[发明专利]使用不可逆热致变色指示物确保热处理部件的质量的方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于被成形、热处理以增大屈服强度并被装配的部件的制造系统。

背景技术

为了改善燃料经济性的目的，对减小用于制造诸如汽车、卡车、飞机以及船只的交通工具的部件的重量有很大的兴趣。一种减小部件的重量的方法是使用质轻的/高强度的铝合金来制造这样的部件。

可通过在相当长的时间段内老化(aging)由过饱和的、可热处理的铝合金制成的部件来增大该部件的屈服强度。由于需要长的时间段，因此在制造过程中等待发生自然老化通常不是经济上可行的，而且自然老化将不会使得部件达到峰值强度。一些部件被包括在组件中，这些组件在涂料炉中被涂漆并烘烤，但涂料烘烤炉的时间和温度可能不足以完全地强化这些部件。

可在被称为“人工老化”的工艺中通过加热部件来加速老化。例如，可通过加热由T4态的AA6111系列的铝制成的部件来人工老化这些部件，并能够引起部件屈服强度的加倍。通常，由于相关的屈服强度的增大和可成形性的降低，因此不可能在人工老化之后形成给定的部件。所以，期望的是，通过当部件在更可成形的T4态时进行成形然后人工老化部件以获得期望的强度来制造这样的部件。此外，以这种方式加工时的部件在成形之后将具有更少的弹性回复。预成形操作可包括拉拔、延伸、冲孔、剪边、折弯、挤压、锻造或液压成形操作。

人工老化的一个问题是不可能通过目视检查来确定部件是否经历了人工老化处理。可使用抗拉试验以检验部件的屈服应力，但抗拉试验破坏部件。虽然耗时且相对昂贵的硬度试验可被使用以对人工老化进行检验，但这些类型的硬度试验不可能精确地预测屈服应力。

诸如支柱、车顶纵梁以及车架部件等的结构梁一旦装配到交通工具也可位于难以接近(达到)的区域，这些区域不能容易地检查屈服强度。这样的部件的屈服强度对交通工具的耐久性和/或交通工具的质量可以是至关重要的。假如在事后确定这样的结构部件缺乏规定的强度特性，将需要诸如更换部件或增加强化修补的昂贵的纠正措施。

本公开涉及解决上述的问题以及如下总结的其他问题。

发明内容

本公开提供一种系统和方法，用于确保仅在成形后热处理之后部件被供给到装配操作。在成形之后且部件被热处理之前，将热敏墨的沉积物施加到冲压的或液压成形的部件。热敏墨在热处理工艺过程中不可逆地改变颜色，以提供部件在热处理工艺中被处理的可视指示物。传感器或检测器(例如光扫描器、光检测器、光电管、光敏电阻或摄像机)在装配线上设置在热处理工艺之后，以检验热敏墨的存在和该热敏墨的颜色。缺少热敏墨的任何部件或具有某颜色(该颜色不指示适当地经历了热处理工艺)的热敏墨的部件被拒绝并从装配线移除，或者以其他方式被防止在装配工艺中进一步行进。

根据本公开的一方面，提供一种制造方法，该制造方法使用通过热处理来强化的部件。该方法包括形成部件并用不可逆热致变色组合物在预定位置标记部件。接着将部件加热以增大部件的强度，同时改变热致变色组合物的颜色。在加热步骤之后检测热致变色组合物的颜色，并根据热致变色组合物的颜色的变化来控制后续的制造工艺。

根据本公开的其他方面，不可逆热致变色组合物可为热致变色墨，热致变色墨从白色到诸如绿色或黑色的暗色改变颜色。形成部件的步骤可包括在金属板成形工艺中冲压出部件的步骤。可通过用雾化或非雾化喷射或者接触式或非接触式标记进行涂覆或标记来完成标记部件的步骤。需要在检测步骤中可见的位置进行部件标记。可通过加热部件至170℃-240℃达20分钟以上来执行加热部件的步骤。

检测热致变色组合物的颜色的步骤还可包括：用机器视觉检测器光学地感测涂料的颜色，机器视觉检测器向装配工具的控制器提供信号，装配工具在加热步骤之后对部件进行操作。如果热致变色组合物的颜色没有改变或如果热致变色组合物未被检测到，则防止装配工具操作。装配工具可以是例如焊机、铆接机、夹具或其他工具。可选择地，机器视觉检测器可提供信号至数据存储系统，数据存储系统使信号和与部件相关的识别记录进行关联并记录热致变色组合物的颜色在加热步骤中符合要求地变化。

根据涉及制造系统的本公开的另一方面，公开了用于确保部件强化的成形后热处理系统。该系统包括施加器，用于将热致变色组合物施加到部件上的预定位置。热处理炉将部件加热至预定温度并保持预定时间，其中，热处理炉将热致变色组合物的颜色从刚施加时的颜色改变成热改变的颜色。检测器朝向所述预定位置，检测热致变色组合物的存在，还检测热致变色组合物是刚施加时的颜色还是热改变的颜色。控制器从检测器接收信号，验证热致变色组合物存在以及热致变色组合物是热改变的颜色。