CN105234061A - 用于由金属制造型材的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明设计一种由金属生产型材(11)的方法，金属带状材料(10)被输送到成形-硬化装置(2)，其中，所述带状材料(10)被加工成型材(11)并且至少在某些区域被硬化，从所述成形-硬化装置(2)连续出来的所述型材(11)的部分被涂覆有保护层。本发明还涉及一种用于由金属制造型材(11)的装置，具有用于成型金属带状材料(10)的成形-硬化装置(2)，其中该金属带状材料(10)可以被供给至所述成形-硬化装置(2)以形成所述型材(11)并且至少在某些区域硬化所述型材(11)，并且具有涂覆装置(5)，从所述成形-硬化装置(2)连续出来的所述型材(11)的部分通过该涂覆装置可以被涂覆有保护层。

Description

用于由金属制造型材的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于由金属制造型材的工艺方法，金属带状材料被送入成形-硬化装置，其中，所述带状材料被成形为一种型材并且至少在某些区域被硬化。本发明还涉及一种用于由金属制造的型材，具有用于成形的金属带状材料的成形-硬化装置，该金属带状材料可被供给到该成形硬化设备并且至少在某些区域进行型材硬化。
背景技术
用于生产金属型材例如钢型材的该设备和工艺方法被用在例如机动车辆结构领域，以便产生被完全或局部硬化的结构或安全部件。
例如，DE10120063A1公开了用于由钢生产型材的方法，带状材料被馈送到辊制装置并在其中被成形一定型材。在成形过程中或成形过程之后，该型材由热处理以及随后的淬火进行硬化。由于该辊制以及硬化是在连续工艺中在成形-硬化装置中进行的，这种工艺方法实现了对于机动车辆结构的硬化型材高效率和成本效益的生产，该硬化型材以适合于成形-硬化装置的切割为一定长度的单元被切割长度为各个型材组件。然而，已经发现的缺点是该型材或型材组件免于被腐蚀的保护并不充分。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是使得低成本的防腐蚀保护成为可能。
该目的是通过用于由金属生产型材的方法来实现的，该金属带状材料被送入成形-硬化装置，所述带状材料在其中被成形为型材并至少在某些区域进行硬化，并且从成形-硬化装置总连续形成的型材的部分被涂有保护层。
通过将保护层施加到该硬化型材上，该型材可以被保护免受腐蚀。该涂层被施加到从成形硬化单元中连续出来的型材上，因此，没有必要先将型材切割为各个型材组件的长度并且然后涂覆该各个型材部件。因此，该工艺使得低成本腐蚀保护成为可能。
优选的，型材的第一部分在涂覆装置里被涂覆，而该型材的第二部分是在成形-硬化装置，使得该型材的涂覆通过该成形-硬化装置和涂覆装置采用连续的物料流下进行。由此，具有连续通路的特别有效且经济的生产过程是可能的。
有利的是，如果型材被一致地涂覆，使得该型材被保护层完全涂覆。连续的保护层具有该效果，使得型材免受腐蚀的连续保护成为可能。优选的，该型材以这种方式被连续地涂敷使得型材的切割边缘被涂覆，由此型材易于处理的特点得到改善。
可替代地，也可以提供该型材被非一致性地涂覆，使得型材既具有被涂覆部分和未被涂覆部分。例如，仅在特别有腐蚀风险的区域特别是该型材的潮湿部位提供涂层是可能的。而且，型材可以被非一致性地进行涂覆，以这种方式仅仅是型材的切割边缘被涂覆有保护层。
优选的是，该保护层的厚度随部位是变化的，从而可以创建具有不同厚度的保护涂层的型材的部分。例如，特别是有腐蚀风险的区域相比于那些较低腐蚀风险的区域可以涂覆有较厚的保护层。
