CN109792805B - 用于冲压的片状金属坯料的快速加热 - Google Patents

用于冲压的片状金属坯料的快速加热 Download PDF

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Abstract

热成型金属坯料的系统和方法包括在加热器处接收所述金属坯料并将所述坯料定位在所述加热器的磁性转子附近。所述系统和方法还包括通过转动所述磁性转子将通过磁性转子的所述金属坯料加热。转动所述磁性转子在所述金属坯料中产生磁场，从而加热所述金属坯料。

Description

用于冲压的片状金属坯料的快速加热
本申请要求提交于2016年9月27日的题为“转动磁体热感应(ROTATING MAGNETHEAT INDUCTION)”的美国临时专利申请第62/400,426号和提交于2017年5月14日的题为“转动磁体热感应(ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION)”的美国临时专利申请第62/505,948号的权益，所述美国临时专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
另外，本申请涉及David Anthony Gaensbauer等人的于2017年9月27日提交的题为“对具有受控表面质量的金属的磁悬浮加热(MAGNETIC LEVITATION HEATING OF METALWITH CONTROLLED SURFACE QUALITY)”的美国非临时专利申请第15/716,692号以及Antoine Jean Willy Pralong等人的于2017年9月27日提交的题为“转动磁体热感应(ROTATING MAGNET HEAT INDUCTION)”的美国非临时专利申请第15/716,887号，所述美国非临时专利申请的公开内容据此通过引用整体并入。
技术领域
本申请涉及金属加工，更具体地，涉及用于快速加热金属坯料以进行热成型的系统和方法。
背景技术
许多应用可以利用诸如铝或铝合金等金属产品。作为一个例子，金属产品可用于运输应用，包括汽车、飞机和铁路应用。例如，金属产品可用于制备汽车结构部件，例如保险杠、侧梁、顶梁、横梁、柱加固件、内板、外板、侧板、内罩、外罩或后备箱盖板。作为另一个例子，金属产品可用于电子应用中。例如，金属产品可用于制备电子设备，包括移动电话和平板电脑的外壳。在一些示实例中，金属产品可用于制备移动电话(例如，智能电话)、平板电脑底架和其他便携式电子设备的外壳。
可以采用各种成型技术来形成具有特定形状的金属产品。一种此类成型技术是热成型或压制。虽然可以使用热成型来成型各种坯料，例如铝坯料或高强度钢坯料，但是可能期望具有更短循环时间的热成型工艺以提高生产率并降低热成型工艺相关的成本。
发明内容
本专利中使用的术语“发明”、“所述发明”、“此发明”和“本发明”旨在广泛地指代本专利和所附的专利权利要求书的所有主题。含有这些术语的陈述应被理解为不限制本文中所描述的主题或不限制所附专利权利要求书的含义或范围。本专利所涵盖的本发明的实施例由所附权利要求书限定，而非本发明内容。此发明内容是本发明的各种实施例的高度概括，并且引入一些在下文的具体实施方式部分中进一步描述的概念。此发明内容既不旨在识别所要求的主题的关键或基本特征，也不旨在单独地用于确定所要求的主题的范围。通过参考本专利的整个说明书的适当部分、任何或所有附图和每项权利要求，应该理解所述主题。
根据某些实例，热成型系统包括具有磁性转子的加热器。在各种实例中，将加热器配置为在磁性转子附近接收金属基板的坯料并转动磁性转子以在坯料中产生磁场以加热坯料。
根据某些实例，一种方法包括在加热器处接收金属基板的坯料并将坯料定位在加热器的磁性转子附近。在一些实例中，该方法包括转动所述磁性转子以在所述坯料中产生磁场以将所述坯料加热预定时间段。
根据某些实例，一种方法包括在加热器处接收金属基板的坯料。在某些实例中，加热器包括磁性转子。在一些实例中，该方法包括将坯料定位在加热器的磁性转子附近。在各种实例中，该方法包括转动磁性转子以在坯料中产生磁场以加热坯料。在一些情况下，该方法包括当坯料处于预定温度时从加热器中取出坯料。
本公开中描述的各种实施方案可以包含附加的系统、方法、特征和优点，这些附加的系统、方法、特征和优点不一定在本文中明确地公开，而是在研究了以下详细描述和附图之后对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。旨在将所有这样的系统、方法、特征和优点包含在本公开内容中并且由所附权利要求书保护。
附图说明
示出了以下附图的特征和组件以强调本公开的一般原理。为了一致性和清楚起见，可以通过匹配参考字符来指定整个附图中的对应特征和组件。
图1是根据本公开的方面，包括加热器的热成型系统的透视示意图。
图2是图1系统的侧视示意图。
具体实施方式
这里特定地描述了本发明的实例的主题，以满足法定要求，但是此描述不一定旨在限制权利要求书的范围。要求保护的主题可以以其它方式体现，可以包含不同的元件或步骤，并且可以与其它现有或未来技术结合使用。除了明确描述各个步骤的顺序或元件的布置时之外，此描述不应被解释为暗示各个步骤或元件当中或之间的任何特定顺序或布置。
许多金属加工技术可用于将材料的坯料或坯料成型为最终所需形状，以用于各种应用，例如运输和汽车、电子和各种其他应用。一种此类用于材料(例如高强度钢和铝)的坯料或坯料的金属加工技术为热成型。在热成型期间，将坯料(例如钢或铝或其他材料的坯料)定位在热成型压力机中，并且当坯料受热成型压力机压制时，模具表面使坯料成形。通常，为了促进热成型过程，在压制之前将坯料加热。然而，传统加热器需要更长的循环时间来充分加热金属坯料。例如，传统加热器通常需要约10-20分钟来加热铝坯，这取决于铝坯的尺寸和厚度。这样延长的加热时间导致坯料的总循环时间更长，这增加了与热成型过程相关的成本。
公开了用于坯料热成型和制备用于热成型的坯料的系统和方法。在一些实例中，该系统和方法包括在热成型之前使用磁加热来预热坯料。本公开的方面和特征可以与各种合适的金属坯料一起使用，并且可以特别适用于铝或铝合金的金属坯料。具体地，当金属坯料是如2xxx系列、3xxx系列、4xxx系列、5xxx系列、6xxx系列、7xxx系列或8xxx系列铝合金等合金时，可以实现期望的结果。为了理解最常用于命名和识别铝及其合金的编号名称系统，请参见《用于锻铝和锻铝合金的国际合金名称和化学组成物限制(International AlloyDesignations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and WroughtAluminum Alloys)》或《用于呈铸件和铸锭形式的铝合金的铝业协会合金名称和化学组成物限制的登记记录(Registration Record of Aluminum Association AlloyDesignations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Formof Castings and Ingot)》，其都是由铝业协会(The Aluminum Association)出版。
