CN105689564A - 板材和制造板材的方法 - Google Patents

Abstract

一种板材，具有由第一铝合金构成的底板(1)和至少一个被压入底板(1)的至少一个表面的加强件(3)，所述加强件(3)沿着至少一个平行于表面的方向具有大小与板材厚度相关的延展，并且所述加强件(3)由第二铝合金构成，所述第二铝合金比第一铝合金更硬。

Description

板材和制造板材的方法

技术领域

本发明涉及一种板材，具有由轻金属构成的底板和至少一个被压入底板的至少一个表面的加强件。

背景技术

已知用于处理板材的方法，目的是，产生具有局部被调整特性的、尤其具有较高强度的板材件。

具有局部较高强度的板材件能够通过扩大材料厚度而产生。DE102006034620A1描述了一种用于制造板材件的方法，其中，在底板的区域上借助激光焊接铺设加强件。因为在激光焊接期间在焊接位置上不能够施加压力，所以焊接的质量很大程度相关于，加强件在激光辐射的影响下有多软并且加强件由此有多紧密地贴靠在底板上。激光辐射的质量因此对焊接结果有很大的影响。在板材的加强的区域内和未加强的区域内的不同的机械特性会促使，在受到负荷时在焊缝和邻近的热影响区域上出现较高的应力。因此，能够导致在焊接连接内或焊接连接附件出现裂缝。

在焊接之后在加强件的区域内板材的总体厚度比在未加强的区域内要更大。在应用中，需要在整个板材上有一致的厚度，所以这种普通的板材并不适合。它尤其不适合深冲，因为在板材内突变的厚度差在深冲工具中没有被充分地考虑。

由DE69401390T2已知一种铝板，在该铝板上通过冷变形固定孔板或者由钢构成的格栅，以便形成结构部件，它的机械耐磨性要比单独铝板的耐磨性更高。

钢和铝在这种普通的结构部件中的紧密连接显著提高了回收利用的难度。结构部件非常容易被接触腐蚀，因为不同于原有的铝板在结构部件的表面上需要有效的腐蚀保护。但是，如果以通常的方式在结构部件上施加漆层作为腐蚀防护，则铝和钢的不同的热膨胀系数会使得在材料的边界处更易于产生这种腐蚀保护层的裂缝。

实际中，对于这种已知的结构部件的进一步加工会产生另外的问题，适合铝的连接技术经常在钢表面不会起作用，反之亦然；尤其是，为了焊接铝需要与焊接钢不同的工作参数。因此，如果需要焊接另一个构件在结构部件上，之前需要知道，应该焊接在钢表面上还是焊接在铝表面上，并且不会形成在两个表面上延伸的焊缝。在这种条件下维修工作变得极其困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种局部加强的板材，其中可以克服上述缺点。

所述技术问题根据本发明的设计方案通过一种板材解决，其具有由第一铝合金构成的底板和至少一个被压入底板的至少一个表面的加强件，所述加强件沿着至少一个平行于表面的方向具有大小与板材厚度相关的延展，并且所述加强件由第二铝合金构成，所述第二铝合金比第一铝合金更硬。

通过将加强件压入板材表面能够实现，加强件在它的表面的大部分上与底板紧密接触，并且因此将应力广泛地分散在加强件和底板之间。这会尤其使得之后的变形更容易，其中产生这种应力。此外，在加强的区域内板材厚度较少地超过未加强区域的厚度，尤其使得板材通过深冲的变形更容易。

加强件能够尤其由线材、带、网或者格栅构成。所述网或格栅能够由交叉的线材或带组成、或者由金属钢网构成。通过线性的加强件的宽度和密封以及网类或者格栅类的加强件的几何参数能够有针对性地调节负荷参数。

所述格栅的线材或带能够在它们的交叉点上具有相互嵌入的凹陷。这种凹陷能够通过交叉的线材或带的相叠辊压而形成，由此线材或带尤其能够在压入底板之前已经例如通过冷焊连接成格栅。

