JP2019535890A - 特別に調整された特性を有する金属シート - Google Patents

特別に調整された特性を有する金属シート Download PDF

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Abstract

移動金属帯板は、金属帯板の幅、長さ、または厚さにわたって、任意の数または組み合わせの寸法可変焼き戻しで熱処理することができる。寸法可変の熱処理を提供するために、装置は、装置に近接して移動する金属帯板の温度を熱処理温度まで上昇させるのに適した１つ以上の加熱ユニットを含み得る。装置はまた、熱を吸収して金属帯板を冷却し、処理される金属帯板の第１の領域から処理されない金属帯板の第２の領域に伝達される熱の量を最小にするための、加熱ユニットの近傍に位置する１つ以上の冷却ユニットを含み得る。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み入れられる、２０１６年１０月１７日に出願された「ＭＥＴＡＬ ＳＨＥＥＴ ＷＩＴＨ ＴＡＩＬＯＲＥＤ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ」という名称の米国仮特許出願第６２／４０８，８５３号の利益を主張する。
本開示は、概して、金属加工に関し、より具体的には、金属帯板を熱処理することに関する。
金属部品は、自動車のような車両用の構造支持体のような多くの目的に使用することができる。金属部品は、金属帯板を個々の素材に切断し、個々の素材を所望の部品形状に変形させること（例えば、絞り加工など）などによって、金属帯板から形成することができる。
構造的支持体として使用される場合のように、特定の部品は高強度を必要とする場合がある。しかしながら、部品を正しく形成するために、時折、金属は十分な弾性または他の望ましい特性を有する必要がある。アルミニウム合金などの金属は、強度や弾性などの特性を調整するために熱処理することができる。焼き戻しは、金属の強度および弾性を調整するために使用できる熱処理プロセスであり、これはしばしば形成された金属部品を高温で一定期間熱処理オーブンに入れることを含む。
熱処理のいくつかの例には以下を含み得る。
●Ｔ１熱処理：金属を高温成形プロセスから冷却し、金属を実質的に安定な状態に自然に時効させることを含み得る。
●Ｔ２熱処理：金属を高温成形プロセスから冷却し、冷間加工し、金属を実質的に安定な状態に自然に時効させることを含み得る。
●Ｔ３熱処理：固溶化熱処理し、冷間加工し、金属を実質的に安定な状態に自然に時効させることを含み得る。
●Ｔ４熱処理：固溶化熱処理し、金属を実質的に安定な状態に自然に時効させることを含み得る。
●Ｔ５熱処理：金属を人工的に時効させる前に高温成形プロセスから金属を冷却することを含み得る。
●Ｔ６熱処理：金属を固溶化熱処理した後、金属を人工的に時効させることを含み得る。
●Ｔ７熱処理：固溶化熱処理した後、金属を過時効または安定化させることを含み得る。
●Ｔ８熱処理：固溶化熱処理し、冷間加工し、金属を人工的に時効させることを含み得る。
●Ｔ９熱処理：固溶化熱処理し、人工的に時効させた後、金属を冷間加工することを含み得る。
●Ｔ１０熱処理：金属を高温成形プロセスから冷却し、冷間加工した後、金属を人工的に時効させることを含み得る。
いくつかの特性を改善する熱処理は、しばしば他の特性に悪影響を及ぼすことがある。例えば、金属の強度を向上させるための処理は、その金属の延性を低下させる場合がある。同様に、金属の延性を向上させるための処理は、その金属の強度を低下させる場合がある。したがって、金属部品を設計し製造する際、その金属部品を作製するのに使用される金属帯板を調製する際も含めて、他の材料特性の最小要件が満たされるように、いくつかの材料特性において譲歩が行われることが多い。さらに、形成された部品の熱処理は、かなりの時間と設備を必要とすることがある。
実施形態という用語および同様の用語は、本開示の主題および以下の特許請求の範囲のすべてを広く指すように意図されている。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載される主題を限定するものでもなく、以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定するものでもないと理解されるべきである。本明細書でカバーされる本開示の実施形態は、本概要ではなく、以下の特許請求の範囲によって定義される。本概要は、本開示の様々な態様の大まかな概要であり、以下の「詳細な説明」の節でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。本概要は、特許請求された主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。本主題は、本開示の明細書全体の適切な部分、任意のまたはすべての図面および各特許請求項を参照することによって理解されるべきである。
本開示のある実施形態は、金属加工システムであって、移動方向（例えば加工方向）に帯板速度で移動する金属帯板を受け入れる開口部を有する寸法可変熱処理装置を備え、熱処理装置は、金属帯板と交差する分離平面の第１の側の金属帯板に近接して位置することが可能であり、分離平面の第１の側の金属帯板の第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げる加熱ユニットと、分離平面の第２の側の金属帯板に近接して位置することが可能であり、分離平面の第２の側の金属帯板の第２の部分を熱処理温度未満に維持する冷却ユニットと、を含む、金属加工システムを含む。
場合によっては、分離平面は、金属帯板と平行であり、加熱ユニットは、分離平面の第１の側に近接して金属帯板の幅にわたって延在し、冷却ユニットは、分離平面の第２の側に近接して金属帯板の幅にわたって延在する。場合によっては、分離平面は、金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ金属帯板の上面と垂直であり、熱処理装置は、分離平面の第１の側の金属帯板に近接し、かつ加熱ユニットから金属帯板の反対側に位置することが可能である追加の加熱ユニットと、分離平面の第２の側の金属帯板に近接し、かつ冷却ユニットから金属帯板の反対側に位置することが可能である追加の冷却ユニットと、をさらに含む。場合によっては、加熱ユニットは、金属帯板を焼き戻しするのに十分な期間にわたって帯板速度で移動する金属帯板の帯板温度を熱処理温度以上に維持するのに十分な熱発生力を有しかつ十分な長さを有する。場合によっては、システムは、金属帯板に対して加熱ユニットおよび冷却ユニットを横方向に調整して金属帯板に対して分離平面を移動させるための、寸法可変熱処理装置に結合されたリニアアクチュエータをさらに備える。場合によっては、システムは、金属帯板に沿った長手方向距離の関数として加熱ユニットおよび冷却ユニットを横方向に調整するための、リニアアクチュエータに結合されたコントローラをさらに備える。場合によっては、システムは、追加の分離平面の両側の金属帯板に近接して位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットを有する追加の寸法可変熱処理装置をさらに備え、追加の寸法可変熱処理装置は、寸法可変熱処理装置から離間しており、追加の分離平面は、分離平面と同一平面上にない。場合によっては、分離平面は、金属帯板の横断面と平行ではない。
本開示のいくつかの実施形態は、金属帯板を金属帯板の寸法にわたって可変的に熱処理する方法であって、分離平面の両側に位置する加熱ユニットおよび冷却ユニットを有する寸法可変熱処理装置を介して移動金属帯板を通過させることと、加熱ユニットによって移動金属帯板の第１の部分を加熱することであって、第１の部分を加熱することは、ある期間にわたって移動金属帯板の第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げることを含む、移動金属帯板の第１の部分を加熱することと、冷却ユニットによって移動金属帯板を冷却することであって、移動金属帯板を冷却することは、移動金属帯板の第２の部分の温度を熱処理温度未満に維持するために、第１の部分に隣接する移動金属帯板から熱を十分に除去することを含み、金属帯板の第２の部分は、第１の部分から分離平面の反対側に配置されている、移動金属帯板を冷却することと、を含む、方法を含む。いくつかの場合は、この方法によって調製された寸法可変熱処理を有する金属製品を開示する。
場合によっては、方法は、上記期間にわたって移動金属帯板の第１の部分を加熱した後に、移動金属帯板の第１の部分を冷却することをさらに含む。場合によっては、方法は、寸法可変熱処理装置を横方向に調整して、移動金属帯板に対して分離平面を移動させる。場合によっては、方法は、移動金属帯板に沿って寸法可変熱処理装置の長手方向位置を決定することをさらに含み、寸法可変熱処理装置を横方向に調整することは、長手方向位置を用いて長手方向位置の関数として移動金属帯板に対して分離平面を移動させることを含む。場合によっては、分離平面は、移動金属帯板と平行であり、移動金属帯板の第１の部分を加熱することは、移動金属帯板の上部および下部の一方を加熱することを含み、移動金属帯板を冷却することは、移動金属帯板の上部および下部の他方から熱を除去することを含む。場合によっては、分離平面は、移動金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ移動金属帯板の上面と垂直であり、寸法可変熱処理装置は、それぞれが分離平面の両側に位置し、かつ双方が加熱ユニットおよび冷却ユニットから移動金属帯板の反対側に位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットをさらに含み、移動金属帯板の第１の部分を加熱することは、第１の部分に近接した移動金属帯板の上面および下面を加熱することを含み、移動金属帯板を冷却することは、第２の部分に近接した移動金属帯板の上面および下面を冷却することを含む。
本明細書は、以下の添付図面を参照し、そこで、異なる図面における同様の参照番号の使用は、同様または類似する構成要素を例示することを意図する。
金属帯板に幅可変熱処理を施すための金属加工システムの斜視図である。 金属帯板に幅可変熱処理を施すための金属加工システムの上面図である。 図２の金属加工システムの正面断面図である。 形成前に幅可変熱処理を施した特別に調整された金属の不等角投影図である。 図４の特別に調整された金属帯板から形成された金属部品の不等角投影図である。 特別に調整された金属帯板から作製された形成金属部品の正面図である。 低強度領域と高強度領域との間に横方向に配置された中強度領域を有する特別に調整された金属帯板の断片の上面図である。 低強度領域と中強度領域との間に横方向に配置された高強度領域を有する特別に調整された金属帯板の断片の上面図である。 ２つの高強度領域の間に横方向に配置された超高強度領域を有する特別に調整された金属帯板の断片の上面図である。遷移領域は、超高強度領域と高強度領域との間に配置することができる。 低強度領域から横方向に分離された高強度領域を有する特別に調整された金属帯板の断片の上面図である。 金属帯板に厚さ可変熱処理を施すための金属加工システムの不等角投影図である。 金属帯板に垂直方向可変熱処理を施すための金属加工システムの上面図である。 図１２の金属加工システムの正面断面図である。 第１および第２の金属組成物ならびに例示的な金属帯板についての降伏強度と伸度との間の関係を示すプロットを示す組合せ図である。 いくつかの熱処理温度における例示的なアルミニウム合金の降伏強度と温度での暴露時間との関係を示すプロットである。 幅が可変で長手方向に変化する熱処理を有する金属帯板と、その金属帯板から切断された一組の金属素材とを示す組み合わせ図である。 幅が可変で長手方向に変化する熱処理を有する図１６の金属帯板と、その金属帯板を処理するのに使用される経時的な熱処理温度を示すプロットとを示す組合せ図である。 寸法可変熱処理を用いて金属帯板を加工するプロセスを示すフローチャートである。 金属帯板に寸法可変熱処理を施すプロセスを示すフローチャートである。 本開示のある態様に係る可動加熱ユニットを使用して金属素材を寸法熱処理するためのシステムの側面図である。 本開示のある態様に係る炉を使用して金属素材を寸法熱処理するためのシステムの側面図である。 本開示のある態様に係る、図２０および図２１のシステムを使用した、いくつかの熱処理温度における例示的なアルミニウム合金についてのある温度での降伏強度と暴露時間との関係を示すプロットである。 本開示のある態様に係る金属素材を寸法熱処理するためのプロセスを示すフローチャートである。 本開示のある態様に係る寸法可変熱処理された部品のパンチ力およびパンチ変位を示す一組のプロットである。 本開示のある態様に係る寸法可変熱処理された部品のパンチ力およびパンチ変位を示す一組のプロットである。 本開示のある態様に係る、６００℃の炉内で処理された寸法可変熱処理されたアルミニウム部品の様々な機械的特性およびセミクラッシュ挙動を示すプロットである。 本開示のある態様に係る、６５０℃の炉内で処理された寸法可変熱処理されたアルミニウム部品の様々な機械的特性およびセミクラッシュ挙動を示すプロットである。 本開示のある態様に係る、６５０℃の炉内で処理された寸法可変熱処理されたアルミニウム部品の様々な機械的特性およびフルクラッシュ挙動を示すプロットである。 本開示のある態様に係る流体温度制御ユニットの側面図である。 本開示のある態様に係る移動バンド温度制御ユニットの側面図である。 本開示のある態様に係る誘導加熱ユニットの側面図である。 本開示のある態様に係る寸法可変熱処理された部品を試験するためのパンチ試験装置の概略図である。