在本申请中参考合金状态或条件。要了解最常用的合金状态描述，请参阅《关于合金和状态代号系统的美国国家标准(ANSI)H35(American National Standards (ANSI)H35 on Alloy and Temper Designation Systems)》。F条件或状态是指制造的铝合金。O条件或状态是指退火后的铝合金。T4条件或状态是指在固溶热处理(即，固溶)，接着进行自然时效处理之后的铝合金。T6条件或状态是指在固溶热处理，接着进行人工时效处理之后的铝合金。T7条件或状态是指固溶热处理，然后进行，然后进行过时效处理或稳定化之后的铝合金。T8条件或状态是指固溶热处理，接着进行冷加工，然后进行人工时效处理之后的铝合金。T9条件或状态是指固溶热处理，接着进行人工时效处理，然后进行冷加工之后的铝合金。H1条件或状态是指应变硬化后的铝合金。H2条件或状态是指应变硬化然后部分退火后的铝合金。H3条件或状态是指应变硬化并且稳定化后的铝合金。HX条件或状态(例如H1X)后的第二个数字表示应变硬化的最终程度。
本公开的各方面和特征包括具有加热器的热成型系统和方法，所述加热器包括布置在坯料上方和/或下方，以穿过坯料产生移动或时变磁场的一个或多个磁性转子。变化的磁场可在坯料内产生电流(例如，涡电流)，从而加热坯料。
在一些情况下，本文公开的磁性转子可以与非铁材料一起使用，包含铝、铝合金、镁、镁基材料、钛、钛基材料、铜、铜基材料、钢、钢基材料、青铜、青铜基材料、黄铜、黄铜基材料、复合材料、复合材料中使用的板材或任何其它合适的金属、非金属或材料组合。所述制品可包含整体材料，以及非整体材料，例如辊压结合材料、包覆材料、复合材料(例如但不限于含碳纤维材料)或各种其它材料。在一个非限制性实例中，磁性转子可用于加热金属制品，例如铝金属条、板或由铝合金制成的其它制品，包含含铁的铝合金。
每个磁性转子包含一个或多个永磁体或电磁体。在一些实例中，一对匹配的磁性转子可以定位在坯坯料的通行线的相对侧上。在其它实例中，一个或多个磁性转子定位在通行线的上方或下方。磁性转子可以在正向方向或反向方向上转动，并且可以通过各种合适的方法转动，包含但不限于电动马达、气动马达、另一磁性转子或各种其它合适的机构。可以根据需要调节和控制磁性转子的方向和转动速度。在一些实例中，磁性转子定位在距通行线预定距离处。在某些情况下，可以根据需要调节和控制磁性转子和通行线之间的距离。
当使用加热器时，可以实现对热成型处理的精确加热控制。这种精确控制可以通过操控各种因素来实现，包含转子中的磁体强度、转子中的磁体数量、转子中磁体的取向、转子中磁体的尺寸、转子的速度、在正向或反向方向上的转动方向、转子的尺寸、单个转子组中竖直偏移转子之间的竖直间隙、单个转子组中转子的横向偏移布置、相邻转子组之间的纵向间隙、被加热的坯料的厚度、转子和坯料之间的距离、被加热坯料的前进速度，以及所用转子组的数量。其他因素也可以控制。在一些情况下，加热器是快速响应加热器，因为可以根据金属坯料是否在加热器内而停止和开始磁体的转动以快速加热或停止加热金属坯料。在一些情况下，可以基于计算机模型、操作员反馈或自动反馈(例如，基于来自实时传感器的信号)控制上述因素等等中的一个或多个。
如本文所用，术语“上方”，“下方”，“垂直”和“水平”用于描述相对于金属条带或坯料的相对取向，好像金属条带或坯料沿水平方向移动，其顶部表面和底部表面通常平行于地面。如本文所使用的术语“垂直”可以指垂直于金属条带或坯料的表面(例如，顶部或底部表面)的方向，而不管金属条带或坯料的取向如何。如本文所使用的术语“水平”可以指平行于金属条带或坯料的表面(例如，顶部表面或底部表面)的方向，例如平行于移动金属条带或坯料的行进方向的方向，而不管金属条的取向如何。术语“上方”和“下方”可以指金属条的顶部表面或底部表面之外的位置，而不管金属条带或坯料的取向如何。
用于坯料102的热成型系统100的实例示意性地示于图1和2中。虽然将系统100描述为热成型系统，但是应当理解，系统100也可以是温热成型系统，其中成型温度不如热成型系统中那么高。
如图1和2所示，热成型系统100包括加热器104和热成型压力机106。在一些实例中，热成型系统100包括坯料推进器108。加热器104可以相对于地面在各个方向上取向，例如竖直、对角或水平，并且不限于图1和2所示的取向。例如，加热器104可以竖直地(并且坯料102竖直穿过加热器104)，对角地(并且坯料102相对于地面成一定角度穿过加热器104)，水平地或以各种其它取向或取向组合形式进行取向。
在一些实例中，热成型系统100可选地还包括第二加热器110。在热成型过程中，坯料102由加热器104加热，可选地由第二加热器110加热，通过坯料推进器108移动到热成型压力机106处，并使用热成型压力机106成型为预定形状。
如图1和2所示，加热器104包括至少一个磁性转子112，并且在某些实例中，加热器104包括一个以上磁性转子112。例如，加热器104可包括一个磁性转子112、两个磁性转子112、三个磁性转子112、四个磁性转子112、五个磁性转子112、六个磁性转子112或多于六个磁性转子112。因此，磁性转子112的数量不应被视为对本公开的限制。在图1和2中所示的非限制性实例中，加热器104包括两个磁性转子112。
每个磁性转子112包括一个或多个永磁体或电磁体。磁性转子112可沿正向(图2中的顺时针方向)或反向(图2中的逆时针方向)转动(参见图2中的箭头122)。在各种实例中，磁性转子112可以通过各种合适的方法转动，包含但不限于电动马达、气动马达、另一磁性转子或各种其它合适的机构。
磁性转子112与坯料102的通行线分隔开，使得在加工期间，磁性转子112与坯料102呈非接触式配置。在各种实例中，磁性转子112可竖直调节，使得特定磁性转子112与坯料102(或坯料102的通行线)之间的距离可调节和控制。
