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Die vorliegende Anmeldung betrifft das Metallformen und insbesondere das Formen von 7xxx-Serie-Aluminiumlegierungen im F-Zustand.
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Kraftfahrzeugkarosserieteile werden traditionellerweise aus Flussstählen hergestellt. In dem Bemühen, das Fahrzeuggewicht zu senken, haben Aluminiumlegierungskarosserieteile an Popularität gewonnen. Die Kraftfahrzeug- und Luftfahrtindustrie hat sich hauptsächlich auf die Aluminiumlegierungen der Serien 5xxx und 6xxx konzentriert, bei denen es sich um Aluminium-Magnesium- beziehungsweise Aluminium-Magnesium-Siliziumlegierungen handelt. Die Aluminiumlegierungen der Serien 5xxx und 6xxx können durch Verfahren geformt und bearbeitet werden, die mit jenen für Flussstahlbleche in Einklang stehen.
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Aluminium-Zink-Legierungen der Serie 7xxx bei den Zuständen T6 oder T7x besitzen eine Festigkeit ähnlich der von hochfesten und ultrahochfesten Stählen und können Dehngrenzen über 400 MPa erreichen. Unglücklicherweise können Aluminium-Zink-Legierungen im Zustand T6 und T7x nicht herkömmlicherweise gestanzt werden, da die Legierungen bei Raumtemperatur wenig bis keine Verformbarkeit besitzen.
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Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Aluminiumlegierung im F-Zustand bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Bereitstellen eines Aluminiumlegierungszuschnitts im F-Zustand, Erhitzen des Zuschnitts, Bereitstellen eines Gesenksatzes, Positionieren des Zuschnitts in dem Gesenksatz, so dass der Zuschnitt den Gesenksatz nicht berührt, und Schließen des Gesenksatzes über dem Zuschnitt, um den Zuschnitt zu einem Teil zu formen, während gleichzeitig das Teil abgeschreckt wird.
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Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Aluminiumlegierung im F-Zustand zu einem Kraftfahrzeugkarosserieteil bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes beinhalten: Erhitzen eines 7xxx-Serie-Aluminiumlegierungsmaterial im F-Zustand auf mindestens seine Solidustemperatur, während ein Gesenksatz auf eine Temperatur gleich oder zwischen 1°C und 30°C abgekühlt wird, Platzieren des Materials in dem Gesenksatz, so dass das Material von dem ersten Gesenk und dem zweiten Gesenk beabstandet ist, und Schließen des Gesenksatzes über dem Material, um das Material zu dem Kraftfahrzeugkarosserieteil zu formen und gleichzeitig das Kraftfahrzeugkarosserieteil abzuschrecken.
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Bei mindestens einer Ausführungsform wird ein System zum Formen einer Aluminiumlegierung im F-Zustand bereitgestellt. Das System kann einen Gesenksatz, eine Heizvorrichtung, einen Transfermechanismus, eine Gerüstvorrichtung und einen Aktuator enthalten. Der Gesenksatz kann ein erstes Gesenk und ein zweites Gesenk aufweisen. Die Heizvorrichtung kann die Legierung mindestens auf ihre Solidustemperatur erhitzen. Der Transfermechanismus kann die Legierung von der Heizvorrichtung zu dem Gesenksatz transferieren. Die Gerüstvorrichtung kann die Legierung zwischen dem ersten und zweiten Gesenk und davon versetzt halten. Der Aktuator kann eines oder beide des ersten und zweiten Gesenks aktivieren, um die Legierung zu einem Teil zu formen, und kann gleichzeitig das Teil auf eine Temperatur unter seiner Solidustemperatur abschrecken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Perspektivansicht eines Systems zum Formen einer 7xxx-Serie-Aluminiumlegierung im F-Zustand.