本開示のある態様および特徴は、寸法的に可変の焼き戻しを引き起こすために寸法可変性を有する移動金属帯板を熱処理することに関する。寸法可変性を有する金属帯板を処理することは、金属帯板の寸法（例えば、幅、長さ、または厚さ）にわたって金属帯板の異なる領域に異なる熱処理を施すことを含み得る。したがって、結果として生じる金属帯板は、寸法にわたって複数の領域を含むことができ、各領域は異なる特性（例えば、強度および弾性などの機械的特性）を有する。寸法可変熱処理装置を使用して、寸法可変性を有する移動金属帯板を熱処理することができる。装置は、その装置に近接して移動する金属帯板の温度を熱処理温度に維持するのに適した１つ以上の加熱ユニットを含み得る。装置はまた、熱を吸収して金属帯板を冷却し、金属帯板の第１の領域（例えば、熱処理受容領域）から第２の領域（例えば、少なくともこのステップの間、熱処理されない領域）に伝達される熱の量を最小にするための、加熱ユニットの近傍に位置する１つ以上の冷却ユニットを含み得る。寸法可変熱処理を用いて、特定の用途に特別に調整された特性を有する金属帯板を製造することができる。
本開示のある態様および特徴は、金属帯板に加えて金属帯板以外の移動金属品と共に使用するのに適用可能なものであってもよい。他の移動金属品の例として、移動金属プレート、シェート、または他の厚さの金属品がある。したがって、本開示のある態様に関する金属シートへのいかなる参照も、必要に応じて、金属プレート、金属シェート、または他の金属品への参照によって代用することができる。本明細書で使用されるとき、プレートは、一般に５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の厚さを有する。例えば、プレートは、約５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍ、４０ｍｍ、４５ｍｍ、または５０ｍｍの厚さを有するアルミニウム製品を指すことがある。本明細書で使用されるとき、シェート（シートプレートとも呼ばれる）は、一般に約４ｍｍ〜約１５ｍｍの厚さを有する。例えば、シェートは、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ、８ｍｍ、９ｍｍ、１０ｍｍ、１１ｍｍ、１２ｍｍ、１３ｍｍ、１４ｍｍ、または１５ｍｍの厚さを有することができる。本明細書で使用されるとき、シートは、一般に約４ｍｍ未満の厚さを有するアルミニウム製品を指す。例えば、シートは、４ｍｍ未満、３ｍｍ未満、２ｍｍ未満、１ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、または０．１ｍｍ未満の厚さを有し得る。
本出願では、合金焼き戻しまたは状態について言及する。最も一般的に使用される合金焼き戻しの説明の理解に関しては、「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ （ＡＮＳＩ） Ｈ３５ ｏｎ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」を参照されたい。Ｏ状態または焼き戻しは、アニーリング後のアルミニウム合金を指す。Ｔ４状態または焼き戻しは、固溶化熱処理（すなわち、固溶化）と、それに続く自然時効との後のアルミニウム合金を指す。Ｔ６状態または焼き戻しは、固溶化熱処理、それに続く人工時効の後のアルミニウム合金を意味する。Ｔ７状態または焼き戻しは、固溶化熱処理後、およびそれに続く過時効または安定化との後のアルミニウム合金を指す。Ｔ８状態または焼き戻しは、固溶化熱処理と、それに続く冷間加工と、その後の人工時効との後のアルミニウム合金を指す。Ｔ９状態または焼き戻しは、固溶化熱処理と、それに続く人工時効と、その後の冷間加工との後のアルミニウム合金を指す。Ｈ１状態または焼き戻しは、歪み硬化後のアルミニウム合金を指す。Ｈ２状態または焼き戻しは、歪み硬化と、それに続く部分的アニーリングと後のアルミニウム合金を指す。Ｈ３状態または焼き戻しは、歪み硬化および安定化後のアルミニウム合金を指す。ＨＸ条件または焼き戻しに続く２桁目（例えば、Ｈ１Ｘ）は、最終的な歪み硬化の度合いを示す。
部品の異なる領域において異なる特性を有する金属部品を製造することが望ましい場合がある。例えば、Ｂピラーのような自動車用構造支持体は、衝突中または車両が転動する際にかなりの荷重が集中するようないくつかの領域で高い強度を必要とし、また、金属が実質的な形成を受けて正しい輪郭形状を達成する底部付近など、（例えば、ひび割れを回避するために）他の領域で高い成形性（例えば延性）を必要とすることがある。別の例では、ドアパネルのような自動車の外装パネルは、外面に高い強度を、また内面に高い延性を与えることができる。外面の高い強度は、孔食、磨耗、へこみ、および衝撃などによる損傷を防ぐことができ、一方、内面の高い延性は、部品の全体的な成形性を助けることができる。
金属材（例えば、コイル状金属帯板または金属素材）から金属部品を製造する場合、追加の熱処理が不要になるように既に熱処理された金属を使用することが望ましいことがあり、それによって金属部品を作成するのに必要な労力、設備、金銭的コスト、および時間コストが減る。本明細書に記載の概念は、寸法可変性を伴う熱処理のために特に構築された加工ラインで使用することができ、あるいは連続アニーリング溶液熱処理（ＣＡＳＨ）ライン、ブランキングライン、またはスリットラインなどの既存の加工ラインに組み込むことができる。場合によっては、金属帯板をコイル状に巻く直前に金属帯板を寸法可変性を伴って熱処理することができる。金属が加工ラインを通って移動する際にその金属を熱処理することは、形成後に部品を熱処理すること（形成後熱処理（ＰＦＨＴ）と称する場合がある）に比べて時間的使用、費用、および機器の使用においてより効率的であり得る。例えば、ブランキングラインを通過する金属帯板を熱処理することにより、ＰＦＨＴによって必要とされる形成部品の追加の取り扱いおよび加熱を必要とせずに熱処理を行うことが可能になる。加えて、特別に調整された金属帯板の使用は、塗料焼き付けプロセス中の熱処理に頼る必要性を減らすことができる。自動車用のようないくつかの塗料焼き付けプロセスの間に、少なくともスキンクロージャパネルからの遮熱効果に起因して、金属製のフロアパネルは著しい硬化を与えるのに十分な温度に達しないかもしれない。よって、形成前熱処理は、そうでなければ最適な硬化を受けないかもしれないフロアパネルへの強化された硬化を提供することができる。移動金属帯板に熱処理を適用することに関して本明細書で説明されているが、場合によっては、寸法可変熱処理装置を非移動金属素材と共に使用することができる。
本明細書で使用されるとき、「分離平面」という用語は、金属帯板を寸法可変熱処理装置によって処理される領域と寸法可変熱処理装置によって処理されない領域とに分離する仮想平面を指すことができる。場合によっては、適用可能な場合、分離平面は、本明細書に記載されているものなど、寸法可変熱処理装置の加熱ユニット（複数可）を冷却ユニット（複数可）から分離する仮想平面を指すことができる。一例では、本開示の態様および特徴を使用して製造された金属帯板は、分離平面の一方の側にＴ４焼き戻しを有し、分離平面の他方の側にＴ６１焼き戻しを有することができる。場合によっては、複数の分離平面を使用することができ、それにより３つ以上の領域を提供する。３つ以上の領域が使用されるとき、各領域は異なる焼き戻しを有することができ、または複数の隣接しない領域は同じ焼き戻しを共有することができる。例えば、３回焼き戻し寸法可変熱処理された金属帯板では、第１の領域はＴ４であり得、第２の領域はＴ６１であり得、第３の領域はＴ４であり得る。別の例として、３回焼き戻し寸法可変熱処理された金属帯板では、第１の領域はＴ４であり得、第２の領域は約１６０メガパスカル（Ｍｐａ）の強度を有するＴ６１であり得、第３の領域は約１９０Ｍｐａの強度を有するＴ６１であり得る。Ｔ６１焼き戻しを有する領域は、様々な割合のＴ６焼き戻し（例えば、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、または８０％のＴ６）に焼き戻しすることができる。
一例では、厚さ可変熱処理装置は、金属帯板の厚さにわたって熱勾配を生じさせることができる。例えば、アルミニウム合金を使用する場合、加熱ユニットは、金属帯板の熱処理を受ける側で約２５０℃〜３００℃の温度を維持することができ、冷却ユニットは、金属帯板の非熱処理を受ける側で約１００℃〜１８０℃の温度を維持する。他の温度も使用可能である。十分な時間（例えば、金属帯板の速度および圧延方向または移動方向における加熱ユニットの長手方向長さによって定義される）、適切な温度勾配を適用することによって、金属帯板の様々な特性を具体的に特別に調整することができる。例えば、厚さ可変熱処理は、下側よりも硬い上側を有する金属帯板を製造することができる。
分離平面は、任意の適切な向きにあり得る。金属帯板の上面または下面と平行であるとき、分離平面は、金属帯板の厚さと交差して、金属帯板の厚さにわたって変化する熱処理（すなわち、厚さ可変熱処理）をもたらすことができる。金属帯板の上面または下面および金属帯板の横軸に対して垂直である場合、分離平面は、金属帯板と交差して、金属帯板の幅（たとえば横軸）にわたって変化する熱処理（すなわち、幅可変熱処理）をもたらすことができる。金属帯板の上面または下面に垂直であり、かつ金属帯板の横軸に平行である場合、分離平面は、金属帯板と交差して、金属帯板の長さ（たとえば長手方向軸）にわたって変化する熱処理（すなわち、長さ可変熱処理）をもたらすことができる。分離平面を他の方向に配置することもでき、複数の種類の分離平面を単一の金属帯板上で使用することができる。寸法可変熱処理を伴う金属帯板は、金属帯板の横断面に平行ではない分離平面（例えば、金属帯板の上面と金属帯板の長手方向軸との両方に垂直ではない分離平面）を有することによって作り出すことができる。
一般に、寸法可変熱処理装置は、分離平面の両側に配置された少なくとも１つの加熱ユニットおよび少なくとも１つの冷却ユニットを含み得る。例えば、厚さ可変熱処理装置において、金属帯板の全幅にわたる加熱ユニットを金属帯板の上面の近傍に配置することができ、金属帯板の全幅にわたる冷却ユニットを加熱ユニットの反対側の金属帯板の下面の近傍に配置することができる。別の非限定的な例では、幅可変熱処理装置において、２つの加熱ユニットを互いに反対側であるが金属帯板の全幅未満の長さにわたって延在する金属帯板の上面および下面の近傍に配置することができ、２つの冷却ユニットを互いに反対側でかつ加熱ユニットに横方向に隣接して金属帯板の上面および下面の近傍に配置することができる。そのような例の分離平面は、加熱ユニットと冷却ユニットとの間の境界付近に存在し得る。
場合によっては、寸法可変熱処理装置は、１つ以上の加熱ユニットを含んで冷却ユニットを含まないことができ、１つ以上の加熱ユニットは、分離平面の両側に異なる熱処理を施すように配置される。例えば、分離平面の第１の側の第１の加熱ユニットは、分離平面の第２の側の第２の加熱ユニットが第２の加熱ユニットに近接する金属帯板の部分を加熱する温度とは異なる温度まで、それに近接する金属帯板の部分を加熱することができる。
寸法可変熱処理装置は、１つまたは複数の加熱ユニットを含み得る。誘導加熱デバイス、抵抗加熱デバイス、熱電デバイス、ガス駆動加熱ユニット（例えば、直接的な火炎）、対流加熱デバイス（例えば、空気などの循環熱流体）、レーザー加熱デバイス、またはその他などの様々な種類の加熱ユニットを使用することができる。場合によっては、加熱ユニットは、複数の個別に制御可能な加熱ゾーンを提供することができる。場合によっては、誘導加熱ユニットは、移動金属帯板内に電流を誘導して移動金属帯板内に熱を発生させることができる。誘導加熱ユニットを使用すると、加熱ユニットと移動金属帯板との間の直接接触を最小限に抑えるか、またはなくすことができる。また、誘導加熱ユニットは、金属帯板の表面またはその近傍で電流を発生するように調整することができる。場合によっては、加熱ユニットは、金属帯板がローラまたは他の支持体の間で水平方向、垂直方向、または斜めに移動するときに金属帯板に近接して配置することができる。場合によっては、加熱ユニットを１つ以上のローラに組み込むことができる。加熱ユニットは、加熱ユニットに隣接する金属帯板の温度を所望の熱処理温度（例えば、１９０℃）に所望の時間（例えば、１〜２分）維持するのに十分な熱を出力することができかつ十分な長さであり得る。場合によっては、熱処理温度は焼き戻し温度として知られていることがある。場合によっては、熱処理温度は、アニーリング温度、溶体化温度、または所望の熱処理を実行するための任意の他の適切な温度であり得る。場合によっては、特定の金属合金の溶体化温度は、その特定の金属合金の固相温度より約２０℃〜４０℃、２５℃〜３５℃、または３０℃低い温度であり得る。本明細書で使用されるとき、金属品を所望の温度に加熱することは、金属品のピーク金属温度が所望の温度に達するまで金属品を加熱することを含み得る。本明細書で使用されるとき、所望の期間にわたって所望の温度で金属品を加熱することは、所望の期間（例えば、その所望の期間は、ピーク金属温度が所望の温度にいったん達した際に始まることができる）にわたって所望の温度で金属品のピーク金属温度を維持することを含み得る。
１つまたは一群の加熱ユニットの長さは、金属帯板を熱処理温度に保つべき所望の時間量および金属帯板の移動速度に基づいて決定することができる。場合によっては、加熱ユニット（複数可）は、約４０メートルなどのかなりの長さを占める必要があり得る。場合によっては、金属帯板は、複数の加熱ユニットを通って前後に蛇行することがある。例えば、金属帯板は、単一の加熱ユニットが加熱ユニットの下を通過する金属帯板の一部に下方向に熱を供給することができるように、ならびに加熱ユニットの上を通過する金属帯板の一部に上方向に熱を供給することができるように、前後に蛇行することができる。そのような蛇行、ループ、または巻き付けは、寸法可変熱処理装置の線形要件を減らすことができる。
場合によっては、１つ以上の加熱ユニットが温度勾配を生じさせることができる。温度勾配は、長手方向（例えば金属帯板の圧延方向）にあり得る。例えば、そばに金属帯板が通過する第１の加熱ユニットは、そばに金属帯板が通過する最終の加熱ユニットよりも多くの熱を発生させてもよい。したがって、第１の加熱ユニットは、より低い温度から金属帯板を迅速に加熱することができ、一方、より少ない熱を発生させる後続の加熱ユニットは、金属帯板を所望の熱処理温度に維持することができる。