在一些实例中，将磁性转子112提供为具有位于通行线上方的顶部磁性转子112A和位于通行线下方的底部磁性转子112A的一组磁性转子。在其他实例中，加热器104仅包括底部磁性转子112B，仅包括顶部磁性转子112A，或顶部磁性转子112A和底部磁性转子112B的各种组合。在一些实例中，至少一个顶部磁性转子112A与对应的底部磁性转子112B水平对齐，但不是必须的。在某些实例中，顶部磁性转子112A竖直地偏离对应的底部磁性转子112B，使得在磁性转子112A-B之间限定间隙128(图2)。如图1和2所示，在加工期间，坯料102穿过间隙128。在其他情况下，顶部磁性转子112A可相对于底部磁性转子112B水平偏移。
在各种实例中，顶部磁性转子112A和底部磁性转子112B可竖直调节，使得可以调节和控制间隙128的尺寸，其是从顶部磁性转子112A到底部磁性转子112B的距离(参见图2中的箭头126)。在各种实例中，间隙128可以通过各种致动器来控制，包含但不限于液压活塞、螺杆驱动器或其它合适的实例。在某些实例中，间隙128可以在最小间隙尺寸与最大间隙尺寸之间变化。在一些情况下，可以通过改变磁性转子112A-B和坯料102之间的距离来控制磁场的强度，并因此控制施加到坯料102中的热量。在各种实例中，顶部磁性转子112A可以独立于底部磁性转子112B或与底部磁性转子112B结合地进行竖直调节。如上所述，可以以其它或另外的方式调节磁场的强度，并因此调节施加到坯料102中的热量。
在某些实例中，可以横向调节磁性转子112A-B(参见图1中的箭头120)。横向移动可以控制由特定转子112A-B覆盖的坯料102的表面的百分比，并因此控制施加到坯料102中的热的量和位置。在某些实例中，可以横向调节磁性转子112A-B以控制坯料102中的温度分布。例如，在一些情况下，坯料102的边缘可以比坯料102的非边缘部分更快地被加热，并且可以横向调节磁性转子112A-B，使得坯料102中的温度变化减小。在各种实例中，磁性转子112A-B可以是纵向可调节的，以控制相邻磁性转子112组之间的间隙(参见图2中的箭头124)和/或控制磁性转子112相对于坯料102的纵向位置。
在一些实例中，虽然并不需要，顶部磁性转子112A和底部磁性转子112B沿相同方向转动。例如，在一些情况下，顶部磁性转子112A和底部磁性转子112B可以沿相反方向转动。在各种实例中，一组磁性转子112A-B可以在与另一组磁转子的相应磁转子112A-B相同或不同的方向上转动。磁性转子112A-B可以以各种转动速度转动，例如从大约100 rpm至大约5000 rpm。在一个非限制性实例中，磁性转子112A-B以大约1800转/分钟的速度转动，但是可以使用各种其他转动速度。当磁性转子112A-B转动时，磁体在坯料102中产生磁场，使得坯料102被加热。在各种实例中，通过磁性转子112的转动，加热器104被配置为加热坯料102。
在具有多个磁性转子112A-B的某些实例中，可以可选地控制磁性转子112A-B，使得由每个磁性转子112A-B施加的坯料102的温升量受到限制。在一些实例中，除了加热坯料102之外，转动磁性转子112A-B还可以提供竖直稳定性，其允许坯料102在磁性转子112上方和/或之间通过而不接触磁性转子112A-B(例如，磁性转子112A-B使坯料102飘浮或浮动)。例如，在一些情况下，磁性转子112A-B施加垂直于或基本垂直于坯料102的表面的力，以使坯料102浮动并最小化和/或消除转子112A-B和坯料102之间的接触。
在其他情况下，坯料102可以由加热器104中的支撑件118支撑。支撑件118可以是平台、支架、传送器或各种其他合适的支撑结构。在一些情况下，支撑件118被配置成相对于加热器104、第二加热器110或两个加热器104和110横向定位坯料102。在某些情况下，支撑件118可以使坯料102前进通过加热器104并且可选地通过第二加热器110，尽管不需要。
在各种实例中，加热器104被配置为将坯料102加热预定时间段。在各种实例中，预定时间段可以包括加热时间和均热时间，但是不需要。在一些非限制性实例中，加热器104将坯料102加热约30秒至20分钟。在一个非限制性实例中，预定时间段为约30秒至约6分钟。在其他实例中，预定时间段可以大于20分钟。在加热器104就是整个装置的一个非限制性实例中(例如，省略第二加热器110)，预定时间段可以包括加热时间和均热时间。在包括第二加热器110的其他实例中，预定时间段可以包括坯料102被加热器104和第二加热器110两者加热的时间，尽管不需要。
。在各种实例中，加热器104将坯料102加热到预定温度。在一些非限制性实例中，预定温度是坯料102的固溶温度，尽管不需要。例如，在其他非限制性情况下，预定温度可以是温热温度或各种其他温度。在其他实例中，预定温度低于坯料的固溶温度。在某些非限制性实例中，加热器104将坯料102加热至约200℃至约600℃的温度。在其他实例中，根据特定应用，加热器104可以将坯料102加热到低于200℃或高于600℃的温度。作为一个非限制性实例，加热器104可以将7xxx系列铝合金坯料102加热到约400℃至约500℃的温度。作为另一个非限制性实例，加热器104可以将6xxx系列铝合金坯料加热到约400℃至约600℃的温度。作为另一个非限制性实例，可以提供加热器104用于温热成型具有各种状态的金属坯料或片材。作为一个非限制性实例，根据片材的特定合金，加热器104可将T6片材加热到约200℃或300℃的温度。
在各种实例中，坯料102可以多次通过加热器104(或通过加热器104的每组磁性转子112A-B)。在各种实例中，坯料102可以通过加热器104(或通过加热器104的每组磁性转子112A-B)奇数次。例如，坯料102可以通过加热器104一次，通过加热器104三次，通过加热器104五次，通过加热器104七次，或者通过加热器104七次以上。在某些实例中，两组或更多组磁性转子112A-B可以以各种合适的构造排列，使得坯料102通过加热器104单次(或任何期望的通过次数)。在其他实例中，根据磁性转子112A-B的构造和排列，坯料102可以通过加热器104(或加热器104的每组磁性转子112A-B)偶数次。