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2 ist eine Teilperspektivansicht eines Gesenks mit einer Gerüstvorrichtung.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bearbeiten einer 7xxx-Serie-Aluminiumlegierung im F-Zustand darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Wie erforderlich, werden hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart, es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass die Erfindung in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details von bestimmten Komponenten zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um dem Fachmann zu lehren, wie er die vorliegende Erfindung unterschiedlich einsetzen kann.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein System 10 zum Formen eines Zuschnitts 12 gezeigt. Das System 10 kann eine Heizvorrichtung 14, einen Transfermechanismus 16 und einen Gesenksatz 18 enthalten. Bei mindestens einer Ausführungsform ist der Zuschnitt 12 ein 7xxx-Serie-Aluminiumlegierungszuschnitt 12 im F-Zustand. Aluminiumlegierungen werden durch eine vierstellige Zahl identifiziert, deren erste Stelle im Allgemeinen das wichtigste legierende Element identifiziert. Beispielsweise ist das wichtigste legierende Element in dem 7xxx-Serie-Aluminium Zink, während das wichtigste legierende Element der 5xxx-Serie Magnesium ist und für die 6xxx-Serie Magnesium und Silizium. Durch den Buchstaben "x" in der Serienbezeichnung dargestellte zusätzliche Zahlen definieren die präzise Aluminiumlegierung. Bei einer Ausführungsform kann eine Aluminiumlegierung 7075 verwendet werden, die eine Zusammensetzung aus 5,1–6,1% Zink, 2,1–2,9% Magnesium, 1,2–2,0% Kupfer und weniger als ein halbes Prozent Silizium, Eisen, Mangan, Titan, Chrom und andere Metalle aufweist. Gemäß Aluminium-Zustandstabelle zu EN 515 Bezeichnungen der Werkstoffzustände, handelt es sich bei dem F-Zustand um den Herstellungszustand (keine Grenzwerte für mechanische Eigenschaften festgelegt).
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Die Heizvorrichtung 14 kann vorgesehen werden, um den Zuschnitt 12 zu erhitzen. Die Heizvorrichtung 14 kann ein Industrieofen sein oder ein Ofen, der Innentemperaturen erzeugen kann, die hoch genug sind, um in der Heizvorrichtung 14 platzierte Zuschnitte 12 auf eine vorbestimmte Temperatur wie etwa eine Lösungstemperatur oder Solidustemperatur des Zuschnitts 12 zu erhitzen. Bei mindestens einer Ausführungsform erhitzt die Heizvorrichtung 14 den Zuschnitt 12 möglicherweise nicht über seine Liquidustemperatur (Schmelztemperatur) hinaus. Die Lösungstemperatur für eine 7xxx-Serie-Aluminiumlegierung kann etwa 460°C bis 490°C betragen. Die Lösungstemperatur kann die Temperatur sein, bei der sich eine Substanz ohne weiteres mischen lässt. Die Mischbarkeit ist die Eigenschaft von Materialien, sich in allen Anteilen zu mischen, wodurch eine homogene Lösung entsteht. Die Mischbarkeit kann in allen Phasen möglich sein; fest, flüssig und Gas. Die Solidustemperatur kann der Ort der Temperaturen auf einer Kurve auf einem Phasendiagramm sein, unter dem eine gegebene Substanz vollständig fest ist. Die Solidustemperatur quantifiziert die Temperatur, bei der das Schmelzen einer Substanz beginnen kann, aber nicht die Temperatur, bei der die Substanz vollständig geschmolzen ist. Bei einigen Materialien kann es eine Phasenexistenz zwischen der Solidus- und Liquidustemperatur geben, bei der die Substanz gleichzeitig aus fester und flüssiger Phase besteht. Je näher sich das Material an der Solidustemperatur befindet, umso mehr befindet sich das Material in einer festen Phase, und je näher sich das Material an der Liquidustemperatur befindet, umso mehr befindet sich das Material in einer flüssigen Phase. Als solches kann der Zuschnitt 12 auf mindestens seine Solidustemperatur erhitzt werden, aber weniger als seine Liquidustemperatur, wodurch ein Zuschnitt 12 bereitgestellt wird, der im Wesentlichen fest ist, um die Handhabung und den Transport zu erleichtern, der sich aber wegen seiner fastflüssigen oder teilweise flüssigen Phase leichter formen lässt.
