ES2895030T3

ES2895030T3 - Hoja de metal con propiedades adaptadas

Info

Publication number: ES2895030T3
Application number: ES17797206T
Authority: ES
Inventors: Corrado Bassi; Vinzenz Hofmann; Jörg Simon
Original assignee: Novelis Inc Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: WO2018075353A1; JP6833026B2; JP2019535890A; EP3526352A1; MX2019004231A; US20180106546A1; US20220299267A1; US11874063B2; CN109804094A; KR102227325B1; KR20190071756A; EP3526352B1

Abstract

Un sistema de procesamiento de metales, que comprende: un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una abertura para aceptar un artículo metálico que se mueve en una dirección de procesamiento, el aparato de tratamiento con calor incluye: una o más unidades de calentamiento que puede colocarse cerca del artículo metálico en un primer lado de un plano de separación que intersecta el artículo metálico para elevar la temperatura del artículo de una primera porción del artículo metálico en el primer lado del plano de separación a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor y una o más unidades de enfriamiento que puede colocarse cerca del artículo metálico en un segundo lado del plano de separación para mantener una segunda porción del artículo metálico en el segundo lado del plano de separación por debajo de la temperatura de tratamiento con calor, en donde el artículo metálico está en movimiento en la dirección de procesamiento, y en donde (1) el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de ancho variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y un eje lateral del artículo metálico, o (2) en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de espesor variable, en donde el plano de separación es paralelo a una superficie superior o inferior del artículo metálico, o (3) en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de longitud variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico.

Description

DESCRIPCIÓN

Hoja de metal con propiedades adaptadas

La presente descripción se refiere generalmente a la metalurgia y, más específicamente, al tratamiento con calor de tiras metálicas.

Antecedentes

Los componentes metálicos se pueden usar para muchos propósitos, tales como soportes estructurales para vehículos como los automóviles. Los componentes metálicos pueden formarse a partir de tiras metálicas, por ejemplo, cortando las tiras metálicas en piezas de partida individuales y deformando las piezas de partida individuales en la forma del componente deseado (por ejemplo, mediante estirado).

El documento WO 2014/118724 A2 describe un método de calentamiento por infrarrojos para una placa de acero, que sea capaz de calentar una primera región y una segunda región de una obra en diferentes regiones de temperatura que comprende una pluralidad de lámparas infrarrojas opuestas a dicha obra y un miembro colocado entre la obra y la pluralidad de lámparas infrarrojas, que está dispuesta sobre una región límite entre las regiones primera y segunda.

El documento WO 2016/035893 A1 describe un dispositivo de calentamiento por inducción para una tira metálica.Ciertos componentes pueden requerir una alta resistencia a la tracción, tal como cuando se usan como soporte estructural. Sin embargo, para formar correctamente un componente, a veces el metal debe tener suficiente elasticidad u otras propiedades deseables. Los metales, tales como las aleaciones de aluminio, pueden tratarse con calor para ajustar sus propiedades, tales como la resistencia y la elasticidad. El temple es un proceso de tratamiento con calor que se puede usar para ajustar la resistencia y elasticidad de un metal, que a menudo implica colocar un componente metálico formado en un horno de tratamiento con calor a una temperatura elevada durante un período de tiempo.

Algunos ejemplos de tratamientos con calor pueden incluir:

• Tratamiento con calor T1, que puede implicar el enfriamiento del metal a partir de un proceso de conformación a alta temperatura y el envejecimiento natural del metal a una condición sustancialmente estable;

• Tratamiento con calor T2, que puede implicar el enfriamiento del metal a partir de un proceso de conformación a alta temperatura, un trabajo en frío, y el envejecimiento natural del metal a una condición sustancialmente estable;

• Tratamiento con calor T3, que puede implicar el tratamiento con calor con solución, un trabajo en frío, y el envejecimiento natural del metal a una condición sustancialmente estable;

• Tratamiento con calor T4, que puede implicar el tratamiento con calor con solución, y el envejecimiento natural del metal a una condición sustancialmente estable;

• Tratamiento con calor T5, que puede implicar enfriar el metal a partir de un proceso de conformación a alta temperatura antes de envejecer artificialmente el metal;

• T ratamiento con calor T6, que puede implicar el tratamiento con calor con solución y luego el envejecimiento artificial del metal;

• T ratamiento con calor T7, que puede implicar el tratamiento con calor con solución y luego el sobreenvejecimiento o estabilización del metal;

• Tratamiento con calor T8, que puede implicar el tratamiento con calor con solución, un trabajo en frío, y luego el envejecimiento artificial del metal;

• Tratamiento con calor T9, que puede implicar el tratamiento con calor con solución, el envejecimiento artificial, y luego el trabajo en frío del metal; y

• Tratamiento con calor T10, que puede implicar enfriar el metal a partir de un proceso de conformación a alta temperatura, el trabajo en frío y luego el envejecimiento artificial del metal.

Los tratamientos con calor que mejoran algunas propiedades a menudo pueden influir negativamente en otras propiedades. Por ejemplo, los tratamientos para mejorar la resistencia de un metal pueden reducir la ductilidad de ese metal. Del mismo modo, los tratamientos para mejorar la ductilidad de un metal pueden reducir la resistencia de ese metal. Por lo tanto, cuando se diseñan y fabrican componentes metálicos, incluso cuando se prepara la tira metálica utilizada para fabricar los componentes metálicos, las concesiones a menudo se hacen en algunas propiedades del material de modo que se cumplan los requisitos mínimos de otras propiedades del material. Además, el tratamiento con calor de los componentes formados puede requerir mucho tiempo y equipamiento.

Sumario

La invención se refiere a un sistema de procesamiento de metales, dado en la reivindicación 1, que comprende un aparato de tratamiento térmico variable dimensionalmente que tiene una abertura para aceptar un artículo metálico que se mueve en una dirección de procesamiento, incluyendo el aparato de tratamiento térmico una o varias unidades de calentamiento que se pueden posicionar cerca del artículo metálico sobre un primer lado de un plano de separación que intersecta con el artículo metálico para elevar la temperatura de una primera porción del artículo metálico sobre el primer lado del plano de separación a o sobre una temperatura de tratamiento de calor; y una o más unidades de enfriamiento que se pueden posicionar cerca del artículo metálico sobre un segundo lado del plano de separación para mantener una segunda porción del artículo metálico sobre el segundo lado del plano de separación por debajo de la temperatura de tratamiento térmico,

en donde el artículo metálico está en movimiento en la dirección de procesamiento, y en donde (1) el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de ancho variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y un eje lateral del artículo metálico, o (2) en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de espesor variable, en donde el plano de separación es paralelo a una superficie superior o inferior del artículo metálico, o (3) en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de longitud variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico.

La invención se refiere además a un método dado en la reivindicación 11, para el tratamiento térmico variable de un artículo metálico a través de una dimensión del artículo metálico, comprendiendo el método pasar un artículo metálico móvil a través de un aparato de tratamiento térmico dimensionalmente variable que tiene una unidad de calentamiento y una unidad de enfriamiento colocadas sobre lados opuestos de un plano de separación; en donde el artículo metálico se mueve en una dirección de procesamiento, y en donde (1) el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de ancho variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y un eje lateral del artículo metálico, o (2) en donde el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de espesor variable, en donde el plano de separación es paralelo a una superficie superior o inferior del artículo metálico, o (3) en donde el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de longitud variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico; calentar una primera porción del artículo metálico móvil por la unidad de calentamiento, en donde el calentamiento de la primera porción incluye elevar la temperatura de la primera porción del artículo metálico en movimiento a una temperatura de tratamiento térmico o superior durante un período; y enfriar el artículo metálico en movimiento mediante la unidad de enfriamiento, en donde el enfriamiento del artículo metálico en movimiento incluye la eliminación de calor del artículo metálico en movimiento adyacente a la primera porción lo suficiente como para mantener una temperatura de una segunda porción del artículo metálico en movimiento por debajo de la temperatura de tratamiento térmico, en donde la segunda porción del artículo metálico se encuentra frente al plano de separación de la primera porción.

El término modalidad y los términos similares pretenden hacer referencia en general a la totalidad del objeto de esta descripción y las siguientes reivindicaciones. Debe entenderse que las declaraciones que contienen estos términos no limitan el objeto descrito en la presente descripción ni limitan el significado o el alcance de las siguientes reivindicaciones. Las modalidades de la presente descripción que están abarcadas en la presente están definidas por las siguientes reivindicaciones, y no por este sumario. Este sumario es una descripción general de alto nivel de diversos aspectos de la descripción e introduce algunos de los conceptos que se describen adicionalmente en la sección Descripción Detallada a continuación. Este sumario no pretende identificar características claves o esenciales del objeto reivindicado, ni pretende utilizarse de manera aislada para determinar el alcance del objeto reivindicado. El objeto debe entenderse mediante la referencia a las partes apropiadas de toda la memoria descriptiva de esta descripción, cualquiera o todos los dibujos y cada reivindicación.

Ciertas modalidades de la presente descripción incluyen un sistema de procesamiento de metales, que comprende un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una abertura para aceptar una tira metálica que se mueve a una velocidad de la tira en una dirección de movimiento (por ejemplo, dirección de procesamiento), el aparato de tratamiento con calor incluye: una unidad de calentamiento que puede colocarse cerca de la tira metálica en un primer lado de un plano de separación que intersecta la tira metálica para elevar la temperatura de la tira de una primera porción de la tira metálica en el primer lado del plano de separación a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor; y una unidad de enfriamiento que puede colocarse cerca de la tira metálica en un segundo lado del plano de separación para mantener una segunda porción de la tira metálica en el segundo lado del plano de separación por debajo de la temperatura de tratamiento con calor.

En algunos casos, el plano de separación es paralelo a la tira metálica, la unidad de calentamiento se extiende a través del ancho de la tira metálica cerca del primer lado del plano de separación, y la unidad de enfriamiento se extiende a través del ancho de la tira metálica cerca del segundo lado del plano de separación. En algunos casos, el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal de la tira metálica y perpendicular a la superficie superior de la tira metálica, y el aparato de tratamiento con calor incluye además una unidad de calentamiento adicional que puede colocarse cerca de la tira metálica en el primer lado del plano de separación y opuesta a la tira metálica de la unidad de calentamiento, y una unidad de enfriamiento adicional que puede colocarse cerca de la tira metálica en el segundo lado del plano de separación y opuesta a la tira metálica de la unidad de enfriamiento. En algunos casos, la unidad de calentamiento tiene suficiente potencia de generación de calor y tiene una longitud suficiente para mantener la temperatura de la tira metálica a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor que se mueve a la velocidad de la tira durante un tiempo suficiente para templar la tira metálica. En algunos casos, el sistema comprende además un actuador lineal acoplado al aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para ajustar lateralmente la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento con respecto a la tira metálica para mover el plano de separación con respecto a la tira metálica. En algunos casos, el sistema comprende además un controlador acoplado al actuador lineal para ajustar lateralmente la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica. En algunos casos, el sistema comprende además un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable adicional que tiene una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional colocada cerca de la tira metálica en lados opuestos de un plano de separación adicional, el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable adicional está separado del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, y el plano de separación adicional no es coplanar con el plano de separación. En algunos casos, el plano de separación no es paralelo a una sección transversal lateral de la tira metálica.

Algunas modalidades de la presente descripción incluyen un método para tratar con calor de manera variable una tira metálica a través de una dimensión de la tira metálica que comprende pasar una tira metálica móvil a través de un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una unidad de calentamiento y una unidad de enfriamiento colocadas en lados opuestos de un plano de separación; calentar una primera porción de la tira metálica móvil mediante la unidad de calentamiento, en donde calentar la primera porción incluye elevar la temperatura de la tira de la primera porción de la tira metálica móvil a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor durante un tiempo; y enfriar la tira metálica móvil mediante la unidad de enfriamiento, en donde enfriar la tira metálica móvil incluye eliminar el calor de la tira metálica móvil adyacente a la primera porción lo suficiente para mantener una temperatura de una segunda porción de la tira metálica móvil por debajo de la temperatura de tratamiento con calor, en donde la segunda porción de la tira metálica está ubicada opuesta al plano de separación de la primera porción. Algunos casos describen un producto metálico que tiene un tratamiento con calor de dimensión variable preparado mediante este método.

En algunos casos, el método incluye enfriar la primera porción de la tira metálica móvil después de calentar la primera porción de la tira metálica móvil durante un tiempo. En algunos casos, el método ajusta lateralmente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para mover el plano de separación con respecto a la tira metálica móvil. En algunos casos, el método incluye determinar una posición longitudinal del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable a lo largo de la tira metálica móvil, en donde ajustar lateralmente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye usar la posición longitudinal para mover el plano de separación con respecto a la tira metálica móvil en función de la posición longitudinal. En algunos casos, el plano de separación es paralelo a la tira metálica móvil, el calentamiento de la primera porción de la tira metálica móvil incluye calentar una parte superior e inferior de la tira metálica móvil, y el enfriamiento de la tira metálica móvil incluye la eliminación de calor de otra de la parte superior e inferior de la tira metálica móvil. En algunos casos, el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal de la tira metálica móvil y perpendicular a la superficie superior de la tira metálica móvil, el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye además una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional, cada una posicionada en lados opuestos del plano de separación y ambas posicionadas opuestas a la tira metálica móvil de la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento, el calentamiento de la primera porción de la tira metálica móvil incluye calentar la superficie superior y una superficie inferior de la tira metálica móvil cerca de la primera porción, y el enfriamiento de la tira metálica móvil incluye el enfriamiento de la superficie superior y la superficie inferior de la tira metálica móvil cerca de la segunda porción.

Breve descripción de los dibujos

La memoria descriptiva hace referencia a las siguientes figuras adjuntas, en las que el uso de los mismos números de referencia en diferentes figuras pretende ilustrar componentes iguales o análogos.

La Figura 1 es un diagrama axonométrico de un sistema de procesamiento de metales para proporcionar un tratamiento con calor de ancho variable a una tira metálica.

La Figura 2 es una vista desde arriba de un sistema de procesamiento de metales para proporcionar un tratamiento con calor de ancho variable a una tira metálica.

La Figura 3 es una vista delantera en sección transversal del sistema de procesamiento de metales de la Figura 2.

La Figura 4 es un diagrama axonométrico de una tira metálica adaptada que se ha sometido a un tratamiento con calor de ancho variable antes de formarse.

La Figura 5 es un diagrama axonométrico de un componente metálico formado a partir de la tira metálica adaptada de la Figura 4.

La Figura 6 es una vista delantera de un componente metálico formado fabricado a partir de una tira metálica adaptada. La Figura 7 es una vista desde arriba de un segmento de tira metálica adaptada que tiene una región de resistencia media ubicada lateralmente entre una región de baja resistencia y una región de alta resistencia.

La Figura 8 es una vista desde arriba de un segmento de la tira metálica adaptada que tiene una región de alta resistencia ubicada lateralmente entre una región de baja resistencia y una región de resistencia media.

La Figura 9 es una vista desde arriba de un segmento de la tira metálica adaptada que tiene una región de muy alta resistencia ubicada lateralmente entre dos regiones de alta resistencia. Las regiones de transición se pueden ubicar entre la región de muy alta resistencia y las regiones de alta resistencia.

La Figura 10 es una vista desde arriba de un segmento de una tira metálica adaptada que tiene una región de alta resistencia separada lateralmente de una región de baja resistencia.

La Figura 11 es un diagrama axonométrico de un sistema de procesamiento de metales para proporcionar un tratamiento con calor de grosor variable a una tira metálica.

La Figura 12 es una vista desde arriba de un sistema de procesamiento de metales para proporcionar un tratamiento con calor verticalmente variable a una tira metálica.

La Figura 13 es una vista delantera en sección transversal del sistema de procesamiento de metales de la Figura 12. La Figura 14 es un diagrama de combinación que muestra una gráfica que muestra la relación entre la resistencia a la tracción y la elongación para la primera y segunda composiciones metálicas y una tira metálica de ejemplo.

