KR20130100294A - Elevated temperature forming methods for metallic materials - Google Patents

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니얄 스테판손
앤드류 니콜라스
마이클 클레페
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에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드
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Abstract

금속 제품을 성형하는 방법은 금속 제품의 국부적인 영역을 성형 온도로 직접 및/또는 간접 유도 가열하는 단계를 포함한다. 금속 제품은 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들, 및 특수 강들, 예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강, 외장 강 합금들 등으로부터 선택된 재료들을 포함할 수 있다. 성형 온도는 상기 제품을 포함하는 금속 재료의 용융 온도의 0.2 내지 0.5의 성형 온도 범위에 있을 수 있다. 국부적인 영역에서 금속 제품이 성형된다. 금속 제품의 국부적인 영역을 간접 및 직접 유도 가열하기 위한 디바이스들이 개시된다. 여기에 교시된 방법들 및/또는 디바이스들에 따라 가공되는 금속 제품들을 포함하는 제품들이 개시된다.The method of forming a metal product includes the direct and / or indirect induction heating of a localized region of the metal product to a molding temperature. The metal product may include materials selected from titanium alloys, nickel-based alloys, and special steels such as stainless steel, high-strength low-alloy steel, sheath steel alloys, and the like. The molding temperature may be in the molding temperature range of 0.2 to 0.5 of the melting temperature of the metal material comprising the article. In the local area the metal product is molded. Devices for indirect and direct induction heating of localized areas of a metal product are disclosed. Articles are disclosed that include metal articles that are machined in accordance with the methods and / or devices taught herein.

Description

금속 재료들을 위한 상승 온도 성형 방법들{ELEVATED TEMPERATURE FORMING METHODS FOR METALLIC MATERIALS}RELEASE TEMPERATURE FORMING METHODS FOR METAL MATERIALS

본 발명은 국부적인 직접 또는 간접 유도 가열(induction heating)을 사용하여, 난성형(hard-to-form) 금속 재료들 즉, 금속들 및 금속 합금들을 성형하는 방법들에 대한 것이다.The present invention is directed to methods of forming hard-to-form metal materials, ie metals and metal alloys, using local direct or indirect induction heating.

예를 들면, 티타늄(titanium), 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들(nickel-based alloys), 특수 강들(specialty steels)(예컨대, 스테인리스 강(stainless steel), 고-강도 저-합금 강(HSLA: high-strength low-alloy steel), 외장 강 합금들(armor steel alloys) 등)을 포함하는, 특정 금속들 및 금속 합금들이 성형하기에 어렵다는 것은 일반적으로 알려져 있다. 이러한 금속 재료들은 여기에서 일반적으로 "난성형(hard-to-form)" 금속 재료들로 불리운다. 난성형 금속 재료들은 일반적으로, 그것들의 두께, 폭, 및/또는 길이가 증가할수록 성형하기에 더 어렵다. 많은 난성형 금속 재료들은 광범위하고 값비싼 가공 단계들의 세트의 사용 없이 원하는 형상들 또는 구성요소들로 효과적으로 및 효율적으로 성형될 수 없다. 난성형 금속 재료들로부터 부분들을 제조하는 종래 기술들은, 다수의 조각들을 함께 용접하는 것, 원하는 형상들을 제공하기 위해 전체 단면들을 머시닝(machining) 또는 호깅 아웃(hogging out)하는 것, 및 정형 주조(net shape casting), 단조(forging), 초소성 성형(super-plastic forming) 등과 같은, 개선된 성형 기술들을 포함할 수 있다. 많은 종래의 성형 기술들은 난성형 금속 재료들을 이용하는 사용으로부터 상기 기술들을 배제하는 금속 특성들의 열화로 인해 제한들을 가진다. 예를 들면, 열 영향부가 용접(welding)으로부터 기인할 수 있으며, 용이하게 검출가능하지 않은 머시닝 및 주조 결함들이 존재할 수 있다. 난성형 금속 재료들의 종래의 성형은 통상적으로 표면 보수, 평탄도 제어, 치수 안정성, 외관 보수, 및 원하는 기계적 특성들의 조정/복구를 위해 상당한 성형-후 동작들을 수반한다.For example, titanium, titanium alloys, nickel-based alloys, specialty steels (eg stainless steel, high-strength low-alloy steel (HSLA) It is generally known that certain metals and metal alloys, including high-strength low-alloy steel, armor steel alloys, etc., are difficult to form. Such metal materials are commonly referred to herein as "hard-to-form" metal materials. Refractory metal materials are generally more difficult to mold as their thickness, width, and / or length increase. Many refractory metal materials cannot be effectively and efficiently molded into the desired shapes or components without the use of a wide and expensive set of processing steps. Prior arts of manufacturing parts from refractory metal materials include welding multiple pieces together, machining or hogging out entire sections to provide the desired shapes, and orthopedic casting. improved molding techniques, such as net shape casting, forging, super-plastic forming, and the like. Many conventional forming techniques have limitations due to deterioration of the metal properties that exclude the techniques from the use of refractory metal materials. For example, the heat affected portion may result from welding and there may be machining and casting defects that are not easily detectable. Conventional molding of refractory metal materials typically involves significant post-molding operations for surface repair, flatness control, dimensional stability, appearance repair, and adjustment / recovery of desired mechanical properties.

제조자들은 로즈-버드 토치 기술(rose-bud torch technology)과 같은, 전형적인 개방 토치 기술(open torch technology)로 난성형 금속들 및 금속 합금들의 직접 가열을 이용해 왔다. 그러나, 이들 방법들은 구성요소 또는 부품의 크기가 증가할수록, 단지 엇갈린 성패에 맞닥뜨리며 일반적으로 덜 성공적이다. 열악한 온도 제어 및 열악한 가열 균일성은 이러한 방법들의 공통적인 결함이다. 예를 들면, 알파+베타 티타늄 합금판(alpha+beta titanium alloy plate)의 절곡(bend) 영역을 가열하기 위한 개방 토치 기술의 사용은, 열악한 온도 제어로 인해 바람직하지 않은 상 변태들(phase transformations)을 생성하여, 판 중심선을 향해 움직이는 알파+베타 상 미세구조의 증가하는 농도를 가진, 판의 표면에서의 베타 상을 초래할 수 있다.Manufacturers have used direct heating of refractory metals and metal alloys with typical open torch technology, such as rose-bud torch technology. However, these methods only encounter mixed successes as the size of the component or part increases, and is generally less successful. Poor temperature control and poor heating uniformity are common drawbacks of these methods. For example, the use of open torch technology to heat the bend region of an alpha + beta titanium alloy plate may result in undesirable phase transformations due to poor temperature control. Can result in a beta phase at the surface of the plate, with increasing concentrations of alpha + beta phase microstructures moving towards the plate centerline.

난성형 금속 재료들을 절곡하기 위한 다른 공지된 방법들은 일반적으로 성형 이전 및/또는 성형 동안 고온 가열을 수반한다. 이러한 공정들은 부품의 성형을 가능하게 하기 위해 다수의 가열 단계들을 요구할 수 있다. 또한, 고온 성형은 보통 어닐링(annealing), 표면 조절, 피클링(pickling), 치수 안정화, 및/또는 부가적인 재작업과 같은, 성형-후 동작들을 요구한다. 또한, 이러한 고온 작업은 성형된 구성요소의 부품 크기 및 치수들에 따라, 큰 노(furnace)를 요구할 수 있다. 실행 계획, 실행 가능성, 및 비용은 동작, 스케줄링, 및 비용 측면에서 비현실적인 이러한 가공을 제공할 수 있다.Other known methods for bending refractory metal materials generally involve high temperature heating prior to and / or during molding. Such processes may require multiple heating steps to enable molding of the part. In addition, hot forming usually requires post-molding operations, such as annealing, surface conditioning, pickling, dimensional stabilization, and / or additional rework. In addition, such high temperature operations may require large furnaces, depending on the part size and dimensions of the molded component. Execution plans, feasibility, and cost can provide this processing unrealistic in terms of operation, scheduling, and cost.

난성형 금속 재료들의 성형을 위한 개선된 기술들을 개발하기 위한 시도들이 이루어져 왔다. 예를 들면, 미국 특허 번호 제6,071,360호는 두꺼운 티타늄 합금판의 초소성 성형을 위한 방법을 개시한다. 판은 초소성 온도들, 예컨대, 1650℉(898.9℃)로 가열되고, 성형은 프레스 램(press ram)을 사용하여 일어난다. 부품의 완성은 성형된 판을 머시닝함으로써 달성된다. '360 특허는 7.87 인치(20 cm) 두께의 판이 5 인치(12.7 cm) 내지 6 인치(15.24 cm) 내부 반경 절곡을 갖고 약 130°로 절곡시킬 수 있다는 것을 서술한다. '360 특허의 실시예에서, 2 인치(5.08 cm) 두께의 판은 30×60 인치들(76.2×152.4 cm)의 면적에 걸쳐 12 인치(30.48 cm) 깊이를 초과하는 복합 곡률로 성형되었다. '360 특허에 설명된 방법의 하나의 결함은 합금판에서 초소성을 달성하기 위해 요구되는 고온 및 특수화된 장비이다.Attempts have been made to develop improved techniques for the formation of refractory metal materials. For example, US Pat. No. 6,071,360 discloses a method for superplastic forming of thick titanium alloy plates. The plate is heated to superplastic temperatures, for example 1650 ° F. (898.9 ° C.), and molding takes place using a press ram. Completion of the part is achieved by machining the molded plate. The '360 patent describes that a 7.87 inch (20 cm) thick plate can be bent at about 130 ° with a 5 inch (12.7 cm) to 6 inch (15.24 cm) inner radius bend. In the embodiment of the '360 patent, a 2 inch (5.08 cm) thick plate was molded with a compound curvature exceeding 12 inches (30.48 cm) deep over an area of 30 x 60 inches (76.2 x 152.4 cm). One deficiency of the method described in the '360 patent is the high temperature and specialized equipment required to achieve superplasticity in alloy plates.

상기 논의를 고려하여, 난성형 금속 재료들을 절곡하고 다른 방법으로 성형하기 위한 개선된 방법들에 대한 요구가 존재한다.In view of the above discussion, there is a need for improved methods for bending and otherwise molding intractable metal materials.

본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 제품을 성형하는 방법은 금속 제품의 국부적인 영역을 성형 온도로 유도 가열(inductively heating)하는 단계를 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 상기 성형 온도는 상기 금속 제품이 포함되는 재료의 용융 온도(melting temperature)의 0.20 내지 0.50의 성형 온도 범위에 있다. 상기 국부적인 영역을 유도 가열한 후, 상기 금속 제품은 상기 국부적인 영역에서 성형된다. 비-제한적인 실시예들에서, 상기 금속 제품을 성형하는 단계는 상기 금속 제품을 절곡(bending), 드로잉(drawing), 펀칭(punching), 스탬핑(stamping), 및 롤 성형(roll forming)하는 것 중 적어도 하나를 포함한다. 특정한 비-제한적인 실시예들에서, 상기 금속 제품은 티타늄 합금(titanium alloy), 니켈-계 합금(nickel-base alloy), 스테인리스 강 합금(stainless steel alloy), 고-강도 저-합금 강(high-strength low-alloy steel), 및 외장 강 합금(armor steel alloy)으로부터 선택된 재료를 포함한다.According to one aspect of the invention, a method of forming a metal product comprises inductively heating a localized region of the metal product to a molding temperature. In a non-limiting embodiment, the molding temperature is in the molding temperature range of 0.20 to 0.50 of the melting temperature of the material in which the metal product is included. After induction heating of the local area, the metal product is molded in the local area. In non-limiting embodiments, the step of forming the metal product is bending, drawing, punching, stamping, and roll forming the metal product. At least one of the. In certain non-limiting embodiments, the metal product is a titanium alloy, a nickel-base alloy, a stainless steel alloy, a high-strength low-alloy steel -strength low-alloy steel, and a material selected from armor steel alloy.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 금속판을 절곡하는 방법은 상기 금속판의 선형 영역을 절곡 온도로 유도 가열하는 단계를 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 상기 절곡 온도는 상기 금속판이 포함되는 금속 재료의 용융 온도의 0.2 내지 0.5의 절곡 온도 범위에 있다. 상기 금속판의 선형 영역을 유도 가열한 후, 상기 판은 상기 선형 영역을 따라(즉, 선형 영역에서) 절곡된다. 비-제한적인 실시예들에서, 상기 금속판이 포함되는 상기 금속 재료는 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강 및 외장 강 합금으로부터 선택된 재료이다.According to another aspect of the invention, a method of bending a metal plate comprises induction heating a linear region of the metal plate to a bending temperature. In a non-limiting embodiment, the bending temperature is in the bending temperature range of 0.2 to 0.5 of the melting temperature of the metal material in which the metal plate is included. After induction heating of the linear region of the metal plate, the plate is bent along the linear region (ie in the linear region). In non-limiting embodiments, the metal material in which the metal plate is included is a material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels, and exterior steel alloys.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 금속 재료를 성형하는 방법은 철 합금 표면상에 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 철 합금 표면은 상기 금속 제품의 국부적인 영역과 접촉하는 상기 철 합금 표면의 국부적인 영역에서 미리 결정된 온도로 유도 가열되며, 그에 의해 상기 금속 제품의 상기 국부적인 영역은 성형 온도 범위 내에서 성형 온도로 도전 가열(conductively heating)된다. 상기 금속 제품은 상기 국부적인 영역에서 성형된다. 비-제한적인 실시예들에서, 상기 금속 제품은 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강 및 외장 강 합금으로부터 선택된 금속 재료를 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 상기 성형 온도 범위는 상기 금속 재료의 용융 온도의 0.2 내지 0.5이다.According to another aspect of the invention, a method of forming a metal material comprises disposing a metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy on an iron alloy surface. The iron alloy surface is inductively heated to a predetermined temperature in a localized region of the iron alloy surface in contact with a localized region of the metal product, whereby the localized region of the metal product is formed at a forming temperature within a forming temperature range. Conductively heated. The metal product is molded in the local area. In non-limiting embodiments, the metal product comprises a metal material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels and sheath steel alloys. In another non-limiting embodiment, the forming temperature range is 0.2 to 0.5 of the melting temperature of the metal material.

