DE102017107746A1

DE102017107746A1 - Stranggiesstechnik mit variabler Dicke für massgeschneidertes Walzen

Info

Publication number: DE102017107746A1
Application number: DE102017107746.4A
Authority: DE
Inventors: Anil K. Sachdev; Tyson W. BROWN
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2017-10-19
Also published as: CN107297474A; US10618107B2; US20170297092A1; KR20170117875A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers durch maßgeschneidertes Gießen von Blechbändern mit einer maßgeschneiderten Dicke über eine gesamte Breite eines Blechbandmaterials wird bereitgestellt. Die nach Maß gegossenen Blechbänder haben eine unterschiedliche Dicke über die gesamte Breite, die dann weiter auf ein endgültig erforderliches Dickenprofil/eine maßgeschneiderte Dicke nach Maß gewalzt werden kann. Dieses maßgeschneiderte Gießverfahren kann durch Inkontaktbringen einer strukturierten Oberfläche einer Gießwalze oder eines Gießblocks mit einer flüssigen hochfesten Metalllegierung in einem Stranggießverfahren durchgeführt werden. Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren zum Stranggießen eines Blechbandes mit variierender Dicke über die gesamte Breite bereit, wodurch bei der nachfolgenden Verarbeitung, wie z. B. dem maßgeschneiderten Walzen, ein verbessertes Produkt ermöglicht wird. Es werden zudem Verfahren zur Herstellung eines hochfesten strukturellen Metalllegierungs-KFZ-Bauteils aus einem nach Maß gegossenen Blechband mit einer maßgeschneiderten Dicke bereitgestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Stranggießtechnik mit variabler Dicke für maßgeschneidertes Walzen.
HINTERGRUND
Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, wobei es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
Verschiedene Techniken wurden in verschiedenen Herstellungsverfahren, wie z. B. in der Automobilindustrie, verwendet, um das Gewicht eines Fahrzeugs zu reduzieren und gleichzeitig dessen strukturelle Integrität beizubehalten. Nach Maß gewalzte Blechbänder (Tailor Rolled Blanks TRB) werden beispielsweise häufig verwendet, um Bauteile für Fahrzeuge zu formen, die spezielle Lastanforderungen erfüllen müssen. Eine Blechverkleidung oder ein Blechband kann auf vorbestimmte Dicken gewalzt und dann geformt oder gestanzt werden, indem diese bzw. dieser zwischen einem Paar von Stempeln gepresst wird, um eine komplexe dreidimensional geformte Komponente zu erzeugen. Das Blechmaterial wird wegen seiner wünschenswerten Eigenschaften, wie Festigkeit, Duktilität und anderen Eigenschaften in Bezug auf die Metalllegierung gewählt. Beispielsweise weist die B-Säule einer Fahrzeugkarosserie erwünschterweise eine relativ hohe strukturelle Steifigkeit im Körperbereich der Insassen auf, während sie eine erhöhte Verformbarkeit im unteren Bereich – bei oder unterhalb des Sitzes der Insassen – aufweist, um bei einer Krafteinwirkung oder bei einem Aufprall ein Knicken der B-Säule unterhalb des Sitzes zu erleichtern. Da die Komponente in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Leistungsanforderungen aufweist, kann diese Komponente aus mehreren unterschiedlichen Teilen zusammengesetzt oder aus einem Stück gefertigt werden, das unterschiedliche Dicken aufweist.
Nach Maß gewalzte Blechbänder („Tailor Rolled Blanks – TRB“) können die besagten Komponenten mit unterschiedlichen Dicken und damit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften entlang der Verkleidung oder des Blechbandes bilden. Nach Maß gewalzte Blechbänder haben einen Vorteil gegenüber Alternativen wie nach Maß geschweißten Komponenten (bei denen verschiedene Teile miteinander verschweißt werden), da sie keine Schweißstellen oder Nähte aufweisen, die ggf. zu potentiell schwachen Bereichen oder Zonen führen, in denen Korrosion auftreten könnte. Darüber hinaus können im Vergleich zu einer nach Maß geschweißten Platinenbaugruppe viele weitere Übergänge oder gestufte Dickenänderungen in einem nach Maß gewalzten Blechband bereitgestellt werden, da es mehr Design-Flexibilität bietet. Nach Maß gewalzte Blechbandbaugruppen können unter anderem zur Herstellung von Bauteilen in Fahrzeugen, wie z. B. Wippschienen, Struktursäulen (wie A-Säulen, B-Säulen, C-Säulen und/oder D-Säulen), Scharniersäulen, Fahrzeugtüren, Dächern, Hauben, Kofferraumklappen, Motorschienen und andere Komponenten mit hohen Festigkeitsanforderungen, verwendet werden.
In einem typischen vereinfachten Verfahren zur Herstellung von nach Maß gewalzten Blechbändern kann ein Blech oder ein Blechband einem Walzprozess unterzogen werden, der unterschiedliche Dicken entlang der Länge des Bleches oder Blechbandes erzeugt. Vor dem maßgeschneiderten Walzen wird das Blech- oder Blechbandmaterial gegossen, wie nötig behandelt, abgekühlt und dann in ein langgestrecktes Blech oder Blechband mit einer gleichmäßigen Dicke und anschließend zu einem Blechband gewalzt. Anschließend wird das Blechmaterial, typischerweise an einer anderen Verarbeitungseinrichtung, aufgewickelt und einem maßgeschneiderten Blechbandwalzprozess unterzogen. Das Blech geht zwischen einer oder mehreren Kaltwalzstationen hindurch, wo unterschiedliche Dicken entlang einer Länge des Blechbandes erzeugt werden können, während es die Walzen passiert. Bei herkömmlichen Verfahren bleibt jedoch die Dicke seitlich oder breitseitig über dem gesamten Blechband konstant und variiert nur entlang einer Länge des Blechbandes. Sämtliche Änderungen in der Dicke werden in dem Blechmaterial in Längsrichtung durch Ändern und Einstellen eines Zwischenraums zwischen den Walzen gebildet, während das Blechmaterial hindurchgeht bzw. hindurchrollt. Diese Änderungen in dem Zwischenraum werden typischerweise erreicht, wenn die Schneidwalzen oszillieren. Die besagten Systeme erfordern eine dynamische und präzise Steuerung der Walzen, um die Zwischenraumhöhe einzustellen und können oft keine reibungslosen, kurzen Übergänge zwischen verschiedenen Dicken bereitstellen. Darüber hinaus sind die dynamischen Walzensteuerungssysteme und -verfahren sehr kostenintensiv.
Es wäre wünschenswert, alternative neue Verfahren zur Umformung von Strukturkomponenten zu entwickeln, die erforderlich sind, um variable Eigenschaften in verschiedenen Bereichen, wie z. B. nach Maß gewalzten Blechbändern, zu präsentieren, wo diese neuen Verfahren eine bessere Regulierung von Dickenübergängen bereitstellen, einschließlich der Fähigkeit, breitseitige Dicken überall auf einem Blech oder Blechband zu regulieren. Weiterhin wäre es wünschenswert, nach Maß gewalzte Blechbänder über ein Verfahren herzustellen, das weniger kostenintensiv ist, während es eine verbesserte nach Maß gewalzte Blechbandqualität aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung des vollständigen Schutzumfangs oder all seiner Merkmale.
In bestimmten Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke bereit. Das Verfahren umfasst wahlweise das Kontaktieren einer strukturierten Oberfläche einer Gießwalze oder eines Gießblocks mit einem flüssigen Metall, wie z. B. einer flüssigen hochfesten Legierung, in einem Stranggießverfahren. Das Inkontaktbringen verfestigt die Legierung und erzeugt ein Profilband. Das resultierende feste Profilband definiert eine längsverlaufende Längsachse und eine seitliche Breitenachse quer zur längsverlaufenden Längsachse. Das Inkontaktbringen mit der strukturierten Oberfläche der Gießwalze oder des Gießblocks erzeugt ein variables Dickenprofil über die gesamte laterale Breitenachse im festen Warmband. In gewissen Aspekten erzeugt das Inkontaktbringen ein asymmetrisches Dickenprofil über die gesamte seitliche Breitenachse im festen Band. Ein Verhältnis eines ersten Bereichs mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem Verhältnis eines zweiten Bereichs mit einer minimalen Dicke (t_min) über die gesamte seitliche Breitenachse ist größer als oder gleich etwa 2,3. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Abkühlen des Profilbandes mit dem asymmetrischen Dickenprofil, um den hochfesten Metalllegierungsvorläufer zu bilden, der eine maßgeschneiderte Dicke aufweist, die nach Maß zu einem nach Maß gewalzten Blechband gewalzt werden kann.
