技术领域
[0001] 本
发明属于金属材料产品领域，特别涉及一种车用金属吸能盒及其制备方法。
背景技术
[0002] 我国
汽车数量正在快速增加，交通事故也在逐年增多，其中汽车
正面或者主要是正面的碰撞事故约占全部碰撞事故的66.9％。如何提高汽车正面碰撞过程中的防撞性能成为了至关重要的环节。吸能盒安装于防撞梁和车体
纵梁之间，是汽车前、后部缓冲吸能区的重要组成部件。当车辆与其它车辆或障碍物发生碰撞时，为了保护乘员室和乘客的人身安全，吸能盒首先发生
变形，吸收了很大一部分碰撞
动能。因此，开展汽车吸能盒特性的研究，对提高汽车安全性、保护乘员的健康和生命具有实用意义。
[0003] 现有吸能盒具有利用
钢铁材料制作的等壁厚压型
焊接结构，然而存在以下问题：
[0004] 1、为了在汽车受到撞击时能够发挥吸能作用，以控制在其压溃过程中出现定向、
定位变形，需要对吸能盒横向压制出诱导槽，以使其在被撞时的溃缩部位得到控制，但是在吸能盒上制作出诱导槽时，需要增加一道成形工序，使吸能盒的加工成本明显增加；
[0005] 2、带有诱导槽的等壁厚吸能盒，其溃缩所需的外
力变化范围小，吸能效果受到限制，且在达到压溃条件(即发生整体性压溃)时，不能实现以逐步压溃的方式来增加吸能效果。
[0006] 针对上述存在的技术问题，提出纵向变壁厚吸能盒的方案，以期使现有使用的吸能盒材料性能及造价有所改善。
发明内容
[0007] 本发明旨在提供一种车用纵向变壁厚吸能盒及其制备方法，与带诱导槽的等壁厚吸能盒相比，可以在提高吸能效果的同时，减轻重量、降低成本。
[0008] 本发明所提供的吸能盒为一种纵向变壁厚的金属吸能盒，该吸能盒的安装
位置如图1所示，吸能盒3的两端通过前连接板2和后连接板4安装于防撞梁1和
车身纵梁5之间。在车辆碰撞时发生溃缩变形，从而减少撞击力对乘员室和乘员的损伤。
[0009] 本发明提供了一种具有纵向变壁厚特点的新型金属吸能盒及其制作方法。吸能盒的具体结构如图2至图13所示。
[0010] 根据本发明的一方面，提供一种车用金属吸能盒，其特征在于吸能盒的纵向或称为轴向方向上的壁厚至少由一个厚度过渡区组成，或者至少由一个等厚度区和至少一个厚度过渡区组成，且不同等厚度区的厚度可以相同也可以不同，不同厚度的等厚区之间由厚度过渡区相连。例如：
[0011] (1)前面所说的吸能盒壁厚的变厚度方式可以是沿纵向中间薄、两端厚，如图2和图3所示，此时中间首先出现屈服；
[0012] (2)前面所说的吸能盒壁厚的变厚度的方式可以是沿纵向中间厚、两端薄，如图2和图4所示，此时两端首先出现屈服；
[0013] (3)前面所说的吸能盒壁厚的变厚度的方式可以是沿一端向着另一端逐渐增厚，如图2和图5所示，此时从薄端首先出现屈服；
[0014] 根据本发明的示例性
实施例，连接具有相同或不同厚度等厚区的厚度过渡区，其厚度过渡形式可以是线性的，也可以是曲线、折线和多段曲线形式的，因此其所用钢板的变厚度过渡曲线形状可以是直线、曲线、折线及多段曲线，变厚度的直线或曲线长度及形状可根据吸能盒负载情况及吸能要求来进行设计，如图6、图7和图8所示。
[0015] 根据本发明的示例性实施例，车用纵向变壁厚金属吸能盒的横截面可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形及多边形，如图9、图10、图11、图12和图13所示，吸能盒的一端与汽车防撞梁连接，另一端与车身纵梁连接。
[0016] 根据发明的另一方面，提供一种制备上述车用纵向变壁厚金属吸能盒的生产工艺如下：
[0017] 1、利用变厚度
轧制技术将等厚度钢板轧制成纵向变厚度板，其纵向变厚度的方式与吸能盒所需要的变壁厚方式相同；
[0018] 2、将上述变厚度钢板按照吸能盒所需要的规格尺寸切断，作为吸能盒坯料使用；
[0019] 3、利用冷弯成形方法将上述坯料成形为吸能盒的形状，如图9、图10、图11、图12和图13所示的形状；
[0020] 4、将成形后的吸能盒沿着成形后所出现的缝隙焊接起来，构成封闭的吸能盒部件。
[0021] 将上述吸能盒部件装配到防撞梁与车身纵梁之间，构成防撞—吸能结构。
[0022] 本发明所实现的吸能盒具有如下特点：
[0023] (1)、本发明的新型变壁厚吸能盒，采用壁厚沿着纵向逐渐变化的思路，利用具有纵向变厚度特点的差厚钢板制作。该吸能盒具有在壁厚较薄处首先屈服的特点，即使在不做压型的情况下，受到撞击时也会发生定向、定位屈服，从而简化生产工序，降低生产成本；