본 발명의 추가 측면에 따르면, 금속판을 절곡하는 방법은 철 합금 표면상에 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 금속 재료를 포함하는 금속판을 배치하는 단계를 포함한다. 상기 판의 선형 영역과 접촉하는 상기 철 합금 표면의 선형 영역은 미리 결정된 온도로 유도 가열되며, 그에 의해 상기 금속판의 선형 영역은 절곡 온도 범위 내에서의 절곡 온도로 도전 가열된다. 상기 금속판은 상기 금속판의 상기 선형 영역에서 절곡된다. 비-제한적인 실시예에서, 상기 절곡 온도 범위는 상기 금속 재료의 용융 온도의 0.2 내지 0.5이다. 다른 비-제한적인 실시예들에서, 상기 금속판은 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강 및 외장 강 합금으로부터 선택된 금속 재료를 포함한다.According to a further aspect of the invention, a method of bending a metal plate comprises placing a metal plate comprising a metal material selected from a metal and a metal alloy on an iron alloy surface. The linear region of the iron alloy surface in contact with the linear region of the plate is inductively heated to a predetermined temperature, whereby the linear region of the metal plate is conductively heated to a bending temperature within the bending temperature range. The metal plate is bent in the linear region of the metal plate. In a non-limiting embodiment, the bending temperature range is 0.2 to 0.5 of the melting temperature of the metal material. In other non-limiting embodiments, the metal plate comprises a metal material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels and sheath steel alloys.

본 발명의 추가 측면에 따르면, 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품의 간접적인 국부적인 가열을 위한 디바이스는 철 합금 표면을 포함하는 지지대, 및 적어도 하나의 유도 가열 디바이스를 포함한다. 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는 상기 철 합금 표면의 국부적인 영역을 유도 가열하도록 위치되며 적응된다. 상기 철 합금 표면의 상기 유도 가열된 국부적인 영역은 상기 철 합금 표면상에 위치되는 금속 제품의 국부적인 영역을 미리 결정된 온도로 가열하도록 적응된다.According to a further aspect of the invention, a device for indirect local heating of a metal product comprising a material selected from metals and metal alloys comprises a support comprising an iron alloy surface, and at least one induction heating device. The at least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a localized area of the iron alloy surface. The induction heated localized region of the iron alloy surface is adapted to heat the localized region of the metal product located on the iron alloy surface to a predetermined temperature.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품의 직접적인 국부적인 가열을 위한 디바이스는 지지 표면을 포함하는 지지대를 포함한다. 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는 상기 지지 표면상에 위치된 상기 금속 제품의 국부적인 영역을 미리 결정된 온도로 유도 가열하도록 위치되며 적응된다. 상기 지지대 및 상기 지지 표면은 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스에 의해 유도 가열되지 않는 재료를 포함한다.According to another aspect of the invention, a device for direct local heating of a metal product comprising a material selected from metals and metal alloys comprises a support comprising a support surface. At least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a localized region of the metal product located on the support surface to a predetermined temperature. The support and the support surface comprise a material that is not induction heated by the at least one induction heating device.

본 발명의 부가적인 측면은 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품을 절곡하기 위한 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 철 합금 표면을 포함하는 지지대, 및 적어도 하나의 유도 가열 디바이스를 포함한다. 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는 상기 철 합금 표면의 미리 결정된 선형 영역을 유도 가열하도록 위치되고 적응된다. 상기 철 합금 표면의 유도 가열된 선형 영역은 상기 철 합금 표면상에 위치된 금속 제품의 선형 영역을 절곡 온도 범위에서의 절곡 온도로 도전 가열하도록 적응된다. 상기 시스템은 상기 철 합금 표면에 근접하여 위치되고, 상기 선형 영역이 상기 절곡 온도 범위 아래로 냉각되기 전에 상기 선형 영역을 따라 상기 금속 제품을 절곡하도록 적응된 금속 재료 절곡 장치를 더 포함한다.An additional aspect of the present invention relates to a system for bending a metal product comprising a material selected from metals and metal alloys. The system includes a support comprising an iron alloy surface, and at least one induction heating device. The at least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a predetermined linear region of the iron alloy surface. The induction heated linear region of the iron alloy surface is adapted to conduct conductive heating of the linear region of the metal product located on the iron alloy surface to the bending temperature in the bending temperature range. The system further includes a metal material bending apparatus positioned in proximity to the iron alloy surface and adapted to bend the metal product along the linear region before the linear region cools below the bending temperature range.

본 발명의 또 다른 측면은 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강 및 외장 강 합금으로부터 선택된 금속 재료를 포함하는 성형된 탄도 외장판(ballistic armor)에 관한 것이며, 상기 판은 적어도 2t의 절곡 반경을 가지는 적어도 하나의 절곡 영역을 가진다. 상기 성형된 탄도판은 예를 들면, 모놀리식 헐(monolithic hull), V-형 헐, 폭발 보호 차량 언더벨리(underbelly), 또는 엔클로저(enclosure)로서 제공될 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a molded ballistic armor comprising a metal material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels and sheathed steel alloys, The plate has at least one bending area having a bending radius of at least 2 t. The shaped ballistic plate can be provided, for example, as a monolithic hull, V-type hull, explosion protection vehicle underbelly, or enclosure.

본 발명의 추가 측면은 본 발명에 따른 성형된 탄도 외장판을 포함하는 제조물에 관한 것이다. 상기 성형된 탄도판은 예를 들면, 모놀리식 헐, V-형 헐, 폭발 보호 차량 언더벨리, 또는 엔클로저의 형태일 수 있다. 특정한 실시예들에서, 상기 성형된 탄도판은 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강 및 외장 강 합금 중 하나를 포함할 수 있으며, 적어도 2t의 절곡 반경을 가지는 적어도 하나의 절곡 영역을 포함할 수 있다.A further aspect of the present invention relates to an article of manufacture comprising a molded ballistic faceplate according to the present invention. The shaped ballistic plate may be, for example, in the form of a monolithic hull, a V-shaped hull, an explosion protection vehicle underbelly, or an enclosure. In certain embodiments, the shaped ballistic plate may comprise one of a titanium alloy, a nickel-based alloy, a stainless steel alloy, a high-strength low-alloy steel, and a sheathed steel alloy, having a bend radius of at least 2 t. It may include at least one bending area.

여기에 설명된 특정 비-제한적인 실시예들의 특징들 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조하여 보다 양호하게 이해될 수 있다.
도 1은 난성형 금속 재료를 포함하는 제품을 성형하기 위한 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 흐름도이다.
도 2는 난성형 금속 재료의 판 또는 판재의 선형 영역을 유도 가열하는 단계를 포함하는 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현이다.
도 3은 난성형 금속 재료의 판, 판재, 또는 다른 제품을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하기 위한 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 흐름도이다.
도 4는 금속 제품을 성형하기 위해 난성형 금속판, 판재, 또는 다른 제품의 선형 또는 다른 국부적인 영역을 간접적으로 가열하기 위해 간접 유도 가열을 이용하는 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현이다.
도 5는 철 합금 표면을 포함하는 지지대, 및 적어도 하나의 유도 가열기를 포함하는 디바이스의 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현이다. 적어도 하나의 유도 가열기는 그에 의해 실질적으로 균일한 방식으로 금속 제품의 국부적인 영역을 도전 가열하기 위해, 실질적으로 균일한 방식으로 철 합금 표면의 국부적인 영역을 유도 가열하도록 배치되고 적응된다.
도 6은 지지대 및 적어도 하나의 유도 가열기를 포함하는 디바이스의 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현이다. 적어도 하나의 유도 가열기는 실질적으로 균일한 방식으로 지지대의 표면상에 배치된 금속 제품의 국부적인 영역을 유도 가열하도록 배치되고 적응된다. 지지대는 적어도 하나의 유도 가열기에 의해 유도 가열되지 않은 재료를 포함한다.
도 7a 및 도 7b는 금속 제품의 국부적인 영역의 직접적 및 간접 유도 가열을 위한 디바이스에 대한 지지대의 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현들을 도시한다.
도 8은 금속 제품을 성형하기 위한 시스템의 비-제한적인 실시예를 도시하며, 상기 디바이스는 금속 제품의 국부적인 영역의 온도가 성형 온도 범위 아래로 냉각되기 전에 상기 금속 재료의 성형을 가능하게 하도록 유도 가열 디바이스 가까이에 위치된 성형 장치 및 금속 제품의 국부적인 영역을 가열하도록 적응된 유도 가열 디바이스를 포함한다.
도 9는 약 2t의 적어도 하나의 절곡 반경을 가지는 성형된 탄도 외장 판의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현이다.
도 10은 가열 테이블의 형태인, 본 발명에 따른 가열 디바이스의 비-제한적인 실시예의 사진이다.
도 11은 본 발명에 따른 방법의 비-제한적인 실시예를 사용하는 1t 내지 6t의 증가적인 반경들로 절곡된 1-인치(2.54 cm) 두께의 ATI 425® 티타늄 합금(Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2(UNS R54250)) 판 샘플들의 사진이다.
도 12는 900초 동안 유도 가열되고 그 후 가열된 국부적인 영역의 중심선으로부터의 거리의 함수로서 60초 동안 냉각된 티타늄 합금의 국부적인 영역 내에서의 온도들의 플롯(plot)이다.
본 발명에 따른 특정 비-제한적인 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명을 고려할 때, 독자는 앞서 말한 상세 내용들, 뿐만 아니라 다른 것들 또한 이해할 것이다.
Features and advantages of certain non-limiting embodiments described herein may be better understood with reference to the accompanying drawings.
1 is a flow chart of a non-limiting embodiment of the present invention of a method for forming an article comprising a refractory metal material.
2 is a schematic representation of a non-limiting embodiment according to the present invention of a method comprising induction heating a plate or a linear region of a plate of refractory metal material.
3 is a flow chart of a non-limiting embodiment according to the present invention of a method for bending or otherwise forming a plate, plate, or other article of a refractory metal material.
4 is a schematic of a non-limiting embodiment according to the present invention of a method of using indirect induction heating to indirectly heat a linear or other localized region of a refractory metal plate, sheet, or other product to form a metal product. It is an expression.
5 is a schematic representation of a non-limiting embodiment of a support comprising an iron alloy surface, and a device comprising at least one induction heater. The at least one induction heater is thereby arranged and adapted to inductively heat the localized region of the iron alloy surface in a substantially uniform manner to conduct conductive heating of the localized region of the metal product in a substantially uniform manner.
6 is a schematic representation of a non-limiting embodiment of a device comprising a support and at least one induction heater. At least one induction heater is arranged and adapted to inductively heat a localized region of the metal product disposed on the surface of the support in a substantially uniform manner. The support comprises a material that is not induction heated by at least one induction heater.
7A and 7B show schematic representations of a non-limiting embodiment of a support for a device for direct and indirect induction heating of local regions of a metal product.
8 shows a non-limiting embodiment of a system for forming a metal product, wherein the device is adapted to enable forming of the metal material before the temperature of the local region of the metal product is cooled below the forming temperature range. And an induction heating device adapted to heat a localization of the metal product and the molding apparatus located near the induction heating device.
9 is a schematic representation of a non-limiting embodiment according to the present invention of a shaped ballistic face plate having at least one bending radius of about 2 t.
10 is a photograph of a non-limiting embodiment of a heating device according to the invention, in the form of a heating table.
11 is a 1-inch (2.54 cm) thick ATI 425 ® titanium alloy (Ti-4Al-2.5V) bent at increasing radii of 1t to 6t using a non-limiting embodiment of the method according to the present invention. -1.5Fe-0.25O 2 (UNS R54250)) Pictures of plate samples.
FIG. 12 is a plot of temperatures in a local region of titanium alloy cooled for 60 seconds as a function of distance from the centerline of the local region inductively heated for 900 seconds and then heated.
Given the following detailed description of specific non-limiting embodiments in accordance with the present invention, the reader will understand the foregoing details as well as others.

동작 예들 이외에 또는 다른 방법으로 표시된, 비-제한적인 실시예들의 본 설명에 있어서, 양들 또는 특성들을 표현하는 모든 숫자들은 용어 "약(about)"에 의해 모든 인스턴스들(instances)에서 변경되는 것으로서 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 표시되지 않는다면, 다음의 설명에 제시되는 임의의 수치 파라미터들은 본 발명에 따른 방법들에 의해 획득하고자 하는 원하는 특성들에 따라 변할 수 있는 근사치들이다. 적어도, 및 청구항들의 범위에 대한 균등론의 적용을 제한하기 위한 시도로서가 아니라, 각각의 수치 파라미터는 적어도 기록된 유효 숫자들의 수를 고려하여 및 보통의 반올림 기술들을 적용함으로써 해석되어야 한다. 또한, 여기에 제공된 모든 범위들은 표시된 경계들 또는 제한들을 포함한다. 예를 들면, 특정 온도의 "0.2 내지 0.5"의 온도 범위는 특정 온도의 0.2 및 0.5의 표시된 경계들을 포함한다.In the present description of non-limiting embodiments, indicated in addition to or in other ways of operation, all numbers expressing quantities or characteristics are to be understood as changed in all instances by the term “about”. Should be. Thus, unless indicated to the contrary, any numerical parameters set forth in the following description are approximations that may vary depending on the desired properties to be obtained by the methods according to the invention. At the very least, and not as an attempt to limit the application of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter should at least be construed in light of the number of significant digits recorded and by applying ordinary rounding techniques. In addition, all ranges provided herein include the indicated boundaries or restrictions. For example, a temperature range of "0.2 to 0.5" of a particular temperature includes the indicated boundaries of 0.2 and 0.5 of that particular temperature.

전체적으로 또는 부분적으로 여기에 참조로써 통합된다고 말할 수 있는 임의의 특허, 공개물, 또는 다른 개시 자료는 단지 통합된 자료가 본 발명에 제시된 기존의 정의들, 서술들, 또는 다른 개시 자료와 충돌하지 않는 정도로 여기에 통합된다. 이와 같이, 및 필요한 정도로, 여기에 제시된 바와 같은 본 발명은 참조로써 여기에 포함되는 임의의 충돌 자료를 대체한다. 여기에 참조로써 통합된다고 말할 수 있지만, 여기에 제시된 기존의 정의들, 서술들, 또는 다른 개시 자료와 충돌하는 임의의 자료, 또는 그 일부는 단지 상기 통합된 자료 및 기존의 개시 자료 사이에서 충돌이 발생하지 않는 정도로만 통합된다.Any patent, publication, or other disclosure material that may be said to be incorporated in its entirety or in part by reference herein does not conflict with the existing definitions, descriptions, or other disclosure materials set forth herein. To what extent is integrated here. As such, and to the extent necessary, the present invention as set forth herein supersedes any conflicting material incorporated herein by reference. Although it can be said that this is incorporated by reference herein, any material that conflicts with existing definitions, descriptions, or other disclosure materials, or portions thereof, is merely a conflict between the integrated data and existing disclosure materials. It is integrated only to the extent that it does not occur.

