[发明专利]一种汽车零部件局部变强度设计方法

说明书

一种汽车零部件局部变强度设计方法包括以下步骤：步骤1：确定零部件的受碰撞方向，计算零部件垂直于受碰撞方向的横截面等效宽度、材料厚度、母材屈服强度；步骤2：判断零部件上是否有与受碰撞方向垂直的棱边，若存在，则对棱边进行激光淬火；步骤3：若零部件上有与受碰撞方向平行的棱边，则选择对棱边强化或是沿与受碰撞方向垂直的横截面对零部件进行360度激光淬火，形成变强度圈，多个所述的变强化圈间隔分布在零部件上；步骤4：对零部件进行整体回火热处理。该方法可以实现诱导零部件的弹塑性屈曲变形，兼顾提升零部件的吸能水平和抗失稳能力，由“内凹外凸”周期变形模式变为全部外凸变形，使得轴向压溃塑性变形更为稳定。

技术领域

本发明涉及热处理领域，尤其涉及一种汽车零部件局部变强度设计方法。

背景技术

一般人们认为，车身安全不安全，重要是车身牢固不牢固，钢板厚度越厚，也就越安全。但现代的轿车设计恰恰不是这样考虑，设计者从力学研究的角度出发，该柔软的地方就柔软，该刚硬的地方就刚硬，根据不同的受力状况，让部分车体在碰撞时起到吸能分散的作用，尽量减弱车身的冲击力，从而达到最大限度地保护驾驶乘人员安全。在全球汽车厂商既要追求轻量化车身的条件下，同时保证乘员舱的坚固程度，减少撞击力对乘员的伤害，车身结构的强度设计非常关键。耐撞性车身可在汽车碰撞中通过前后的吸能区缓冲撞击力的强度，同时以高刚性的驾驶员舱为乘员提供了充足的生存空间。

现有技术为了尽可能满足上述需要，主要从材料和车身结构上做改良，其中材料方面主要是镀锌或铝镁合金或高分子复合材料，它们的陆续使用也逐步成为了高强度的车用材料，再根据车身不同位置和对应的载荷工况，在结构层面上进行选择性使用，但不可避免的是为了降低车身重量，又要提高强度，光从材料方面改进必然提高汽车制造成本。

因此现有技术缺少对现有通用性、低成本钢材，通过辅助工艺提高其现有强度的有效方法。特别是能根据汽车零部件的弹塑性变形机理，结合汽车车身零部件在汽车碰撞过程中的承载载荷和吸能的不同需要，局部变强度技术亟待需要出现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：除改变材料之外，在不增加重量的情况下，现有对汽车车身零部件的强化技术中，不能根据零部件的载荷工况和吸能的需要设置其具有适应性局部强度的问题。

为了解决上述技术问题，本发明设计的一种汽车零部件局部变强度设计方法的工艺包括以下步骤：

步骤1：确定零部件的受碰撞方向，计算零部件垂直于受碰撞方向的横截面等效宽度、材料厚度、母材屈服强度；

步骤2：判断零部件上是否有与受碰撞方向垂直的棱边，若存在，则对棱边进行激光淬火；

步骤3：若零部件上有与受碰撞方向平行的棱边，则选择对棱边强化或是沿与受碰撞方向垂直的横截面对零部件进行360度激光淬火，形成变强度圈，多个所述的变强化圈间隔分布在零部件上；

步骤4：对零部件进行整体回火热处理。

作为一种优选：变强度圈之间的间隔宽度式中：d为强化间距，h为方管壁厚，c为步骤2中所述的横截面等效宽度。

作为一种优选：变强度圈的激光淬火宽度p为：p＝d/4。

作为一种优选：变强度圈的数量与动态平均压溃力之间的关系是：

式中：为变强度周圈强化方管的动态平均压溃力，Y为原始母材屈服强度，v₀为冲击初始速度，c为步骤2中所述的横截面等效宽度，n为变强度圈的个数。

作为一种优选：步骤2中对棱边进行淬火的圆弧宽度满足公式：

作为一种优选：若零部件的长度L大于2倍的横截面等效宽度c，则在零部件的末端进行与受碰撞方向平行的线性激光淬火。