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DE102011101586A1 - Method for manufacturing molded body component for body of motor vehicle of tailored blank formed as semi-finished unit by forming tool, involves forming semi-finished unit by two aluminum sheet metal units in different thickness - Google Patents

Method for manufacturing molded body component for body of motor vehicle of tailored blank formed as semi-finished unit by forming tool, involves forming semi-finished unit by two aluminum sheet metal units in different thickness Download PDF

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DE102011101586A1 DE102011101586A DE102011101586A DE102011101586A1 DE 102011101586 A1 DE102011101586 A1 DE 102011101586A1 DE 102011101586 A DE102011101586 A DE 102011101586A DE 102011101586 A DE102011101586 A DE 102011101586A DE 102011101586 A1 DE102011101586 A1 DE 102011101586A1
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Abstract

The method involves forming a semi-finished unit (1) by two aluminum sheet metal units (1a,1b) in different thickness or different alloy compositions. The aluminum sheet metal units are joined firmly with each other before molding by a welding process by formation of a butt joint connection (2). The semi-finished unit contains aluminum-sheet metal units containing aluminum alloys. The aluminum sheet metal units are used with an identical thickness.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for producing a shaped body component for a vehicle body of a motor vehicle from a tailored blank according to the preamble of patent claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Tailored Blanks mit unterschiedlichen Materialstärken oder unterschiedlichen Materialien bekannt. Unter dem Begriff „Tailored Blank” werden Bleche mit unterschiedlicher Materialstärke aus dem gleichen Material oder auch aus unterschiedlichen Materialien mit gleicher oder unterschiedlicher Dicke bezeichnet, die zu einem Halbzeug verbunden werden. Dieses Halbzeug wird anschließend zu einem Bauteil, bspw. zu einem Karosseriebauteil derart geformt, dass sich im fertigen Bauteil bspw. Zonen geringerer Stärke oder geringerer Festigkeit in den schwächer belasteten Bereichen und Zonen größerer Stärke oder höherer Festigkeit in den stärker belasteten Bereichen des fertigen Bauteils befinden.So-called tailored blanks with different material thicknesses or different materials are known from the prior art. The term "tailored blank" refers to sheets of different material thickness of the same material or of different materials with the same or different thickness, which are joined to form a semi-finished product. This semi-finished product is then formed into a component, eg. To a body component such that in the finished component, for example, zones of lesser strength or lower strength in the weaker loaded areas and zones greater strength or higher strength in the more heavily loaded areas of the finished component ,

Aus der DE 10 2009 041 703 A1 ist ein Karosseriebauteil, insbesondere eine Säule oder eine Seitenwand für eine Karosserie eines Kraftfahrzeugs bekannt. Dieses bekannte Karosseriebauteil weist wenigstens zwei Bereiche aus unterschiedlichen Materialien auf und ist als Tailored Blank derart hergestellt, dass ein erster Bereich unterhalb einer Trennstelle, insbesondere einer Trennebene, aus dem ersten Material und ein zweiter Bereich des Karosseriebauteils oberhalb der Trennstelle, insbesondere der Trennebene, aus dem zweiten Material ausgebildet ist. Dadurch soll ein Karosseriebauteil geschaffen werden, das an höhenabhängig unterschiedliche Belastungen optimal angepasst ist. So wird bspw. vorgeschlagen für den einen Bereich Stahl und für den anderen Bereich eine Leichtmetalllegierung, bspw. eine Aluminium- oder Magnesiumlegierung zu verwenden. Auch wird als Materialkombination eine Aluminiumlegierung und eine Magnesiumlegierung in dieser DE 10 2009 041 703 A1 angegeben.From the DE 10 2009 041 703 A1 is a body component, in particular a column or a side wall for a body of a motor vehicle known. This known body component has at least two regions made of different materials and is manufactured as a tailored blank such that a first region below a separation point, in particular a parting plane of the first material and a second region of the body component above the separation point, in particular the parting plane from is formed of the second material. As a result, a body component is to be created, which is optimally adapted to height-dependent different loads. For example, it is proposed to use steel for one area and a light metal alloy for the other area, for example an aluminum or magnesium alloy. Also, as the combination of materials, an aluminum alloy and a magnesium alloy in this DE 10 2009 041 703 A1 specified.

Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem gewichts- und crashoptimierte Karosseriebauteile herstellbar sind.The object of the invention is to provide an improved method of the type mentioned, with the weight and crash-optimized body parts can be produced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1.

Ein solches Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank, bei dem das Tailored Blank als Halbzeug mittels eines Umformwerkzeugs geformt wird, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass das Halbzeug aus zumindest zwei Aluminium-Blechteile in unterschiedlichen Dicken und/oder unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen gebildet wird, wobei die Aluminium-Blechteile vor dem Formen mittels eines Schweißverfahrens unter Bildung einer Stumpfstoß- oder Überlappverbindung fest miteinander verbunden werden.Such a method for producing a shaped body component for a vehicle body of a motor vehicle from a tailored blank, in which the tailored blank is formed as a semi-finished by means of a forming tool, according to the invention is characterized in that the semifinished product from at least two aluminum sheet metal parts in different thicknesses and or different alloy compositions is formed, wherein the aluminum sheet metal parts before forming by means of a welding process to form a butt joint or lap joint are firmly bonded together.

Als Schweißverfahren wird dabei vorzugsweise das Reibrührschweißen verwendet.The welding method used here is preferably friction stir welding.

Mit einem solchen erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich in einem aus Aluminium hergestellten Karosseriebauteil Aluminiumlegierungen unterschiedlichster Festigkeitsklassen und Blechdicken kombinieren, um somit alle Möglichkeiten hinsichtlich einer Gewichts- und Crashoptimierung auszuschöpfen.With such a method according to the invention aluminum alloys of different strength classes and sheet thicknesses can be combined in a body component made of aluminum, in order thus to exhaust all possibilities with regard to weight and crash optimization.

Das bedeutet auch, dass zur Erfüllung von Crash-Anforderungen solche Aluminiumlegierungen kombiniert werden können, um eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine ausreichende Duktilität zu erzielen.This also means that to meet crash requirements such aluminum alloys can be combined to achieve high strength and sufficient ductility at the same time.

In einer Ausgestaltung der Erfindung besteht das Halbzeug aus einem Aluminium-Blechteil mit einer AA6xxx-Legierung und einem Aluminium-Blechteil mit einer AA7xxx-Legierung. Verglichen mit den AA6xxx-Legierungen können die AA7xxx-Legierungen eine beträchtlich höhere mechanische Festigkeit aufweisen. So wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Blechteil mit einer AA6016-Legierung entweder mit einem Blechteil aus einer AA7021-Legierung oder einer AA7081-Legierung zu Herstellung des Halbzeugs kombiniert. Die verwendete Nomenklatur zur Bezeichnung dieser Aluminiumlegierungen bezieht sich auf das System der AA (Aluminium Association).In one embodiment of the invention, the semifinished product consists of an aluminum sheet metal part with an AA6xxx alloy and an aluminum sheet metal part with an AA7xxx alloy. Compared to the AA6xxx alloys, the AA7xxx alloys can have considerably higher mechanical strength. Thus, according to a development of the invention, a sheet metal part is combined with an AA6016 alloy either with a sheet metal part made of an AA7021 alloy or an AA7081 alloy to produce the semi-finished product. The nomenclature used to refer to these aluminum alloys refers to the AA (Aluminum Association) system.

Vorzugweise können für diese Kombinationen Aluminium-Blechteile mit identischer Dicke verwendet werden.Preferably, aluminum sheet metal parts of identical thickness can be used for these combinations.

Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie-Säule, vorzugsweise einer A- oder B-Säule oder eines Fahrzeugkarosserie-Trägers verwenden.The method according to the invention can be used particularly advantageously for producing a vehicle body pillar, preferably an A or B pillar or a vehicle body carrier.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigenThe invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it

1 eine schematische Darstellung eines gemäß der Erfindung hergestellten Tailored Blanks als Halbzeug, und 1 a schematic representation of a Tailored Blanks produced according to the invention as a semi-finished, and

2 eine schematische Darstellung einer aus dem Halbzeug gemäß 1 geformten B-Säule für eine Fahrzeugkarosserie. 2 a schematic representation of one of the semi-finished according to 1 shaped B-pillar for a vehicle body.