In anderen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Umformung eines nach Maß gewalzten Blechbandes aus einer hochfesten Metalllegierung bereit. Das Verfahren umfasst wahlweise das Kontaktieren einer strukturierten Oberfläche einer Gießwalze oder eines Gießblocks mit einem flüssigen Metall, wie z. B. einer flüssigen hochfesten Legierung, in einem Stranggießverfahren. Das Inkontaktbringen verfestigt die Legierung und erzeugt ein Profilband. Das resultierende feste Profilband definiert eine längsverlaufende Längsachse und eine seitliche Breitenachse quer zur längsverlaufenden Längsachse. Das Kontaktieren mit der strukturierten Oberfläche der Gießwalze oder des Gießblocks erzeugt ein variables Dickenprofil über die gesamte seitliche Breitenachse im festen Warmprofilband. In bestimmten Aspekten erzeugt das Inkontaktbringen ein erstes asymmetrisches Dickenprofil über die gesamte seitliche Breitenachse im festen Warmband. Ein Verhältnis eines ersten Bereichs mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem Verhältnis eines zweiten Bereichs mit einer minimalen Dicke (t_min) über die gesamte seitliche Breitenachse ist größer als oder gleich etwa 2,3. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Abkühlen des Profilbandes mit dem ersten asymmetrischen Dickenprofil. Das Verfahren kann des Weiteren das maßgeschneiderte Walzen des Profilbandes zwischen mindestens zwei Schneidwalzen umfassen, um ein zweites variables Dickenprofil zu definieren, das mindestens etwa 50 % dünner als das erste variable Dickenprofil ist, um ein nach Maß gewalztes Blechband mit variabler Dicke breitseitig zu erzeugen. In bestimmten Aspekten definiert das maßgeschneiderte Walzen des Profilbandes zwischen mindestens zwei Schneidwalzen ein zweites asymmetrisches Dickenprofil, das mindestens etwa 50 % dünner als das erste asymmetrische Dickenprofil ist, um ein nach Maß gewalztes Band mit variabler Dicke breitseitig zu erzeugen. Das nach Maß gewalzte Band kann des Weiteren in nach Maß gewalzte Blechbänder geschnitten werden, die mindestens einen Teil des zweiten asymmetrischen Dickenprofils umfassen.
In noch weiteren Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Umformung einer hochfesten Metalllegierungsstruktur-Automobilkomponente mit einer maßgeschneiderten Dicke bereit. Das Verfahren kann wahlweise ein maßgeschneidertes Walzen eines Bandes aus hochfester Metalllegierung zwischen mindestens zwei Schneidwalzen umfassen, um ein gewalztes asymmetrisches Dickenprofil zu definieren. Vor dem maßgeschneiderten Walzen definiert das Band eine längsverlaufende Längsachse und eine seitliche Breitenachse quer zur längsverlaufenden Längsachse mit einem anfänglichen variablen Dickenprofil. In bestimmten Aspekten entspricht das Profil der variablen Dicke einem asymmetrischen Dickenprofil. Ein Verhältnis eines ersten Bereichs mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem Verhältnis eines zweiten Bereichs mit einer minimalen Dicke (t_min) über die gesamte seitliche Breitenachse in dem anfänglichen asymmetrischen Dickenprofil ist größer oder gleich etwa 2,3. Nach dem maßgeschneiderten Walzen ist das gewalzte variable Dickenprofil mindestens etwa 50 % dünner als das ursprüngliche variable Dickenprofil. In bestimmten Aspekten entspricht das gewalzte variable Dickenprofil einem asymmetrischen Dickenprofil, das mindestens etwa 50 % dünner als das anfängliche asymmetrische Dickenprofil ist. Das Verfahren kann zudem eine Wärmebehandlung des Bandes beinhalten, nachdem dieses aus dem Walzvorgang hervorgeht. Das Verfahren beinhaltet zudem das Schneiden des Bandes, um ein Blechband zu bilden, welches das gewalzte asymmetrische Dickenprofil umfasst, und das Blechband einem Formgebungsprozess unterzieht, um eine einheitliche hochfeste dreidimensional geformte Körperkomponente zu erzeugen. Das Karosseriebauteil weist einen ersten Bereich mit einer ersten Dicke auf, die eine Tragfähigkeit aufweist, die sich von einem zweiten Bereich mit einer zweiten Dicke unterscheidet, während das Karosseriebauteil verwendet wird, um die strukturelle Automobilkomponente zu bilden.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen ausschließlich zum Veranschaulichen und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung keinesfalls einschränken.
1 zeigt ein exemplarisches Schema einer Schneidblock-Stranggießanlage zur Umformung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke und einem nachgeschalteten Schneidwalzsystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einem maßgeschneiderten asymmetrischen Dickenprofil, das sich über eine seitliche Breitenachse erstreckt, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist.
3 zeigt eine Querschnittsansicht eines hochfesten Metalllegierungs-Schneidwalzprodukts mit einem maßgeschneiderten asymmetrischen Dickenprofil, das sich über eine seitliche Breitenachse erstreckt, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist.
4 zeigt eine exemplarische Strangwalzformgebungsanlage zur Verarbeitung eines nach Maß gewalzten Blechbandes mit einem maßgeschneiderten Dickenprofil, das einen komplexen dreidimensionalen Karosserieabschnitt eines Strukturbauteils gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung bildet.
5 zeigt eine Querschnittsansicht eines komplexen dreidimensionalen Karosserieabschnitts eines Strukturbauteils, nachdem dieses in der Walzformgebungsanlage in 4 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung ausgebildet worden ist.
6 zeigt eine Schnittansicht einer hochfesten Automobil-Kipphebelanordnung, die aus einem hochfesten Metalllegierungs-Schneidwalzprodukt gebildet ist, das ein maßgeschneidertes Dickenprofil aufweist, das sich über eine seitliche Breitenachse erstreckt, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt ist.
7 zeigt eine Schnittansicht einer inneren Verkleidung der hochfesten Automobil-Kipphebelanordnung in 6.
8 zeigt eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Kipphebelanordnung mit Eckverstärkungen und internen Versteifungsleitblechen.
9 zeigt ein exemplarisches Schema einer Stranggießwalzanlage zum Bilden eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke und einer nachgelagerten Schneidwalzanlage gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
Entsprechende Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen entsprechende Bauteile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, um diese Offenbarung so gründlich wie möglich darzulegen und den Fachleuten deren Umfang vollständig zu vermitteln. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie etwa Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein tiefgreifendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hier verwendet, schließen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gegebenenfalls auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „beinhalten“ und „aufweisen“ sind einschließend und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, ganzen Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten an, schließen jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einer oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen derselben aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass, sofern nicht anders angegeben, zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können.
Wenn eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „an/auf“, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einer anderen Komponente bzw. einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, kann es/sie sich entweder direkt an/auf der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden, damit in Eingriff stehen, damit verbunden oder damit gekoppelt sein oder es können dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wenn im Gegensatz dazu ein Element als „direkt an/auf“, „direkt im Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht beschrieben wird, können keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen aus einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente ein.
Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollen diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Begriffe keinesfalls eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden nur verwendet, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Sofern Begriffe, wie „erste“, „zweite“, und andere Zahlenbegriffe hier verwendet werden, implizieren diese keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, es wird durch den Kontext eindeutig angegeben. Somit könnte ein nachstehend beschriebener erster Schritt, ein erstes Element, eine Komponente, ein Bereich, eine Schicht oder ein Abschnitt als ein zweiter Schritt, ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Schicht oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von der Lehre der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe, wie „davor“, „danach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Eigenschaft zu anderen Element(en) oder Eigenschaft(en), wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Raumbezogene oder zeitbezogene Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der auf den Figuren dargestellten Ausrichtung verschiedene in Anwendung oder Betrieb befindliche Anordnungen der Vorrichtung oder der Anlage zu umschreiben.
Es sollte für jede Rezitation eines Verfahrens, einer Zusammensetzung, Vorrichtung oder eines Systems, welches bzw. welche bestimmte Schritte, Bestandteile oder Eigenschaften „umfasst“, in Betracht gezogen werden, dass es in bestimmten alternativen Variationen auch denkbar ist, dass diese Verfahren, eine besagte Zusammensetzung, Vorrichtung oder eine besagte Anlage auch „im Wesentlichen“ aus den aufgezählten Schritten, Bestandteilen oder Eigenschaften „bestehen kann“, sodass jegliche andere Schritte, Bestandteile oder Eigenschaften, die materialmäßig die grundlegenden und neuen Eigenschaften der Erfindung verändern, hiervon ausgeschlossen sind.
In dieser Offenbarung stellen die numerischen Werte grundsätzlich annähernde Messwerte oder Grenzwerte für Bereiche dar, die geringfügige Abweichungen von den gegebenen Werten und Ausführungsformen umfassen, die etwa dem genannten Wert entsprechen, sowie solche, die dem genannten Wert genau entsprechen. Im Gegensatz zu den am Ende der ausführlichen Beschreibung bereitgestellten Anwendungsbeispielen sollen alle numerischen Werte der Parameter (z. B. Größen oder Bedingungen) in dieser Spezifikation, einschließlich der beigefügten Ansprüche, in allen Fällen durch den Begriff „etwa“ verstanden werden, egal ob der Begriff „etwa“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht. „Etwa“ weist darauf hin, dass der offenbarte numerische Wert eine gewisse Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Exaktheit im Wert; etwa oder realistisch nahe am Wert; annähernd). Falls die durch den Begriff „etwa“ vorgesehene Ungenauigkeit in Fachkreisen mit dieser gewöhnlichen Bedeutung sonst nicht verständlich ist, weist der Begriff „etwa“, wie hier verwendet, zumindest auf Variationen hin, die sich aus gewöhnlichen Messverfahren und der Verwendung derartiger Parameter ergeben können. Wenn aus irgendeinem Grund die durch den Begriff „etwa“ vorgesehene Ungenauigkeit in Fachkreisen mit dieser gewöhnlichen Bedeutung sonst nicht verständlich ist, weist der Begriff „etwa“, wie hierin verwendet, eine mögliche Variation von bis zu 5 % des angegebenen Wertes oder 5 % Varianz der gewöhnlichen Messverfahren an.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Zusammensetzung“ im weitesten Sinne auf eine Substanz, die mindestens die bevorzugten metallischen Elemente oder Verbindungen enthält, die jedoch auch zusätzliche Substanzen oder Verbindungen, darunter auch Additive oder Verunreinigungen umfassen kann. Der Begriff „Material“ bezieht sich im weitesten Sinne außerdem auf Material, das die bevorzugten Verbindungen oder die bevorzugte Zusammensetzung enthält.