加强件能够被如此深地压入底板中，使得它在此被形状配合地固持。这尤其能够通过辊压加强件来实现。

加强件能够通过对板材的热处理可被硬化或者已被硬化。在硬化之前能够将板材在较低强度的状态下变形，以便以希望的结构形成制成件，它随后通过热处理实现期望的强度提升。

底板可以在与被压入的加强件相邻的区域内比在远离加强件的区域内具有通过变形强化而产生的更大的强度。如果在通过挤压作用的变形之后不再进行热处理，上述效果尤其有利于板材的强度提升。

第一铝合金能够优选属于合金系列1xxx，第二合金系列相对地可以属于合金系列5xxx，6xxx或7xxx。

为了保护加强件免受腐蚀，加强件能够被覆盖层所遮盖。遮盖层应该也在加强件上紧邻底板区域地延伸；制造技术上最简单的情况是，所述遮盖层完全地遮盖底板和加强件。

遮盖层能够是由与底板相同的材料构成的薄膜。这种材料尤其在良好的防腐蚀特性方面是有利的。

还可以考虑漆层作为遮盖层。因为两种铝合金在它们的热膨胀系数上只有较小的差距，所以这种漆层在温度剧烈变化的情况下较小的变化。因此，漆层尤其能够设计为烤漆层。

本发明的另一个要解决的技术问题是，提供一种制造局部加强的板材的方法。

所述技术问题根据本发明的设计方案被一种制造板材的方法所解决，所述方法具有如下步骤：

a)在由第一铝合金构成的底板上铺设由第二铝合金构成的加强件，其中，所述第二铝合金比第一铝合金更硬，并且随后，

b)将加强件辊压入底板中。

由此能够实现，在加强区域内的板材厚度与在未加强区域内的板材厚度的差距尽可能地小或完全没有差距。加强件和底板在辊压时进行的冷焊越剧烈，随后板材越剧烈地被变形，这不会导致加强件和底板的分离。为此，通过辊压有利于在加强件和基础材料之间的形状配合的连接。

当通过辊压加强件而得到的板材足够平坦时，它能够通过深冲而被进一步加工，其中，通过深冲还能够将加强件自身进行变形。

板材的变形，无论是否通过深冲或者以其他方式(涉及被辊压的加强件)，都可以促使加强件得到附加的强化。当在室温下进行变形并随后不进行热处理时，这种强化尤其有利于由板材制成的工件的强度。

步骤c)通过热处理板材使加强件被强化，能够在变形期间或者变形后进行。如果加强件由具有弥散硬化的合金构成，则这种强化尤其有利于板材的强度。

步骤d)至少在加强件上铺设覆盖层，能够随后在辊压上进行。有利地是，遮盖层的铺设是紧随辊压后的步骤。如果遮盖层是薄膜，则能够通过辊压薄膜在薄膜与板材之间制造紧密的连接。

加强件的辊压和/或必要时薄膜的辊压能够在惰性气体或者还原气体环境下进行。加强件、底板和必要时薄膜的冷焊在辊压期间进行得越强烈，在要被连接的表面上就存在越少的产生干扰的氧化层。因此，为了准备辊压，用于去除氧化层的浸蚀步骤是有意义的。

遮盖层还能够是漆层。因为铝合金的热膨胀系数只有较小的差距，所以这种漆层的应力负荷在温度变化的情况下是很小的；耐用的漆层尤其能够在比由板材制成的构件的使用温度更高的情况下通过燃烧而形成。