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Der Transfermechanismus 16 kann konfiguriert sein, den Zuschnitt 12 zu bewegen und zu positionieren. Bei mindestens einer Ausführungsform kann der Transfermechanismus 16 ein Manipulator wie etwa ein Roboter sein. Der Transfermechanismus 16 kann konfiguriert sein, den Zuschnitt 12 schnell von der Heizvorrichtung 14 zu dem Gesenksatz 18 zu transferieren, um die Gelegenheit für einen Wärmeverlust aus dem Zuschnitt 12 zu reduzieren. Beispielsweise können das System 10 und der Transfermechanismus 16 derart konfiguriert sein, dass die Temperatur des Zuschnitts 12 nicht auf oder unter seine kritische Abschrecktemperatur abfällt. Die kritische Abschrecktemperatur ist die Temperatur, bei der das Abschrecken beginnen muss, um ein ordnungsgemäßes Abschrecken des Materials zu erzielen. Beispielsweise beträgt die kritische Abschrecktemperatur für die meisten 7xxx-Serie-Aluminiumlegierungen etwa 400°C.
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Der Gesenksatz 18 kann vorgesehen werden, um den Zuschnitt 12 zu einem Teil mit einer vorbestimmten Gestalt zu formen. Bei mindestens einer Ausführungsform kann der Gesenksatz 18 ein erstes Gesenk 20, ein zweites Gesenk 22, mindestens einen Aktuator 24 und eine Gerüstvorrichtung 26 enthalten.
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Das erste und/oder zweite Gesenk 20, 22 können konfiguriert sein, den Zuschnitt 12 in das Teil mit einer vorbestimmten Form zu formen. Ein Aktuator 24 kann das erste Gesenk 20 und/oder das zweite Gesenk 22 aufeinander zu oder voneinander weg aktivieren und eine Kraft zum Formen des Zuschnitts 12 bereitstellen. Der Aktuator 24 kann von einer beliebigen geeigneten Art sein, wie etwa hydraulisch, pneumatisch, mechanisch, elektromechanisch oder Kombinationen davon. Die Kombination aus Gesenksatz 18 und Aktuator 24 kann auch als eine Maschinenpresse, eine Stanzpresse oder eine Härtepresse gezeigt werden.
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Eine Gerüstvorrichtung 26 kann vorgesehen werden, um den Zuschnitt 12 zwischen dem ersten und zweiten Gesenk 20, 22 und davon beabstandet zu positionieren. Als solches kann die Gerüstvorrichtung 26 einen leitenden Wärmetransfer zwischen dem Zuschnitt 12 und dem Gesenksatz 18 blockieren, wodurch das Halten des Zuschnitts 12 an oder über seiner kritischen Abschrecktemperatur unterstützt wird. Die Gestellvorrichtung 26 kann den Zuschnitt 12 von dem Transfermechanismus 16 erhalten und kann den Zuschnitt 12 freigeben, wenn das erste Gesenk 20 und/oder das zweite Gesenk 22 geschlossen werden und den Zuschnitt 12 in Eingriff nehmen. Außerdem kann das System 10 so konfiguriert sein, dass der Zuschnitt 12 zwischen dem Entfernen aus der Heizvorrichtung 14 und dem Schließen des Gesenksatzes 18 wenig Hitze verliert. Bei mindestens einer Ausführungsform kann die Temperatur des Zuschnitts 12 um weniger als 10°C abnehmen; der Zuschnitt 12 könnte jedoch einen größeren Temperaturverlust wie etwa bis zu 90°C erfahren, unter der Annahme, dass der Zuschnitt 12 auf 490°C erhitzt wird und die kritische Abschrecktemperatur 400°C beträgt.
