CN103260774A - 用于超塑性成型的坯料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以受控制的方式将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面、使得坯料的一些区域具有厚度均匀的润滑剂而其它区域完全没有润滑剂或具有可变的量（逐渐增加或减小）的润滑剂的系统和方法。这是通过使用包括超范围喷洒防护部和至少一个接触元件的遮蔽型板实现的。润滑涂覆的片状金属坯料用于超塑性成型，从而制造特定的复杂的成形部件。本发明有利地减少了滑移线或滑动线出现在成品中的可能性，并且减少了在成型模具中的润滑剂的可能的聚集，这减轻了维护需求。

Description

用于超塑性成型的坯料

技术领域

本发明总体上涉及一种用于超塑性成型的坯料，并且更具体地，涉及一种用于将诸如氮化硼之类的润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统和方法。

背景技术

诸如铝、镁、不锈钢和钛的某些细晶粒合金的超塑性金属合金是相对有韧性的材料，其能够在低成形力存在的情况下承受大幅的拉伸变形。在合适的成型温度下，这些材料能够在成型工具上、和/或在模具空腔中伸展和成型，从而制成例如汽车车身部件等的复杂的成形部件。该过程经常称为超塑性成型。

在超塑性成型中，片状金属坯料定位成一侧靠近压力机中的受热的成型工具的热成型表面放置。金属片料经常预热到其形成温度，并且在其位于互补的对置模具之间的外周边缘处受到固持。诸如空气的加压流体施加到片状金属坯料的另一侧，从而迫使并伸展该金属片料与一个模具的成型表面相一致，与此同时在整个形成周期中保持片料变形的目标应变率。对置的模具在金属片料的加压侧设置有空气腔。材料的超塑性使得能够形成通常由传统的室温金属成型过程所不能形成的复杂的部件。例如，使用超塑性成型过程能够形成具有较深空腔或者具有以极小半径形成的空腔的工件。此外，超塑性成型经常允许制造不能由诸如片状金属冲压之类的其它过程制造的较大单个部件。通过使用超塑性成型形成的单个部件有时能够替代由非超塑性成型材料和过程制成的具有若干部件的组件。

在制造操作中，受热的片状金属工件重复地放置在压力机上、在受热的工具上成型、以及被去除。变形的金属工件与成型工具之间的滑动接触经常导致与摩擦和粘着相关联的问题。通常，在该过程中使用润滑剂，从而使材料易于在成型工具的成型表面上流动。润滑剂还起到阻止部件粘附到工具表面的释放辅助器的作用。已知的润滑剂技术包括氮化硼、具有粘合剂系统从而促进氮化硼粘着到金属片料的水基浆料、以及石墨浆料。当然，氮化硼浆料和石墨浆料二者均具有若干缺点。首先，例如氮化硼的固态润滑剂趋向于在模具中快速聚集，这导致了用于清洁的维护停机时间。如果不进行有规律地去除，那么这种聚集能够在模具中积聚并硬化，这导致了刚刚形成的部件上的缺陷。此外，使用固态润滑剂能够导致成品部件中的缺陷，例如由于金属片料在成型工具上的尖锐特征上滑动而导致的滑移线和滑动线。

有利的是，提供一种用于将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统和方法，其克服了至少一些上述的现有技术的局限。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种用于将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统，该系统包括安装部、遮蔽型板和喷洒器组件，其中：安装部用于支承片状金属坯料，使得片状金属坯料的表面定向成用于接收润滑材料涂层；遮蔽型板用于保护片状金属坯料的表面的预定区域使其免于接收润滑材料涂层，遮蔽型板定大小成大于预定区域并且具有在涂敷润滑材料涂层期间面向片状金属坯料的表面的表面，遮蔽型板包括超范围喷洒防护部和至少一个接触元件，其中超范围喷洒防护部背离遮蔽型板的表面延伸达到第一距离，超范围喷洒防护部包围呈预定区域的形状和尺寸的区域，至少一个接触元件背离遮蔽型板的表面延伸达到比第一距离大的第二距离，至少一个接触元件用于在涂敷润滑材料涂层期间接合片状金属坯料的表面并且用于将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面；喷洒器组件用于朝向片状金属坯料的表面喷洒润滑材料，其中，当至少一个接触元件将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面时，超范围喷洒防护部与片状金属坯料的表面间隔开。

