[发明专利]用于对具有低延展性的材料进行成形的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体上涉及对低延展性材料进行成形的领域，并且更具体地涉及用于对低延展性材料进行成形的方法和设备。

背景技术

许多工业领域旨在减轻其产品的重量，同时保持产品的结构完整性。就此而论，诸如铝、镁以及铝合金和镁合金之类的更轻质的金属和金属合金由于其与诸如铁之类的更传统的金属或金属合金相比相对较低的密度和相对较高的强度系数而已经获得越来越多的关注。然而，这些材料具有相对较低的延展性，该相对较低的延展性在这些材料被弯曲或折叠时可能导致裂纹或其他缺陷的形成。

在材料科学中，延展性是固体材料在拉伸应力下变形的能力。延展性在金属加工中尤其重要，因为在应力下破裂或断裂的材料不能利用例如锤击、弯曲、滚轧、滚子折边和/或拉伸的金属成型工艺进行处理。

因此，理想的是提供一种用于对具有相对较低的延展性的材料进行成形的成形方法和设备。

理想的是提供一种用于对具有相对较低的延展性的材料进行成形的滚子折边方法和设备。

用于对两个或更多个金属部件的边缘一起进行折边以形成部件的系统是已知的。这种系统通常在例如门、提升式车门、发动机罩等的各种汽车车身部件的制造中以及各种其他制造品的制造中使用。

在汽车工业中折边接头是已熟知的，并且其中一项功能是用来将门的内部及外部金属面板与机动车辆的其他闭合构件结合在一起。产生的折边接头通常各自包括折叠到另一面板的边缘上的一个面板的金属凸缘。通常，在机动车辆结构中，外部面板的周缘凸缘或外部边缘区域折叠成翻越内部面板的外部边缘区域并处于内部面板的外部边缘区域上。产生的折边接头提供了完工的边缘以及两个面板之间的机械连接，该机械连接增加了构件的强度和刚性。

例如，当在现有技术的折边压力机中制造汽车车门时，将先前冲压的外门面板装载到适当成形的砧上，随后将先前冲压的内部门构件放置在外部门面板的内侧上方并用夹子或其他合适的机构保持就位，使得外部门面板的边缘与内部门构件的边缘彼此重叠。然后启动折边压力机，通过复杂的运动使适当成形的第一折边杆移动经过砧并移动到砧上，以使外部门面板的边缘与内部门构件的边缘以第一程度折叠到彼此上，通常大约四十五度。

然后移除第一折边杆并且随后通过另一复杂的运动将第二适当成形的折边杆移动经过砧并移动到砧上，以通过将外部门面板的边缘与内部门构件的边缘进一步折叠到彼此上来完成折边，从而完成上述部件。

例如，由于想要减小车辆的重量以提高燃油经济性，因此增加了在汽车车身和部件的制造中对铝和/或镁以及铝合金和镁合金的使用。铝和/或镁以及铝合金和镁合金具有相对较低的延展性，该相对较低的延展性能够导致由内部面板和外部面板的折边过程造成的弯曲或折叠结构中裂纹或其他缺陷的形成。

滚子折边是通过将外部凸缘折叠成翻越内部面板的边缘来结合内部车身面板与外部车身面板的相对较新的发展技术。该工艺与用于一般的薄钢板的常规折边器相比能够产生锋利的折边外表。然而，当对低延展性金属板或者金属合金板进行折边时，必须改进常规折边器以减小金属薄板或金属合金薄板的弯曲程度以防止沿着折边线破裂。利用常规折边器，难以产生锋利且平整的折边。

发明内容

本发明的目的是克服上文中所描述的问题。根据该目的，本发明提供了一种用于对低延展性的材料进行成形的方法，该方法包括以下步骤：提供由低延展性材料制成的第一薄板；提供包括热源和成形元件的一体的成形装置；以及沿着成形方向相对于第一薄板移动成形元件，同时沿着成形方向在成形元件前方大致恒定的预定距离处加热第一薄板的局部部分。该预定距离选定为产生在成形元件到达第一薄板的局部部分时在第一薄板的该局部部分处实现预定延展性的预定温度。

根据本发明的另一实施方式，加热步骤包括用能量束照射第一薄板的局部部分。能量束能够是激光束或红外光束。因此，热源能够是激光源或红外源。替代性地，热源也能够是感应热源。

根据本发明的另外的实施方式，成形元件包括滚子成形元件。滚子成形元件能够具有一个或多个滚子并且成形步骤能够在一次或多次滚子通过时执行。

根据本发明的实施方式，成形操作能够是弯曲、滚子折边、锤击和/或拉伸操作。

根据本发明的另一方面，激光束在预定成形区域处具有大的光点。大光点激光束能够选择成为由射束成形光学部件产生的散焦光束或放大光束。替代性地，大光点激光束为由激光源直接产生的原光束。此外，大光点激光束能够被选择为圆形光束或矩形光束。

根据本发明的另外的方面，低延展性材料由铝、铝合金、镁和/或镁合金制成。