该方法的有利的改进提供了，该型材是通过沉积或喷涂被涂覆在在保护层上。该保护层可被动或主动地保护型材免受腐蚀。合适的涂覆方法借助于物理或化学气相沉积或者电解沉积(电镀)由等离子体来沉积的，特别是锌、铝或锌-镍保护层。同样合适的是火焰喷涂或者通过喷涂工艺施加锌薄片，无铬(VI)的锌薄片涂层优选被使用。可替代的，漆可以被施加作为保护层。此外，也可以施加锌合金形成的保护层，例如锌-锰、锌-铜、锌-铁-镍或者锌-铜-镍。所有的这些涂覆方法具有共同的特征，即没有必要对形成进行合金化处理以达到免受腐蚀的效果。可选地，在涂覆之前或者期间，该型材被氮化处理使得表面硬度程度提升得以实现。此外，在涂覆之前或者期间，该型材被氧化处理以便形成氧化物层，而这又增强了抗腐蚀保护。
有利的是，如果从成形-硬化装置出来的型材部分在涂覆前被清洗。通过清洗该型材，该保护层被改善的粘附性成为可能。该清洗可以特别是机械地和/或化学地进行。对于机械清洗，具有水和/或空气和/或材料的射流的喷射(blasting)处理可以被使用，或者使用该型材被刷的方法。可替代地或另外地，化学清洗可以用碱性清洗剂进行，其包含碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、磷酸盐、硼砂、硅酸盐和/或氰化物。对于化学清洗，表面活性物质，例如表面活性剂或乳化剂，和/或抑制剂可以被额外地加以使用。
优选的实施例提供了型材的温度在涂覆前被调整到25℃以上。通过调整型材的温度，特别是加热，该保护层的附着性可以被改善和/或涂覆所需的作业时间可以被缩短。为了避免该型材硬度或该型材拉伸强度性能恶化，特别优选的是型材的温度被调整到25℃至300℃的范围内。
这也是有利的，即型材在涂覆后被干燥和/或加热，使得该型材的保护层的附着性被再次提高。
已被证明是有利的，如果带状材料通过成型辊在成形-硬化装置里被成形为型材。成型辊的使用具有该效果，即带状材料成形为型材可以在高的材料产量下进行，由此型材的低成本生产是可能的。
有利的是，如果在成形期间或者之后该型材在成形-硬化装置里被硬化，使得材料连续运行通过成形硬化设备成为可能。该带状材料和/或型材的金属可以被加热到成型过程中硬化所需的温度。可替代地，该型材也可以在成形后进行加热。随后，该型材可以在成形-硬化装置里进行淬火。优选的，该型材在某些区域里被硬化，使其具有不同硬度程度的区域。
在这种连接中，如果对于硬化而言，该型材被感应、传导、用明火或通过热接触进行加热已被证明是特别有利的。在传导加热或通过接触热进行加热的情况下，热量可通过成型辊被传递给型材。
优选的实施例提供了该型材在涂覆后被切割为适于各个型材组件的长度。该型材首先被涂覆并且在涂覆后被切成一定长度的事实意味着在连续运行的工艺中产生各个被涂覆的型材组件是可能的。
为实现在开头所提到的目的，还提供了用于由金属制造型材的装置，其具有用于成形金属带状材料的成形-硬化装置，该金属带状材料可被供给到成形硬化设备形成型材并且至少在某些区域硬化该型材，该装置包括涂覆装置，从成形-硬化装置连续出来的型材的部分可以由该涂覆装置涂覆保护层。
已经结合根据本发明的方法所描述的相同的优点在用于由金属制造型材的装置的情况下获得。
有利的实施方案提供了该成形-硬化装置和涂覆装置被设置成一个在另一个之后，以这样的方式，该型材可以以装配线工艺的方式被
传送通过该成形-硬化装置和涂覆装置并且由此被连续地涂敷，使得在连续运行通过工艺中的抗腐蚀型材的生产成为可能。
结合生产方法所描述的有利的特征可以在用于由从金属制造型材的装置的情况下单独或组合地加以使用。
附图说明
本发明的进一步的细节、特征和优点由附图呈现，并且也从以附图为基础的优选实施例的描述中体现出来。附图从而仅仅示出了本发明的示例性实施方式，其并非用于限制本发明的构思。
图1示出了根据本发明的用于由金属制造型材的装置的第一示例性实施例；
图2示出了根据本发明的用于由金属制造型材的装置的第二示例性实施例；以及
图3示出了根据本发明的用于由金属制造型材的装置的第三示例性实施例。
具体实施方式
在各图中，相同的部件始终提供有相同的附图标记，并且因此在每种情况下通常也只参照或提及一次。
