CN103561899B - 用于借助压床和刮刀机械地去除镀层板坯的镀层的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种用于在具有主延伸方向的区域中至少部分地去除单面或双面镀层的金属板坯（5）的镀层的方法，其中，需去除镀层的区域可以沿主延伸方向直线地或者曲线地延伸。此外本发明还涉及了一种装置（1），该装置用于至少部分地去除镀层板坯（5）的镀层，从而实施根据本发明的方法。目的是为了提供一种尽可能简单的方法和一种尽可能简单的装置（1），利用该方法和装置能够尽可能在一个操作过程中经济有效地去除板坯（5）的镀层，该目的将通过以下方法实现，即将板坯（5）放置在压床（1）的板坯支架（4）上，并且在压床（1）的闭合运行过程中，至少一把刮刀（7-10）通过基本垂直于板坯（5）的需去除镀层区域的主延伸方向的刮削，将板坯（5）的镀层优选完全地去除。

Description

用于借助压床和刮刀机械地去除镀层板坯的镀层的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在具有主延伸方向的区域内至少部分地去除单面或双面镀层的金属板坯的镀层的方法，其中，需去除镀层的区域可以沿主延伸方向直线地或者曲线地延伸。此外本发明还涉及一种装置，该装置用于至少部分地去除镀层板坯的镀层从而实施根据本发明的方法。

背景技术

高强度的和超高强度的钢已越来越多地应用于例如汽车领域中，因为该类型钢可以制得较薄的壁厚，由此获得重量优势。热成型特别适用于该材料的成型，然而热成型需要额外将板坯镀层，由此该板坯在热成型模具中不会发生起皮现象。通常将采用AlSi合金镀层。该合金有效地防止了板坯在热成型过程中的起皮现象，在热成型中板坯将至少加热至奥氏体化温度。在焊接此类镀层板坯时的问题是，镀层的成分（尤其是铝）会渗入焊缝区域并且在带有后续模压淬火的热成型中导致焊接处强度的不足。用于去除板坯镀层所需的区域具有主延伸方向，即沿焊缝的方向。优选将该区域的宽度限制在最大5mm，否则在该区域中缺少镀层会反过来起负面作用。

目前有不同的方法可以用来在焊接之前在板坯的焊缝区域中去除镀层，尤其是AlSi合金镀层，然而也可以是其它任何镀层。这些方法可以区分为热学的、化学的和机械的方法。

例如已知的，通过用酸腐蚀从而在指定区域去除镀层。但是这种方法相当费时，因为必须将板坯余下的应继续保持镀层的区域费时地屏蔽或覆盖。

在机械方法中至今已尝试过纵刨或打磨镀层。然而这两种方法也都非常费时并且昂贵，因为必须将为焊缝而设定的板坯区域单独地打磨。也就是说，必须将该区域沿其主延伸方向刨刮或打磨。

此外已进行试验，通过喷砂来处理相关的位置。已证实缺点是，会把镀层的成分（尤其是铝）压入基体当中。

在现有技术中描述了另外一种方法，在该方法中通过高频的电磁场去除镀层（DE102008006624A1）,该方法至今还未确立。

至今延用了借助脉冲激光将上述区域中的镀层蒸发。例如由德国的实用新型DE202007018832U1可知，不将镀层完全地去除，而是将中间层（所谓的金属间化合物中间层）保留在基体上，该中间层至少在一定期限内保护去除镀层的区域不受腐蚀。该金属间化合物中间层另外含有镀层的成分，例如铝。然后镀层的剩余部分（例如铝）能够进入焊缝处。此外，借助激光去除镀层也相对的费时，因为这样也必须将整个区域沿其主延伸方向去除镀层。

此外，由德国的实用新型DE202007018832U1可知一种用于去除在焊缝区域的镀层的机械方法，在该方法中借助刷子将镀层机械地去除。这其中也有缺点，即必须用刷子打磨整个焊缝，从而在整个长度上去除焊缝的镀层。此外，通过使用刷子不能够保证将镀层完全地去除。所有上述的用于去除镀层的方法都非常费时并且由此产生了相对高的费用。

