部12c、12c与2个棱线部12d、12d分别相连。2个曲部12b、12b与2个纵壁部12c、12c分别相连并且朝向闭合的横截面形状的内侧弯曲。并且，2个朝内凸缘12a、12a与2个曲部12b、12b分别相连。 [0076] 另外，在图1B中，用双点划线表示纵壁部12c、12c与曲部12b、12b的边界、以及曲部12b、12b与朝内凸缘12a、12a的边界。 [0077] 第一构成部件12具有由槽底部12e、2个棱线部12d、12d、2个纵壁部12c、12c、2个曲部12b、12b以及2个朝内凸缘12a、12a构成的横截面形状。 [0078] 如此，第一构成部件12具有纵壁部12c、12c、曲部12b、12b、以及与曲部12b、12b相连的朝内凸缘12a、12a。 [0079] 此处，当曲部12b、12b的曲率半径超过8mm时，在曲部12b、12b与第二构成部件13之间形成的间隙的量会变大。因此，在通过后述的电弧焊、激光电弧混合焊接等使用了填充金属的焊接来形成载荷传递部20的情况下，不仅接合成本会增加，而且需要增加填充金属的量。因而，焊接线能量变大而第一构成部件12、第二构成部件13～15容易产生由热应变引起的变形、烧穿。此外，在通过钎焊、粘接来形成载荷传递部20的情况下，接合成本增加。因此，曲部12b、12b的曲率半径优选为8mm以下，更优选为6mm 以下。 [0080] 从这种观点出发，无需确定曲部12b、12b的曲率半径的下限，但在工业的量产工序中难以成型曲率半径不足2mm的曲部12b、12b。因而，曲部12b、12b的曲率半径优选为2mm以上。 [0081] 另外，曲部的曲率半径是指曲部12b的弯曲面中的曲率半径较大的外侧的弯曲面的曲率半径。 [0082] 第一构成部件12可以通过任意的成型法来成型，并不限定于特定的成型法。但是，在通过冲压成型来形成朝内凸缘12a而制造成本增大的情况下，能够使用辊轧成型机、弯扳机来进行成型。 [0083] [第二构成部件] [0084] 第二构成部件13～15经由朝内凸缘12a、12a与第一构成部件12接合。由此，汽车用构造部件2～4具有由第一构成部件12以及第二构成部件13～15构成的闭合的横截面形状。 [0085] 如图1B所示，第一实施方式的第二构成部件13，例如是封闭板那样的板材。在第一实施方式的汽车用构造部件2中，当将第一构成部件12的宽度设为W1、将第二构成部件13的宽度设为W2时，形成为W2＞W1。 [0086] 另一方面，如图1C以及图1D所示，第二以及第三实施方式的第二构成部件14、15，例如是具有与第一构成部件12相同的横截面形状的成型体。具体而言，第二构成部件14、15具有朝一个方向(图1C、图1D的与纸面正交的方向)延伸的槽底部16e、在与该一个方向交叉的宽度方向的两缘部与槽底部16e相连的2个棱线部16d、16d、与这2个棱线部16d、16d分别相连的2个纵壁部16c、16c、与这2个纵壁部16c、16c分别相连并且朝向闭合的横截面形状的内侧弯曲的2个曲部16b、16b、以及与这2个曲部16b、16b分别相连的2个朝内凸缘16a、16a。 [0087] 汽车用构造部件3、4是使形成于第一构成部件12的朝内凸缘12a、12a与形成于第二构成部件14、15的朝内凸缘16a、16a重合而构成的。 [0088] 第二实施方式的第二构成部件14具有与第一构成部件12相同的横截面形状。 [0089] 另一方面，第三实施方式的第二构成部件15具有与第一构成部件12相比槽底部16e以及朝内凸缘16a、16a在宽度方向上更长的横截面形状。因而，当将第一构成部件12的宽度设为W1、将第二构成部件15的宽度设为W2时，第三实施方式的第二构成部件15形成为W2＞W1。 [0090] 具有朝内凸缘16a、16a的第二构成部件14、15可以通过任意的成型法来成型，并不限定于特定的成型法。但是，在通过冲压成型来形成朝内凸缘16a而制造成本增大的情况下，能够使用辊轧成型机、弯扳机来进行成型。 [0091] 另外，汽车用构造部件2～4也可以进一步具有第一构成部件12以及第二构成部件13、14、15以外的其他构成部件。例如，也可以在第一构成部件12与第二构成部件之间具有与第一构成部件12以及第二构成部件进行三张重叠焊接而作为加强件起作用的第三构成部件。 [0092] [载荷传递部] [0093] 此处，如图2所示，对第一实施方式的汽车用构造部件2所具有的载荷传递部20进行说明，但第二及第三实施方式的汽车用构造部件3、4也相同。 [0094] 如图2所示，载荷传递部20形成在第一构成部件12的曲部12b与第二构成部件13之间、且在将纵壁部12c朝向第二构成部件13延长的区域的一部分或者全部的区域中。 [0095] 载荷传递部20形成将第一构成部件12以及第二构成部件13接合的接合部21的一部分。因而，载荷传递部20在上述区域中将曲部12b以及第二构成部件13接合。 [0096] 通过将曲部12b与第二构成部件13之间所存在的间隙22的一部分或者全部填埋，来形成接合部21。间隙22形成于由第一构成部件12以及第二构成部件13构成的闭合截面的外侧。因而，能够通过电弧焊、激光电弧混合焊接、以及钎焊、粘接等方法，不增加组装工序而容易地形成接合部21。 [0097] 此外，在电弧焊、激光电弧混合焊接、以及钎焊中，能够根据作为填充金属的焊丝的种类来调整包括载荷传递部20的接合部21的强度。例如，通过使用高强度焊丝，还能够将接合部21高强度化为比第一构成部件12的钢板强度以及第二构成部件13的钢板强度更高的强度。 [0098] 尤其是，当通过电弧焊或者激光电弧混合焊接来形成接合部21时，通过焊接时的线能量使第一构成部件12的曲部12b附近淬火强化。因而，优选通过电弧焊或者激光电弧混合焊接、使用填充金属来形成包括载荷传递部20的接合部21。在该情况下，接合部21主要是填充金属向曲部12b与第二构成部件13之间的间隙22转移而形成的熔敷金属。 [0099] 此外，如图2所示，当将接合部21形成于第二构成部件13的范围即接合宽度设为L(mm)、将载荷传递部20沿着纵壁部12c的板厚方向的宽度(以下，称作载荷传递部宽度)设为WT(mm)时，优选接合宽度L长于载荷传递部宽度WT。 [0100] 为了使接合宽度L长于载荷传递部宽度WT，优选如图1B所示的汽车用构造部件2以及图1D所示的汽车用构造部件4那样，第二构成部件13、15的宽度W2形成得长于第一构成部件12的宽度W1。即，优选第二构成部件13、15的宽度方向的两端位于比第一构成部件12的宽度方向的两端更靠外侧的位置。 [0101] 通过如此地加长接合部21的接合宽度L，结果，接合部21形成为朝向第二构成部件13而扩开的形状，能够将从第二构成部件13、15向第一构成部件12传递的冲击载荷有效地朝纵壁部12c传递。 [0102] 此外，如图2所示，当将曲部12b的宽度(以下，称作曲部宽度)设为Wb时，即便使接合宽度L长于曲部宽度Wb，接合部21也能够形成为朝向第二构成部件13而扩开的形状。 [0103] 根据汽车用构造部件2～4，如上述那样，能够通过电弧焊、激光电弧混合焊接、钎焊、粘接等适当施工方法，不增加组装工序而容易地形成接合部21。因而，能够容易地形成接合部21，并能够有效地形成载荷传递部20。 [0104] 此外，根据汽车用构造部件2～4，能够将从第二构成部件13、14、15向第一构成部件12传递的冲击载荷，不经由曲部12b而通过载荷传递部20有效地朝纵壁部12c传递。因而，与以往的汽车用构造部件的弯曲压溃性能相比，汽车用构造部件2～4的弯曲压溃性能能够大幅度提高。 [0105] 此外，由于形成有将第一构成部件12与第二构成部件13、14、15接合的接合部21，因此在朝内凸缘12a、12a与第二构成部件13的重合部也可以不形成接合部。因而，朝内凸缘12a、12a的宽度，无需像以往的构成汽车用构造部件的第一构成部件的朝外凸缘的宽度那样，作为点焊量而确保20～30mm程度。即，汽车用构造部件2～4只要具有能够确保第一构成部件12与第二构成部件13、14、15的对接精度的宽度(例如5～10mm程度)即可，相对于以往的汽车用构造部件，能够大幅度实现轻量化。 [0106] 此外，能够通过电弧焊、激光电弧混合焊接、以及钎焊、粘接等适当方法，不增加组装工序而容易地形成接合部21。因而，汽车用构造部件2～4能够将制造所需要的工时数、成本抑制为与以往的汽车用构造部件同等的程度。 [0107] 此外，汽车用构造部件2～4不具有以往的汽车用构造部件所具有的朝外凸缘，因此相对于以往的汽车用构造部件，能够实现小截面化。 [0108] 此外，优选为，至少载荷传递部20所接触的范围的硬度比上述第一构成部件的母材的硬度硬。通过焊接来形成包括载荷传递部20的接合部21，由此通过焊接时的线能量使第一构成部件12的曲部12b的附近淬火强化。如此，通过焊接时的线能量使第一构成部件12的曲部12b及其附近强化，由此能够抑制汽车用构造部件2～4的横截面形状变形，使最大弯曲载荷提高。尤其是，通过焊接时的线能量而第一构成部件12的硬度变硬的范围，从曲部12b遍及至纵壁部12c为越大范围越优选。为了遍及至纵壁部12c而大范围地硬化，而减小曲部12b的曲率半径。此外，从焊接条件的观点出发，可以考虑在不损害焊接性的范围内提高电弧焊电压、使激光焦点散焦等。 [0109] 此外，载荷传递部20的载荷传递部宽度WT越长，则最大弯曲载荷变得越大。在通过焊接来形成包括载荷传递部20的接合部21的情况下，能够通过增加填充金属的量，来实现载荷传递部宽度WT的加长。另一方面，由于在增加填充金属的量的情况下需要提高焊接电流，因此第一构成部件12或者第二构成部件有可能烧穿。因此，在形成包括载荷传递部20的接合部21的情况下，优选分多次对同一部位进行焊接。通过分多次对同一部位进行焊接，能够降低每一次向第一构成部件12以及第二构成部件的焊接线能量，能够防止第一构成部件12以及第二构成部件13烧穿。 [0110] 此外，在通过焊接来形成包括载荷传递部20的接合部21的情况下，汽车用构造部件会产生热应变。在热应变较大的情况下，有可能相对于所希望的汽车用构造部件的尺寸产生尺寸误差。因此，在热应变变大的情况下，优选遍及汽车用构造部件的全长断续地焊接。通过遍及汽车用构造部件2～4的全长断续地焊接，能够降低热应变的影响，能够抑制尺寸误差的产生。 [0111] (实施例) [0112] [最大弯曲载荷的比较] [0113] 接着，对比较例的汽车用构造部件与本发明例的汽车用构造部件之间的性能进行比较。 [0114] 图3A是表示第一比较例的汽车用构造部件31的横截面形状的图。 [0115] 通过对第一构成部件即帽形部件10的朝外凸缘10a与第二构成部件即封闭板11进行点焊，而制作了第一比较例的汽车用构造部件31。此处，将图3A所示的曲部10b的曲率半径R设为6mm。 [0116] 相对于长度方向的全长600mm以焊点间距30mm进行了点焊。将焊接条件调整为，加压力为3920N，使通电时间根据板厚而变化，对于后述的板厚1.2mm设为0.27秒、对于板厚2.0mm设为0.4秒，焊接电流为相对于各个板厚t能够获得熔核径5√t(其中，t包含在√内)。 [0117] 图3B是表示第二比较例的汽车用构造部件32的横截面形状的图。 [0118] 通过从箭头B方向对在第一构成部件12的朝内凸缘12a与纵壁部12c之间形成的曲部12b、以及第二构成部件即封闭板13进行激光焊接，由此制作了第二比较例的汽车用构造部件32。图3B所示的R表示曲部12b、12b的曲率半径。此外，将第一构成部件12的高度H设为60mm。 [0119] 激光焊接仅将曲部12b、12b与封闭板13熔化而进行接合。因而，在第二比较例的汽车用构造部件32中，在曲部12b、12b与封闭板13之间未形成载荷传递部。 [0120] 激光焊接为遍及长度方向的全长600mm的连续焊接，焊接速度为2m/min且恒定，根据板厚使输出变化，对于后述的板厚1.2mm以2.5kW进行，对于板厚2.0mm以4.0kW进行。此外，激光焦点聚焦。 [0121] 图3C是表示本发明例的汽车用构造部件33的横截面形状的图。 [0122] 通过对在第一构成部件12的朝内凸缘12a与纵壁部12c之间形成的曲部12b、以及第二构成部件即封闭板13进行电弧焊，由此制作了本发明例的汽车用构造部件33。图3C所示的R表示曲部12b、12b的曲率半径。此外，将第一构成部件12的高度H设为60mm。 [0123] 电弧焊为，使用作为填充金属的焊丝将曲部12b、12b与封闭板13接合。因而，本发明例的汽车用构造部件33，在曲部12b、12b与封闭板13之间的间隙中形成载荷传递部20。 [0124] 电弧焊为遍及长度方向的全长600mm的连续焊接，焊接速度为 60mm/min且恒定，使焊接电流以及焊接电压根据板厚而在110A～170A、15V～20V之间变化。此外，保护气体使用Ar+20％CO2，焊丝使用φ1.2mm的60kgf级焊丝。 [0125] 此处，使用板厚1.2mm和板厚2.0mm的440MPa级非镀层钢板，分别制作了具有图3A～图3C所示的横截面形状的汽车用构造部件31、32、33。此时，按照钢板的板厚，使曲部12b、12b的曲率半径R以2mm间隔从2mm变化至10mm，而制作了第二比较例以及本发明例的汽车用构造部件32、33。 [0126] 通过静态三点弯曲试验对所制作的各汽车用构造部件31、32、33的弯曲性能进行了评价。试验条件为，支承点间隔500mm、支承点曲率半径30mm、冲击曲率半径150mm、压溃速度50mm/min。 [0127] 表1中表示最大弯曲载荷的试验结果。 [0128] 图4以板厚为2.0mm、曲部的曲率半径R为6mm的情况为代表来表示使冲击位移时的载荷-位移曲线的曲线图。 [0129] 图5A表示板厚为1.2mm时的最大弯曲载荷-曲部的曲率半径的曲线图，图5B表示板厚为2.0mm时的最大弯曲载荷-曲部的曲率半径的曲线图。 [0130] [表1] [0131] [0132] 如表1所示，在第一比较例以及第二比较例中，由于均未形成载荷传递部，因此载荷传递部宽度WT以及接合宽度L为空栏。另一方面，在本发明例中，由于形成有载荷传递部20，因此记载有对载荷传递部宽度WT以及接 合宽度L进行测定而得到的值。此时，随着曲部 12b的曲率半径R变大而曲部12b、12b与封闭板13之间的间隙增大，因此载荷传递部宽度WT以及接合宽度L变小。 [0133] 如图4所示，当在曲率半径R为6mm的情况下进行比较时，本发明例在任意的位移下与第一比较例、第二比较例相比载荷都大。 [0134] 此外，如图5A以及图5B所示，当在曲率半径R为6mm的情况下进行比较时，按照本发明例、第一比较例、第二比较例的顺序最大弯曲载荷变大。如此，验证了在本发明例中弯曲压溃性能大幅度提高。另外，第一比较例的最大弯曲载荷比第二比较例的最大弯曲载荷大，是由各凸缘的长度以及第二构成部件的长度的不同引起的。 [0135] 此外，当对第二比较例与本发明例进行比较时，在任意的曲部12b的曲率半径R下，本发明例的最大弯曲载荷都大于第二比较例的最大弯曲载荷。