CN116802576A - 在整个制造工艺中特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工，追溯锻造件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在整个制造工艺中，特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工，追溯锻造件的方法，包括以下步骤：检测所述锻造工艺的工艺参数；采用机械的或热学的嵌入方法，利用第一标识符标记在所述锻造工艺中制造的工件；将所述锻造工艺的所检测的工艺参数与所制造的工件的第一标识符一起存储在数据库中；读出在先前工艺步骤中制造的工件的标识符；检测在所述制造工艺的后续工艺步骤期间的工艺参数；如果所述工件的第一标识符的可读性通过所述制造工艺的后续工艺步骤得以保持，则针对读出的标识符将后续工艺步骤的工艺参数存储在所述数据库中；如果所述工件的第一标识符的可读性通过所述制造工艺的后续工艺步骤未得以保持，则采用表面标识方法，利用另外的标识符来标明在后续工艺步骤中制造的工件；和将后续工艺步骤的工艺参数与所述另外的标识符以及先前工艺步骤的工艺参数和所述第一标识符一起存储在所述数据库中。
Description
技术领域
本发明涉及一种在整个制造工艺中特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工，追溯锻造件的方法。
背景技术
工件的可追溯性在很多方面都是有益的。于是例如，如果一个工件出现质量问题，可以识别出在类似条件下制造的其他工件，以便检查、剔出或更换它们。例如，对于汽车行业的零部件来说，这是一个优势，因为如果某个零部件出现问题，则不必更换同一生产批次的所有零部件—这可能会牵涉到成本高昂的召回活动，而仅更换在类似条件下制造的零部件。然而，为此需要能够在整个制造工艺中对零部件(锻造件)进行追溯。对工件的追溯还包括访问制造工艺的各个过程步骤的过程参数。
在整个制造工艺中追溯锻造件需要从锻造工艺、经过喷砂和热处理直到机械加工以及成品锻造件的最终使用对工件进行一致的标识。然而，与成品锻造件的要求相关的在锻造工艺中存在的环境条件和伴随情况阻碍了从锻造工艺、经过喷砂和热处理直到机械加工以及成品锻造件的最终使用对工件的一致的标识。在锻造工艺中及随后，由于高温工件和相应的热辐射，会产生极高的热负荷。此外，在锻造工艺之后，工件具有表面的氧化皮，氧化皮妨碍直接触及工件表面。还有因石墨等喷涂剂造成的污染。在接下来的工艺步骤中，使用用于机械地和/或热学地去除材料的方法、例如通过喷砂或喷丸去除氧化皮，并通过热处理，例如表面硬化、碳氮共渗或回火对工件表面进行处理，由此产生高的机械负荷。在这些条件下必须有保持一致的标记，但同时，对最终工件(锻造件)的要求防止使用对工件的机械性能产生负面影响的标记。于是避免工件表面受损(缺口效应)、耐腐蚀性恶化或对装配过程产生负面影响。
此外，整个制造工艺的各个工艺步骤通常不是立即顺序地依次执行的，而是例如在各个工艺步骤之间临时存储工件。此外，在某些工艺步骤中，多个工件是并行加工的，例如在喷砂处理或热处理中就是这种情况。因此，在整个制造工艺中对工件进行连续的光学追溯是不可能的。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种用于在整个制造工艺中，特别是从锻造工艺，经过喷砂和热处理直到机械加工，追溯锻造件的方法，该方法满足所有前述要求。
根据本发明，该目的通过一种用于在整个制造工艺中，特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工，追溯锻造件的方法来实现，包括以下步骤：
检测锻造工艺的工艺参数；
采用机械的或热学的嵌入方法，利用第一标识符标记在锻造工艺中制造的工件；
将锻造工艺的所检测的工艺参数与所制造的工件的第一标识符一起存储在数据库中；
读出在先前工艺步骤中制造的工件的标识符；
检测在制造工艺的后续工艺步骤期间的工艺参数；
如果工件的第一标识符的可读性通过制造工艺的后续工艺步骤得以保持，则针对读出的标识符将后续工艺步骤的工艺参数存储在数据库中；
如果工件的第一标识符的可读性通过制造工艺的后续工艺步骤未得以保持，则采用表面标识方法，利用另外的标识符来标明在后续工艺步骤中制造的工件；和
将后续工艺步骤的工艺参数与另外的标识符以及先前工艺步骤的工艺参数和第一标识符一起存储在数据库中。