난성형(hard-to-form) 금속 재료들을 절곡하고 다른 방법으로 성형하기 위한 개선된 방법들에 대한 요구가 존재한다. 예를 들면, 본 발명자들은 개방 토치들(open torches), 큰 노들(large furnaces), 및 연관된 실행 계획(logistics), 또는 초소성 온도들로의 재료들의 가열의 사용을 요구하지 않는 난성형 금속 재료들을 성형하는 방법을 제공하는 것이 유리할 것이라고 결론지었다. 본 발명자들은 이러한 방법이 성형된 구성요소들의 비용들을 낮추고, 생산성을 증가시키며, 및/또는 많은 난성형 금속 재료들을 성형하기 위해 현재 요구되는 열기계적 가공 장치 기반시설을 감소시킬 수 있다고 믿는다. 또한, 본 발명자들은 이러한 방법이 새로운 부품 설계 기준 즉, 종래의 생산 기술들의 제한들로 인해 이러한 부품들에 대해 이전에 사용되지 않은 합금들로부터의 부품들의 생산을 가능하게 할 것이라고 믿는다.There is a need for improved methods for bending and otherwise molding hard-to-form metal materials. For example, the inventors have found that refractory metal materials that do not require the use of open torches, large furnaces, and associated logistics, or heating of materials to superplastic temperatures. It was concluded that it would be advantageous to provide a way to mold them. The inventors believe that this method can reduce the costs of molded components, increase productivity, and / or reduce the thermomechanical processing apparatus infrastructure currently required for molding many difficult shaped metal materials. In addition, the inventors believe that this method will enable the production of parts from alloys not previously used for these parts due to new part design criteria, ie limitations of conventional production techniques.

도 1은 난성형 금속 재료를 포함하는 금속 제품의 상승 온도 성형 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "난성형 금속 재료(hard-to-form metallic material)"는 성형 온도에서 고 강도 및 저 연성(ductility)을 가지는 금속들 및 금속 합금들, 및 변형시 흐름이 부드러워지는 금속들 및 금속 합금들을 지칭한다. 비-제한적인 실시예에서, 난성형 금속 재료는 성형 온도에서의 인장 강도(tensile strength) 및 항복 강도(yield strength)에 있어서 10% 미만의 차이를 가진다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 난성형 금속 재료는 예를 들면, 티타늄 합금들을 가지는 경우인 것과 같이, 높은 스프링 백(spring back)을 보여주는 금속 또는 금속 합금이다. 여기에 사용된 바와 같이, 난성형 금속 재료들은 예를 들면, 티타늄(titanium) 합금들, 니켈(nickel)-계 합금들, 및 특수 강들(specialty steels)(예컨대, 스테인리스 강(stainless steel), 고-강도 저-합금 강(HSLA: high-strength low-alloy steel), 및 외장 강(armor steel) 합금들)을 포함한다. 또한, 여기에 사용된 바와 같이, "금속(metallic)"은 금속 및/또는 금속 합금을 포함하는 재료 또는 제품을 지칭한다.1 is a flow diagram schematically illustrating a non-limiting embodiment according to the present invention of an elevated temperature forming method of a metal product comprising a refractory metal material. As used herein, the term "hard-to-form metallic material" refers to metals and metal alloys having high strength and ductility at forming temperatures, and to smooth flow during deformation. Losing refers to metals and metal alloys. In a non-limiting embodiment, the refractory metal material has a difference of less than 10% in tensile strength and yield strength at molding temperatures. In another non-limiting embodiment, the refractory metal material is a metal or metal alloy that exhibits high spring back, such as, for example, with titanium alloys. As used herein, refractory metal materials are, for example, titanium alloys, nickel-based alloys, and specialty steels (eg, stainless steel, high). Strength low-alloy steel (HSLA: high-strength low-alloy steel, and armor steel alloys). Also, as used herein, “metallic” refers to a material or article comprising a metal and / or a metal alloy.

도 1에 개시된 실시예는 구체적인 난성형 금속 재료들을 지칭하지만, 여기에 설명된 실시예들은 고 순도 금속들(high purity metals), 공업용 순 금속들(commercially pure metals), 및 난성형 금속 재료들로 고려되거나 또는 고려되지 않는 다른 금속 합금들을 성형할 때 사용될 수도 있다. (또한, 본 논의에서 반복을 줄이기 위해, 본 발명에 따른 실시예들의 계속되는 논의에서 "금속 합금(metal alloy)"에 대한 임의의 언급은 순수 비금속을 포함한다). 여기에 개시된 실시예들에 따라 가공될 수 있는 난성형 고 순도 금속의 하나의 비-제한적인 예는 고 순도 지르코늄(high purity zirconium)이다.Although the embodiment disclosed in FIG. 1 refers to specific refractory metal materials, the embodiments described herein are comprised of high purity metals, commercially pure metals, and refractory metal materials. It may be used when forming other metal alloys that are considered or not considered. (Also, to reduce repetition in the present discussion, any reference to "metal alloy" in the continuing discussion of embodiments according to the present invention includes pure base metals). One non-limiting example of a refractory high purity metal that can be processed according to the embodiments disclosed herein is high purity zirconium.

도 1을 참조하면, 금속 제품 즉, 난성형 금속 또는 금속 합금 제품을 포함하는 제품을 성형하기 위한 본 발명에 따른 비-제한적인 방법(10)은 금속 제품의 국부적인 영역을 성형 온도 범위에서의 성형 온도로 유도 가열하는 단계(12)를 포함한다. 상기 국부적인 영역이 원하는 성형 온도에 있을 때, 상기 제품은 유도 가열된 국부적인 영역에서 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된다(14).Referring to FIG. 1, a non-limiting method 10 according to the invention for forming a metal product, ie a product comprising a refractory metal or a metal alloy product, may be used to form a localized region of the metal product at a forming temperature range. Induction heating to a forming temperature (12). When the local area is at the desired molding temperature, the article is bent or otherwise molded 14 in the induction heated local area.

비-제한적인 실시예에서, 성형 온도는 금속 제품을 포함하는 금속 또는 금속 합금의 용융 온도(Tm)의 0.2 내지 0.5의 성형 온도 범위에 있다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 성형 온도는 금속 제품을 포함하는 금속 또는 금속 합금의 용융 온도의 0.24 내지 0.3의 성형 온도 범위에 있다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 성형 온도 범위는 상기 용융 온도의 약 0.2 내지 금속 제품을 포함하는 금속 또는 금속 합금의 재결정화 온도보다 낮은 온도이다. 여기에 사용된 바와 같이, "용융 온도(melting temperature)"는 금속 또는 금속 합금의 막 시작된 용융이 발생하는 최저 온도인 것으로 정의된다. 여기에 사용된 바와 같이, "재결정화 온도(recrystallization temperature)"는 냉각-가공된 금속 또는 금속 합금의 왜곡된 결정 구조가 계속되는 가열 동안 새로운, 무변형 결정 구조로 대체되는 최저 온도로 정의된다.In a non-limiting embodiment, the molding temperature is in the molding temperature range of 0.2 to 0.5 of the melting temperature (T m ) of the metal or metal alloy comprising the metal product. In another non-limiting embodiment, the molding temperature is in the molding temperature range of 0.24 to 0.3 of the melting temperature of the metal or metal alloy comprising the metal article. In another non-limiting embodiment, the molding temperature range is from about 0.2 of the melting temperature to a temperature lower than the recrystallization temperature of the metal or metal alloy comprising the metal product. As used herein, "melting temperature" is defined as the lowest temperature at which just-initiated melting of a metal or metal alloy occurs. As used herein, “recrystallization temperature” is defined as the lowest temperature at which a distorted crystal structure of a cold-processed metal or metal alloy is replaced with a new, unmodified crystal structure during subsequent heating.

여기에 사용된 바와 같이, "티타늄 합금(titanium alloy)"은 주된 요소로서 티타늄을 포함하는 금속 합금이다. 여기에 사용된 바와 같이, "니켈 계 합금(nickel base alloy)"은 주된 요소로서 니켈을 포함하는 금속 합금이다. 여기에 사용된 바와 같이, "특수 강(specialty steel)"은 이에 제한되지 않지만, 전기 강들(electric steels), 합금 강들, 스테인리스 강들(페라이트(ferritic), 마르텐사이트(martensitic), 오스테나이트(austenitic), 슈퍼-오스테나이트(super-austenitic), 듀플렉스(duplex), 및 석출 경화 스테인리스 강들(precipitation hardening stainless steels)을 포함하는), 공구 강들(tool steels), 마레이징 강들(maraging steels), 외장 강 합금들, 고 강도 저 합금 강들, 및 마모 강들(wear steels)을 포함하는 강의 카테고리들(categories)로부터 선택된다.As used herein, a "titanium alloy" is a metal alloy comprising titanium as the main element. As used herein, a "nickel base alloy" is a metal alloy comprising nickel as the main element. As used herein, “specialty steel” is not limited to this, but is not limited to electric steels, alloy steels, stainless steels (ferritic, martensitic, austenitic) , Including super-austenitic, duplex, and precipitation hardening stainless steels, tool steels, maraging steels, exterior steel alloys , High strength low alloy steels, and wear steels.

다시 도 1을 참조하면, 금속 제품을 성형하는 단계(14)는, 이에 제한되지 않지만, 절곡(bending), 드로잉(drawing), 펀칭(punching), 스탬핑(stamping), 및 롤 성형(roll forming)으로부터 선택된 기술들을 포함할 수 있다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품은 공장 제품(mill product)을 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, "공장 제품(mill product)"은 제조 상태 그대로 사용되거나 또는 완제품으로 추가 제조되는 임의의 금속(즉, 금속 또는 금속 합금) 제품이다. 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 공장 제품은 잉곳(ingot), 빌릿(billet), 블룸(bloom), 환봉(round bar), 각재(square bar), 압출(extrusion), 튜브(tube), 파이프(pipe), 슬랩(slab), 판재(sheet), 및 판(plate)으로부터 선택된다. 본 발명에 따른 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품은 금속판을 포함하고, 유도 가열되는 금속판의 국부적인 영역은 선형 영역을 포함하며, 금속판을 성형하는 단계(14)는 금속판의 선형 영역에서 금속판을 절곡하는 단계를 포함한다.Referring again to FIG. 1, the step 14 of forming the metal product is, but is not limited to, bending, drawing, punching, stamping, and roll forming. May include techniques selected from. In another non-limiting embodiment, the metal product comprises a mill product. As used herein, a "mill product" is any metal (ie metal or metal alloy) product that is used as is, or further manufactured as a finished product. In a non-limiting embodiment according to the invention, the factory product is ingot, billet, bloom, round bar, square bar, extrusion, tube ), Pipe, slab, sheet, and plate. In another non-limiting embodiment according to the invention, the metal product comprises a metal plate, the local area of the metal plate to be inductively heated comprises a linear area, and the step 14 of forming the metal plate comprises a linear area of the metal plate. Bending the metal plate.

여기에 사용된 바와 같이, "국부적인 영역(localized region)"은 성형 단계 동안 소성 변형될 금속 제품의 면적이다. 또한, "국부적인 영역"은 소성 변형될 금속 제품의 면적에 바로 인접한 하나 이상의 면적들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 특정 비-제한적인 실시예들에서, 국부적인 영역은 약 0.5 인치(1.27 cm)까지, 약 1 인치(2.54 cm)까지, 약 2 인치(5.04 cm)까지, 약 3 인치(7.62 cm)까지, 약 4 인치(10.16 cm)까지, 또는 소성 변형될 금속 제품의 면적으로부터 보다 큰 거리를 연장할 수 있다. 예를 들면, 소성 변형될 면적을 유도 가열하는 것뿐만 아니라, 상기 방법이 보다 두꺼운 금속 제품들 상에서 행해질 때 소성 변형될 면적에 바로 인접한 하나 이상의 면적을 유도 가열하고 및/또는 소성 변형되는 금속 제품의 면적이 성형 단계 동안 성형 온도에 있다는 것을 더욱 보장하는 것이 바람직할 수 있다는 것이 예상된다.As used herein, a "localized region" is the area of the metal product to be plastically deformed during the forming step. Also, a "local area" may include one or more areas immediately adjacent the area of the metal product to be plastically deformed. For example, in certain non-limiting embodiments in accordance with the present invention, the local area can be up to about 0.5 inches (1.27 cm), up to about 1 inch (2.54 cm), up to about 2 inches (5.04 cm), about It can extend up to 3 inches (7.62 cm), up to about 4 inches (10.16 cm), or a greater distance from the area of the metal product to be plastically deformed. For example, in addition to induction heating of the area to be plastically deformed, as well as induction heating and / or plastic deformation of one or more areas immediately adjacent to the area to be plastically deformed when the method is performed on thicker metal products. It is anticipated that it may be desirable to further ensure that the area is at the molding temperature during the molding step.

본 발명에 따른 방법의 비-제한적인 실시예에서, 유도 가열되는 국부적인 영역은 선형 영역이다. 여기에 사용된 바와 같이, "선형 영역(lineal region)"은 금속판 또는 다른 제품의 의도된 절곡선(즉, 절곡의 중심선)을 포함하는 가늘고 긴 영역이다. 또한, 선형 영역은 의도된 절곡선으로부터의 거리를 연장할 수 있다. 예를 들면, 선형 영역은 약 0.5 인치(1.27 cm)까지, 약 1 인치(2.54 cm)까지, 약 2 인치(5.04 cm)까지, 약 3 인치(7.62 cm)까지, 약 4 인치(10.16 cm)까지, 또는 의도된 절곡선의 길이의 한 영역 또는 모두를 따르는 의도된 절곡선으로부터의 보다 큰 거리를 연장할 수 있다. 특정 실시예들에서, 선형 영역의 경계를 정의하는 의도된 절곡선으로부터의 거리는 여기에서의 방법들을 사용하여 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 판 또는 다른 제품의 두께가 증가함에 따라 증가한다.In a non-limiting embodiment of the method according to the invention, the local region to be inductively heated is a linear region. As used herein, a "linear region" is an elongated region that includes the intended bend line (ie, the centerline of the bend) of a metal plate or other product. In addition, the linear region can extend the distance from the intended bend line. For example, the linear region can be about 0.5 inches (1.27 cm) up to about 1 inch (2.54 cm) up to about 2 inches (5.04 cm) up to about 3 inches (7.62 cm) up to about 4 inches (10.16 cm) Or a greater distance from the intended bend along an area or all of the length of the intended bend. In certain embodiments, the distance from the intended bend line defining the boundary of the linear region increases as the thickness of the plate or other article to be bent or otherwise molded using the methods herein.

