CN109623124A - 片状金属面板中的热成形粘合 - Google Patents

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Abstract

用于粘合金属工件的方法包括：(a)加热多个金属工件直至金属工件完全退火；(b)当金属工件被持续加热直至金属工件熔合在一起时，对金属工件施加压力以将金属工件压紧在一起；以及(c)当金属工件被压紧在一起时主动冷却金属工件以将金属工件接合在一起。

Description

片状金属面板中的热成形粘合
引言
本公开涉及一种用于粘合片状金属面板的方法。具体地，本公开涉及一种用于片状金属面板的热成形粘合方法。
发明内容
本公开描述了一种仅使用热传递和压力来粘合金属工件的方法，从而使成本最小化，降低总系统质量和减少废料，并减小附加接合操作所需的占地面积。本公开的方法允许粘合金属工件，而不使用诸如卷边、化学粘合剂、紧固件、焊接和钎焊等传统粘合方法。工件可以脱离准备进行下一制造步骤的工具，而不必经过附加的装配操作。
在某些实施例中，该方法包括：(a)加热多个金属工件直至金属工件完全退火；(b)当金属工件被持续加热直至金属工件熔合在一起时，对金属工件施加压力以将金属工件压紧在一起；以及(c)当金属工件被压紧在一起时，主动冷却金属工件以将金属工件接合在一起。作为非限制性示例，该金属工件可以被主动冷却5秒至15秒。然而，依据待接合的材料和期望机械性能，金属工件可以被主动冷却更多或更少时间。作为非限制性示例，金属工件被主动冷却直至金属工件达到80华氏度或更低。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。该方法特征在于没有卷边。该方法特征在于没有使用化学粘合剂。该方法特征在于没有使用紧固件。该方法特征在于没有焊接。该方法特征在于没有钎焊。金属工件中的至少一个包括钢，且加热多个金属工件包括在例如1400华氏度和1600华氏度之间的温度下加热多个金属工件。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。金属工件中的至少一个包括铝，且加热多个金属工件包括在例如600和800华氏度之间的温度下加热多个金属工件。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。对金属工件施加压力包括将金属工件压入模具以使金属工件形成预定形状，且主动冷却金属工件包括当金属工件在模具中被压紧在一起时，使金属工件同时淬火。对金属工件施加压力包括使金属工件滚轧成形，且主动冷却金属工件包括当金属工件被滚轧成形时，使金属工件同时淬火。金属工件中的至少一个是选自由坯件、卷材、面板、紧固件和线圈组成的组的金属结构。金属工件具有不同尺寸或相同尺寸。
在某些实施例中，金属工件中的每一个包括钢。加热多个金属工件直至金属工件完全退火包括加热模具中的金属工件直至金属工件中的每一个具有例如1400华氏度和1600华氏度之间的温度。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。该方法进一步包括将金属工件从熔炉移除。该方法进一步包括当金属工件中的每一个的温度大于例如1400华氏度时，将金属工件置于模具中。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。当金属工件被持续加热直至所述金属工件融合在一起时，对金属工件施加压力以将金属工件压紧在一起包括当金属工件中的每一个的温度大于例如1400华氏度时，将金属工件压入模具中以同时形成具有预定形状的一体式结构。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。主动冷却金属工件包括当金属工件在模具中被压紧在一起时，采用液体冷却剂同时使金属工件同时淬火15秒。该方法仅应用热传递和压力将金属工件接合在一起。该方法特征在于没有卷边，该方法特征在于没有化学粘合剂，该方法特征在于没有紧固件，该方法特征在于没有焊接，该方法特征在于没有钎焊，当施加压力以将金属工件压紧在一起时，金属工件彼此直接接触，且金属工件中的每一个为面板。