在一些可选的情况下，热成型系统100包括第二加热器110。在各种实例中，第二加热器110排列成使得坯料102首先由加热器104加热，然后由第二加热器110加热。在这样的实例中，第二加热器110可任选地用于使坯料温度均匀化，例如坯料固溶温度。在其他实例中，加热器104和第二加热器110的顺序可以颠倒。第二加热器110包括坯料接收区114。在一些情况下，当坯料处于坯料接收区114中时，支撑件118可以支撑坯料102。在其他实例中，来自支撑件118的不同支撑可以支撑坯料102。在一些实例中，第二加热器110可以是气动加热器(直接，例如直接火焰冲击或间接火焰冲击)、辊炉、感应加热器、红外加热器、电炉或各种其它合适类型的加热器。在各种其它实例中，第二加热器110可以类似于加热器104并且包含一个或多个磁性转子112。作为一个非限制性实例，第二加热器110可以是包括磁性转子112的辊炉，其可以显著缩短辊炉的长度。在各种实例中，第二加热器110可以将坯料102加热预定时间段。如前所述，在一些情况下，预定时间段包括加热器104和第二加热器110两者(尽管不需要)加热坯料102的时间。在某些实例中，第二加热器110可以将坯料102加热约30秒至约20分钟。
在某些实例中，通过随加热器104一起提供第二加热器110，可以控制坯料102中的温度分布。例如，在一些情况下，加热器104可以将坯料102加热到低于固溶温度的第一温度，第二加热器110可以将坯料102从第一温度加热到固溶温度。在一些实例中，加热器104可以将坯料102加热第一时间段，第二加热器110可以将坯料加热第二时间段。在一些实例中，加热器104加热坯料102的时间量可取决于各种因素，包括但不限于坯料102的尺寸和/或厚度，磁性转子112的数量，坯料102通过加热器104的次数，磁性转子112的转动速度，磁性转子112的转动方向，从磁性转子112到坯料102的距离，或各种其他因素。在某些实例中，加热器104加热坯料102，使得不会向坯料102引入显著变形。作为一个非限制性实例，加热器104可以将坯料102加热约1秒至约30秒。在其他实例中，加热器104可以加热坯料102超过30秒。
在其他实例中，可以提供第二加热器110以控制坯料102的温度分布。作为一个非限制性实例，在一些情况下，用加热器104加热坯料102可以使坯料102具有变化的温度分布。例如，在一些非限制性情况下，坯料102边缘的温度可高于坯料102非边缘部分的温度。在一些情况下，第二加热器110可以在加热器104之后加热坯料102以控制坯料102的温度分布。作为一个非限制性实例，第二加热器110可以加热坯料102，使得坯料102具有均匀的温度分布。
坯料推进器108可以设于不同位置，以在热成型系统100的各个部件之间移动坯料102。例如，在一些情况下，坯料推进器108设于第二加热器110和热成型压力机106之间，以使坯料102在第二加热器110和热成型压力机106之间移动。类似地，坯料推进器108(或另一坯料推进器108)可以设于加热器104和第二加热器110之间，以将坯料102从加热器104移动到第二加热器110。
坯料推进器108包括用于支撑坯料102的支撑件130。在各种部件中，坯料推进器108可以是各种合适的机构或装置，用于在热成型系统100的各种部件之间移动坯料102。作为一个非限制性实例，坯料推进器108可包括支撑和移动坯料102的机械臂。在其他实例中，可以使用其他类型的空坯料推进器108。因此，不应将坯料推进器108的数量和类型视为对本公开的限制。
热成型压力机106包括模具116和工具117。模具116具有预定形状，使得坯料102定位在热成型压力机106内时，工具117朝模具116移动并将坯料102成型为模具116限定的形状。在一些实例中，热成型压力机106可以使坯料102以预定的压制速度热成型。在一些非限制性实例中，预定的压制速度可以为约100mm/秒至约400mm/秒，但是可以使用各种其他压制速度。在各种实例中，热成型压力机106可以是液压机、机械压力机、伺服控制压力机或各种其他合适类型的压力机。在一些实例中，模具116是水冷模具。在一些情况下，模具116可以是温模和/或具有可控的温度分布。作为一个非限制性实例，在一些情况下，例如在成型钢期间，模具116可以在模具116的一些区域加热而在模具116的其他区域冷却，以便坯料102成型为模具116限定的形状时，在不同的零件位置实现不同的最终特性。如前所述，在一些实例中，系统100可以是温成型系统。在这种情况下，压力机106是温成型压力机，并且成型温度不如热成型压力机那么高。在一些情况下，除了或代替具有模具116的热成型压力机106之外，系统100可包括在高温下的吹塑成型。在吹塑成型期间，将预热的坯料102引入工具，然后在各种压力下受热气体变形。
在某些实例中，热成型系统100包括在相对于加热器104的各种位置处的各种传感器或监视器131。这些传感器131可以检测和监控坯料102的位置、坯料102的移动、坯料102的温度、坯料102上的温度分布和/或处理坯料102时的各种其他信息。在一些实例中，由传感器收集的信息可以由控制器用于调节磁性转子112A-B(例如，转动速度、转动方向、与坯料102的距离等)，从而控制坯料102的加热。在一些实例中，控制器可以调整坯料102通过加热器104的次数。
作为一个实例，可以控制加热器104以减少或防止坯料102过热和/或控制磁性转子112A-B的启用和停用。例如，如果坯料102不在加热器104内，坯料102已经加热预定时间段之后，坯料102已经加热到预定温度之后，或因各种其他因素，可以停用磁性转子112A-B(即，停止转动)。类似地，根据坯料是否接近加热器104，坯料102的温度是否低于预定温度，坯料102加热的时间段是否小于预定时间段，或各种其他因素，磁性转子112A-B可以再次开始转动或继续转动(并因此再次开始加热坯料102)。因此，通过磁性转子112A-B，加热器104可以快速加热或停止加热坯料102。
作为另一个例子，可以控制加热器104和/或110以确保坯料102的均匀或期望的温度分布。例如，传感器或监视器131可以在坯料102离开加热器104时检测坯料102的温度。基于检测到的温度，可以控制磁性转子112(例如，通过调节输入到磁性转子112的功率，磁性转子112A-B的速度，磁性转子112A-B与坯料102的距离等)和/或可以控制第二加热器110以控制坯料102的温度和/或坯料102上的温度。
作为另一个例子，可以控制加热器104以适应不同类型的坯料102。例如，根据坯料102的类型和/或所需的工艺或产品要求，坯料102可以在不同的加工时间，加工温度等下由加热器104和/或加热器110加热。通过控制磁性转子112A-B，可以比传统加热器更快地改变温度。
参考图1和图2，还公开了热成型金属坯料102的方法。在各种实例中，该方法包括在加热器104处接收金属基板的坯料102。在一些非限制性实例中，坯料102包括铝或铝合金。