根据另一方面，本发明涉及一种用于保护片状金属坯料的表面的预定区域使其免于接收润滑材料涂层的遮蔽型板，该遮蔽型板包括遮蔽元件、超范围喷洒防护部、和至少一个接触元件，其中：遮蔽元件定大小成大于预定区域，并且遮蔽元件具有在遮蔽元件的第一侧上的第一表面、在遮蔽元件的与第一侧相对的第二侧上的第二表面、以及将第一表面与第二表面结合并限定了围绕遮蔽元件的周边的边缘；超范围喷洒防护部背离遮蔽元件的第一表面延伸达到第一距离，超范围喷洒防护部包围呈预定区域的形状和尺寸的区域；至少一个接触元件背离遮蔽元件的第一表面延伸达到比第一距离大的第二距离，至少一个接触元件用于接合片状金属坯料的表面，并且用于将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面，其中，当至少一个接触元件将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面时，超范围喷洒防护部与片状金属坯料的表面间隔开。

根据另一方面，本发明涉及一种将润滑材料涂层选择性地涂敷到片状金属坯料的表面的方法，该方法包括：提供片状金属坯料，使得片状金属坯料的表面设置在用以接收润滑材料涂层的定向中，其中表面的预定区域受保护而免于接收润滑材料涂层；提供遮蔽型板，遮蔽型板包括遮蔽元件、超范围喷洒防护部、以及接触元件，其中遮蔽元件定大小成大于预定区域，超范围喷洒防护部包围具有预定区域的形状和尺寸的区域，接触元件用于将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料，其中，超范围喷洒防护部和接触元件从沿着遮蔽元件的一侧的表面处延伸，并且其中，接触元件从遮蔽元件处比超范围喷洒防护部更远地延伸；将遮蔽型板经由接触元件可释放地紧固到片状金属坯料的表面；朝向遮蔽型板和片状金属坯料的表面引导润滑材料的喷洒；以及，将遮蔽型板从片状金属坯料的表面处释放，其中，在表面的围绕遮蔽型板的暴露区域上形成具有基本均匀的厚度的润滑材料涂层，并且，在与暴露区域相邻处形成具有逐渐降低的厚度的润滑材料涂层并且具有逐渐降低的厚度的润滑材料涂层延伸到表面的预定区域中。

根据另一方面，本发明涉及一种通过对选择性涂覆的片状金属坯料进行超塑性成型制造成形产品的方法，该方法包括：提供包括模具的工具，该模具具有用于形成成形产品的最终形状的特征；提供选择性涂覆的片状金属坯料，该选择性涂覆的片状金属坯料包括第一表面区域、第二表面区域、以及第三表面区域，其中：第一表面区域具有厚度基本均匀的润滑材料涂层，第二表面区域为以下几者中的一者：基本没有润滑材料涂层的区域、以及涂覆有具有逐渐降低到小于基本均匀的厚度的最小厚度的厚度的润滑材料涂层的区域，第三表面区域设置在第一表面区域与第二表面区域之间并且具有厚度在从第一表面区域到第二表面区域的方向上逐渐降低的润滑材料涂层；将选择性涂覆的片状金属坯料装载到工具中；以及，通过超塑性成型使选择性涂覆的片状金属坯料成型，使得第二表面区域提供滑动线减小的区域。

根据另一方面，本发明涉及一种用于超塑性成型的片状金属坯料，其中片状金属坯料包括：金属合金的片料，金属合金的片料具有适于承受超塑性成型的成分和厚度，并且在片料的一侧上具有表面，该表面包括：第一表面区域、第二表面区域、以及第三表面区域，其中：第一表面区域具有厚度基本均匀的润滑材料涂层；第二表面区域为以下几者中的一者：基本没有润滑材料涂层的区域、以及涂覆有具有逐渐降低到小于基本均匀的厚度的最小厚度的厚度的润滑材料涂层的区域；第三表面区域设置在第一表面区域与第二表面区域之间，第三表面区域具有厚度在从第一表面区域到第二表面区域的方向上逐渐降低的润滑材料涂层，其中，第二表面区域是片状金属坯料的、在超塑性成型期间与成型模具的尖锐特性线接触的区域。

根据另一方面，本发明涉及一种将润滑材料涂层选择性地涂敷到片状金属坯料的表面的方法，该方法包括：确定片状金属坯料的第一表面区域，第一表面区域是不接收具有基本均匀的第一厚度的润滑材料涂层的区域；将具有基本均匀的第一厚度的润滑材料涂层涂敷到不与第一表面区域交叠的第二表面区域；以及将在从第二表面区域朝向第一表面区域的方向上逐渐降低的润滑材料涂层涂敷到与第二表面区域相邻的第三表面区域，其中，第一表面区域是片状金属坯料的、在超塑性成型期间与成型模具的尖锐特性线接触的区域。

附图说明

现在将仅参照附图通过示例来描述本发明，其中在多个视图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且附图中：