본 발명에 따른 비-제한적인 실시예들에서, 선형 영역 또는 다른 국부적인 영역을 유도 가열하는 단계는 판 또는 다른 제품의 국부적인 영역에 인접하여 위치된 하나 이상의 유도 가열 코일들을 이용하는 단계를 수반한다. 도 2는 난성형 금속 또는 금속 합금의 판(24)의 선형 영역(22)을 유도 가열(20)하는 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 개략적인 표현이다. 선형 영역(22)은 도 2에서 라인들(22a)에 의해 경계가 이뤄진다. 도 2에 의해 표현된 비-제한적인 실시예에서, 선형 영역(22)은 판(24)의 선형 영역(22)의 반대 표면들(28, 29)에 인접하여 위치된 두 개의 유도 코일들(induction coils)(26)에 의해 유도 가열된다. 도 2는 판(24)의 선형 영역(22)을 가열하기 위해 이용되는 두 개의 유도 코일들(26)을 도시하지만, 하나의 유도 코일(26) 또는 둘 초과의 유도 코일들(26)이 판(24)의 선형 영역(22)을 가열하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 예를 들면, 제품의 국부적인 영역을 성형 온도로 가열하기 위해, 금속판 또는 다른 제품의 선형 영역 또는 다른 국부적인 영역의 하나 또는 둘 모두의 반대 표면들에 인접하여 하나 이상의 유도 코일들을 위치시키는 것은 본 발명의 범위에 속한다. 금속 제품의 국부적인 영역에 대한 유도 코일들의 수 및 위치 결정에 관한 앞서 말한 논의는 본 발명에 따른 방법들에서 사용될 수 있는 국부적인 영역의 임의의 기하학적 구조에 적용한다는 것이 이해될 것이다.In non-limiting embodiments according to the present invention, inductively heating a linear region or other local region involves using one or more induction heating coils positioned adjacent to a local region of a plate or other product. . 2 is a schematic representation of a non-limiting embodiment according to the present invention of a method of induction heating 20 a linear region 22 of a plate 24 of a refractory metal or metal alloy. Linear region 22 is bounded by lines 22a in FIG. 2. In the non-limiting embodiment represented by FIG. 2, the linear region 22 comprises two induction coils (positioned adjacent to opposite surfaces 28, 29 of the linear region 22 of the plate 24). induction coils (26). FIG. 2 shows two induction coils 26 used to heat the linear region 22 of the plate 24, although one induction coil 26 or more than two induction coils 26 may be used. It is understood that it can be used to heat linear region 22 of 24. Thus, for example, to place one or more induction coils adjacent to opposite surfaces of one or both of the linear region or other local region of a metal plate or other product to heat the local region of the article to the molding temperature. It is within the scope of the present invention. It will be appreciated that the foregoing discussion regarding the number and positioning of induction coils relative to the local region of the metal product applies to any geometry of the local region that can be used in the methods according to the invention.

여기에서의 목적들을 위해, 예를 들면, 판(24)과 같은 금속 또는 금속 합금 제품에 직접 인접하여 위치된 예를 들면, 유도 코일들(26)과 같은 유도 코일들의 배열을 사용하는 유도 가열은 여기에서 "직접(direct)" 유도 가열로 지칭된다. 직접 유도 가열에서, 하나 이상의 유도 코일들 또는 다른 유도 가열 디바이스들은 금속 제품의 국부적인 영역에 전류를 유도하며, 그에 의해 국부적인 영역의 온도가 증가하게 한다. 직접 유도 가열은 "간접(indirect)" 유도 가열과 대조될 수 있으며, 여기에서 전류는 안으로 유도되고 그에 의해 금속체의 영역을 가열하며, 금속체는 유도 가열된 금속체로부터 금속 제품으로 열의 전도를 통해 금속 제품의 국부적인 영역을 가열한다. 따라서, 직접 유도 가열에서, 상기 유도 가열 디바이스는 삽입 금속(interposing metal) 또는 금속 합금체를 유도 가열하는 것에 의존하지 않고 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형되도록 금속 또는 금속 합금 제품을 유도 가열한다.For purposes herein, induction heating using an arrangement of induction coils, such as, for example, induction coils 26, located directly adjacent to a metal or metal alloy product, such as plate 24, Referred to herein as "direct" induction heating. In direct induction heating, one or more induction coils or other induction heating devices induce a current in a localized region of the metal product, thereby causing the temperature of the localized region to increase. Direct induction heating can be contrasted with "indirect" induction heating, where a current is induced in and thereby heats the region of the metal body, which insulates the conduction of heat from the induction heated metal body to the metal product. To heat the local area of the metal product. Thus, in direct induction heating, the induction heating device inductively heats the metal or metal alloy product to be bent or otherwise molded without depending on inductively heating the interposing metal or metal alloy.

유도 가열은 전자기 유도에 의해 금속 또는 금속 합금체와 같은, 전기 도전성 물체를 가열하기 위해 사용된 기술이며, 여기에서 고 주파수 교류는 전자석 및 유도 코일을 통해 전달된다. 유도 코일은 금속체에 인접하여 위치되며, 코일 내의 전류는 물체 내에 와전류들(eddy currents)을 발생시킨다. 금속체 내부의 전기적 저항은 물체의 줄열 가열(Joule heating)을 초래한다. 특정 금속 또는 금속 합금체를 유도 가열하기 위해 사용되어야 하는 교류의 주파수는 물체 크키, 금속 또는 금속 합금의 조성, 가열될 물체 및 유도 코일 사이의 특정 결합, 및 유도된 와전류들의 침투 깊이에 따른다. 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예들에서, 난성형 금속 재료를 포함하는 제품의 선형 영역 또는 다른 국부적인 영역을 가열하기 위해 사용되는 유도 가열 디바이스는 금속 제품을 효율적으로 및 적절하게 가열하기 위해 명확하게 튜닝(tuning)된 교류 주파수를 이용한다. 유도 가열은 이 기술분야에서의 숙련자들에게 알려져 있으며, 기술을 실행하는 원리들 및 그것을 위한 방식의 추가적인 상술은 본 개시물에 불필요한 것으로 여겨진다.Induction heating is a technique used to heat electrically conductive objects, such as metals or metal alloys, by electromagnetic induction, where high frequency alternating current is transmitted through electromagnets and induction coils. The induction coil is located adjacent to the metal body and the current in the coil generates eddy currents in the object. Electrical resistance inside the metal body results in Joule heating of the object. The frequency of alternating current that must be used for induction heating of a particular metal or metal alloy depends on the object size, the composition of the metal or metal alloy, the specific coupling between the object to be heated and the induction coil, and the penetration depth of induced eddy currents. In non-limiting embodiments according to the invention, an induction heating device used for heating a linear region or other localized region of an article comprising a refractory metal material is used to efficiently and properly heat the metallic article. Use clearly tuned AC frequencies. Induction heating is known to those skilled in the art, and further elaboration of the principles and manners for carrying out the technology is deemed unnecessary in the present disclosure.

본 발명에 따른 특정 비-제한적인 실시예들에서, 성형 또는 절곡 온도는 난성형 금속 또는 금속 합금의 용융 온도(0.2Tm)의 약 0.2배에서, 난성형 금속 또는 금속 합금의 용융 온도(0.5Tm)의 약 0.5배까지의 범위 내에 있다. 그러므로, 이용된 비교적 낮은 온도들을 고려해 볼 때, 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예들의 측면은 실시예들이 "온간 성형(warm forming)" 방법들인 것으로 고려될 수 있다는 것이다. 이에 제한되지 않지만, 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들, 및 특수 강들과 같은, 난성형 금속 재료들은 성형 동안 재료를 균열시키지 않고 재료들의 용융 온도들보다 실질적으로 낮은 온도들에서 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있으며, 성형 후, 소성 변형된 영역은 예를 들면, 절곡 또는 다른 성형 단계로부터 야기되는, 매크로(macro)-표면 및 마이크로(micro)-표면 균열의 형태의 선상의 결함 지시모양들(linear indications)과 같은, 표면 결함들이 완전히 또는 실질적으로 없다는 것은 본 발명자들에게 예기치 않은 일이었으며 놀라운 일이었다.In certain non-limiting embodiments according to the present invention, the forming or bending temperature is about 0.2 times the melting temperature of the refractory metal or metal alloy (0.2T m ), and the melting temperature of the refractory metal or metal alloy (0.5) T m ) up to about 0.5 times. Therefore, in view of the relatively low temperatures used, an aspect of non-limiting embodiments according to the present invention is that the embodiments can be considered to be "warm forming" methods. Although not limited thereto, refractory metal materials, such as titanium alloys, nickel-based alloys, and special steels, may be bent at other temperatures or substantially lower than the melting temperatures of the materials without cracking the material during molding. And, after molding, the plastically deformed area is in the form of linear defect indications in the form of macro-surface and micro-surface cracks, for example resulting from bending or other shaping steps. It was unexpected and surprising for the inventors to be completely or substantially free of surface defects, such as linear indications.

상기 방법이 티타늄 합금 제품상에서 수행되는 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 성형 또는 절곡 온도 범위는 750℉(398.9℃) 내지 850℉(454.4℃)의 성형 또는 절곡 온도 범위에 있거나, 또는 800℉(426.7℃) 내지 850℉(454.4℃)의 성형 또는 절곡 온도 범위에 있을 수 있다. 하나의 비-제한적인 실시예에 따르면, 티타늄 합금 제품에 대한 성형 또는 절곡 온도는 약 800℉(426.7℃)이지만, 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 티타늄 합금 제품에 대한 성형 또는 절곡 온도는 약 850℉(454.4℃)이다. 특정한 비-제한적인 실시예들에 따르면, 절곡되거나 또는 다른 방법으로 소성 변형되는 금속 제품이 Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 합금(UNS R54250)으로 이루어지거나 또는 이를 포함할 때, 성형 또는 절곡 온도 범위는 728℉ 내지 874℉(387℃ 내지 468℃)일 수 있다. 금속 재료가 티타늄 합금으로 이루어지거나 또는 이를 포함하는 본 발명에 따른 다른 비-제한적인 실시예들에서, 성형 또는 절곡 온도 범위는 티타늄 합금의 베타 변태 온도(beta transus temperature)(Tβ) 아래로 약 1000℉(555.6℃)에서 티타늄 합금의 베타 변태 온도 아래로 약 700℉(388.9℃)까지 즉, Tβ-1000℉ 내지 Tβ-700℉(Tβ-555.6℃ 내지 Tβ-388.9℃)에 있을 수 있다.In a non-limiting embodiment according to the invention wherein the method is carried out on a titanium alloy article, the forming or bending temperature range is in the forming or bending temperature range of 750 ° F. (398.9 ° C.) to 850 ° F. (454.4 ° C.), or It may be in the forming or bending temperature range of 800 ° F. (426.7 ° C.) to 850 ° F. (454.4 ° C.). According to one non-limiting embodiment, the forming or bending temperature for the titanium alloy article is about 800 ° F. (426.7 ° C.), while in another non-limiting embodiment, the forming or bending temperature for the titanium alloy article is About 850 ° F (454.4 ° C). According to certain non-limiting embodiments, when a metal product that is bent or otherwise plastically deformed consists of or comprises a Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 alloy (UNS R54250), The forming or bending temperature range can be 728 ° F. to 874 ° F. (387 ° C. to 468 ° C.). In other non-limiting embodiments according to the invention, wherein the metal material consists of or comprises a titanium alloy, the forming or bending temperature range is about below the beta transus temperature (T β ) of the titanium alloy. in 1000 ℉ (555.6 ℃) to about 700 ℉ (388.9 ℃) below the beta-transformation temperature of titanium alloys that is, T β to T β -700 -1000 ℉ ℉ is in the (Tβ-555.6 ℃ to T β -388.9 ℃) Can be.

티타늄 합금들을 성형하기 위한 대부분의 종래의 공정들은 1000℉(537.8℃)보다 높은 온도를 사용한다. 이들 "열간 성형(hot forming)" 온도들에서, 티타늄 합금들의 표면들은 산화하여, 알파-케이스(alpha-case)를 성형할 수 있다. 알파-케이스는 티타늄 및 그것의 합금들이 가열된 공기 또는 산소에 노출될 때 결과로 초래되는 산소-부화 상(oxygen-enriched phase)이다. 알파-케이스는 취약성(brittle)이며 합금에서 피로 균열들(fatigue cracks)을 야기하려는 경향이 있기 때문에, 그것은 통상적으로 후속의 가공 단계들에서 제거된다. 거의 없거나 또는 무 알파-케이스는 여기에 개시된 성형 방법들의 다양한 비-제한적인 실시예들에서 사용된 성형 온도들에서 성형한다.Most conventional processes for forming titanium alloys use temperatures higher than 1000 ° F. (537.8 ° C.). At these "hot forming" temperatures, the surfaces of the titanium alloys can be oxidized to form an alpha-case. The alpha-case is the oxygen-enriched phase that results when titanium and its alloys are exposed to heated air or oxygen. Since the alpha-case is brittle and tends to cause fatigue cracks in the alloy, it is typically removed in subsequent processing steps. Little or no alpha-case molds at the molding temperatures used in the various non-limiting embodiments of the molding methods disclosed herein.