该方法包括将坯料102定位在加热器104的磁性转子112A-B附近并转动磁性转子112A-B以在坯料102中产生磁场以加热坯料102。在一些实例中，加热坯料102预定时间段。例如，在一些非限制性实例中，坯料102加热约30秒至约20分钟。在一些实例中，预定时间段可取决于坯料102的尺寸和/或厚度以及其他因素。在其他实例中，将坯料102加热到预定温度。例如，在一些非限制性情况下，将坯料102加热到约200℃至约600℃的温度。在一些实例中，预定温度是坯料102的固溶温度。固溶温度可取决于坯料102的特定材料组成。作为一个非限制性实例，加热器104可以将7xxx系列铝合金坯料102加热到约400℃至约500℃的温度。作为另一个非限制性实例，加热器104可以将6xxx系列铝合金坯料加热到约400℃至约600℃的温度。在一些实例中，固溶温度可取决于坯料102的尺寸和/或厚度以及其他因素。
在某些情况下，定位坯料102包括将坯料102定位在支撑件118上。在一些实例中，该方法包括用支架118相对于磁性转子112A-B横向移动坯料102，同时保持磁性转子112A-B的横向位置。在其他实例中，定位坯料102包括将坯料102定位在支撑件118上并使磁性转子112A-B相对于坯料102横向移动，同时保持坯料102的横向位置。
在一些实例中，该方法包括调节磁场以调节由磁性转子112A-B向坯料102中产生的热量。在某些实例中，调节磁场包括调节磁性转子112A-B的转动速度，调节磁性转子112A-B的转动方向，调节磁性转子112A-B相对于坯料102的垂直位置，调节磁性转子112A-B相对于坯料102的横向位置，和/或调节磁性转子112A-B相对于坯料102的纵向位置。在各种情况下，该方法包括检测坯料102的温度，例如用传感器131检测，将检测到的温度与预定温度进行比较，并调节磁性转子112A-B以调节坯料102的加热，使得检测到的温度与预定温度匹配。在各种实例中，定位坯料102包括将坯料102定位在距磁性转子112A-B的预定距离处。
在各种实例中，该方法可任选地包括从加热器104中取出坯料102，将坯料102定位在第二加热器110中，以及用第二加热器110加热坯料102。在各种实例中，用第二加热器110加热坯料102包括控制坯料102的温度分布。在某些实例中，用第二加热器110加热坯料102包括将坯料102加热到坯料102的固溶温度。在一些情况下，从加热器104中取出坯料102并将坯料102定位在第二加热器110中包括在支撑件118上移动坯料。在一些实例中，支撑件118是用于将坯料102从加热器104移动到第二加热器110的传送器或其他合适的支撑件。
在一些实例中，该方法包括在加热器104(或加热器110)加热坯料102之后从加热器104(或加热器110)中取出坯料102。在某些实例中，在预定时间段之后和/或在坯料102处于预定温度之后取出坯料102。在某些实例中，该方法包括使用坯料推进器108将坯料102从加热器104移动到热成型压力机106。在一些情况下，该方法包括用热成型压力机106热成型坯料102。在某些情况下，热成型坯料102包括将坯料102定位在热成型压力机106的模具116上并用热成型压力机106压制坯料102，使得模具116使坯料102成型。
下面提供示例性实施例的集合，包含至少一些明确列举为“EC”(实例组合)，根据本文描述的概念提供各种实施例类型的附加描述。这些实例并不意味着相互排斥、详尽或限制；并且本发明不限于这些实例实施例，而是涵盖所公开的权利要求及其等同物的范围内的所有可能的修改和变化。
EC 1.一种方法，其包括：在加热器处接收金属基板的坯料，其中所述加热器包括磁性转子；将坯料定位在加热器的磁性转子附近；转动磁性转子以在坯料中产生磁场，以将坯料加热预定时间。
EC 2.根据任何前述或后续实例组合所述的方法，其中转动所述磁性转子以在所述坯料中产生磁场以将所述坯料加热预定时间段包括加热所述坯料至预定温度，并且其中预定温度为坯料的固溶温度。
EC 3.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中预定温度为约200℃至约600℃。
EC 4.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括在预定时间段之后从加热器中取出坯料。
EC 5.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中取出坯料包括使用推进器将坯料从加热器中移到热成型压力机。
EC 6.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括用热成型压力机将坯料热成型为预定形状。
EC 7.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述热成型压力机包括水冷模具。
EC 8.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中定位所述坯料包括用推进器相对于所述磁性转子移动所述坯料，同时保持所述磁性转子的横向位置。
EC 9.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中定位坯料包括相对于金属坯料移动磁性转子，同时保持金属坯料的横向位置。
EC 10.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括调节磁场以调节由磁性转子产生的热量。
EC 11.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中调节所述磁场包括以下的至少一项：调节所述磁性转子的转动速度，调节所述磁性转子的转动方向，调节所述磁性转子相对于所述坯料的垂直位置，调节所述磁性转子相对于所述坯料的横向位置，或调节所述磁性转子相对于所述坯料的纵向位置。
EC 12.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中调节磁场包括：检测坯料的温度；将检测到的温度与预定温度进行比较；调节磁性转子以调节坯料的加热，使检测到的温度与预定温度相匹配。
EC 13.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中将坯料定位在磁性转子附近包括将坯料定位在距磁性转子的预定距离处。
EC 14.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述磁性转子是顶部磁性转子，其中所述加热器还包括从所述顶部磁性转子垂直偏移的底部磁性转子，其中使所述坯料通过磁性转子附近包括使所述坯料通过在所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子之间限定的间隙，并且其中转动所述磁性转子包括转动所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子以加热所述坯料。