图1是示出了根据本发明实施方式的遮蔽型板的俯视平面图；

图2是图1中示出的遮蔽型板的仰视平面图；

图3是图1中示出的遮蔽型板的侧视图；

图4是示出了图3的虚线圈内的放大细节的侧视图；

图5是示出了包括图1的遮蔽型板的系统的简化侧视图；

图6是将润滑材料涂层选择性地涂敷到片状金属坯料表面的简化流程图；以及

图7是通过对选择性地涂覆的片状金属坯料进行超塑性成型而制造成形产品的方法的简化流程图。

具体实施方式

以下描述旨在使本领域技术人员能够制造和使用本发明，并且在特定应用及其需要的情况下提供。所公开的实施方式的各种改型对本领域技术人员是显而易见的，并且在不背离本发明的范围的情况下，此处所限定的基本原理可以应用到其它实施方式和应用。因此，本发明不旨在限定所公开的实施方式，而是同与此处公开的原理和特性相一致的最宽范围相符合。

参照图1，其中示出了与遮蔽型板102相邻的片状金属坯料100。再参照图2，其示出了遮蔽型板102的仰视平面图。更具体地，片状金属坯料100是适于通过超塑性成型而形成的平坦的、有韧性的金属合金片料。例如，片状金属坯料100由铝合金5083构造，并且具有介于约1毫米与约3毫米之间的厚度。可选地，可以使用铝、镁、钛或不锈钢的其它适合合金代替。最初，片状金属坯料100不具有诸如氮化硼或其它合适的润滑材料的润滑材料涂层。

遮蔽型板102包括具有第一表面102a的遮蔽元件，在将润滑剂涂层涂敷到片状金属坯料100期间，第一表面102a面向喷洒器组件（未示出）。图1中还示出了多个接触元件104的安装端，多个接触元件104的安装端穿过遮蔽元件延伸并在以下段落中更详细地描述。遮蔽型板102的功能为保护片状金属坯料100的表面的预定区域，使其免于接收润滑材料涂层。为此，遮蔽型板102具有与受保护的预定区域大致相同的形状，但是其定大小成大于受保护的预定区域。换言之，遮蔽型板102的边缘超过预定区域延伸，使得遮蔽型板102的第二表面102b面向片状金属坯料的一部分，其中该部分包括预定区域以及围绕预定区域延伸的边际区域。片状金属坯料100的表面的其余部分被视为暴露区域。也就是说，当喷洒剂组件沿着与暴露区域内的表面点正交的方向喷洒润滑材料时，没有物体来阻止润滑材料沿着直线通路行进到表面点。

现在仅参照图2，沿着遮蔽型板102的第二表面102b设置有超范围喷洒防护部200。超范围喷洒防护部200包围了与受保护的片状金属坯料100的表面预定区域相同形状和尺寸的区域202。遮蔽型板102的部分204“凸出于超范围喷洒防护部之上”。图2中还更清楚地示出了接触元件104。在一种实施方式中，接触元件为抽吸式固持器。当然，根据用于构造片状金属坯料100的材料，可以使用诸如磁性接触元件之类的其它类型的接触元件。每个接触元件104均背离第二接触表面102b的由超范围喷洒防护部200包围的部分延伸。在本示例中，示出了四个接触元件104。根据遮蔽元件102的形状和尺寸，可以采用多于五个接触元件104或是少于五个接触元件104。总而言之，需要至少一个接触元件，从而确保遮蔽型板102能够释放地紧固到片状金属坯料100。

现在参照图3，示出了遮蔽型板102的侧视图，其中接触元件104设置成与片状金属坯料100的表面接合。超范围喷洒防护部200背离遮蔽型板102的第二表面102b延伸达到第一距离，并且，接触元件104背离遮蔽型板102的第二表面102b延伸达到比第一距离更大的第二距离。因此，如图3所示，当接触元件104与片状金属坯料100可释放地接合时，超范围喷洒防护部200背离片状金属坯料100的表面间隔开，使得在超范围喷洒防护部200与片状金属坯料100之间具有基本均匀的间隙。作为具体而非限定的示例，接触元件104从遮蔽型板102的第二表面102b延伸达到15毫米的距离，并且喷洒防护部200从遮蔽型板102的第二表面102b延伸达到12毫米的距离。在该示例中，片状金属坯料100的表面与超范围喷洒防护部200之间具有3毫米的间隔。如在以下段落中更详细地说明的，超范围喷洒防护部200与片状金属坯料100之间的基本均匀的间隙导致了形成具有有利厚度轮廓的润滑材料涂层。

仍参照图3，具有在遮蔽型板102的第二表面102b与片状金属坯料100的表面的边际区域之间的、位于超范围喷洒防护部200的周边外侧的第一容积部300。此外，具有在遮蔽型板102的第二表面102b与片状金属坯料100的表面的预定区域之间的、位于超范围喷洒防护部200的周边内侧的第二容积部302。在本示例中，超范围喷洒防护部200从遮蔽型板102的边缘后移大约50毫米。超范围喷洒防护部200从遮蔽型板102的边缘后移基本一致的距离。也就是说，可选地，超范围喷洒防护部200并不会与遮蔽型板102的更小的特征——诸如从图2中的遮蔽型板102的左上角处突出的较小的延伸部——精确地一致。