因而，验证了：通过如本发明例那样形成载荷传递部20，与未形成载荷传递部20的第二比较例相比，最大弯曲载荷提高。 [0136] 此外，当对第二比较例与本发明例进行比较时，在曲部12b的曲率半径R为2mm以上8mm以下的情况下、进一步在曲率半径R为2mm以上6mm以下的情况下，与第二比较例相比本发明例的最大弯曲载荷大幅度变大。本发明例以及第二比较例各自的第一构成部件12以及第二构成部件13的形状相同，因此可以认为最大弯曲载荷的相对不同是由载荷传递部宽度WT的不同引起的。 [0137] 因而，根据表1的板厚1.2mm的试验结果，在载荷传递部宽度WT为0.2t≤WT≤1.0t的情况、优选为0.55t≤WT≤1.0t的情况下，与第二比较例相比，能够使最大弯曲载荷尤其变大。 [0138] 此外，根据表1的板厚2.0mm的试验结果，在载荷传递部宽度WT为0.3t≤WT≤1.0t的情况、优选为0.6t≤WT≤1.0t的情况下，与第二比较例相比，能够使最大弯曲载荷尤其变大。 [0139] 即，当提取板厚1.2mm和板厚2.0mm的共通的范围时，优选将载荷传递部20形成为，满足载荷传递部宽度WT为0.3t≤WT≤1.0t、优选为0.6t≤WT≤1.0t的关系。 [0140] [曲部的硬度] [0141] 接着，对焊接后的本发明例的汽车用构造部件33的硬度进行了验证。 [0142] 图6是表示本发明例的汽车用构造部件33的朝内凸缘12a周边的横截面形状的图。使用表1所示的板厚1.2mm的440MPa级非镀层钢板，使曲部12b的曲率半径R为6mm而制作了本发明例的汽车用构造部件33。电弧焊的条件与表1的电弧焊的焊接条件相同。 [0143] 此处，对于第一构成部件12在图6所示的P1～P16的位置沿着与图6的纸面正交的方向压入压头，由此测定维氏硬度。另外，进行焊接之前的第一构成部件12的母材的维氏硬度为大约140Hv。 [0144] 结果，图6所示的P1～P5为大约140Hv，随着朝向曲部12b而逐渐变硬，P8～P14为大约250HV，随着朝向纵壁部12c而逐渐变低，P15为大约220Hv，P16为大约170Hv。 [0145] 因而，验证了：在发明例的汽车用构造部件33中，曲部12b中、至少载荷传递部20相接的范围的硬度变得比第一构成部件35的母材的硬度硬。 [0146] [化学成分] [0148] 此处，碳当量Ceq通过以下的公式表示。 [0149] Ceq＝C+Si/24+Mn/6+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/4 [0150] 反之，当使碳当量Ceq过高时，担心脆性断裂、氢脆，因此碳当量Ceq优选为0.6以下。 [0151] [第一构成部件的高度和板厚] [0152] 接着，对第一构成部件12的高度H和板厚t对最大弯曲载荷产生的影响进行了验证。此处，使用板厚1.2mm和板厚2.0mm的440MPa级非镀层钢板，分别制作了图3B所示的第二比较例的汽车用构造部件32、图3C所示的本发明例的汽车用构造部件33。此时，在板厚1.2mm的钢板中制作了使第一构成部件12的高度H为30mm、60mm的部件，在板厚2.0mm的钢板中制作了使第一构成部件12的高度H为30mm、60mm、90mm的部件。另外，曲部12b的曲率半径R全部为6.0mm。 [0153] 通过静态三点弯曲试验对所制作的各汽车用构造部件32、33的弯曲性能进行了评价。试验条件与表1的试验条件相同。 [0154] 表2中表示最大弯曲试验的试验结果。 [0155] 图7A表示板厚1.2mm时的最大弯曲载荷-高度的曲线图，图7B表示板厚2.0mm的时的最大弯曲载荷-高度的曲线图。 [0156] [表2] [0157] [0158] 如表2所示，在第二比较例中，由于均未形成载荷传递部，因此载荷传递部宽度WT以及接合宽度L为空栏。