寸法可変熱処理装置は、１つ以上の冷却ユニットを含み得る。流体スプレー（例えば、ウォータージェットまたはエアナイフ）、水冷パネル、チルド銅ロール、熱電デバイス、ウェットティッシュまたはブラシ、およびその他など、様々な種類の冷却ユニットを使用することができる。冷却ユニットは、処理されない領域内の金属帯板の温度が焼き戻しが生じないように十分に低い温度に維持されるように、処理されない領域の近傍の金属帯板および／または空気から熱を吸収することができる。場合によっては、冷却ユニットは、熱伝導が処理されない領域の金属を最大限界を超えて上昇させないように十分な熱を抽出するだけでよいので、加熱ユニットの縁部に隣接してのみ配置されてもよい。例えば、横方向可変熱処理装置では、加熱ユニットは、金属帯板の幅の第１の縁部から中央まで延在してもよく、冷却ユニットは、金属帯板の幅の中央に隣接してのみ配置されて金属帯板の第２の縁部まで延在しなくてもよい。場合によっては、冷却ユニットは、加熱ユニットの複数の縁部に配置することができる。例えば、横方向可変熱処理装置において、冷却ユニットを加熱ユニットの横方向縁部に隣接して配置することができ、１つ以上の冷却ユニットを加熱ユニットの縦方向縁部に隣接して配置することができる（例えば、金属帯板のその部分が加熱ユニットまたは最後の加熱ユニットを通過した後の金属帯板の処理済み領域を迅速に冷却するため）。場合によっては、冷却ユニットは、金属帯板がローラまたは他の支持体の間で水平方向、垂直方向、または斜めに移動するときに金属帯板に近接して配置することができる。場合によっては、冷却ユニットを１つ以上のローラに組み込むことができる。
場合によっては、寸法可変熱処理装置は、分離平面の位置を調整するために加熱ユニット（複数可）および冷却ユニット（複数可）の位置決めを操作するためのモータ、アクチュエータ、空気圧、または他のデバイスを含み得る。例えば、幅可変熱処理装置において、加熱ユニット（複数可）および冷却ユニット（複数可）は、分離平面を横方向に移動させるために横方向に調整可能なものであってもよい。場合によっては、位置決め装置は、金属帯板の加工中に動的に加熱ユニット（複数可）および冷却ユニット（複数可）の位置を操作し、例えば、分離平面の横方向配置が金属帯板に沿った長手方向距離の関数として変化する幅可変熱処理を有する金属帯板を提供することができる。場合によっては、金属帯板に沿った長手方向距離の関数として分離平面を描くプロットの形状は、線形ではなく、特定の目的に合わせて特別に調整された複雑な形状を含んでもよい。
場合によっては、マーキング装置は、金属帯板に寸法的可変熱処理が行われたことを示すために金属帯板を自動的にマーキングするためのデバイスを含み得る。マーキング装置は、金属帯板の表面上にインクを付着させるためのプリンタ、金属帯板の表面上にパターンを彫刻するためのレーザー、または金属帯板上に表示を配置するための任意の他の適切なデバイスを含み得る。表示は、金属帯板の長さに沿って複数回繰り返すことができ、あるいは単一の金属帯板の長さに沿って単一の場所に配置することができる。
特別に調整された金属帯板は、強度や延性などの特別に調整された特性を有する金属部品を有効にする。これらの特別に調整された金属部品は、部品のゲージまたは厚さの減少などの拡張設計オプションを可能にし得る。例えば、自動車のＢピラーなどの金属部品は、形成のためにある最小延性を必要としてもよく、均一に焼き戻しされた金属の強度特性が与えられた必要な構造的支持を提供するためにある最小ゲージを必要としてもよい。本明細書に開示される寸法可変熱処理態様を使用して同じ部品を作り出して、ある領域で必要な延性を提供しつつ他の領域で強化された強度を提供することができ、これにより同じ部品をより小さいケージの金属から形成することが可能になる。このような強化された能力は、使用される材料のコストを削減するのに役立ち、形成機器の磨耗を減らすのに役立つ。
部品の一例として、強い内面（例えば、Ｔ６１焼き戻し）よりも柔らかい（例えば、Ｔ４焼き戻し）外面をもたらす厚さ可変熱処理を有する衝突部材を含むものが挙げられる。衝突部材の内面は、より柔らかい外側よりも高い荷重を受けてより高いエネルギーを吸収することができる。このような衝突部材は、他の点ではあまり望ましくない合金を使用して形成することができる。このような衝突部材はまた、均一に熱処理された部品よりも小さい半径を有する屈曲部で形成することができる。さらに、寸法可変熱処理を用いて形成された衝突部材は、均一に熱処理された部品よりも小さいゲージを有することがある。
本明細書において、合金は、ＡＡ番号および「シリーズ」または「７ｘｘｘ」などのその他の関連した表記で特定されて参照される。アルミニウムおよびその合金の命名および特定に最も一般的に使用される番号記号表示システムを理解するために、両方ともＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって出版されている、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」を参照されたい。
本開示の態様および特徴は、６ｘｘｘ、２ｘｘｘ、または７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金などのアルミニウム合金と共に使用するのに特に適する場合がある。場合によっては、本開示のある態様および特徴（例えば、寸法可変熱処理）を適用した後に特によく行われ得るアルミニウム合金としては、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、およびＡＡ８９６７が挙げられる。前述のアルミニウム合金のいずれも、他の合金も含めて、帯板全体、帯板のコア（例えば、内部領域）、帯板のクラッド（例えば外部領域）、または帯板の他の任意の部分など、寸法可変熱処理されたアルミニウム帯板の様々な部分に使用することができる。場合によっては、溶融合金（例えば、ＡＡ４０４５クラッドとＡＡ６０１１コアなど、クラッドとコアを有する合金）を寸法可変熱処理することができる。場合によっては、アルミニウム合金に対して寸法可変熱処理を行うための能力は、そうでなければ通常そのような部品が鋼から形成される場合に、部品をアルミニウムから形成することを可能にする。
本明細書で使用されるとき、「室温」または「外気温」の意味は、約１５℃〜約３０℃の温度、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃を含み得る。本明細書で使用される場合、「周囲条件」の意味は、約室温の温度、約２０％〜約１００％の相対湿度、および約９７５ミリバール（ｍｂａｒ）〜約１０５０ｍｂａｒの気圧を含み得る。例えば、相対湿度は、約２０％、約２１％、約２２％、約２３％、約２４％、約２５％、約２６％、約２７％、約２８％、約２９％、約３０％、約３１％、約３２％、約３３％、約３４％、約３５％、約３６％、約３７％、約３８％、約３９％、約４０％、約４１％、約４２％、約４３％、約４４％、約４５％、約４６％、約４７％、約４８％、約４９％、約５０％、約５１％、約５２％、約５３％、約５４％、約５５％、約５６％、約５７％、約５８％、約５９％、約６０％、約６１％、約６２％、約６３％、約６４％、約６５％、約６６％、約６７％、約６８％、約６９％、約７０％、約７１％、約７２％、約７３％、約７４％、約７５％、約７６％、約７７％、約７８％、約７９％、約８０％、約８１％、約８２％、約８３％、約８４％、約８５％、約８６％、約８７％、約８８％、約８９％、約９０％、約９１％、約９２％、約９３％、約９４％、約９５％、約９６％、約９７％、約９８％、約９９％、約１００％、またはそれらの間のいずれかであり得る。例えば、気圧は、約９７５ｍｂａｒ、約９８０ｍｂａｒ、約９８５ｍｂａｒ、約９９０ｍｂａｒ、約９９５ｍｂａｒ、約１０００ｍｂａｒ、約１００５ｍｂａｒ、約１０１０ｍｂａｒ、約１０１５ｍｂａｒ、約１０２０ｍｂａｒ、約１０２５ｍｂａｒ約１０３０ｍｂａｒ、約１０３５ｍｂａｒ、約１０４０ｍｂａｒ、約１０４５ｍｂａｒ、約１０５０ｍｂａｒ、またはそれらの間のいずれかであり得る。
本明細書で開示されるすべての範囲は、その中に含まれる任意およびすべての部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１〜１０」と記載された範囲は、最小値１と最大値１０との間の（およびそれらを含む）任意およびすべての部分範囲、すなわち、１の最小値またはそれ以上、例えば、１〜６．１で始まり、１０の最大値またはそれ以下、例えば、５．５〜１０で終わるすべての部分範囲を含むと考慮されるべきである。特に明記しない限り、元素の組成量に言及する場合の「〜まで」という表現は、その元素が任意選択であり、その特定の元素のゼロパーセント組成を含むことを意味する。特に明記しない限り、すべての組成百分率は重量パーセント（重量％）である。
本明細書で使用される場合、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」または「その（ｔｈｅ）」の意味は、文脈上他に明確に指示されない限り、単数および複数の言及を含む。
本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、自動車用途、ならびに航空および鉄道用途を含む他の輸送用途に使用され得る。例えば、開示されたアルミニウム合金製品は、バンパー、サイドビーム、ルーフビーム、クロスビーム、ピラー補強材（例えば、Ａピラー、Ｂピラー、およびＣピラー）、インナーパネル、アウターパネル、サイドパネル、インナーフード、アウターフード、トランクリッドパネルなどの自動車構造部品を調製するために使用され得る。開示されたアルミニウム合金製品および方法はまた、航空機または鉄道車両の用途において、例えば、アウターパネルおよびインナーパネルを調製するために使用され得る。
本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法は、電子機器用途にも使用され得る。例えば、本明細書に記載のアルミニウム合金製品および方法は、携帯電話およびタブレットコンピュータを含む電子デバイス用のハウジングを調製するために使用され得る。いくつかの例では、アルミニウム合金製品は、携帯電話（例えば、スマートフォン）、タブレットボトムシャーシ、および他の携帯用電子機器の外部ケーシング用のハウジングを調製するために使用され得る。
これらの例示的な例は、本明細書で論じられる一般的な主題を読者に紹介するために提供され、また、開示される概念の範囲を限定することを意図しない。以下の節は、図面を参照して、種々な追加的な特徴および実施例を説明し、図面中、同様の数字は、同様の要素を示し、方向的な説明は、例示的な実施形態を説明するために使用されるが、例示的な実施形態のように、本開示を限定するために使用されるべきではない。本明細書の例示に含まれる要素は、縮小率で描かれていない場合がある。例えば、以下の図中の様々な構成要素および領域は、明確さのために誇張されているかまたはサイズが縮小されていることがある。
図１は、ある態様に係る金属帯板１０２に幅可変熱処理を提供するための金属加工システム１００の不等角投影図である。金属帯板１０２は、方向１１８に金属加工システム１００を通過することができる。金属加工システム１００は、ＣＡＳＨライン、ブランキングライン、スリットライン、または他のラインのようなより大きな加工システムの一部であり得る。
金属加工システム１００は、寸法可変熱処理装置１１６を含み得る。図１に示すように、寸法可変熱処理装置１１６は、上部加熱ユニット１１０、下部加熱ユニット１０８、上部冷却ユニット１１４、および下部冷却ユニット（図示せず）を有する幅可変熱処理装置である。下部および上部加熱ユニット１０８、１１０は、金属帯板１０２の第１の領域１２２を熱処理（例えば焼き戻し）するのに十分な距離にわたって十分な熱を供給することができる。一方、下部冷却ユニットおよび上部冷却ユニット１１４は、第２の領域１２４が熱処理されないようにするのに十分な冷却を提供することができる。分離平面１２０は、第１の領域１２２と第２の領域１２４との間で金属帯板１０２と交差する仮想平面である。
場合によっては、寸法可変熱処理装置１１６は、方向１２６に沿って横方向に位置することが可能なものとすることができる。場合によっては、寸法可変熱処理装置１１６の横方向の位置決めは、運転と運転の間に起こすことが可能である。場合によっては、寸法可変熱処理装置１１６の横方向の位置決めは、運転中に動的に起こして、金属帯板１０２に沿った長手方向距離の関数として、金属帯板１０２の幅１３０に沿った分離平面１２０の横方向位置を変化させることなどが可能である。寸法可変熱処理装置１１６の横方向の位置決めは手動でも自動でもよい。加熱ユニット１０８、１１０および冷却ユニット１１４が滑動することができ定位置に手動で固定されることができる側方トラックのような固定機構（例えば、クランプ、コッターパイントなど）など、任意の適切な横方向位置決め機構を使用することができる。場合によっては、横方向位置決め機構は、空気式、油圧式、スクリュー式、または他のリニアアクチュエータなどのリニアアクチュエータを含み得る。運転中または運転と運転との間などに寸法可変熱処理装置１１６を自動的に横方向に位置決めするように、リニアアクチュエータをコントローラ１０１によって制御してもよい。
場合によっては、加熱ユニット１０８、１１０、および／または冷却ユニット１１４の強度は、運転中に動的に調整することができる。強度を調整することにより、金属帯板１０２に沿った長手方向距離の関数として、金属帯板１０２の幅１３０に沿った分離平面１２０の横方向位置を変化させることができる。場合によっては、強度をそのように調整することにより、金属帯板１０２に沿った長手方向距離の関数として、焼き戻し量を変化させることができる。
場合によっては、金属加工システム１００は、初期熱処理装置１０４および／または最終熱処理装置１０６を任意選択で含み得る。初期および最終熱処理装置１０４、１０６のそれぞれは、金属帯板にある程度の均一な熱処理を施すのに適した加熱機器を含み得る。初期および／または最終熱処理装置１０４、１０６と寸法可変熱処理装置１１６とによる均一熱処理の組み合わせは、独自に調整された金属帯板をもたらすことができる。