La Figura 15 es una gráfica que muestra la relación entre la resistencia a la tracción y el tiempo de exposición a la temperatura para una aleación de aluminio de ejemplo para varias temperaturas de tratamiento con calor.

La Figura 16 es un diagrama de combinación que representa una tira metálica que tiene un tratamiento con calor de ancho variable, que cambia longitudinalmente, y un conjunto de piezas de partida metálicas cortadas a partir de la tira metálica.

La Figura 17 es un diagrama de combinación que representa la tira metálica de la Figura 16 que tiene un tratamiento con calor de ancho variable, que cambia longitudinalmente, y una gráfica que muestra la temperatura de tratamiento con calor a lo largo del tiempo utilizada para tratar la tira metálica.

La Figura 18 es un diagrama de flujo que representa un proceso para procesar tiras metálicas utilizando un tratamiento con calor de dimensión variable.

La Figura 19 es un diagrama de flujo que representa un proceso para aplicar el tratamiento con calor de dimensión variable a las tiras metálicas.

La Figura 20 es una vista lateral de un sistema para tratar con calor dimensionalmente una pieza de partida metálica usando unidades de calentamiento móviles de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 21 es una vista lateral de un sistema para tratar con calor dimensionalmente una pieza de partida metálica usando un horno de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 22 es un gráfico que representa la relación entre la resistencia a la tracción y el tiempo de exposición a la temperatura para una aleación de aluminio de ejemplo para varias temperaturas de tratamiento con calor utilizando los sistemas de las Figuras 20 y 21, de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 23 es un diagrama de flujo que representa un proceso para tratar con calor dimensionalmente piezas de partida metálicas de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 24 es un conjunto de gráficos que representan la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una parte tratada con calor de dimensión variable de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La Figura 25 es un conjunto de gráficos que representan la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una parte tratada con calor de dimensión variable de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La Figura 26 es una gráfica que representa varias propiedades mecánicas y comportamiento de semi-choque para una parte de aluminio tratada con calor de dimensión variable tratada en un horno a 600 °C de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 27 es una gráfica que representa varias propiedades mecánicas y comportamiento de semi-choque para una parte de aluminio tratada con calor de dimensión variable en un horno a 650 °C de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 28 es una gráfica que representa varias propiedades mecánicas y el comportamiento de choque completo para una parte de aluminio tratada con calor de dimensión variable tratada en un horno a 650 °C de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 29 es una vista lateral de una unidad de control de la temperatura del fluido de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 30 es una vista lateral de una unidad de control de la temperatura de la banda móvil de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 31 es una vista lateral de una unidad de calentamiento por inducción de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

La Figura 32 es un diagrama esquemático de un aparato de prueba de perforación para probar las partes tratadas con calor de dimensión variable de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción.

Descripción detallada

Ciertos aspectos y características de la presente descripción se relacionan con el tratamiento con calor de tiras metálicas móviles con variabilidad dimensional para inducir temples de dimensión variable. El tratamiento de una tira metálica con variabilidad dimensional puede incluir proporcionar un tratamiento con calor diferente a diferentes regiones de la tira metálica a través de una dimensión (por ejemplo, ancho, longitud o grosor) de la tira metálica. La tira metálica resultante puede, por lo tanto, incluir múltiples regiones a través de una dimensión, donde cada región tiene diferentes propiedades (por ejemplo, propiedades mecánicas, tales como resistencia y elasticidad). Se puede usar un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para tratar con calor una tira metálica móvil con variabilidad dimensional. El aparato puede incluir una o más unidades de calentamiento adecuadas para mantener la temperatura de una tira metálica que se mueve cerca del aparato a una temperatura de tratamiento con calor. El aparato también puede incluir una o más unidades de enfriamiento ubicadas cerca de las unidades de calentamiento para absorber el calor y enfriar la tira metálica para minimizar la cantidad de calor transferido desde una primera región de la tira metálica (por ejemplo, una región receptora de tratamiento con calor) a una segunda región de la tira metálica (por ejemplo, una región que no se trata con calor, al menos durante esta etapa). El tratamiento con calor de dimensión variable se puede usar para producir tiras metálicas que tienen propiedades que se adaptan a usos específicos.

Ciertos aspectos y características de la presente descripción pueden ser aplicables al uso con artículos metálicos móviles distintos de las tiras metálicas además de las tiras metálicas. Ejemplos de otros artículos metálicos móviles pueden incluir placas metálicas móviles, placas o artículos metálicos de otros grosores. Por lo tanto, cualquier referencia a una lámina de metal con respecto a ciertos aspectos de la presente descripción puede sustituirse con referencia a una placa metálica, una plancha metálica, u otro artículo de metal, según sea apropiado. Como se usa en la presente descripción, una placa generalmente tiene un grosor en un intervalo de 5 mm a 50 mm. Por ejemplo, una placa puede referirse a un producto de aluminio con un grosor de aproximadamente 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm o 50 mm. Como se usa en la presente descripción, una lámina plancha (también denominada placa de lámina) generalmente tiene un grosor de aproximadamente 4 mm a aproximadamente 15 mm. Por ejemplo, una plancha puede tener un grosor de 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm o 15 mm. Como se usa en la presente descripción, una lámina generalmente se refiere a un producto de aluminio que tiene un grosor de menos de aproximadamente 4 mm. Por ejemplo, una lámina puede tener un grosor inferior a 4 mm, inferior a 3 mm, inferior a 2 mm, inferior a 1 mm, inferior a 0.5 mm, inferior a 0.3 mm o inferior a 0.1 mm.

En esta solicitud se hace referencia al temple o condición de la aleación. Para una comprensión de las descripciones del temple de la aleación más comúnmente utilizadas, véase “American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems". Una condición F o temple se refiere a una aleación de aluminio según tal como se fabrica. Una condición o temple O se refiere a una aleación de aluminio después del recocido. Una condición o temple T4 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento con calor con solución (es decir, la solucionización) seguida por un envejecimiento natural. Una condición o temple T6 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento con calor con solución seguido por un envejecimiento artificial. Una condición o temple T7 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento con calor con solución y luego seguido por un sobreenvejecimiento o una estabilización. Una condición o temple T8 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento con calor con solución, seguido por un trabajo en frío y luego por un envejecimiento artificial. Una condición o temple T9 se refiere a una aleación de aluminio después del tratamiento con calor con solución, seguido por un envejecimiento artificial, y luego por un trabajo en frío. Una condición o temple H1 se refiere a una aleación de aluminio después de un endurecimiento por deformación. Una condición o temple H2 se refiere a una aleación de aluminio después de un endurecimiento por deformación seguida de un recocido parcial. Una condición o temple H3 se refiere a una aleación de aluminio después de un endurecimiento por deformación y una estabilización. Un segundo dígito después de la condición o temple HX (por ejemplo, H1X) indica el grado final de endurecimiento por deformación.

Puede ser deseable producir un componente metálico que tenga diferentes propiedades en diferentes regiones del componente. Por ejemplo, un soporte estructural para automóviles, tal como un pilar B, puede requerir una alta resistencia en algunas regiones, tal como cuando se pueden concentrar cargas sustanciales durante un choque o cuando un vehículo rueda, pero con una gran capacidad de formación (por ejemplo, ductilidad) en otras regiones (por ejemplo, para evitar grietas), tal como cerca del fondo donde el metal experimenta una conformación sustancial para lograr la forma contorneada correcta. En otro ejemplo, un panel exterior de automóvil, tal como un panel de puerta, puede proporcionarse con una alta resistencia en una superficie exterior y una alta ductilidad en una superficie interior. La alta resistencia en la superficie exterior puede evitar daños, tales como picaduras, desgaste, abolladuras e impactos, mientras que la alta ductilidad en la superficie interior puede ayudar a la conformabilidad general del componente.

Cuando se produce un componente metálico a partir de material metálico (por ejemplo, tiras metálicas enrolladas o piezas de partida metálicas), puede ser conveniente utilizar un metal que ya haya sido tratado con calor para que no sea necesario un tratamiento con calor adicional, reduciendo así la cantidad de mano de obra, equipamiento, costo monetario y tiempo necesario para crear el componente metálico. Los conceptos descritos en la presente descripción se pueden usar en una línea de procesamiento diseñada específicamente para el tratamiento con calor con variabilidad dimensional, o se pueden incorporar en líneas de procesamiento existentes, tales como las líneas de tratamiento con calor de la solución de recocido continuo (CASH), líneas de troquelado, o líneas de corte. En algunos casos, la tira metálica puede tratarse con calor con una variabilidad dimensional inmediatamente antes de enrollar la tira metálica. El tratamiento con calor del metal a medida que se mueve a través de una línea de procesamiento puede ser más eficiente en el uso del tiempo, los gastos y el uso del equipamiento sobre el tratamiento con calor de un componente después de la formación, lo que a veces se denomina tratamiento con calor posterior a la formación (PFHt ). Por ejemplo, el tratamiento con calor de una tira metálica que pasa a través de una línea de troquelado permite realizar el tratamiento con calor sin la necesidad de un manejo y calentamiento adicionales de los componentes formados requeridos por PFHT. Además, el uso de tiras metálicas adaptadas puede reducir la necesidad de depender del tratamiento con calor durante un proceso de cocción de la pintura. Durante algunos procesos de cocción de la pintura, como en el caso de los automóviles, los paneles de suelo metálico pueden no alcanzar temperaturas suficientes para proporcionar un endurecimiento significativo, al menos debido al efecto de protección contra el calor de los paneles de cierre del revestimiento. Por lo tanto, el tratamiento con calor de preforma puede proporcionar un endurecimiento mejorado a los paneles de suelo que de otra manera no podrían recibir un endurecimiento óptimo. Aunque se describe en la presente descripción con referencia a la aplicación de tratamiento con calor a las tiras metálicas móviles, en algunos casos, un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable se puede usar con piezas de partida metálicas que no se mueven.

Como se usa en la presente descripción, el término "plano de separación" puede referirse a un plano imaginario que separa una tira metálica en una región que se trata con el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable y una región que no se trata con el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable. En algunos casos, cuando sea aplicable, el plano de separación puede referirse al plano imaginario que separa la(s) unidad(es) de calentamiento de la(s) unidad(es) de enfriamiento de un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, tales como los descritos en la presente descripción. En un ejemplo, una tira metálica producida utilizando los aspectos y características de la presente descripción puede tener un temple T4 en un lado del plano de separación y un temple T61 en el otro lado del plano de separación. En algunos casos, se pueden utilizar múltiples planos de separación, proporcionando así tres o más regiones. Cuando se usan tres o más regiones, cada región puede tener un temple diferente o varias regiones no adyacentes pueden compartir el mismo temple. Por ejemplo, en una tira metálica tratada con calor variable de tres temples, una primera región puede ser T4, una segunda región puede ser T61, y una tercera región puede ser T4. Como otro ejemplo, en una tira metálica tratada con calor de dimensión variable de tres temples, una primera región puede ser T4, una segunda región puede ser T61 con una resistencia de aproximadamente 160 mega Pascales (Mpa), y una tercera región puede ser T61 con una resistencia de aproximadamente 190 Mpa. Las regiones con temple T61 se pueden templar a varios por cientos de temple T6 (por ejemplo, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 % u 80 % de T6).

En un ejemplo, un aparato de tratamiento con calor de grosor variable puede inducir un gradiente térmico a través del grosor de una tira metálica. Por ejemplo, cuando se usan aleaciones de aluminio, la unidad de calentamiento puede mantener una temperatura de aproximadamente 250 °C a 300 °C en el lado de la tira metálica que recibe el tratamiento con calor, mientras que la unidad de enfriamiento mantiene una temperatura de aproximadamente 100 °C a 180 °C en el lado de la tira metálica que no recibe tratamiento con calor. Se pueden utilizar otras temperaturas. Al aplicar un gradiente de temperatura adecuado durante un período de tiempo suficiente (por ejemplo, como se define por la velocidad de la tira metálica y la longitud longitudinal de la unidad de calentamiento en la dirección de movimiento o de enrollado), se pueden adaptar específicamente varias propiedades de la tira metálica. Por ejemplo, el tratamiento con calor de grosor variable puede producir una tira metálica con un lado superior que es más duro que un lado inferior.

Los planos de separación pueden estar en cualquier orientación adecuada. Cuando está paralelo a una superficie superior o inferior de la tira metálica, un plano de separación puede intersectar el grosor de la tira metálica para dar como resultado un tratamiento con calor que varía a lo largo del grosor de la tira metálica (es decir, tratamiento con calor de grosor variable). Cuando está perpendicular a una superficie superior o inferior de la tira metálica y a un eje lateral de la tira metálica, un plano de separación puede intersectar la tira metálica para dar como resultado un tratamiento con calor que varía a través del ancho (por ejemplo, un eje lateral) de la tira metálica (es decir, tratamiento con calor de ancho variable). Cuando está perpendicular a una superficie superior o inferior de la tira metálica y paralelo a un eje lateral de la tira metálica, un plano de separación puede intersectar la tira metálica para dar como resultado un tratamiento con calor que varía a lo largo de la longitud (por ejemplo, un eje longitudinal) de la tira metálica (es decir, un tratamiento con calor de longitud variable). Los planos de separación también se pueden ubicar en otras direcciones y se pueden usar múltiples tipos de planos de separación en una única tira metálica. Se puede crear una tira metálica con tratamientos con calor de dimensión variable teniendo un plano de separación que no sea paralelo a una sección transversal lateral de la tira metálica (por ejemplo, un plano de separación que no sea perpendicular tanto a la superficie superior de la tira metálica como al eje longitudinal de la tira metálica).

En general, un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable puede incluir al menos una unidad de calentamiento y al menos una unidad de enfriamiento, colocadas en lados opuestos de un plano de separación. Por ejemplo, en un aparato de tratamiento con calor de grosor variable, una unidad de calentamiento que abarca todo el ancho de una tira metálica puede ubicarse cerca de la superficie superior de la tira metálica y una unidad de enfriamiento que abarca todo el ancho de la tira metálica puede ubicarse cerca de la superficie inferior de la tira metálica, opuesta a la unidad de calentamiento. En otro ejemplo no limitativo, en un aparato de tratamiento con calor de ancho variable, pueden ubicarse dos unidades de calentamiento cerca de las superficies superior e inferior de la tira metálica opuestas entre sí, pero que se extienden por menos del ancho total de la tira metálica, y dos unidades de enfriamiento pueden ubicarse cerca de las superficies superior e inferior de la tira metálica opuestas entre sí y lateralmente adyacentes a las unidades de calentamiento. El plano de separación para dicho ejemplo puede estar aproximadamente cerca del límite entre las unidades de calentamiento y las unidades de enfriamiento.

En algunos casos, un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable puede incluir una o más unidades de calentamiento y ninguna unidad de enfriamiento, en donde la una o más unidades de calentamiento están dispuestas para aplicar un tratamiento con calor diferente en lados opuestos de un plano de separación. Por ejemplo, una primera unidad de calentamiento en un primer lado de un plano de separación puede calentar la porción de la tira metálica cerca de una temperatura que es diferente de la temperatura en que una segunda unidad de calentamiento en un segundo lado del plano de separación calienta la porción de la tira metálica cerca de la segunda unidad de calentamiento.

