CN109490029A - 用于制造构件样品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于由金属焊接构件、尤其是机动车构件制造构件样品(12)的方法,其特征在于以下方法步骤:提供金属焊接构件;导入水射流切割设备(1)中;对至少部分地包括焊缝(11)的构件样品区域进行水射流切割,其中,所述水射流切割借助混入的砂子执行;将构件样品作为金相切片取下并且选择性地进行检查。另外,本发明涉及一种用于由金属焊接构件制造构件样品(12)的系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分中的特征的、用于由金属构件制造构件样品的方法。
背景技术
为了在批量生产中和尤其是在汽车制造中保证质量而进行抽样检查。为此存在进行这些检查的质量保证。尤其是在焊接构件的情况下必须检查在自动化过程中制造的焊缝的品质。为此切割构件并且检查结构。为此通常制作金相切片。所述金相切片尤其是在焊缝的区域中制成。
但是在机械切割(即分离过程)的期间产生热影响,所述热影响有时可能歪曲真正存在于构件上的实际状态。
从DE102011054866A1中已知,在机动车构件上制造开口,所述开口借助水射流切割制成。
发明内容
本发明的任务在于,能够在制造过程中随机地和局部有针对性地借助取出构件样品来检查金属构件。
根据本发明,前述任务通过根据权利要求1中的特征的、用于由金属构件、尤其是焊接构件和特别优选由用作机动车构件的焊接构件制造构件样品的方法解决。
本发明的有利的构造变型方案在从属权利要求中进行说明。
所述用于由金属构件、尤其是由金属焊接构件和特别优选由用作机动车构件的焊接构件制造构件样品的方法具有以下方法步骤:
-提供金属焊接构件,
-导入水射流切割设备中,
-对至少部分地包括焊缝的构件样品区域进行水射流切割,其中,所述水射流切割借助混入的砂子执行,
-将作为金相切片(metallurgisches Schliffbild)的构件样品取出并且可选性地进行检查。
因此,本发明也涉及一种水射流切割设备或者说用于执行所述方法的一种设备。所述设备尤其构成为具有环绕的保护壁的安全舱。在该保护壁的内部能够将相应的构件导入并且引导至各个工作站,尤其是引导至水射流切割装置。在该水射流切割装置中通过混入砂子执行水射流切割。在此,所述砂子尤其是磨砂。所述磨砂能够实现将金属材料(尤其也包括具有较高的强度特性的金属材料)割断。所述构件(尤其是机动车构件)特别优选是底盘构件、发动机构件,尤其例如是排气弯管、仪表板承载件、导杆、保险杠以及其它车身构件、结构构件亦或外壳构件。尤其是对由金属合金(优选钢合金)制成的构件进行加工。但是也能够借助根据本发明的水射流切割法对由轻金属合金(例如由铝合金)制成的构件进行加工。
为了所述水射流切割使用高达600MPa的压力,将水加压至所述压力。在水射流切割设备的切割头中设有水喷嘴、混合室和聚焦管。在水从水喷嘴中排出到切割头的混合室中的情况下,水的排出速度高达1000m/s。在混合室中现在借助负压吸入砂子。负压本身能够通过水的排出产生,但是也能够单独产生。然后将砂子混入到水射流中。通过聚焦管将由砂子和水组成的射流集中并且构成磨料水射流。射流的能量被聚集并且能够聚焦地进行切割。
借助磨砂的水射流切割具有如下优点:能够将金属材料非常良好地断开,但是同时在切割棱边上几乎不产生或者产生可忽略不计的热输入。因此可能的是,能够在不进行进一步的(尤其是机械)处理的情况下对借助根据本发明的方法制造的构件样品直接进行检查。该检查尤其是基于金相切片执行。在下游设置的腐蚀过程用于提高对比度和更好地光学识别切割面上的焊透情况。
为了腐蚀钢样品例如能够使用阿德勒腐蚀剂,即以阿德勒命名的腐蚀剂。所述阿德勒腐蚀剂例如能够包含以下成分:
溶液A:
3g氯铜酸铵+
25ml蒸馏水
溶液B:
15g三氯化铁+
50ml浓盐酸
待所有成分完全溶解后,将溶液B倒入溶液A中。
在此所述腐蚀尤其是宏观腐蚀剂。例如能够将氢氧化钠溶液用于由铝合金制成的构件。
所述腐蚀剂能够通过所有方法(例如涂刷、浸入或者喷射)施加,尤其是在水射流切割之后并且因此不进行中间处理。
此外,所述水射流切割设备特别优选在与构件相对置的一侧上、尤其是在处于构件下方的一侧上具有射流消除装置。该射流消除装置接纳由砂子和水组成的磨料射流的剩余能量。该射流消除装置尤其是水池。但是,水流消除装置也能够具有集中的接纳几何形状,所述集中的接纳几何形状与磨料水射流的运动同步运动。因此,所述射流消除装置也能够被称为收集器。在射流消除装置的内部例如能够设置有陶瓷球,所述陶瓷球接纳能量并且将其分散。
尤其是能够有针对性地切除在其几何尺寸方面相对小的构件样品。所述构件样品为此优选具有小于50×50mm的尺寸。已表明特别有利的是横截面矩形地构造的构件样品,所述构件样品在一侧上具有5至15mm的尺寸并且在另一侧上具有15至25mm的尺寸。特别优选所述构件样品具有长度×宽度为10×20mm的构件样品。