Darüber hinaus beinhaltet die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilter Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der für die Bereiche angegebenen Endpunkte und Unterbereiche.
In verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zur Umformung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke bereit, die anschließend nach Maß gewalzt werden kann. Die vorliegende Offenbarung betrachtet zudem Verfahren zur Umformung eines nach Maß gewalzten Blechbandes aus einer hochfesten Metalllegierung. In noch anderen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Umformung einer hochfesten Metalllegierungsstruktur-Automobilkomponente bereit, die eine maßgeschneiderte Dicke aufweist, die, gefolgt von der Umformung der nach Maß gewalzten Legierung (z. B. durch einen Walzformprozess) in einen komplexen dreidimensionalen hochfesten Formkörper mit asymmetrischer Dicke, das maßgeschneiderte Walzen einer hochfesten Metalllegierung beinhaltet.
Somit sieht die vorliegende Offenbarung in bestimmten Aspekten die Umformung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke in Betracht. Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren für nach Maß gegossene Blechbänder mit variierender Dicke über die gesamte Breite bereit, die darüber hinaus effizienter auf ein endgültig erforderliches Dickenprofil oder eine maßgeschneiderte Dicke gewalzt werden können, als wenn von einem konstanten Dickenbestand ausgegangen wird, wie dies üblicherweise der Fall ist. In bestimmten Aspekten kann das besagte Verfahren durchgeführt werden, indem eine strukturierte Oberfläche einer Gießwalze oder eines Gießblocks mit einem flüssigen Metall, wie z. B. einer flüssigen hochfesten Legierung, in einem Stranggießverfahren in Kontakt gebracht wird, um ein verfestigtes Warmband zu erzeugen. Eine Flüssigkeit, wie sie hierin verwendet wird, kann ein fließfähiges Metall beinhalten, das in einem flüssigen Zustand oder halbfesten Zustand sein kann. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff Band auf ein Material, bei dem es sich unter anderem um ein Blech, ein Material oder einen anderen Werkstoff handeln kann, der bzw. das eine größere Länge als Breite aufweist. Ein verfestigtes Warmband kann eine Temperatur aufweisen, die geringer ist als der Schmelzpunkt der hochfesten Legierung, jedoch mindestens 100 °C über Raumtemperatur (z. B. 21 °C) liegt und kann somit in einem festen oder halbfesten Zustand, der ein Muster und ein Oberflächenprofil nach dem Kontakt mit der Gießwalzen- oder Gießblockoberfläche, die gemäß dem variablen Dickenprofil strukturiert ist, beibehalten kann. Das variable Dickenprofil wird somit vor oder während der Erstarrung erzeugt, wenn der Kontakt mit dem Gießblock oder der Gießwalze erfolgt. Auf diese Weise stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Stranggießen eines Bandes mit variierender Dicke über die gesamte Breite bereit, wodurch bei der nachfolgenden Verarbeitung, wie z. B. dem Schneidwalzen, ein verbessertes Produkt ermöglicht wird.
Das Band definiert eine längsverlaufende Längsachse und eine seitliche Breitenachse quer zur längsverlaufenden Längsachse. Das Inkontaktbringen erzeugt daher ein variables Dickenprofil, sodass sich die Dicke über die gesamte seitliche Breitenachse des Bandes unterscheidet. In bestimmten Variationen ist ein Verhältnis eines ersten Bereichs mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem zweiten Bereich mit einer minimalen Dicke (t_min) über die gesamte seitliche Breitenachse größer als oder gleich etwa 2,3, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 2,5 und in bestimmten Variationen, wie nachfolgend näher beschrieben, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 3,0. Gemäß bestimmten wünschenswerten Aspekten der vorliegenden Offenbarung variiert die Dicke über die gesamte seitliche Breitenachse, sodass diese als ein asymmetrisches Dickenprofil betrachtet werden kann, wobei das Dickenprofil (entsprechend den verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichen Dicken) sich nicht symmetrisch oder in einem regelmäßigen wiederholten Muster über die gesamte Breite des Bandes oder Bleches wiederholt.
Nach dem Inkontaktbringen des flüssigen Metalls mit der strukturierten Oberfläche der Gießwalze oder des Gießblocks kann das verfestigte Band aus hochfester Metalllegierung (z. B. auf Umgebungsbedingungen) abgekühlt werden, um den hochfesten Metalllegierungsvorläufer mit einem gewünschten variablen Dickenprofil, wie z. B. ein asymmetrisches Dickenprofil, über die gesamte seitliche Breitenachse zu bilden. Der Vorläufer hat somit eine maßgeschneiderte Dicke, die in der Lage ist, wie nachfolgend beschrieben, nach Maß zu einem maßgeschneiderten Blechband gewalzt zu werden. Dieses nach Maß gegossene Blechband ermöglicht eine gleichmäßigere Reduktion (und somit eine bessere Mikrostrukturregulierung) während der nachfolgenden Schneidwalzprozesse, um ein hochwertiges nach Maß gewalztes Blechband bereitzustellen. Dies kann die Fähigkeit verbessern, nach Maß gewalzte Blechbänder mit Eigenschaften herzustellen, die über unterschiedliche Dicken des Ausgangsbandmaterials regulierbar sind.
Im Allgemeinen kann das gegossene Profilband mit einer Gießwalze oder einem Gießblock mit einer profilierten oder strukturierten Oberfläche hergestellt werden, sodass die resultierende Dicke nach der Erstarrung für den nachfolgenden Schneidwalzprozess ideal ist. 1 zeigt eine repräsentative Schneidblock-Stranggießanlage 50 zur Umformung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke. Das flüssige Metall 52 verlässt einen Ofen und sämtliche vorgelagerten Metallverarbeitungsgeräte (nicht dargestellt). Das flüssige Metall 52 kann eine Temperatur aufweisen, die nahe dem oder größer als der Schmelzpunkt der hochfesten Legierung ist und beispielsweise, je nach Materialzusammensetzung und Gießbedingungen, mehr als oder gleich etwa 1300 °C bei typischen hochfesten Stahllegierungen beträgt. Das flüssige Metall 52 kann kontinuierlich über ein beliebiges Metallverarbeitungsgerät transportiert werden, das in der Regel in der Metallumformungsindustrie verwendet wird.
Das flüssige Metall 52 strömt durch ein Paar von Gießblöcken 60 (in einer Teilansicht dargestellt), die einen oberen Gießblock 62 und einen unteren Gießblock 64 beinhalten, und läuft als heißes verfestigtes Vorläuferbandmaterial 84 wieder aus. Sowohl der obere Gießblock 62 als auch der untere Gießblock 64 weisen eine strukturierte Oberfläche 66 auf, die mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Dickenprofilen beinhaltet. Die strukturierte Oberfläche 66 beinhaltet einen ersten Bereich 68 mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Bereich 70 mit einer zweiten Tiefe, die sich von der ersten Tiefe unterscheidet. Während nur als erster Bereich 68 und zweiter Bereich 70 dargestellt, kann die strukturierte Oberfläche 66 viele verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Profilen/Tiefen aufweisen. Weiterhin können, während der obere Gießblock 62 und der untere Gießblock 64 die gleiche strukturierte Oberfläche 66 aufweisen, in alternativen Variationen die Muster und Tiefen der strukturierten Oberflächen 66 zwischen dem oberen Gießblock 62 und dem unteren Gießblock 64 variieren.
Jeder der Gießblöcke 62, 64 beinhaltet gelenkartige Segmente 72, die kontinuierlich bewegt werden können, um die strukturierte Oberfläche 66 in Kontakt mit dem flüssigen Metall 52 zu bringen, um die Flüssigkeit, während diese hindurchtritt, die strukturierte Oberfläche 66 entlang zu zwingen, wodurch in dem Material, während dieses erstarrt, ein Dickenprofil erzeugt wird und das Vorläuferband 84 bildet. Das Paar von Gießblöcken 60 kann beispielsweise mit internen Kühlsystemen abgekühlt werden, um die Temperatur entlang der strukturierten Oberfläche 66 aufrechtzuerhalten und zu regulieren, während diese das flüssige Metall 52 berührt und die Erstarrung erleichtert. Das verfestigte Vorläuferband 84 definiert eine längsverlaufende Längsachse 74 und eine seitliche Breitenachse 76 quer zur längsverlaufenden Längsachse 74. Dementsprechend erzeugt der Kontakt mit der strukturierten Oberfläche 66 des oberen Gießblocks 62 und des unteren Gießblocks 64 ein Dickenprofil, wobei die Dicke über die seitliche Breitenachse 76 des verfestigten Vorläuferbandes 84 variiert. Nach dem Durchgang und Kontakt mit dem Paar von Gießblöcken 60 kann ein erster Bereich 80 des verfestigten Vorläuferbandes 84 eine erste Dicke aufweisen, die dem ersten Bereich 68 mit der ersten Tiefe auf der strukturierten Oberfläche 66 entspricht. Ein zweiter Bereich 82 des verfestigten Vorläuferbandes 84 kann eine zweite Dicke aufweisen, die dem zweiten Bereich 70 entspricht, der die zweite Tiefe auf der strukturierten Oberfläche 66 aufweist. Somit wird nach der Strukturierung das flüssige Metall 52 in ein verfestigtes Vorläuferband 84 umgewandelt, das weiter nach Maß gewalzt und verarbeitet werden kann. Da nur zwei unterschiedliche Dickenabschnitte in dem verfestigten Vorläuferband 84 in 1 zur Vereinfachung dargestellt sind, ist der erste Bereich 80 des Bandes 84 dicker als der zweite Bereich 82, da der erste Bereich 68 der strukturierten Oberfläche 66 eine größere Tiefe als der zweite Bereich 70 der strukturierten Oberfläche 66 aufweist.