Un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable puede incluir una o múltiples unidades de calentamiento. Se pueden usar varios tipos de unidades de calentamiento, tales como dispositivos de calentamiento por inducción, dispositivos de calentamiento resistivo, dispositivos termoeléctricos, dispositivos de calentamiento accionados con gas (por ejemplo, llama directa), dispositivos de calentamiento por convección (por ejemplo, fluido caliente circulante, tal como aire), dispositivos de calentamiento por láser, u otros. En algunos casos, una unidad de calentamiento puede proporcionar múltiples zonas de calentamiento controlables individualmente. En algunos casos, una unidad de calentamiento por inducción puede inducir corriente en la tira metálica móvil para generar calor en la tira metálica móvil. El uso de una unidad de calentamiento por inducción puede minimizar o eliminar el contacto directo entre la unidad de calentamiento y la tira metálica móvil. Además, una unidad de calentamiento por inducción puede sintonizarse para generar corriente en o cerca de la superficie de la tira metálica. En algunos casos, la unidad de calentamiento puede ubicarse cerca de la tira metálica, ya que la tira metálica se mueve horizontal, vertical o diagonalmente entre los rodillos u otros soportes. En algunos casos, una unidad de calentamiento puede incorporarse en uno o más rodillos. La unidad de calentamiento puede generar suficiente calor y tener una longitud suficiente para mantener la temperatura de la tira metálica adyacente a las unidades de calentamiento a una temperatura de tratamiento con calor deseada (por ejemplo, 190 °C) durante un período de tiempo deseado (por ejemplo, 1-2 minutos). En algunos casos, una temperatura de tratamiento con calor se puede conocer como temperatura de temple. En algunos casos, una temperatura de tratamiento con calor puede ser una temperatura de recocido, una temperatura de solución, o cualquier otra temperatura adecuada para realizar el tratamiento con calor deseado. En algunos casos, una temperatura de solución para una aleación de metal en particular puede ser una temperatura que sea aproximadamente de 20 °C a 40 °C, de 25 °C a 35 °C, o 30 °C menos que la temperatura del sólido de esa aleación de metal en particular. Como se usa en la presente descripción, calentar un artículo metálico a una temperatura deseada puede incluir calentar el artículo metálico hasta que la temperatura máxima del metal del artículo metálico alcance la temperatura deseada. Como se usa en la presente descripción, calentar un artículo metálico a una temperatura deseada durante un tiempo deseado puede incluir mantener la temperatura máxima del metal del artículo metálico a la temperatura deseada durante el tiempo deseado (por ejemplo, la duración deseada puede comenzar una vez que la temperatura máxima del metal alcance la temperatura deseada).

La longitud de una o un grupo de unidades de calentamiento puede determinarse en función de la cantidad de tiempo deseada en que la tira metálica debe mantenerse a una temperatura de tratamiento con calor y la velocidad de movimiento de la tira metálica. En algunos casos, las unidades de calentamiento pueden necesitar ocupar una longitud significativa, tal como aproximadamente 40 metros. En algunos casos, la tira metálica puede serpentear hacia adelante y hacia atrás a través de múltiples unidades de calentamiento. Por ejemplo, una tira metálica puede serpentear hacia adelante y hacia atrás de tal manera que una única unidad de calentamiento pueda proporcionar calor en una dirección hacia abajo a una porción de la tira metálica que pasa por debajo de la unidad de calentamiento, así como proporcionar calor en una dirección hacia arriba a una porción de la tira metálica que pasa por encima de la unidad de calentamiento. Dicho serpenteado, bucle o envoltura puede reducir el requerimiento lineal de un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable.

En algunos casos, una o más unidades de calentamiento pueden generar un gradiente de temperatura. El gradiente de temperatura puede ser en una dirección longitudinal (por ejemplo, la dirección de enrollado de la tira metálica). Por ejemplo, la primera unidad de calentamiento por la que pasa la tira metálica puede generar más calor que la unidad de calentamiento final por la que pasa la tira metálica. La primera unidad de calentamiento puede así calentar rápidamente la tira metálica desde una temperatura más fría, mientras que las unidades de calentamiento posteriores que generan menos calor pueden mantener la tira metálica a la temperatura de tratamiento con calor deseada.

Un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable puede incluir una o más unidades de enfriamiento. Se pueden usar varios tipos de unidades de enfriamiento, como pulverizadores de fluidos (por ejemplo, chorros de agua o cuchillas de aire), paneles enfriados por agua, rodillos de cobre refrigerados, dispositivos termoeléctricos, toallitas húmedas o cepillos, y otros. La unidad de enfriamiento puede absorber el calor de la tira metálica y/o el aire cerca de la región que no se trata, de modo que la temperatura de la tira metálica en la región que no se trata se mantenga suficientemente baja para que no se produzca el temple. En algunos casos, una unidad de enfriamiento puede ubicarse solo adyacente al borde de una unidad de calentamiento, ya que la unidad de enfriamiento solo necesita extraer suficiente calor para que la conducción térmica no haga que el metal en la región que no se trata se eleve por encima de un límite máximo. Por ejemplo, en un aparato de tratamiento con calor variable lateralmente, una unidad de calentamiento puede extenderse desde un primer borde hasta la mitad del ancho de la tira metálica y la unidad de enfriamiento puede ubicarse solo adyacente a la mitad del ancho de la tira metálica y puede no extenderse hasta el segundo borde de la tira metálica. En algunos casos, las unidades de enfriamiento pueden ubicarse en varios bordes de una unidad de calentamiento. Por ejemplo, en un aparato de tratamiento con calor variable lateralmente, una unidad de enfriamiento puede ubicarse adyacente a un borde lateral de la unidad de calentamiento y una o más unidades de enfriamiento pueden ubicarse en bordes longitudinales adyacentes de la unidad de calentamiento (por ejemplo, para enfriar rápidamente la región tratada de la tira metálica después que esa porción de la tira metálica ha pasado por la unidad de calentamiento o por la última unidad de calentamiento). En algunos casos, la unidad de enfriamiento se puede ubicar cerca de la tira metálica, ya que la tira metálica se mueve horizontalmente, verticalmente o diagonalmente entre los rodillos u otros soportes. En algunos casos, una unidad de enfriamiento se puede incorporar en uno o más rodillos.

En algunos casos, un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable puede incluir motores, actuadores, neumáticos u otros dispositivos para manipular la posición de la(s) unidad(es) de calentamiento y la(s) unidad(es) de enfriamiento para ajustar la ubicación del plano de separación. Por ejemplo, en un aparato de tratamiento con calor de ancho variable, la(s) unidad(es) de calentamiento y la(s) unidad(es) de enfriamiento pueden ser ajustables lateralmente para mover lateralmente el plano de separación. En algunos casos, un aparato de posicionamiento puede manipular la posición de la(s) unidad(es) de calentamiento y la(s) unidad(es) de enfriamiento dinámicamente durante el procesamiento de una tira metálica, tal como para proporcionar una tira metálica con tratamiento con calor de ancho variable donde la ubicación lateral del plano de separación cambia en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica. En algunos casos, la forma de una gráfica que representa el plano de separación en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica puede no ser lineal, y puede comprender formas complejas adaptadas para propósitos específicos.

En algunos casos, un aparato de marcado puede incluir un dispositivo para marcar automáticamente la tira metálica para indicar que se ha realizado un tratamiento con calor de dimensión variable en la tira metálica. El aparato de marcado puede incluir una impresora para depositar tinta sobre una superficie de la tira metálica, un láser para grabar un patrón en la superficie de la tira metálica o cualquier otro dispositivo adecuado para colocar una indicación en la tira metálica. La indicación puede repetirse varias veces a lo largo de la tira metálica o puede colocarse en un único lugar a lo largo de una tira metálica.

Las tiras metálicas adaptadas pueden habilitar componentes metálicos con propiedades adaptadas, tales como la resistencia y ductilidad. Estos componentes metálicos adaptados pueden permitir opciones de diseño expandido, tales como la reducción en el calibre o el grosor de un componente. Por ejemplo, un componente metálico, tal como un pilar B automotriz, puede requerir una cierta ductilidad mínima para la formación y puede requerir un cierto calibre mínimo para proporcionar el soporte estructural necesario dadas las propiedades de resistencia del metal templado uniformemente. El mismo componente se puede crear utilizando los aspectos de tratamiento con calor de dimensión variables descritos en la presente descripción y proporciona la ductilidad necesaria en ciertas regiones, al tiempo que proporciona una resistencia mejorada en otras regiones, permitiendo así que se forme el mismo componente de un metal de calibre más pequeño. Las habilidades mejoradas como éstas pueden ayudar a reducir el costo de los materiales utilizados y pueden ayudar a reducir el desgaste en el equipamiento de conformación.

Un componente de ejemplo incluye un miembro de choque que tiene un tratamiento con calor de grosor variable que da como resultado una superficie exterior que es más suave (por ejemplo, temple T4) que la superficie interna fuerte (por ejemplo, temple T61). La superficie interna del miembro de choque puede aceptar una carga más alta y absorber mayor energía que el exterior más suave. Dicho miembro de choque puede formarse usando aleaciones de otra manera menos deseables. Dicho miembro de choque también puede formarse con curvas que tienen radios más pequeños que un componente tratado uniformemente con calor. Además, un miembro de choque formado utilizando un tratamiento con calor de dimensión variable puede tener un calibre más pequeño que un componente tratado uniformemente con calor.

En esta descripción, se hace referencia a las aleaciones identificadas por números AA y otras designaciones relacionadas, tales como “series” o “7xxx”. Para comprender el sistema de designación numérica más comúnmente usado para la denominación e identificación del aluminio y sus aleaciones, véase “Intemational Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys” o “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot”, ambos publicados por The Aluminum Association.

Los aspectos y las características de la presente descripción pueden ser especialmente adecuados para su uso con aleaciones de aluminio, tales como las aleaciones de aluminio de las series 6xxx, 2xxx o 7xxx. En algunos casos, las aleaciones de aluminio que pueden llevarse a cabo especialmente bien después de la aplicación de ciertos aspectos y características de la presente descripción (por ejemplo, tratamiento con calor de dimensión variable) pueden incluir AA2008, AA2013, AA2014, AA2017, AA2024, AA2036, AA2124, AA2324, AA2524, AA4045, AA6002, AA600315, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6006, AA6008, AA6009, AA6010, AA6011, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6028, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6053, AA6056, AA6060, AA6061, AA6061A, AA6063, AA6063A, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6069, AA6070, AA6081, AA6082, AA6082A, AA6091, AA6092, AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6103, AA6105, AA6106, AA6110, AA6110A, AA6111, AA6113, AA6116, AA6151, AA6156, AA6160, AA6162, AA6181, AA6181A, AA6182, AA6201, AA6201A, AA6205, AA6206, AA6260, AA6261, AA6262, AA6262A, AA6306, AA6351, AA6351A, AA6360, AA6401, AA6451, AA6460, AA6463, AA6463A, AA6501, AA6560, AA6600, AA6763, AA6951, AA6963, AA7019, AA7020, AA7021, AA7022, AA7029, AA7046, AA7050, AA7055, AA7075, AA7085, AA7089, AA7155, y AA8967. Cualquiera de las aleaciones de aluminio mencionadas anteriormente, así como otras aleaciones, se pueden usar para varias porciones de una tira de aluminio tratada con calor de manera variable, tal como la totalidad de la tira, un núcleo (por ejemplo, la región interior) de la tira, un revestimiento (por ejemplo, la región exterior) de la tira, o cualquier otra porción de la tira. En algunos casos, una aleación de fusión (por ejemplo, una aleación con un revestimiento y un núcleo, como un revestimiento AA4045 y un núcleo AA6011) puede tratarse con calor de manera variable. En algunos casos, la capacidad de realizar un tratamiento con calor de dimensión variable en aleaciones de aluminio puede permitir que los componentes se formen a partir de aluminio cuando, de lo contrario, tales componentes normalmente se formarán a partir de acero.

Como se usa en la presente descripción, el significado de "temperatura ambiente" puede incluir una temperatura de aproximadamente 15 °C a aproximadamente 30 °C, por ejemplo de aproximadamente 15 °C, de aproximadamente 16 °C, de aproximadamente 17 °C, de aproximadamente 18 °C, de aproximadamente 19 °C, de aproximadamente 20 °C, de aproximadamente 21 °C, de aproximadamente 22 °C, de aproximadamente 23 °C, de aproximadamente 24 °C, de aproximadamente 25 °C, de aproximadamente 26 °C, de aproximadamente 27 °C, de aproximadamente 28 °C, de aproximadamente 29 °C, o de aproximadamente 30 °C. Como se usa en la presente descripción, el significado de "condiciones ambientales" puede incluir temperaturas de aproximadamente la temperatura ambiente, una humedad relativa de aproximadamente 20 % a aproximadamente 100 % y una presión barométrica de aproximadamente 975 milibares (mbar) a aproximadamente 1050 mbar. Por ejemplo, la humedad relativa puede ser de aproximadamente 20 %, de aproximadamente 21 %, de aproximadamente 22 %, de aproximadamente 23 %, de aproximadamente 24 %, de aproximadamente 25 %, de aproximadamente 26 %, de aproximadamente 27 %, de aproximadamente 28 %, de aproximadamente 29 % de aproximadamente 30 % de aproximadamente 31 % de aproximadamente 32 % de aproximadamente 33 % de aproximadamente 34 % de aproximadamente 35 % de aproximadamente 36 % de aproximadamente 37 % de aproximadamente 38 % de aproximadamente 39 % de aproximadamente 40 % de aproximadamente 41 % de aproximadamente 42 % de aproximadamente 43 % de aproximadamente 44 % de aproximadamente 45 % de aproximadamente 46 % de aproximadamente 47 % de aproximadamente 48 % de aproximadamente 49 % de aproximadamente 50 % de aproximadamente 51 % de aproximadamente 52 % de aproximadamente 53 % de aproximadamente 54 % de aproximadamente 55 % de aproximadamente 56 % de aproximadamente 57 % de aproximadamente 58 % de aproximadamente 59 % de aproximadamente 60 % de aproximadamente 61 % de aproximadamente 62 % de aproximadamente 63 % de aproximadamente 64 % de aproximadamente 65 % de aproximadamente 66 % de aproximadamente 67 % de aproximadamente 68 % de aproximadamente 69 % de aproximadamente 70 % de aproximadamente 71 % de aproximadamente 72 % de aproximadamente 73 % de aproximadamente 74 % de aproximadamente 75 % de aproximadamente 76 % de aproximadamente 77 % de aproximadamente 78 % de aproximadamente 79 % de aproximadamente 80 % de aproximadamente 81 % de aproximadamente 82%, de aproximadamente 83 %, de aproximadamente 84 % de aproximadamente 85 % de aproximadamente 86 % de aproximadamente 87 % de aproximadamente 88 % de aproximadamente 89 % de aproximadamente 90 % de aproximadamente 91 % de aproximadamente 92 % de aproximadamente 93 % de aproximadamente 94 % de aproximadamente 95 % de aproximadamente 96 % de aproximadamente 97 %, de aproximadamente 98 %, de aproximadamente 99 %, de aproximadamente 100 %, o cualquier valor intermedio. Por ejemplo, la presión barométrica puede ser de aproximadamente 975 mbar, de aproximadamente 980 mbar, de aproximadamente 985 mbar, de aproximadamente 990 mbar, de aproximadamente995 mbar, de aproximadamente 1000 mbar, de aproximadamente 1005 mbar, de aproximadamente 1010 mbar, de aproximadamente 1015 mbar, de aproximadamente 1020 mbar, de aproximadamente 1025 mbar, de aproximadamente 1030 mbar, de aproximadamente 1035 mbar, de aproximadamente 1040 mbar, de aproximadamente 1045 mbar, de aproximadamente 1050 mbar, o cualquier valor intermedio.

Debe entenderse que todos los intervalos descritos en la presente descripción abarcan todos y cada uno de los subintervalos incluidos en estos. Por ejemplo, debe considerarse que un intervalo establecido de "1 a 10" debe considerarse que incluye cualquiera y todos los subintervalos entre (e inclusive) el valor mínimo de 1 y el valor máximo de 10; es decir, todos los subintervalos que comienzan con un valor mínimo de 1 o más, por ejemplo, de 1 a 6.1, y finaliza con un valor máximo de 10 o menos, por ejemplo, de 5.5 a 10. A menos que se indique lo contrario, la expresión "hasta", cuando se refiere a la cantidad de composición de un elemento, significa que el elemento es opcional e incluye una composición del cero por ciento de ese elemento en particular. A menos que se indique lo contrario, todos los por cientos de composición están en por ciento en peso (% en peso).