根据本发明的方法，在锻造部件的制造方法的所有工艺步骤中检测相关的工艺参数。例如，这是通过相应制造工艺的过程自动化来完成的。为了能够在沿着工艺链的任何时间或随后的使用中将所检测的工艺参数分配给所制造的工件，采用机械的或热学的嵌入方法，为通过锻造工艺制造的工件设置第一标识符。第一标识符和所检测的工艺参数被存储在数据库中以供以后追溯。根据第一标识符，可以在稍后的时间点从数据库中调用锻造工艺的工艺参数。
根据本发明，检测锻造工艺的工艺参数的步骤可以包括，检测在锻造工艺之前、期间和之后的参数。在锻造工艺之前，例如检测原材料数据；在锻造工艺期间检测锻造过程的参数，比如力、温度等；在锻造工艺之后检测所产生的工件的参数，例如尺寸。
用于产生第一标识符的机械的或热学的嵌入方法的优点在于，第一标识符区域中的脆性氧化皮层因其剥落而自动去除。可能的污染物也不会对第一标记产生负面影响，因为第一标记是通过机械地嵌入工件表面而产生的。由于在锻造工艺之后工件仍然具有高达1250℃的非常高的温度，因此用于产生第一标识符的机械机构可以更容易地嵌入工件表面。用于产生第一标识符的机械机构还可以由在锻造工艺之后承受热负载和机械负载的简单的机械装置形成。替代于机械式的嵌入方法，也可以使用热学的嵌入方法来产生第一标识符。热学的嵌入方法例如基于用于产生第一标记的激光。
通过机械的或热学的嵌入方法产生的第一标识符即使在随后的喷砂和热处理的工艺步骤中也得以保持，使得在这些工艺步骤中检测的工艺参数与锻造工艺的工艺参数一起针对第一标识符存储在数据库中。
在工件的后续机械加工例如车削、铣削、磨削等中，第一标识符被移除，并且不能再从加工后的工件中读取以进行追溯。因此，在该工艺步骤中加工的工件然后被设置有另外的标识符，其中，该另外的标识符是通过表面标识方法生成的。在相关联的工艺步骤期间检测的工艺参数与另外的标识符一起被分配给数据库中相应工件的第一标识符。因此，可以通过另外的标识符从数据库中调用相应的第一标识符，并且可以在整个制造工艺中追溯工件，并且还可以访问所有工艺步骤的相应地存储在数据库中的所有工艺参数。
理论上也可行的是，如果在该进一步加工期间先前的另外的标识符未得以保持，在工件的进一步处理期间通过表面标识方法来施加新的标识符。
根据本发明的优选变型，第一标识符在锻造工艺中制造的工件的区域内产生，该区域在后续工艺步骤之一中被去除。具有第一标识符的区域在此例如通过后续加工被机械地去除。由于随后去除第一标识符，因此采用机械的或热学的嵌入方法产生的第一标识符对在整个制造工艺中产生的工件(锻造件)没有负面影响。
根据本发明的另一有利变型，在使用工件时受到较小负荷的工件区域中施加另外的标识符。优选地，在使用工件时不受到负荷的工件区域中施加另外的标识符。因此，工件的另外的标识符对工件的性能没有负面影响。由于具有另外的标识符的区域的负荷低或不产生负荷，所以保持了其可读性，这对于以后的追溯也是有利的。
然而，另外的标识符的后续可读性对于追溯来说并不是绝对必要的，只要记录了带有其另外的标识符的哪些工件在何处使用/组装。
在根据本发明的另一变型中，除了工艺步骤中的工艺参数之外，还至少部分地检测质量数据，这些质量数据与第一标识符和/或另外的标识符一起存储在数据库中。质量数据例如在自动的和/或手动的质量检查和/或最终检查的过程中确定。如果可能的话，自动确定是优选的。通过确定和存储质量数据，各个工艺步骤或可能的后续的进一步处理或组装可以访问所存储的质量数据。因此可以检查和保证质量标准。此外，可能不需要对工件进行单独的进货检验。
根据本发明的变型，第一标识符在工件的未通过锻造工艺变形或者已经通过锻造工艺得到其最终形状的区域中生成。在工件的这个区域中，理论上可以在锻造工艺之前或期间生成第一标识符，因为锻造工艺(不再)对该区域产生影响并且第一标识符仍然清晰可见。
根据本发明的有利变型，第一标识符通过针式印刷方法或压印方法产生。
在有利的变型中，压印工具(例如针)由热加工钢、硬质金属等构成和/或具有主动冷却设备。由此延长了用于针式印刷方法或针式压印方法的针的使用寿命。
根据本发明的另一优选变型，用于生成第一标识符的装置包括被动的和/或主动的热保护机构。被动的热保护机构例如是隔热部，而主动的热保护机构例如是冷却部。结果，可以减少锻造工艺或锻造工件对用于生成第一标识符的装置的负面的热影响，从而延长其使用寿命并减少故障。
根据本发明的有利变型，另外的标识符通过激光或通过印刷方法产生。印刷方法在工件表面上产生标识符，因此对工件的机械性能没有任何影响。然而，印刷的另外的标识符通常不如集成到表面中的另外的标识符耐久。激光在工件表面中产生另外的标识符，因此在理论上可以对工件的机械性能产生影响。不过，标识符只在顶层生成，所以影响应该很小。通过激光生成的另外的标识符通常比印刷的另外的标识符更耐久。
