CN105228764A - 制造金属板的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

借助挤压机(1)由镁或镁合金构成的较薄的长条型材(8)来制造金属板(13)。从挤压机(1)的挤压模具(6-7)出来的开口或闭合的挤压型材(8)被变形为平面金属板(13)，随后通过拉伸经受规定的变形。用于执行该方法的设备基本上由具有产生挤压型材的阴模的挤压机(1)和与阴模相接的变形装置(5)构成，其中，该变形装置(5)由分断装置(2)、分开装置(3)和展开装置(4)构成。

Description

制造金属板的方法和设备
本发明涉及借助挤压机由较薄的长条型材制造金属板的方法和设备，该长条型材尤其由镁或镁合金制造。
通过在两辊之间浇铸液态合金并随后多次轧制和热处理加工来制造金属板是众所周知的。因为从粗轧板到精轧板有很多个轧制道次，故该方法是成本很高的。需要这些步骤，以便由铸造组织获得可成形加工的塑性组织。大量轧制道次是成本高昂的。
在DE10150021B4中公开了用于借助压力成形通过挤压、轧制、锻造或铸造来制造镁或镁合金的型材或板件的方法和设备，在这里，熔液被送入连铸装置或挤压装置中以制造出半成品并且紧随其后地通过热态下的压力成形使该半成品具有其最终形状，其中，在熔液凝固之后的材料温度在整个加工过程中被保持在250-530℃范围内，并且从铸造到成形件冷却的加工过程总体上在惰性气氛下或在真空中进行。
用于执行这些方法步骤的装置的特点是：该组合设备由一连串的熔炼炉、带有或不带轧制机架的连铸装置或连铸挤压装置、切断装置、一台或多台压力机和冷却装置组成，上述装置的全部或部分设置在保护气氛室或真空室中。
另外，在DE10317080B4中描述了用于由镁制造成形金属板件的方法，在这里，成形金属板件紧接在轧制作业之后可以通过借助至少一台压力机的成形加工在从大于350℃至450℃的温度范围内来制造。规定用于执行该方法的装置由一连串的熔炼炉或熔炼坩埚、连铸装置、一台或多个轧制机架、切断装置、一台或多台压力机和冷却装置组成并且在保护气氛室或真空室内运行，其特点是，在切断装置和作为压力成形机构成的压力机之间设有冲切装置，可以借此在来自切断装置的板中加入形状和横截面稳定的冲孔和/或异形孔。
由DE10247129A1描述了用于由镁或镁合金制造型材或成形金属板件的另一种方法，在这里，呈金属板状的半成品通过成形加工且最好是模压而具有其最终形状，其中，在紧邻成形过程之前的一个方法步骤中通过切削且最好是刮削来清除表面的脏东西。
然而，该方法的缺点是只能制造宽度有限的坯件，因为在较大坯件情况下需要巨大付出来获得应当出现的加工压力。模具和机架必须以相应的反压承受住在加工半成品或坯件时所存在的压力，因而模具和机架须设定成具有大得多的尺寸。
DE4333500C2公开了一种用于制造横截面呈阶梯状且具有整体轮廓和不同壁厚的金属板的方法，在这里，首先制造一个半成品，其横截面与金属板在厚度方向上的横截面相似，并且由该半成品轧制出一个金属板，其中为了制造半成品而挤压出一个空心型材，其具有沿周长分布的、对应于所期望的半成品壁厚分布的壁厚分布，同时沿母线将该空心型材分断开并成形得到半成品。另外，两个形状互补的型材在此叠置，其中，所述形状互补的型材的至少其中一个异形的接触侧边具有分断机构，这两个形状互补的型材同时用圆柱形(即非阶梯形)的轧辊来轧制。在轧制之前，这两个形状互补的型材在两条对置的母线处被分断。
通过该方法，总是制造两个坯件。加工过程是不连续的并且只能制造相对窄的坯件。还有一个缺点是，由于制造被设计成具有两个不同壁厚的半成品以及阶梯状轧辊结构，该加工过程是相对复杂的。
DE102008048A1公开了一种用于制造成形金属板件的方法和一种用于执行该方法的设备。该方法包括以下步骤：挤压或连铸管状体；沿其纵向切开该管状体；将管状体扩口成平面体；借助本身已知的加工技术将平面体制作成符合图纸的构件。该设备基本由一连串的熔炼装置、连铸装置或连铸挤压装置、纵向切断装置、轧制机架、一台或多台成形加工装置组成。
由DE102007002322A1公开了一种用于制造轻金属最好是镁的金属板或金属板件的方法，其中，在一个或多个在先方法步骤中制造具有开口结构的挤压型材或具有闭合结构、且随后开缝而成为开口结构的挤压型材，其随后在一个或多个步骤中接受经过多个轧制和弯曲加工阶段的滚压校正和矫形弯曲。
本发明的任务在于提供用于由尤其是由镁或镁合金构成的较薄的长条型材来制造金属板的方法和设备，其中，来自挤压模具的、开口或闭合的挤压型材可以被成形为金属板。
根据本发明，该任务将通过所给出的如权利要求1所述的加工步骤的执行以及如权利要求5所述的特征部分特征来完成。来自挤压机的挤压模具的、开口或闭合的挤压型材被变形为平面金属板并且随后通过拉伸经受规定的变形。