Como se usa en la presente, el significado de “un”, “una” y “el/la" incluye referencias en singular y plural a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

Los productos de aleación de aluminio descritos en la presente se pueden usar en aplicaciones automotrices y otras aplicaciones de transporte, incluidas las aplicaciones de aviones y ferrocarriles. Por ejemplo, los productos de aleación de aluminio descritos se pueden usar para preparar piezas estructurales automotrices, como parachoques, vigas laterales, vigas de techo, vigas transversales, refuerzos de pilares (por ejemplo, pilares A, pilares B y pilares C), paneles interiores, paneles exteriores, paneles laterales, capós interiores, capós exteriores o paneles de la tapa del baúl. Los productos y los métodos de aleación de aluminio descritos en la presente también se pueden usar en aplicaciones de vehículos ferroviarios o aviones para preparar, por ejemplo, paneles externos e internos.

Los productos y los métodos de aleación de aluminio descritos en la presente también se pueden utilizar en aplicaciones electrónicas. Por ejemplo, los productos y los métodos de aleación de aluminio descritos en la presente se pueden usar para preparar carcasas para dispositivos electrónicos, que incluyen teléfonos móviles y tabletas. En algunos ejemplos, los productos de aleación de aluminio se pueden usar para preparar carcasas para la carcasa exterior de teléfonos móviles (por ejemplo, teléfonos inteligentes), carcasas inferiores de tabletas y otros dispositivos electrónicos portátiles.

Estos ejemplos ilustrativos se proporcionan para presentarle al lector el objeto general en cuestión que se analiza en la presente y no pretenden limitar el alcance de los conceptos descritos. Las siguientes secciones describen diversos ejemplos y características adicionales en referencia a los dibujos en los que los números similares indican elementos similares, y las descripciones direccionales se usan para describir las modalidades ilustrativas, pero, al igual que las modalidades ilustrativas, no deben usarse para limitar la presente descripción. Es posible que los elementos incluidos en las ilustraciones de la presente no estén dibujados a escala. Por ejemplo, los diversos componentes y regiones en las siguientes figuras pueden ser exagerados o disminuidos en tamaño para mayor claridad.

La Figura 1 es un diagrama axonométrico de un sistema de procesamiento de metales 100 para proporcionar un tratamiento con calor de ancho variable a una tira metálica 102 de acuerdo con ciertos aspectos. Una tira metálica 102 puede pasar a través del sistema de procesamiento de metales 100 en la dirección 118. El sistema de procesamiento de metales 100 puede ser parte de un sistema de procesamiento más grande, como una línea CASH, una línea de troquelado, una línea de corte u otra línea.

El sistema de procesamiento de metales 100 puede incluir un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116. Como se muestra en la Figura 1, el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 es un aparato de tratamiento con calor de ancho variable que tiene una unidad de calentamiento superior 110, una unidad de calentamiento inferior 108, una unidad de enfriamiento superior 114 y una unidad de enfriamiento inferior (no visible). Las unidades de calentamiento inferior y superior 108, 110 pueden proporcionar suficiente calor para una distancia suficiente para tratar con calor (por ejemplo, templar) una primera región 122 de la tira metálica 102. Mientras tanto, la unidad de enfriamiento inferior y la unidad de enfriamiento superior 114 pueden proporcionar suficiente enfriamiento para evitar que una segunda región 124 sea tratada con calor. Un plano de separación 120 es un plano imaginario que intersecta la tira metálica 102 entre la primera región 122 y la segunda región 124.

En algunos casos, el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 puede posicionarse lateralmente a lo largo de las direcciones 126. En algunos casos, la colocación lateral del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 puede ocurrir entre ejecuciones. En algunos casos, la colocación lateral del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 puede ocurrir dinámicamente durante una ejecución, tal como para cambiar la posición lateral del plano de separación 120 a lo largo del ancho 130 de la tira metálica 102 en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica 102. La colocación lateral del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 puede ser manual o automática. Se puede usar cualquier mecanismo de colocación lateral adecuado, tales como mecanismos estacionarios como una pista lateral sobre la cual las unidades de calentamiento 108, 110 y las unidades de enfriamiento 114 se pueden deslizar y se pueden bloquear en su lugar (por ejemplo, mediante pinzas, pintas de chaveta o similares) a mano. En algunos casos, el mecanismo de colocación lateral puede incluir un actuador lineal, tal como un actuador neumático, hidráulico, de tornillo u otro de tipo lineal. El controlador 101 puede controlar un actuador lineal para colocar lateralmente automáticamente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116, tal como durante o entre ejecuciones.

En algunos casos, la intensidad de las unidades de calentamiento 108, 110 y/o las unidades de enfriamiento 114 se pueden ajustar dinámicamente durante una ejecución. El ajuste de la intensidad puede cambiar la posición lateral del plano de separación 120 a lo largo del ancho 130 de la tira metálica 102 en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica 102. En algunos casos, ajustar la intensidad como tal puede cambiar la cantidad de temple en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica 102.

En algunos casos, un sistema de procesamiento de metales 100 puede incluir opcionalmente un aparato inicial de tratamiento con calor 104 y/o un aparato final de tratamiento con calor 106. Cada uno de los aparatos de tratamiento con calor inicial y final 104, 106 puede incluir un equipamiento de calentamiento adecuado para proporcionar cierto grado de tratamiento con calor uniforme a la tira metálica. La combinación de un tratamiento con calor uniforme por un aparato de tratamiento con calor inicial y/o final 104, 106 y el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 puede dar como resultado una tira metálica adaptada de manera única.

En algunos casos, un sistema de procesamiento de metales 100 puede ser controlado por un controlador 101. El controlador 101 puede ser uno o más dispositivos adecuados para controlar uno o más parámetros del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116, tales como la temperatura, la colocación vertical de las unidades de calentamiento 108, 110 y/o las unidades de enfriamiento 114, la colocación lateral de las unidades de calentamiento 108, 110 y/o las unidades de enfriamiento 114 en las direcciones 126 u otros parámetros. El controlador 101 puede incluir uno o más procesadores, microprocesadores, circuitos analógicos, circuitos de realimentación, sensores (por ejemplo, para detectar la velocidad de la tira metálica 102 en la dirección 118, para detectar la posición de alguna parte del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 116 y/o para detectar una temperatura de alguna porción de la tira metálica, u otros dispositivos.

La Figura 2 es una vista desde arriba de un sistema de procesamiento de metales 200 para proporcionar un tratamiento con calor de ancho variable a una tira metálica 202 de acuerdo con ciertos aspectos. El sistema de procesamiento de metales 200 puede ser similar al sistema de procesamiento de metales 100 de la Figura 1. La tira metálica 202 puede moverse en la dirección 218 (por ejemplo, una dirección de movimiento o enrollado). La tira metálica puede pasar un aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216 que tiene una unidad de calentamiento superior 210 y una unidad de enfriamiento superior 214. El aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216 puede incluir además una unidad de calentamiento inferior y una unidad de enfriamiento inferior situadas frente a la tira metálica 202 desde la unidad de calentamiento superior 210 y la unidad de enfriamiento superior 214, respectivamente. El aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216 puede aplicar un tratamiento con calor que varía a lo largo del ancho 230 de la tira metálica 202.

La tira metálica 202 incluye una región no tratada 224. La región no tratada 224 es la porción de la tira metálica que no ha sido tratada por el aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216. Como se usa en la presente descripción, el término "región no tratada" puede referirse a una región que no ha sido tratada por un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, incluso si esa región ha sido o será tratada por otro aparato de tratamiento con calor. Por ejemplo, la tira metálica 202 en la Figura 2 puede tener inicialmente un temple T4 durante todo el tiempo antes de pasar el aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216, en cuyo caso la región no tratada 224 mantendría el temple T4. En algunos casos, una región no tratada puede referirse a una región mínimamente tratada o poco tratada a la que se le puede aplicar una cantidad mínima de tratamiento con calor, pero que no se trata específicamente en la extensión de la región tratada.

La tira metálica 202 incluye además una región tratada 222. Una región tratada puede referirse a una región que ha sido tratada por un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, tal como una región tratada 222 que ha sido tratada con calor por el aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216. La región tratada 222 puede tener un temple que es diferente de la región no tratada 224. La región tratada 222 puede envejecerse artificialmente mediante tratamiento con calor por la unidad de calentamiento inferior y la unidad de calentamiento superior 210. La región no tratada 224 puede permanecer sin tratamiento debido a que la unidad de calentamiento inferior y la unidad de calentamiento superior 210 no se extienden a la región no tratada 224 y porque la unidad de enfriamiento inferior y la unidad de enfriamiento superior 214 bordean la unidad de calentamiento inferior y la unidad de calentamiento superior 210, respectivamente, para evitar que el calor sustancial se transfiera a la región no tratada 224.

Una región de transición 228 puede existir entre la región tratada 222 y la región no tratada 224. La región de transición 228 puede incluir metal que ha sido parcialmente calentado por la unidad de calentamiento inferior y la unidad de calentamiento superior 210, pero no se ha sometido al tratamiento con calor completo observado en la región tratada 222. En algunos casos, la ubicación de la región de transición 228 puede correlacionarse con el límite entre una unidad de calentamiento y una unidad de enfriamiento, tal como la unidad de calentamiento superior 210 y la unidad de enfriamiento superior 214. El ancho de la región de transición 228 puede ser pequeño o grande, dependiendo de la cantidad de calor aplicado a la tira metálica 202 por una unidad de calentamiento y la cantidad de calor absorbido de la tira metálica 202 por una unidad de enfriamiento. En algunos casos, el ancho de la región de transición 228 se puede controlar mediante el movimiento de una unidad de calentamiento o de una unidad de enfriamiento (por ejemplo, moviendo la unidad de enfriamiento 214 más lejos de la unidad de calentamiento 210 o más lejos de la superficie superior de la tira metálica 202) o ajustando la cantidad de calentamiento o enfriamiento aplicada por la unidad de calentamiento o la unidad de enfriamiento, respectivamente. El plano de separación 220 se muestra en la región de transición 228.

La Figura 3 es una vista en sección transversal delantera del sistema de procesamiento de metales 200 de la Figura 2 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Las unidades de calentamiento inferior y superior 208, 210 están ubicadas en lados opuestos de la tira metálica 202. Las unidades de enfriamiento inferior y superior 212, 214 están ubicadas en lados opuestos de la tira metálica 202. El aparato de tratamiento con calor de ancho variable 216 puede aplicar un tratamiento con calor que varía a lo largo del ancho 230 de la tira metálica. El tratamiento con calor de ancho variable puede dar como resultado una tira metálica 202 que tiene una región no tratada 224 situada opuesta a un plano de separación 220 de una región tratada 222. Una región de transición 228 se puede ubicar entre la región no tratada 224 y la región tratada 222. La tira metálica 202 puede tener una altura 332. En algunos casos, el tratamiento con calor puede ser uniforme a lo largo de la altura 332 de la tira metálica 202 dentro de la región tratada 222, aunque ese no sea el caso.

En algunos casos, las unidades de enfriamiento aguas abajo opcionales (por ejemplo, la unidad de enfriamiento aguas abajo superior 215 y la unidad de enfriamiento aguas abajo inferior 217) pueden ubicarse aguas abajo de las unidades de calentamiento (por ejemplo, la unidad de calentamiento superior 210 y la unidad de calentamiento inferior 208). Las unidades de enfriamiento aguas abajo pueden enfriar la tira 202 después de haber sido tratada con calor por las unidades de calentamiento. En algunos casos, las unidades de enfriamiento aguas abajo pueden enfriar la tira 202 a una temperatura deseada, tal como la temperatura ambiente u otra temperatura deseada por debajo de la temperatura de tratamiento con calor. Las unidades de enfriamiento aguas abajo pueden minimizar el tratamiento con calor no controlado sobre el ancho de la tira 202 después del tratamiento con calor aplicado por las unidades de calentamiento.

La Figura 4 es un diagrama axonométrico de una tira metálica adaptada 402 que ha sufrido un tratamiento con calor de ancho variable antes de formarse de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La tira metálica 402 ha sido tratada con calor con un tratamiento con calor de ancho variable para dar como resultado un tratamiento con calor que varía a lo largo del ancho 430 de la tira metálica 402. La tira metálica 402 puede incluir una región tratada 422 y una región no tratada 424. Una estera de la región de transición 428 existe en el límite entre la región tratada 422 y la región no tratada 424.

La Figura 5 es un diagrama axonométrico de un componente metálico 500 formado a partir de la tira metálica adaptada 402 de la Figura 4 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El componente metálico 500 puede haberse formado por estirado, prensado o doblado de la tira metálica adaptada 402, aunque se podrían usar otros métodos de conformación. El componente metálico 500 puede incluir áreas donde es deseable una alta ductilidad (por ejemplo, donde el componente metálico 500 incluye curvas y similares) y áreas donde es deseable una alta resistencia (por ejemplo, en algunas partes generalmente planas del componente metálico 500). La tira metálica adaptada 402 puede orientarse de modo que las curvas se concentren en la región no tratada 424, mientras que las áreas que requieren alta resistencia se concentran en la región tratada 422. La región de transición 428 se puede ubicar entre la región no tratada 424 y la región tratada 422. En algunos casos, el ancho de la región de transición 428 puede dimensionarse específicamente para tener un ancho deseado, tal como un ancho que es igual a una cierta característica del componente metálico 500 (por ejemplo, un ancho de una curva).

La Figura 6 es una vista delantera de un componente metálico formado 600 fabricado de una tira metálica adaptada de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El componente metálico 600 puede ser un soporte estructural, tal como un pilar B que forma un vehículo. El componente 600 puede formarse a partir de una tira metálica adaptada, tal como la tira metálica 1002 representada en la Figura 10. Por lo tanto, el componente 600 puede incluir una región tratada 636, una región de transición 638 y una región no tratada 640.

La región tratada 636 puede tratarse con calor durante un proceso de tratamiento con calor de dimensión variable a templar, tal como al temple T61 (por ejemplo, a 230 Mpa, 370 Mpa, u otros), para proporcionar mayor resistencia. La región tratada 636 puede corresponder al cuerpo central 642 del pilar B, donde la resistencia mejorada puede aportar muchas ventajas, tales como una mayor resistencia al aplastamiento o la capacidad de producir el componente 600 con un metal de calibre más fino.

La región no tratada 640 puede dejarse sin tratar durante el proceso de tratamiento con calor de dimensión variable. En algunos casos, la región no tratada 640 se puede templar al temple T4. La región no tratada 640 puede corresponder a la parte inferior 644 del pilar B, donde la ductilidad mejorada puede aportar ventajas, tales como la resistencia al agrietamiento durante la formación. La ductilidad mejorada puede permitir que la tira metálica se forme en el componente 600, especialmente cuando se necesitan curvas difíciles o sustanciales.

La Figura 7 es una vista desde arriba de un segmento de una tira metálica adaptada 702 que tiene una región de resistencia media 746 situada lateralmente entre una región de baja resistencia 744 y una región de alta resistencia 748 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Las regiones de transición 728 pueden ubicarse entre la región de baja resistencia 744 y la región de resistencia media 746 y entre la región de resistencia media 746 y la región de alta resistencia 748. La tira metálica adaptada 702 puede tener, por lo tanto, varios temples diferentes a lo largo del ancho 730 de la tira metálica. Por ejemplo, la región de baja resistencia 744 puede no tratarse y tener un temple T4, la región de resistencia media 746 puede tener un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 140-160 Mpa, y la región de alta resistencia 748 puede tener un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 180 a aproximadamente 200 Mpa.

La Figura 8 es una vista desde arriba de un segmento de la tira metálica adaptada 802 que tiene una región de alta resistencia 848 situada lateralmente entre una región de baja resistencia 844 y una región de resistencia media 846 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Las regiones de transición 828 se pueden ubicar entre la región de baja resistencia 844 y la región de alta resistencia 848 y entre la región de resistencia media 846 y la región de alta resistencia 848. La tira metálica adaptada 802 puede tener, por lo tanto, varios temples diferentes a través del ancho 830 de la tira metálica. Por ejemplo, la región de baja resistencia 844 puede no tratarse y tener un temple T4, la región de resistencia media 846 puede tener un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 140-160 Mpa, y la región de alta resistencia 848 puede tener un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 180 a aproximadamente 200 Mpa.