附图说明

本发明的其它特征和优点结构附图由下面对实施例的描述而给出。在附图中：

图1示出根据本发明的第一实施例的方法的示意性流程图；

图2示出辊压的不同阶段；

图3示出板材的俯视图；

图4示出用于第一变形方案的由板材形成的切面图；

图5示出用于第二变形方案的板材的俯视图；

图6示出剖切用于第三变形方案的底板和加强件所得的剖面图；

图7示出用于第四实施例的方法的示意性流程图；

具体实施方式

图1示意性示出根据本发明的用于制造板材的方法的不同阶段。在第一阶段内，如图1左侧所示，从卷材2中开卷拉出由低合金铝板材、优选由合金系列1xxx的合金构成的底板1。

从线圈9中开卷拉出以线材形式的加强件3。加强件3还能够由多条线材构成，这些线材从并排的线圈9中开卷拉出。

加强件3在此由可热固化的铝合金构成、优选由合金系列6xxx构成。当处于在线圈9上的初始状态中，加强件3具有比基础材料1更大的强度。强度差应该至少在200MPa。

底板1和加强件3穿过浸蚀槽11。该浸蚀槽能够包括NaOH或者HNO₃。通过在浸蚀槽11内的浸蚀可将遮盖底板1和加强件3表面的氧化物去除。

随后，底板1和加强件3共同地穿过两个滚锟4之间。在此，将加强件3压入底板1的表面内。在辊压时会促使加强件3和底板1的冷焊。这种冷焊进行地越强烈，在加强件3和底板1的表面上产生干扰的氧化层就越少。为了在浸蚀之后避免氧化层的重新形成，可以在惰性气体或者还原气体环境下进行辊压。

滚锟4之间的缝隙被这样地调节，在穿过滚锟对4之后形成板材5，其中，加强件3的表面和底板1的表面齐平地连接。图2示出线材形式的加强件3被辊压的不同阶段。在图2左侧的视图中示出加强件3和底板1在辊压之前的横截面。在图2中间的视图中示出被部分辊压的加强件3。底板1的被排挤的材料在加强件3旁边凸起式地被压起。在图2右侧的视图中示出在辊压过程结束后的板材5。加强件3和底板1的表面齐平地相接。底板1被挤压的材料部分地在加强件3之上延伸，从而形成一种形状配合式连接。

加强件3具有比底板1更高的强度是有必要的，以便可实现加强件3的压入深度t，该压入深度在辊压之前至少是加强件的厚度d的一半。

所述辊压能够在之前的辊压台上在底板1的热压期间进行。在这种情况下，底板1和加强件3随后形成板材5的希望的板材厚度。

图3以俯视图示例性示出在板材5中的加强件3。在此，加强件3由多条线材10构成，这些线材直线形地并且相互平行地沿着通过箭头所示的辊压方向延伸。如果线圈9(从中可以开卷拉出线材10)在辊压时横向于辊压方向移动、或者线材10在进入滚锟4之间的缝隙之前被导引穿过朝向辊压方向运动的孔眼，则可能会形成以曲线延伸的线材形式的加强件。

随后，在滚锟上将板材带5利用定长切断设备6切为板材毛坯7。如果板材带5在制造后为了进行其它加工而必须被运输到其它地方，则可将板材毛坯7放置在堆垛8上。

另一种情况是，板材毛坯7能够在定长切断后直接进入变形工具13中。图1在堆垛8的右侧示出板材毛坯7，它被放置在变形工具13中并且被深冲。板材5越强烈地变形(不会将加强件3和底板1分离)，则底板1和加强件3会越强烈地被冷焊、并且在加强件3和底板1之间的形状配合式连接越显著。

被变形的板材毛坯7在烘箱14内进行热处理，该烘箱在图1的右侧视图中被示出。在此，在由可硬化的合金构成的加强件3中形成弥散硬化，并且由此在加强件3中形成强度提高。以这种方式能够局部加强板材件，同时远离加强件3的区域具有较低的强度、但是通常具有较高的延展性和/或更好的焊接特性。

在热处理中，如图1所示，多个被变形的板材毛坯7同时在烘箱14内进行热处理。但是还可能的是，板材毛坯7的热处理单独地并排地在连续式加热炉中进行。对于被涂漆的板材毛坯7，可在用于烤漆的热处理期间进行弥散硬化。