EC 15.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中预定时间段为约30秒至约20分钟。
EC 16.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中加热器是第一加热器，并且其中所述方法还包括：在预定时间段之后从第一加热器中取出坯料；将坯料定位在第二加热器中；用第二加热器加热坯料。
EC 17.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中用第二加热器加热坯料还包括控制坯料的温度分布。
EC 18.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
EC 19.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中用第二加热器加热坯料包括将坯料加热到坯料的固溶温度。
EC 20.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中从第一加热器中取出坯料并将坯料定位在第二加热器中包括用推进器移动坯料。
EC 21.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述推进器是传送器。
EC 22.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述坯料包含铝。
EC 23.一种方法，其包括：在加热器处接收金属基板的坯料，其中所述加热器包括磁性转子；将坯料定位在加热器的磁性转子附近；转动磁性转子以在坯料中产生磁场，以加热坯料；并在坯料处于预定温度时从加热器中取出坯料。
EC 24.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中预定温度是坯料的固溶温度。
EC 25.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中预定温度为约200℃至约600℃。
EC 26.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中取出坯料包括使用推进器将坯料从加热器中移到热成型压力机。
EC 27.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括用热成型压力机将坯料热成型。
EC 28.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述热成型压力机包括水冷模具。
EC 29.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中定位所述坯料包括用推进器相对于所述磁性转子移动所述坯料，同时保持所述磁性转子的横向位置。
EC 30.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中定位坯料包括相对于金属坯料移动磁性转子，同时保持金属坯料的横向位置。
EC 31.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括调节磁场以调节由磁性转子产生的热量。
EC 32.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中调节所述磁场包括以下的至少一项：调节所述磁性转子的转动速度，调节所述磁性转子的转动方向，调节所述磁性转子相对于所述坯料的垂直位置，调节所述磁性转子相对于所述坯料的横向位置，或调节所述磁性转子相对于所述坯料的纵向位置。
EC 33.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中调节磁场包括：检测坯料的温度；将检测到的温度与预定温度进行比较；调节磁性转子以调节坯料的加热，使检测到的温度与预定温度相匹配。
EC 34.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中将坯料定位在磁性转子附近包括将坯料定位在距磁性转子的预定距离处。
EC 35.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述磁性转子是顶部磁性转子，其中所述加热器还包括从所述顶部磁性转子垂直偏移的底部磁性转子，其中使所述坯料通过磁性转子附近包括使所述坯料通过在所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子之间限定的间隙，并且其中转动所述磁性转子包括转动所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子以加热所述坯料。
EC 36.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中加热器是第一加热器，并且其中所述方法还包括：在预定时间段之后从第一加热器中取出坯料；将坯料定位在第二加热器中；用第二加热器加热坯料。
EC 37.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中用第二加热器加热坯料还包括控制坯料的温度分布。
EC 38.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
EC 39.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中用第二加热器加热坯料包括将坯料加热到坯料的固溶温度。
EC 40.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中从第一加热器中取出坯料并将坯料定位在第二加热器中包括用推进器移动坯料。
EC 41.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述推进器是传送器。
EC 42.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述坯料包含铝。
EC 43.一种热成型系统，其包括：加热器，包括磁性转子，其中加热器配置为在磁性转子附近接收金属基板的坯料并转动磁性转子以在坯料中产生磁场以加热坯料。