場合によっては、金属加工システム１００は、コントローラ１０１によって制御されることができる。コントローラ１０１は、温度、加熱ユニット１０８、１１０、および／または冷却ユニット１１４の垂直方向の位置決め、方向１２６における加熱ユニット１０８、１１０、および／または冷却ユニット１１４の横方向の位置決め、またはその他のパラメータなど、寸法可変熱処理装置１１６の１つ以上のパラメータを制御するのに適した１つ以上のデバイスとすることができる。コントローラ１０１は、１つ以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、アナログ回路、フィードバック回路、センサ（例えば、方向１１８における金属帯板１０２の速度を検出するための、寸法可変熱処理装置１１６のある部分の位置を検出するための、および／または金属帯板のある部分の温度を検出するための）、または他のデバイスを含み得る。
図２は、ある態様に係る金属帯板２０２に幅可変熱処理を施すための金属加工システム２００の上面図である。金属加工システム２００は、図１の金属加工システム１００と同様にすることができる。金属帯板２０２は、方向２１８（例えば、圧延方向または移動方向）に移動することができる。金属帯板は、上部加熱ユニット２１０と上部冷却ユニット２１４とを有する幅可変熱処理装置２１６を通過することができる。幅可変熱処理装置２１６は、上部加熱ユニット２１０および上部冷却ユニット２１４からそれぞれ金属帯板２０２の反対側に位置する下部加熱ユニットおよび下部冷却ユニットをさらに含み得る。幅可変熱処理装置２１６は、金属帯板２０２の幅２３０にわたって変化する熱処理を施すことができる。
金属帯板２０２は、未処理領域２２４を含む。未処理領域２２４は、幅可変熱処理装置２１６によって処理されていない金属帯板の部分である。本明細書で使用されるとき、「未処理領域」という用語は、たとえその領域が別の熱処理装置によって処理されたかまたは処理されるであろうとしても、寸法可変熱処理装置によって処理されていない領域を指すことができる。例えば、図２の金属帯板２０２は、幅可変熱処理装置２１６を通過する前に最初は全体を通してＴ４焼き戻しを有してもよく、その場合、未処理領域２２４はＴ４焼き戻しを維持する。場合によっては、未処理領域は、最小限の量の熱処理が適用され得るが、処理された領域の範囲までは具体的に処理されていない最小処理または低処理領域を指すことができる。
金属帯板２０２は、さらに処理領域２２２を含む。処理領域は、幅可変熱処理装置２１６によって熱処理された処理領域２２２など、寸法可変熱処理装置によって処理された領域を指すことができる。処理領域２２２は、未処理領域２２４とは異なる焼き戻しを有することができる。処理領域２２２は、下部加熱ユニットおよび上部加熱ユニット２１０による熱処理を通して人工的に時効させることができる。下部加熱ユニットおよび上部加熱ユニット２１０が未処理領域２２４内に延在しないので、かつ下部冷却ユニットおよび上部冷却ユニット２１４がそれぞれ下部加熱ユニットおよび上部加熱ユニット２１０と接するので、未処理領域２２４は未処理のままとして、かなりの熱を未処理領域２２４に伝わらないようにすることができる。
遷移領域２２８は、処理領域２２２と未処理領域２２４との間に存在することができる。遷移領域２２８は、下部加熱ユニットおよび上部加熱ユニット２１０によって部分的に加熱されているが、処理領域２２２に見られる完全熱処理を受けていない金属を含み得る。場合によっては、遷移領域２２８の位置は、上部加熱ユニット２１０および上部冷却ユニット２１４などの加熱ユニットと冷却ユニットとの間の境界と相関してもよい。遷移領域２２８の幅は、加熱ユニットによって金属帯板２０２に加えられる熱の量、および冷却ユニットによって金属帯板２０２から吸収される熱の量に応じて、小さくても大きくてもよい。場合によっては、遷移領域２２８の幅は、加熱ユニットまたは冷却ユニットの移動（例えば、冷却ユニット２１４を加熱ユニット２１０からさらに遠ざけるか、または金属帯板２０２の上面からさらに遠ざける）によって、または加熱ユニットまたは冷却ユニットによってそれぞれ加えられる加熱または冷却の量を調整することによって制御することができる。分離平面２２０は、遷移領域２２８に示されている。
図３は、本開示のある態様に係る、図２の金属加工システム２００の正面断面図である。下部および上部加熱ユニット２０８、２１０は金属帯板２０２の両側に配置されている。下部冷却ユニット２１２および上部冷却ユニット２１４は、金属帯板２０２の両側に配置されている。幅可変熱処理装置２１６は、金属帯板の幅２３０にわたって変化する熱処理を施すことができる。幅可変熱処理は、処理領域２２２から分離平面２２０の反対側に位置する未処理領域２２４を有する金属帯板２０２をもたらすことができる。遷移領域２２８は、未処理領域２２４と処理領域２２２との間に配置することができる。金属帯板２０２は、高さ３３２を有することができる。場合によっては、熱処理は、処理領域２２２内の金属帯板２０２の高さ３３２にわたって均一であり得るが、そうである必要はない。
場合によっては、任意選択の下流冷却ユニット（例えば、上部下流冷却ユニット２１５および下部下流冷却ユニット２１７）を加熱ユニット（例えば、上部加熱ユニット２１０および下部加熱ユニット２０８）の下流に配置することができる。下流冷却ユニットは、帯板２０２が加熱ユニットによって熱処理された後に帯板２０２を冷却することができる。場合によっては、下流冷却ユニットは、帯板２０２を外気温または熱処理温度より低い他の所望の温度などの所望の温度まで冷却することができる。下流冷却ユニットは、加熱ユニットによる熱処理後に帯板２０２の幅にわたって制御されない熱処理を最小にすることができる。
図４は、本開示のある態様に係る、形成前に幅可変熱処理を受けた特別に調整された金属帯板４０２の不等角投影図である。金属帯板４０２は、幅可変熱処理で熱処理されて、金属帯板４０２の幅４３０にわたって変化する熱処理をもたらす。金属帯板４０２は、処理領域４２２および未処理領域４２４を含み得る。遷移領域４２８マットは、処理領域４２２と未処理領域４２４との間の境界に存在する。
図５は、本開示のある態様に係る、図４の特別に調整された金属帯板４０２から形成された金属部品５００の不等角投影図である。他の形成方法を使用することもできるが、金属部品５００は、特別に調整された金属帯板４０２の延伸、プレス成形、または曲げによって形成されていてもよい。金属部品５００は、高延性が望ましい領域（例えば、金属部品５００が屈曲部などを含む）および高強度が望ましい領域（例えば、金属部品５００のいくつかのほぼ平坦な部分）を含み得る。特別に調整された金属帯板４０２は、屈曲部が未処理領域４２４に集中するよう一方で、高強度を必要とする領域が処理領域４２２に集中するように配向されてもよい。遷移領域４２８は、未処理領域４２４と処理領域４２２との間に位置することができる。場合によっては、遷移領域４２８の幅は、金属部品５００の特定の特徴に等しい幅（例えば、屈曲部の幅）などの所望の幅を有するように具体的な大きさにすることができる。
図６は、本開示のある態様に係る特別に調整された金属帯板から作製された形成金属部品６００の正面図である。金属部品６００は、車両を形成するＢピラーなどの構造支持体とすることができる。構成要素６００は、図１０に示される金属帯板１００２のような特別に調整された金属帯板から形成することができる。これにより、構成要素６００は、処理領域６３６、遷移領域６３８、および未処理領域６４０を含み得る。
処理領域６３６は、強度を増大させるために、Ｔ６１焼き戻し（例えば、２３０ＭＰａ、３７０ＭＰａ他）のように焼き戻しされる寸法可変熱処理プロセス中に熱処理することができる。処理領域６３６は、Ｂピラーの中央本体６４２に対応することができ、ここで強度の向上は、破砕抵抗の増加またはより薄いゲージの金属を有する部品６００を製造する能力などの多くの利点をもたらすことができる。
未処理領域６４０は、寸法可変熱処理プロセス中に未処理のままにすることができる。場合によっては、未処理領域６４０をＴ４焼き戻しに焼き戻しすることができる。未処理領域６４０は、Ｂピラーの底部６４４に対応することができ、延性の向上は、形成中の亀裂に対する抵抗などの利点をもたらすことができる。延性が向上することにより、特に、困難なまたは実質的な屈曲が必要な場合、金属帯板を部品６００に形成することが可能になる。
図７は、本開示のある態様に係る、低強度領域７４４と高強度領域７４８との間に横方向に配置された中強度領域７４６を有する特別に調整された金属帯板７０２の断片の上面図である。遷移領域７２８は、低強度領域７４４と中強度領域７４６との間、および中強度領域７４６と高強度領域７４８との間に配置することができる。よって、特別に調整された金属帯板７０２は、金属帯板の幅７３０にわたっていくつかの異なる焼き戻しを有することができる。例えば、低強度領域７４４は、未処理であってＴ４焼き戻しを有することができ、中強度領域７４６は、約１４０〜１６０ＭＰａの強度を有するＴ６１焼き戻しを有することができ、高強度領域７４８は、約１８０〜約２００ＭＰａの強度を有するＴ６１焼き戻しを有することができる。
図８は、本開示のある態様に係る、低強度領域８４４と中強度領域８４６との間に横方向に配置された高強度領域８４８を有する特別に調整された金属帯板８０２の断片の上面図である。遷移領域８２８は、低強度領域８４４と高強度領域８４８との間、および中強度領域８４６と高強度領域８４８との間に配置することができる。よって、特別に調整された金属帯板８０２は、金属帯板の幅８３０にわたっていくつかの異なる焼き戻しを有することができる。例えば、低強度領域８４４は、未処理であってＴ４焼き戻しを有することができ、中強度領域８４６は、約１４０〜１６０ＭＰａの強度を有するＴ６１焼き戻しを有することができ、高強度領域８４８は、約１８０〜約２００ＭＰａの強度を有するＴ６１焼き戻しを有することができる。
図９は、本開示のある態様に係る、２つの高強度領域９４８の間に横方向に配置された超高強度領域９５０を有する特別に調整された金属帯板９０２の断片の上面図である。遷移領域９２８は、超高強度領域９５０と高強度領域９４８との間に配置することができる。よって、特別に調整された金属帯板９０２は、金属帯板の幅９３０にわたっていくつかの異なる焼き戻しを有することができる。場合によっては、寸法可変熱処理は金属帯板の幅全体を処理することができるが、幅の異なる領域を異なる焼き戻しで処理することができる。そのような例では、分離平面は、未処理領域と処理領域ではなく、２つの異なる焼き戻し領域を分離する。例えば、超高強度領域９５０は、約２５０ＭＰａの強度のＴ６１焼き戻しを有することができ、高強度領域９４８は、それぞれ約１８０〜約２００ＭＰａの強度のＴ６１焼き戻しを有することができる。
図１０は、本開示のある態様に係る、低強度領域１０４４から横方向に分離された高強度領域１０４８を有する特別に調整された金属帯板１００２の断片の上面図である。調整金属帯板１００２は、図６の金属部品６００を形成するのに使用される金属帯板とすることができる。遷移領域１０２８は、高強度領域１０４８と低強度領域１０４４との間に配置することができる。よって、特別に調整された金属帯板１００２は、金属帯板の幅１０３０にわたっていくつかの異なる焼き戻しを有することができる。例えば、低強度領域１０４４は、未処理であってＴ４焼き戻しを有することができ、一方、高強度領域１０４８は、約１８０〜約２００ＭＰａの強度を有するＴ６１焼き戻しを有することができる。
図１１は、本開示のある態様に係る金属帯板１１０２に厚さ可変熱処理を施すための金属加工システム１１００の不等角投影図である。金属帯板１１０２は、方向１１１８に金属加工システム１１００を通過することができる。金属加工システム１１００は、ＣＡＳＨライン、ブランキングライン、またはスリットラインなどのより大きな処理システムの一部とすることができる。
金属加工システム１１００は、寸法可変熱処理装置１１１６を含み得る。図１１に示すように、寸法可変熱処理装置１１１６は、加熱ユニット１１１０と冷却ユニット１１１２とを有する厚さ可変熱処理装置である。加熱ユニット１１１０は、金属帯板１１０２の全幅１１３０にわたって延在することができるが、場合によっては全幅よりも短く延在してもよい。冷却ユニット１１１２は、金属帯板１１０２の全幅１１３０にわたって延在することができるが、場合によっては全幅よりも短く延在してもよい。加熱ユニット１１１０および／または冷却ユニット１１１２は、金属帯板１１０２を適切に焼き戻しするのに十分な長さの熱を加えるのに十分な距離だけ長手方向（例えば方向１１１８）に延在することができる。加熱ユニット１１１０は、金属帯板１１０２の第１の領域１１２２を熱処理（例えば、焼き戻し）するのに十分な距離にわたって十分な熱を供給することができる。第１の領域１１２２は、金属帯板１１０２の上面を含む、金属片１１０２の上部とすることができる。一方、冷却ユニット１１１２は、第２の領域１１２４が熱処理されるのを防ぐために十分な冷却を提供することができる。第２の領域１１２４は、金属帯板１１０２の下面を含む、金属帯板１１０２の下部であり得る。分離平面１１２０は、第１の領域１１２２と第２の領域１１２４との間で金属帯板１１０２と交差する仮想平面である。
場合によっては、加熱ユニット１１１０および／または冷却ユニット１１１２の強度は、運転中に動的に調整することができる。強度をそのように調整することにより、金属帯板１１０２に沿った長手方向距離の関数として、金属帯板１１０２の厚さ１１３２に沿った分離平面１１２０の垂直位置を変化させることができる。場合によっては、強度をそのように調整することにより、金属帯板１１０２に沿った長手方向距離の関数として、焼き戻し量を変化させることができる。
場合によっては、金属加工システム１１００は、初期熱処理装置１１０４および／または最終熱処理装置１１０６を任意選択で含み得る。初期および最終熱処理装置１１０４、１１０６のそれぞれは、金属帯板にある程度の均一な熱処理を施すのに適した加熱機器を含み得る。初期および／または最終熱処理装置１１０４、１１０６と寸法可変熱処理装置１１１６とによる均一熱処理の組み合わせは、独自に調整された金属帯板をもたらすことができる。