替代于矩形构造,所述构件样品在俯视图中优选根据半圆或者说半月的原则构造。这意味着,其具有两个切割棱边,一个直的切割棱边以及一个倒圆的切割棱边。所述直的切割棱边之后用作分析面,以执行对金相切片的检查。弧形侧、即弯曲的切割棱边仅用于将构件样品从构件中断开。所述两个侧棱边或者说切割棱边被以不同的切割品质断开。在所述直的切割棱边上要求特别高的品质。这意味着,用于切割的水射流以缓慢的前移速度经过。所述弧形本身被以高的速度切除。由此降低切割棱边自身的品质。但是,所述弯曲的或者说弧形的切割棱边仅用于构件样品的断开,使得在这里使用周期时间优化的切割时间。
尤其是能够借助根据本发明的方法切割板材厚度或者说壁厚度优选为0.5至10mm(特别优选1至5mm)的金属材料。根据本发明,也能够相对简单地切除双层相贴靠的构件。
此外特别优选对相应的构件样品进行标记。为此将相应的构件样品(尤其是相对小的构件样品)在切割过程之后首先保留在构件上。为此保留有至少一个接片(也称作断裂接片)。因此,该区域未被切除。由此可能的是,在取下构件之后将构件样品从构件中拆出。由此经由接片将构件样品折下或者说构件中拆出。
此外特别优选对构件样品自身进行标记。为此在用于水射流切割的设备中设置有标记装置。其尤其是激光标记装置。因此能够在切除构件样品之前或者之后将相应的标记施加到构件样品本身上或者说施加到紧接着在其中切除构件样品的区域上。该标记例如能够包括构件编号、构件样品编号和/或日期。一个另外的有利的效果是,通过水射流切割不会使在表面借助激光被加工到构件中的标记被歪曲或者无法辨读。因此,所述之后被切除的或者说被拆出的构件样品是清晰可辨的。
在水射流切割设备内部例如能够设置有工业机器手,该工业机器手接纳被装入的构件,将其输送至标记装置并且然后输送至实际的水射流切割并且在实施水射流切割过程之后进一步引导至输出部位。工业机器手也能够使构件在水射流的下方引导,使得相应的切割几何形状通过水射流产生。但是也能够设置有自身的操控器,该操控器引导水射流或者说尤其是引导水射流的聚焦管并且由此产生待切除的几何形状。也能够设置有将构件相对于水射流引导的操控器。
附图说明
本发明的另外的优点、特征、特性和方面是后续说明的主题。优选的构造变型方案在示意性的附图中示出。这些附图用于更简单地理解本发明。在附图中:
图1以俯视图示出根据本发明的水射流切割设备;
图2示出具有三个并排的平行设置的构件样品的焊接构件的部分区段;并且
图3示出具有半圆的几何形状的构件样品的俯视图。
具体实施方式
在各附图中,即使出于简化的原因省去了重复描述,对于相同的或者相似的构件仍使用相同的附图标记。
图1示出根据本发明的水射流切割设备1的俯视图。该水射流切割设备被保护壁2围绕,从而使用中的装配工人3站在水射流切割设备1的外部。在这里能够将构件4经由输送装置5或者导入装置(例如更换抽屉(Wechselschublade)导入或者说转交至水射流切割设备1。
此外,在水射流切割设备1中设置有工业机器手6,该工业机器手抓取构件并且例如转交至具有激光标记装置7的激光设备。此外存在独立的水射流切割装置8以及例如在运行时设置在其下方的水池9。
能够将待切割的构件4设置在水池9的上方并且水射流切割装置8可经由操控器运动并且能够在水池9上方实施切割过程。
此外存在取出装置10,已实施了切割过程的构件能够被放置到所述取出装置上并且之后能够从水射流切割设备1中取出。
图2示出这种构件4的部分区段。所述构件作为焊接构件由经由焊缝11相互耦连的第一构件4.1以及第二构件4.2制成。在该构件中,现在有三个构件样品12相互平行并排地通过切除制成。构件样品12在俯视图中基本矩形地设置并且具有高度H×宽度B。焊缝11沿着纵向方向L延伸,构件样品12横向于焊缝11被切除。但是构件样品12也能够如在图3中示出的那样设置。
在构件4中保留有切口13。在切口13和所述首先被切除的构件样品12之间形成环绕的间隙14。相对于相应的构件样品12,断裂接片15保持突出于构件样品12的端侧16地构造。因此,构件样品12首先保留在构件4上。在图纸平面上示出的中央的、尚还处于构件中的构件样品12的情况下,断裂接片15连续地与构件相连接。在相对于图平面处于右侧和左侧的构件样品12的情况下,通过将构件样品12从构件中拆出使断裂接片15断裂。
在图右侧示出的构件样品12示出一个俯视图。在图左侧示出的构件样品12示出一个侧视图。在此,第二构件4.2部分地与第一构件4.1重叠,使得第一构件4.1和第二构件4.2在构件样品12的上部区域中构成双层并且经由焊缝11材料锁合地相互耦连。通过水射流切割也能够在这里无问题地将所述双层切断。此外,在右侧的图平面上以及在构件4中的构件样品12上示出标记17,该标记例如借助激光标记施加到构件样品12上。标记17也被安装到其它的构件样品12上,但是在这里具有其它的标记编号。尤其是所述激光标记提供如下可能性:可自由选择地给构件样品12标记不同的日期。