发明内容

综上所述，本发明的目的是，提供一种尽可能简单的方法和一种尽可能简单的装置，利用该方法和装置能够尽可能在一个操作过程中经济有效地去除板坯的镀层。

根据本发明的第一个原理将由此实现针对方法的上述目的，即将板坯放置在压床的板坯支架上，并且在压床的闭合运行过程中，至少一把刮刀通过基本垂直于板坯的需去除镀层区域的主延伸方向的刮削将板坯的镀层优选完全地去除。

相对于目前已知的机械方法，板坯镀层的去除并不是沿着需去除镀层区域的纵向方向而进行，而是基本上垂直于需去除镀层区域的主延伸方向在使用压床的情况下进行。一般来说，压床是经常使用的用于板坯加工的装置，由此可以采用已有的装置用于根据本发明的方法。镀层的去除是在压床中以类似于成型过程地通过压床的一个工作冲程而进行。通过这种方式将实现短生产周期，由此在去除例如双面镀层板坯的镀层时将获得明显的时间优势。因为需去除镀层的区域基本上是垂直于其主延伸方向而去除镀层的，所以刮刀只需要短的路径(例如最大为5mm)，该路径能够在很短的时间内通过。需去除镀层区域的尺寸也可以根据应用情况局部地变大。此外，不存在金属间化合物相，因此将实现特别好的焊接效果。

因此根据本发明的方法优选由此进一步进行设计，去除镀层从而提供焊接区域，特别是焊缝区域。在去除镀层时，优选将大于0.04mm的厚度磨去，因此能够特别工艺可靠地使用刮刀。

依照根据本发明的方法的另一个设计，去除板坯边缘区域的镀层。因此能够容易地提供板坯的边缘区域，该边缘区域需要用于和其它板坯相连，例如用于提供“拼焊毛坯”。板坯的所有边缘区域将优选通过应用根据本发明的方法而去除镀层，由此板坯的所有边缘区域都可以和另外一块板坯通过焊缝相连。

显然地，板坯区域也能够至少部分地去除镀层，该区域至少有部分不是位于边缘区域中。由此将实现该区域可以借助焊接和其它板材相连，从而能够得到局部的增强并提供所谓的“拼凑板”。此外，至少部分去除镀层的区域（例如定位于板坯内）也可以应用于在成型之前和/或之后与其它部件相连接，例如在车身建造中。

依照根据本发明的方法的另一个设计，双面镀层的去除在一个操作过程中进行。为此，在板坯的双面设置了数把刮刀，该刮刀通过压床的闭合运行，基本上垂直于需去除镀层区域的主延伸方向刮削需去除镀层区域。由此，大大简化了双面镀层板坯的镀层去除。因此，双面镀层的去除能够有利的设计而成，即在板坯的两面同时去除镀层。

如果将为热成型而设置的板坯至少部分地去除镀层，则该板坯能够焊接到其它板坯和/或部件上，而焊缝处在之后的热成型中不会趋于出现强度问题。

依照根据本发明的方法的另一个设计，在至少部分地去除板坯镀层之后进行切割，该切割能在压床中在同一操作过程中实施。在去除镀层之后具有已去除镀层区域的板坯，可以在该已去除镀层的区域进行切割，由此能够重新提供最适用于焊接的边缘区域。然而该板坯的切割也可以在同一台压床中进行，并优选在同一操作过程中。这明显地简化适用于焊接的板坯的生产。

依照根据本发明的方法的另一个设计，刮刀将自主地传动或强制地导引以用于去除镀层。刮刀的自主传动，例如通过液压设备或伺服电机，实现了有关进行镀层去除的时间点的最大灵活性。然而，通过强制导引的刮刀将以特别简单的方式和方法去除镀层，该刮刀利用压床的运行来移动刮刀，例如通过形状配合的连接进行驱动，从而在指定区域去除板坯的镀层。相应的强制导引设施具有特别简单的构造并且特别地工艺可靠。