場合によっては、金属加工システム１１００は、コントローラ１１０１によって制御することができる。コントローラ１１０１は、温度、加熱ユニット１１０８、１１１０、および／または冷却ユニット１１１４の垂直方向の位置決め、方向１１２６における加熱ユニット１１０８、１１１０、および／または冷却ユニット１１１４の横方向の位置決め、またはその他のパラメータなど、寸法可変熱処理装置１１１６の１つ以上のパラメータを制御するのに適した１つ以上のデバイスとすることができる。コントローラ１１０１は、１つ以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、アナログ回路、フィードバック回路、センサ（例えば、方向１１１８における金属帯板１１０２の速度を検出するための、寸法可変熱処理装置１１１６のある部分の位置を検出するための、または金属帯板のある部分の温度を検出するための）、または他のデバイスを含み得る。
図１２は、本開示のある態様に係る金属帯板１２０２に垂直方向可変熱処理を提供するための金属加工システム１２００の上面図である。金属加工システム１２００は、図１１の金属加工システム１１００と同様のものとすることができる。金属帯板１２０２は、方向１２１８（例えば、圧延方向または移動方向）に移動することができる。金属帯板は、金属帯板１１０２の互いに反対側に配置された加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２を有する厚さ可変熱処理装置１２１６を通過することができる。厚さ可変熱処理装置１２１６は、金属帯板１２０２の厚さにわたって変化する熱処理を施すことができる。加熱ユニット１２１０および／または冷却ユニット１２１２は、金属帯板１１０２の全幅１２３０にわたって熱処理を施すことができる。
金属帯板１２０２は、金属帯板１２０２の下部（見えない）などの未処理領域を含み得る。未処理領域は、厚さ可変熱処理装置１２１６によって処理されていない金属帯板の部分である。
金属帯板１２０２は、さらに処理領域１２２２を含み得る。処理領域は、厚さ可変熱処理装置１２１６によって熱処理された処理領域１２２２など、寸法可変熱処理装置によって処理された領域を指すことができる。処理領域１２２２は、未処理領域とは異なる焼き戻しを有することができる。処理領域１２２２は、加熱ユニット１２１０による熱処理によって人工的に時効させることができる。未処理領域は、冷却ユニット１２１２によって加熱ユニット１２１０および処理領域１２２２からのかなりの熱が未処理領域１２２４に伝達するのが防がれるので、未処理のままにすることができる。
図１３は、本開示のある態様に係る図１２の金属加工システム１２００の正面断面図である。加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２は、金属帯板１２０２の両側に配置されている。厚さ可変熱処理装置１２１６は、金属帯板の厚さ１３３２にわたって変化する熱処理を施すことができる。厚さ可変熱処理は、処理領域１２２２から分離平面１３２０の反対側に位置する未処理領域１２２４を有する金属帯板１２０２をもたらすことができる。遷移領域１３２８は、未処理領域１２２４と処理領域１２２２との間に配置することができる。分離平面１３２０の垂直位置および遷移領域１３２８の高さは、厚さ可変熱処理装置１２１６によって加えられる加熱および／または冷却の強度を変えることによって調整することができる。場合によっては、熱処理は、処理領域１２２２内の金属帯板１２０２の幅１２３０にわたって均一とすることができるが、そうである必要はない。
場合によっては、急速な時間枠内（例えば、１０分未満、５分未満、３分未満、２分未満、１分未満、または３０秒未満）に十分な熱処理を提供するために、加熱ユニット１２１０の温度は最低温度より高く維持する必要がある。例えば、アルミニウムの場合、加熱ユニット１２１０の適切な最低温度は２５０℃とすることができる。場合によっては、金属帯板１２０２の熱伝導率のために、冷却ユニット１２１２も最低温度を有してもよい。冷却ユニット１２１２がその最低温度を下回ると、それは加熱ユニット１２１０から過度の熱を取り除き、加熱ユニット１２１０をその最低温度未満にさせる。加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２は、帯板の速度が与えられる適切な期間、金属帯板の一部をそれぞれの温度にさらすのに十分な長さにすることができる。
２．５ｍｍ厚の８９６７アルミニウム合金を厚さ可変熱処理する一例において、加熱ユニット１２１０を３００℃に設定する一方、冷却ユニット１２１２を１５０℃に設定することができる。加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２は、１８０秒間、金属帯板を露出させるのに十分な長さとすることができる。厚さ可変熱処理された金属の場合、Ｒｐ０．２（例えば、０．２％オフセット降伏強度）は、約１９５ＭＰａであり、Ｒｍ（例えば、引張強さ）は、約２７５ＭＰａであり、Ａｇ（例えば、最大力での非比例伸度のパーセント）は、約１４％であり、Ａ８０（例えば、８０ｍｍの元のゲージ長さを指標とした破断点でのパーセント伸度）は、約１７％である。加えて、処理表面（例えば、処理領域１２２２の表面）のＦ値は、低処理表面（例えば、未処理領域１２２４の表面）よりも速く増加することができる。処理表面のＦ値は、約０．９とすることができ、未処理表面のｆ値は、約０．７で低いままとすることができる。他のアルミニウム合金は、上記のもののような他のゲージと同様に、厚さ可変熱処理を施すことができる。
Ｆ値、またはヘミング比は、試料のヘミングされる能力、または隣接する材料の小さな半径の周りで（例えば、隣接する材料片の厚さの周りで）曲げられるかまたは折り畳まれる能力と関連付けることができる。Ｆ値は、一組の水平方向に変位した支持体上に試料を支持し、パンチ半径を変化させて１つ以上のパンチを使用して支持体の上から試料を変形させることによって評価することができる。Ｆ値は、材料上に表面亀裂を発生させることなく試料を曲げることができる最小半径のパンチに関連する。Ｆ値は、変形前の試料の厚さで最小半径を割ったものとして計算することができる。例えば、０．９のＦ値および２．５ｍｍの厚さを有する試料は、２．２５ｍｍの半径の周りの折り畳みに耐えることができるようにしてもよい。
２．５ｍｍ厚の８９６７アルミニウム合金を厚さ可変熱処理する一例において、加熱ユニット１２１０を３００℃に設定する一方、冷却ユニット１２１２を２００℃に設定することができる。加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２は、１８０秒間、金属帯板を露出させるのに十分な長さとすることができる。厚さ可変熱処理された金属の場合、Ｒｐ０．２は、約２４５ＭＰａであり、Ｒｍは、約２９０ＭＰａであり、Ａｇは、約１０％であり、Ａ８０は、約１３％である。処理表面の事前歪みなしのＦ値は、約０．９とすることができ、低処理表面のＦ値は、約０．８で低いままとすることかできる。
０．９ｍｍ厚のＡＡ６４５１アルミニウム合金を厚さ可変熱処理する一例において、加熱ユニット１２１０を３００℃に設定する一方、冷却ユニット１２１２を１５０℃に設定することができる。加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２は、１８０秒間、金属帯板を露出させるのに十分な長さとすることができる。厚さ可変熱処理された金属の場合、Ｒｐ０．２は、約１６０ＭＰａであり、Ｒｍは、約２４８ＭＰａであり、Ａｇは、約１４％であり、Ａ８０は、約１７％である。処理表面の事前歪みなしのＦ値は、約０．７とすることができ、低処理表面のＦ値は、約０．６で低いままとすることかできる。
０．９ｍｍ厚のＡＡ６４５１アルミニウム合金を厚さ可変熱処理する一例において、加熱ユニット１２１０を３００℃に設定する一方、冷却ユニット１２１２を２００℃に設定することができる。加熱ユニット１２１０および冷却ユニット１２１２は、１８０秒間、金属帯板を露出させるのに十分な長さとすることができる。厚さ可変熱処理された金属の場合、Ｒｐ０．２は、約２００ＭＰａであり、Ｒｍは、約２６０ＭＰａであり、Ａｇは、約１１％であり、Ａ８０は、約１３．５％である。処理表面の事前歪みなしのＦ値は、約０．７３とすることができ、低処理表面のＦ値は、約０．６７とすることができる。
これらの時間はある適切な時間および温度を提供するが、上記の時間および温度の２０％、１５％、１０％、８％、または５％以内の時間および温度などの他の時間および温度を使用してもよい。
図１４は、本開示のある態様に係る、第１および第２の金属組成物１４５２、１４５４ならびに例示的な金属帯板１４０２についての降伏強度と伸度との間の関係を示すプロット１４００を表す組合せ図である。プロット１４００は、ｘ軸に沿った伸度およびｙ軸に沿った降伏強度を表す。プロット１４００に示される値は、アルミニウム合金の値の例であるが、いくつかのアルミニウム合金または他の金属組成物に他の範囲が存在し得る。プロット１４００に見られるように、伸度が低延性から高延性に増加するにつれて、金属の降伏強度は減少する。同様に、金属の降伏強度が増加するにつれて、伸度は低延性まで減少する。したがって、アルミニウム合金などの金属は、一般に、プロット１４００に見られるように、高強度および低延性を有するグループ１４４５、低強度および高延性を有するグループ１４４９、またはそれらの中間のどこかに入る。場合によっては、Ｔ４焼き戻しを有する金属は１４４９グループに入れることができるが、Ｔ６焼き戻しを有する金属は１４４５グループに入れることができる。Ｔ６１グループを有する金属は、グループ１４４５とグループ１４４９の中間に位置することができる。
図１０の金属帯板１００２と同様にすることができる例示的な金属帯板１４０２を参照すると、低強度領域１４４４はＴ４焼き戻しとすることができ、グループ１４４９にあると説明することができる。高強度領域１４４８は、Ｔ６またはＴ６１の焼き戻しとすることができ、グループ１４４５にあると説明することができる。遷移領域１４２８は、グループ１４４５とグループ１４４９との間のどこかにプロット１４００上に位置することができる。
図１５は、本開示のある態様に係る、いくつかの熱処理温度１５５６、１５５８、１５６０、１５６２、１５６４、１５６６における、例示的なアルミニウム合金についてのある温度での降伏強度と曝露時間との関係を示すプロット１５００である。プロット１５００は、対数的に、ｘ軸に沿った温度における（例えば、様々な熱処理温度１５５６、１５５８、１５６０、１５６２、１５６４、１５６６のそれぞれにおける）暴露時間を示す。プロット１５００は、ｙ軸に沿って降伏強度を表す。プロット１５００に示される値は、あるアルミニウム合金の値の例であるが、いくつかのアルミニウム合金または他の金属組成物に他の範囲が存在し得る。線１５６７は、約１８０℃で約１０時間の標準的なＴ６熱処理によって達成された強度を表す。
プロット１５００、または同様のプロットを使用して、本明細書に開示されているものなどの寸法可変熱処理装置を設定および使用するための適切な温度、寸法、速度、および他の変数を決定することができる。
プロット１５００は、温度１５５６の線を含み、これは約２００℃でのアルミニウム合金の熱処理の効果を表す。温度１５５８の線は、約２２５℃でのアルミニウム合金の熱処理の効果を表す。温度１５６０の線は、約２５０℃でのアルミニウム合金の熱処理の効果を表す。温度１５６２の線は、約２７５℃でのアルミニウム合金の熱処理の効果を表す。温度１５６４の線は、約３００℃でのアルミニウム合金の熱処理の効果を表す。温度１５６６の線は、約３５０℃でのアルミニウム合金の熱処理の効果を表す。
プロット１５００上で２つの例示的な点が識別される。温度１５６２の線では、金属は、焼付硬化中にさらに約８６ＭＰａの増加を有して、２７５℃で１分間加熱して約２２０ＭＰａの降伏強度を得ることができる。温度１５６４の線では、金属は、焼付硬化中にさらに約４８ＭＰａの増加を有して、３００℃で１５秒間加熱して約１８２ＭＰａの降伏強度を得ることができる。
図１６は、本開示のある態様に係る、幅が可変で長手方向に変化する熱処理を有する金属帯板１６０２、および金属帯板１６０２から切り取られた一組の金属素材１６６４を示す組み合わせ図である。金属帯板１６０２は、幅１６３０を有することができる。金属帯板１６０２に適用される幅が可変で長手方向に変化する熱処理は、第１の焼き戻し（例えば、高強度焼き戻し）を有する第１の領域１６４４および第２の焼き戻しを有する第２の領域１６４８（例えば、超高強度の焼き戻し）を有する金属帯板１６０２にもたらすことができる。遷移領域１６２８は、第１の領域１６４４と第２の領域１６４８との間に配置することができる。明確にするために、金属帯板１６０２の第１の領域１６４４と未処理部分との間と、金属帯板１６０２の第２の領域１６４８と未処理部分との間の、追加の遷移領域は示されていない。
一組の金属素材１６６４は、ブランキングラインで金属帯板１６０２を切断することによって作り出すことができる。一組の金属素材１６６４は、１つ以上の完全未処理素材１６５６と、第１の焼き戻しと未処理金属との組み合わせを含むように特別に調整された１つ以上の素材１６５８と、第２の焼き戻しと未処理金属との組み合わせを含むように特別に調整された１つ以上の素材１６６２と、を含み得る。場合によっては、１つ以上の素材１６６０は、遷移領域１６２８を含み得る。
図１７は、本開示のある態様に係る、幅が可変で長手方向に変化する熱処理を有する図１６の金属帯板１６０２と、金属帯板１６０２を処理するのに使用される経時的な熱処理温度を示すプロット１７００と、を示す組合せ図である。金属帯板１６０２は、第１の領域１６４４、第２の領域１６４８、および遷移領域１６２８を含み得る。金属帯板１６０２が方向１７１８に移動すると、寸法が可変で長手方向に変化する熱処理を施すことができる。