尤其是能够借助根据本发明的方法无问题地使0.5至10mm、优选1至3mm的壁厚度断开。即使在双层区域中亦是如此。
图3示出被切除的构件样品12的一个替选的几何形状。其具有半圆的或者说半月的外轮廓。根据本发明,这具有如下优点:制造两个不同的切割棱边19、20。直的切割棱边19能够以高精度制造。这意味着,用于切割的水射流的前移速度这里更确切地说是缓慢的。所述直的切割棱边19于是能够被用于之后执行对构件样品12的分析。相反,倒圆的切割棱边20(在这里半圆形地示出)则能够借助较低精度的或者说质量的切割棱边制成。这意味着,用于切割的水射流的前移速度在这里特别高。该切割棱边自身的质量不必具有高的精度并且仅用于将构件样品12从构件中分离。此外,在所述倒圆的切割棱边20上构造有断裂接片15,借助该断裂接片,构件样品12在切除之后能够首先本身保留在构件中并且之后被拆出。未详细示出焊缝,所述焊缝例如横向于构件样品12延伸。所述半圆不必围绕180°的角度构造。该半圆能够具有变化的半径亦或在小于180°的角度范围内延伸,使其可能半圆形地或者说弓形地构造。
附图标记列表
1 水射流切割设备
2 保护壁
3 装配工人
4.1 第一构件
4.2 第二构件
5 输送装置
6 工业机器手
7 激光标记装置
8 水射流切割装置
9 水池
10 取出装置
11 焊缝
12 构件样品
13 切口
14 间隙
15 断裂接片
16 构件样品的端侧
17 标记
18 壁厚度
19 直的切割棱边
20 倒圆的切割棱边
B 宽度
H 高度
L 纵向方向
Claims (11)
1.用于由金属构件、尤其是焊接构件、优选由机动车构件制造构件样品(12)的方法,其特征在于以下方法步骤:
-提供金属焊接构件,
-导入水射流切割设备(1)中,
-对至少部分地包括焊缝(11)的构件样品区域进行水射流切割,其中,所述水射流切割借助混入的砂子执行,
-将构件样品作为金相切片取下并且选择性地对构件样品进行检查。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在水射流切割之后对所述构件样品(12)进行腐蚀。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法,其特征在于,围绕所述构件样品(12)的区域产生切口(13),其中,一个接片以断裂接片(15)的形式保留并且未被切除,使得能够在稍后的时间点将构件样品(12)从焊接构件中拆出。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其特征在于,在水射流切割之前或者之后对所述构件样品(12)或者说所述构件样品(12)的区域进行标记,尤其是通过激光标记进行所述标记。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,在所述水射流切割设备(1)中设置有工业机器手(6),所述工业机器手接纳焊接构件,使所述焊接构件在水射流切割设备内部运动并且可选择地在水射流的下方引导。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其特征在于,设有操控器,所述操控器使用于水射流切割的水射流运动。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其特征在于,在一个焊接构件上产生多个构件样品(12),尤其是平行并排地产生多个构件样品。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其特征在于,在焊缝沿着纵向方向延伸的情况下,所述构件样品(12)尤其是横向于焊缝(11)延伸。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其特征在于,构件样品(12)在俯视图中矩形地构造并且优选所述构件样品(12)具有5至10mm×15至20mm、尤其是10×20mm的尺寸或者所述构件样品(12)在俯视图中半圆形地构造。
10.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述接片构成在一个端侧(16)上,其中,所述接片优选突出于所述端侧(16)地构造。
11.用于根据权利要求1至10之一所述的方法由金属构件制造构件样品(12)的系统,其特征在于,所述系统包括:
-水射流切割设备(1),用于对至少部分地包括焊缝(11)的构件样品区域进行水射流切割,其中,所述水射流切割借助混入的砂子执行,
-输送装置(5),经由所述输送装置能将金属构件提供给水射流切割设备(1),
-取出装置(10),所述取出装置用于将构件样品作为金相切片取下,以及
-检查装置,用于选择性地对构件样品进行检查。
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