图4是示出了图3的虚线圈内的放大细节的侧视图。特别地，图4示出了在涂敷了润滑材料涂层400之后的片状金属坯料100的表面。图4中的区域“A”在片状金属坯料100的表面的暴露区域之内。润滑材料涂层400在区域“A”中具有基本均匀的厚度。此外，润滑材料涂层在区域“A”中具有最大厚度。区域“B”在图3中示出的容积部300内，并且其特征为具有厚度逐渐减小的润滑材料涂层400，该润滑材料涂层400沉积在片状金属坯料100的与预定区域相邻的边际区域上。在图3中，边际区域上的涂层示出为以基本线性的方式降低厚度，但是实践中，厚度的降低可能不是线性的。区域“C”与形成在超范围喷洒防护部200与片状金属坯料100的表面之间的间隙内的区域相对应。超范围喷洒防护部200与片状金属坯料100的表面之间的间隙选择成较小的值，使得仅有非常少量的润滑材料通过该间隙、进入容积部302、并沉淀至片状金属坯料100的预定区域上。因此，尽管片状金属坯料100的预定区域被视为受保护以免接收润滑材料涂层400，然而仍然具有少量的润滑材料涂覆到预定区域上。更具体地，超范围喷洒防护部200从遮蔽型板102的边缘后移的距离、以及超范围喷洒防护部200与片状金属坯料100的表面之间的间隙的尺寸选择成使得“最小”量的润滑材料涂覆到预定区域上，从而允许在超塑性成型期间有效地去除滑动线，与此同时确保片状金属坯料100的预定区域不粘着到成型工具的表面。因此，保护了预定区域免于接收与暴露区域内的涂层厚度相同的润滑材料涂层。在至少一种实施方式中，润滑材料涂层在预定区域内降低到基本为零的厚度。在至少一种其它实施方式中，润滑材料涂层降低到小于暴露区域内的均匀厚度的不为零的最小厚度。

现在参照图5，所示出的是根据本发明实施方式的、用于将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料100的系统500的简化侧视图。安装部502沿着片状金属坯料100的一个边缘固持片状金属坯料100，使得片状金属坯料100悬吊在安装部502的下方。片状金属坯料100被固持成使得片状金属坯料100的一个表面定向成用于接收润滑材料涂层。支承臂504具有其第一端部506，该第一端部506经由枢转销510安装到基底元件508。遮蔽型板102在支承臂504的与第一端部相对的第二端部512处得到支承。支承臂504围绕枢转销510枢转使遮蔽型板102在第一位置（图5中示出）与第二位置（图5中未示出）之间运动，其中在第一位置中，遮蔽型板102的接触元件104与片状金属坯料100的表面间隔开，在第二位置中，接触元件104与片状金属坯料100的表面接合。例如，气动制动器514在第一位置与第二位之间驱动枢转臂504。在实施方式中，枢转臂504是在两个位置中支承遮蔽型板的平衡枢转框架。

仍参照图5，当枢转臂504运动到第二位置时，遮蔽型板102的接触元件104与片状金属坯料100的表面接合，使得遮蔽型板102可释放地紧固到片状金属坯料100的表面。除了将遮蔽型板102紧固到片状金属坯料100的表面之外，接触元件104还设置有固定止挡部，使得超范围喷洒防护部200能够重复性地定位成与片状金属坯料100的预定区域相邻。之后，致动喷洒器组件516，从而沿着朝向片状金属坯料100的表面的方向引导润滑材料诸如氮化硼浆料的喷洒。喷洒器组件516布置成提供在与片状金属坯料100的表面基本正交的方向上的润滑材料的喷洒。因此，在片状金属坯料100的围绕遮蔽型板102的表面上、也就是在暴露区域上形成厚度基本均匀的润滑材料涂层。一些润滑材料相对于片状金属坯料100的表面侧向行进，并且进入图3中示出的容积部300中，从而在片状金属坯料100的表面的与预定区域相邻的边际区域上沉积逐渐降低的厚度的涂层。最后，一定量的“渗漏”的超范围喷洒的润滑材料经由超范围喷洒防护部200与片状金属坯料100的表面之间的间隙进入图3中示出的容积部302中。

可选地，安装部502在包括多个安装部的喷涂生产线上。安装部502能够在第一位置与第二位置之间沿着喷涂生产线的方向运动，其中在第一位置中，片状金属坯料100设置成与遮蔽型板102（图5中示出）相邻，在第二位置中，片状金属坯料100未设置成与遮蔽型板102相邻（未示出）。