プロット１７００は、ｘ軸をわたる時間およびｙ軸に沿った熱処理温度を表す。線１７６６は、金属帯板１６０２を熱処理するのに使用される寸法可変熱処理装置の位置での金属帯板１６０２の温度の経時変化を示す。ある例示的な温度値がプロット１７００に示されているが、他の値を使用することができる。金属帯板１６０２が方向１７１８に移動すると、第１の領域１６４４の始まり（例えば、図１７に示すように領域の左端）は、金属帯板１６０２を熱処理するのに使用される寸法可変熱処理装置に達することができる。そのとき、熱処理装置は、装置に隣接する金属帯板１６０２の温度を第１の温度、例えば約２７５℃などに上げることができる。遷移領域１６２８が熱処理装置に到達するある時間の後、熱処理装置は、金属帯板１６０２の温度を約２００℃などの新たな温度に変えるように調整することができる。第２の領域１６４８の端部が熱処理装置に達する別の期間の後、熱処理装置は、金属帯板１６０２の加熱を停止するように調整することができ、これにより寸法可変熱処理を行うことなく最終長さの金属帯板１６０２の製造を可能にする。
図１６〜図１７に示すように、長手方向に変化する熱処理は、（例えば、金属を異なる強度に焼き戻しするために）強度が変化する幅可変熱処理を有するものとして示されているが、本明細書に開示される様々な寸法可変熱処理装置を用いて、他の種類の長手方向に変化する熱処理を使用することができる。例えば、１つ以上の分離平面は、金属帯板に沿った長手方向距離の関数として移動または操作することができる。別の例として、厚さ可変熱処理は、金属帯板に沿った長手方向距離の関数として強度を変化させることができる。上記の長手方向に変化する熱処理の任意の組み合わせを使用することができる。
図１８は、本開示のある態様に係る寸法可変熱処理を使用して金属帯板を加工するためのプロセス１８００を示すフローチャートである。ブロック１８７６で寸法可変熱処理を適用することができる。場合によっては、ブロック１８６７の直後にブロック１８８０で金属帯板をコイル状に巻くこと、または金属帯板を素材にすることなどの別の動作を行うことができる。場合によっては、寸法変化熱処理がブロック１８７６で行われた後に、加熱後処理をブロック１８７８で任意選択で行うことができる。場合によっては、ブロック１８７６で寸法可変熱処理が行われる前に、ブロック１８７４で初期熱処理を任意選択で行うことができる。
場合によっては、ブロック１８７６で行われる寸法可変熱処理を冷間圧延機に組み込むことができ、そこでは、熱処理の前に、ブロック１８７０で金属帯板を圧延（例えば冷間圧延）する。場合によっては、ブロック１８７６で行われる寸法可変熱処理は、ブランキング、スリッティング、またはさらに別の熱処理プロセスなどの圧延後プロセスに組み込むことができる。場合によっては、熱処理の前に、ブロック１８７２で金属帯板を巻き出すことができる。
図１９は、本開示のある態様に係る金属帯板に寸法可変熱処理を施すためのプロセス１９００を表すフローチャートである。プロセス１９００は、ＣＡＳＨライン、ブランキングライン、またはスリットラインなどにおいて、金属帯板が移動している間に起こり得る。場合によっては、プロセス１９００は、図１のコントローラ１０１または図１１のコントローラ１１０１によって制御することができる。他のコントローラは他で使用できる。
ブロック１９８２で、分離平面を定義することができる。分離平面は、静的入力（例えば、金属帯板の幅に沿った横方向位置または金属帯板の厚さに沿った垂直位置）に基づいて、あるいは動的入力（例えば、金属帯板の幅に沿った分離平面の横方向位置は、金属帯板の下向きの長手方向距離に依存するか、または金属帯板の厚さに沿った分離平面の垂直位置は、金属帯板の下向きの長手方向距離に依存する）に基づいて定義することができる。
ブロック１９８４で、分離平面の第１の側に熱を加えることができる。場合によっては、分離平面の第１の側に熱を加えることは、金属帯板に近接してかつ分離平面に隣接して１つ以上の加熱ユニットを配置することを含み得る。場合によっては、分離平面の第１の側に熱を加えることは、作動される１つ以上の加熱ユニットが分離平面の第１の側にあるように、１組の複数の加熱ユニットのうちの１つ以上を作動させることを含み得る。
ブロック１９８６で、分離平面でまたはその近傍で冷却を加えることができる。場合によっては、分離平面でまたはその近傍で冷却を加えることは、１つ以上の冷却ユニットを金属帯板に近接してかつ分離平面にまたはその近傍に配置することを含み得る。場合によっては、分離平面またはその近傍で冷却を加えることは、作動される１つ以上の冷却ユニットが分離平面にまたはその近傍に配置されるように、１組の複数の冷却ユニットのうちの１つ以上を作動させることを含み得る。
場合によっては、任意選択のブロック１９８８は、ブロック１９８４で加えられた熱とは異なる量で分離平面の第２の側に熱を加えることを含み得る。任意選択のブロック１９８８を使用して、図７〜１０に示す金属帯板７０２、８０２、９０２、１００２のように、異なる特性を有する熱処理の隣接領域を含む寸法可変熱処理を生成することができる。任意選択のブロック１９８８を使用しない場合、分離平面の第２の側に追加の熱を加えなくてもよく、これにより、本明細書で説明するように第２の側を未処理のままにすることができる。
場合によっては、任意選択のブロック１９９０は、金属帯板の長さに対する寸法可変熱処理装置の長手方向位置を決定することを含み得る。長手方向位置を決定することは、金属帯板の速度（例えば、センサによって感知されるものとして、またはプロセスコントローラから受信されるものとして）と金属帯板の移動期間とに基づいて、通過した金属帯板の長さを決定することを含み得る。ブロック１９８２で分離平面を定義することが動的入力に基づいて分離平面を定義することを含む場合、ブロック１９９０で決定された長手方向位置は、ブロック１９８２に提供することができる。
図２０は、本開示のある態様に係る可動加熱ユニット２００８、２０１０を使用して金属素材２０９２を寸法熱処理するためのシステム２２００の側面図である。可動加熱ユニット２００８、２０１０は、金属素材２０９２に隣接して取り外し可能に位置することができる。場合によっては、可動加熱ユニット２００８、２０１０は、静止している金属素材２０９２に隣接して位置することができる。他の場合では、金属素材２０９２を加熱ユニット２００８上に配置することができ、加熱ユニット２０１０を金属素材２０９２の上面に配置することができる。加熱ユニット２００８、２０１０は、金属素材２０９２の上側および下側の少なくとも一方の少なくとも一部が加熱ユニット２００８、２０１０によって覆われないように、金属素材２０９２に対して配置することができる。上述したものなど、任意の適切な加熱ユニット２００８、２０１０を使用することができる。場合によっては、加熱ユニット２００８、２０１０のうちの１つ以上は、金属素材２０９２に隣接する展開位置と金属素材２０９２から離れた収納位置との間で移動可能とすることができる。
任意選択で、１つ以上の冷却ユニット２０１２、２０１４を金属素材２０９２に隣接してかつ加熱ユニット２００８、２０１０によって覆われていない金属素材２０９２の一部に隣接して配置することができる。冷却ユニット２０１２、２０１４は、加熱ユニット２００８、２０１０のうちの１つに隣接して配置することができる。冷却ユニット２０１２、２０１４は、加熱ユニット２００８、２０１０によって加熱される金属素材２０９２の部分から金属素材２０９２を通って伝導した金属素材２０９２から熱を除去するのを助けることができる。冷却ユニット２０１２、２０１４は、上記したものなど、任意の適切な冷却ユニットとすることができる。場合によっては、冷却ユニットを加熱ユニットに結合して、加熱ユニットに対して静止状態に保つことができる。
加熱ユニット２００８、２０１０は、金属素材２０９２を熱処理に適した温度に加熱することができる。加熱ユニット２００８、２０１０、ならびに任意選択の冷却ユニット２０１２、２０１４によって直接加熱されていない金属素材２０９２の部分の周囲の外気温によって金属素材２０９２から熱を除去し、加熱ユニット２００８、２０１０によって直接加熱されない金属素材２０９２の部分２０２４が炉２０９４の熱から処理されないままとなるようにすることができる。その結果、寸法可変熱処理を施した金属素材２０９２が得られる。
図２１は、本開示のある態様に係る、炉２１９４を使用して金属素材２１９２を寸法熱処理するためのシステム２１００の側面図である。金属素材２１９２は、連続的な金属帯板から切断された長方形の金属片のような、規定された形状の金属片とすることができる。金属素材２１９２は、金属素材２１９２の少なくとも一部が炉２１９４の外側に残るように、炉２１９４内に部分的に配置することができる。炉２１９４は、上述の加熱ユニットおよび循環する熱風などの任意の適切な加熱源を有する任意の適切な炉とすることができる。炉２１９４は、金属素材２１９２を受け入れるように形作られた入口２１９６を含み得る。例えば、入口２１９６は、金属素材２１９２の断面よりわずかに大きいスロットとすることができ、これにより、使用の際にあまり多くの熱を入口２１９６から逃がすことなく、金属素材２１９２を炉２１９４に挿入し、炉２１９４から取り出すことができる。
任意選択で、１つ以上の冷却ユニット２１１２、２１１４を金属素材２１９２に隣接してかつ炉２１９４の外側に配置することができる。冷却ユニット２１１２、２１１４は、炉２１９４への入口２１９６に隣接して配置することができる。冷却ユニット２１１２、２１１４は、金属素材２１９２を通って伝導した金属素材２１９２からの熱を、炉２１９４内にある金属素材２１９２の部分から除去するのを助けることができる。冷却ユニット２１１２、２１１４は、上述したものなど、任意の適切な冷却ユニットとすることができる。
炉２１９４は、金属素材２１９２の一部２１２２を熱処理するのに十分な温度に加熱することができる。炉２１９４および任意選択の冷却ユニット２１１２、２１１４の外側の外気温は、炉２１９４の外側に位置する金属素材２１９２の部分２１２４が炉２１９４の熱から処理されないままとなるように、金属素材２１９２から熱を除去することができる。その結果、寸法可変熱処理を施した金属素材２１９２が得られる。
図２２は、本開示のある態様に係る、図２０および図２１のシステムを使用した、いくつかの熱処理温度における例示的なアルミニウム合金についてのある温度での降伏強度（たとえば０．２％オフセット降伏強度）と曝露時間との関係を示すプロット２２００である。プロット２２００は、８９３１アルミニウム合金に対する寸法可変熱処理を示す。プロットされた線は、加熱ユニットが２５０℃、２７５℃、または３００℃に加熱され、金属素材が０〜２００秒の間の様々な期間で加熱される、図２０のシステム２０００と同様の可動加熱ユニットを有するシステムを使用した試験を示す。個々の点は、炉の空気が３５０℃、４００℃、および５００℃に加熱され、金属素材が炉内で約７０秒〜１２０秒の期間で加熱される、図２１のシステム２１００と同様の炉システムを使用した試験を示す。
プロット２２００に示されるように、様々なシステムを使用して金属素材を急速に加熱して、比較的短い時間（例えば、１時間未満、１０分未満、２００秒未満、１５０秒未満、１００秒未満、１分未満）、その熱を維持することによって、高強度を達成することができる。上述のように金属帯板を連続的に熱処理することによって同様の結果を得ることができる。
図２３は、本開示のある態様に係る、金属素材を寸法熱処理するためのプロセス２３００を示すフローチャートである。プロセス２３００は、ブロック２３１０で、図２１のシステム２１００のような可動加熱および／または冷却ユニットを有するシステム、あるいは図２１のシステム２１００のような炉システムのいずれかを使用して寸法可変熱処理を行うことを含む。任意選択のブロック２３７４で、金属素材は最初に熱処理される。場合によっては、最初の熱処理は、ブランキングプロセスの前または後に起こり得る（例えば、連続金属帯板から金属素材を作製する）。
炉システムが使用されるとき、ブロック２３０２および任意選択で２３０４が実行されてもよい。ブロック２３０２で、金属素材を部分的に炉内に置く。金属素材は、自動的にまたは手動で炉内に配置することができる。任意の適切な炉を使用することができる。金属素材は、少なくとも一部が炉の外側に残るように炉内に置くことができる。任意選択のブロック２３０４で、１つ以上の冷却ユニットを金属ブロックの周囲にかつ炉の外側に配置することができる。冷却ユニットは、金属素材内に分離平面を画定するのを助けるために炉の入口に隣接して配置することができる。場合によっては、冷却ユニットを炉に結合することができる。場合によっては、炉に結合された冷却ユニットは、恒久的に炉の入口に隣接して配置することができるが、場合によっては、炉に結合された冷却ユニットは、炉内に部分的に挿入された金属素材に隣接した展開位置と炉内に部分的に挿入された金属素材から離れて配置された収納位置との間を移動可能とすることができる。
可動加熱および／または冷却ユニットを有するシステムが使用されるとき、ブロック２３０６および任意選択で２３０８が実行されてもよい。ブロック２３０６で、１つ以上の加熱ユニットは、金属素材の上側および／または下側に隣接するなど、金属素材の１つ以上の側面に隣接して配置される。加熱ユニット（複数可）は、金属素材の１つ以上の上側および下側の少なくとも一部が加熱ユニット（複数可）によって覆われないままとなるように配置することができる。場合によっては、少なくとも１つの加熱ユニットを構造体上に配置し、軸を中心に旋回させて、金属素材に隣接した展開位置と金属素材から離れた収納位置との間を移動させることができる。収納位置にあるとき、加熱ユニットは、金属素材の装填および取り外しを容易にするために邪魔にならないようにすることができる。場合によっては、いずれの加熱ユニットも、静止している金属素材の周りに配置可能とすることかできる。任意選択のブロック２３０８で、１つ以上の冷却ユニットを金属素材の１つ以上の側に隣接して配置することができる。冷却ユニットは、加熱ユニットによって覆われていない金属素材の部分に配置することができる。冷却ユニットは、加熱ユニットに隣接してまたは加熱ユニットから金属素材の反対側に配置することができる。場合によっては、冷却ユニットを加熱ユニットに結合し、加熱ユニットに対して静止させることができる。例えば、展開位置と収納位置との間を移動可能な加熱ユニットに取り付けられた冷却ユニットもまた、展開位置と収納位置との間を移動することができる。