在某些实施例中，金属工件中的每一个包括铝。加热多个金属工件直至金属工件完全退火包括在熔炉中加热金属工件直至金属工件中的每一个具有例如600华氏度和800华氏度之间的温度。然而，该温度取决于待接合的材料和期望机械性能。该方法进一步包括将金属工件从熔炉移除，该方法进一步包括当金属工件中的每一个的温度大于例如600华氏度时，将金属工件置于模具中。多个金属工件包括第一金属工件和第二金属工件。第一金属工件具有第一尺寸。第二金属工件具有第二尺寸。第一尺寸不同于第二尺寸。当金属工件被持续加热直至所述金属工件融合在一起时，对金属工件施加压力以将金属工件压紧在一起包括当金属工件中的每一个的温度大于例如600华氏度时，将金属工件压入模具中以同时形成具有预定形状的一体式结构。主动冷却金属工件包括当金属工件在模具中被压紧在一起时，采用液体冷却剂使金属工件同时淬火15秒。该方法仅应用热传递和压力将金属工件接合在一起。该方法特征在于没有卷边，该方法特征在于没有化学粘合剂。该方法进一步包括将一体式结构从模具移除。该方法特征在于没有紧固件。该方法特征在于没有焊接，该方法特征在于没有钎焊。当施加压力以将金属工件压紧在一起时，金属工件彼此直接接触。金属工件中的每一个为面板。
在某些实施例中，该方法包括：(a)加热多个金属工件直至金属工件完全退火；(b)当金属工件被持续加热直至金属工件熔合在一起时，对金属工件施加压力以将金属工件压紧在一起；以及(c)当金属工件被压紧在一起时主动冷却金属工件以将金属工件接合在一起，其中主动冷却金属工件包括当金属工件被压紧在一起时采用冷却剂使金属工件同时淬火。该金属工件被主动冷却5秒至15秒。金属工件被主动冷却直至金属工件达到80华氏度或更低。
当结合附图时，从用于实施本公开的最佳模式的以下详细描述中，本公开的以上特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是用于粘合金属工件的方法的流程图。
图2是根据本公开实施例的用于粘合金属工件的方法的流程图。
图3是根据本公开另一实施例的用于粘合金属工件的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1-3，本公开描述了一种将多个金属工件10粘合在一起的方法100。在该方法100中，仅使用热传递和压力将金属工件10接合在一起，从而形成具有预定形状的一体式结构。因此，方法100没有应用卷边、化学粘合剂、紧固件、焊接，和/或钎焊将金属工件10接合在一起。金属工件10可以完全或部分地由例如钢、铝或任何其他合适的金属材料制成。进一步地，金属工件10中的一个或多个可以是坯件、卷材、面板、紧固件、线圈和/或面板。方法100可以用于粘合钢-钢、铝-铝、铝-钢、铝-其他非铁金属，以及钢-其他非铁金属。例如，可以使用方法100创造具有可变厚度的整个线圈。在所示实施例中，至少第一金属工件10a和第二金属工件10b可以粘合在一起。然而，可以预想，使用方法100可以将多于两个金属工件10接合在一起。第一金属工件10a和第二金属工件10b可以是相同尺寸或不同尺寸。可能期望粘合相同尺寸的金属工件10(例如面板)以最小化开裂/变薄，省去装配固定件，并建立材料夹层。可能期望粘合具有不同尺寸(例如，凸缘)的金属工件10以局部增加厚度以固定焊接，省去装配固定件，增加局部刚度(即加固)，增加用于接合强度的材料，减小鼠洞尺寸，并建立材料夹层。例如，可以添加附加加固以使应用螺栓或螺母的面积变厚(即，局部加固)。
在某些实施例中，方法100开始于步骤101，其中坯件形式的金属工件10如图2所示堆叠在一起(即冲压过程)。可选地，在步骤101，将线圈形式的金属工件10如图3所示展开(即，滚轧成形过程)。然后，该方法前进到步骤102。在步骤102，金属工件10被加热直至金属工件10完全退火以便于融合。该加热可以在熔炉12(如图2和3所示)、烘箱，或能够将热量施加到金属工件10的任何其他合适的装置中进行。例如，在金属工件10由钢制成的情况下，金属工件10可以在例如熔炉12中加热，直至这些金属工件10的温度在1400和1600华氏度之间以允许金属工件10完全退火。在金属工件10由铝制成的情况下，金属工件10可以在例如熔炉12或烘箱中加热，直至金属工件10的温度在600和800华氏度之间以允许金属工件10完全退火。此后，将金属工件10从熔炉12和烘箱中移除。然后，该方法100前进到步骤104。