또한, 약 1000℉(537.8℃) 이상에서, 티타늄 합금들의 기계적 특성들은 변할 수 있다. 예를 들면, 예를 들어, 고 인성(high toughness)과 같은 외장 적용들을 위한 티타늄 합금들에 요구되는 탄도 특성들은 열간 성형 온도들에서 티타늄 합금을 열기계적 가공할 때 손실될 수 있다. 이러한 경우에서, 열간 성형 후속의 열 처리들은 합금들에서 원하는 기계적 특성들을 회복시키기 위해 요구될 수 있다. 몇몇 난성형 금속 재료들에 대해, 성형-후 열 처리들을 사용하여 원하는 기계적 특성들을 회복시키는 것이 가능하지 않을 수 있다. 본 발명자들은 티타늄 합금들 및 다른 금속 합금들이 여기에 개시된 비-제한적인 실시예들에 사용된 비교적 낮은 성형 온도들을 겪게 하는 것은 합금들의 중요한 기계적 특성들에 상당한 영향을 받지 않는다는 것을 관찰하였다. 제안된 바와 같이, 특히 중요한 기계적 특성들은 탄도 외장 및/또는 다른 적용들에 대해 요구된 것들일 수 있다.Also, above about 1000 ° F. (537.8 ° C.), the mechanical properties of titanium alloys may vary. For example, the ballistic properties required for titanium alloys for exterior applications, such as, for example, high toughness, may be lost when thermomechanical processing of the titanium alloy at hot forming temperatures. In such a case, heat treatments following hot forming may be required to restore the desired mechanical properties in the alloys. For some refractory metal materials, it may not be possible to recover the desired mechanical properties using post-form heat treatments. The inventors have observed that it is not significantly affected by the important mechanical properties of the alloys that the titanium alloys and other metal alloys undergo the relatively low forming temperatures used in the non-limiting embodiments disclosed herein. As suggested, particularly important mechanical properties may be those required for ballistic sheathing and / or other applications.

티타늄 합금들이 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형되는 본 발명에 따른 방법들의 특정 비-제한적인 실시예들에서, 절곡 또는 성형 온도가 낮아지기 때문에, 상기 방법의 재현 가능성 및 보다 엄격한 반경으로 성형하거나 또는 절곡하기 위한 능력 둘 모두가 감소한다. 예를 들면, 절곡 또는 성형 온도가 낮아지기 때문에, 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된 판 또는 다른 제품의 "스프링 백(spring back)"의 보다 높은 발생률이 일어난다. 이 기술분야에 알려진 바와 같이, 예를 들면, 판이 절곡된 후, 절곡판은 그것이 절곡된 것보다 큰 절곡 반경으로 되돌아갈 때 스프링 백이 발생한다. 또한, 사용되는 절곡 온도가 낮아짐에 따라, 절곡선에 미소-균열이 발생할 위험은 증가한다. 그러므로, 티타늄 합금 제품들의 절곡 또는 다른 성형을 위한 방법의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 절곡 또는 다른 성형 온도에 대한 하한은 약 750℉(398.9℃)이다. 티타늄 합금 제품들의 절곡 또는 다른 성형을 위한 방법의 본 발명에 따른 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 절곡 또는 다른 성형 온도에 대한 하한은 약 700℉(371.1℃)이다. 티타늄 합금 제품들의 절곡 또는 다른 성형을 위한 방법의 본 발명에 따른 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 절곡 또는 다른 성형 온도에 대한 하한은 약 700℉(371.1℃) 내지 약 900℉(482.2℃)의 성형 온도 범위에 있다. 일반적으로, 이에 제한되지 않지만, 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들, 및 특수 강들(예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강(HSLA), 외장 강 합금들 등)과 같은, 난성형 금속 재료들을 포함하는 금속들 및 금속 합금들의 절곡 및 다른 성형을 위한 방법들의 본 발명에 따른 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 성형 온도 범위의 하한은 약 0.2Tm이다. 또한, 일반적으로, 이에 제한되지 않지만, 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들, 및 특수 강들(예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강(HSLA), 외장 강 합금들 등)과 같은, 난성형 금속 재료들을 포함하는 금속들 및 금속 합금들의 절곡 및 다른 성형을 위한 방법들의 본 발명에 따른 다양한 비-제한적인 실시예들에서, 성형 온도 범위는 약 0.2Tm 내지 약 0.5Tm이다.In certain non-limiting embodiments of the methods according to the invention in which titanium alloys are bent or otherwise molded, because the bending or forming temperature is lowered, molding or bending to a reproducible and more stringent radius of the process Both ability to decrease. For example, because the bending or forming temperature is lowered, a higher incidence of "spring back" of the plate or other product that is bent or otherwise molded occurs. As is known in the art, for example, after a plate is bent, the bend plate springs back when it returns to a bending radius larger than that of the bent. In addition, as the bending temperature used is lowered, the risk of micro-cracking at the bending line increases. Therefore, in a non-limiting embodiment according to the invention of a method for bending or other forming titanium alloy products, the lower limit for bending or other forming temperature is about 750 ° F. (398.9 ° C.). In another non-limiting embodiment of the present invention of a method for bending or other forming titanium alloy products, the lower limit for bending or other forming temperature is about 700 ° F. (371.1 ° C.). In another non-limiting embodiment of the present invention of a method for bending or other forming titanium alloy products, the lower limit for bending or other forming temperature is from about 700 ° F (371.1 ° C) to about 900 ° F (482.2 ° C). Is in the molding temperature range. Generally, but not limited to, refractory metals, such as titanium alloys, nickel-based alloys, and special steels (eg, stainless steel, high-strength low-alloy steel (HSLA), sheath steel alloys, etc.). In various non-limiting embodiments according to the invention of the methods for bending and other forming metals and metal alloys comprising materials, the lower limit of the forming temperature range is about 0.2T m . Also, in general, but not limited to, i.e., titanium alloys, nickel-based alloys, and special steels (eg, stainless steel, high-strength low-alloy steel (HSLA), sheathed steel alloys, etc.). In various non-limiting embodiments according to the invention of the methods for bending and other forming metals and metal alloys including shaped metal materials, the molding temperature range is from about 0.2T m to about 0.5T m .

난성형 금속 재료들을 성형하거나 또는 절곡하기 위한 "온간 성형(warm forming)" 방법의 개발 동안, 본 발명자들은 전체 판은 여기에 개시된 바와 같은 절곡 온도로 노에서 가열될 수 있으며, 판이 절곡 온도 범위의 밖으로 냉각되기 전에 판이 노에서 프레스 브레이크(press break)로 전달될 때 성공적으로 절곡된다는 것을 관찰하였다. 그러나, 전체 판을 가열할 수 있는 노는 비교적 커야 하며, 균일한 온도로 전체 판을 가열하는 것은 상당한 시간을 소요할 수 있어, 수율(yield)을 감소시키며 노에서 성형 장비로의 처리를 복잡하게 한다.During the development of a "warm forming" method for forming or bending refractory metal materials, the inventors have found that the entire plate can be heated in a furnace to a bending temperature as disclosed herein, and that the plate is in the bending temperature range. It was observed that the plate was successfully bent when transferred from the furnace to the press break before cooling out. However, the furnace capable of heating the entire plate must be relatively large, and heating the entire plate to a uniform temperature can take considerable time, reducing yield and complicating the processing from the furnace to the forming equipment. .

본 발명에 따른 실시예들에서, 금속 제품의 선형 또는 다른 국부적인 영역의 국부적인 유도 가열은 비교적 빨리 달성될 수 있다. 특정 비-제한적인 실시예들에서, 선형 또는 다른 국부적인 영역을 유도 가열하는 것은 예를 들면, 5 내지 10초, 1분 내, 2분 내, 20분 내, 30분 내, 또는 60분 내에 달성될 수 있다. 특정 비-제한적인 실시예들에서 가능한 다른 유도 가열 시간은 약 3분 내지 약 20분일 수 있다. 가열 시간은 "냉점들(cold spots)"이 가열되는 선형 영역 또는 다른 국부적인 영역에 존재하지 않음을 보다 보장하기 위해 연장될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, "냉점(cold spot)"은 원하는 절곡 또는 다른 성형 온도보다 더 차가운 선형 또는 다른 국부적인 영역 내의 영역이며, 절곡 또는 다른 성형 온도 범위의 밖에 있다. 보다 두꺼운 금속판 및 다른 더 두꺼운 금속 제품들은 원하는 성형 온도에 도달하기 위해 보다 긴 가열 시간을 요구할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 특정한 비-제한적인 실시예들에서, 하나 이상의 유도 코일들이 소성 변형될 금속 또는 금속 합금 제품과 결합하고 이를 가열하기 위해 적절히 조정되며, 유도 코일들이 판 또는 다른 제품의 선형 또는 다른 국부적인 영역에 대하여 적절히 위치된다면, 국부적인 영역은 30초 이하에서 냉점들 없이 원하는 성형 온도로 가열될 수 있다. 비-제한적인 실시예에서, 1 인치-두께의 18 인치×120 인치 티타늄 합금판의 선형 영역은 냉점들 없이, 10분 내에 약 850℉(454.4℃)의 균일한 절곡 온도로 직접 유도 가열될 수 있다.In embodiments according to the invention, local induction heating of a linear or other local region of a metal product can be achieved relatively quickly. In certain non-limiting embodiments, induction heating of a linear or other local region can be performed, for example, within 5 to 10 seconds, within 1 minute, within 2 minutes, within 20 minutes, within 30 minutes, or within 60 minutes. Can be achieved. Other induction heating times possible in certain non-limiting embodiments can be from about 3 minutes to about 20 minutes. The heating time can be extended to further ensure that "cold spots" are not present in the linear region or other localized region being heated. As used herein, a "cold spot" is an area within a linear or other local area that is cooler than the desired bending or other forming temperature and is outside the bending or other forming temperature range. Thicker metal plates and other thicker metal products may require longer heating times to reach the desired molding temperature. However, in certain non-limiting embodiments according to the invention, one or more induction coils are suitably adjusted to join and heat the metal or metal alloy product to be plastically deformed, and the induction coils are linear or If properly positioned relative to other local zones, the local zone can be heated to the desired molding temperature without cold spots in less than 30 seconds. In a non-limiting embodiment, the linear region of a 1 inch-thick 18 inch by 120 inch titanium alloy sheet can be directly induction heated to a uniform bending temperature of about 850 ° F. (454.4 ° C.) within 10 minutes, without cold spots. have.

다시 도 1을 참조하면, 난성형 금속판 또는 다른 제품을 유도 가열한 후, 제품은 성형 장치로 전달된다. 도 2에 도시된 비-제한적인 실시예에서, 예를 들면, 판(24)의 선형 영역(22)은 절곡 온도 범위 내의 절곡 온도로 유도 코일들(26)에 의해 빠르게 유도 가열되며, 그 후 판(24)은 성형 장치(도시되지 않음) 상에서 원하는 절곡 반경으로 절곡된다. 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 절곡 또는 성형은 프레스 브레이크 또는 다른 성형 장치상에서 달성된다. 성형 장치는 국부적인 영역의 온도가 성형 온도 범위 아래의 온도로 냉각되기 전에, 금속판 또는 다른 제품의 유도 가열된 성형 또는 다른 국부적인 영역이 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있음을 보다 더 보장하기 위해, 유도 가열 디바이스에 가깝게 위치될 수 있다.Referring again to FIG. 1, after induction heating of a refractory metal sheet or other product, the product is transferred to a forming apparatus. In the non-limiting embodiment shown in FIG. 2, for example, the linear region 22 of the plate 24 is rapidly induction heated by the induction coils 26 to a bending temperature within the bending temperature range, and then thereafter. Plate 24 is bent to a desired bend radius on a forming apparatus (not shown). In a non-limiting embodiment according to the invention, bending or shaping is achieved on a press brake or other forming apparatus. The forming apparatus further ensures that the induction heated forming or other localized region of the metal plate or other product can be bent or otherwise molded before the temperature of the local region is cooled to a temperature below the molding temperature range. To be in close proximity to the induction heating device.

도 2에 개략적으로 도시된 비-제한적인 실시예는 그것이 절곡 온도로 가열된 후 판(24)의 절곡을 수반하지만, 가열된 제품을 소성 변형하기 위한 다른 성형 공정들은 여기에 개시된 실시예들의 범위 내에 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들면, 이러한 다른 성형 공정들은, 이에 제한되지 않지만, 드로잉, 펀칭, 스탬핑, 롤 성형, 및 유사한 성형 공정들을 포함한다. 또한, 여기에 논의된 특정한 실시예들은 선형 또는 다른 국부적인 영역을 유도 가열하는 단계 및 가열된 제품을 절곡하는 단계를 수반하지만, 본 발명은 이러한 배열들에 제한되지 않음이 이해될 것이다. 예를 들면, 스탬핑 또는 압인(coining) 공정에 관한 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예들은 스탬핑 또는 압인 동작에서 소성 변형될 금속 제품의 국부적인 영역을 직접 및/또는 간접적으로 유도 가열하는 단계를 수반할 수 있다. 본 발명 내에 포함되는 금속 제품의 국부적인 영역의 유도 가열의 다른 구성들은 다른 성형 공정들에 특정적일 수 있으며, 본 발명을 고려하는 숙련자는 과도한 실험 없이 이러한 적용들을 위한 여기에서의 방법들을 적응시킬 수 있다.Although the non-limiting embodiment shown schematically in FIG. 2 involves bending of the plate 24 after it is heated to the bending temperature, other forming processes for plastically deforming the heated product are within the scope of the embodiments disclosed herein. Will be recognized. For example, such other forming processes include, but are not limited to, drawing, punching, stamping, roll forming, and similar forming processes. In addition, while certain embodiments discussed herein involve induction heating of linear or other local areas and bending of heated products, it will be appreciated that the present invention is not limited to such arrangements. For example, non-limiting embodiments according to the present invention relating to stamping or stamping processes involve direct and / or indirectly heating the local area of a metal product to be plastically deformed in a stamping or stamping operation. It may be accompanied. Other configurations of induction heating of the localized region of the metal product included within the present invention may be specific to other forming processes, and those skilled in the art who consider the present invention may adapt the methods herein for these applications without undue experimentation. have.