ブロック２３７６で、金属素材は寸法可変熱処理により熱処理することができる。金属素材は、金属素材の一部のみが熱処理されるように、（例えば炉または加熱ユニットによって）加熱することができる。場合によっては、寸法可変熱処理は、金属素材から熱を抽出して金属素材の所望の部分を未処理のままにすることを確実にするために冷却ユニット（複数可）を使用することを含み得る。任意選択のブロック２３７８で、追加の熱処理を特別に調整された金属素材に対して行うことができる。
図２４は、本開示のある態様に係る寸法可変熱処理された部品２４０２のパンチ力およびパンチ変位を示す一組のプロット２４００、２４０１である。プロット２４００は、寸法可変熱処理された部品２４０２の処理部分２４２２のパンチ力およびパンチ変位を示す。プロット２４０１は、寸法可変熱処理された部品２４０２の未処理部分２４２２のパンチ力およびパンチ変位を示す。パンチ試験は、図３２のパンチ試験装置３２００または他の任意の適切なパンチ試験装置で実行することができる。寸法可変熱処理された部品は、８９６７アルミニウム合金から製造することができ、炉が５００℃に保持され、部品２４０２が９０秒間処理される、図２１のシステム２１００と同様の炉を備えたシステムで処理することができる。寸法可変熱処理の後に追加の熱処理は行われない。プロット２４００、２４０１に見られるように、１００ｍｍのパンチ変位を達成するのに必要なエネルギー量は、未処理部分２４２４については約２．１ｋＪであり、処理部分２４２２については２．３ｋＪである。よって、処理部分２４２２は、同じ量の変形を達成するために必要とされる変形エネルギーの量について９％の改善を示す。よって、この部品は、形成可能な未処理部分を有するように特別に調整することができる一方で、衝突状況においてより多くのエネルギーを吸収するように設計されている処理部分を有する。
図２５は、本開示のある態様に係る寸法可変熱処理された部品２５０２のパンチ力およびパンチ変位を示す一組のプロット２５００、２５０１である。プロット２５００は、寸法可変熱処理部２５０２の処理部分２５２２のパンチ力およびパンチ変位を示す。プロット２５０１は、寸法可変熱処理部２５０２の未処理部分２５２２のパンチ力およびパンチ変位を示す。パンチ試験は、図３２のパンチ試験装置３２００または他の任意の適切なパンチ試験装置で実行することができる。寸法可変熱処理された部品は、８９６７アルミニウム合金から製造することができ、炉が５００℃に保持され、部品２５０２が９０秒間処理される、図２１のシステム２１００と同様の炉を備えたシステムで処理することができる。寸法可変熱処理後、部品全体に１７５℃で１５分間の追加熱処理を施すことができる。この追加の熱処理は、処理部分２５２２と未処理部分２５２４の両方を含む部品全体に対して行うことができる。プロット２５００、２５０１に見られるように、１００ｍｍのパンチ変位を達成するのに必要なエネルギー量は、未処理部分２５２４については約２．１ｋＪであり、処理部分２５２２については２．３ｋＪである。よって、処理部分２５２２は、同じ量の変形を達成するのに必要とされる変形エネルギーの量について９％の改善を示す。
図２６〜２８は、異なる寸法可変熱処理されたアルミニウム部品についての種々の機械的特性およびセミクラッシュまたはフルクラッシュ挙動を示すプロット２６００、２７００、２８００である。Ａ８０の印を付けた線は、８０ｍｍの元のゲージ長さを指標とした伸度（破断点での）を表すことができる。Ａｇと印を付けた線は、最大力での非比例伸度のパーセントを表すことができる。ＲＰ０．２の印を付けた線は、０．２％耐力とも知られている０．２％オフセット降伏強度を表すことができる。Ｒｍの印を付けた線は、引張強度を表すことができる。ＤＣ Ｂｅｎｄｉｎｇの印を付けた線は、３点曲げ試験中に材料が力を落とすことなく曲げられる角度を表すことができる。
図２６は、本開示のある態様に係る、６００℃の炉内で処理された寸法可変熱処理されたアルミニウム部品の様々な機械的特性およびセミクラッシュ挙動を示すプロット２６００である。この部品は、６００℃に加熱された図２１００のシステム２１００などの炉システムで処理された６１１１アルミニウム合金である。２．０ｍｍ厚の金属素材を、６００℃に加熱した炉内に約１００ｃｍ挿入して６０秒間放置する。冷却ユニットは使用してもしなくてもよい。金属素材を取り出して試験用に調製する。プロット２６００は、単一の金属素材または金属素材から作られた単一部品の未処理部分２６２４および処理部分２６２２に存在する異なる機械的特性を示す。
図２７は、本開示のある態様に係る、６５０℃の炉内で処理された寸法可変熱処理されたアルミニウム部品の様々な機械的特性およびセミクラッシュ挙動を示すプロット２７００である。この部品は、６５０℃に加熱した図２１００のシステム２１００のような炉システムで処理された６１１１アルミニウム合金である。２．０ｍｍ厚の金属素材を、６５０℃に加熱した炉内に約１００ｃｍ挿入して６０秒間放置する。冷却ユニットは使用してもしなくてもよい。金属素材を取り出して試験用に調製する。プロット２７００は、単一の金属素材または金属素材から作られた単一部品の未処理部分２７２４および処理部分２７２２に存在する異なる機械的特性を示す。
図２７を参照して説明したように６１１１アルミニウム合金から作られて６５０℃で寸法可変熱処理された例示的な部品は、未処理領域２７２４についての曲げ試験における１４０ｍｍ変位に必要な平均値２．２ｋＪをもたらし、処理領域２７２２については平均値２．７ｋＪをもたらす。処理領域２７２２は、未処理領域２７２４と比較して、曲げ試験において同じ量の変位を達成するのに必要なエネルギーの２３％の増加を示す。
図２８は、本開示のある態様に係る、６５０℃の炉内で処理された寸法可変熱処理されたアルミニウム部品の様々な機械的特性およびフルクラッシュ挙動を示すプロット２８００である。この部品は、６５０℃に加熱した図２１００のシステム２１００のような炉システムで処理された６４５１アルミニウム合金である。２．０ｍｍ厚の金属素材を６５０℃に加熱した炉内に約１００ｃｍ挿入して６０秒間放置する。冷却ユニットは使用してもしなくてもよい。金属素材を取り出して試験用に調製する。プロット２８００は、単一の金属素材または金属素材から作られた単一部品の未処理部分２８２４および処理部分２８２２に存在する異なる機械的特性を示す。
図２８を参照して説明したように６４５１アルミニウム合金から作られて６５０℃で寸法可変熱処理された例示的な部品は、未処理領域２８２４についての曲げ試験における約１８５ｍｍ変位に必要な平均値３．６ｋＪをもたらし、処理領域２８２２については平均値４．４ｋＪをもたらす。処理領域２８２２は、未処理領域２８２４と比較して、曲げ試験において同じ量の変位を達成するのに必要なエネルギーの２２％の増加を示す。
図２９は、本開示のある態様に係る、流体温度制御ユニット２９００の側面図である。流体温度制御ユニット２９００は、分散される流体の温度に応じて冷却ユニット（例えば、図１の冷却ユニット１１４）または加熱ユニット（例えば、図１の加熱ユニット１１０）とすることができる。流体温度制御ユニット２９００は、金属帯板２９０２または金属素材の表面へと向けられた流体の１つ以上のスプレー２９１１を生成するための１つ以上のノズルを有するヘッダ２９０９を含み得る。適切な流体としては、空気、水、もしくは油、または他の流体が挙げられる。
場合によっては、単一のヘッダ２９０９の複数のノズルを個別に制御して加熱流体または冷却流体を供給することができる。したがって、単一のヘッダ２９０９は、第１の組のノズルからの加熱された流体と第２の組のノズルからの冷却された流体とを分散させることによって、冷却ユニットおよび加熱ユニットとして同時に機能することができる。このような配置は、各組のノズル間に分離平面を画定することができる。
図３０は、本開示のある態様に係る移動バンド温度制御ユニット３０００の側面図である。移動バンド温度制御ユニット３０００は、１つ以上のロータ３００９の周りを閉ループで移動する移動バンド３０１１を含み得る。移動バンド３０１１は、移動金属帯板３００２と接触して、金属帯板３００２から熱を除去するかまたは金属帯板３００２に熱を導入することができる。移動バンド３０１１は、ロータ３００９によって（例えば、ロータに結合されたモータによって）、閉ループ内を移動するように能動的に電力供給されることができる。しかしながら、場合によっては、移動バンド３０１１は、受動的であり、バンド３０１１と金属帯板３００２との間の摩擦によって閉ループ内を移動することができる。
移動バンド温度制御ユニット３０００は、バンド３０１１から除去される熱に応じてまたはバンド３０１１に導入される熱に応じてそれぞれ、冷却ユニット（たとえば、図１の冷却ユニット１１４）または加熱ユニット（たとえば、図１の加熱ユニット１１０）とすることができる。金属帯３００２から移動バンド温度制御ユニット３０００の反対側に位置する加熱または冷却ユニットなどの任意の適切な機構によって、バンドから熱を除去するかまたはバンドに熱を導入することができる。場合によっては、加熱されたまたは冷却されたロータ３００９を介して（例えば、内部加熱または内部冷却を用いて）バンドから熱を除去するかまたはバンドに熱を導入することができる。移動バンド３０１１は、高い熱伝導率を有する材料などの任意の適切な材料から作製することができる。
図３１は、本開示のある態様に係る、誘導加熱ユニット３１００の側面図である。誘導加熱ユニット３１００は、誘導デバイス３１０９の周りに磁場を発生させるための適切な駆動装置に結合された１つ以上の誘導デバイス３１０９を含み得る。誘導デバイス３１０９は、隣接する金属帯板３１０２または金属素材内で熱を発生させることができる。
図３２は、本開示のある態様に係る金属部品３２３２を試験するためのパンチ試験装置３２００の概略図である。寸法可変熱処理された部品または寸法可変熱処理された部品の一部などの金属部品３２３２は、一対の支持体３２３０によって支持することができる。パンチ３２３４は、一対の支持体３２３０の間の位置であってかつ金属部３２３２に対して一対の支持体３２３０から反対側で、金属部品３２３２を押し付けることができる。パンチ３２３４は、力３２３６で金属部品３２３２を押し付けることができ、これは適切な力測定機器を使用して測定することができる。金属部品３２３２に対するパンチ３２３４の変位３２３８は、適切な力測定機器を使用して測定することができる。図３２に示されるように、変位３２３８は、パンチ３２３４が金属部品３２３２と接触し始めるまでは負であり得、パンチ３２３４が金属部品３２３２を変位し始めるにつれて大きさが増大し得る。パンチ試験装置３２００または同様の装置を使用して、図２４および図２５において図示してそれらについて説明したもののような、パンチ力（例えば、荷重）に対するパンチ変位の曲線をグラフ化することができる。
例示される実施形態を含む、実施形態の上述の説明は、例示および説明の目的のためにだけ提示され、また、包括的であること、または開示される正確な形態に限定することを意図しない。それらの非常に多くの修正形態、適合、および用途が当業者に明らかになるであろう。
以下で使用される場合、一連の実施例へのいかなる言及も、それらの実施例の各々に対する言及として離接的に理解されるべきである（例えば、「実施例１〜４」は、「実施例１、２、３、または４」として理解されるべきである）。
実施例１は、移動方向に帯板速度で移動する金属帯板を受け入れるための開口部を有する寸法可変熱処理装置を含む金属加工システムである。熱処理装置は、金属帯板と交差する分離平面の第１の側の金属帯板に近接して位置することが可能であり、分離平面の第１の側の金属帯板の第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げる加熱ユニットと、分離平面の第２の側の金属帯板に近接して位置することが可能であり、分離平面の第２の側の金属帯板の第２の部分を熱処理温度未満に維持する冷却ユニットと、を含む。
実施例２は、実施例１のシステムであり、分離平面は、金属帯板と平行であり、加熱ユニットは、分離平面の第１の側に近接して金属帯板の幅にわたって延在し、冷却ユニットは、分離平面の第２の側面に近接して金属帯板の幅にわたって延在する。
実施例３は、実施例１のシステムであり、分離平面は金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ金属帯板の上面と垂直であり、熱処理装置は、分離平面の第１の側の金属帯板に近接し、かつ加熱ユニットから金属帯板の反対側に位置することが可能である追加の加熱ユニットと、分離平面の第２の側の金属帯板に近接し、かつ冷却ユニットから金属帯板の反対側に位置することが可能である追加の冷却ユニットと、をさらに含む。
実施例４は、実施例１〜３のシステムであり、加熱ユニットは、金属帯板を焼き戻しするのに十分な期間にわたって金属帯板の帯板温度を熱処理温度以上に維持するのに十分な熱発生力を有しかつ十分な長さを有する。
実施例５は、実施例１、３または４のシステムであり、金属帯板に対して加熱ユニットおよび冷却ユニットを横方向に調整して金属帯板に対して分離平面を移動させるための、寸法可変熱処理装置に結合されたリニアアクチュエータをさらに備える。
実施例６は、実施例５のシステムであり、金属帯板に沿った長手方向距離の関数として加熱ユニットおよび冷却ユニットを横方向に調整するための、リニアアクチュエータに結合されたコントローラをさらに備える。
実施例７は、実施例１〜６のシステムであり、追加の分離平面の両側の金属帯板に近接して位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットを有する追加の寸法可変熱処理装置をさらに備え、追加の寸法可変熱処理装置は、寸法可変熱処理装置から離間しており、追加の分離平面は、分離平面と同一平面上にない。
実施例８は、実施例１〜７のシステムであり、分離平面は、金属帯板の横断面と平行ではない。