另一方面，在本发明例中，由于形成有载荷传递部20，因此记载了对载荷传递部宽度WT以及接合宽度L进行测定而得到的值。 [0159] 如图7A以及图7B所示，当在第一构成部件12的高度H为30mm的情况下进行比较时，本发明例的最大弯曲载荷大于第二比较例的最大弯曲载荷。 [0160] 此外，当对第一构成部件12的高度H为60mm、90mm的情况进行比较时，本发明例与第二比较例相比最大弯曲载荷大幅度变大。在第一构成部件12的高度H为60mm、90mm那样较高的情况下，与高度H为30mm那样较低的情况相比，纵壁部12c为容易压曲变形的形状。因而，假定为通过形成载荷传递部20能够进一步抑制纵壁部12c的变形。因而，如本发明例那样，在纵壁部12c容易压曲变形的第一构成部件12中，通过形成载荷传递部20，能够进一步发挥抑制横截面形状变形的效果。 [0161] 此处，将第一构成部件12的板厚设为t、将高度设为H，通过使用H/t能够作为表示压曲变形的容易度的指标。根据板厚1.2mm的实验结果，优选在H/t≥50那样的第一构成部件12形成载荷传递部20。根据板厚2.0mm的试验结果，优选在H/t≥30那样的第一构成部件12形成载荷传递部20。即，当提取共通的范围时，更优选在满足H/t≥50的关系那样的第一构成部件12形成载荷传递部20。 [0162] 反之，当H/t过大时，汽车用构造部件会大型化，因此H/t优选为90以下。 [0163] [焊接的次数] [0164] 接着，说明如下情况：在通过焊接来形成包括载荷传递部20的接合部21的情况下，为了防止第一构成部件12或者第二构成部件烧穿而分多次对同一部位进行焊接。 [0165] 例如，在第一次以载荷传递部宽度WT成为0＜WT＜0.3t(优选为0＜WT＜0.6t)的方式、或者以WT＜0.3t(优选为WT＜0.6t)且接合宽度L成为0＜L的方式，遍及汽车用构造部件的全长进行焊接，在第二次(或者第二次以后)以载荷传递部宽度WT成为0.3t≤WT≤1.0t(优选为0.6t≤WT≤1.0t)的方式遍及全长进行焊接。 [0166] 此外，例如，在第一次以载荷传递部宽度WT成为0.3t≤WT≤1.0t(优选为0.6t≤WT≤1.0t)的方式遍及汽车用构造部件的全长进行焊接，在第二次(或者第二次以后)以接合宽度L变得比载荷传递部宽度WT大的方式遍及全长而调整形状地进行焊接。 [0167] 通过如此分多次对同一部位进行焊接，由此与通过一次就使载荷传递部20以及接合部21成为所希望的载荷传递部宽度WT的情况等相比，能够在每一次焊接中降低向第一构成部件12以及第二构成部件的焊接线能量，能够防止第一构成部件12或者第二构成部件13的烧穿。尤其是在曲部12的曲率半径R大于8mm的情况下，通过进行多次焊接能够容易地使载荷传递部宽度WT成为0.6t≤WT≤1.0t，并且还能够防止烧穿。 [0168] [焊接的长度] [0169] 接着，对如下情况进行了验证：在通过焊接来形成包括载荷传递部20的接合部21的情况下，为了降低热应变的影响而断续地形成焊接的长度。 [0170] 图8A是表示断续地进行了焊接的汽车用构造部件41的一例的立体图。 [0171] 在图8A所示的汽车用构造部件41中，将第一构成部件12的全长设为LA，将接合部21的长度、即焊接的长度(以下，称作焊接长度)设为LB，将焊接间距设为P。通过如此断续地进行焊接，能够降低热应变的影响，能够抑制尺寸误差的产生。 [0172] 此处，制作改变了焊接长度LB以及焊接间距P的汽车用构成部件，并对最大弯曲载荷进行了比较。此处，使用板厚2.0mm的440MPa级非镀层钢板，在使第一构成部件12的全长成为600mm、高度H成为60mm、曲部12b的曲率半径R成为6mm的基础上，改变焊接长度LB以及焊接间距P而制作了图3C所示的汽车用构造部件33。