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Der Gesenksatz 18 kann eine Rohrleitung 28 enthalten, die das Kühlen des ersten und/oder zweiten Gesenks 20, 22 und das Abschrecken des aus dem Zuschnitt 12 geformten Teils erleichtert. Bei der Rohrleitung 28 kann es sich um in den Gesenksatz 18 ausgebildete Hohlräume oder Kanäle oder irgendeine Kombination aus extern angeschlossenen Rohrleitungen und Kanälen handeln. Die Rohrleitung 28 kann an eine Kühlquelle angeschlossen sein und kann ein Wärmetransfermedium wie etwa ein Fluid von der Kühlquelle erhalten, um den Gesenksatz 18 auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen. Das Wärmetransfermedium kann ein beliebiges Fluidmedium sein, das den Gesenksatz 18 auf einen vorbestimmten Temperaturbereich wie etwa von 1°C bis 30°C kühlen kann. Der Gesenksatz 18 kann auf eine Weise gekühlt werden, die die Entstehung von Kondensation auf einer oder mehreren Oberflächen des Gesenksatzes 18 verhindert. In einem Massenproduktionsumfeld kann die Temperatur des Gesenksatzes 18 auf den vorbestimmten Temperaturbereich gekühlt werden, bevor ein Zuschnitt 12 geformt und abgeschreckt wird, um die Wärme abzuführen, die während des Formens eines vorausgegangenen Teils von einem Zuschnitt 12 auf den Gesenksatz 18 transferiert worden sein mag.
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Das Formen des erhitzten Zuschnitts 12 zu einem Teil kann gleichzeitig mit dem Abschrecken des Teils erfolgen. Die Abschreckrate beeinflusst die finale Anlassfestigkeit und Korrosionsleistung des Materials. Bei einigen Ausführungsformen kann die Abschreckrate für die Aluminiumlegierung beim Übergang von 400°C zu 290°C größer oder gleich 150°C/Sekunde sein. Das Teil kann vor seinem Entfernen aus dem Gesenksatz 18 auf eine Endtemperatur weiter von 200°C auf 25°C gekühlt werden, um während der nachfolgenden Bearbeitung Maßbeständigkeit bereitzustellen.
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Das System 10 kann so ausgelegt werden, dass es ständig arbeitet, wobei eine Anzahl von Zuschnitten 12 durch eine oder mehrere Heizvorrichtungen 14 in Reihe oder parallel erhitzt wird und dann zum Formen und Abschrecken zu mindestens einem Gesenksatz 18 transferiert wird. Mindestens ein Gesenksatz kann während oder nach dem Formen des Zuschnitts 12 und/oder dem gleichzeitigen Abschrecken des Teils heißer als 30°C werden, und somit kann mehr als ein Gesenksatz 18 verwendet werden, um schnellere Produktionsgeschwindigkeiten zu erhalten. Das Teil kann durch den Transfermechanismus 16, eine andere transferierende Einrichtung oder von Hand aus dem Gesenksatz 18 entfernt werden. Das Teil geht dann weiter zu der nachfolgenden Bearbeitung, wozu Bördeln, Entgraten und eine natürliche und/oder künstliche Alterung zählen kann, um das Aluminiumlegierungsteil auf einen hochfesten Zustand wie etwa T6 oder T7x zu bringen.
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Für Aluminiumlegierungen können fünf Basiszustandsbezeichnungen verwendet werden (Aluminium-Zustandstabelle zu EN 515 Bezeichnungen der Werkstoffzustände), nämlich: F- wie hergestellt, O-getempert, H-kaltgehärtet, T-thermisch behandelt und W- wie abgeschreckt (zwischen Lösungswärmebehandlung und künstlicher oder natürlicher Alterung). Auf die Zustandsbezeichnung kann zur weiteren Eingrenzung eine ein- oder doppelstellige Zahl folgen. Eine Aluminiumlegierung mit einer Zustandsbezeichnung T6 kann eine Legierung sein, die lösungswärmebehandelt und künstlich gealtert worden ist, aber nach der Lösungswärmebehandlung nicht kalt verarbeitet worden ist (oder derart, dass die Kaltverarbeitung in den Materialeigenschaften nicht zu erkennen wäre). T6 kann den Punkt der Spitzenalterdehngrenze entlang des Profils Dehngrenze über Zeit und Temperatur für das Material darstellen. Ein Zustand T7x kann bezeichnen, dass eine Lösungswärmebehandlung erfolgt ist und dass das Material entlang dem Profil Dehngrenze über Zeit und Temperatur über die Spitzenalterdehngrenze hinaus künstlich gealtert wurde (überaltert). Ein Material mit Zustand T7x kann eine geringere Dehngrenze als ein Material mit dem Zustand T6 aufweisen, doch kann dies erfolgen, um die Korrosionsleistung zu erhöhen. Bei einer Ausführungsform wird ein 7xxx-Serie-Aluminiumlegierungsteil mit einem Zustand T7x mit einer Dehngrenze geformt, die bei oder über 450 MPa gehalten wird.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Ausführungsform einer Gerüstvorrichtung 26 in mehr Detail gezeigt. Eine oder mehrere Gerüstvorrichtungen 26 können mit dem Gesenksatz 18 vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Gerüstvorrichtung 26 nahe einer Ecke oder einer Seite eines Gesenks in einer oder mehreren Ausführungsformen vorgesehen werden. Eine Gerüstvorrichtung 26 kann so positioniert oder konfiguriert werden, dass sie die Aktivierung oder das Schließen des Gesenksatzes 18 nicht stört. Zudem kann die Gerüstvorrichtung 26 das Isolieren unterstützen oder kann mit Materialien bereitgestellt werden, die einen Wärmetransfer von dem Zuschnitt 12 zu einem Gesenk blockieren. Die Gerüstvorrichtung 26 kann eine Basis 40, ein Stützglied 42, einen Finger 44 und einen Aktuator 46 enthalten.