EC 44.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中加热器配置为将坯料加热预定时间段。
EC 45.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中加热坯料的预定时间段为约30秒至约20分钟。
EC 46.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中加热器配置为将坯料加热到预定温度。
EC 47.根据前述或后续实施例组合中任一项所述的热成型系统，其中预定温度为坯料的固溶温度。
EC 48.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其还包括配置为将坯料从加热器移动到热成型压力机的推进器。
EC 49.根据任何前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其还包括热成型压力机。
EC 50.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述热成型压力机包括水冷模具。
EC 51.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述加热器还包括配置为将坯料相对于磁性转子横向定位的推进器。
EC 52.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述推进器包括传送器。
EC 53.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述磁性转子可相对于坯料横向移动。
EC 54.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中磁性转子的至少一个特性是可调节的，使得向坯料中产生的磁场是可调节的，以调节由磁性转子产生的热量。
EC 55.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述至少一个特征包括磁性转子的转动速度、磁性转子的转动方向、磁性转子相对于坯料的垂直位置、磁性转子相对于坯料的横向位置或磁性转子相对于坯料的纵向位置。
EC 56.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其还包括：配置为检测坯料温度的传感器；和通信的控制器，其中控制器配置为基于检测到的坯料温度来调节磁性转子。
EC 57.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述磁性转子是顶部磁性转子，其中所述加热器还包括垂直偏离顶部磁性转子的底部磁性转子，使得在底部磁性转子和顶部磁性转子之间限定间隙，并且其中所述加热器配置成在间隙中接收坯料。
EC 58.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述加热器是第一加热器，并且其中所述热成型系统还包括：第二加热器，其配置为：从所述第一加热器接收所述坯料；并加热所述坯料。
EC 59.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中第二加热器还配置为控制坯料的温度分布。
EC 60.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
EC 61.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其还包括：热成型压力机；和推进器，其中所述推进器配置为将坯料从第二加热器移动到热成型压力机，并且其中所述热成型压力机配置为使坯料成型。
EC 62.一种方法，其包括：在加热器处接收金属基板的坯料，其中所述加热器包括磁性转子；将坯料定位在加热器的磁性转子附近；转动磁性转子以在坯料中产生磁场，以将坯料加热预定时间。
EC 63.根据任何前述或后续实例组合所述的方法，其中转动所述磁性转子以在所述坯料中产生磁场以将所述坯料加热预定时间段包括加热所述坯料至预定温度，并且其中预定温度为约200℃至约600℃。
EC 64.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括：在预定时间段之后从加热器中取出坯料并将坯料移动到热成型压力机；用热成型压力机将坯料热成型为预定形状。
EC 65.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中定位所述坯料包括用推进器相对于所述磁性转子移动所述坯料，同时保持所述磁性转子的横向位置。
EC 66.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中定位坯料包括相对于金属坯料移动磁性转子，同时保持金属坯料的横向位置。
EC 67.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其还包括调节所述磁场以调节由所述磁性转子产生的热量，其中调节所述磁场包括以下的至少一项：调节所述磁性转子的转动速度，调节所述磁性转子的转动方向，调节所述磁性转子相对于所述坯料的垂直位置，调节所述磁性转子相对于所述坯料的横向位置，或调节所述磁性转子相对于所述坯料的纵向位置。
EC 68.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述磁性转子是顶部磁性转子，其中所述加热器还包括从所述顶部磁性转子垂直偏移的底部磁性转子，其中使所述坯料通过磁性转子附近包括使所述坯料通过在所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子之间限定的间隙，并且其中转动所述磁性转子包括转动所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子以加热所述坯料。
EC 69.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中预定时间段为约30秒至约20分钟。
EC 70.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中加热器是第一加热器，并且其中所述方法还包括：在预定时间段之后从第一加热器中取出坯料；将坯料定位在第二加热器中；用第二加热器将坯料加热到预定温度。