In verschiedenen Aspekten erleichtert die vorliegende Offenbarung beträchtliche und große Übergänge in der Dicke über die seitliche Breitenachse 76, was bisher nicht möglich war. Somit ist in bestimmten Variationen ein Verhältnis des ersten Bereichs 80 mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem Verhältnis des zweiten Bereichs 82 mit einer minimalen Dicke (t_min) über die seitlichen Breitenachse 76 größer oder gleich etwa 2,3, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 2,5 und in bestimmten Variationen, wie nachfolgend näher beschrieben, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 3,0. Gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung variiert die Dicke über die seitliche Breitenachse 76, sodass diese als ein asymmetrisches Dickenprofil betrachtet werden kann, wobei sich das Dickenprofil in diesem ersten Bereich 80 und dem zweiten Bereich 82 nicht gleichmäßig in einem Muster über die gesamte seitliche Breitenachse 76 wiederholt. Bemerkenswerterweise können andere Bereiche mit unterschiedlichen Dicken in dem verfestigten Vorläuferband 84 gebildet werden, und sogar Bereiche mit den gleichen Dicken wiederholt werden, obwohl solche Bereiche vorzugsweise nicht in einem regelmäßigen Muster wiederholt werden. Die Fähigkeit, ein asymmetrisches Dickenprofil zu erzeugen, ist insbesondere bei der Bildung von komplexen dreidimensional geformten Produkten wünschenswert. Auf diese Weise können die Dicken und die damit verbundenen Materialeigenschaften in dem verfestigten Vorläuferband 84 in hohem Maße zugeschnitten werden, um die erforderlichen breitseitigen Dicken des dreidimensionalen Teils besser anzupassen und anzugleichen, um nach Maß gewalzt und geformt zu werden, was bisher nicht möglich war. Darüber hinaus wird die Mikrostruktur bei Verwendung des besagten Vorläufers verbessert. Somit kann nach dem Inkontaktbringen mit dem verfestigten Vorläuferwarmband 84 aus Metalllegierung mit dem Paar von Gießblöcken 60 das verfestigte Vorläuferband 84 beispielsweise auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
Wie in 1 dargestellt, kann das verfestigte Vorläuferband 84 dann in einer nachfolgenden Schneidwalzstation 86 verarbeitet werden. Die besagte Schneidwalzstation 86 kann sich in derselben Einrichtung wie die Gießanlage/Schneidblockgießanlage 50 oder in einer anderen Verarbeitungseinrichtung befinden. Wenn das verfestigte Vorläuferband 84 zu einer anderen Verarbeitungseinrichtung transportiert wird, kann dieses gewickelt und abgewickelt und dann in der Schneidwalzstation 86 verarbeitet werden. Wenn das nachfolgende Schneidwalzen als Warmwalzen durchgeführt wird, kann das Verfahren vor oder zwischen den Walzschritten Öfen zur Erwärmung auf die gewünschte Walztemperatur umfassen. Die Schneidwalzstation 86 beinhaltet ein Paar Schneidwalzen 88, die eine obere Schneidwalze 90 und eine untere Schneidwalze 92 einschließen. Die vorliegende Offenbarung sieht die Verwendung von mehreren Paaren von Schneidwalzen 88 (einen Getriebezug von Schneidwalzen) vor, die zum Warmwalzen oder Kaltwalzen verwendet werden können. Sowohl die obere Schneidwalze 90 als auch die untere Schneidwalze 92 weist eine strukturierte Oberfläche 94 auf, die mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Dickenprofilen beinhalten. Wie die strukturierte Oberfläche 66 des Paares von Gießblöcken 60 weist die strukturierte Oberfläche 94 einen ersten Bereich 96 mit einer ersten Tiefe und einen zweiten Bereich 98 mit einer zweiten Tiefe auf, die sich von der ersten Tiefe unterscheidet. Während lediglich als erster Bereich 96 und zweiter Bereich 98 dargestellt, kann die strukturierte Oberfläche 94 viele verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Profilen/Tiefen aufweisen. Bemerkenswerterweise kann die strukturierte Oberfläche 94 des Paares von Schneidwalzen 88 das gleiche oder ein ähnliches Dickenprofil zu der strukturierten Oberfläche 66 des Paares der Gießblöcke 60 aufweisen, obwohl der erste Bereich 96 und der zweite Bereich 98 der Schneidwalze unterschiedliche Tiefen als der erste Bereich 68 und der zweite Bereich 70 aufweisen, um ein dünneres Vorläuferprodukt 99 mit dem gewünschten Dickenprofil zu erzeugen, wenn es durch das Paar der Schneidwalzen 88 hindurchgeht. In bestimmten Aspekten wird das reduzierte Dickenvorläuferprodukt 99 anschließend wärmebehandelt, um die Materialeigenschaften nach Bedarf zu modifizieren.
Beispielsweise kann das maßgeschneiderte Walzen des verfestigten Vorläuferbandes 84 zwischen mindestens zwei Schneidwalzen 88 ein Dickenprofil erzeugen, das mindestens etwa 50 % dünner als das Dickenprofil ist, um ein nach Maß gewalztes Blechband mit variabler Dicke breitseitig zu erzeugen. Dieses Konzept wird in den 2 und 3 weiter veranschaulicht. Nach dem Behandeln des flüssigen Metalls durch Inkontaktbringen mit einer profilierten/strukturierten Oberfläche, wie z. B. der strukturierten Oberfläche 66 des Paares von Gießblöcken 60, wird ein Vorläuferband 100 gebildet. Wie in dem repräsentativen Vorläuferband 100 dargestellt (ähnlich dem verfestigten Vorläuferband 84 in 1), weist dieses einen ersten Bereich 102 des Vorläuferbandes 100 auf, der dicker ist als ein zweiter Bereich 104 (entsprechend dem ersten Bereich 68 der strukturierten Oberfläche 66 der Gießblöcke 60, welche eine größere Tiefe als der zweite Bereich 70 der strukturierten Oberfläche 66 aufweisen). Somit weist der erste Bereich 102 eine erste Dicke (oder Höhe) auf, die dicker ist als der zweite Bereich 104 mit der zweiten Dicke (oder Höhe). Bemerkenswerterweise weist ein dritter Bereich 106 eine dritte Dicke (oder Höhe) auf, die der zweiten Dicke im zweiten Bereich 104 entspricht. Die erste Dicke des ersten Bereichs 102 entspricht der maximalen Dicke (t_max) des Vorläuferbandes 100, während die zweite Dicke im zweiten Bereich 104 der minimalen Dicke (t_min) des Vorläuferbandes 100 entspricht.
In bestimmten Aspekten erzeugt das Inkontaktbringen des verfestigten Warmbandes mit der strukturierten Oberfläche ein Dickenprofil, sodass die Dicke über eine gesamte seitliche Breitenachse 110 des Bandes variiert. In bestimmten Variationen ist ein Verhältnis des ersten Bereichs 102 mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem Verhältnis des zweiten Bereichs 104 mit einer minimalen Dicke (t_min) über die gesamte seitliche Breitenachse 110 größer oder gleich etwa 2,3, wahlweise größer oder gleich etwa 2,5 und in bestimmten Variationen, wie nachfolgend näher beschrieben, gegebenenfalls größer oder gleich etwa 3,0. In einer Variation kann der erste Bereich 102 eine Dicke aufweisen, die sich von mehr als oder gleich etwa 8 mm bis weniger als oder gleich etwa 25 mm, beispielsweise etwa 9,2 mm erstreckt, während die zweiten und dritten Bereiche 104, 106 Dicken von mehr als oder gleich etwa 3 mm bis weniger als oder gleich etwa 10 mm, beispielsweise etwa 6 mm unter Einhaltung der oben angegebenen maximalen/minimalen Dickenverhältnisse aufweisen können. Wie in 2 dargestellt, kann die Dickenänderung über die gesamte seitliche Breitenachse 110 als ein asymmetrisches Dickenprofil betrachtet werden. Wie oben erwähnt, war es vor der vorliegenden Technik nicht möglich, in Bändern aus hochfesten Legierungsmaterialien asymmetrische Dickenprofile breitseitig zu erzeugen. Obwohl nicht dargestellt, kann das asymmetrische Dickenprofil über die seitliche Breitenachse 110 außerdem einen oder mehrere zusätzliche Dickenbereiche aufweisen, die sich von den ersten und zweiten Bereichen unterscheiden. Beispielsweise kann ein dritter Bereich mit einer dritten Dicke vorhanden sein, die größer als die minimale Dicke (t_min) und kleiner als die maximale Dicke (t_max) ist.