본 발명에 따른 온간 성형의 특정한 비-제한적인 실시예들을 사용하여 성형될 수 있는 티타늄 합금들은 이에 제한되지 않지만, 근(near)-알파 티타늄 합금들, 알파+베타 티타늄 합금들, 및 예를 들면, 근-베타 및 준안정(metastable) 베타 티타늄 합금들을 포함하는 베타 티타늄 합금들을 포함한다. 특정한 비 제한적인 실시예들에서, 본 발명에 따른 온간 성형 방법들을 사용하여 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있는 티타늄 합금들은 이에 제한되지 않지만, ASTM 등급들(ASTM Grades) 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, 및 38 티타늄 합금들을 포함한다. 특정한 비-제한적인 실시예들에서, 등급 38 티타늄 합금(UNS R54250)의 제품의 국부적인 영역은 유도 가열되며, 여기에서의 온간 성형 방법들의 실시예들에 따라 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, Ti-6-4 합금 및 Ti-6Al-4V 합금으로도 불리우는, 등급 5 티타늄 합금(UNS R56400)의 제품의 국부적인 영역은 유도 가열되며, 여기에 개시된 실시예들에 따라 온간 절곡되거나 또는 다른 방법으로 온간 성형된다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 공칭 총 합금 중량에 기초한 중량 퍼센티지로 4.5% 알루미늄(aluminum), 2% 몰리브덴(molybdenum), 1.6% 바나듐(vanadium), 0.5% 철, 0.3% 실리콘(silicon), 및 평형 티타늄(balance titanium) 및 부수적인 불순물들을 포함하는 등급 35 티타늄 합금(UNS R56340)의 국부적인 영역은 유도 가열되며, 여기에 개시된 실시예들에 따라 온간 절곡되거나 또는 다른 방법으로 온간 성형된다.Titanium alloys that can be formed using certain non-limiting embodiments of warm forming according to the present invention include, but are not limited to, near-alpha titanium alloys, alpha + beta titanium alloys, and for example. Beta titanium alloys, including near-beta and metastable beta titanium alloys. In certain non-limiting embodiments, titanium alloys that can be bent or otherwise molded using the warm forming methods according to the present invention are not limited thereto, but ASTM Grades 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, and 38 titanium alloys. In certain non-limiting embodiments, the local area of the article of grade 38 titanium alloy (UNS R54250) is induction heated and bent or otherwise molded according to embodiments of the warm forming methods herein. In another non-limiting embodiment, the local region of the product of the grade 5 titanium alloy (UNS R56400), also referred to as Ti-6-4 alloy and Ti-6Al-4V alloy, is induction heated, and the embodiments disclosed herein Depending on the examples it is warm bent or otherwise warm molded. In another non-limiting embodiment, 4.5% aluminum, 2% molybdenum, 1.6% vanadium, 0.5% iron, 0.3% silicon in weight percentages based on nominal total alloy weight And a localized region of the grade 35 titanium alloy (UNS R56340), including balance titanium and incidental impurities, is induction heated and bent warmed or otherwise warm formed according to the embodiments disclosed herein. .

본 발명의 비-제한적인 측면에 따르면, 본 발명에 따른 온간 성형 방법은 높은 경도 특수 강(high hard specialty steel)으로 이루어진 금속 제품의 선형 영역 또는 다른 국부적인 영역을 성형 온도로 유도 가열하는 단계 및 선형 또는 다른 국부적인 영역을 소성 변형함으로써 높은 경도 특수 강 제품을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하는 단계를 포함한다. 본 발명의 비-제한적인 실시예에 따르면, 높은 경도 특수 강 외장인 높은 경도 특수 강은 여기에서의 방법들에 따라 가공된다. 특정한 비-제한적인 실시예들에 따르면, 여기에서의 방법들에 의해 가공된 높은 경도 특수 강은 400 BHN 강 외장, 500 BHN 강 외장 합금, 600 BHN 강 외장 합금, 700 BHN 강 외장, 및 고 강도 저 합금 강으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.According to a non-limiting aspect of the invention, the warm forming method according to the invention comprises the steps of induction heating a linear region or other local region of a metal product made of high hard specialty steel to a forming temperature and Bending or otherwise forming a high hardness special steel product by plastic deformation of a linear or other localized area. According to a non-limiting embodiment of the invention, a high hardness special steel sheath, which is a high hardness special steel sheath, is machined according to the methods herein. According to certain non-limiting embodiments, the high hardness special steel processed by the methods herein can be made of 400 BHN steel sheath, 500 BHN steel sheath alloy, 600 BHN steel sheath alloy, 700 BHN steel sheath, and high strength. Low alloy steels.

외장 강 합금들은 일반적으로 다음과 같이 그것들의 경도에 따라 분류되거나 또는 식별될 수 있다: MIL-A-12560H 하에서 212-388 BHN(브리넬(Brinell) 경도수)의 경도 범위를 가진 균질 압연 강판("RHA": Rolled Homogeneous Armor) 합금들; MIL-DTL-46100E 하에서 477-535 BHN의 경도 범위를 가지는 고 경도 외장("HHA": High Hard Armor) 합금들; 및 MIL-DTL-32332 하에서 570 BHN의 최소 경도를 가지는 초 고 경도 외장("UHH": Ultra High Hard Armor) 합금들. 특정한 비-제한적인 실시예들에 따르면, 여기에서의 방법들에 의해 가공된 외장 강 합금들은 이에 제한되지 않지만, RHA, HHA, 및 UHH 합금들을 포함한다.Sheath steel alloys can generally be classified or identified according to their hardness as follows: Homogeneous rolled steel sheet ("Brill hardness number) hardness range of 212-388 BHN under MIL-A-12560H" RHA ": Rolled Homogeneous Armor) alloys; High hardness armor ("HHA": High Hard Armor) alloys having a hardness range of 477-535 BHN under MIL-DTL-46100E; And ultra high hardness sheath ("UHH": Ultra High Hard Armor) alloys with a minimum hardness of 570 BHN under MIL-DTL-32332. According to certain non-limiting embodiments, the sheath steel alloys processed by the methods herein include, but are not limited to, RHA, HHA, and UHH alloys.

비-제한적인 실시예에서, RHA 합금, HHA 합금, 및 UHH 합금 중 하나를 포함하는 외장 강 합금의 판 또는 다른 제품의 국부적인 영역은 유도 가열되며, 여기에 개시된 실시예들에 따라 온간 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 500 BHN 강 외장 합금의 판 또는 다른 제품의 국부적인 영역은 유도 가열되며, 여기에 개시된 실시예들에 따라 온간 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된다. 본 발명에 따라 가공될 수 있는 500 BHN 강 외장 합금의 하나의 비-제한적인 예는 알레거시 테크놀러지스(Allegheny Technologies) 주식회사의 마켓 섹터(market sector) 팀, 펜실베니아(PA), 워싱턴(Washington), ATI 디펜스(ATI Defense)로부터 이용가능한, ATI 500-MIL® 고 경도 특수 강 외장 합금이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 600 BHN 강 외장 합금의 판 또는 다른 제품의 국부적인 영역은 유도 가열되며, 여기에 개시된 실시예들에 따라 온간 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된다. 본 발명에 따라 가공될 수 있는 600 BHN 강 외장 합금의 비-제한적인 예는 ATI 디펜스로부터 이용가능한 ATI 600-MIL® 고 경도 특수 강 외장이다.In a non-limiting embodiment, the local region of the plate or other article of the sheath steel alloy comprising one of the RHA alloy, the HHA alloy, and the UHH alloy is induction heated and bent warm according to the embodiments disclosed herein or Or by other means. In another non-limiting embodiment, the localized region of the plate or other article of 500 BHN steel sheath alloy is induction heated and bent warmed or otherwise molded according to the embodiments disclosed herein. One non-limiting example of a 500 BHN steel sheath alloy that can be processed in accordance with the present invention is the market sector team of Allegheny Technologies, Inc., PA, Washington, ATI ATI 500-MIL ® high hardness special steel sheath alloy, available from ATI Defense. In another non-limiting embodiment, the localized area of the plate or other article of 600 BHN steel sheath alloy is induction heated and bent warmed or otherwise molded according to the embodiments disclosed herein. The ratio of the number to be processed 600 BHN steel sheath alloy in accordance with the present invention-limiting example is a high-hardness special steel sheath possible ATI 600-MIL ® available from ATI Defense.

금속 및 금속 합금 제품들의 절곡 또는 다른 성형은 제품들의 두께가 증가할수록 점차 어려워진다는 것이 인식된다. 상기 논의된 바와 같이, 본 발명자들은 난성형 금속 재료들의 판들이 비교적 낮은 성형 온도로 국부적인 영역에서 유도 가열될 수 있으며, 미세-균열과 같은 절곡 표면 결함들의 형성을 초래하지 않고 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있다는 것을 발견하였다. 비-제한적인 실시예에서, 금속 또는 금속 합금판 또는 여기에서의 방법들에 의해 가공된 다른 제품은 적어도 0.125 인치(3.175 mm) 두께이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 또는 금속 합금판 또는 여기에서의 방법들을 사용하여 가공된 다른 제품은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm) 두께이다. 여기에 개시된 비-제한적인 실시예들에 따라 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있는 판들 또는 다른 제품들의 두께는 최대 약 2 인치(5.08 cm) 또는, 몇몇 경우들에서, 최대 약 1 인치(2.54 cm)이며, 여기에서 두께는 상기 방법에서 소성 변형될 영역에 있다. 티타늄 합금판을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하기 위한 본 발명에 따른 방법의 비-제한적인 실시예에 따르면, 1000 톤 내지 1500 톤(8.896 MN 내지 13.34 MN)의 성능을 가진 브레이크 프레스 또는 다른 성형 장비는 1.5 인치(3.81 cm) 두께 판을 절곡하기에 충분하다. 여기에서의 온간 성형 방법들의 실시예들에 따라 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있는 판의 두께는 단지 사용되는 브레이크 프레스(brake press) 또는 다른 성형 장비의 성능에 의해서만 제한된다고 여겨진다. 또한, 금속 및 금속 합금 판재의 절곡 또는 다른 성형, 즉 0.1875 인치(4.763 mm) 미만의 두께를 가진 제품은 여기에 개시된 실시예들의 범위 내에 있다는 것이 인식된다.It is recognized that bending or other forming of metal and metal alloy products becomes increasingly difficult as the thickness of the products increases. As discussed above, the inventors have found that the plates of refractory metal materials can be induction heated in a localized region with a relatively low molding temperature, and bent or otherwise caused without causing the formation of bent surface defects such as micro-cracks. It has been found that it can be molded into. In a non-limiting embodiment, the metal or metal alloy plate or other article processed by the methods herein is at least 0.125 inches (3.175 mm) thick. In another non-limiting embodiment, the metal or metal alloy plate or other article processed using the methods herein is at least 0.1875 inches (4.763 mm) thick. The thickness of plates or other articles that can be bent or otherwise molded according to the non-limiting embodiments disclosed herein can be up to about 2 inches (5.08 cm) or, in some cases, up to about 1 inch (2.54). cm), where the thickness is in the region to be plastically deformed in the method. According to a non-limiting embodiment of the method according to the invention for bending or otherwise forming a titanium alloy sheet, a brake press or other forming equipment having a performance of 1000 to 1500 tons (8.896 MN to 13.34 MN) Is enough to bend a 1.5 inch (3.81 cm) thick plate. The thickness of the plate which can be bent or otherwise molded according to the embodiments of the warm forming methods herein is considered to be limited only by the performance of the brake press or other forming equipment used. It is also recognized that bending or other forming of metal and metal alloy sheets, ie, articles having a thickness of less than 0.1875 inches (4.763 mm), is within the scope of the embodiments disclosed herein.

여기에서의 방법들에 이용된 성형 온도들, 예컨대 0.2Tm 내지 0.5Tm의 온도 범위에서의 성형 온도들은 비교적 낮기 때문에, 유도 가열되는 금속 또는 금속 합금 제품의 선형 또는 다른 국부적인 영역의 특정한 기계적 특성들은 절곡 또는 다른 성형 단계 후 실질적으로 변경되지 않는다. 여기에 사용된 바와 같이, 특성이 변경되지 않거나 또는 원래의 값으로부터, 10% 이하로, 또는 몇몇 경우들에서 5% 이하로 변경된다면, 기계적 특성은 "실질적으로 변경되지(substantially change)" 않는다.Because the molding temperatures used in the methods herein, for example molding temperatures in the temperature range of 0.2T m to 0.5T m , are relatively low, the specific mechanical properties of the linear or other local region of the induction heated metal or metal alloy product The properties are substantially unchanged after the bending or other forming step. As used herein, the mechanical properties are not "substantially changed" if the properties do not change or change from the original value to 10% or less, or in some cases to 5% or less.

본 발명의 특정 비-제한적인 실시예들에 따라 이에 제한되지 않지만, 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들, 및 특수 강들(예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강(HSLA), 외장 강 합금들 등)과 같은, 난성형 금속 재료들은 비교적 낮은 온도들로 국소적으로 유도 가열될 수 있으며, 엄격한 반경들로 절곡된다는 것은 본 발명자들에게 특히 놀라운 일이었다. 예를 들면, 티타늄 합금판, 니켈-계 합금판, 및 특수 강 판으로부터 선택된 금속 제품의 선형 영역을 유도 가열하고 이를 절곡하는 것을 포함하는 여기에서의 비-제한적인 실시예에 따르면, 상기 형태는 적어도 6t의 절곡 반경으로 절곡된다. 여기에 사용된 바와 같이, "절곡 반경(bend radius)"은 내부 곡률에 대해 측정된, 반경이며, 판 또는 다른 금속 제품은 파괴하고, 표면 균열들을 형성하거나, 또는 절곡 영역에서 금속 제품의 기계적 특성들을 상당히 열화시키지 않고 절곡될 수 있다. 절곡 반경의 값은 판 또는 다른 제품의 두께("t")에 대하여 주어진다. 1t의 반경으로 절곡된 판은 예를 들면, 판의 두께와 동일한, 곡률 반경의 내부에서 측정되는, 반경을 가지는 절곡을 포함한다. 티타늄 합금판, 니켈-계 합금판, 및 특수 강 판으로부터 선택된 금속 제품의 선형 영역을 유도 가열하는 것 및 이를 절곡하는 것을 포함하는 다른 비-제한적인 실시예들에서, 제품은 적어도 4t 또는 적어도 2t의 반경으로 절곡된다. 티타늄 합금판, 니켈-계 합금판, 및 특수 강 판으로부터 선택된 금속 제품의 선형 영역을 유도 가열하는 것 및 이를 절곡하는 것을 포함하는 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 제품은 적어도 1t의 반경으로 절곡된다.According to certain non-limiting embodiments of the present invention, titanium alloys, nickel-based alloys, and special steels (eg, stainless steel, high-strength low-alloy steel (HSLA), sheathed steel) It is particularly surprising to the inventors that refractory metal materials, such as alloys, etc., can be locally induction heated to relatively low temperatures and bent to tight radii. For example, according to a non-limiting embodiment herein comprising induction heating and bending of a linear region of a metal product selected from titanium alloy plates, nickel-based alloy plates, and special steel plates, Bend to a bending radius of at least 6t. As used herein, a "bend radius" is a radius, measured for internal curvature, that destroys a plate or other metal product, forms surface cracks, or mechanical properties of the metal product in the bending region. They can be bent without significant deterioration. The value of the bending radius is given relative to the thickness "t" of the plate or other product. A plate bent at a radius of 1 t includes a bend having a radius, measured inside of the radius of curvature, for example equal to the thickness of the plate. In other non-limiting embodiments, including induction heating and bending of a linear region of a metal product selected from titanium alloy plates, nickel-based alloy plates, and special steel plates, the article is at least 4t or at least 2t. Is bent to the radius of. In another non-limiting embodiment comprising inductively heating and bending a linear region of a metal product selected from titanium alloy plates, nickel-based alloy plates, and special steel plates, the article has a radius of at least 1 t. Is bent.

