[发明专利]金属板构件

说明书

本发明涉及金属板构件，尤其是具有承载或吸收荷载功能的汽车车身零件。车身零件的板厚主要由在其按规定使用时作用在构件上的外力决定。不过在大多数情况下车身金属板构件负载最大的区域只占全部构件面积的一小部分。这些高应力的特别荷载区在大多数情况是传力区。

由于迄今对在它中间只有少部分区产生高应力的车身构件进行必要的板厚设计时，不仅存在加多了材料的消耗，而且在生产时这种附加的材料使用还引起增大技术性费用，导致提高生产成本。除此以外，还使这种构件有比较大的重量。

在实际工作中力图通过给予高应力区以更高的强度和/或刚度，使前言所介绍的金属板构件做到有比较小的基本板厚。这样做降低技术性费用，并将附加的材料使用减少为仅限于绝对需要的部位。在这一方面主要有两种解决途径：

a)为了提高强度和刚度，构件需要附加的造型(增强凸缘、罐状结构等)，使高荷载区更加稳定。然而，当在高荷载区内由于其他的要求需要特殊的支承面(例如平的支承面)时，或此高荷载区尺寸很小时(例如与车身直接连接的前和后减震器支柱的传力区)，这种可能性便受到了限制。当然，要有足够高的强度和/或刚度往往需要构件有复杂的造型。

b)通过形式上为成型的或凸缘的增强结构和双层结构的附加金属板部分来增强基本板厚，这些附加的金属板部分通过焊接、卷边连接(Durchsetzfuegen)、胶粘等与基本的金属板构件连接，从而有助于提高强度和/或刚性。然而，业已证实，基本的金属板部分与附加的金属板部分的连接部位，往往成为一个附加的薄弱环节，因此必须加以改进。除此之外，附加的金属板部分常常需要与复杂的构件形状相配，因此提高了生产成本，或有时无法应用在要求使用的部位，因为已经有其他构件妨碍此附加的金属板部分进行适当的连接。此外，由于一个附加的金属板部分不可能与要增强的构件同质地连接，所以不能充分发挥附加的金属板部分所设想的作用。

除此之外，在DE4104256A1中建议，在一道工序中加工工作部分和在支承部分中的互补缺口(Ausnehmung)，其中使用以一个偏离90°的角对准表面的激光束。工作部分在留有接缝间隙的情况下置入互补的缺口中，缝隙用于在以后的激光焊过程中耦合激光束。这里的缺点是焊缝较厚，通常必须对它补充加工，尤其是，采用这种方法不能生产出支承部分相对于工作部分具有能预先确定的准确几何位置的构件。

本发明的目的是创造一种没有上述缺点的改进的金属板构件。

按本发明为达到此目的，在一种前言所述类型的金属板构件中包括彼此独立制造的支承部分和工作部分，其中，支承部分有一个缺口，用于安装工作部分的一个设计为与之互补的安装段；在金属板构件的装配状态彼此相对的缺口和安装段的壁，设置为基本上垂直于支承部分上围绕着缺口的表面；缺口和安装段的尺寸设计为，使工作部分能通过它的安装段不会失落和无缝隙地压入支承部分的缺口中；以及，工作部分与支承部分在它们彼此相对的安装段和缺口的壁面区域内，通过激光束或电子束焊接。

壁面的垂直设置对于安装段不会失落和无缝隙地压入支承部分的缺口中有重要意义。只要保证工作部分能无缝隙地压入支承部分中，便可以在以后的激光束或电子束焊接时在支承部分与工作部分之间实施一种连接，这种连接所具有的强度可以与一个整体材料本身的强度相比。

通过将支承部分与工作部分彼此独立地制造，可以将支承部分的板厚减到能承担其支承功能的条件下的最低程度，而在工作部分中则根据其能胜任工作部分的功能来选择板厚。

与此同时，这种结构允许在工作部分的生产方面在规模标准化，使所生产的工作部分可以应用在不同的支承部分中。

此外，按本发明的金属板构件具有能预先准确决定其几何尺寸的优点，亦即工作部分相对于支承部分的几何位置，因为通过将工作部分以其安装段按不会失落和无缝隙的方式压入支承部分的缺口中，保证了即使在激光束或电子束焊接过程中工作部分也能不动地固定在支承部分的缺口中。与具有缝隙进行加工的情况相比，这样做导致显著提高所生产的金属板构件的质量。

缺口和安装段的尺寸最好设计为，它们彼此相对的壁面沿整个表面互相贴个靠。因此，获得了一种特别牢固的装入支承部分中的工作部分的固定，并在以后激光束或电子束焊接时有极为良好的定心。此外，在支承部分与工作部分之间还可提供大面积的连接。

另一方面，通过沿安装段和缺口的壁面非完整的焊接，可以有目的地选定在规定的撕裂力作用下的额定破裂点。