在图1中，示出了由金属制造型材11的装置，用于汽车制造的结构和/或安全部件通过该装置进行生产。该装置1具有成形-硬化装置2，以带状材料10形式的起始材料特别是作为热轧钢带或冷轧带钢优选锰硼钢被供给。该起始材料是种未涂覆的钢材料。在成形-硬化装置2中，该带状材料10由型材辊2.1被成形为型材11并且通过硬化装置2.2至少在某些区域被硬化。该硬化装置2.2被设置在成形-硬化装置2的两个型材辊2.1之间，使得型材11的硬化在成形过程中进行。对于硬化而言，该型材11首先被加热到材料的奥氏体范围并且然后被淬火骤冷。优选的，型材11的加热被感应地进行。可替代的，该型材11可以通过型材辊、明火或接触热进行导热性地加热。对于硬化而言，有必要在60秒时间周期内加热型材11到高于850℃的温度。
为了抗腐蚀，型材11至少在某些区域被硬化，从成形-硬化装置2中出来的型材11的那些部分被涂覆有保护层。具有保护层的涂覆是在紧随成形-硬化装置2的涂覆装置5里进行的。该成形-硬化装置2和涂覆装置5被设置成一个在另一个之后，以这样的方式，型材11以装配线工艺的方式被输送通过成形硬化装置2和涂覆装置5，并且由此在持续运行通过的工艺中被成形、硬化并且涂覆。因此，在型材11的生产工艺中，该型材的第一部分在涂敷装置5里进行涂覆，而该型材11的第二部分是在成形-硬化装置2里并且在那里被成形和硬化。
在涂敷装置5里的型材11的涂覆可任选一致性或者非一致性地进行。因此，取决于要生产的型材11的预期用途，提供整体防腐或在某些部分防腐是可能的。例如，专门提供型材11的切口边缘具有保护层或者专门提供特别是有腐蚀风险的型材11的区域如已知的潮湿区域具有保护层是可能的。
优选的，在涂覆装置5里被施加到型材11的保护层的厚度可以随部分而改变，以便提供特别是有腐蚀风险的部分具有比那些腐蚀风险较低的区域较厚的保护层。
该涂覆装置5可以被设计为沉积和/或喷射装置。例如，涂覆可以通过物理或化学气相沉积由等离子体沉积进行，生产具有小于2微米厚度的保护层是可能的。可替代地，该保护层可以在电镀操作中进行电解沉积，施加锌、铝或锌-镍合金的保护层是可能的。此外，也可以通过火焰喷涂施加该保护层或者在喷涂工艺中喷射锌薄片例如无铬(VI)的锌薄片涂层是可能的。
施加由锌合金形成的保护层也是可能的，例如锌-锰、锌-铜、锌-铁-镍或锌-铜-镍。这些合金具有700℃以上的熔点，并且因而不能在热浸镀工艺中被施加到型材11，否则会导致型材11的硬度和/或拉伸强度下降。
在涂覆保护层的过程中，优选对表面进行氮化和/或氧化，因此，在涂覆前无需清洗型材11。此外，以这种方式，该型材11的表面硬度可以被增加。
图2示出了用于制造型材11的装置1的第二示例性实施例。与第一实施方式不同之处在于，该装置1额外地具有切割为一定长度的单元6，通过该切割为一定长度的单元，被涂覆的型材11被切割长度成各个型材组件12。从涂覆设备5中出现的部分被馈送到该切割为一定长度的单元6。在切割为一定长度的单元6里，几乎连续的型材11被分离成各个型材组件12，这是从型材11的部分中得到的。因此，型材组件12可以通过该装置进行生产，在该型材组件12由型材11被切割成各个长度之前，抗腐蚀涂层在低成本运行通过工艺中被施加。
作为与前两个示例性实施例不同之处在于，如图3所示的用于金属型材的制造装置1的第三示例性实施例还具有清洗装置3，其被布置在成形-硬化装置2和涂覆装置5之间，以及温度调节装置4，其同样被设置在成形-硬化装置2和涂覆装置5之间。
在清洗装置3中，从成形-硬化装置2中出来的型材11的部分被机械和/或化学清洗，以便在随后的涂覆装置5里施加的保护层更好地粘合到型材11。清洗装置可以具有刷子和/或喷射装置，通过该喷射装置，水的射流、压缩空气的射流或材料的射流被施加到型材11。可替换地或另外地，化学清洗可以用碱性清洗剂进行，其包括碱金属氢氧化物、碱金属碳酸盐、磷酸盐、硼砂、硅酸盐和/或氰化物。对于化学清洗而言，表面活性物质例如表面活性剂或乳化剂，和/或抑制剂可以被额外地加以使用。
在被设置在清洗装置3与涂覆装置5之间的温度调节装置4中，型材11被加热到在25℃至300℃范围内的温度。在涂覆之前通过加热该型材11，在型材11上的保护层的粘附性得以提高。
根据第三示例性实施例的改进中，清洗装置3与温度调节装置4互换(位置)，使得从成形-硬化装置2出来的型材11首先被馈送到所述温度调节装置4并且仅在其后才是清洗装置3。