在根据本发明的变型中，第一标识符和/或另外的标识符包括数据矩阵码、QR码、条形码、一个或多个数字和/或字符、或其他记号或符号，特别是用于标明零件号或图号、供应商标识、订单号等。
根据本发明的变型，当工件在后续制造步骤之一中被分割时，工件设置有多个第一标识符，其中，多个第一标识符优选地以这样的方式布置，使得每个分割的工件具有第一标识符。如果在制造工艺结束时对工件进行分割，则各个部分可以通过表面标识方法分别设有另一个标识符，并且可以分别共同访问过程数据和第一标识符。
根据本发明的变型，所检测的工艺参数包括来自锻造工艺或其他工艺步骤的设备自动化的目标值和实际值、机器数据、工艺数据、测量日志、碳排放等，优选特别是在不同时间点的工艺温度、工件温度、加工时间、循环时间、喷射时间、停留时间、加工力、变形力和反作用力、机器数据、主驱动器和辅助驱动器的电动机电流消耗、压力机本体的偏转、意外的过程事件、工具故障特别是裂纹形成、端件锻造、双装载机等。作为工艺参数的碳排放特别包括在相应工艺步骤中发生的碳排放。
在根据本发明的有利变型中，所述工艺参数在超过和/或低于预定的极限或阈值时，与第一标识符和/或另外的标识符一起存储在数据库中。制造工艺的所有工艺步骤的所有工艺参数不一定都被存储，而是仅存储那些超过预定的阈值或极限的工艺参数。由此显著地减少了要存储的数据量。
根据一个特别优选的变型，根据本发明的方法包括，分析存储在数据库中的工艺数据，以识别有缺陷或有故障的产品，特别是基于随后发现的有缺陷或有故障的产品，并且将有缺陷或有故障的产品的工艺数据与数据库中的工艺数据比较，并根据第一标识符和/或另外的标识符来识别相应的产品。
根据本发明的有利变型，第一标识符得以保持的工艺步骤包括对工件的喷砂、喷丸、诸如表面硬化、碳氮共渗、回火等的热处理。
在根据本发明的变型中，第一标识符未得以保持的工艺步骤包括对工件的机械加工，例如车削、铣削、磨削等。
根据本发明的有利变型，第一标识符由直接布置在锻造装置之前、之中或之后的一个或多个标记单元生成。由于直接布置在锻造装置之前、之中或之后，锻造工艺的工艺参数可以明确地分配给紧接在之后或之前或并行施加的第一标识符。锻造装置和标记单元之间不存在混淆的风险。如果这不可能，则必须保证明确的分配，例如通过光学地或逻辑地追溯锻造装置和标记单元之间的工件予以保证。如果锻造工艺比生成第一标识符更快，则锻造装置优选地被分配多个标记单元，使得生成第一标识符不会降低制造工艺的产量。在这种情况下，必须保证工件与相关工艺参数一起分配给各个标记单元。
附图说明
下面参考图1所示的实施例更详细地解释本发明。
图1示出了根据本发明的方法的实施例的流程图，该方法用于在整个制造工艺中，特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工追溯锻造件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的方法的实施例的流程图，该方法用于在整个制造工艺中，特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工追溯锻造件。
按照图1的根据本发明的方法的流程图，制造工艺从锻造工艺开始。根据本发明，检测锻造工艺的过程参数。
在锻造工艺之后或期间，在锻造工艺中制造的工件被设置有第一标识符。使用机械的或热学的嵌入方法，特别是使用针式印刷方法或压印方法来产生第一标识符。相应的压印机构，例如针，特别地由热加工钢、硬质金属等构成。此外，压印机构或针可以包括主动冷却设备。由此可以延长压印机构或针的使用寿命。
为了更好地保护用于生成第一标识符的装置免受锻造工艺和/或工件的温度的影响，其优选地具有被动的和/或主动的热保护机构。例如，这可以是热绝缘件或冷却机构。
第一标识符特别是在锻造工艺中制造的工件的区域中生成，该区域在随后的过程步骤之一中被机械地去除。因此，所创建的第一个标记不会对在整个制造工艺中制造的工件/产品产生负面影响。
如果第一标识符是在锻造工艺期间生成的，则这发生在工件的未通过锻造工艺而变形或已经通过锻造工艺获得其最终形状的区域中。这保证了锻造工艺不会影响第一标识符的可读性。
如果锻造工艺比第一标识符的生成更快，则可以设置多个用来生成第一标识符的装置，以便制造方法的产量不会受到第一标识符的生成的负面影响。优选地，至少一个用于生成第一标识符的装置直接布置在锻造装置之前、之中或之后。
在工件被设置有第一标识符之后，将锻造工艺的所检测的工艺参数与所制造的工件的第一标识符一起存储在数据库中。