Der erste Bereich 102 des Vorläuferbandes 100 weist eine erste Breite mit der Bezeichnung „w₁“ auf. Die erste Breite w₁ beinhaltet Übergangsbereiche w'₁, wobei sich die Dicke des Vorläuferbandes 100 von der zweiten Dicke (dargestellt als min) im zweiten Bereich 104 auf die erste Dicke (dargestellt als max) des ersten Bereichs 102 oder der dritten Dicke des dritten Bereichs 106 erhöht.
In bestimmten Variationen kann das Vorläuferband 100 eine Gesamtbreite (über die gesamte seitliche Breitenachse 110 gemessen) von mehr als oder gleich etwa 120 mm bis zu etwa 2.000 mm (z. B. mehr als oder gleich etwa 2 m) aufweisen, während bei bestimmten Variationen eine Gesamtbreite wahlweise mehr als oder gleich etwa 500 mm bis weniger als oder gleich etwa 2.000 mm betragen kann. In bestimmten Aspekten kann eine maximale Länge des ersten Bereichs 102 mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 1.800 mm betragen. Eine maximale Länge des zweiten Bereichs 104 kann ebenfalls mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 1.800 mm betragen. In bestimmten Aspekten kann eine maximale Länge des ersten Bereichs 102 mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 100 mm betragen, während eine maximale Länge des zweiten Bereichs 104 mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 125 mm betragen kann.
3 zeigt ein Schneidwalzprodukt 120 nach dem maßgeschneiderten Walzprozess (z. B. durch Schneidwalzen 88 in der Schneidwalzstation 86 in 1, die das Vorläuferprodukt 99 bilden), wobei die Dicke im Vergleich zu einer Ausgangsdicke in Vorläuferbändern 100 weiter reduziert wird. In der vorliegenden Offenbarung kann das Paar von Schneidwalzen 88 gedreht werden, kann jedoch eine feste Position in Bezug auf die Höhe über dem passierenden Vorläuferband 100 aufweisen. Auf diese Weise bieten die vorliegenden Verfahren und Systeme eine erheblich verbesserte Qualität bei der Bereitstellung einer gleichmäßigen Dickenreduktion über die gesamte Breite des Vorläuferbandes 100 (um ein besseres Dickenprofil zu erzeugen) und oszillierende Walzen zu vermeiden, durch die eine unerwünschte Variabilität in der in dem nach Maß gewalzten Material gebildeten Dicke entsteht.
Ein erster Bereich 122 des Schneidwalzprodukts 120 ist dicker als ein zweiter Bereich 124 (entsprechend dem ersten Bereich 102 und dem zweiten Bereich 104 des Vorläuferbandes 100). Somit weist der erste Bereich 102 eine erste Dicke (oder Höhe) auf, die dicker als der zweite Bereich 104 mit der zweiten Dicke (oder Höhe) ist. Bemerkenswerterweise weist ein dritter Bereich 126 eine dritte Dicke (oder Höhe) auf, die der zweiten Dicke im zweiten Bereich 124 (und dem dritten Bereich 106 des Vorläuferstreifens 100) entspricht. Die erste Dicke des ersten Bereichs 122 entspricht einer maximalen Dicke (t'_max) des Schneidwalzprodukts 120, während die zweite Dicke im zweiten Bereich 124 einer minimalen Dicke (t'_min) des Schneidwalzprodukts 120 entspricht.
Der erste Bereich 122 des Schneidwalzprodukts 120 weist zudem die erste Breite mit der Bezeichnung w₁ bezeichnet auf, welche im Wesentlichen der ersten Breite w₁ des ersten Bereichs 102 des Vorläuferbandes 100 entspricht. Die erste Breite w₁ des ersten Bereichs 122 beinhaltet dieselben Übergangsbereiche w'₁, da sich die Dicke des Schneidwalzprodukts 120 von einer zweiten Dicke (dargestellt als t'_min) im zweiten Bereich 124 auf die erste Dicke (dargestellt als t'_max) des ersten Bereichs 122 oder die dritte Dicke des dritten Bereichs 126 erhöht.
Die t_max des Vorläuferbandes 100 in 2 wird somit um mehr als oder gleich etwa 50 % reduziert, um t'_max des Schneidwalzprodukts 120 in 3 nach dem Schneidwalzprozess zu bilden. In bestimmten Variationen wird t_max um mehr als oder gleich etwa 75 % reduziert, um t'_max zu bilden. Wenn beispielsweise t_max etwa 9,2 mm beträgt, kann diese um etwa 75 % reduziert werden, um nach dem Schneidwalzen ((9,2 mm – 2,3 mm)/9,2 mm = 0,75·100 = 75 %) t'_max von etwa 2,3 mm zu bilden. Ebenso kann die t_min des Vorläuferbandes 100 in 2 um mehr als oder um gleich etwa 50 % reduziert werden, um nach dem Schneidwalzprozess t'_min des Schneidwalzprodukts 120 in 3 zu bilden. In bestimmten Variationen wird t_min um mehr als oder gleich etwa 75 % reduziert, um t'_min zu bilden. Wenn z. B. t_min etwa 4,0 mm beträgt, kann es um etwa 75 % reduziert werden, um nach dem Schneidwalzen ((4,0 mm – 1,0 mm)/4,0 mm = 0,75·100 = 75 %) t'_min von etwa 1,0 mm zu bilden. Der Betrag der Reduktion der Dicke in dem Schneidwalzprozess zur Bildung des Schneidwalzprodukts 120 kann für die minimalen und maximalen Dicken gleich sein (mit anderen Worten, der Betrag der Reduktion der Dicke ist über die gesamte seitliche Breitenachse 110 gleich). Der Betrag der Dickenreduktion kann sogar mehr als 75 % entsprechen, beispielsweise mehr als oder gleich etwa 80 %, gegebenenfalls mehr als oder gleich etwa 85 % und in bestimmten Variationen mehr als oder gleich etwa 90 %.
Somit bleibt ein Verhältnis eines ersten Bereichs 122 mit einer maximalen Dicke (t'_max) zu einem Verhältnis eines zweiten Bereichs 124 mit einer minimalen Dicke (t'_min) über die seitliche Breitenachse 110 in dem Schneidwalzprodukt 120 vor dem Schneidwalzen gleich dem Verhältnis des Vorläuferbandes. Das Verhältnis von t'_max bis t'_min kann also mehr als oder gleich etwa 2,3, gegebenenfalls mehr als oder gleich etwa 2,5 und in bestimmten Variationen, gegebenenfalls mehr als oder gleich etwa 3,0 betragen. In einer Variante kann der erste Bereich 122 eine Dicke aufweisen, die sich auf mehr als oder gleich etwa 1,5 mm bis weniger als oder gleich etwa 3,5 mm, beispielsweise etwa 2,3 mm, erstreckt, während der zweite und der dritte Bereich 124, 126 unter Einhaltung der oben angegebenen maximalen/minimalen Dickenverhältnisse Dicken von mehr als oder gleich etwa 0,5 mm bis weniger als oder gleich etwa 1,5 mm, beispielsweise etwa 1 mm, aufweisen können. 3 behält ein asymmetrisches Dickenprofil über die gesamte seitliche Breitenachse 110.
In bestimmten Aspekten kann eine maximale Länge des ersten Bereichs 122 in dem Schneidwalzprodukt 120 mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 1.800 mm betragen. Eine maximale Länge des zweiten Bereichs 124 kann ebenfalls mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 1.800 mm betragen. In bestimmten Aspekten kann eine maximale Länge des ersten Bereichs 122 mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 100 mm betragen, während eine maximale Länge des zweiten Bereichs 124 mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 125 mm betragen kann.
In verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung Verfahren zur Bildung eines maßgeschneiderten Vorläufers aus einem Blech oder Blechband einer hochfesten Metalllegierungsplatine bereit. Die hochfeste Metalllegierung kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus: hochfesten Stahllegierungen, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Titanlegierungen und Kombinationen derselben besteht. Bei den repräsentativen, hochfesten Metalllegierungen kann es sich um weiterentwickelte hochfeste Stähle, wie z. B. weiterentwickelte hochfeste Stähle der dritten Generation, wie etwa abgeschreckte und partitionierte (Q&P)-Stähle und Stähle mit mittlerem Mangangehalt, TRIP-Stahl (TRIP – „Transformationsinduzierte Plastizität“), wie z. B. TRIP 690 und TRIP 780, Zweiphasenstahl (DP), Komplexphasenstahl (CP), hochfester, niedriglegierter Stahl (HLSA), martensitischer Stahl (MS), rostfreien Stahl, Aluminiumlegierungen der 5000er Serie, Aluminiumlegierungen der 6000er Serie, Aluminiumlegierungen der 7000er Serie und dergleichen, handeln.