이러한 발명의 비-제한적인 측면은 금속판 또는 다른 제품의 선형 또는 다른 국부적인 영역을 가열하기 위한 간접 유도 가열 및 금속 제품을 온간 성형하기 위해 성형 단계를 이용한다. 도 3은 예를 들면, 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 또는 특수 강(예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강(HSLA), 외장 강 등)과 같은, 난성형 금속 재료의 판 또는 다른 제품을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하기 위한 방법(30)의 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예의 흐름도이다. 도 4는 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에 사용된 장비 및 재료들의 배열(40)의 개략도이며, 여기에서 간접 유도 가열은 금속 제품을 온간 성형하기 위해 금속판 또는 다른 제품의 선형 또는 다른 국부적인 영역을 간접적으로 가열하기 위해 사용된다.A non-limiting aspect of this invention utilizes indirect induction heating to heat linear or other localized areas of a metal plate or other product and a forming step to warm the metal product. 3 is a plate or other material of a refractory metal material, such as, for example, titanium alloys, nickel-based alloys, or special steels (eg, stainless steel, high-strength low-alloy steel (HSLA), sheathed steel, etc.). A flow chart of a non-limiting embodiment according to the present invention of a method 30 for bending or otherwise molding an article. 4 is a schematic diagram of an arrangement 40 of equipment and materials used in a non-limiting embodiment according to the present invention, where indirect induction heating is a linear or other localization of a metal plate or other product for warm forming the metal product. It is used to indirectly heat the phosphorus region.

각각 도 3 및 도 4의 방법(30) 및 배열(40)을 참조하면, 금속 제품을 온간 성형하기 위한 간접 유도 가열의 비-제한적인 실시예는 철 합금 표면(44) 상에서 금속 제품(42)을 배치하는 단계(32)를 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)은 난성형 금속 재료를 포함한다. 철 합금 표면(44)상에 금속 제품(42)을 배치한 후, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)(선들(48a)에 의해 개략적으로 경계가 이루어진)과 접촉하는 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)은 미리 결정된 온도로 유도 가열된다(34). 철 합금 표면(44)을 유도 가열하는 것은 성형 온도 범위 내에서의 성형 온도로 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)을 도전 가열한다.Referring to the method 30 and the arrangement 40 of FIGS. 3 and 4, respectively, a non-limiting embodiment of indirect induction heating for warm forming a metal product is a metal product 42 on an iron alloy surface 44. And arranging (32). In a non-limiting embodiment, the metal product 42 comprises a refractory metal material. After placing the metal product 42 on the iron alloy surface 44, the iron alloy surface in contact with the local area 48 (roughly bounded by lines 48a) of the metal product 42 ( Local area 46 of 44 is induction heated 34 to a predetermined temperature. Induction heating of the ferroalloy surface 44 conducts conductive heating of the localized region 48 of the metal product 42 to a forming temperature within the forming temperature range.

비-제한적인 실시예에서, 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)이 가열되는 미리 결정된 온도는 금속 제품(42)의 성형 온도이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)이 가열되는 미리 결정된 온도는 금속 제품(42)의 성형 온도 범위에서의 성형 온도이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)이 가열되는 미리 결정된 온도는 금속 제품(42)의 성형 온도보다 높다. 그러나, 바람직하게는, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)이 도전 가열되는 온도는 금속 제품(42)의 성형 온도 범위의 상한을 초과하지 않는다.In a non-limiting embodiment, the predetermined temperature at which the localized region 46 of the iron alloy surface 44 is heated is the forming temperature of the metal product 42. In another non-limiting embodiment, the predetermined temperature at which the localized region 46 of the iron alloy surface 44 is heated is the molding temperature in the molding temperature range of the metal product 42. In another non-limiting embodiment, the predetermined temperature at which the localized region 46 of the iron alloy surface 44 is heated is higher than the forming temperature of the metal product 42. However, preferably, the temperature at which the localized area 48 of the metal product 42 is electrically heated does not exceed the upper limit of the forming temperature range of the metal product 42.

도 4에 추가 도시된 바와 같이, 배열(40)에서, 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)을 유도 가열하는 것은 유도 가열될 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)의 반대 측(52) 상에 배치된 하나 이상의 유도 코일들(50)을 이용할 수 있다. 도 4는 하나의 유도 코일(50)이 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)을 가열하는 배열을 도시하지만, 하나 초과의 유도 코일이 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)을 가열하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 4의 비-제한적인 실시예에 도시된 바와 같이, 국부적인 영역을 가열하기 위한 가능한 수의 유도 코일들 및 그것들의 위치들에 관한 상기 논의는 이 발명의 범위 내에서 다양한 유형들의 온간 성형 동작들에서 사용될 수 있는 다른 국부적인 영역 기하학적 구조들에 대해 동일하게 적용한다는 것이 이해될 것이다.As further shown in FIG. 4, in arrangement 40, inductively heating the localized region 46 of the ferroalloy surface 44 may result in the localized region 46 of the ferroalloy surface 44 to be inductively heated. One or more induction coils 50 disposed on the opposite side 52 can be used. 4 shows an arrangement in which one induction coil 50 heats the localized region 46 of the ferroalloy surface 44, while more than one induction coil has a localized region 46 of the ferroalloy surface 44. It will be appreciated that it can be used to heat). As shown in the non-limiting embodiment of FIG. 4, the above discussion regarding the possible number of induction coils and their positions for heating a localized region is not limited to various types of warm forming operations within the scope of the present invention. It will be appreciated that the same applies to other local area geometries that may be used in the art.

간접 유도 가열을 이용하는 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)이 성형 온도 범위에서의 성형 온도로 철 합금 표면(44)의 국부적인 영역(46)에 의해 도전 가열될 때, 그 후 금속 제품(42)은 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)에서 금속 제품(42)을 소성 변형시킴으로써 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형된다(14).In a non-limiting embodiment according to the invention using indirect induction heating, the local region 48 of the metal product 42 is a local region 46 of the iron alloy surface 44 at a forming temperature in the forming temperature range. When electrically heated, the metal product 42 is then bent or otherwise molded 14 by plastic deformation of the metal product 42 in the localized region 48 of the metal product 42.

본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 여기에 개시된 간접 유도 가열 방법은 이에 제한되지 않지만, 티타늄 합금들, 니켈-계 합금들, 및 특수 강들(예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강(HSLA), 외장 강들 등)과 같은, 난성형 금속 재료들을 포함하는 금속 제품들을 절곡하고 다른 방법으로 성형하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 여기에 개시된 간접 유도 가열 방법은 금속 제품을 포함하는 금속 또는 금속 합금의 용융 온도의 0.2 내지 0.5의 성형 온도 범위에서의 성형 온도로 금속 제품의 국부적인 영역을 가열한다. 본 발명에 따른 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 여기에 개시된 간접 유도 가열 방법은 금속 제품을 포함하는 금속 또는 금속 합금의 용융 온도의 0.24 내지 0.30의 성형 온도 범위에서의 성형 온도로 금속 제품의 국부적인 영역을 가열한다.In a non-limiting embodiment according to the present invention, the indirect induction heating method disclosed herein is not limited thereto, but titanium alloys, nickel-based alloys, and special steels (eg, stainless steel, high-strength low-alloy) Metal products including refractory metal materials, such as steel (HSLA), facing steels, etc.), and may be used to bend and otherwise form. In addition, in a non-limiting embodiment according to the invention, the indirect induction heating method disclosed herein is characterized in that the induction heating method of the metal product is carried out at a forming temperature in the range of 0.2 to 0.5 of the melting temperature of the metal or metal alloy comprising the metal Heat the local area. In another non-limiting embodiment according to the invention, the indirect induction heating method disclosed herein is characterized in that the metal product is formed at a forming temperature in the forming temperature range of 0.24 to 0.30 of the melting temperature of the metal or metal alloy comprising the metal product. Heat the local area.

여기에 개시된 방법들의 특정한 비-제한적인 실시예들에서, 및 특히 도 3 및 도 4을 참조하면, 성형(36)은 이에 제한되지 않지만, 절곡, 드로잉, 펀칭, 스탬핑, 및 롤 성형과 같은, 공정들을 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)은 잉곳(ingot), 빌릿(billet), 블룸(bloom), 환봉(round bar), 각재(square bar), 압출(extrusion), 튜브(tube), 파이프(pipe), 슬랩(slab), 판재(sheet), 및 판과 같은, 공장 제품으로 이루어지거나 또는 이를 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)은 금속 합금 판이고, 금속 합금판의 국부적인 영역은 선형 영역이며, 성형 단계(36)는 금속 합금판의 선형 영역에서 금속 합금판을 절곡하는 단계를 포함한다.In certain non-limiting embodiments of the methods disclosed herein, and in particular with reference to FIGS. 3 and 4, the forming 36 is not limited thereto, such as bending, drawing, punching, stamping, and roll forming, Processes. In another non-limiting embodiment, the metal product 42 includes an ingot, a billet, a bloom, a round bar, a square bar, an extrusion, a tube ( or consist of factory products, such as tubes, pipes, slabs, sheets, and plates. In another non-limiting embodiment, the metal product 42 is a metal alloy plate, the local area of the metal alloy plate is a linear region, and the forming step 36 removes the metal alloy plate in the linear region of the metal alloy plate. Bending.

다시 도 4를 참조하면, 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)은 성형 단계(36) 동안 소성 변형될 금속 재료에 바로 인접한 금속 재료의 영역을 포함한다. 비-제한적인 실시예들에서, 국부적인 영역(48)은 약 0.5 인치(1.27 cm)까지, 약 1 인치(2.54 cm)까지, 약 2 인치(5.04 cm)까지, 약 3 인치(7.62 cm)까지, 약 4 인치(10.16 cm)까지, 또는 성형 단계(36) 동안 소성 변형될 제품(42)의 금속 재료로부터 떨어진 더 큰 거리를 연장하는 금속 재료의 영역을 포함한다. 보다 두꺼운 제품 형태들을 성형하기 위해, 국부적인 영역의 면적은 성형 동안 소성 변형을 겪는 금속 재료의 영역이 원하는 절곡 온도 또는 다른 성형 온도에 있음을 보장하기 위해 증가될 수 있다는 것이 예상된다.Referring again to FIG. 4, in a non-limiting embodiment, the localized area 48 of the metal product 42 includes an area of the metal material immediately adjacent to the metal material to be plastically deformed during the forming step 36. In non-limiting embodiments, local area 48 is up to about 0.5 inches (1.27 cm), up to about 1 inch (2.54 cm), up to about 2 inches (5.04 cm), about 3 inches (7.62 cm) Up to about 4 inches (10.16 cm), or an area of metal material extending a greater distance away from the metal material of the product 42 to be plastically deformed during the forming step 36. In order to mold thicker product forms, it is envisaged that the area of the localized area can be increased to ensure that the area of the metal material undergoing plastic deformation during molding is at the desired bending temperature or other forming temperature.

간접 유도 가열을 수반하는 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)은 선형 영역이다. 간접 유도 가열을 이용하는 특정 비-제한적인 실시예들에서, 선형 영역은 절곡될 판 또는 다른 금속 제품의 절곡선을 포함하고 이를 둘러싸는 영역이며, 선형 영역은 절곡선의 모두 또는 일부를 따라, 약 0.5 인치(1.27 cm)까지, 약 1 인치(2.54 cm)까지, 약 2 인치(5.04 cm)까지, 약 3 인치(7.62 cm)까지, 약 4 인치(10.16 cm)까지, 또는 절곡선의 측면들 중 하나 또는 둘 모두에 대한 보다 큰 거리를 연장할 수 있다. 또한, 보다 두꺼운 판을 절곡하기 위해, 선형 영역의 면적이 증가될 수 있다는 것이 예상된다.In a non-limiting embodiment according to the invention involving indirect induction heating, the local region 48 of the metal product 42 is a linear region. In certain non-limiting embodiments using indirect induction heating, a linear region is an area that includes and surrounds a bend of the plate or other metal product to be bent, the linear area being along about all or part of the bend line. Up to 0.5 inches (1.27 cm), up to about 1 inch (2.54 cm), up to about 2 inches (5.04 cm), up to about 3 inches (7.62 cm), up to about 4 inches (10.16 cm), or sides of the bend Greater distances can be extended for either or both. It is also anticipated that the area of the linear region can be increased in order to bend thicker plates.

금속 제품(42)을 온간 성형하기 위한 간접 유도 가열을 이용하는 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)은 티타늄 합금을 포함한다. 특정한 비-제한적인 실시예들에서, 티타늄 합금은 ASTM 등급들 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, 및 38 티타늄 합금들로부터 선택된다.In a non-limiting embodiment that uses indirect induction heating to warmly form the metal product 42, the metal product 42 comprises a titanium alloy. In certain non-limiting embodiments, the titanium alloy is selected from ASTM grades 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, and 38 titanium alloys. .

금속 제품(42)을 온간 성형하기 위한 간접 유도 가열을 이용하는 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품은 고 경도 특수 강을 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)은 400 BHN 강 외장 합금, 500 BHN 강 외장 합금, 600 BHN 강 외장 합금, 700 BHN 강 외장 합금, 고 강도 저 합금 강, RHA 합금, HHA 합금, 및 UHH 합금으로부터 선택된 재료를 포함한다.In another non-limiting embodiment that uses indirect induction heating to warm form the metal product 42, the metal product comprises high hardness special steel. In a non-limiting embodiment, the metal product 42 is made of 400 BHN steel sheath alloy, 500 BHN steel sheath alloy, 600 BHN steel sheath alloy, 700 BHN steel sheath alloy, high strength low alloy steel, RHA alloy, HHA alloy, And materials selected from UHH alloys.