在后续工艺步骤中，读出在先前工艺步骤中制造的工件的标识符，例如在锻造工艺中制造的工件的第一标识符。此外，在后续工艺步骤中检测工艺参数。
在后续工艺步骤中，根本的区别是，通过后续工艺步骤，在先前工艺步骤中制造的工件的标识符是否保持可读性。
在先前工艺步骤中制造的工件的标识符保持可读性的情况下，读出工件的标识符和检测后续工艺步骤的工艺参数之间的顺序是无关紧要的并且可以自由选择。在这种情况下，后续(当前)工艺步骤的所检测的工艺参数将被记录并针对读出的标识符被存储在数据库中。然后进行下一个工艺步骤。
保持第一标识符的可读性的工艺步骤特别包括工件的喷砂、喷丸、诸如表面硬化、碳氮共渗、回火等的热处理。
对于未保持在先前工艺步骤中所制造的工件的标识符的可读性的情况，首先读出在先前工艺步骤中所制造的工件的标识符，然后检测后续(当前)工序步骤的工艺参数，因为在先前工艺步骤中创建的工件的标识符的可读性丧失了。在这种情况下，采用表面标识方法，利用另外的标识符标明工件。
然后，将所检测的工艺参数与另外的标识符一起，针对在先前工艺步骤中制造的工件的标识符、特别是相应工件的相关联的第一标识符，存储在数据库中。
在这种情况下，特别是在使用工件时很少受到负荷或不受到负荷的工件区域中施加另外的标识符。
表面标识方法例如基于激光标记或印刷方法。
在先前工艺步骤中制造的工件的标识符未得以保持的工艺步骤特别地包括对工件的机械加工，例如车削、铣削、磨削等。
然后可以进行另一个工艺步骤或者完成制造工艺。
锻造工艺的和/或后续工艺步骤的所检测的工艺参数例如包括来自锻造工艺或后续工艺步骤的设备自动化的目标值和实际值、机器数据、工艺数据、测量日志、碳排放等。这些优选地包括特别是在不同时间点的工艺温度、工件温度、加工时间、循环时间、喷射时间、停留时间、加工力、变形力和反作用力、机器数据、主驱动器和辅助驱动器的电动机电流消耗、压力机本体的偏转、意外的过程事件、工具故障特别是裂纹形成、端件锻造、双装载机等。有益地针对工艺步骤将在相应的工艺步骤中发生的碳排放记录为工艺参数。
除了工艺参数之外，根据本发明的变型，还可以在这些工艺步骤中至少部分地检测质量数据，这些质量数据与第一标识符和/或另外的标识符一起存储在数据库中。
第一标识符和/或另外的标识符例如包括数据矩阵码、QR码、条形码、一个或多个数字和/或字符、或其他记号或符号，特别是用于标明零件号或图号、供应商标识、订单号等。由于第一标识符是通过机械侵入方法创建的，因此它优选地由简单的数字的或字母的字符串或点矩阵构成。与此相反，通过表面标识方法产生的另外的标记可以更复杂地设计并且包含例如QR码形式的附加信息。
根据本发明的变型，当工件在后续制造步骤之一中被分割时，工件设置有多个第一标识符，其中，多个第一标识符优选地以这样的方式布置，使得每个分割的工件具有第一标识符。如果在制造工艺结束时对工件进行分割，则各个部分可以通过表面标识方法分别设有另一个标识符，并且可以分别共同访问过程数据和第一标识符。
在根据本发明的有利变型中，所述工艺参数在超过和/或低于预定的极限或阈值时，与第一标识符和/或另外的标识符一起存储在数据库中。制造工艺的所有工艺步骤的所有工艺参数不一定都被存储，而是仅存储那些超过预定的阈值或极限的工艺参数。由此显著地减少了要存储的数据量。
根据一个特别优选的变型，根据本发明的方法包括，分析存储在数据库中的工艺数据，以识别有缺陷或有故障的产品，特别是基于随后发现的有缺陷或有故障的产品，并且将有缺陷或有故障的产品的工艺数据与数据库中的工艺数据比较，并使用第一标识符和/或另外的标识符来识别相应的产品。
Claims (17)
1.一种用于在整个制造工艺中，特别是从锻造工艺经过喷砂和热处理直到机械加工，追溯锻造件的方法，所述方法包括以下步骤：
检测所述锻造工艺的工艺参数；
采用机械的或热学的嵌入方法，利用第一标识符标记在所述锻造工艺中制造的工件；
将所述锻造工艺的所检测的工艺参数与所制造的工件的第一标识符一起存储在数据库中；
读出在先前工艺步骤中制造的工件的标识符；
检测在所述制造工艺的后续工艺步骤期间的工艺参数；
如果所述工件的第一标识符的可读性通过所述制造工艺的后续工艺步骤得以保持，则针对读出的标识符将所述后续工艺步骤的工艺参数存储在所述数据库中；
如果所述工件的第一标识符的可读性通过所述制造工艺的后续工艺步骤未得以保持，则采用表面标识方法，利用另外的标识符来标明在所述后续工艺步骤中制造的工件；和