Aus dem als Tailored Blank gemäß 1 hergestellten Halbzeug 1 wird die in 2 dargestellte B-Säule 10 einer Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs mittels eines Umformwerkzeugs (nicht dargestellt) geformt. From the as Tailored Blank according to 1 produced semi-finished product 1 will the in 2 illustrated B-pillar 10 a vehicle body of a motor vehicle by means of a forming tool (not shown) formed.

Das Halbzeug 1 wird aus zwei plattenförmigen Blechteilen 1a und 1b aus unterschiedlichen Aluminiumlegierungen hergestellt, indem diese mittels Reibrührschweißen unter Bildung einer Verbindungsbereiches 2 fest miteinander verbunden werden. Dieser Verbindungsbereich 2 kann als Überlappungsverbindung oder als Stumpfstoßverbindung ausgeführt sein.The semi-finished product 1 is made of two plate-shaped sheet metal parts 1a and 1b made of different aluminum alloys by means of friction stir welding to form a joint region 2 be firmly connected with each other. This connection area 2 may be designed as an overlap connection or as a butt joint.

Das Aluminium-Blechteil 1a besteht entweder aus einer AA7021-Legierung oder einer AA7081-Legierung, wobei für den Aluminium-Blechteil 1b eine AA6016-Legierung verwendet wird. In diesen beiden Kombinationen können die Aluminium-Blechteil 1a und 1b mit identischer Materialstärke, bspw. mit 3,0 mm oder 1,5 mm ausgeführt werden. Somit ist in diesen beiden Kombinationen jeweils das Aluminium-Blechteil 1a mit höherer Festigkeit ausgebildet, während das Aluminium-Blechteil 1b eine höhere Duktilität aufweist.The aluminum sheet metal part 1a Consists of either an AA7021 alloy or an AA7081 alloy, where for the aluminum sheet metal part 1b an AA6016 alloy is used. In these two combinations, the aluminum sheet metal part 1a and 1b be performed with identical material thickness, for example. With 3.0 mm or 1.5 mm. Thus, in these two combinations, respectively, the aluminum sheet metal part 1a formed with higher strength, while the aluminum sheet metal part 1b has a higher ductility.

Dieses derart hergestellte Halbzeug 1 wird mittels eines Umformwerkzeuges in die in 2 dargestellte B-Säule 10 derart umgeformt, dass aus dem Aluminium-Blechteil 1a ein erster Bereich 11 und aus dem Aluminium-Blechteil 1b ein zweiter Bereich 12 der B-Säule 10 entsteht.This semi-finished product produced in this way 1 is by means of a forming tool in the in 2 illustrated B-pillar 10 so transformed that from the aluminum sheet metal part 1a a first area 11 and from the aluminum sheet metal part 1b a second area 12 the B-pillar 10 arises.

Der erste Bereich 11 der B-Säule 10 bildet einen Säulenfuß 11a sowie einen Teilsäulenabschnitt 11b, der über den Verbindungsbereich 2 mit einem in einen Säulenkopf 12a übergehenden Teilsäulenbereich 12b verbunden ist. Der zweite Bereich 12 der B-Säule 10 wird von dem Säulenkopf 12a und dem Teilsäulenbereich 12b gebildet. Die beiden Teilsäulenbereiche 11b und 12b der beiden Bereiche 11 und 12 bilden zusammen einen Säulenabschnitt 13 der B-Säule.The first area 11 the B-pillar 10 forms a pedestal 11a and a partial column section 11b that's about the connection area 2 with one in a pillar head 12a passing partial column area 12b connected is. The second area 12 the B-pillar 10 is from the pillar head 12a and the partial pillar area 12b educated. The two partial column areas 11b and 12b of the two areas 11 and 12 together form a column section 13 the B-pillar.