EC 71.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
EC 72.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，所述预定温度为坯料的固溶温度，并且其中用第二加热器加热坯料还包括控制坯料的温度分布。
EC 73.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述坯料包含铝。
EC 74.一种方法，其包括：在加热器处接收金属基板的坯料，其中所述加热器包括磁性转子；将坯料定位在加热器的磁性转子附近；转动磁性转子以在坯料中产生磁场，以加热坯料；并在坯料处于预定温度时从加热器中取出坯料。
EC 75.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中预定温度为约200℃至约600℃。
EC 76.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中所述加热器为第一加热器，并且其中所述方法还包括：在预定时间段之后从第一加热器中取出坯料；将坯料定位在第二加热器中；用第二加热器加热坯料第二预定时间段；从第二个加热器中取出坯料；用热成型压力机将坯料热成型。
EC 77.根据前述或后续实例组合中任一项所述的方法，其中用第二加热器加热坯料包括将坯料加热到坯料的固溶温度。
EC 78.一种热成型系统，其包括：加热器，包括磁性转子，其中加热器配置为在磁性转子附近接收金属基板的坯料并转动磁性转子以在坯料中产生磁场以加热坯料。
EC 79.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中所述加热器是第一加热器，并且其中所述热成型系统还包括：第二加热器，其配置为：从所述第一加热器接收所述坯料；并加热所述坯料。
EC 80.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其中第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
EC 81.根据前述或后续实例组合中任一项所述的热成型系统，其还包括：热成型压力机；和推进器，其中所述推进器配置为将坯料从加热器移动到热成型压力机，并且其中所述热成型压力机配置为使坯料成型。
上述方面仅仅是实施方案的可能实例，仅经阐述以用于清楚地理解本公开的原理。在大体上不背离本公开的精神和原理的情况下，可以对上述实施例进行许多变化和修改。所有这些修改和变化在本文中旨在包含在本公开的范围内，并且对于各个方面或元件或步骤的组合的所有可能的权利要求旨在由本公开支持。此外，尽管本文以及所附的权利要求中使用了特定术语，但它们仅用于一般性和描述性意义，而不是用于限制所描述的发明的目的，也不用于所附的权利要求。

Claims (12)

1.一种用于快速加热金属基板的坯料的方法，其包括：
在第一加热器处接收金属基板的坯料；
利用所述第一加热器将所述坯料加热第一预定时间段；
在所述第一预定时间段之后将所述坯料从所述第一加热器中取出；
将从所述第一加热器中取出的所述坯料定位在第二加热器中；
利用所述第二加热器将所述坯料加热到预定温度或者加热第二预定时间段；
将从所述第二加热器中取出的所述坯料移动到热成型压力机上；以及
用所述热成型压力机将所述坯料热成型为预定形状；
其特征在于，
所述第一加热器包括磁性转子；以及
利用所述第一加热器加热所述坯料包括：
将所述坯料定位在所述第一加热器的所述磁性转子附近；以及
转动所述磁性转子以在所述坯料中产生磁场以在不接触所述坯料的情况下将所述坯料加热所述第一预定时间段。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，转动所述磁性转子以在所述坯料中产生磁场以将所述坯料加热第一预定时间段包括加热所述坯料至200℃到600℃的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中定位所述坯料在所述磁性转子附近包括用推进器相对于所述磁性转子移动所述坯料，同时保持所述磁性转子的横向位置，或者相对于所述坯料移动所述磁性转子，同时保持所述坯料的横向位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括调节所述磁场以调节由所述磁性转子产生的热量，其中调节所述磁场包括以下的至少一项：调节所述磁性转子的转动速度，调节所述磁性转子的转动方向，调节所述磁性转子相对于所述坯料的垂直位置，调节所述磁性转子相对于所述坯料的横向位置，或调节所述磁性转子相对于所述坯料的纵向位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述磁性转子是顶部磁性转子，其中所述加热器还包括从所述顶部磁性转子垂直偏移的底部磁性转子，其中使所述坯料通过磁性转子附近包括使所述坯料通过在所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子之间限定的间隙，并且其中转动所述磁性转子包括转动所述顶部磁性转子和所述底部磁性转子以加热所述坯料。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一预定时间段或所述第二预定时间段为30秒至20分钟。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述预定温度是所述坯料的固溶温度，并且其中用所述第二加热器加热所述坯料还包括控制所述坯料的温度分布。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述坯料包含铝或铝合金。
10.一种热成型系统，其包括：
第一加热器，其配置成加热金属基板的坯料；
第二加热器，其配置成从所述第一加热器接收所述坯料并且加热所述坯料；
热成型压力机，其配置成从所述第二加热器接收所述坯料并且使所述坯料成型，
其特征在于所述第一加热器包括磁性转子并且配置成：
在所述磁性转子附近接收所述坯料；和
转动所述磁性转子以在所述坯料中产生磁场以在不接触所述坯料的情况下加热所述坯料。
11.根据权利要求10所述的热成型系统，其中所述第二加热器包括气动加热器、红外加热器、辊炉、电炉或感应加热器。
12.根据权利要求10所述的热成型系统，其还包括：
推进器，其配置成将所述坯料从所述第二加热器移动到所述热成型压力机。
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