依照根据本发明的方法的另一个设计，板坯（特别是在边缘处要和其它板坯焊接的板坯）的需去除镀层区域优选具有0.2mm至5mm的宽度，尤其优选0.8mm至1.4mm的宽度。该宽度普遍地应用于提供充足的已去除镀层的板坯材料，由此，在普遍采用激光焊接的区域上产生焊缝时，不会有不需要的镀层成分留在焊缝处。

根据本发明的第二个原理，上述有关用于实施根据本发明方法的装置的目的将由此实现，即该装置具有一台压床，该压床包含上部工具、下部工具、板坯支架、压台、至少一把刮刀和用于移动至少一把刮刀的设施，该移动基本上垂直于板坯需去除镀层区域的主延伸方向从而去除该区域的镀层。

因此，根据本发明，一台包含上部工具和下部工具的压床将应用于借助刮刀去除板坯的镀层。由此能够降低投资成本，因为根据本发明的装置可以通过使用已有设备而实现。此外，通过基本垂直于板坯的需去除镀层区域的主延伸方向的刮刀的移动实现短的生产周期以及由此更加经济地去除板坯的镀层。另外，能够通过压床的闭合运行而执行刮刀的移动。由此，在一个工作冲程中去除板坯在焊缝的指定区域的镀层，并且会因此而特别经济。

如果用于移动至少一把刮刀的设施具有用于引导一把或数把刮刀的强制导引装置，则通过简单的方法可以将压床的闭合运行转化为刮刀的移动，其中能够同时利用由压床所提供的巨大力量。与例如伺服电机或液压地自主传动的刮刀相比，通常通过形状配合的连接而实施的强制导引装置特别的简单且工艺可靠。

依照根据本发明的装置的另一个设计，在上部工具中设置了至少一把刮刀并且在下部工具中设置了至少一把刮刀，以及设置了和每把刮刀相对应的刮刀导引器，其中，上部工具的刮刀导引器在压床的闭合过程中和下部工具的刮刀导引器形状配合地连接在一起，并且，下部工具的刮刀导引器将通过压床的具有推力倒角的顶尖座套筒而强制导引，因此通过压床的闭合运行，在上部工具和下部工具中的刮刀能够垂直于闭合方向移动。由此保障了也可以通过强制导引的刮刀在板坯的双面以简单的方式双面去除镀层。

如果压床另外具有至少一个冲孔凸模和/或穿孔模，该冲孔凸模或穿孔模在已去除镀层的区域上至少部分地将板坯切割或冲压，则能够实现，在一个工作冲程中在板坯需去除镀层的区域去除板坯镀层，并同时在该区域切割板坯，由此可在一个工作冲程中提供在已去除镀层区域能够焊接的板坯。

依照根据本发明的装置的另一个设计，在上部工具和/或下部工具中设置了一个位于中央的压模，该压模在去除镀层过程中将板坯压到板坯支架上。通过应用该压模实现，板坯在去除镀层过程中保持固定。由此能够更加工艺可靠地设计镀层的去除。

如果设置于上部和/或下部工具中的刮刀及其附属的刮刀导引器形成了板坯支架，其中在压模和下部工具上设置了凸肩，该凸肩延伸穿过刮刀导引器并且具有和板坯的直接接触，则根据本发明的另一个设计将实现通过压模将板坯牢固地压向下部工具，并同时将刮刀的移动与通过压床作用到板坯上的力量分开。此外，通过使用同时作为板坯支架的刮刀导引器将实现，刮刀也可作为切削刃应用于冲孔凸模和/或穿孔模，由此，在完成刮削之后，只需沿着刮刀或刮刀导引器引导冲孔凸模或穿孔模，从而切割板坯。最终在已去除镀层的区域也能实现非常工整的切割。

如果在需去除镀层板坯的每一面上都各安置两把相对而立的刮刀，则能够容易地将板坯在两个边缘区域双面地去除镀层，也就是说在四个区域上同时去除镀层。通过这样安置刮刀，明显地减少了用于去除镀层所需的操作时间，因为该装置实现了在一个工作冲程中同时在四个区域上去除镀层。