La Figura 9 es una vista desde arriba de un segmento de la tira metálica adaptada 902 que tiene una región de resistencia muy alta 950 situada lateralmente entre dos regiones de alta resistencia 948 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Las regiones de transición 928 se pueden ubicar entre la región de muy alta resistencia 950 y las regiones de alta resistencia 948. La tira metálica 902 adaptada puede tener varios temples diferentes a lo largo del ancho 930 de la tira metálica. En algunos casos, el tratamiento con calor de dimensión variable puede tratar todo el ancho de una tira metálica, pero tratar diferentes regiones del ancho con diferentes temples. En tales ejemplos, el plano de separación separa dos regiones templadas de manera diferente, en lugar de una región no tratada y una región tratada. Por ejemplo, la región de muy alta resistencia 950 puede tener un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 250 Mpa, y las regiones de alta resistencia 948 pueden tener cada una un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 180 a aproximadamente 200 Mpa.

La Figura 10 es una vista desde arriba de un segmento de una tira metálica adaptada 1002 que tiene una región de alta resistencia 1048 separada lateralmente de una región de baja resistencia 1044 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La tira metálica adaptada 1002 puede ser la tira metálica utilizada para formar el componente metálico 600 de la Figura 6. Una región de transición 1028 puede ubicarse entre la región de alta resistencia 1048 y la región de baja resistencia 1044. La tira metálica adaptada 1002 puede tener, por lo tanto, varios temples diferentes a lo largo del ancho 1030 de la tira metálica. Por ejemplo, la región de baja resistencia 1044 puede no tratarse y tener un temple T4, mientras que la región de alta resistencia 1048 puede tener un temple T61 con una resistencia de aproximadamente 180 a aproximadamente 200 Mpa.

La Figura 11 es un diagrama axonométrico de un sistema de procesamiento de metales 1100 para proporcionar un tratamiento con calor de grosor variable a una tira metálica 1102 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Una tira metálica 1102 puede pasar a través del sistema de procesamiento de metales 1100 en la dirección 1118. El sistema de procesamiento de metales 1100 puede ser parte de un sistema de procesamiento más grande, tal como una línea CASH, una línea de troquelado o una línea de corte.

El sistema de procesamiento de metales 1100 puede incluir un aparato de tratamiento con calor 1116 de dimensión variable. Como se muestra en la Figura 11, el aparato de tratamiento con calor 1116 de dimensión variable es un aparato de tratamiento con calor de grosor variable que tiene una unidad de calentamiento 1110 y una unidad de enfriamiento 1112. La unidad de calentamiento 1110 puede extenderse a lo largo de todo el ancho 1130 de la tira metálica 1102, aunque puede extenderse por menos del ancho total en algunos casos. La unidad de enfriamiento 1112 puede extenderse a lo largo de todo el ancho 1130 de la tira metálica 1102, aunque puede extenderse por menos del ancho total en algunos casos. La unidad de calentamiento 1110 y/o la unidad de enfriamiento 1112 pueden extenderse en una dirección longitudinal (por ejemplo, en la dirección 1118) una distancia suficiente para aplicar el calor el tiempo suficiente para templar adecuadamente la tira metálica 1102. La unidad de calentamiento 1110 puede proporcionar suficiente calor para una distancia suficiente para tratar con calor (por ejemplo, templar) una primera región 1122 de la tira metálica 1102. La primera región 1122 puede ser una porción superior de la tira metálica 1102, que incluye la superficie superior de la tira metálica 1102. Mientras tanto, la unidad de enfriamiento 1112 puede proporcionar suficiente enfriamiento para evitar que una segunda región 1124 sea tratada con calor. La segunda región 1124 puede ser una parte inferior de la tira metálica 1102, que incluye la superficie inferior de la tira metálica 1102. Un plano de separación 1120 es un plano imaginario que intersecta la tira metálica 1102 entre la primera región 1122 y la segunda región 1124.

En algunos casos, la intensidad de la unidad de calentamiento 1110 y/o la unidad de enfriamiento 1112 se pueden ajustar dinámicamente durante una ejecución. El ajuste de la intensidad como tal puede cambiar la posición vertical del plano de separación 1120 a lo largo del grosor 1132 de la tira metálica 1102 en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica 1102. En algunos casos, ajustar la intensidad como tal puede cambiar la cantidad de temple en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica 1102.

En algunos casos, un sistema de procesamiento de metales 1100 puede incluir opcionalmente un aparato de tratamiento con calor inicial 1104 y/o un aparato de tratamiento con calor final 1106. Cada uno de los aparatos de tratamiento con calor inicial y final 1104, 1106 puede incluir el equipamiento de calentamiento adecuado para proporcionar cierto grado de tratamiento con calor uniforme a la tira metálica. La combinación de un tratamiento con calor uniforme por un aparato de tratamiento con calor inicial y/o final 1104, 1106 y el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable 1116 puede dar como resultado una tira metálica adaptada de manera única.

En algunos casos, un sistema de procesamiento de metales 1100 puede ser controlado por un controlador 1101. El controlador 1101 puede ser uno o más dispositivos adecuados para controlar uno o más parámetros del aparato de tratamiento con calor 1116 de dimensión variable, tales como la temperatura, la posición vertical de las unidades de calentamiento 1108, 1110 y/o las unidades de enfriamiento 1114, la posición lateral de las unidades de calentamiento 1108, 1110 y/o las unidades de enfriamiento 1114 en las direcciones 1126, u otros parámetros. El controlador 1101 puede incluir uno o más procesadores, microprocesadores, circuitos analógicos, circuitos de retroalimentación, sensores (por ejemplo, para detectar la velocidad de la tira metálica 1102 en la dirección 1118, para detectar la posición de alguna parte del aparato de tratamiento con calor 1116 de dimensión variable, o para detectar una temperatura de alguna porción de la tira metálica), u otros dispositivos.

La Figura 12 es una vista desde arriba de un sistema de procesamiento de metales 1200 para proporcionar un tratamiento con calor verticalmente variable a una tira metálica 1202 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El sistema de procesamiento de metales 1200 puede ser similar al sistema de procesamiento de metales 1100 de la Figura 11. La tira metálica 1202 puede moverse en la dirección 1218 (por ejemplo, una dirección de movimiento o de enrollado). La tira metálica puede pasar un aparato de tratamiento con calor de grosor variable 1216 que tiene una unidad de calentamiento 1210 y una unidad de enfriamiento 1212 situadas en lados opuestos de la tira metálica 1102 entre sí. El aparato de tratamiento con calor de grosor variable 1216 puede aplicar un tratamiento con calor que varía a lo largo del grosor de la tira metálica 1202. La unidad de calentamiento 1210 y/o la unidad de enfriamiento 1212 pueden aplicar un tratamiento con calor en todo el ancho 1230 de la tira metálica 1102.

La tira metálica 1202 puede incluir una región no tratada, tal como una porción inferior (no visible) de la tira metálica 1202. La región no tratada es la porción de la tira metálica que no ha sido tratada por el aparato de tratamiento con calor de grosor variable 1216.

La tira metálica 1202 puede incluir además una región tratada 1222. Una región tratada puede referirse a una región que ha sido tratada por un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, tal como la región tratada 1222 que es tratada con calor por el aparato de tratamiento con calor de grosor variable 1216. La región tratada 1222 puede tener un temple diferente al de la región no tratada. La región tratada 1222 puede envejecerse artificialmente mediante tratamiento con calor por la unidad de calentamiento 1210. La región no tratada puede permanecer sin tratamiento porque la unidad de enfriamiento 1212 mantiene el calor sustancial de la unidad de calentamiento 1210 y la región tratada 1222 para que no se transfiera a la región no tratada 1224.

La Figura 13 es una vista delantera en sección transversal del sistema de procesamiento de metales 1200 de la Figura 12 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La unidad de calentamiento 1210 y la unidad de enfriamiento 1212 están ubicadas en lados opuestos de la tira metálica 1202. El aparato de tratamiento con calor de grosor variable 1216 puede aplicar un tratamiento con calor que varía a lo largo del grosor 1332 de la tira metálica. El tratamiento con calor de grosor variable puede dar como resultado una tira metálica 1202 que tiene una región no tratada 1224 situada opuesta a un plano de separación 1320 de una región tratada 1222. Una región de transición 1328 se puede ubicar entre la región no tratada 1224 y la región tratada 1222. La posición vertical del plano de separación 1320 y la altura de la región de transición 1328 se pueden ajustar cambiando la intensidad del calentamiento y/o enfriamiento aplicado por el aparato de tratamiento con calor de grosor variable 1216. En algunos casos, el tratamiento con calor puede ser uniforme en todo el ancho 1230 de la tira metálica 1202 dentro de la región tratada 1222, aunque no es necesario que sea así.

En algunos casos, para proporcionar un tratamiento con calor suficiente en un plazo rápido (por ejemplo, menos de 10 minutos, menos de 5 minutos, menos de 3 minutos, menos de 2 minutos, menos de 1 minuto o menos de 30 segundos), la temperatura de la unidad de calentamiento 1210 debe mantenerse por encima de una temperatura mínima. Por ejemplo, con aluminio, una temperatura mínima adecuada para la unidad de calentamiento 1210 puede ser de 250 °C. En algunos casos, debido a la conductividad térmica de la tira metálica 1202, la unidad de enfriamiento 1212 también puede tener una temperatura mínima. Si la unidad de enfriamiento 1212 cae por debajo de su temperatura mínima, esta puede eliminar demasiado calor de la unidad de calentamiento 1210, forzando la unidad de calentamiento 1210 por debajo de su temperatura mínima. La unidad de calentamiento 1210 y la unidad de enfriamiento 1212 pueden ser lo suficientemente largas para exponer una porción de la tira metálica a sus respectivas temperaturas durante un tiempo adecuado dada la velocidad de la tira.

En un ejemplo de aleación de aluminio 8967 con tratamiento con calor de grosor variable que tiene un grosor de 2.5 mm, la unidad de calentamiento 1210 se puede configurar a 300 °C, mientras que la unidad de enfriamiento 1212 se ajusta a 150 °C. La unidad de calentamiento 1210 y la unidad de enfriamiento 1212 pueden ser lo suficientemente largas para exponer la tira metálica por un período de 180 segundos. Para el metal tratado con calor de grosor variable, Rp^0.2(por ejemplo, resistencia a la tracción compensada de 0.2 %) es de aproximadamente 195 MPa, Rm (por ejemplo, resistencia a la tracción) es de aproximadamente 275 MPa, Ag (por ejemplo, por ciento de alargamiento no proporcional a la fuerza máxima) es de aproximadamente el 14 %, y As⁰(por ejemplo, por ciento de alargamiento en la fractura indexada a una longitud de calibre original de 80 mm) es de aproximadamente el 17 %. Además, el factor F de la superficie tratada (por ejemplo, la superficie de la región tratada 1222) puede aumentar más rápido que la superficie poco tratada (por ejemplo, la superficie de la región no tratada 1224). El factor F de la superficie tratada puede ser de aproximadamente 0.9 y el factor f de la superficie no tratada puede permanecer bajo a aproximadamente 0.7. Otras aleaciones de aluminio pueden tratarse con calor de grosor variable, así como otros calibres, tales como los que se enumeraron anteriormente.

El factor F, o la proporción de dobladillo, puede asociarse con la capacidad de la muestra para ser doblada, o la capacidad de la muestra para doblarse o plegarse alrededor de un pequeño radio de un material adyacente (por ejemplo, alrededor del grosor de una pieza adyacente de material). El factor F se puede evaluar apoyando una muestra en un conjunto de soportes desplazados horizontalmente y deformando la muestra desde arriba de los soportes utilizando uno o más punzones con diferentes radios del punzón. El factor F está relacionado con el punzón de radio más pequeño capaz de doblar la muestra sin que se formen grietas en la superficie del material. El factor F se puede calcular como el radio mínimo dividido por el grosor de la muestra antes de la deformación. Por ejemplo, una muestra con un factor F de 0.9 y un grosor de 2.5 mm puede soportar el plegado alrededor de un radio de 2.25 mm.

En un ejemplo para la aleación de aluminio 8967 con tratamiento con calor de grosor variable que tiene un grosor de 2.5 mm, la unidad de calentamiento 1210 se puede configurar a 300 °C, mientras que la unidad de enfriamiento 1212 se establece a 200 °C. La unidad de calentamiento 1210 y la unidad de enfriamiento 1212 pueden ser lo suficientemente largas para exponer la tira metálica por un período de 180 segundos. Para el metal tratado con calor de grosor variable, Rp^0.2es de aproximadamente 245 MPa, Rm es de aproximadamente 290 MPa, Ag es de aproximadamente 10 % y As⁰es de aproximadamente 13 %. El factor F sin tensión previa de la superficie tratada puede ser de aproximadamente 0.9 y el factor F de la superficie poco tratada puede permanecer bajo a aproximadamente 0.8.

En un ejemplo para una aleación de aluminio AA6451 con tratamiento con calor de grosor variable de 0.9 mm de grosor, la unidad de calentamiento 1210 se puede configurar a 300 °C, mientras que la unidad de enfriamiento 1212 se configura a 150 °C. La unidad de calentamiento 1210 y la unidad de enfriamiento 1212 pueden ser lo suficientemente largas para exponer la tira metálica por un período de 180 segundos. Para el metal tratado con calor de grosor variable, Rp^0.2es de aproximadamente 160 MPa, Rm es de aproximadamente 248 MPa, Ag es de aproximadamente 14 % y As⁰es de aproximadamente 17 %. El factor F sin la tensión previa de la superficie tratada puede ser de aproximadamente 0.7 y el factor F de la superficie poco tratada puede permanecer bajo a aproximadamente 0.6.

En un ejemplo de aleación de aluminio AA6451 con tratamiento con calor de grosor variable que tiene un grosor de 0.9 mm, la unidad de calentamiento 1210 se puede configurar a 300 °C, mientras que la unidad de enfriamiento 1212 se ajusta a 200 °C. La unidad de calentamiento 1210 y la unidad de enfriamiento 1212 pueden ser lo suficientemente largas para exponer la tira metálica por un período de 180 segundos. Para el metal tratado con calor de grosor variable, Rp^0.2es de aproximadamente 200 MPa, Rm es de aproximadamente 260 MPa, Ag es de aproximadamente 11 % y As⁰es de aproximadamente 13.5 %. El factor F sin tensión previa de la superficie tratada puede ser de aproximadamente 0.73 y el factor F de la superficie poco tratada puede ser de aproximadamente 0.67.

Si bien estos tiempos proporcionan ciertos tiempos y temperaturas adecuados, se pueden usar otros tiempos y temperaturas, tales como tiempos y temperaturas dentro del 20 %, 15 %, 10 %, 8 % o 5 % de los tiempos y temperaturas mencionados anteriormente.

La Figura 14 es un diagrama de combinación que muestra una gráfica 1400 que muestra la relación entre la resistencia a la tracción y el alargamiento para la primera y segunda composiciones metálicas 1452, 1454 y una tira metálica de ejemplo 1402 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La gráfica 1400 muestra el alargamiento a lo largo del eje x y la resistencia a la tracción a lo largo del eje y. Los valores representados en el gráfico 1400 son ejemplos de valores para aleaciones de aluminio, aunque otros intervalos pueden estar presentes en algunas aleaciones de aluminio u otras composiciones metálicas. Como se observa en el gráfico 1400, a medida que el alargamiento aumenta desde la ductilidad baja a la ductilidad alta, la resistencia del metal disminuye. Asimismo, a medida que aumenta la resistencia del metal, el alargamiento disminuye a una baja ductilidad. Por lo tanto, los metales tales como las aleaciones de aluminio generalmente caen en un grupo 1445 que tiene alta resistencia y baja ductilidad, un grupo 1449 que tiene baja resistencia y alta ductilidad, o en algún punto intermedio, como se observa en el gráfico 1400. En algunos casos, un metal con un temple T4 puede agruparse en 1449, mientras que un metal con un temple T6 puede agruparse en 1445. Un metal con agrupación T61 puede ubicarse entre la agrupación 1445 y la agrupación Con referencia a la tira metálica de ejemplo 1402, que puede ser similar a la tira metálica 1002 de la Figura 10, la región de baja resistencia 1444 puede ser un temple T4 y puede describirse como que está en el agolpamiento 1449. La región de alta resistencia 1448 puede ser un temple T6 o T61 y puede describirse como parte del agrupamiento 1445. La región de transición 1428 se puede ubicar en la gráfica 1400 en algún lugar entre la agrupación 1445 y la agrupación 1449.