Die derart hergestellte B-Säule 10 ist im unteren Bereich, also dem ersten Bereich 11 mit einem Fahrzeugboden bzw. einem Längsträger der Fahrzeugkarosserie verbunden und weist eine höhere Festigkeit auf als der obere Bereich, also der zweite Bereich 12 der B-Säule, der an das Fahrzeugdach der Fahrzeugkarosserie angebunden ist. Dieser obere Bereich besitzt eine höhere Duktivität als der untere Bereich. Damit lässt sich sowohl hinsichtlich des Gewichts dieser B-Säule 10 als auch hinsichtlich der Crash-Anforderungen an diese B-Säule 10 ein optimales Ergebnis erzielen.The B-pillar produced in this way 10 is in the lower area, ie the first area 11 connected to a vehicle floor or a longitudinal member of the vehicle body and has a higher strength than the upper region, ie the second region 12 the B-pillar, which is connected to the vehicle roof of the vehicle body. This upper area has a higher ductility than the lower area. This can be both in terms of the weight of this B-pillar 10 as well as with regard to the crash requirements for this B-pillar 10 to achieve an optimal result.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (7)

Verfahren zur Herstellung eines geformten Karosseriebauteils (10) für eine Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs aus einem Tailored Blank, indem das Tailored Blank als Halbzeug (1) mittels eines Umformwerkzeugs geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus zumindest zwei Aluminium-Blechteile (1a, 1b) in unterschiedlichen Dicken und/oder unterschiedlichen Legierungszusammensetzungen gebildet wird, wobei die Aluminium-Blechteile (1a, 1b) vor dem Formen mittels eines Schweißverfahrens unter Bildung einer Stumpfstoß- oder Überlappverbindung (2) fest miteinander verbunden werden.Method for producing a molded body component ( 10 ) for a vehicle body of a motor vehicle from a tailored blank by the tailored blank as a semi-finished ( 1 ) is formed by means of a forming tool, characterized in that the semifinished product ( 1 ) of at least two aluminum sheet metal parts ( 1a . 1b ) is formed in different thicknesses and / or different alloy compositions, wherein the aluminum sheet metal parts ( 1a . 1b ) before forming by means of a welding process to form a butt joint or overlap joint ( 2 ) are firmly connected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Reibrührschweißen als Schweißverfahren verwendet wird.A method according to claim 1, characterized in that friction stir welding is used as the welding method. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus einem Aluminium-Blechteil (1a) aus einer AA6xxx-Legierung und einem Aluminium-Blechteil (1b) einer AA7xxx-Legierung besteht.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the semifinished product ( 1 ) of an aluminum sheet metal part ( 1a ) of an AA6xxx alloy and an aluminum sheet metal part ( 1b ) of an AA7xxx alloy. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus einem Aluminium-Blechteil (1a) aus einer AA6016-Legierung und einem Aluminium-Blechteil (1b) einer AA7021-Legierung besteht.Method according to claim 3, characterized in that the semifinished product ( 1 ) of an aluminum sheet metal part ( 1a ) of an AA6016 alloy and an aluminum sheet metal part ( 1b ) of an AA7021 alloy. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (1) aus einem Aluminium-Blechteil (1a) aus einer AA6016-Legierung und einem Aluminium-Blechteil (1b) einer AA7081-Legierung besteht.Method according to claim 3, characterized in that the semifinished product ( 1 ) of an aluminum sheet metal part ( 1a ) of an AA6016 alloy and an aluminum sheet metal part ( 1b ) of an AA7081 alloy. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für das Halbzeug (1) Aluminium-Blechteile (1a, 1b) mit identischer Dicke verwendet werden.Method according to claim 4 or 5, characterized in that for the semifinished product ( 1 ) Aluminum sheet metal parts ( 1a . 1b ) are used with identical thickness. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Karosserie-Säule (10), vorzugsweise einer A- oder B-Säule oder eines Karosserie-Trägers.Use of the method according to one of the preceding claims for producing a body pillar ( 10 ), preferably an A or B pillar or a body support.
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