可选地，遮蔽型板102安装在导轨上或用于使遮蔽型板102运动到与片状金属坯料接触或与片状金属坯料分开的另外的适当机构上。可选地，使用一种或多种可编程机器人来操作喷洒器组件516和遮蔽型板102。还可选地，片状金属坯料100沿着多于一侧受到固持，或片状金属坯料100在安装部上方得到支承。

现在参照图6，所示出的是将润滑材料涂层选择性地涂敷到片状金属坯料的表面的方法的简化流程图。在600中，片状金属坯料设置成使得其表面定向成用于接收润滑材料涂层。例如，片状金属坯料沿着一个边缘由固持元件固持，并且悬吊在固持元件下方。片状金属坯料具有沿着其表面的、受保护以免于接收润滑材料涂层的预定区域。在602中，提供遮蔽型板。遮蔽型板例如为与参照图1和图2描述的遮蔽型板102基本类似。所述遮蔽型板包括定大小成大于片状金属坯料的表面的受保护的预定区域的遮蔽元件。超范围喷洒防护部沿着遮蔽型板的一侧设置，在涂敷润滑材料涂层期间，所述一侧定向成朝向片状金属坯料，并且超范围喷洒防护部包围具有预定区域的形状和尺寸的区域。此外，遮蔽元件包括用于将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的至少一个接触元件。超范围喷洒防护部和接触元件从遮蔽型板的所述一侧延伸，并且特别地，至少一个接触元件从遮蔽元件比超范围喷洒防护部更远地延伸。因此，在604中，当遮蔽元件经由至少一个接触元件可释放地紧固到片状金属坯料时，在超范围喷洒防护部与片状金属坯料的表面之间具有间隙。在606中，引导润滑材料朝向遮蔽型板和片状金属坯料的表面喷洒。在608中，遮蔽型板从片状金属坯料的表面释放。参照图6描述的方法适于使用图5的系统或其它类似系统来制造片状金属坯料。

利用图6的方法制造的选择性涂覆的片状金属坯料包括位于表面的围绕遮蔽型板的暴露区域上的基本均匀的厚度的涂层。此外，表面的预定区域仍然基本没有润滑材料。如前所述，“渗漏”的润滑材料通过超范围喷洒防护部与片状金属坯料的表面之间的间隙，使得最小量的润滑材料涂覆到片状金属坯料的表面的预定区域上。在表面的暴露区域与预定区域之间还形成厚度逐渐降低的涂层。在一种实施方式中，润滑材料涂层在预定区域内降低到基本为零的厚度。在另一种实施方式中，润滑材料涂层降低到小于表面的围绕遮蔽型板的暴露区域的基本均匀的厚度的非零厚度。形成于表面的暴露区域与预定区域之间的厚度逐渐降低的涂层限定了非阶梯形过渡区域。

根据本发明的实施方式，用于超塑性成型的片状金属坯料包括具有厚度基本均匀的润滑材料涂层的涂覆区域。片状金属坯料还包括预定区域，其中预定区域是以下几者中的一者：基本没有润滑材料涂层的区域、以及涂覆了具有逐渐降低到小于涂覆区域上的基本均匀的厚度的最小厚度的厚度的润滑材料涂层的区域。在涂覆区域与预定区域之间设置了边际区域，边际区域具有在从涂覆区域朝向预定区域的方向上厚度逐渐降低的润滑材料涂层，从而限定了非阶梯形过渡区域。在一种实施方式中，在将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的步骤中，预定区域受保护而免于接收润滑材料涂层。如前所述，实现该结果的一种方法是使用遮蔽型板。替代地，在没有遮蔽型板的情况下采用喷洒器系统，在该喷洒器系统中例如使用多个喷洒器以涂敷具有上述厚度轮廓的润滑材料涂层。例如，将第一喷洒器控制成在涂覆区域内涂敷厚度基本均匀的润滑材料涂层，而第二喷洒器用于涂敷厚度在从涂覆区域到预定区域的方向上降低的润滑材料涂层。在此情况下，可能包括多于一个单个喷洒器的第二喷洒器构造成提供润滑材料的受到精确控制的喷洒，从而生成所需的厚度轮廓。进一步替代地，将已存在的润滑材料涂层的一部分从均匀涂覆的片状金属坯料处选择性地去除，从而形成预定区域。此外，已存在的润滑材料涂层在围绕预定区域的边际区域内渐缩或“薄边化”，使得润滑材料涂层在朝向预定区域的方向上逐渐减少。