此外能够设想的是，将两个需焊接的板坯在一个工具中在四个需去除镀层的面上同时地、例如在一个工作冲程或一个工作冲程序列中去除镀层，并由此制得一对已去除镀层的、能够焊接的预制板坯，其中优选两个板坯的厚度不同。

附图说明

以下将借助带有图的实施例进一步阐明本发明。

图1在剖面示意图中示出了根据本发明的装置的第一个实施例，该装置用于至少部分地去除镀层板坯的镀层，

图2示出了图1所示实施例中刮刀导引器的详细视图，

图3示出了图1所示实施例中刮刀和板坯的详细视图，

图4在剖面示意图中示出了根据图1在上部工具和下部工具闭合时的实施例，

图5示出了图4所示刮刀导引器的详细视图，

图6示出了图5所示刮刀的详细视图，

图7在剖面示意图中示出了根据图1去除板坯镀层之后的实施例，

图8示出了图7所示刮刀导引器的详细视图，

图9示出了图8所示刮刀和板坯的已去除镀层区域的详细视图，

图10在俯视图中示出了板坯和需去除镀层的区域，

图11在剖面示意图中示出了根据本发明的装置的第二个实施例，该装置用于板坯的去除镀层和切割，图中处于打开状态，

图12示出了根据图11上部工具和下部工具闭合的实施例，

图13在详细视图中示出了图12所示刮刀的位置，

图14示出了根据图11在板坯去除镀层之后、切割之前的实施例，

图15示出了图14所示刮刀在已去除镀层的板坯区域的详细视图，

图16示出了根据图11在板坯切割之后的实施例，

图17示出了图11所示实施例中切削刃以及刮刀导引器的详细视图，

图18示出了在板坯切割之后瞬间，已去除镀层的板坯在切割区域的详细视图。

具体实施方式

图1示出了用于去除板坯5镀层的压床1的第一个实施例，该压床包含上部工具2、下部工具3、板坯支架4以及阳模6a和压台6b。板坯支架4安置在下部工具3中。在上部工具2中，相对于板坯支架4设置了推板4a，该推板用于以保持力撞击板坯5。每两个引导刮刀7、8、9和10的刮刀导引器11、14及12和13是成对地并且彼此镜面对称地安置于上部工具2和下部工具3中。刮刀导引器11、12、13和14通过压缩弹簧20以一定力度地压紧，由此，刮刀导引器将压制板坯支架并固定在刮削位置。

在图1中进一步示出了压床1的顶尖座套筒16，该顶尖座套筒在其末端具有推力倒角15，该推力倒角用于刮刀导引器11、14的强制导引。为了使上部工具2的刮刀导引器12、13也和下部工具3的刮刀导引器11、14同步地强制导引，该刮刀导引器具有凸出部分21a，该凸出部分在上部工具2和下部工具3闭合时嵌入刮刀导引器11、14的凹进部分21b。在该情况下，刮刀导引器11和12以及14和13形状配合地彼此相连。

在图2中示出了图1所示实施例中刮刀导引器14以及刮刀10和板坯5的详细视图。可以看出，板坯5放置在刮刀10上面。这更好地显示在图3中，在图3中可以看出，所示实施例中优选应用弯曲的刮刀10。在本实施例中，需去除镀层区域a的宽度约为1.2mm。为了在去除镀层时获得优异的效果，已证实当刮刀具有至少0.04mm的突出距离b时是有利的。

在图4中，以剖面视图示出了根据图1当上部工具2嵌入下部工具3时的实施例。然后，刮刀导引器12、13和刮刀导引器11和14连接成形状配合的连接结构。通过压缩弹簧20将刮刀导引器11、12、13、14及刮刀7、8、9、10保持在适当的位置上，从而没有发生刮刀7、8、9、10的侧向移动。通过阳模6a的挤压，板坯支架4压制了板坯5，并且刮刀以其切削刃嵌入需去除镀层板坯的镀层当中。图5中示出了在上部工具2和下部工具3闭合时的刮刀9、10的位置。在所示实施例中能够进行双面地去除镀层，因为刮刀9、10触及到板坯5的上表面和下表面。这更清楚地显示在图6中，图6示出了刮刀9、10嵌入需去除镀层板坯5的区域。在上部工具2和下部工具3闭合时，刮刀9、10嵌入板坯5中，尤其嵌入板坯的镀层中。