在第一步骤中，离开阴模的挤压型材根据要制造的金属板的长度被定尺切断；并且在第二步骤中，开口或闭合的挤压型材被分开成U形型材，在这里，闭合的型材事先沿其母线被切分开。在随后的第三步骤中，U形型材被送入展开装置并借助夹持件在U形型材的两个纵向侧边被抓住，以便在第四步骤中借助向外移动的夹持件将U形型材变形成金属板。接着，在第五步骤中在按照规定的拉伸加工中将金属板平整。
“U形型材至金属板的变形”可以得到“被移入U形型材中的辊子对”以及“使各个辊子分别朝向纵向侧边缘区方向移动”的支持。
“变形成金属板”最好在高于200℃的温度范围内并且最好在惰性气氛下进行。
该设备由包括产生挤压型材的阴模的挤压机和与阴模相接的变形装置构成，其中，该变形装置由分断装置、分开装置和展开装置构成。展开装置可以由两个活动的夹持件构成，或由一个活动夹持件和一个固定不动的夹持件构成。作为其替代方式，展开装置可以由能移入U形型材中的两个活动辊子构成，其中，各个辊子能分别朝向边缘区相互分离移动。
展开装置设计结构的另一可能性在于，它由组合件构成，该组合件由多个夹持件和能移入U形型材中的两个辊子构成。为了保护待制造的金属板的表面，这些辊子可以配设有耐热的弹性表面涂层。此时所用的这些辊子是如此构成的，即，它们不造成表面损伤。
由其余从属权利要求和以下的原则性描述的实施例中知道了本发明的有利改进方案和实施方式。
应结合实施例来详细说明本发明。其中；
图1示出原理性的设备结构，
图2示出模具设计，
图3a-3b示出异形端的变型，
图4示出借助辊子的展开，
图5a-5g示出用于开口的型材的模具设计。
图1示出用于执行由挤压型材制造金属板的方法的设备的原理性结构。该设备基本由用于制造挤压型材的挤压机1和成形加工装置5构成。该成形加工装置由分断装置2、分开装置3和展开装置(Aufrolleinheit)4构成。
借助挤压机1，由镁合金构成的挤压柱料被成形为挤压型材如管状型材。当管状型材达到对应于金属板规定长度的尺寸时，挤压机1被停机。借助分断装置2来定尺截断该管状型材。
分断装置2例如可由循环喷嘴、激光器、切断辊或同步锯构成。如果以切削方式进行管状型材的分断，则设有抽吸装置，用于尽量降低由镁屑或镁粉尘造成爆燃危险。也有以下可能，在分断部位加入深度等于壁厚25-85％的切口并且将该管状型材的部分断开。
接着，被分断开的管状型材部分被转交至分开装置3。在这里，该管状型材的该部分沿周面被切断开并且借助裂口楔和可选择地借助几个辊被分开成U形型材。此时，管的接触只发生在剖切面的“随后处于金属板废料区内”的部位。这种分断例如可以通过可纵向移动的抽吸射流喷嘴、激光切割装置或类似机构来实现。
在分断且分开成U形型材后，它被转交给展开装置4。该展开装置由平坦底面和两个活动的夹持件构成，其中，所述夹持件夹住U形型材的纵向两侧并且将U形型材展开成平面金属板。
图2示出用于挤压开口管状型材8的桥形模具的模具设计。桥形模具基本上由阴模6和芯杆部7构成，在两者间形成缝隙，该缝隙确定了型材8的壁厚。在型材8的下开口端设有异形端9。
图3a和3b示出用于异形端9的变型。它们可以被弯折或者作为加厚部来构成。
在开口的管状型材8离开挤压机之后，它被扩口。在第一步骤中，型材8借助分断装置被切断至相应长度。扩口一方面可通过成形辊10实现。它们如图4所示形成导轨机构并将管状型材8扩口成U形型材8。
另一方面，截断后的开口的管状型材8能以其纵向开口移动到两个角板11上，或者开口的管状型材可在离开挤压模后随即被移动到可移动的角板11上(图5a)。通过角板11的分开移动，该开口的管状型材8被分开成U形(图5b)。
U形分开的型材8随后被转交至展开装置4。在这里，型材8在其纵向侧边处借助夹爪12被抓住(图5c，图5d)并且被展开成平面的金属板13(图5e)。可以通过异形端9来保证型材8的可靠抓取和保持。
夹爪12是以浮动方式设计的并在一侧或两侧与液压缸相连，由此获得与型材8纵向边缘的异形端9的匹配。由此可以补偿在纵向边缘的异形端9处的略凹弯曲或略凸弯曲。
在液压夹紧过程后，被展开的型材8通过液压缸被直线拉伸。夹爪12的“很完美”的回转运动通过可枢转的液压缸来执行。因此，拉伸后的材料没有起到干扰的折弯力(图5f)。
在最终拉伸之后，浮动的夹爪12对准固定止挡，由此保证在整个板宽范围内保持不变的拉伸。为了尽量减轻经夹爪12的散热，所述夹爪配设有陶瓷涂层。
在拉伸过程之后，将夹爪12打开且借助气压缸沿纵向推出拉伸后的金属板13。拉伸后的金属板13现在一方面可以在例如借助压制、冲压等成形技术加工之后被转交。另一方面，也可以切断经过拉伸的金属板13，去掉异形端，并且堆叠金属板13。
所述方法和设备的一个重要优点在于可借助夹持件进行金属板横向拉伸。在此，横向拉伸可以在1-10％的范围内进行。通过拉伸该金属板，一方面可以显著改善平面度，另一方面可以获得金属板厚度分布。也重要的是，此时在随后的可见表面上不存在造成表面缺陷的接触位置。
附图标记列表
1-挤压机；2-分断装置；3-分开装置；4-展开装置；5-变形装置；6-阴模；7-芯杆部；8-开口的型材；9-异形端；10-成形辊；11-角板；12-夹爪；13-金属板。