La Figura 15 es un gráfico 1500 que representa la relación entre la resistencia a la tracción y el tiempo de exposición a la temperatura para una aleación de aluminio de ejemplo para varias temperaturas de tratamiento con calor 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La gráfica 1500 muestra el tiempo de exposición a la temperatura (por ejemplo, a cada una de las distintas temperaturas de tratamiento con calor 1556, 1558, 1560, 1562, 1564, 1566) a lo largo del eje x, logarítmicamente. La gráfica 1500 representa la resistencia a la tracción a lo largo del eje y. Los valores representados en la gráfica 1500 son ejemplos de valores para ciertas aleaciones de aluminio, aunque otros intervalos pueden estar presentes en algunas aleaciones de aluminio u otras composiciones metálicas. La línea 1567 describe la resistencia lograda a través del tratamiento con calor estándar de T6 a aproximadamente 180 °C durante aproximadamente 10 horas.

El gráfico 1500, o gráficos similares, pueden usarse para determinar las temperaturas, dimensiones, velocidades y otras variables apropiadas para configurar y utilizar aparatos de tratamiento con calor de dimensión variable, tales como los descritos en la presente descripción.

El gráfico 1500 incluye una línea para la temperatura 1556, que representa los efectos del tratamiento con calor de la aleación de aluminio a aproximadamente 200 °C. Una línea para temperatura 1558 describe los efectos del tratamiento con calor de la aleación de aluminio a aproximadamente 225 °C. Una línea para temperatura 1560 describe los efectos del tratamiento con calor de la aleación de aluminio a aproximadamente 250 °C. Una línea para temperatura 1562 describe los efectos del tratamiento con calor de la aleación de aluminio a aproximadamente 275 °C. Una línea para temperatura 1564 describe los efectos del tratamiento con calor de la aleación de aluminio a aproximadamente 300 °C. Una línea para temperatura 1566 describe los efectos del tratamiento con calor de la aleación de aluminio a aproximadamente 350 °C.

Dos puntos de ejemplo se identifican en la gráfica 1500. En la línea para temperatura 1562, el metal se puede calentar durante un minuto a 275 °C para obtener una resistencia a la tracción de aproximadamente 220 Mpa, con un aumento adicional de aproximadamente 86 Mpa durante el endurecimiento por cocción. En la línea para temperatura 1564, el metal se puede calentar durante quince segundos a 300 °C para obtener una resistencia a la tracción de aproximadamente 182 Mpa, con un aumento adicional de aproximadamente 48 Mpa durante el endurecimiento por cocción.

La Figura 16 es un diagrama de combinación que representa una tira metálica 1602 que tiene un tratamiento con calor de ancho variable, que cambia longitudinalmente, y un conjunto de piezas de partida metálicas 1664 cortadas de la tira metálica 1602 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La tira metálica 1602 puede tener un ancho 1630. El tratamiento con calor de ancho variable, que varía longitudinalmente, aplicado a la tira metálica 1602 puede dar como resultado que la tira metálica 1602 tenga una primera región 1644 con un primer temple (por ejemplo, un temple de alta resistencia) y una segunda región 1648 con un segundo temple (por ejemplo, un temple de muy alta resistencia). Una región de transición 1628 se puede ubicar entre la primera región 1644 y la segunda región 1648. Las regiones de transición adicionales entre la primera región 1644 y la porción no tratada de la tira metálica 1602 y la segunda región 1648 y la porción no tratada de la tira metálica 1602 no se muestran con fines de claridad.

El conjunto de piezas de partida metálicas 1664 se puede crear cortando la tira metálica 1602 en una línea de troquelado. El conjunto de piezas de partida metálicas 1664 puede incluir una o más piezas de partida sin tratar 1656, una o más piezas de partida 1658 adaptadas para incluir una combinación del primer temple y el metal no tratado, y una o más piezas de partida 1662 diseñadas para incluir una combinación del segundo temple y el metal no tratado. En algunos casos, una o más piezas de partida 1660 pueden incluir la región de transición 1628.

La Figura 17 es un diagrama de combinación que representa la tira metálica 1602 de la Figura 16 que tiene un tratamiento con calor de ancho variable, que varía longitudinalmente, y una gráfica 1700 que muestra la temperatura del tratamiento con calor a lo largo del tiempo utilizada para tratar la tira metálica 1602 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La tira metálica 1602 puede incluir una primera región 1644, una segunda región 1648 y una región de transición 1628. Se puede aplicar un tratamiento con calor de dimensión variable y que cambia longitudinalmente a medida que la tira metálica 1602 se mueve en la dirección 1718.

El gráfico 1700 muestra el tiempo en el eje x y la temperatura del tratamiento con calor en el eje y. La línea 1766 representa el cambio en la temperatura de la tira metálica 1602 a lo largo del tiempo en la ubicación del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable utilizado para tratar con calor la tira metálica 1602. Ciertos valores de temperatura de ejemplo se muestran en el gráfico 1700, sin embargo, se pueden usar otros valores. Cuando la tira metálica 1602 se mueve en la dirección 1718, el comienzo de la primera región 1644 (por ejemplo, el borde izquierdo de la región como se muestra en la Figura 17) puede alcanzar el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable utilizado para tratar con calor la tira metálica 1602. En ese momento, el aparato de tratamiento con calor puede elevar la temperatura de la tira metálica 1602 adyacente al aparato a una primera temperatura, tal como aproximadamente 275 °C. Después de un cierto período de tiempo, momento en el que la región de transición 1628 alcanza el aparato de tratamiento con calor, el aparato de tratamiento con calor puede ajustarse para cambiar la temperatura de la tira metálica 1602 a una nueva temperatura, tal como aproximadamente 200 °C. Después de otra duración, en cuyo punto el extremo de la segunda región 1648 alcanza el aparato de tratamiento con calor, el aparato de tratamiento con calor puede ajustarse para detener el calentamiento de la tira metálica 1602, permitiendo así que se produzca una longitud final de la tira metálica 1602 sin ningún tratamiento con calor de dimensión variable.

Como se representa en las Figuras 16-17, se muestra que los tratamientos con calor que cambian longitudinalmente tienen tratamientos con calor de ancho variable que cambian de intensidad (por ejemplo, para templar el metal a diferentes resistencias); sin embargo, se pueden usar otros tipos de tratamientos con calor que cambian longitudinalmente con varios aparatos de tratamiento con calor de dimensión variable descritos en la presente descripción. Por ejemplo, uno o más planos de separación se pueden mover o manipular en función de la distancia longitudinal a lo largo de una tira metálica. Como otro ejemplo, un tratamiento con calor de grosor variable puede cambiar en intensidad en función de la distancia longitudinal a lo largo de una tira metálica. Se puede utilizar cualquier combinación de los tratamientos con calor que cambian longitudinalmente anteriores.

La Figura 18 es un diagrama de flujo que representa un proceso 1800 para procesar las tiras metálicas usando un tratamiento con calor de dimensión variable de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El tratamiento con calor de dimensión variable se puede aplicar en el bloque 1876. En algunos casos, se puede seguir el bloque 1867 inmediatamente enrollando la tira metálica en el bloque 1880, o realizando otra acción, tal como troquelar la tira metálica. En algunos casos, el tratamiento posterior al calor puede realizarse opcionalmente en el bloque 1878, después de realizar el tratamiento con calor de dimensión variable en el bloque 1876. En algunos casos, un tratamiento con calor inicial puede realizarse opcionalmente en el bloque 1874 antes que el tratamiento con calor de dimensión variable se realice en el bloque 1876.

En algunos casos, el tratamiento con calor de dimensión variable realizado en el bloque 1876 se puede incorporar a un laminador en frío, donde antes del tratamiento con calor, la tira metálica se enrolla (por ejemplo, se enrolla en frío) en el bloque 1870. En algunos casos, el tratamiento con calor de dimensión variable realizado en el bloque 1876 puede incorporarse a un proceso posterior al enrollado, tal como el troquelado, corte, o incluso un proceso separado de tratamiento con calor. En algunos casos, antes del tratamiento con calor, la tira metálica puede ser desbobinada en el bloque 1872.

La Figura 19 es un diagrama de flujo que representa un proceso 1900 para aplicar un tratamiento con calor de dimensión variable a las tiras metálicas de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El proceso 1900 puede tener lugar mientras la tira metálica se está moviendo, tal como en una línea CASH, una línea de troquelado o una línea de corte. En algunos casos, el proceso 1900 puede ser controlado por el controlador 101 de la Figura 1 o el controlador 1101 de la Figura 11. Otros controladores pueden ser utilizados en otros

En el bloque 1982, se puede definir un plano de separación. El plano de separación se puede definir basándose en entradas estáticas (por ejemplo, una posición lateral a lo largo del ancho de una tira metálica o posición vertical a lo largo de un grosor de una tira metálica) o en base a entradas dinámicas (por ejemplo, la posición lateral del plano de separación a lo largo del ancho de la tira metálica depende de la distancia longitudinal hacia abajo de la tira metálica, o la posición vertical del plano de separación a lo largo del grosor de la tira metálica depende de la distancia longitudinal hacia abajo de la tira metálica).

En el bloque 1984, se puede aplicar calor a un primer lado del plano de separación. En algunos casos, la aplicación de calor al primer lado del plano de separación puede implicar colocar una o más unidades de calentamiento cerca de la tira metálica y adyacente al plano de separación. En algunos casos, la aplicación de calor al primer lado del plano de separación puede implicar la activación de uno o más de un conjunto de múltiples unidades de calentamiento, de manera que la una o más unidades de calentamiento que se activan estén en el primer lado del plano de separación.

En el bloque 1986, el enfriamiento puede aplicarse en o cerca del plano de separación. En algunos casos, la aplicación de enfriamiento en o cerca del plano de separación puede implicar colocar una o más unidades de enfriamiento cerca de la tira metálica y en o cerca del plano de separación. En algunos casos, la aplicación de enfriamiento en o cerca del plano de separación puede implicar la activación de una o más de un conjunto de múltiples unidades de enfriamiento, de manera que la una o más unidades de enfriamiento que se activan estén ubicadas en o cerca del plano de separación.

En algunos casos, el bloque opcional 1988 puede incluir aplicar calor a un segundo lado del plano de separación en una cantidad que sea diferente del calor aplicado en el bloque 1984. El bloque opcional 1988 se puede usar para generar tratamientos con calor de dimensión variable que incluyen regiones adyacentes de tratamiento con calor que tienen propiedades diferentes, tales como las tiras metálicas 702, 802, 902, 1002 representadas en las Figuras 7-10. Cuando no se usa el bloque opcional 1988, no se puede aplicar calor adicional al segundo lado del plano de separación, dejando así el segundo lado sin tratar, como se describe en la presente descripción.

En algunos casos, el bloque opcional 1990 puede incluir determinar la posición longitudinal del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable con respecto a la longitud de la tira metálica. La determinación de la posición longitudinal puede incluir determinar la longitud de la tira metálica que ha pasado en función de la velocidad de la tira metálica (por ejemplo, tal como lo detecta un sensor o se recibe de un controlador de proceso) y la duración del movimiento de la tira metálica. La posición longitudinal determinada en el bloque 1990 se puede proporcionar al bloque 1982 en los casos en que la definición del plano de separación en el bloque 1982 incluye la definición del plano de separación basado en entradas dinámicas.

La Figura 20 es una vista lateral de un sistema 2200 para tratar con calor dimensionalmente una pieza de partida metálica 2092 usando unidades de calentamiento móviles 2008, 2010 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Las unidades de calentamiento móviles 2008, 2010 pueden colocarse de manera desmontable junto a la pieza de partida metálica 2092. En algunos casos, las unidades de calentamiento móviles 2008, 2010 se pueden colocar adyacentes a una pieza de partida metálica 2092 que se mantiene estacionaria. En otros casos, se puede colocar una pieza de partida metálica 2092 en la unidad de calentamiento 2008 y las unidades de calentamiento 2010 se pueden colocar encima de la pieza de partida metálica 2092. Las unidades de calentamiento 2008, 2010 se pueden colocar con respecto a la pieza de partida metálica 2092, de modo que al menos una porción de al menos uno de los lados superior e inferior de la pieza de partida metálica 2092 no esté cubierta por las unidades de calentamiento 2008, 2010. Se puede utilizar cualquier unidad de calentamiento adecuada 2008, 2010, tales como las descritas anteriormente. En algunos casos, una o más de las unidades de calentamiento 2008, 2010 se pueden mover entre una posición desplegada adyacente a la pieza de partida metálica 2092 y una posición replegada lejos de la pieza de partida metálica 2092.

Opcionalmente, una o más unidades de enfriamiento 2012, 2014 se pueden colocar adyacentes a la pieza de partida metálica 2092 y adyacente a una parte de la pieza de partida metálica 2092 que no está cubierta por las unidades de calentamiento 2008, 2010. Las unidades de enfriamiento 2012, 2014 se pueden colocar adyacente a una de las unidades de calentamiento 2008, 2010. Las unidades de enfriamiento 2012, 2014 pueden ayudar a eliminar el calor de la pieza de partida metálica 2092 que se ha conducido a través de la pieza de partida metálica 2092 de la porción de la pieza de partida metálica 2092 que se calienta por las unidades de calentamiento 2008, 2010. Las unidades de enfriamiento 2012, 2014 pueden ser cualquier unidad de enfriamiento adecuada, tales como las descritas anteriormente. En algunos casos, una unidad de enfriamiento se puede acoplar a una unidad de calentamiento para que se mantenga estacionaria con respecto a la unidad de calentamiento.

Las unidades de calentamiento 2008, 2010 pueden calentar la pieza de partida metálica 2092 a una temperatura adecuada para el tratamiento con calor. La temperatura ambiente alrededor de la porción de la pieza de partida metálica 2092 no calentada directamente por las unidades de calentamiento 2008, 2010, así como cualquier unidad de enfriamiento opcional de 2012, 2014, puede eliminar el calor de la pieza de partida metálica 2092, de manera que una porción 2024 de la pieza de partida metálica 2092 que no es calentada directamente por las unidades de calentamiento 2008, 2010 permanece sin tratar por el calor del horno 2094. El resultado puede ser una pieza de partida metálica 2092 con tratamiento con calor de dimensión variable.

La Figura 21 es una vista lateral de un sistema 2100 para tratar con calor dimensionalmente una pieza de partida metálica 2192 usando un horno 2194 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Una pieza de partida metálica 2192 puede ser una pieza de partida metálica con una forma definida, tal como una pieza de partida metálica rectangular que se ha cortado a partir de una tira metálica continua. La pieza de partida metálica 2192 se puede ubicar parcialmente dentro de un horno 2194 de modo que al menos una porción de la pieza de partida metálica 2192 quede fuera del horno 2194. El horno 2194 puede ser cualquier horno adecuado con cualquier fuente de calentamiento adecuada, tal como las unidades de calentamiento descritas anteriormente y el aire caliente en circulación. El horno 2194 puede incluir una entrada 2196 que está conformada para aceptar la pieza de partida metálica 2192. Por ejemplo, la entrada 2196 puede ser una ranura que es ligeramente más grande que una sección transversal de la pieza de partida metálica 2192, lo que permite que la pieza de partida metálica 2192 se inserte y se extraiga del horno 2194 sin permitir que escape demasiado calor por la entrada 2196 cuando está en uso.