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Die Basis 40 kann auf dem Gesenksatz 18 angeordnet sein und kann das Montieren der Gerüstvorrichtung 26 erleichtern.
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Das Stützglied 42 kann sich von der Basis 40 aus erstrecken und daran fest angeordnet sein. Das Stützglied 42 kann einen Schlitz 50 enthalten. Der Schlitz 50 kann konfiguriert sein, eine Drehung des Fingers 44 aufzunehmen und zu berücksichtigen.
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Der Finger 44 kann drehbar auf dem Stützglied 42 angeordnet sein. Beispielsweise kann ein Drehstift den Finger 44 in einer oder mehreren Ausführungsformen drehbar an das Stützglied 42 koppeln. Der Finger 44 kann sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position drehen. In der ersten Position kann sich der Finger 44 weg von dem Stützglied 42 erstrecken und kann den Zuschnitt 12 stützen. Der Finger 44 kann sich bezüglich des Stützglieds 42 und zu dem oder in den Schlitz 50 zu einer zweiten Position drehen (wie durch die Pfeile in 2 angezeigt), damit sich der Zuschnitt 12 von der Gerüstvorrichtung 26 lösen und in ein Gesenk wie etwa das zweite Gesenk 22 fallen kann.
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Der Aktuator 46 kann in der Nähe der Gerüstvorrichtung platziert werden und kann zum Bereitstellen einer Positionssteuerung des Fingers 44 verwendet werden. Beispielsweise kann der Aktuator 46 bei einigen Ausführungsformen ein Elektromotor sein, der mit dem Drehstift verbunden ist, der den Finger 44 von der ersten Position zu der zweiten Position dreht, wenn Strom angelegt wird, und eine Feder 42 kann den Finger 44 von der zweiten Position zu der ersten Position zurückbringen, wenn der Strom abgeschaltet wird. Der Aktuator 46 kann durch ein automatisiertes Steuersystem oder durch einen Operator gesteuert werden. Der Aktuator 46 kann auch ein Servomechanismus sein, der Elektrizität, Hydraulik, Pneumatik, magnetische oder mechanische Prinzipien oder eine beliebige Kombination nutzt, um eine Positionssteuerung des Fingers 44 bereitzustellen.
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Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren zum Bearbeiten oder Formen einer Aluminiumlegierung im F-Zustand gezeigt. Die Kernschritte dieses Verfahrens können unter Verwendung des Systems 10 wie oben beschrieben ausgeführt werden. Bei einer Ausführungsform wird eine 7xxx-Serie-Aluminiumlegierung im F-Zustand verwendet, doch wird in Betracht gezogen, dass mit dem vorgesehenen Verfahren Aluminiumlegierungen einer anderen Serie verwendet werden können, vorausgesetzt, dass möglicherweise Änderungen an Temperaturen und Zeitsteuerungen vorliegen müssen, um gewünschte Ergebnisse zu erzeugen. Bei 100 kann das Verfahren mit dem Bereitstellen eines Aluminiumlegierungscoils im F-Zustand beginnen. Der Aluminiumlegierungscoil im F-Zustand kann eine Aluminiumlegierung "wie hergestellt" sein, bei dem nach dem Kaltwalzen des Coils keine Wärmebehandlungen oder Kalthärtungsverfahren angewendet wurden, wie zuvor erörtert. 7xxx-Aluminiumlegierungscoils "wie hergestellt" sind heutzutage auf dem Markt nicht kommerziell zum Kauf erhältlich.