Ein Blech oder Blechband des hochfesten Metalls kann eine Spule aus Metallmaterial sein, die noch nicht in einzelne Platinen geschnitten ist. Nach dem Schneidwalzprozess kann das Schneidwalzprodukt 120 weiter behandelt und verarbeitet werden. Das Schneidwalzprodukt 120 kann beispielsweise einer sekundären Wärmebehandlung unterzogen werden (z. B. nach dem Aufwickeln des Schneidwalzprodukts 120 in eine Spule). Alternativ dazu kann das Schneidwalzprodukt 120 auf eine Platinenfertigungsstation (nicht dargestellt) übertragen werden, wo das Blech des Schneidwalzprodukts 120 in kleinere, diskrete unterschiedlichen Platinen oder Bleche geschnitten wird, die zu separaten dreidimensionalen Karosseriebauteilen mit dreidimensionalen geometrischen Querschnitten geformt werden können.
4 zeigt eine exemplarische kontinuierliche Walzumformungsanlage 150. Ein Schneidwalzprodukt wurde gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung verarbeitet und kann daher ein Dickenprofil aufweisen, das zunächst durch Gießen der Dicke-Profilierung breitseitig geformt und in einem Schneidwalzprozess weiterverarbeitet wird. Somit kann das nach Schneidwalzprodukt in ein nach Maß gewalztes Blechband 152 geschnitten werden, das mindestens einen ersten Bereich 154 mit einer ersten Dicke und einen zweiten Bereich 156 mit einer zweiten unterschiedlichen breitseitigen Dicke aufweist. Das nach Maß gewalzte Blechband 152 wird in einen Multiwalzengetriebezug 157 mit einer Vielzahl von Walzen 158 in verschiedenen Höhen und Positionen transportiert, die das passierende Metallmaterial durch Walzen in ein komplexes dreidimensionales Formteil verarbeiten und formen. Das Material kann bei einer erhöhten Temperatur (unterhalb des Schmelzpunktes der Legierung) kaltgewalzt oder warmgewalzt werden. In der Strangwalzumformungsanlage 150 kann das nach Maß gewalzte Blechband 152 mit einem variablen Breiten-Dickenprofil walzenförmig ausgebildet sein, um ein einheitliches, hochfestes, dreidimensional geformtes Karosseriebauteil 160 zu erzeugen. Es ist anzumerken, dass andere alternative Techniken zur Herstellung von dreidimensional geformten Strukturen aus nach Maß gewalzten Blechbändern mit variabler Dicke, wie z. B. Stanzen, Biegen, Kantenpressen, Hydroformverfahren, Presshärten und dergleichen, angewendet werden können. Die hochfeste dreidimensional geformte Körperkomponente kann eine Tragfähigkeit aufweisen und weist daher eine Festigkeit von größer oder gleich etwa 400 MPa, gegebenenfalls von größer oder gleich etwa 400 MPa bis kleiner oder gleich etwa 2000 auf MPa.
Ein Querschnitt eines repräsentativen Karosseriebauteils 160, das in der Strangwalzumformungsanlage 150 in 4 ausgebildet ist, ist in 5 dargestellt. Das durch Walzumformung gebildete Karosseriebauteil 160 kann frei von Schweißstellen sein. Das Karosseriebauteil 160 weist mehrere erste Bereiche 172 mit einer ersten Dicke und eine Vielzahl von zweiten Bereichen 174 mit einer zweiten Dicke auf, wobei die erste Dicke geringer als die zweite Dicke ist. Wie dargestellt, wird das Blechband an einer Naht 176 auf sich selbst gefaltet, um eine geschlossene Struktur zu bilden. Es ist anzumerken, dass die mehreren Bereiche mit unterschiedlichen Dicken über die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung gebildet werden können. Somit weist das Karosseriebauteil 160 je nach Dicke des jeweiligen Bereichs unterschiedliche Bereiche auf, die verschiedenartige Materialeigenschaften aufweisen. In bestimmten Aspekten ist der zweite Bereich 174 des Karosseriebauteils hochfest, da er eine Festigkeit von mehr als oder gleich etwa 400 MPa bis weniger als oder gleich etwa 2.000 MPa aufweist. Die Möglichkeit, die Dicken in der Tiefe wahlweise auf einem nach Maß gewalzten Blechband zu kontrollieren, ermöglicht ein breites Spektrum an neuen Gestaltungsmöglichkeiten für Bauteile, die bisher mit maßgeschneiderten Kaltwalz-Umformungsverfahren in Längsrichtung mit variabler breitseitiger Dicke nicht möglich waren.
Das nach Maß gewalzte Metallband kann zu einem hochfesten Bauteil, wie z. B. einem KFZ-Bauteil, weiterverarbeitet werden. Der Hauptabschnitt der hochfesten Komponente kann ein einheitliches, dreidimensionales Karosseriebauteil sein. Wie hierin erwähnt, ist eine „einheitliche“ Struktur eine Struktur mit mindestens einem Abschnitt, der aus einer einzelnen Blechplatine besteht. In bestimmten Aspekten betrachtet die vorliegende Offenbarung somit hochfeste KFZ-Bauteile, die ein einheitliches dreidimensionales Karosseriebauteil sein können, das aus einer hochfesten Metalllegierung geformt wurde. Das einheitliche, dreidimensionale Karosserieteil hat einen ersten Bereich, der mindestens eine Materialeigenschaft, wie z. B. Stärke aufweist, die sich von der eines zweiten Bereichs unterscheidet. Zu den Materialeigenschaften zählen unter anderem Zugfestigkeit, Streckgrenze, Steifigkeit, Duktilität, Dehnung, Formbarkeit, Energieabsorption und dergleichen, sowie Kombinationen derselben. Die unterschiedlichen Eigenschaften in dem Karosseriebauteil sind auf eine variable Dicke zurückzuführen, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung von der Breite der variablen Dicke des nach Maß gewalzten Blechbandes verliehen wird.
Während die einheitlichen Strukturen insbesondere zur Verwendung in Komponenten eines Kraftfahrzeugs oder für andere Fahrzeuge (z. B. Motorräder, Boote, Traktoren, Busse, Wohn- und Campingmobile und Panzer) geeignet sind, können sie jedoch auch in einer Vielzahl anderer Industriezweige und Anwendungsbereiche, darunter auch in Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Büroausrüstung und Möbel, industrielle Anlagen und Maschinen, Landmaschinen oder schwere Maschinen verwendet werden, um nur einige Beispiele zu nennen. Nicht einschränkende Beispiele von Fahrzeugen, die mit der aktuellen Technologie hergestellt werden können, beinhalten Automobile, Traktoren, Busse, Motorräder, Boote, Wohn- und Campingmobile, sowie Panzer. Weitere exemplarische Tragwerkstrukturen, die mittels der aktuellen Technologie hergestellt werden können, sind unter anderem Gebäude, wie z. B. Wohn- und Bürogebäude, Schuppen, Lagerhallen und Geräte. Das hochfeste strukturelle KFZ-Bauteil kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus: Kippschienen, Stützpfeilern, A-Säulen, B-Säulen, C-Säulen, D-Säulen, Scharniersäulen, Fahrzeugtüren, Dächern, Hauben, Kofferraumklappen, Motorschienen und in bestimmten Variationen aus Kombinationen derselben besteht.
6 und 7 zeigen eine hochfeste strukturelle KFZ-Bauteilanordnung, die einen einheitlichen dreidimensionalen Karosserieabschnitt aufweist, der aus einer hochfesten Metalllegierung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung gebildet ist. Genauer gesagt, ist die hochfeste strukturelle KFZ-Bauteilanordnung in 6 eine Schnittansicht einer repräsentativen Kipphebelstruktur oder -anordnung 200. Die Kipphebelanordnung 200 beinhaltet eine Innenverkleidung 202 und eine äußere Verkleidung 204, die an Nähten oder Gelenken 206 miteinander verbunden sind. 7 zeigt eine Schnittansicht der inneren Verkleidung 202. Die Innenverkleidung 202 wird aus einem nach Maß gewalzten Blechband gebildet, das gemäß der vorliegenden Offenbarung wie das maßgeschneiderte Walzprodukt 120 in 3 gebildet wird, das selbst durch maßgeschneidertes Walzen und aus dem Vorläuferband 100 in 2 gebildet wird. Somit wurde die Innenverkleidung 202 aus einem nach Maß gewalzten Blechband gebildet, das in einem Verfahren ähnlich dem in 4 verarbeitet wurde, um eine dreidimensionale Struktur mit einer komplexen Form zu erzeugen. Alternativ dazu kann der gesamte Querschnitt (Umfang) nach dem in 4 dargestellten Verfahren walzgeformt werden.
Die Innenverkleidung 202 beinhaltet einen ersten Bereich 212 mit einer ersten Dicke (entsprechend dem ersten Bereich 122 des Schneidwalzprodukts 120), einen zweiten Bereich 214 mit einer zweiten Dicke (entsprechend dem zweiten Bereich 124 des Schneidwalzprodukts 120) und einen dritten Bereich 216 mit einer dritten Dicke (entsprechend dem dritten Bereich 126 des Schneidwalzprodukts 120). Es ist anzumerken, dass während der Walzumformung oder eines anderen dreidimensionalen Formgebungsverfahrens die Dicken des nach Maß gewalzten Blechbandes in bestimmten Bereichen weiter verändert werden können und somit zusätzliche Dickenbereiche erzeugen können. Wie dargestellt, ist die erste Dicke des ersten Bereichs 212 größer als die zweite Dicke des zweiten Bereichs 214 und die dritte Dicke des dritten Bereichs 216. Des Weiteren sind zwei Übergangsbereiche 216 ausgebildet, bei denen die Dicken zwischen verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichen Dicken zunehmen/abnehmen. Auf diese Weise wird ein nach Maß gewalztes Blechband, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Technologie mit variabler breitseitiger Dicke und insbesondere einer asymmetrischen variablen Dicke in einem asymmetrischen Dickenprofil hergestellt wird, verwendet, um einen einheitlichen, dreidimensionalen, hochfesten Karosserieabschnitt zu bilden.