[0024] (2)、由于具有变壁厚的特点，本发明的新型吸能盒可减轻结构重量，节省金属材料，降低生产成本；
[0025] (3)、通过控制变壁厚程度，可以控制在吸能盒初始压溃之后，继续增加压溃量需要增加
载荷，从而控制整体的吸能效果。
附图说明
[0026] 图1为车用吸能组件装配示意图。其中1为防撞梁，2为前连接板，3为吸能盒，4为后连接板，5为车身纵梁。
[0027] 图2为根据本发明的示例性实施例的吸能盒的示意图。其中6为前端面、8为后端面，安装使用时分别与前连接板(2)和后连接板(4)相连；7为壁厚变化的盒体部分。
[0028] 图3为沿图2的A-A面截取的剖视图，壁厚变化模式为两端厚、中间薄。9为厚度过渡区，厚度过渡形式可以是线性的，也可以是曲线、折线和多段曲线形式的。
[0029] 图4为沿图2的A-A面截取的剖视图，壁厚变化模式为两端薄、中间厚。10为厚度过渡区，厚度过渡形式可以是线性的，也可以是曲线、折线和多段曲线形式的。
[0030] 图5为沿图2的A-A面截取的剖视图，壁厚变化模式为一端厚、一端薄。11为厚度过渡区，厚度过渡形式可以是线性的，也可以是曲线、折线和多段曲线形式的。
[0031] 图6为图3中9所指区域的局部放大图，表示厚度过渡形式为曲线形式，实际上也可以是线性、折线或多段曲线形式的。
[0032] 图7为图4中10所指区域的局部放大图，表示厚度过渡形式为多段折线形式，实际上也可以是线性、曲线或多段曲线形式的。
[0033] 图8为图5中11所指区域的局部放大图，表示厚度过渡形式为线性形式，实际上也可以是折线、曲线或多段曲线形式的。
[0034] 图9为吸能盒圆形端面示意图。
[0035] 图10为吸能盒正方形端面示意图。
[0036] 图11为吸能盒椭圆形端面示意图。
[0037] 图12为吸能盒矩形端面示意图。
[0038] 图13为吸能盒六边形端面示意图。
具体实施方式
[0039] 实施例1：
[0040] 采用变厚度轧制技术，轧制出周期变厚度带钢，宽度为440mm。在一个周期内长度为200mm，且厚度由2mm逐渐过渡到1mm再到2mm，厚度过渡形式为图6所示的曲线过渡形式。
[0041] 将周期变厚度带钢切断为长度200mm、宽度440mm的差厚
板坯料，差厚板长度方向两端的厚度为2mm，中间厚度逐渐过渡为1mm，然后再过渡到2mm。
[0042] 将差厚板坯料卷圆并焊接成直径为140mm的圆形截面的吸能盒，两端的壁厚为2mm，中间壁厚逐渐过渡为1mm，纵向剖面如图3所示。
[0043] 制备的变壁厚圆形截面吸能盒没有诱导槽，简化了生产工艺，降低成本。同时，由于中间部分的厚度仅为等厚度吸能盒的一半，因此变壁厚吸能盒比等厚度吸能盒减少约1/4重量，实现了轻量化。
[0044] 将制备的变壁厚吸能盒用连接板固定于防撞梁和车身纵梁之间，进行碰撞试验。试验结果表明，这种两端厚中间薄的变壁厚吸能盒碰撞时首先在中间薄区发生压溃，继而扩展到整个吸能盒，最终形成稳定的对称叠缩式变形。
[0045] 与同样尺寸且等壁厚的吸能盒相比，采用两端厚中间薄变壁厚吸能盒时的总吸收
能量和碰撞力峰值相当，但是比吸能要高得多。
[0046] 实施例2：
[0047] 采用变厚度轧制技术，轧制出周期变厚度带钢，宽度为360mm。在一个周期内长度为250mm，且厚度由1mm逐渐过渡到2mm，厚度过渡形式为图8所示的线性过渡形式。
[0048] 将周期变厚度带钢切断为长度250mm、宽度360mm的差厚板坯料，坯料长度方向一端的厚度为1mm，另一端的厚度为2mm，两端之间的厚度线性过渡。
[0049] 将差厚板坯料冷弯并焊接成形为边长90mm的正方形截面吸能盒，吸能盒一端的厚度为1mm，另一端的厚度为2mm，纵向剖面如图5所示。
[0050] 制备的变壁厚正方形截面吸能盒没有诱导槽，简化了生产工艺，降低成本。同时，此变壁厚吸能盒比原等厚度吸能盒减少约1/4重量，实现了轻量化。
[0051] 将制备的变壁厚正方形截面吸能盒用连接板固定于防撞梁和车身纵梁之间，进行碰撞试验。试验结果表明，这种从薄到厚均匀线性过渡的变壁厚吸能盒碰撞时首先在薄区发生压溃，继而扩展到整个吸能盒，最终形成稳定的对称叠缩式变形。
[0052] 与同样尺寸且等壁厚的吸能盒相比，采用从薄到厚均匀过渡的变壁厚吸能盒时的总吸收能量和比吸能都高，且碰撞力峰值降低。