借助于上述所描述的装置1，实现由金属生产型材11的工艺方法有可能，其中金属带状材料料10被输送到成形-硬化装置2，其中，所述带状材料10被成形为型材11并且至少在某些部分被硬化，从成形-硬化装置2连续出来的型材11的部分被涂覆有保护层以便保护该型材11不受腐蚀。
附图标记说明
1用于生产型材的装置
2成形-硬化装置
2.1成型辊
2.2硬化装置
3清洗装置
4温度调节装置
5涂覆装置
6切割为一定长度的装置
10带状材料
11型材
12型材组件

Claims (14)

1.一种由金属生产型材(11)的方法，金属带状材料(10)被输送到成形-硬化装置(2)，其中，所述带状材料(10)被加工为型材(11)并且至少在某些区域被硬化，其特征在于，从所述成形-硬化装置(2)连续出来的所述型材(11)的部分被涂覆有保护层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述型材(11)的第一部分在涂覆装置(5)里进行涂覆，而所述型材的第二部分处在所述成形-硬化装置(2)里。
3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述型材(11)被一致性地涂覆。
4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述型材(11)被非一致性地涂覆。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述保护层的厚度随着型材部分的不同而改变。
6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述型材(11)通过沉积或喷射被涂敷有保护层。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，从所述成形-硬化装置(2)中出来的所述型材(11)的部分在涂覆之前被清洗。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在涂覆之前，所述型材(11)的温度被调整为25℃以上，特别是在25℃至300℃的范围内。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述带状材料(10)在所述成形-硬化装置(2)里由成型辊(2.1)成型为型材(11)。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，在成型过程中或之后，所述型材(11)在所述成形-硬化装置(2)进行硬化。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于硬化，所述型材(11)被感应地、传导地、借助于明火或通过接触热而进行加热。
12.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述型材(11)在涂覆之后被切割成各个型材组件(12)的长度。
13.一种用于由金属制造型材(11)的装置，具有用于成型金属带状材料(10)的成形-硬化装置(2)，其中该金属带状材料(10)可以被供给至所述成形-硬化装置(2)以形成所述型材(11)并且至少在某些区域硬化所述型材(11)，其特征在于，具有涂覆装置(5)，从所述成形-硬化装置(2)连续出来的所述型材(11)的部分通过所述涂覆装置(5)可以被涂覆有保护层。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述成形-硬化装置(2)和涂层设备(5)被设置为一个在另一个后面，以这样的方式，使得所述型材(11)以装配线的方式被传输通过所述成形-硬化装置(2)和涂覆装置(5)并且由此被连续地涂覆。
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