加强件3还可以是由相交的、彼此相叠辊压的线材10构成的预先制造的格栅件，所述线材从线圈9中开卷拉出并且被加工。线材10如此相交地彼此相叠辊压，使得它们在交叉点上被冷焊。优选地是，加强格栅件3的厚度在交叉点上只是稍微地或者完全没有超过在交叉点之间的线材10的厚度。

加强件3能够根据如在图5中所示的第二变型方案具有网状的结构。网状的结构能够例如由金属板网构成。

加强件3能够根据第三变型方案被设置为具有尖角、例如直角横截面的细长的带或者线材。为了在底板1的表面进行辊压时实现对所述带的可靠的裁切，所述带在底板1的表面上被如此固持，使得其中一个尖锐的边棱朝向表面。这能够例如这样实现，即所述带在马上进入滚锟4之间的缝隙之前穿过孔眼或者穿过两个轮之间，这两个轮限定与所述带的横截面互补的穿行通络。具有矩形的横截面和限定长度的加强件能够由不适合用于线材拉伸的合金组成，例如通过裁剪由板材构成的条带而得到。为了保证，将这种部件铺设在具有朝向底板的尖锐边棱的底板上，它能够在铺设之前被弯曲。

在第二实施例中，加强件3由合金系列5xxx的铝合金构成，这个合金系列具有较强的变形强度。加强件3在处于线圈9上的初始状态下也应该具有比底板1高至少200MPa的强度。

在变形工具13中的深冲可以为冷变形。在此，底板1和加强件3被变形，并且尤其在加强件3中形成变形强化。板材毛坯5的要实现的强度已经通过深冲而实现。随后的热处理会降低强度的提升，因而在第二实施例中省去了在图1中的烘箱14中进行的热处理。

通过辊压加强件3，被辊压的加强件3在邻近底板1的区域中具有通过变形加固而产生比在远离加强件3的区域中更大的强度。但是，当在变形中没有进行热处理时，这种效果的大小与在辊压中和辊压后的热量值有关，并且只会提供用于底板1的强度提升的数值。

在第三实施例中，加强件3由合金系列7xxx的铝合金构成。加强件3在处于线圈9上的初始状态中具有比底板1高出至少200MPa的强度。合金系列7xxx的铝合金可被热硬化。硬化时间和硬化温度能够这样进行选择，使得能够在热变形期间实现硬化。

在图1中，在变形工具13中的变形因此可被设计为热变形。这种热变形尤其能够是深冲。板材毛坯7在变形工具13中被加热、变形、并且随后在与工具13接触中被冷却。通过温度影响会导致加强件3的热硬化，并且由此导致有针对性的强度提升。省去了在图1中所示的在变形后在烘箱14中的热处理。

图7示意性示出用于板材制造的第四实施例的不同阶段。如在第一实施例中一样，底板1从线圈2中拉出并且加强件3从线圈9中拉出，并且共同组成为板材带5。随后，从上面的第二线圈中开卷拉出薄膜18，并且与板材带5一起在压辊19下被导引通过。在此，薄膜18被滚锟19压在板材带5的表面上。在高压下辊压薄膜18，从而与板材表面实现冷焊。为了实现强烈的冷焊，薄膜18能够在受压之前与底板1一样被浸蚀。从辊压加强件3到辊压薄膜18能够将底板1、加强件3和薄膜18处于惰性气体或者还原性气体气氛中，以便避免形成氧化层，并且有利于冷焊。

薄膜18由低合金铝构成、优选由合金系列1xxx构成。如此定位薄膜18，使得它至少遮盖加强件3。薄膜18优选地遮盖整个板材表面。

通过用薄膜18遮盖加强件3能够减少受环境影响的副作用。加强件3是易被腐蚀的，能够通过这种遮盖而受到保护。因此，能够避免受到加强件3的应力裂缝腐蚀和加强件3与底板1的接触腐蚀。这对于在使用易受腐蚀的合金系列7xxx作为加强件3的情况下是特别有利的。