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Bei 102 kann der Coil geschmiert werden, um das Stanzen zu erleichtern. Beispielsweise kann die Schmierung die Zuschnittsformung unterstützen, die Wärmeerzeugung an den Kanten des Zuschnitts reduzieren und das Entfernen des Zuschnitts erleichtern.
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Bei 104 kann der Coil gestanzt oder anderweitig in Stücke geschnitten werden, um kleinere Werkstücke bereitzustellen.
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Bei 106 können ein oder mehrere Zuschnitte zu der Heizvorrichtung 14 transferiert werden.
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Bei 108 können der eine oder die mehreren Zuschnitte mit der Heizvorrichtung 14 auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden. Die Zuschnitte können mindestens entweder auf ihre Lösungs- oder Solidustemperatur erhitzt werden, wie zuvor erörtert. Der Schritt des Erhitzens des Zuschnitts kann in nur einer Minute durchgeführt werden oder kann sogar bis zu 45 Minuten dauern und trotzdem kommerziell machbar bleiben.
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Bei 110 kann der Gesenksatz 18 wie zuvor beschrieben auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt werden. Das Kühlen des Gesenksatzes kann gleichzeitig mit einem oder mehreren der vorausgegangenen Schritte erfolgen.
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Bei 112 können ein oder mehrere Zuschnitte 12 zu dem Gesenksatz 18 transferiert werden. Beispielsweise kann ein Zuschnitt 12 mit dem Transfermechanismus 16 zu der Gerüstvorrichtung 26 transferiert werden, so dass der Zuschnitt 12 von den formenden Oberflächen des Gesenksatzes 18 beabstandet ist, wie zuvor erörtert. Bei mindestens einer Ausführungsform kann der Transfermechanismus 16 einen Zuschnitt 12 von der Heizvorrichtung 14 in 30 Sekunden oder weniger zu einem Gesenksatz 18 transferieren.
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Bei 114 kann der Zuschnitt 12 in dem Gesenksatz 18 positioniert werden. Das Positionieren kann durch Aktivieren der Gerüstvorrichtung 26 von der ersten Position zu der zweiten Position erfolgen, um den Zuschnitt 12 freizugeben.
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Bei 116 kann der Gesenksatz 18 geschlossen werden, um den Zuschnitt 12 zu einem Teil zu formen. Das Schließen des Gesenksatzes 18, kann nach oder gleichzeitig mit der Freigabe des Zuschnitts 12 aus der Gerüstvorrichtung 26 erfolgen. Bei mindestens einer Ausführungsform erfolgt das Schließen des Gesenksatzes 18, bevor sich der Zuschnitt 12 über eine kritische Abschrecktemperatur hinaus abkühlt, wie zuvor erörtert. Bei mindestens einer Ausführungsform kann die Schließrate des ersten und zweiten Gesenks 20, 22 mindestens 50 Millimeter pro Sekunde betragen, um einen "schnellen Kontakt" zwischen den Oberflächen des Zuschnitts 12 und dem Gesenksatz 18 bereitzustellen und um einen effektiven leitenden Wärmetransfer zwischen dem Zuschnitt 12 und dem Gesenksatz 18 während des Abschreckens zu gestatten.
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Bei 118 kann der Gesenksatz 18 den Zuschnitt 12 zu einem Teil mit einer vorbestimmten Gestalt formen und abschrecken. Das Abschrecken kann gleichzeitig mit dem Formen des Zuschnitts 12 erfolgen, wie zuvor erörtert. Das Abschrecken kann erfolgen, bis die Temperatur des Teils unter eine vorbestimmte Temperatur sinkt. Ein Temperatursensor kann verwendet werden, um die Temperatur des Teils zu detektieren, oder das Abschrecken kann für eine vorbestimmte Zeitperiode erfolgen. Die vorbestimmte Abschreckperiode kann durch Versuche bestimmt werden.