Opcionalmente, una o más unidades de enfriamiento 2112, 2114 se pueden colocar adyacentes a la pieza de partida metálica 2192 y fuera del horno 2194. Las unidades de enfriamiento 2112, 2114 se pueden colocar adyacentes a una entrada 2196 al horno 2194. Las unidades de enfriamiento 2112, 2114 pueden ayudar a eliminar el calor de la pieza de partida metálica 2192 que se ha conducido a través de la pieza de partida metálica 2192 de la porción de la pieza de partida metálica 2192 que permanece dentro del horno 2194. Las unidades de enfriamiento 2112, 2114 pueden ser cualquier unidad de enfriamiento adecuada, tal como las descritas anteriormente.

El horno 2194 se puede calentar a una temperatura suficiente para tratar con calor una porción 2122 de la pieza de partida metálica 2192. La temperatura ambiente fuera del horno 2194 y cualquier unidad de enfriamiento opcional 2112, 2114 puede eliminar el calor de la pieza de partida metálica 2192, de modo que una porción 2124 de la pieza de partida metálica 2192 situada fuera del horno 2194 permanece sin tratar por el calor del horno 2194. El resultado puede ser una pieza de partida metálica 2192 con tratamiento con calor de dimensión variable.

La Figura 22 es un gráfico 2200 que representa la relación entre la resistencia a la tracción (por ejemplo, la resistencia a la tracción compensada de 0.2 %) y el tiempo de exposición a la temperatura para una aleación de aluminio de ejemplo para varias temperaturas de tratamiento con calor utilizando los sistemas de las Figuras 20 y 21, de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La gráfica 2200 representa un tratamiento con calor de dimensión variable para la aleación de aluminio 8931. Las líneas trazadas representan ensayos que utilizan un sistema con unidades de calentamiento móviles similares al sistema 2000 de la Figura 20, en donde las unidades de calentamiento se calientan a 250 °C, 275 °C o 300 °C y la pieza de partida metálica se calienta durante varios tiempos entre 0 y 200 segundos. Los puntos individuales representan ensayos utilizando un sistema de horno similar al sistema 2100 de la Figura 21, en donde el aire del horno se calienta a 350 °C, 400 °C y 500 °C y la pieza de partida metálica se calienta dentro del horno durante tiempos de aproximadamente 70 segundos o 120 segundos.

Como se muestra en el gráfico 2200, se pueden lograr altas resistencias calentando rápidamente la pieza de partida metálica utilizando varios sistemas y manteniendo el calor durante un tiempo relativamente pequeño (por ejemplo, menos de una hora, menos de 10 minutos, menos de 200 segundos, menos) de 150 segundos, menos de 100 segundos y menos de un minuto). Se pueden obtener resultados similares mediante tratamiento con calor continuo de las tiras metálicas como se describió anteriormente.

La Figura 23 es un diagrama de flujo que representa un proceso 2300 para tratar con calor dimensionalmente piezas de partida metálicas de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El proceso 2300 incluye realizar un tratamiento con calor de dimensión variable en el bloque 2310 utilizando un sistema con unidades móviles de calentamiento y/o enfriamiento, tal como el sistema 2100 de la Figura 21, o el sistema de horno, tal como el sistema 2100 de la Figura 21. En el bloque opcional 2374, la pieza de partida metálica inicialmente se trata con calor. En algunos casos, el tratamiento con calor inicial puede ocurrir antes o después del proceso de troquelado (por ejemplo, creando piezas de partida metálicas a partir de una tira metálica continua).

Cuando se usa un sistema de horno, se pueden realizar los bloques 2302 y opcionalmente 2304. En el bloque 2302, una pieza de partida metálica se coloca parcialmente en un horno. La pieza de partida metálica puede colocarse automática o manualmente en el horno. Se puede utilizar cualquier horno adecuado. La pieza de partida metálica puede colocarse en un horno de manera que al menos una porción quede fuera del horno. En el bloque opcional 2304, una o más unidades de enfriamiento pueden estar dispuestas alrededor del bloque de metal y fuera del horno. Las unidades de enfriamiento pueden disponerse adyacentes a la entrada del horno para ayudar a definir un plano de separación en la pieza de partida metálica. En algunos casos, las unidades de enfriamiento se pueden acoplar al horno. En algunos casos, las unidades de enfriamiento acopladas al horno pueden ubicarse permanentemente junto a la entrada del horno, sin embargo, en algunos casos, las unidades de enfriamiento acopladas a un horno pueden moverse entre una posición desplegada adyacente a una pieza de partida metálica parcialmente insertada en el horno y una posición replegada ubicada lejos de una pieza de partida metálica parcialmente insertada en el horno.

Cuando se usa un sistema con unidades de calentamiento y/o enfriamiento móviles, pueden realizarse los bloques 2306 y opcionalmente 2308. En el bloque 2306, una o más unidades de calentamiento se colocan adyacentes a uno o más lados de una pieza de partida metálica, tal como adyacente a un lado superior y/o inferior de la pieza de partida metálica. La(s) unidad(es) de calentamiento pueden colocarse de tal manera que al menos una porción de uno o más de los lados superior e inferior de la pieza de partida metálica quede sin cubrir por la(s) unidad(es) de calentamiento. En algunos casos, al menos una de las unidades de calentamiento puede colocarse en una estructura y girar alrededor de un eje para moverse entre una posición desplegada adyacente a una pieza de partida metálica y una posición replegada lejos de una pieza de partida metálica. Cuando está en la posición replegada, la unidad de calentamiento puede estar fuera del camino para facilitar la carga y descarga de la pieza de partida metálica. En algunos casos, cualquiera de las unidades de calentamiento puede posicionarse sobre una pieza de partida metálica que se mantiene estacionaria. En el bloque opcional 2308, se pueden colocar una o más unidades de enfriamiento adyacentes a uno o más lados de la pieza de partida metálica. Las unidades de enfriamiento se pueden colocar en porciones de la pieza de partida metálica que no están cubiertas por las unidades de calentamiento. Las unidades de enfriamiento se pueden colocar adyacentes a una unidad de calentamiento o frente a la pieza de partida metálica de la unidad de calentamiento. En algunos casos, las unidades de enfriamiento pueden acoplarse a las unidades de calentamiento y mantenerse estacionarias con respecto a las unidades de calentamiento. Por ejemplo, una unidad de enfriamiento conectada a una unidad de calentamiento que se puede mover entre las posiciones desplegadas y replegadas también puede moverse entre las posiciones desplegadas y replegadas.

En el bloque 2376, la pieza de partida metálica puede tratarse con calor a través de un tratamiento con calor de dimensión variable. La pieza de partida metálica puede calentarse (por ejemplo, por el horno o las unidades de calentamiento) de modo que solo una porción de la pieza de partida metálica sea tratada con calor. En algunos casos, el tratamiento con calor de dimensión variable puede incluir el uso de la(s) unidad(es) de enfriamiento para extraer calor de la pieza de partida metálica para asegurar que una porción deseada de la pieza de partida metálica no se trate. En el bloque opcional 2378, se puede realizar un tratamiento con calor adicional en la pieza de partida metálica adaptada.

La Figura 24 es un conjunto de gráficos 2400, 2401 que representan la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una parte tratada con calor variable 2402 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. El gráfico 2400 representa la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una porción tratada 2422 de la parte tratada con calor de dimensión variable 2402. El gráfico 2401 representa la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una porción no tratada 2422 de la parte tratada con calor de dimensión variable 2402. La prueba de perforación se puede realizar en el aparato de prueba de perforación 3200 de la Figura 32 o cualquier otro aparato de prueba de perforación adecuado. La pieza tratada con calor de dimensión variable puede estar hecha de aleación de aluminio 8967 y tratada en un sistema con un horno similar al sistema 2100 de la Figura 21 en donde el horno se mantiene a 500 °C y la parte 2402 se trata durante 90 segundos. No se realiza ningún tratamiento con calor adicional después del tratamiento con calor de dimensión variable. Como se observa en los gráficos 2400, 2401, la cantidad de energía necesaria para lograr 100 mm de desplazamiento del punzón es de aproximadamente 2.1 kJ para la porción no tratada 2424 y 2.3 kJ para la porción tratada 2422. Por lo tanto, la porción tratada 2422 muestra una mejora del 9 % para la cantidad de energía de deformación necesaria para lograr la misma cantidad de deformación. Por lo tanto, la parte puede adaptarse para tener una porción no tratada que sea moldeable, mientras que tiene una porción tratada que está diseñada para absorber más energía en situaciones de choque.

La Figura 25 es un conjunto de gráficas 2500, 2501 que representan la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una parte tratada con calor de dimensión variable 2502 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La gráfica 2500 representa la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una porción tratada 2522 de la parte tratada con calor de dimensión variable 2502. La gráfica 2501 representa la fuerza de perforación y el desplazamiento de perforación de una porción no tratada 2522 de la parte tratada con calor de dimensión variable 2502. La prueba de perforación se puede realizar en el aparato de prueba de perforación 3200 de la Figura 32 o cualquier otro aparato de prueba de perforación adecuado. La pieza tratada con calor de dimensión variable puede estar hecha de aleación de aluminio 8967 y tratada en un sistema con un horno similar al sistema 2100 de la Figura 21 en donde el horno se mantiene a 500 °C y la parte 2502 se trata durante 90 segundos. Se puede realizar un tratamiento con calor adicional a 175 °C durante 15 minutos en toda la parte después del tratamiento con calor de dimensión variable. Este tratamiento con calor adicional se puede realizar en toda la parte, incluidas la porción tratada 2522 y la porción no tratada 2524. Como se observa en las gráficas 2500, 2501, la cantidad de energía necesaria para lograr 100 mm de desplazamiento del punzón es de aproximadamente 2.1 kJ para la porción no tratada 2524 y 2.3 kJ para la porción tratada 2522. Por lo tanto, la porción tratada 2522 muestra una mejora del 9 % para la cantidad de energía de deformación necesaria para lograr la misma cantidad de deformación.

Las Figuras 26-28 son gráficas 2600, 2700, 2800 que representan diversas propiedades mecánicas y comportamiento de choque total o parcial para diferentes piezas de aluminio tratadas con calor de dimensión variable. Las líneas marcadas con A80 pueden representar el por ciento de alargamiento (en la fractura) indexado a un calibre original de 80 mm. Las líneas marcadas con Ag pueden representar el por ciento de alargamiento no proporcional a la fuerza máxima. Las líneas marcadas como RP0.2 pueden representar la resistencia a la tracción de 0.2 %, también conocido como tensión de prueba de 0.2 %. Las líneas marcadas con Rm pueden representar la resistencia a la tracción. Las líneas marcadas con DC Bending pueden representar el ángulo al que se dobla el material sin pérdida de fuerza durante una prueba de flexión de 3 puntos.

La Figura 26 es una gráfica 2600 que representa diversas propiedades mecánicas y comportamiento de semi-choque para una parte de aluminio tratada con calor de dimensión variable tratada en un horno a 600 °C de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La parte es una aleación de aluminio 6111 tratada en un sistema de horno, tal como el sistema 2100 de la Figura 2100 que se calienta a 600 °C. Una pieza de partida metálica de 2.0 mm de grosor se inserta aproximadamente 100 cm en un horno calentado a 600 °C y se deja permanecer durante 60 segundos. Las unidades de enfriamiento pueden o no ser usadas. La pieza de partida metálica se retira y se prepara para la prueba. La gráfica 2600 muestra las diferentes propiedades mecánicas presentes en la porción no tratada 2624 y la porción tratada 2622 de una única pieza de partida metálica o una única parte hecha a partir de la pieza de partida metálica.

La Figura 27 es una gráfica 2700 que representa diversas propiedades mecánicas y comportamiento de semi-choque para una parte de aluminio tratada con calor de dimensión variable tratada en un horno a 650 °C de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La parte es aleación de aluminio 6111 tratada en un sistema de horno, tal como el sistema 2100 de la Figura 2100 que se calienta a 650 °C. Una pieza de partida metálica de 2.0 mm de grosor se inserta aproximadamente 100 cm en un horno calentado a 650 °C y se deja permanecer durante 60 segundos. Las unidades de enfriamiento pueden o no ser usadas. La pieza de partida metálica se retira y se prepara para la prueba. El gráfico 2700 muestra las diferentes propiedades mecánicas presentes en la porción no tratada 2724 y la porción tratada 2722 de una única pieza de partida metálica o una única parte hecha a partir de la pieza de partida metálica.

Ejemplos de piezas hechas de aleación de aluminio 6111 dimensionalmente tratadas con calor a 650 °C como se describe con referencia a la Figura 27 resultaron en un promedio de 2.2 kJ requerido para un desplazamiento de 140 mm en una prueba de flexión para la región no tratada 2724 y un promedio de 2.7 kJ para la región tratada 2722. La región tratada 2722 muestra un aumento del 23 % en la energía necesaria para lograr la misma cantidad de desplazamiento en la prueba de flexión en comparación con la región no tratada 2724.

La Figura 28 es una gráfica 2800 que representa varias propiedades mecánicas y un comportamiento de choque completo para una parte de aluminio tratada con calor de dimensión variable tratada en un horno a 650 °C de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La parte es aleación de aluminio 6451 tratada en un sistema de horno, como el sistema 2100 de la Figura 2100 que se calienta a 650 °C. Una pieza de partida metálica de 2.0 mm de grosor se inserta aproximadamente 100 cm en un horno calentado a 650 °C y se deja permanecer durante 60 segundos. Las unidades de enfriamiento pueden o no ser usadas. La pieza de partida metálica se retira y se prepara para la prueba. La gráfica 2800 muestra las diferentes propiedades mecánicas presentes en la porción no tratada 2824 y la porción tratada 2822 de una única pieza de partida metálica o una única parte hecha a partir de la pieza de partida metálica.

Ejemplos de piezas hechas de aleación de aluminio 6451 dimensionalmente tratadas con calor a 650 °C como se describe con referencia a la Figura 28 resultaron en un promedio de 3.6 kJ requerido para aproximadamente 185 mm de desplazamiento en una prueba de flexión para la región no tratada 2824 y un promedio de 4.4 kJ para la región tratada 2822. La región tratada 2822 muestra un aumento del 22 % en la energía necesaria para lograr la misma cantidad de desplazamiento en la prueba de flexión en comparación con la región no tratada 2824.

La Figura 29 es una vista lateral de una unidad de control de la temperatura 2900 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La unidad de control de la temperatura del fluido 2900 puede ser una unidad de enfriamiento (por ejemplo, la unidad de enfriamiento 114 de la figura 1) o una unidad de calentamiento (por ejemplo, la unidad de calentamiento 110 de la Figura 1) dependiendo de la temperatura del fluido dispersado. La unidad de control de la temperatura del fluido 2900 puede incluir un cabezal 2909 con una o más boquillas para producir uno o más rociados 2911 de fluido dirigidos hacia una superficie de la tira metálica 2902 o la pieza de partida metálica. Los fluidos adecuados pueden incluir aire, agua o aceite, u otros fluidos.

En algunos casos, múltiples boquillas de un único cabezal 2909 pueden controlarse individualmente para proporcionar fluido calentado o fluido enfriado. Por lo tanto, un único cabezal 2909 puede funcionar simultáneamente como una unidad de enfriamiento y una unidad de calentamiento dispersando el fluido calentado de un primer conjunto de boquillas y el fluido enfriado de un segundo conjunto de boquillas. Dicha disposición puede definir un plano de separación entre cada conjunto de boquillas.

La Figura 30 es una vista lateral de una unidad de control de la temperatura de banda móvil 3000 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La unidad de control de la temperatura de banda móvil 3000 puede incluir una banda móvil 3011 que se mueve en un circuito cerrado alrededor de uno o más rotores 3009. La banda móvil 3011 puede entrar en contacto con una tira metálica móvil 3002 y eliminar el calor o introducir calor en la tira metálica 3002. La banda móvil 3011 puede ser accionada activamente para ser movida en el circuito cerrado por los rotores 3009 (por ejemplo, por un motor acoplado al rotor). En algunos casos, sin embargo, la banda móvil 3011 puede ser pasiva, moviéndose en el bucle cerrado a través de la fricción entre la banda 3011 y la tira metálica 3002.