为了清楚，片状金属坯料的如以上段落中已经提及的“预定区域”是片状金属坯料的拟用于在超塑性成型期间接触成型模具的尖锐特性线的区域。术语“尖锐特性线”应理解为表示沿着成型模具的成型表面的任何表面特征，其中该表面特征导致形成通过超塑性成型在成型模具内形成的成品的A类表面中的外观上可见的滑移线或滑动线。如在之前的段落中所述的，片状金属坯料的预定区域为以下几者中的一者：i）基本没有润滑材料涂层的区域；和ii）涂覆了具有小于片状金属坯料的围绕预定区域的区域的厚度的润滑材料涂层的区域。当在超塑性成型期间片状金属坯料的预定区域接触成型模具的尖锐特性线时，在由片状金属坯料形成的成品的A类表面中观察到滑移线或滑动线减小。

现在参照图7，所示出的是通过选择性涂覆片状金属坯料的超塑性成型制造成形产品的方法的简化流程图。在700中，提供包括模具的成型工具，其中模具具有用于形成成形产品的最终形状的特征。成型表面的某些部分用于形成最终成形产品的尖锐特征或特性线。在702中，提供选择性涂覆的片状金属坯料，其包括具有厚度基本均匀的润滑材料涂层的第一表面区域。片状金属坯料还包括第二表面区域，其中第二表面区域为以下几者中的一者：基本没有润滑材料涂层的区域、以及涂覆有具有逐渐降低到小于基本均匀的厚度的最小厚度的厚度的润滑材料涂层的区域。此外，片状金属坯料包括第三表面区域，第三表面区域设置在第一表面区域与第二表面区域之间并且具有厚度在从第一表面区域到第二表面区域的方向上逐渐减小的润滑材料涂层。可选地，利用参照图6所述的方法来构造坯料，或通过如上所述的选择性地涂敷润滑材料但是不使用遮蔽型板来构造坯料，或通过仍如上所述的从涂覆的片状金属坯料处选择性地去除润滑剂涂层的一部分来构造坯料。在704中，将选择性涂覆的片状金属坯料装载到工具中。在706中，通过超塑性成型形成选择性涂覆的片状金属坯料，使得第二表面区域提供滑动线减小的区域。再次为了清楚，在超塑性成型期间，第二表面区域形成在成型表面的包含有尖锐特性线的部分上。本领域普通技术人员应当理解，术语“尖锐特性线”的意思是成型模具的成型表面的导致形成滑移线和滑动线的表面特征，其中滑移线和滑动线在通过超塑性成型形成的A类表面中外观上可见。当在超塑性成型期间片状金属坯料的第二表面区域接触成型模具的尖锐特性线时，在由片状金属坯料形成的成品的A类表面中观察到滑移线或滑动线减小。

尽管以上描述构成了本发明的多个实施方式，但是应当了解，在不与所附权利要求的合理意义相背离的情况下，本发明允许进一步的改型和变型。

Claims (34)

1.一种用于将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统，所述系统包括：

安装部，所述安装部用于支承所述片状金属坯料，使得所述片状金属坯料的表面定向成用于接收所述润滑材料涂层；

遮蔽型板，所述遮蔽型板用于保护所述片状金属坯料的表面的预定区域使其免于接收所述润滑材料涂层，所述遮蔽型板定大小成大于所述预定区域，并且具有在涂敷所述润滑材料涂层期间面向所述片状金属坯料的表面的表面，所述遮蔽型板包括：

超范围喷洒防护部，所述超范围喷洒防护部背离所述遮蔽型板的所述表面延伸达到第一距离，所述超范围喷洒防护部包围呈所述预定区域的形状和尺寸的区域；以及

至少一个接触元件，所述至少一个接触元件背离所述遮蔽型板的所述表面延伸达到比所述第一距离大的第二距离，所述至少一个接触元件用于在涂敷所述润滑材料涂层期间接合所述片状金属坯料的表面，并且用于将所述遮蔽型板可释放地紧固到所述片状金属坯料的表面；以及

喷洒器组件，所述喷洒器组件用于朝向所述片状金属坯料的表面喷洒所述润滑材料，

其中，当所述至少一个接触元件将所述遮蔽型板可释放地紧固到所述片状金属坯料的表面时，所述超范围喷洒防护部与所述片状金属坯料的表面间隔开。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述遮蔽型板具有限定了围绕所述遮蔽型板的周边的边缘，并且其中，所述超范围喷洒防护部围绕所述遮蔽元件的周边从所述边缘后移基本一致的距离。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个接触元件从所述遮蔽型板的所述表面的在由所述超范围喷洒防护部包围的区域内的部分处延伸。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个接触元件支承所述遮蔽型板，使所述遮蔽型板与所述片状金属坯料呈间隔开的关系。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个接触元件包括抽吸式固持器。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述遮蔽型板能够在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，所述至少一个接触元件与所述片状金属坯料的表面间隔开，在所述第二位置中，所述至少一个接触元件与所述片状金属坯料的表面接合。