Claims (8)

1.一种用于由镁或镁合金构成的较薄的长条型材来制造金属板的方法，其中，在一个在先的方法步骤中制造出开口或闭合的挤压型材，其中，需要时该闭合的挤压型材沿其母线被分断，
其特征是，
-在第一步骤中，该挤压型材根据待制造的金属板的长度被定尺切断或制有切口；
-在第二步骤中，该开口或闭合的挤压型材被分开成U形型材，其中，该闭合的型材事先沿其母线被分断；
-在第三步骤中，该U形型材被送入展开装置并借助夹持件在该U形型材的纵向两边处被抓住；
-在第四步骤中，借助朝外移动的所述夹持件使该U形型材变形为金属板；以及
-在第五步骤中，该金属板通过拉伸经受规定的变形。
2.根据权利要求1的方法，其特征是，如此实现该U形型材变形为金属板，即，使一对辊子移入该U形型材中并使各个辊子分别朝向纵向侧边缘区移动。
3.根据权利要求1和2的方法，其特征是，变形为金属板是在高于200℃的温度范围内进行的。
4.根据权利要求1的方法，其特征是，所述方法步骤1至5是在惰性气氛下或在保护气体气氛下进行的。
5.一种用于执行根据权利要求1的用于由挤压型材制造金属板的方法的设备，
其特征是，
该设备包括挤压机(1)和变形装置(5)，所述挤压机(1)具有产生该挤压型材的阴模，并且所述变形装置(5)是与该阴模相接的，其中，该变形装置(5)由分断装置(2)、分开装置(3)和展开装置(4)构成。
6.根据权利要求5的设备，其特征是，该展开装置(4)由两个活动的夹持件构成。
7.根据权利要求5的设备，其特征是，该展开装置(4)由一个固定不动的夹持件和一个活动的夹持件构成。
8.根据权利要求5的设备，其特征是，该展开装置(4)由能移入U形型材中的两个活动的辊子构成，其中，各个辊子能够分别朝向边缘区相互分离运动。
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