Die Außenverkleidung 204 weist ebenfalls eine variable Dicke auf, die einen ersten Bereich 222 mit einer ersten Dicke, zwei zweite Bereiche 224 mit einer zweiten Dicke und zwei dritte Bereiche 226 mit einer dritten Dicke aufweist. Wie dargestellt, ist die zweite Dicke des zweiten Bereichs 224 größer als die erste Dicke des ersten Bereichs 222 oder die dritte Dicke des dritten Bereichs 226. Die dicksten und stärksten zweiten Bereiche 224 entsprechen den Ecken der Außenverkleidung. Der erste Bereich 222 weist eine reduzierte Dicke auf, um eine Massenreduktion bereitzustellen. Die Außenverkleidung 204 kann dann, wie in der Anordnung in 6 dargestellt, mit der Innenverkleidung 202 verbunden werden, um eine strukturelle Kipphebelanordnung für ein Kraftfahrzeug zu bilden. Die Kipphebelanordnung 200, die aus Komponenten gebildet ist, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung hergestellt sind, ermöglicht die Beseitigung verschiedener Verstärkungsteile, wie z. B. Eckverstärkungen, die herkömmlicherweise verwendet wurden, um der Anordnung, eine zusätzliche Festigkeit in Bereichen zu verleihen, in denen es erforderlich ist, um großen Kräften standzuhalten.
8 zeigt eine Explosionsdarstellung einer herkömmlichen Kipphebelanordnung 230. Die Kipphebelanordnung 230 beinhaltet eine Innenverkleidung 232 und eine Außenverkleidung 234. Die Kipphebelanordnung 230 beinhaltet eine erste Eckverstärkung 236 und eine zweite Eckverstärkung 238. Eine Reihe von inneren Versteifungsleitblechen 240 ist innerhalb der Mitte der Kipphebelanordnung 230 angeordnet. Nach dem Zusammenbau ist die Innenverkleidung 232 mit der Außenverkleidung 234 verbunden, wobei die erste und die zweite Eckverstärkung 236, 238 die Ecken befestigen und die inneren Versteifungsleitbleche 240 eine zusätzliche Steifigkeit und Festigkeit im Inneren bereitstellen. Beim Vergleich der Konstruktion der Kipphebelanordnung 200, die aus nach Maß gewalzten Blechbändern gebildet ist, die gemäß der vorliegenden Offenbarung (in den 6 und 7) mit der herkömmlichen Ausgestaltung der Kipphebelanordnung 230 in 8 ausgebildet sind, können die ersten und zweiten Eckverstärkungen 236, 238 durch die Integration von Metall in eine dickere Ecke beim Gießen beseitigt werden. Diese Ausgestaltung der Kipphebelanordnung 200 beseitigt somit eine separate Eckverstärkung und ein damit verbundenes Punktschweißen, was zu einer weiteren Verzerrung führen kann. In bestimmten Variationen können einige oder alle der inneren Versteifungsleitbleche 240 von der Kipphebelanordnung entfernt werden. Auf diese Weise wird ein nach Maß gewalztes Blechband, das gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Technologie mit variabler breitseitiger Dicke und insbesondere einer asymmetrischen variablen Dicke in einem asymmetrischen Dickenprofil hergestellt ist, verwendet, um ein dreidimensionales hochfestes Strukturbauteil für ein Kraftfahrzeug zu bilden, das eine höhere Festigkeit, eine bessere mechanische Leistung und ein leichteres Gewicht aufweist.
So stellt die vorliegende Offenbarung in verschiedenen Aspekten Verfahren zum Stranggießen eines Materialbandes dar, das mit variierender Dicke über die gesamte Breite des Bandes hergestellt wird, wodurch bei der nachfolgenden Verarbeitung ein effizientes Schneidwalzen ermöglicht wird. Das gegossene Band mit einem breitseitig variierenden Dickenprofil wird zunächst mit Profilwalzen und/oder Blöcken hergestellt, sodass die resultierende Dicke für den nachfolgenden Schneidwalzprozess ideal ist. Das Schneiden des Bandes auf diese Weise ermöglicht eine gleichmäßigere Reduktion (und damit eine bessere Mikrostrukturregulierung) während der nachfolgenden Schneidwalzprozesse. Dies verbessert die Fähigkeit, nach Maß gewalzte Blechbänder mit Eigenschaften herzustellen, die unter Verwendung der Dicke des Ausgangsbandes regulierbar sind. Darüber hinaus erhöhen die Verfahren des maßgeschneiderten Gießens eines Bandes gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung eine Reihe von verfügbaren Dicken für die Schneidwalzprozesse. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung und Materialien, die aus solchen Verfahren hergestellt wurden, sind aufgrund des effizienteren Walzprozesses im Vergleich zu einem herkömmlichen Kaltwalz-Schneidwalzverfahren kostengünstiger. Die Verfahren der vorliegenden Offenbarung können des Weiteren die Kosten- und Spannungskonzentration, die durch das maßgeschneiderte Schweißen der verschiedenen Zuschnitte entsteht, vermeiden, um das zur Formung geeignete Blechband zu bilden.
9 zeigt eine alternative Variante der vorliegenden Offenbarung, bei der die Verfahren in der Stranggießwalzanlage 250 zum Bilden eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke durchgeführt werden. Die flüssige 252 hochfeste Metalllegierung verlässt einen Ofen und alle Metallverarbeitungsgeräte (nicht dargestellt). Die Flüssigkeit 252 kann eine Temperatur aufweisen, die nahe dem oder größer als der Schmelzpunkt der hochfesten Legierung, wie beispielsweise einer der oben im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Legierungen, ist. Die Flüssigkeit 252 kann kontinuierlich über jedes Metallverarbeitungsgerät transportiert werden, das typischerweise in der Metallumformungsindustrie verwendet wird.
Die Flüssigkeit 252 tritt in ein Paar von Gießwalzen 260 ein, die eine obere Gießwalze 262 und eine untere Gießwalze 264 beinhalten. Sowohl die obere Gießwalze 262 als auch die untere Gießwalze 264 weist eine strukturierte Oberfläche 266 auf, die mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Dickenprofilen beinhaltet. Wie dargestellt, beinhaltet die strukturierte Oberfläche 266 eine Vielzahl von ersten Bereichen 268 mit einer ersten Tiefe und einer Vielzahl von zweiten Bereichen 270 mit einer zweiten Tiefe, die sich von der ersten Tiefe unterscheidet. Obgleich lediglich als erste Bereiche 268 und zweite Bereiche 270 dargestellt, kann die strukturierte Oberfläche 266 viele verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Profilen/Tiefen aufweisen, während die ersten und zweiten Bereiche 268, 270 unterschiedliche Dicken aufweisen können. Darüber hinaus können, während die obere Gießwalze 262 und die untere Gießwalze 264 die gleiche strukturierte Oberfläche 266 aufweisen, in alternativen Variationen die Muster und Tiefen der strukturierten Oberflächen 266 zwischen der oberen Gießwalze 262 und der unteren Gießwalze 264 variieren. Das Paar von Gießwalzen 260 könnte zudem eine andere Orientierung aufweisen, zum Beispiel könnte das Paar von Gießwalzen 260 so ausgerichtet sein, dass das Metall anstatt horizontal, wie in 9 dargestellt, vertikal an ihnen vorbeiführt.
Das Paar von Gießwalzen 260 kann in einer festen Höhe über dem Durchgangsband 284 gedreht werden, um die Flüssigkeit 252 in Kontakt mit der strukturierten Oberfläche 266 zu zwingen und dadurch das Material zu verfestigen, während es hindurchtritt, wodurch ein Dickenprofil in dem verfestigten Vorläuferband 284 erzeugt wird. Jede der Gießwalzen 260 kann, beispielsweise mit internen Kühlsystemen, abgekühlt werden, um die Temperatur entlang der strukturierten Oberfläche 266 aufrechtzuerhalten und zu regulieren, während diese mit der Flüssigkeit 252 in Kontakt kommt und die Erstarrung erleichtert. Das verfestigte Vorläuferband 284 definiert eine längsseitige Längsachse 274 und eine seitliche Breitenachse 276 quer zur längsseitigen Längsachse 274. Daher erzeugt der Kontakt mit der strukturierten Oberfläche 266 der oberen Gießwalze 262 und der unteren Gießwalze 264 ein Dickenprofil, wobei die Dicke über die gesamte seitliche Breitenachse 276 des verfestigten Vorläuferbandes 284 variiert. Nach dem Passieren und Inkontaktbringen des Paares von Gießwalzen 260 kann eine Vielzahl von ersten Bereichen 280 des verfestigten Vorläuferbandes 284 eine erste Dicke aufweisen, die dem ersten Bereich 268 mit der ersten Tiefe auf der strukturierten Oberfläche 266 entspricht. Ein zweiter Bereich 282 des Bandes 284 kann eine zweite Dicke aufweisen, die dem zweiten Bereich 270 entspricht, der die zweite Tiefe auf der strukturierten Oberfläche 266 aufweist. Somit wird nach der Strukturierung das flüssige Metall 252 in ein verfestigtes Vorläuferband 284 umgewandelt, das weiter nach Maß gewalzt und verarbeitet werden kann.