7.根据权利要求1所述的系统，包括支承臂，所述支承臂具有第一端部并且具有与所述第一端部相对的第二端部，所述第一端部枢转地安装到基底元件，所述第二端部支承所述遮蔽型板，其中，所述支承臂的枢转使所述遮蔽型板在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，所述至少一个接触元件与所述片状金属坯料的表面间隔开，在所述第二位置中，所述至少一个接触元件与所述片状金属坯料的表面接合。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述安装部包括用于沿着所述片状金属坯料的一个边缘固持所述片状金属坯料的固持器，并且其中，当所述固持器沿着所述片状金属坯料的一个边缘固持所述片状金属坯料时，所述片状金属坯料悬吊在所述安装部下方。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述喷洒器组件布置成在与所述片状金属坯料的表面基本正交的方向上提供所述润滑材料的喷洒。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述安装部位于包括多个安装部的喷涂生产线上，所述安装部能够沿着所述喷涂生产线的方向在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，所述片状金属坯料设置成与所述遮蔽型板相邻，在所述第二位置中，所述片状金属坯料未设置成与所述遮蔽型板相邻。

11.一种用于保护片状金属坯料的表面的预定区域使其免于接收润滑材料涂层的遮蔽型板，所述遮蔽型板包括：

遮蔽元件，所述遮蔽元件定大小成大于所述预定区域，并且所述遮蔽元件具有在所述遮蔽元件的第一侧上的第一表面、在所述遮蔽元件的与所述第一侧相对的第二侧上的第二表面、以及将所述第一表面与所述第二表面结合并限定了围绕所述遮蔽元件的周边的边缘；

超范围喷洒防护部，所述超范围喷洒防护部背离所述遮蔽元件的所述第一表面延伸达到第一距离，所述超范围喷洒防护部包围呈所述预定区域的形状和尺寸的区域；以及

至少一个接触元件，所述至少一个接触元件背离所述遮蔽元件的所述第一表面延伸达到比所述第一距离大的第二距离，所述至少一个接触元件用于接合所述片状金属坯料的表面，并且用于将所述遮蔽型板可释放地紧固到所述片状金属坯料的表面，

其中，当所述至少一个接触元件将所述遮蔽型板可释放地紧固到所述片状金属坯料的表面时，所述超范围喷洒防护部与所述片状金属坯料的表面间隔开。

12.根据权利要求11所述的遮蔽型板，其中，所述超范围喷洒防护部围绕所述遮蔽元件的周边从所述边缘后移基本一致的距离。

13.根据权利要求11所述的遮蔽型板，其中，所述至少一个接触元件从所述第一表面的在由所述超范围喷洒防护部包围的区域内的部分处延伸。

14.根据权利要求11所述的遮蔽型板，其中，所述至少一个接触元件包括抽吸式固持器。

15.一种将润滑材料涂层选择性地涂敷到片状金属坯料的表面的方法，所述方法包括：

提供所述片状金属坯料，所述片状金属坯料的表面设置在用以接收所述润滑材料涂层的定向中，其中，所述表面的预定区域受保护而免于接收所述润滑材料涂层；

提供遮蔽型板，所述遮蔽型板包括：

遮蔽元件，所述遮蔽元件定大小成大于所述预定区域，

超范围喷洒防护部，所述超范围喷洒防护部包围具有所述预定区域的形状和尺寸的区域，以及

接触元件，所述接触元件用于将所述遮蔽型板可释放地紧固到所述片状金属坯料，其中，所述超范围喷洒防护部和所述接触元件从沿着所述遮蔽元件的一侧的表面处延伸，并且其中，所述接触元件从所述遮蔽元件处比所述超范围喷洒防护部更远地延伸；

将遮蔽型板经由所述接触元件可释放地紧固到所述片状金属坯料的表面；

朝向所述遮蔽型板和所述片状金属坯料的表面引导所述润滑材料的喷洒；以及

将所述遮蔽型板从所述片状金属坯料的表面处释放，其中，在所述表面的围绕所述遮蔽型板的暴露区域上形成具有基本均匀的厚度的所述润滑材料涂层，并且，在与所述暴露区域相邻处形成具有逐渐降低的厚度的所述润滑材料涂层并且所述具有逐渐降低的厚度的所述润滑材料涂层延伸到所述表面的所述预定区域中。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述表面的所述预定区域内，所述润滑材料涂层逐渐降低到基本为零的厚度。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，在所述表面的所述预定区域内，所述润滑材料涂层降低到比在所述表面的所述暴露区域上的均匀厚度小的非零的最小厚度。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述预定区域的至少一部分基本没有所述润滑材料涂层，并且其中，在所述表面的所述暴露区域与所述预定区域的基本没有所述润滑材料涂层的至少一部分之间，具有逐渐降低的厚度的所述润滑材料涂层限定有非阶梯形过渡区域。