将所述后续工艺步骤的工艺参数与所述另外的标识符以及所述先前工艺步骤的工艺参数和所述第一标识符一起存储在所述数据库中。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述第一标识符在所述锻造工艺中制造的工件的区域内产生，所述区域在所述后续工艺步骤之一中被去除。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，
其中，在使用所述工件时受到较小负荷的所述工件的区域中施加所述另外的标识符。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其中，除了所述工艺步骤中的工艺参数之外，还至少部分地检测质量数据，所述质量数据与所述第一标识符和/或所述另外的标识符一起存储在所述数据库中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其中，在所述工件的未通过所述锻造工艺变形或者已经通过所述锻造工艺得到其最终形状的区域中生成所述第一标识符。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其中，通过针式印刷方法或针式压印方法生成所述第一标识符。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，针由热加工钢、硬质金属等构成和/或具有主动冷却设备。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，
其中，用于生成所述第一标识符的装置包括被动的和/或主动的热保护机构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
其中，通过激光或通过印刷方法生成所述另外的标识符。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
其中，所述第一标识符和/或所述另外的标识符包括数据矩阵码、QR码、条形码、一个或多个数字和/或字符、或者其他记号或符号，特别是用于标明零件号或图号、供应商标识、订单号等。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，
其中，当所述工件在后续制造步骤之一中被分割时，给所述工件设置有多个第一标识符，其中，所述多个第一标识符优选地布置成，使得每个分割的工件具有第一标识符。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，
其中，所检测的工艺参数包括来自所述锻造工艺或其他工艺步骤的设备自动化的目标值和实际值、机器数据、工艺数据、测量日志等，优选特别是在不同时间点的工艺温度、工件温度、加工时间、循环时间、喷射时间、停留时间、加工力、变形力和反作用力、机器数据、主驱动器和辅助驱动器的电动机电流消耗、压力机本体的偏转、意外的过程事件、工具故障特别是裂纹、端件锻造、双装载机等。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，
其中，所述工艺参数在超过和/或低于预定的极限或阈值时，与所述第一标识符和/或所述另外的标识符一起存储在所述数据库中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，
包括分析存储在所述数据库中的工艺数据，以识别有缺陷或有故障的产品，特别是基于随后发现的有缺陷或有故障的产品，并且将有缺陷或有故障的产品的工艺数据与所述数据库中的工艺数据比较，并根据所述第一标识符和/或所述另外的标识符来识别相应的产品。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，
其中，所述第一标识符得以保持的工艺步骤包括对所述工件的喷砂、喷丸、诸如表面硬化、碳氮共渗、回火等的热处理。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，
其中，所述第一标识符未得以保持的工艺步骤包括对所述工件的机械加工，例如车削、铣削、磨削等。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，
其中，由直接布置在锻造装置之前、之中或之后的一个或多个标记单元生成所述第一标识符。
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2022
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