La unidad de control de la temperatura de la banda móvil 3000 puede ser una unidad de enfriamiento (por ejemplo, la unidad de enfriamiento 114 de la Figura 1) o una unidad de calentamiento (por ejemplo, la unidad de calentamiento 110 de la Figura 1) dependiendo de si se elimina o se introduce calor en la banda 3011, respectivamente. El calor puede eliminarse o introducirse en la banda mediante cualquier mecanismo adecuado, tal como una unidad de calentamiento o enfriamiento colocada frente a la unidad de control de la temperatura de la banda móvil 3000 de la tira metálica 3002. En algunos casos, el calor puede eliminarse o introducirse en la banda a través de un rotor 3009 calentado o enfriado (por ejemplo, con calentamiento interno o enfriamiento interno). La banda móvil 3011 puede estar fabricada de cualquier material adecuado, tal como un material con alta conductividad térmica.

La Figura 31 es una vista lateral de una unidad de calentamiento por inducción 3100 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. La unidad de calentamiento por inducción 3100 puede incluir uno o más dispositivos de inducción 3109 acoplados a controladores adecuados para generar campos magnéticos alrededor de los dispositivos de inducción 3109. Los dispositivos de inducción 3109 pueden generar calor en una tira metálica adyacente 3102 o pieza de partida metálica.

La Figura 32 es un diagrama esquemático de un aparato de prueba de perforación 3200 para probar partes metálicas 3232 de acuerdo con ciertos aspectos de la presente descripción. Una parte de metal 3232, tal como una parte tratada con calor de dimensión variable o una porción de una parte tratada con calor de dimensión variable, puede ser soportada por un par de soportes 3230. Se puede presionar un punzón 3234 contra la parte metálica 3232 en una ubicación entre el par de soportes 3230 y opuesta a la parte metálica 3232 del par de soportes 3230. El punzón 3234 se puede presionar contra la parte metálica 3232 con una fuerza 3236, que se puede medir utilizando un equipo de medición de fuerza adecuado. El desplazamiento 3238 del punzón 3234 con respecto a la parte metálica 3232 puede medirse utilizando un equipo de medición de fuerza adecuado. Como se muestra en la Figura 32, el desplazamiento 3238 puede ser negativo hasta que el punzón 3234 comienza a hacer contacto con la parte metálica 3232, y puede crecer en magnitud a medida que el punzón 3234 comienza a desplazar la parte metálica 3232. El aparato de prueba de perforación 3200 o un aparato similar puede usarse para trazar curvas de desplazamiento de perforación con respecto a la fuerza de perforación (por ejemplo, carga), tales como las representadas y descritas con respecto a las Figuras 24 y 25.

La descripción anterior de las modalidades, incluidas las modalidades ilustradas, se ha presentado solo con fines ilustrativos y descriptivos y no pretende ser exhaustiva ni limitativa de las formas precisas descritas. Numerosas modificaciones, adaptaciones y usos de esta serán evidentes para un experto medio en la técnica.

Tal como se usa a continuación, cualquier referencia a una serie de ejemplos ha de entenderse como una referencia a cada uno de esos ejemplos de manera disyuntiva (por ejemplo, "Ejemplos 1-4" debe entenderse como "Ejemplos 1, 2, 3 o 4").

El ejemplo 1 es un sistema de procesamiento de metales, que comprende un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una abertura para aceptar una tira metálica que se mueve a una velocidad de la tira en una dirección de movimiento. El aparato de tratamiento con calor incluye una unidad de calentamiento que puede colocarse cerca de la tira metálica en un primer lado de un plano de separación que intersecta la tira metálica para elevar la temperatura de la banda de una primera porción de la tira metálica en el primer lado del plano de separación a o por encima de temperatura de tratamiento con calor; y una unidad de enfriamiento que puede colocarse cerca de la tira metálica en un segundo lado del plano de separación para mantener una segunda porción de la tira metálica en el segundo lado del plano de separación por debajo de la temperatura de tratamiento con calor.

El ejemplo 2 es el sistema del ejemplo 1, en el que el plano de separación es paralelo a la tira metálica, en donde la unidad de calentamiento se extiende a través del ancho de la tira metálica cerca del primer lado del plano de separación, y en donde la unidad de enfriamiento se extiende a través del ancho de la tira metálica cerca del segundo lado del plano de separación.

El ejemplo 3 es el sistema del ejemplo 1, en el que el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal de la tira metálica y perpendicular a la superficie superior de la tira metálica, en donde el aparato de tratamiento con calor incluye además una unidad de calentamiento adicional que puede colocarse cerca de la tira metálica en el primer lado del plano de separación y opuesto a la tira metálica de la unidad de calentamiento; y una unidad de enfriamiento adicional que puede colocarse cerca de la tira metálica en el segundo lado del plano de separación y opuesta a la tira metálica de la unidad de enfriamiento.

El ejemplo 4 es el sistema de los ejemplos 1-3, en el que la unidad de calentamiento tiene suficiente potencia de generación de calor y tiene una longitud suficiente para mantener la temperatura de la tira metálica a o por encima de la temperatura del tratamiento con calor que se mueve a la velocidad de la tira durante un tiempo suficiente para templar la tira metálica.

El ejemplo 5 es el sistema de los ejemplos 1, 3 o 4, que comprende además un actuador lineal acoplado al aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para ajustar lateralmente la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento con respecto a la tira metálica para mover el plano de separación con respecto a la tira metálica.

El ejemplo 6 es el sistema del ejemplo 5, que comprende además un controlador acoplado al actuador lineal para ajustar lateralmente la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento en función de la distancia longitudinal a lo largo de la tira metálica.

El ejemplo 7 es el sistema de los ejemplos 1-6, que comprende además un aparato de tratamiento con calor adicional y de dimensión variable que tiene una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional colocada cerca de la tira metálica en lados opuestos de un plano de separación adicional, en donde el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable adicional está separado del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, y en donde el plano de separación adicional no es coplanar con el plano de separación.

El ejemplo 8 es el sistema de los ejemplos 1-7, en donde el plano de separación no es paralelo a una sección transversal lateral de la tira metálica.

El Ejemplo 9 es un método para tratar con calor de manera variable una tira metálica a través de una dimensión de la tira metálica, el método comprende: pasar una tira metálica móvil a través de un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una unidad de calentamiento y una unidad de enfriamiento colocadas en lados opuestos de un plano de separación; calentar una primera porción de la tira metálica móvil mediante la unidad de calentamiento, en donde calentar la primera porción incluye elevar la temperatura de la tira de la primera porción de la tira metálica móvil a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor durante un tiempo; y enfriar la tira metálica móvil mediante la unidad de enfriamiento, en donde enfriar la tira metálica móvil incluye eliminar el calor de la tira metálica móvil adyacente a la primera porción lo suficiente para mantener una temperatura de una segunda porción de la tira metálica móvil por debajo de la temperatura de tratamiento con calor, en donde la segunda porción de la tira metálica está ubicada frente al plano de separación de la primera porción.

El ejemplo 10 es el método del ejemplo 9, que comprende además enfriar la primera porción de la tira metálica móvil después de calentar la primera porción de la tira metálica móvil durante un tiempo.

El ejemplo 11 es el método de los ejemplos 9 o 10, que comprende además ajustar lateralmente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para mover el plano de separación con respecto a la tira metálica móvil.

El ejemplo 12 es el método del ejemplo 11, que comprende además determinar una posición longitudinal del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable a lo largo de la tira metálica móvil, en donde ajustar lateralmente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye usar la posición longitudinal para mover el plano de separación con respecto a la tira metálica móvil en función de la posición longitudinal.

El Ejemplo 13 es el método de los Ejemplos 9 o 10, en donde el plano de separación es paralelo a la tira metálica móvil, en donde calentar la primera porción de la tira metálica móvil incluye calentar una parte superior e inferior de la tira metálica móvil, y en donde el enfriamiento de la tira metálica móvil incluye la eliminación de calor de otra parte superior e inferior de la tira metálica móvil.

El Ejemplo 14 es el método de los ejemplos 9-12, en donde el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal de la tira metálica móvil y perpendicular a la superficie superior de la tira metálica móvil, en donde el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye además una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional, cada una colocada en lados opuestos del plano de separación y ambas colocadas frente a la tira metálica móvil de la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento, en donde calentar la primera porción de la tira metálica móvil incluye calentar la superficie superior y una superficie inferior de la tira metálica móvil cerca de la primera porción, y en donde enfriar la tira metálica móvil incluye enfriar la superficie superior y la superficie inferior de la tira metálica móvil cerca de la segunda porción.

El Ejemplo 19 es el producto de los Ejemplos 15 o 16, en donde el plano de separación es paralelo a la tira metálica móvil, en donde calentar la primera porción de la tira metálica móvil incluye calentar una parte superior e inferior de la tira metálica móvil, y en donde enfriar la tira metálica móvil incluye la eliminación de calor de otra parte superior e inferior de la tira metálica móvil.

El Ejemplo 20 es el producto de los Ejemplos 15-18, en donde el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal de la tira metálica móvil y perpendicular a la superficie superior de la tira metálica móvil, en donde el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye además una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional, cada una colocada en lados opuestos del plano de separación y ambas colocadas frente a la tira metálica móvil de la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento, en donde calentar la primera porción de la tira metálica móvil incluye calentar la superficie superior y una superficie inferior de la tira metálica móvil cerca de la primera porción, y en donde enfriar la tira metálica móvil incluye enfriar la superficie superior y la superficie inferior de la tira metálica móvil cerca de la segunda porción.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de procesamiento de metales, que comprende:

un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una abertura para aceptar un artículo metálico que se mueve en una dirección de procesamiento, el aparato de tratamiento con calor incluye:

una o más unidades de calentamiento que puede colocarse cerca del artículo metálico en un primer lado de un plano de separación que intersecta el artículo metálico para elevar la temperatura del artículo de una primera porción del artículo metálico en el primer lado del plano de separación a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor y

una o más unidades de enfriamiento que puede colocarse cerca del artículo metálico en un segundo lado del plano de separación para mantener una segunda porción del artículo metálico en el segundo lado del plano de separación por debajo de la temperatura de tratamiento con calor,

en donde el artículo metálico está en movimiento en la dirección de procesamiento, y en donde

(1) el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de ancho variable,

en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y un eje lateral del artículo metálico, o

(2) en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de espesor variable,

en donde el plano de separación es paralelo a una superficie superior o inferior del artículo metálico, o

(3) en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de longitud variable,

en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico.

2. El sistema de la reivindicación 1, que incluye una o más unidades de enfriamiento colocadas cerca de las unidades de calentamiento para absorber el calor y enfriar el artículo metálico para minimizar la cantidad de calor transferido de una primera región del artículo metálico a una segunda región del artículo metálico.

3. El sistema de la reivindicación 1, en donde el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal del artículo metálico y perpendicular a la superficie superior del artículo metálico, en donde el aparato de tratamiento con calor incluye, además:

una unidad de calentamiento adicional que puede colocarse cerca del artículo metálico en el primer lado del plano de separación y opuesta al artículo metálico de la unidad de calentamiento; y

una unidad de enfriamiento adicional que puede colocarse cerca del artículo metálico en el segundo lado del plano de separación y opuesta al artículo metálico de la unidad de enfriamiento.

4. El sistema de la reivindicación 1, en donde la unidad de calentamiento tiene suficiente potencia de generación de calor y tiene una longitud suficiente para mantener la temperatura del artículo metálico a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor durante un tiempo suficiente para templar el artículo metálico.

5. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un actuador lineal acoplado al aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para ajustar lateralmente la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento con respecto al artículo metálico para mover el plano de separación con respecto al artículo metálico y, en particular que comprende además un controlador acoplado al actuador lineal para ajustar lateralmente la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento en función de la distancia longitudinal a lo largo del artículo metálico.

6. El sistema de la reivindicación 1, que comprende además un aparato de tratamiento con calor adicional y de dimensión variable que tiene una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional colocada cerca del artículo metálico en lados opuestos de un plano de separación adicional, en donde el aparato de tratamiento con calor y de dimensión variable adicional está separado del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable, y en donde el plano de separación adicional no es coplanar con el plano de separación.

7. El sistema de la reivindicación 1, en donde el plano de separación no es paralelo a una sección transversal lateral del artículo metálico.

8. El sistema de la reivindicación 1, en donde el aparato de tratamiento térmico dimensionalmente variable sea un aparato de tratamiento térmico de ancho variable o un aparato de tratamiento térmico de longitud variable, en donde al menos una de las unidades de enfriamiento esté adyacente al menos a una de las unidades de calentamiento.

9. El sistema de la reivindicación 1, en donde el aparato de tratamiento de calor variable dimensionalmente es un aparato de tratamiento térmico de longitud variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico y en el que al menos una de las unidades de enfriamiento es adyacente al menos a una de las una o más unidades de calentamiento en el mismo lado superficial del artículo metálico.

10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde el artículo metálico es una tira metálica.

11. Un método para tratar con calor variable un artículo metálico a través de una dimensión del artículo metálico, el método comprende:

hacer pasar un artículo metálico móvil a través de un aparato de tratamiento con calor de dimensión variable que tiene una unidad de calentamiento y una unidad de enfriamiento colocadas en lados opuestos de un plano de separación;

en donde el artículo metálico se mueve en una dirección de procesamiento, y en donde

(1) el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de ancho variable,

(2) en donde el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de espesor variable,

(3) en donde el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de longitud variable,

en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico;

calentar una primera porción del artículo metálico móvil mediante la unidad de calentamiento, en donde calentar la primera porción incluye elevar la temperatura del artículo de la primera porción de la tira metálica móvil a o por encima de la temperatura de tratamiento con calor durante un tiempo; y

enfriar el artículo metálico móvil mediante la unidad de enfriamiento, en donde enfriar el artículo metálico móvil incluye eliminar el calor del artículo metálico móvil adyacente a la primera porción lo suficiente para mantener una temperatura de una segunda porción del artículo metálico móvil por debajo de la temperatura de tratamiento con calor, en donde la segunda porción del artículo metálico está ubicada opuesta al plano de separación de la primera porción.

12. El método de la reivindicación 11, que comprende además:

enfriar la primera porción del artículo metálico móvil después de calentar la primera porción del artículo metálico móvil durante todo el tiempo.

13. El método de la reivindicación 11, que comprende además ajustar lateralmente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable para mover el plano de separación con respecto al artículo metálico móvil y, en particular que comprende además determinar una posición longitudinal del aparato de tratamiento con calor de dimensión variable a lo largo del artículo metálico móvil, en donde ajustar lateralmente el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye usar la posición longitudinal para mover el plano de separación con respecto al artículo metálico móvil en función de la posición longitudinal.

14. El método de la reivindicación 11, en donde el plano de separación es paralelo a un eje longitudinal del artículo metálico móvil y perpendicular a una superficie superior del artículo metálico móvil, en donde el aparato de tratamiento con calor de dimensión variable incluye además una unidad de calentamiento adicional y una unidad de enfriamiento adicional, cada una colocada en lados opuestos del plano de separación y ambas colocadas frente al artículo metálico móvil de la unidad de calentamiento y la unidad de enfriamiento, en donde calentar la primera porción del artículo metálico móvil incluye calentar la superficie superior y una superficie inferior del artículo metálico móvil cerca de la primera porción, y en donde enfriar el artículo metálico móvil incluye enfriar la superficie superior y la superficie inferior del artículo metálico móvil cerca de la segunda porción.

15. El método de la reivindicación 11, en donde el tratamiento térmico dimensionalmente variable sea un tratamiento térmico de ancho variable o un tratamiento térmico de longitud variable, en donde al menos una de las unidades de enfriamiento esté adyacente al menos a una de las unidades de calentamiento.

16. El método de la reivindicación 11, en donde el tratamiento térmico dimensionalmente variable es un tratamiento térmico de longitud variable, en donde el plano de separación es perpendicular a una superficie superior o inferior del artículo metálico y paralelo a un eje lateral del artículo metálico y en el que al menos una de las unidades de enfriamiento es adyacente al menos a una de las una o más unidades de calentamiento en el mismo lado superficial del artículo metálico.

17. El método de cualquiera de las reivindicaciones 11-16, en donde el artículo metálico es una tira metálica.