19.根据权利要求15所述的方法，其中，提供所述片状金属坯料包括沿着所述片状金属坯料的一个边缘固持所述片状金属坯料，使得所述片状金属坯料悬吊在所述固持元件下方。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述固持元件是喷涂生产线的多个固持元件中的一个，并且其中，所述固持元件能够沿着所述喷涂生产线的方向在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置中，所述片状金属坯料设置成与所述遮蔽型板相邻，在所述第二位置中，所述片状金属坯料未设置成与所述遮蔽型板相邻。

21.根据权利要求15所述的方法，其中，沿着与所述片状金属坯料的表面基本正交的方向引导所述润滑材料的喷洒。

22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述预定区域选择成在所述片状金属坯料的超塑性成型期间产生滑动线减小的效果。

23.一种通过对选择性涂覆的片状金属坯料进行超塑性成型制造成形产品的方法，包括：

提供包括模具的工具，所述模具具有用于形成所述成形产品的最终形状的特征；

提供选择性涂覆的片状金属坯料，所述选择性涂覆的片状金属坯料包括第一表面区域、第二表面区域、以及第三表面区域，所述第一表面区域具有厚度基本均匀的润滑材料涂层，所述第二表面区域为以下几者中的一者：基本没有所述润滑材料涂层的区域、以及涂覆有具有逐渐降低到小于所述基本均匀的厚度的最小厚度的厚度的所述润滑材料涂层的区域，所述第三表面区域设置在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间并且具有厚度在从所述第一表面区域到所述第二表面区域的方向上逐渐降低的所述润滑材料涂层；

将所述选择性涂覆的片状金属坯料装载到所述工具中；并且

通过超塑性成型使所述选择性涂覆的片状金属坯料成型，使得所述第二表面区域提供滑动线减小的区域。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第三表面区域在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间限定非阶梯形过渡区域。

25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第二表面区域是所述选择性涂覆的片状金属坯料的、在所述超塑性成型期间与所述模具的尖锐特性线接触的区域。

26.一种用于超塑性成型的片状金属坯料，所述片状金属坯料包括：

金属合金的片料，所述金属合金的片料具有适于承受超塑性成型的成分和厚度，并且在所述片料的一侧上具有表面，所述表面包括：

第一表面区域，所述第一表面区域具有厚度基本均匀的润滑材料涂层；

第二表面区域，所述第二表面区域是以下几者中的一者：基本没有所述润滑材料涂层的区域、以及涂覆有具有逐渐降低到小于所述基本均匀的厚度的最小厚度的厚度的所述润滑材料涂层的区域；以及

第三表面区域，所述第三表面区域设置在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间，所述第三表面区域具有厚度在从所述第一表面区域到所述第二表面区域的方向上逐渐降低的所述润滑材料涂层，

其中，所述第二表面区域是所述片状金属坯料的、在超塑性成型期间与成型模具的尖锐特性线接触的区域。

27.根据权利要求26所述的片状金属坯料，其中，所述润滑材料涂层在所述表面的预定区域内降低到基本为零的厚度。

28.根据权利要求26所述的片状金属坯料，其中，所述最小厚度是小于所述第一表面区域上的基本均匀的厚度的非零的最小厚度。

29.根据权利要求28所述的片状金属坯料，其中，所述第三表面区域在所述第一表面区域与所述第二表面区域之间限定非阶梯形过渡区域。

30.一种将润滑材料涂层选择性地涂敷到片状金属坯料的表面的方法，所述方法包括：

确定所述片状金属坯料的第一表面区域，所述第一表面区域是不接收具有基本均匀的第一厚度的所述润滑材料涂层的区域；

将具有所述基本均匀的第一厚度的所述润滑材料涂层涂敷到不与所述第一表面区域交叠的第二表面区域；以及

将在从所述第二表面区域朝向所述第一表面区域的方向上逐渐降低的所述润滑材料涂层涂敷到与所述第二表面区域相邻的第三表面区域，

其中，所述第一表面区域是所述片状金属坯料的、在超塑性成型期间与成型模具的尖锐特性线接触的区域。

31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第三表面区域与所述第一表面区域交叠。

32.根据权利要求31所述的方法，其中，涂敷到所述第三表面区域的所述润滑材料涂层在所述第一表面区域内降低到基本为零的厚度。

33.根据权利要求31所述的方法，其中，涂敷到所述第三表面区域的所述润滑材料涂层降低到小于所述基本均匀的第一厚度的非零的最小厚度。

34.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第三表面区域在所述第二表面区域与所述第一表面区域之间限定非阶梯形过渡区域。

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