在步骤104，将金属工件10置于能够对金属工件10施加压力P的设备诸如模具20(如图2所示)或辊子组件50(如图3所示)中，而金属工件被持续加热。当施加压力P时，金属工件10彼此直接接触以便于融合。在钢的情况下，当金属工件10中的每一个的温度大于1400华氏度以便于融合时，金属工件被同时置于压紧设备中例如模具20或辊子组件50中。在铝的情况下，当每个金属工件的温度大于600华氏度以便于融合时，金属工件被同时置于压紧设备中例如模具20或辊子组件50中。如图2所示，模具20可包括第一模具部分22和相对于第一模具部分22可移动的第二模具部分24以对金属工件10施加压力P。步骤104还需要在金属工件10被持续加热直至金属工件10熔合在一起时，对金属工件10施加压力以将金属工件10压紧在一起。在钢的情况下，当金属工件10中的每一个的温度大于1400华氏度以便于融合时，金属工件10被同时压紧在例如模具20中。在铝的情况下，当每个金属工件10的温度大于600华氏度以便于融合时，金属工件10被同时压紧在例如模具20或辊子组件50中。如图3所示，辊子组件50包括定位成将金属工件10压紧在一起的至少两个可旋转辊子52。因此，步骤104可能需要使金属工件10滚轧成形在一起。接下来，该方法100前进到步骤106。
在步骤106，当金属工件10通过例如模具20或者辊子组件50压紧在一起时，金属工件10可以同时主动地冷却，以将金属工件10接合(即融合)在一起，从而形成一体式结构。在一些实施例中，金属工件10被主动冷却5至15秒直至金属工件10达到80华氏度或更低的温度以在后续过程期间便于处理。在步骤106，当金属工件10通过滚轧成形在模具20(如图2所示)或辊子组件50(如图3所示)中被压紧在一起时，冷却过程可能需要采用液体或气体冷却剂C使金属工件10同时淬火。冷却剂C可以是空气、水、油或适于冷却金属工件10的任何其他冷却剂。然后，该方法100前进到步骤108。
在步骤108，一体式结构可以经受后续的制造过程以形成完工或最终的部件。例如，如图2所示，可以修整一体式结构。然后，该方法100前进到步骤110。在步骤110，完工或最终的部件可以接受任何合适的热处理。
尽管已经详细描述了用于实施本公开的最佳模式，但熟悉本公开所涉及领域的技术人员将认识到用于实践本公开的各备选设计和实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
加热多个金属工件直至所述金属工件完全退火；
当所述金属工件被持续加热直至所述金属工件熔合在一起时，对所述金属工件施加压力以将所述金属工件压紧在一起；以及
当所述金属工件被压紧在一起时，主动冷却所述金属工件以将所述金属工件接合在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属工件被主动冷却5秒至15秒。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属工件被主动冷却直至所述金属工件达到80华氏度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法特征在于没有卷边。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法特征在于没有使用化学粘合剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法特征在于没有使用紧固件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法特征在于没有焊接。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法特征在于没有钎焊。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属工件中的至少一个包括钢，且加热所述多个金属工件包括在1400华氏度和1600华氏度之间的温度下加热所述多个金属工件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属工件中的至少一个包括铝，且加热所述多个金属工件包括在600和800华氏度之间的温度下加热所述多个工件。
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