実施例９は、金属帯板を金属帯板の寸法にわたって可変的に熱処理する方法であって、分離平面の両側に位置する加熱ユニットおよび冷却ユニットを有する寸法可変熱処理装置を介して移動金属帯板を通過させることと、加熱ユニットによって移動金属帯板の第１の部分を加熱することであって、第１の部分を加熱することは、ある期間にわたって移動金属帯板の第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げることを含む、移動金属帯板の第１の部分を加熱することと、冷却ユニットによって移動金属帯板を冷却することであって、移動金属帯板を冷却することは、移動金属帯板の第２の部分の温度を熱処理温度未満に維持するために、第１の部分に隣接する移動金属帯板から熱を十分に除去することを含む、移動金属帯板を冷却することと、を含み、金属帯板の第２の部分は、第１の部分から分離平面の反対側に配置されている。
実施例１０は、実施例９の方法であり、上記期間にわたって移動金属帯板の第１の部分を加熱した後に、移動金属帯板の第１の部分を冷却することをさらに含む。
実施例１１は、実施例９または１０の方法であり、寸法可変熱処理装置を横方向に調整して、移動金属帯板に対して分離平面を移動させることをさらに含む。
実施例１２は、実施例１１の方法であり、移動金属帯板に沿って寸法可変熱処理装置の長手方向位置を決定することをさらに含み、寸法可変熱処理装置を横方向に調整することは、長手方向位置を用いて長手方向位置の関数として移動金属帯板に対して分離平面を移動させることを含む。
実施例１３は、実施例９または１０の方法であり、分離平面は、移動金属帯板と平行であり、移動金属帯板の第１の部分を加熱することは、移動金属帯板の上部および下部の一方を加熱することを含み、移動金属帯板を冷却することは、移動金属帯板の上部および下部の他方から熱を除去することを含む。
実施例１４は、実施例９〜１２の方法であり、分離平面は、移動金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ移動金属帯板の上面と垂直であり、寸法可変熱処理装置は、それぞれが分離平面の両側に位置し、かつ双方が加熱ユニットおよび冷却ユニットから移動金属帯板の反対側に位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットをさらに含み、移動金属帯板の第１の部分を加熱することは、第１の部分に近接した移動金属帯板の上面および下面を加熱することを含み、移動金属帯板を冷却することは、第２の部分に近接した移動金属帯板の上面および下面を冷却することを含む。
実施例１５は、分離平面の両側に位置する加熱ユニットおよび冷却ユニットを有する寸法可変熱処理装置を介して移動金属帯板を通過させることと、加熱ユニットによって移動金属帯板の第１の部分を加熱することであって、第１の部分を加熱することは、ある期間にわたって移動金属帯板の第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げることを含む、移動金属帯板の第１の部分を加熱することと、冷却ユニットによって移動金属帯板を冷却することであって、移動金属帯板を冷却することは、移動金属帯板の第２の部分の温度を熱処理温度未満に維持するために、第１の部分に隣接する移動金属帯板から熱を十分に除去することを含み、移動金属帯板の第２の部分は、第１の部分から分離平面の反対側に配置されている、移動金属帯板を冷却することと、を含む方法によって調製された寸法可変熱処理を有する、金属製品である。
実施例１６は、製品請求項１５であり、方法は、上記期間にわたって移動金属帯板の第１の部分を加熱した後に、移動金属帯板の第１の部分を冷却することをさらに含む。
実施例１７は、実施例１５または１６の製品であり、方法は、寸法可変熱処理装置を横方向に調整して、移動金属帯板に対して分離平面を移動させることをさらに含む。
実施例１８は、実施例１７の製品であり、方法は、移動金属帯板に沿って寸法可変熱処理装置の長手方向位置を決定することをさらに含み、寸法可変熱処理装置を横方向に調整することは、長手方向位置を用いて長手方向位置の関数として移動金属帯板に対して分離平面を移動させることを含む。
実施例１９は、実施例１５または１６の製品であり、分離平面は、移動金属帯板と平行であり、移動金属帯板の第１の部分を加熱することは、移動金属帯板の上部および下部の一方を加熱することを含み、移動金属帯板を冷却することは、移動金属帯板の上部および下部の他方から熱を除去することを含む。
実施例２０は、実施例１５〜１８の製品であり、分離平面は、移動金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ移動金属帯板の上面と垂直であり、寸法可変熱処理装置は、それぞれが分離平面の両側に位置し、かつ双方が加熱ユニットおよび冷却ユニットから移動金属帯板の反対側に位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットをさらに含み、移動金属帯板の第１の部分を加熱することは、第１の部分に近接した移動金属帯板の上面および下面を加熱することを含み、移動金属帯板を冷却することは、第２の部分に近接した移動金属帯板の上面および下面を冷却することを含む。

Claims (20)

  1. 金属加工システムであって、
    加工方向に移動する金属品を受け入れるための開口部を有する寸法可変熱処理装置を備え、前記熱処理装置は、
    前記金属帯板と交差する分離平面の第１の側の前記金属帯板に近接して位置することが可能であり、前記分離平面の前記第１の側の前記金属帯板の第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げるための加熱ユニットと、
    前記分離平面の第２の側の前記金属帯板に近接して位置することが可能であり、前記分離平面の前記第２の側の前記金属帯板の第２の部分を前記熱処理温度未満に維持するための冷却ユニットと、を含む、金属加工システム。
  2. 前記分離平面は、前記金属帯板と平行であり、前記加熱ユニットは、前記分離平面の前記第１の側に近接して前記金属帯板の幅にわたって延在し、前記冷却ユニットは、前記分離平面の前記第２の側に近接して前記金属帯板の前記幅にわたって延在する、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記分離平面は、前記金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ前記金属帯板の上面と垂直であり、前記熱処理装置は、
    前記分離平面の前記第１の側の前記金属帯板に近接し、かつ前記加熱ユニットから前記金属帯板の反対側に位置することが可能である追加の加熱ユニットと、
    前記分離平面の前記第２の側の前記金属帯板に近接し、かつ前記冷却ユニットから前記金属帯板の反対側に位置することが可能である追加の冷却ユニットと、をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記加熱ユニットは、前記金属帯板を焼き戻しするのに十分な期間にわたって前記金属帯板の前記帯板温度を前記熱処理温度以上に維持するのに十分な熱発生力を有しかつ十分な長さを有する、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記金属帯板に対して前記加熱ユニットおよび前記冷却ユニットを横方向に調整して前記金属帯板に対して前記分離平面を移動させるための、前記寸法可変熱処理装置に結合されたリニアアクチュエータをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記金属帯板に沿った長手方向距離の関数として前記加熱ユニットおよび前記冷却ユニットを横方向に調整するための、前記リニアアクチュエータに結合されたコントローラをさらに備える、請求項５に記載のシステム。
  7. 追加の分離平面の両側の前記金属帯板に近接して位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットを有する追加の寸法可変熱処理装置をさらに備え、前記追加の寸法可変熱処理装置は、前記寸法可変熱処理装置から離間しており、前記追加の分離平面は、前記分離平面と同一平面上にない、請求項１に記載のシステム。
  8. 前記分離平面は、前記金属帯板の横断面と平行ではない、請求項１に記載のシステム。
  9. 金属帯板を前記金属帯板の寸法にわたって可変的に熱処理する方法であって、
    分離平面の両側に位置する加熱ユニットおよび冷却ユニットを有する寸法可変熱処理装置を介して移動金属帯板を通過させることと、
    前記加熱ユニットによって前記移動金属帯板の第１の部分を加熱することであって、前記第１の部分を加熱することは、ある期間にわたって前記移動金属帯板の前記第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げることを含む、前記移動金属帯板の第１の部分を加熱することと、
    前記冷却ユニットによって前記移動金属帯板を冷却することであって、前記移動金属帯板を冷却することは、前記移動金属帯板の第２の部分の温度を前記熱処理温度未満に維持するために、前記第１の部分に隣接する前記移動金属帯板から熱を十分に除去することを含み、前記金属帯板の前記第２の部分は、前記第１の部分から前記分離平面の反対側に配置されている、前記移動金属帯板を冷却することと、を含む方法。
  10. 前記期間にわたって前記移動金属帯板の前記第１の部分を加熱した後に、前記移動金属帯板の前記第１の部分を冷却することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  11. 前記寸法可変熱処理装置を横方向に調整して、前記移動金属帯板に対して前記分離平面を移動させることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  12. 前記移動金属帯板に沿って前記寸法可変熱処理装置の長手方向位置を決定することをさらに含み、前記寸法可変熱処理装置を横方向に調整することは、前記長手方向位置を用いて前記長手方向位置の関数として前記移動金属帯板に対して前記分離平面を移動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記分離平面は、前記移動金属帯板と平行であり、前記移動金属帯板の前記第１の部分を加熱することは、前記移動金属帯板の上部および下部の一方を加熱することを含み、前記移動金属帯板を冷却することは、前記移動金属帯板の前記上部および前記下部の他方から熱を除去することを含む、請求項９に記載の方法。
  14. 前記分離平面は、前記移動金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ前記移動金属帯板の上面と垂直であり、前記寸法可変熱処理装置は、それぞれが前記分離平面の両側に位置し、かつ双方が前記加熱ユニットおよび前記冷却ユニットから前記移動金属帯板の反対側に位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットをさらに含み、前記移動金属帯板の前記第１の部分を加熱することは、前記第１の部分に近接した前記移動金属帯板の前記上面および下面を加熱することを含み、前記移動金属帯板を冷却することは、前記第２の部分に近接した前記移動金属帯板の前記上面および前記下面を冷却することを含む、請求項９に記載の方法。
  15. 分離平面の両側に位置する加熱ユニットおよび冷却ユニットを有する寸法可変熱処理装置を介して移動金属帯板を通過させることと、
    前記加熱ユニットによって前記移動金属帯板の第１の部分を加熱することであって、前記第１の部分を加熱することは、ある期間にわたって前記移動金属帯板の前記第１の部分の帯板温度を熱処理温度以上に上げることを含む、前記移動金属帯板の第１の部分を加熱することと、
    前記冷却ユニットによって前記移動金属帯板を冷却することであって、前記移動金属帯板を冷却することは、前記移動金属帯板の第２の部分の温度を前記熱処理温度未満に維持するために、前記第１の部分に隣接する前記移動金属帯板から熱を十分に除去することを含み、前記移動金属帯板の前記第２の部分は、前記第１の部分から前記分離平面の反対側に配置されている、前記移動金属帯板を冷却することと、を含む方法によって調製された寸法可変熱処理を有する、金属製品。
  16. 前記方法は、前記期間にわたって前記移動金属帯板の前記第１の部分を加熱した後に、前記移動金属帯板の前記第１の部分を冷却することをさらに含む、請求項１５に記載の製品。
  17. 前記方法は、前記寸法可変熱処理装置を横方向に調整して、前記移動金属帯板に対して前記分離平面を移動させることをさらに含む、請求項１５に記載の製品。
  18. 前記方法は、前記移動金属帯板に沿って前記寸法可変熱処理装置の長手方向位置を決定することをさらに含み、前記寸法可変熱処理装置を横方向に調整することは、前記長手方向位置を用いて前記長手方向位置の関数として前記移動金属帯板に対して前記分離平面を移動させることを含む、請求項１７に記載の製品。
  19. 前記分離平面は、前記移動金属帯板と平行であり、前記移動金属帯板の前記第１の部分を加熱することは、前記移動金属帯板の上部および下部の一方を加熱することを含み、前記移動金属帯板を冷却することは、前記移動金属帯板の前記上部および前記下部の他方から熱を除去することを含む、請求項１５に記載の製品。
  20. 前記分離平面は、前記移動金属帯板の長手方向軸と平行であり、かつ前記移動金属帯板の上面と垂直であり、前記寸法可変熱処理装置は、それぞれが前記分離平面の両側に位置し、かつ双方が前記加熱ユニットおよび前記冷却ユニットから前記移動金属帯板の反対側に位置する追加の加熱ユニットおよび追加の冷却ユニットをさらに含み、前記移動金属帯板の前記第１の部分を加熱することは、前記第１の部分に近接した前記移動金属帯板の前記上面および下面を加熱することを含み、前記移動金属帯板を冷却することは、前記第２の部分に近接した前記移動金属帯板の前記上面および前記下面を冷却することを含む、請求項１５に記載の製品。
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