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Bei 120 kann der Gesenksatz 18 in einer geschlossenen Position gehalten werden. Der Gesenksatz 18 kann bis zum Abschluss des Abschreckens in der geschlossenen Position gehalten werden. Bei mindestens einer Ausführungsform kann der Gesenksatz 18 für etwa 3 bis 60 Sekunden auf dem Teil geschlossen bleiben, um sicherzustellen, dass das Teil abgeschreckt ist und für die nachfolgende Bearbeitung bereit ist. Außerdem kann das Teil auf eine Temperatur gekühlt werden, die die Materialhandhabung erleichtert.
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Bei 122 kann der Gesenksatz 18 geöffnet werden, um das Entfernen des Teils zu erleichtern.
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Bei 124 kann das Teil aus dem Gesenksatz 18 entfernt werden. Zum Entfernen des Teils können manuelle oder automatisierte Materialhandhabungstechniken eingesetzt werden, wie zuvor erörtert. Das Kühlen des Gesenksatzes 18 kann bei einer oder mehreren Ausführungsformen während der Entnahme des Teils fortgesetzt werden.
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Bei 126 können zusätzliche Herstellungsschritte an dem Teil vorgenommen werden. Beispielsweise kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Prozesses wie etwa Schneiden oder Bohren zusätzliches Material von dem Teil entfernt werden. Außerdem können zusätzliche Formschritte ergriffen werden, wie etwa Biegen oder Bördeln des Teils, um eine Konfiguration bereitzustellen, die möglicherweise nicht mit dem Gesenksatz 18 bereitgestellt werden kann. Solche Schritte können innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode wie etwa innerhalb von 24 Stunden ausgeführt werden, da das Teil möglicherweise nach dieser Zeitperiode zu spröde wird, um die zusätzliche Herstellung zu gestatten.
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Bei 128 kann das Teil gealtert werden. Das Altern des Teils kann aus einem natürlichen Altern und/oder einem künstlichen Altern bestehen, um einen hochfesten Zustand wie etwa T6 oder T7x zu erzielen. Es gibt zahlreiche, durch ASM- oder MIL-Normen vorgegebene Alterungsverfahren. Ein Alterungsverfahren, das mit dieser Methode arbeitet, besteht darin, das Teil 24 Stunden lang bei Raumtemperatur natürlich zu altern, gefolgt von dem künstlichen Altern des Teils bei 120°C für 24 Stunden.
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Das obige System und die obigen Verfahren können ein hochfestes Aluminiumlegierungsteil mit ähnlichen Festigkeits- und Energieabsorbiercharakteristika erzeugen wie jenen von hochfesten und ultrahochfesten und ultrahochfesten Stählen ähnlicher Geometrie. Hochfeste Aluminiumteile können leichter sein als Teile, die aus Stahl mit ähnlicher Geometrie hergestellt werden. Weiterhin erzeugen das System und die Verfahren in dieser Anmeldung hochfeste Aluminiumlegierungsteile mit einem hohen Volumen, hoher Qualität und geringen Kosten in Übereinstimmung mit herkömmlichem Kraftfahrzeugmetallformen. Somit kann ein gemäß den Lehren dieser Anmeldung hergestelltes Teil ein Stahlstrukturteil durch ein Aluminiumlegierungsstrukturteil ersetzen, ohne die Sicherheit zu opfern, und wobei gleichzeitig das Fahrzeuggesamtgewicht reduziert wird. Bei einer Fahrzeuganwendung kann ein leichteres Kraftfahrzeugteil wie etwa eine Karos Serietrukturkomponente einschließlich unter anderem einem Türschweller, einer Dachschiene, einer Stoßstangenstruktur oder einer A-, B- oder C-Säule, das Fahrzeuggewicht reduzieren und kann zu reduziertem Kraftstoffverbrauch und zum Energiesparen beitragen.
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Wenngleich Ausführungsformen oben beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentschrift verwendeten Wörter Wörter der Beschreibung anstatt der Beschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Außerdem können die Merkmale verschiedener implementierender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 515 [0011]
- EN 515 [0020]