接着将顶尖座套筒16移出压床，或者将压台6b相对于顶尖座套筒降低。结果是，顶尖座套筒16通过其推力倒角15将下部工具的刮刀导引器11、14强制导引地向外顶，以及刮刀7、10将板坯需去除镀层的区域横向于该区域主延伸方向地去除镀层。由于在下部工具3的刮刀导引器11、14和上部工具2的刮刀导引器12、13之间的形状配合的连接，从而刮刀导引器12、13以及刮刀8、9具有一致的运行过程。该刮刀也将通过强制导引而向外顶，并通过刮刀8、9基本垂直于需去除镀层区域的主延伸方向的移动而去除板坯的镀层。

在图7中去除镀层的过程已经完成，因为顶尖座套筒已完全嵌入刮刀导引器11、14的凹进部分中，并且刮刀导引器11、14已完全驶过推力倒角15。

图8以详细视图示出了在根据图7的去除镀层过程结束后的刮刀9、10的位置。可以看出，刮刀9、10已从板坯脱离。图9示出了板坯5的已去除镀层区域的详细视图。在该区域中已将板坯5双面地去除镀层。

但是也能够设想将刮刀只应用到板坯的一面上。然而，通常在板坯边缘上焊接板坯，所以经常需要双面地去除边缘镀层。

图10以俯视图示出了板坯22。该板坯具有需去除镀层的、环形的区域22a，该区域通过根据本发明的装置而去除镀层。其中箭头方向指出了用于去除板坯22镀层的刮刀的移动方向。能够简单地设想一下，通过如此短的、几毫米的移动，刮削过程或去除镀层过程相应地快速进行，并因此能够导致很短的生产周期。

图11现在示出了用于去除板坯镀层的装置的第二个实施例，该装置包括压床1，该压床具有阳模6a和压台6b。图11中所示实施例的刮刀导引器11、12、13、14此时同时形成了板坯支架，并各自通过张力弹簧成对地保持在去除镀层位置或初始位置。此外，图11中所示实施例具有终端块24和废料溜槽25。废料溜槽25用于将在板坯5的切割过程中落下的切割废料以受控的方式得以排除。终端块24限制了阳模6a的路径。

在第二个实施例的下部工具3中还另外设置了顶尖座套筒16，该顶尖座套筒具有推力倒角或推力楔子15，通过该推力倒角或推力楔子强制导向刮刀导引器11、14。与图1中所示实施例不同，根据本发明的装置的第二个实施例在上部工具2中还具有推力倒角或推力楔子15。此外还设置了压模18，该压模通过由刮刀导引器12、13引导的未在图11中示出的凸肩19和板坯直接接触。和上部工具2的凸肩19相同，在下部工具3中也设置了凸肩19，该凸肩将压模18的由上部工具2施加到板坯上的压力传递到下部工具3上。下部工具3的凸肩19也没有在图11中示出。

在图12中示出了在这个时间点的第二个实施例，在该时间点，上部工具2和下部工具3已闭合，并且刮刀7、8、9、10嵌入板坯5中。在该位置，张力弹簧23将刮刀导引器11、12、13、14一起固定在初始位置。压模18将力量通过凸肩19传递到板坯5上，该力量将进一步传递到下部工具3的凸肩19中。由此实现，刮刀导引器11、12、13、14并不是满负荷地安置在板坯5上，并且能够容易地侧向移动。在图12中可以清楚地看到推力倒角15，该推力倒角既安置在下部工具中也安置在上部工具中。此时，冲孔凸模17仍位于初始位置并且还未嵌入板坯5中。