Da zur Vereinfachung nur zwei verschiedene Dickenabschnitte in der Vorläuferbändern 284 in 9 dargestellt sind, sind die ersten Bereiche 280 des verfestigten Vorläuferbandes 284 dicker als die zweiten Bereiche 282, da die ersten Bereiche 268 der strukturierten Oberfläche 266 eine größere Tiefe als die zweiten Bereiche 270 der strukturierten Oberfläche 266 aufweisen. Jedoch haben die ersten Bereiche 280, die über die strukturierte Oberfläche 266 erzeugt werden, unterschiedliche Breiten zwischen diskreten Abschnitten. Gleichermaßen haben die zweiten Bereiche 282 unterschiedliche Breiten zwischen diskreten Abschnitten. Somit ist das Dickenoberflächenprofil des verfestigten Vorläuferbandes 284 asymmetrisch und auf das später zu bildende Teil zugeschnitten.
Wie in 1 kann das verfestigte Vorläuferband 284 in 9 in einer nachfolgenden Schneidwalzstation 286 verarbeitet werden. Die besagte Schneidwalzstation 286 kann sich in der gleichen Einrichtung wie die Stranggießwalzanlage 250 oder in einer anderen Verarbeitungseinrichtung befinden. Wenn das verfestigte Vorläuferband 284 zu einer anderen Verarbeitungseinrichtung transportiert wird, kann dieses aufgewickelt und abgewickelt und dann in der Schneidwalzstation 286 verarbeitet werden. Die Schneidwalzstation 286 beinhaltet ein Paar Schneidwalzen 288 mit einer oberen Schneidwalze 290 und einer unteren Schneidwalze 292. Die vorliegende Offenbarung sieht die Verwendung von mehreren Paaren von Schneidwalzen 288 (einen Getriebezug von Schneidwalzen) vor, die entweder im Heiß- oder Kaltwalzbetrieb ausgeführt werden können.
Sowohl die obere Schneidwalze 290 und die untere Schneidwalze 292 weist eine strukturierte Oberfläche 294 auf, die mindestens zwei Bereiche mit unterschiedlichen Dickenprofilen aufweist. Wie die strukturierte Oberfläche 266 des Paares von Gießwalzen 260 beinhaltet die strukturierte Oberfläche 294 eine Vielzahl von ersten Bereichen 296 mit einer ersten Tiefe und eine Vielzahl von zweiten Bereichen 298 mit einer zweiten Tiefe, die sich von der ersten Tiefe unterscheidet. Obgleich lediglich als erste Bereiche 96 und zweite Bereiche 98 dargestellt, kann die strukturierte Oberfläche 294 viele verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Profilen/Tiefen aufweisen. Bemerkenswerterweise kann die strukturierte Oberfläche 294 des Paares von Schneidwalzen 288 das gleiche oder ein ähnliches Dickenprofil zu der strukturierte Oberfläche 266 des Paares der Gießwalzen 260 aufweisen, obwohl die ersten Bereiche 296 und zweiten Bereiche 298 der Schneidwalzen unterschiedliche Tiefen als die ersten Bereiche 268 und die zweiten Bereiche 270 aufweisen, um ein dünneres Vorläuferprodukt 299 mit dem gewünschten Dickenprofil zu erzeugen, wenn dieses durch das Paar von Schneidwalzen 288 hindurchtritt. Sämtliche der oben erwähnten Verhältnisse, Abmessungen und Merkmale im Zusammenhang mit früheren Ausführungsformen gelten für diese Variation, werden jedoch der Kürze halber hier nicht wiederholt. In bestimmten Aspekten wird das Band der reduzierten Dicke des Vorläuferprodukts 299 anschließend wärmebehandelt, um die Materialeigenschaften nach Bedarf zu modifizieren.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch sind diverse Variationen derselben denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, zudem verstehen sich sämtliche Modifikationen dieser Art als Teil der Offenbarung und fallen in deren Schutzumfang.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Metalllegierungsvorläufers mit einer maßgeschneiderten Dicke, welches Folgendes umfasst: Inkontaktbringen einer strukturierten Oberfläche einer Gießwalze oder eines Gießblocks mit einer flüssigen hochfesten Metalllegierung in einem Stranggießverfahren zur Verfestigung der Legierung und zum Erzeugen eines Profilbandes, worin das Profilband eine Längsachse und eine Seitenlänge definiert, wobei die Kontaktierung über die gesamte seitliche Breitenachse in dem Profilband ein asymmetrisches Dickenprofil erzeugt, worin ein Verhältnis eines ersten Bereichs mit einer maximalen Dicke (t_max) zu einem Verhältnis eines zweiten Bereichs mit einer minimalen Dicke (t_min) über die gesamte seitliche Breitenachse mehr als oder gleich etwa 2,3 beträgt; und Abkühlen des Profilbandes mit dem asymmetrischen Dickenprofil, um den hochfesten Metalllegierungsvorläufer zu bilden, der die maßgeschneiderte Dicke aufweist, die in ein nach Maß gewalztes Blechband gewalzt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, worin eine Gesamtbreite des Profilbandes mehr als oder gleich etwa 120 mm bis weniger als oder gleich etwa 2.000 mm beträgt und eine maximale Länge des ersten Bereichs mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 1.800 mm beträgt und eine maximale Länge des zweiten Bereichs mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 1.800 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin eine maximale Länge des ersten Bereichs mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 100 mm beträgt und eine maximale Länge des zweiten Bereichs mehr als oder gleich etwa 60 mm bis weniger als oder gleich etwa 125 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin sich eine maximale Dicke (t_max) von mehr als oder gleich etwa 8 mm bis weniger als oder gleich etwa 25 mm und eine minimalen Dicke (t_min) von mehr als oder gleich etwa 3 mm bis weniger als oder gleich etwa 10 mm erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin mehrere erste Bereiche über die gesamte seitliche Breitenachse, eine Vielzahl zweiter Bereichen über die gesamte seitliche Breitenachse oder sowohl eine Vielzahl der ersten Bereiche als auch eine Vielzahl der zweiten Bereiche über die gesamte seitliche Breitenachse angeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das asymmetrische Dickenprofil einen dritten Bereich mit einer dritten Dicke über die gesamte seitliche Breitenachse des Bandes aufweist, worin die dritte Dicke größer als die minimale Dicke (t_min) und kleiner als die maximale Dicke (t_max) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, worin es sich bei der hochfesten Metalllegierung um einen hochfesten Stahl handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das asymmetrische Dickenprofil ein erstes asymmetrisches Dickenprofil ist und das Verfahren des Weiteren nach dem Abkühlen das Walzen nach Maß des Bandes zwischen mindestens zwei Schneidwalzen umfasst, um ein zweites asymmetrisches Dickenprofil zu definieren, das mindestens etwa 50 % dünner als das erste asymmetrische Dickenprofil ist, um ein nach Maß gewalztes Blechband mit variabler breitseitiger Dicke zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 8, worin das asymmetrische Dickenprofil ein erstes asymmetrisches Dickenprofil ist und das Verfahren des Weiteren das Schneiden des nach Maß gewalzten Blechbandes umfasst, um eine Platine zu bilden, die mindestens einen Teil des zweiten asymmetrischen Dickenprofils umfasst, worin: (i) das zweite asymmetrische Dickenprofil ist nach dem Schneidwalzen mindestens 75 % dünner als das erste asymmetrische Dickenprofil; (ii) eine maximale Dicke (t_max) des ersten asymmetrischen Dickenprofils von mehr als oder gleich etwa 8 mm bis weniger als oder gleich etwa 25 mm und einer minimalen Dicke (t_min) erstreckt sich von mehr als oder gleich etwa 3 mm bis weniger als oder gleich etwa 10 mm, während das zweite asymmetrische Dickenprofil des nach Maß gewalzten Blechbandes eine maximale Dicke (t'_max) von mehr als oder gleich etwa 1,5 mm bis weniger als oder gleich etwa 3,5 mm aufweist und eine minimale Dicke (t'_min) von mehr als oder gleich etwa 0,5 mm bis weniger als oder gleich etwa 1,5 mm; oder sowohl (i) als auch (ii) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, worin aus dem hochfesten Metalllegierungsvorläufer mit der maßgeschneiderten Dicke ein hochfestes strukturelles Metalllegierungs-KFZ-Bauteil mit einer maßgeschneiderten Dicke gebildet wird, wobei das Verfahren des Weiteren Folgendes umfasst: Um ein einheitliches, hochfestes dreidimensional geformtes Karosseriebauteil zu bilden, wobei das Karosseriebauteil einen ersten Bereich mit einer ersten Dicke aufweist, der eine Belastbarkeit aufweist, die sich von einem zweiten Bereich mit einer zweiten Dicke unterscheidet, während das Karosseriebauteil dazu verwendet wird, das hochfeste strukturelle Metalllegierungs-KFZ-Bauteil zu bilden, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus: Kippschienen, Stützpfeilern, A-Säulen, B-Säulen, C-Säulen, D-Säulen, Scharniersäulen, Fahrzeugtüren, Dächern besteht, Hauben, Kofferraumklappen, Motorschienen und Kombinationen derselben besteht.