如在第一实施例中一样，在定长切断板材带5之后在变形工具13中进行变形，并且在烘箱14中进行伴有弥散硬化的热处理。如果如在第二实施例中一样由合金构成的加强件3具有较强的变形强度，则能够省去在烘箱14中的热处理。如果如在第三实施例中一样选择这样的合金作为加强件3，该合金在变形工具13中进行热变形的情况下能够实现弥散硬化，则同样能够省去在烘箱14中的热处理。

所述的实施例并不会局限于给出的材料和材料组合。

应该理解到，上述说明和附图虽然示例性地描述了一些本发明的实施例，但是它们仅仅作为一个例子，并且绝不会限制本发明的保护范围。只要不脱离权利要求的范围和与它相关范围的情况下，还能够存在所述实施例的不同变型方案。尤其是从所述实施例的说明和附图还有特征中得到的在权利要求中未提到的变型方案。这些特征也能够以与此处特定公开的组合不同的方式出现。在相同的语句中或者以另一种上下文的方式相互涉及了本发明的多个特征，但是这种情况并不证明，这些特征只能以特定公开的组合出现；取而代之的是，只要不影响本发明的功能性，也可以从多个这种特征中去除或更换单个特征。

附图标记列表

1底板

2卷材

3加强件

4滚锟

5板材

6定长切断设备

7板材毛坯

8堆垛

9线圈

10线材

11浸蚀槽

12凹陷

13变形工具

14烘箱

15带

18薄膜

19压辊

20滚轮。

Claims (14)

1.一种板材，具有由第一铝合金构成的底板(1)和至少一个被压入底板(1)的至少一个表面的加强件(3)，所述加强件(3)沿着至少一个平行于表面的方向具有大小与板材厚度相关的延展，并且所述加强件(3)由第二铝合金构成，所述第二铝合金比第一铝合金更硬。

2.根据权利要求1所述的板材，其中，所述加强件(3)由线材(10)、带、网或者格栅构成。

3.根据权利要求2所述的板材，其中，所述格栅在交叉点上具有相互嵌入的凹陷(12)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的板材，其中，所述加强件(3)形状配合地被压入所述底板(1)中。

5.根据上述权利要求中任一项所述的板材，其中，所述加强件(3)通过热处理能够被硬化或者已被硬化。

6.根据上述权利要求中任一项所述的板材，其中，所述底板(1)在与被压入的加强件(3)相邻的区域内比在远离加强件(3)的区域内具有通过变形强化而产生的更大的强度。

7.根据上述权利要求中任一项所述的板材，其中，所述加强件(3)被覆盖层(18)所遮盖。

8.根据权利要求7所述的板材，其中，所述覆盖层(18)是由铝合金、尤其第一铝合金构成的薄膜。

9.根据权利要求8所述的板材，其中，所述覆盖层(18)是烤漆层。

10.一种制造板材的方法，具有如下步骤：

a)在由第一铝合金构成的底板(1)上铺设由第二铝合金构成的加强件(3)，其中，所述第二铝合金比第一铝合金更硬，并且随后，

b)将所述加强件(3)辊压入所述底板(1)中。

11.根据权利要求10所述的制造板材的方法，其中，进行步骤：

c)通过深冲板材(5、7)使加强件(3)变形，随后进行辊压。

12.根据权利要求10所述的制造板材的方法，其中，进行步骤：

c)通过变形板材(5、7)使加强件(3)被强化，随后进行辊压。

13.根据权利要求10所述的制造板材的方法，其中，进行步骤：

c)通过热处理板材(5、7)使加强件(3)被强化，随后进行辊压。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的制造板材的方法，其中，进行步骤：

d)至少在加强件(3)上铺设覆盖层(18)，随后进行辊压。