图13示出了刮刀导引器11、12包含其刮刀7、8的详细视图。在上部工具2和下部工具3闭合时，刮刀7、8嵌入板坯5的镀层中。

如果阳模6a继续进一步运行，则刮刀导引器11、12、13、14通过推力倒角15或推力楔子15对抗弹簧23的拉力而向外顶并进行刮削进程。刮刀在具有主延伸方向的区域中将板坯5去除镀层。刮刀的移动沿着基本上垂直于板坯5的需去除镀层区域的主延伸方向而进行。

冲孔凸模17在去除镀层完成之后到达切割位置（图14）。图15清楚地示出了切割过程的开始，该图示出了板坯5在图14所示的已去除镀层区域中的详细视图。在去除镀层进程完成之后，板坯具有了已去除镀层的区域5a。推力倒角从刮刀导引器11、12、13、14穿过，因此在阳模6a进一步降低时，不会出现刮刀导引器11、12、13、14的进一步侧向移动。只有冲孔凸模17将向下移动，因此刮刀同时作用为冲孔凸模或穿孔模17的切削刃。

图16示出了移至终端的压床。冲孔凸模17现在双面地切割了板坯5，并且切割废料26通过废料溜槽25以受控的方式排出了工作区域。图17示出了已切割区域的详细视图。如所见，推力倒角15在冲孔凸模17的进一步前进过程中不再起作用。通过根据本发明的装置及通过根据本发明的方法，可以由此以简单的方式和方法提供通过一个操作步骤在边缘上已去除镀层并已切割的板坯。可用于去除之前提及的AlSi合金镀层。然而，也能够设想将其它镀层从板坯上去除。

Claims (17)

1.一种在区域内至少部分地去除单面或双面镀层的金属板坯的镀层的方法，所述区域具有主延伸方向，其中，需去除镀层的区域能够沿主延伸方向直线地或者曲线地延伸，其特征在于，将板坯放置在压床的板坯支架上，并且，在压床的闭合运行过程中，至少一把刮刀通过基本垂直于板坯的需去除镀层区域的主延伸方向的刮削，将板坯的镀层去除。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了提供焊接区而去除镀层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述焊接区是焊缝区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在边缘区域去除板坯的镀层。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在一个工序中完成在两面上去除镀层。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少部分地去除为热成型而提供的板坯的镀层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少部分地去除板坯的镀层之后进行切割，所述切割能够在压床中在同一操作过程中实施。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，刮刀将自主地传动或强制地导引用于去除镀层。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，板坯的需去除镀层的区域具有0.2mm至5mm的宽度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述宽度为0.8mm至1.4mm。

11.一种至少部分地去除镀层板坯的镀层的装置，所述装置借助根据权利要求1至10中任意一项所述的方法，所述装置具有一台压床，所述压床包含上部工具、下部工具、板坯支架、压台、至少一把刮刀和用于移动至少一把刮刀的设施，所述移动基本上垂直于板坯的需去除镀层区域的主延伸方向从而去除所述区域的镀层。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，用于移动至少一把刮刀的设施具有用于导引一把或数把刮刀的强制导引器。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在上部工具中设置了至少一把刮刀，在下部工具中设置了至少一把刮刀，以及设置了和每把刮刀相对应的刮刀导引器，上部工具的刮刀导引器在压床闭合过程中和下部工具的刮刀导引器形状配合地连接在一起，并且下部工具的刮刀导引器通过压床的具有推力倒角的顶尖座套筒而强制导引，由此通过压床的闭合运行，在上部工具和下部工具中的刮刀能够垂直于闭合方向移动。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，压床另外具有至少一个冲孔凸模和/或穿孔模，所述冲孔凸模或穿孔模在去除了镀层的区域上至少部分地将板坯切割或冲压。

15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在上部工具和/或下部工具中设置了一个位于中央的压模，所述压模在去除镀层过程中将板坯压到板坯支架上。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，设置在上部工具和/或下部工具中的刮刀和附属的刮刀导引器形成了板坯支架，其中在压模和下部工具上设置了凸肩，所述凸肩延伸穿过刮刀导引器并且具有和板坯的直接接触。

17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在需去除镀层的板坯的每个面上都各安置了两个相对而立的刮刀。