另外，除了焊接长度LB以及焊接间距P以外，焊接条件与表1的电弧焊的焊接条件相同。 [0173] 通过静态三点弯曲试验对所制作的各汽车用构造部件33的弯曲性能进行了评价。试验条件与表1的试验条件相同。 [0174] 表3中表示最大弯曲试验的试验结果。 [0175] [表3] [0176] [0177] 表3所示的第一发明例至第三发明例的载荷传递部宽度WT以及接合宽度L都相同。此外，在第一发明例中，焊接长度LB与第一构成部件12的全长相同，因此焊接间距P为空栏。 [0178] 如表3所示，在断续地进行电弧焊的第二发明例以及第三发明例中，与沿全长进行电弧焊的第一发明例相比，最大弯曲载荷较小。另一方面，第三发明例与第二发明例相比焊接长度LB以及焊接间距P较短，但最大弯曲载荷较大。因而，在通过焊接来断续地形成包括载荷传递部20的接合部21的情况下，通过缩短焊接长度LB以及焊接间距P，能够降低热应变的影响，能够抑制最大弯曲载荷的降低。 [0179] 此外，在多次焊接中的至少2次焊接中，能够分别变更焊接长度。此处， 以进行2次焊接的情况为例进行说明。 [0180] 图8B是表示根据焊接的次数而变更了焊接长度的汽车用构造部件42的一例的立体图。在图8B所示的汽车用构造部件42中，在第一次焊接中使焊接长度成为第一构成部件12的全长即LA，在第二次焊接中使焊接长度成为LB、使焊接间距成为P。 [0181] 此处，制作根据焊接的次数而改变了焊接长度的汽车用构成部件，并对最大弯曲载荷进行了比较。此处，使用板厚2.0mm的440MPa级非镀层钢板，在使第一构成部件12的全长成为600mm、高度H成为60mm、曲部12b的曲率半径R成为10mm的基础上，改变第一次的焊接长度和第二次的焊接长度而制作了图3C所示的汽车用构造部件33。另外，除了焊接长度LB以及焊接间距P以外，不论第一次焊接还是第二次焊接的焊接条件都与表1的电弧焊的焊接条件相同。 [0182] 通过静态三点弯曲试验对所制作的各汽车用构造部件33的弯曲性能进行了评价。试验条件与表1的试验条件相同。 [0183] 表4中表示最大弯曲试验的试验结果。 [0184] [表4] [0185] [0186] 在表4所示的第四发明例以及第五发明例中，当对实施有第二次焊接的位置进行比较时，载荷传递部宽度WT以及接合宽度L都相同。此外，在第四发明例中，第一次以及第二次的焊接长度LB都与第一构成部件12的全长相同，因此焊接间距P为空栏。 [0187] 如表4所示，在第二次断续地进行电弧焊的第五发明例与在每次都沿全长进行电弧焊的第四发明例相比，最大弯曲载荷小5％。因而，在进行多次焊接的情况下，通过在第二次以后断续地进行焊接，由此能够降低烧穿以及热应变的影响，并能够抑制最大弯曲载荷的降低。 [0188] 例如，通过在第一次以载荷传递部宽度WT成为0＜WT＜0.3t(优选为0＜WT＜0.6t)的方式、或者以WT＜0.3t(优选为WT＜0.63t)且接合宽度L成为0＜L的方式遍及全长进行焊接，在第二次(或者第二次以后)以成为0.3t≤WT≤1.0t(优选为0.6t≤WT≤1.0t)的方式以比全长短的焊接长度进行焊接，由此不仅能够抑制最大弯曲载荷的降低，而且能够削减填充金属的量。 [0189] 以上，将本发明与上述实施方式一起进行了说明，但本发明并不仅限定于这些实施方式，能够在本发明的范围内进行变更。 [0190] 产业上的可利用性 [0191] 本发明能够利用于被用作为汽车车身的骨架部件的汽车用构造部件中、假定为在碰撞事故时三点弯曲载荷所作用的部件。 |
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