특히 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 비-제한적인 측면은 판(42)의 구성 내에 있는 금속 제품을 절곡하기 위해 간접 유도 가열을 사용하는 단계를 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 판의 국부적인 영역(48)은 선형 영역을 포함하며, 성형 단계(36)는 선형 영역에서 판을 절곡하는 단계를 포함한다.With particular reference to FIG. 4, a non-limiting aspect according to the present invention includes the use of indirect induction heating to bend a metal product within the construction of the plate 42. In a non-limiting embodiment, the local region 48 of the plate comprises a linear region, and the forming step 36 includes bending the plate in the linear region.

비-제한적인 실시예들에서, 금속 제품(42)은 적어도 0.125 인치 (3.175 mm)의 두께를 가진다. 다른 비-제한적인 실시예들에서, 금속 제품(42)은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 가진다.In non-limiting embodiments, the metal product 42 has a thickness of at least 0.125 inches (3.175 mm). In other non-limiting embodiments, the metal product 42 has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).

비-제한적인 실시예에서, 판(42)이 포함되는 금속 재료가 Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 티타늄 합금(UNS 54250)일 때, 성형 온도 범위는 728℉ 내지 874℉(387℃ 내지 468℃)이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 재료가 티타늄 합금일 때, 성형 온도 범위는 700℉ 내지 900℉이다.In a non-limiting embodiment, when the metal material that includes the plate 42 is a Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 titanium alloy (UNS 54250), the molding temperature range is from 728 ° F. to 874 ° F. 387 ° C. to 468 ° C.). In another non-limiting embodiment, when the metal material is a titanium alloy, the molding temperature range is from 700 ° F to 900 ° F.

비-제한적인 실시예들에서, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)은 성형(36) 후 적어도 1t의 절곡 반경을 가질 수 있다. 다른 비-제한적인 실시예들에서, 금속 제품(42)의 국부적인 영역(48)은 성형(36) 후 적어도 6t, 적어도 4t, 또는 적어도 2t의 절곡 반경을 가질 수 있다.In non-limiting embodiments, the local area 48 of the metal product 42 may have a bend radius of at least 1 t after the molding 36. In other non-limiting embodiments, the local region 48 of the metal product 42 may have a bending radius of at least 6t, at least 4t, or at least 2t after the forming 36.

특정 비-제한적인 실시예들에서, 금속 제품은 공장 제품이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 제품(42)은 잉곳, 빌릿, 블룸, 환봉, 각재, 압출, 튜브, 파이프, 슬랩, 판재, 및 판 중 하나이다.In certain non-limiting embodiments, the metal product is a factory product. In another non-limiting embodiment, the metal product 42 is one of ingots, billets, blooms, round bars, horns, extrusions, tubes, pipes, slabs, plates, and plates.

본 발명의 비-제한적인 측면은 국부적인 간접 유도 가열을 사용하여 금속판을 절곡하기 위한 방법에 관한 것이다. 금속판은 금속 제품의 일 실시예이기 때문에, 도 3 및 도 4에 대한 참조가 다시 이루어진다. 금속판(42)을 절곡하기 위한 방법(30) 및 배열(40)은, 철 합금 표면(44)상에 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 판(42)을 배치하는 단계(32); 금속판(42)의 선형 영역(48)과 접촉하는 철 합금 표면(44)의 선형 표면 영역(46)을 미리 결정된 온도로 유도 가열하고, 그에 의해 판(42)의 선형 영역(48)을 절곡 온도 범위 이내의 절곡 온도로 도전 가열하는 단계(34); 및 선형 영역(48)에서 판(42)을 절곡하는 단계(36)를 포함한다.A non-limiting aspect of the invention relates to a method for bending a metal plate using local indirect induction heating. Since the metal plate is one embodiment of a metal product, reference is again made to FIGS. 3 and 4. The method 30 and arrangement 40 for bending the metal plate 42 may include: placing 32 a metal plate 42 comprising a material selected from a metal and a metal alloy on the iron alloy surface 44; Induction heating of the linear surface area 46 of the iron alloy surface 44 in contact with the linear area 48 of the metal plate 42 to a predetermined temperature, thereby causing the linear area 48 of the plate 42 to be bent at a bending temperature. Conducting heating 34 to a bending temperature within a range; And bending 36 the plate 42 in the linear region 48.

절곡은 성형의 일 실시예이다. 따라서, 온간 성형 금속 제품들에 대한 국부적인 간접 유도 가열에 유용한 여기에 설명된 모든 상태들이 금속 판들을 온간 절곡하기 위한 국부적인 간접 유도 가열의 비-제한적인 실시예들에 동일하게 적용한다는 것이 이해될 것이다. 또한, 금속 판들은 다양한 비-제한적인 실시예들에서 및 다른 방법으로 여기에 구체적으로 개시된 금속 재료들 중 임의의 것을 포함할 수 있으며, 판들은 여기에 논의된 국부적인 간접 유도 가열의 다양한 비-제한적인 실시예들에 의해 가공될 수 있다.Bending is one embodiment of molding. Thus, it is understood that all of the conditions described herein useful for local indirect induction heating for warm formed metal products apply equally to non-limiting embodiments of local indirect induction heating for warm bending of metal plates. Will be. In addition, the metal plates may include any of the metal materials specifically disclosed herein in various non-limiting embodiments and in other ways, wherein the plates may include various non- It may be processed by limited embodiments.

비-제한적인 실시예에서, 금속판(42)은 적어도 0.125 인치(3.175 mm)의 두께를 가진다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속판은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 가진다.In a non-limiting embodiment, the metal plate 42 has a thickness of at least 0.125 inches (3.175 mm). In another non-limiting embodiment, the metal plate has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).

본 발명의 하나의 비-제한적인 측면은 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 금속 재료를 포함하는 제품들의 간접적인 국부적인 유도 가열을 위한 디바이스에 관한 것이다. 이제 도 5를 참조하면, 비-제한적인 실시예에서, 디바이스(60)는 철 합금 표면(64)을 포함하는 지지대(62), 및 적어도 하나의 유도 가열 디바이스(66)를 포함한다. 적어도 하나의 유도 가열 디바이스(66)는 철 합금 표면의 국부적인 영역(67)(선들(67a)에 의해 경계가 이루어진)을 유도 가열하도록 위치되고 적응된다. 도 5는 철 합금 표면(64)의 국부적인 영역(67)을 가열하기 위해 이용되는 하나의 유도 가열 디바이스(66)를 도시하지만, 하나 초과의 유도 가열 디바이스(66)가 철 합금 표면(64)의 국부적인 영역(67)을 가열하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 5는 일반적으로 선형 구성을 가진 국부적인 영역(67)을 유도 가열하기 위한 디바이스를 도시하지만, 본 발명의 범위는 다른 기하학적 형상들 및/또는 방향들을 가지는 국부적인 영역들을 유도 가열하기 위해 유도 코일들의 수, 형상들, 및/또는 위치들을 변경하는 것도 포함하며, 다양한 유형들의 성형 동작들에 대해 유용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 비-제한적인 실시예에서, 철 합금 표면의 유도 가열된 국부적인 영역은 철 합금 표면상에 위치된 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품의 국부적인 영역을 미리 결정된 온도로 도전 가열하도록 적응된다.One non-limiting aspect of the invention relates to a device for indirect local induction heating of articles comprising a metal material selected from metals and metal alloys. Referring now to FIG. 5, in a non-limiting embodiment, the device 60 includes a support 62 that includes an iron alloy surface 64, and at least one induction heating device 66. At least one induction heating device 66 is positioned and adapted to inductively heat a localized region 67 (bounded by lines 67a) of the iron alloy surface. FIG. 5 shows one induction heating device 66 used to heat a localized region 67 of the iron alloy surface 64, although more than one induction heating device 66 may have an iron alloy surface 64. It will be appreciated that it can be used to heat the local region 67 of. In addition, FIG. 5 shows a device for inductively heating a localized region 67 having a generally linear configuration, although the scope of the present invention is intended for inductively heated localized regions having different geometries and / or directions. It will be appreciated that it also includes changing the number, shapes, and / or positions of induction coils, and may be useful for various types of forming operations. In a non-limiting embodiment, the induction heated localized region of the iron alloy surface is adapted to conduct conductively heated to a predetermined temperature a localized region of the metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy located on the iron alloy surface. Is adapted.

성형 동작에서, 예를 들면, 금속판 또는 다른 금속 제품을 절곡할 때와 같이, 적어도 하나의 유도 가열 디바이스(66)는 철 합금 표면(64)의 국부적인 영역(67)을 미리 결정된 온도로 유도 가열하기 위해 활성화된다. 비-제한적인 실시예에서, 미리 결정된 온도는 절곡될 금속 또는 금속 합금판 또는 다른 제품의 절곡 온도이다. 절곡될 금속 또는 금속 합금 제품(도시되지 않음)은 철 합금 표면(64)과 접촉하여 배치된다. 철 합금판의 유도 가열된 국부적인 영역(67)과 접촉한 금속 또는 금속 합금판의 국부적인 영역은 비-제한적인 실시예에서, 금속 또는 금속 합금 판이 절곡될 때의 온도인, 미리 결정된 온도로 도전 가열된다.In the forming operation, for example, when bending a metal plate or other metal product, the at least one induction heating device 66 inductively heats the localized region 67 of the iron alloy surface 64 to a predetermined temperature. Is activated to In a non-limiting embodiment, the predetermined temperature is the bending temperature of the metal or metal alloy plate or other article to be bent. The metal or metal alloy product (not shown) to be bent is placed in contact with the iron alloy surface 64. The local area of the metal or metal alloy plate in contact with the induction heated local area 67 of the iron alloy plate is, in a non-limiting embodiment, a predetermined temperature, which is the temperature at which the metal or metal alloy plate is bent. Conductive heating.

비-제한적인 실시예에서, 철 합금 표면(64) 및 지지대(62)는 동일한 철 합금을 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 철 합금 표면(64) 및 지지대(62)는 하나의 조각이며, 철 합금 표면(62)은 지지대(62)의 표면이다. 하나의 비-제한적인 실시예에서, 지지대(62)는 철 합금 판재 및 철 합금 판 중 적어도 하나를 포함한다. 특정한 비-제한적인 실시예들에서, 철 합금 표면은 탄소 강, 강 합금, 및 스테인리스 강으로부터 선택된 재료를 포함한다. 다른 비-제한적인 실시예들에서, 철 합금 표면(64)은 지지대(62)의 표면이며, 표면(64) 및 지지대(62)는 저 탄소 강(low carbon steel), 강 합금, 및 페라이트 스테인리스 강 합금 중 적어도 하나로 구성된다.In a non-limiting embodiment, iron alloy surface 64 and support 62 comprise the same iron alloy. In another non-limiting embodiment, the iron alloy surface 64 and the support 62 are one piece, and the iron alloy surface 62 is the surface of the support 62. In one non-limiting embodiment, the support 62 includes at least one of an iron alloy plate and an iron alloy plate. In certain non-limiting embodiments, the iron alloy surface comprises a material selected from carbon steel, steel alloy, and stainless steel. In other non-limiting embodiments, the iron alloy surface 64 is the surface of the support 62, and the surface 64 and the support 62 are low carbon steel, steel alloy, and ferritic stainless steel. It is composed of at least one of the steel alloys.

본 발명에 따른 비-제한적인 실시예에서, 유도 가열 디바이스들(66) 중 하나 이상은 하나 이상의 유도 코일들을 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 하나 이상의 유도 가열 디바이스들(66)은 철 합금 표면의 특정 재료와 결합하는 주파수로 튜닝된다. 예를 들면, 철 합금 표면(64)은 강 합금으로 구성될 수 있으며, 유도 코일의 교번 자기장의 주파수는 강 합금을 최적으로 가열하도록 조정된다. 특정 재료들을 가열하기 위한 유도 코일들의 튜닝은 이 기술분야의 숙련자에게 알려져 있으며 여기에서 추가로 상술될 필요는 없다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는 철 합금 표면(64)의 맞은 편에 위치되며, 철 합금 표면(64)의 선형 영역을 유도 가열하도록 적응된다.In a non-limiting embodiment according to the invention, one or more of the induction heating devices 66 comprise one or more induction coils. In another non-limiting embodiment, one or more induction heating devices 66 are tuned to a frequency that engages a particular material of the iron alloy surface. For example, the iron alloy surface 64 may be composed of a steel alloy, and the frequency of the alternating magnetic field of the induction coil is adjusted to optimally heat the steel alloy. Tuning of induction coils for heating certain materials is known to those skilled in the art and need not be further detailed herein. In another non-limiting embodiment, the at least one induction heating device is located opposite the iron alloy surface 64 and is adapted to induction heating a linear region of the iron alloy surface 64.

특정한 비-제한적인 실시예들에서, 디바이스(60)는 레그들(legs)(68)을 포함하는 유도 가열 테이블의 형태일 수 있다. 또한, 선택적으로, 디바이스는 국부적인 영역(69) 내의 가열을 보다 양호하게 포함하기 위해 및 수냉식(water cooled) 유도 코일들(66)을 절연시키기 위해 국부적인 영역(67)으로부터 떨어진 면적들에 절연 처리(insulation)(69)를 포함할 수 있다.In certain non-limiting embodiments, device 60 may be in the form of an induction heating table that includes legs 68. Also, optionally, the device insulates areas away from local area 67 to better include heating in local area 69 and to insulate water cooled induction coils 66. It may include an insulation 69.

본 발명의 하나의 비-제한적인 측면은 금속판 또는 다른 금속 제품의 국부적인 영역의 직접 유도 가열을 위한 디바이스에 관한 것이다. 도 6을 참조하면, 비-제한적인 실시예에서, 디바이스(70)는 지지 표면(72)을 포함하는 지지대(71), 및 적어도 하나의 유도 가열 디바이스(73)를 포함한다. 지지대(71) 및 지지 표면(72)은 적어도 하나의 유도 가열 디바이스(73)에 의해 유도 가열되지 않는 하나 이상의 재료들로부터 구성된다. 예를 들면, 지지대(71) 및 지지 표면(72)은 전기적으로 도전성이 아니며, 그러므로 유도를 사용하여 가열될 수 없는 하나 이상의 재료들로부터 구성될 수 있다. 비-제한적인 실시예에서, 지지대(71) 및 지지 표면(72)은 내화 재료를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 "내화 재료(refractory material)"는 그것들이 예를 들면, 1000℉(538℃)보다 높은 온도들과 같은, 고온을 견디도록 허용하는 화학적 및 물리적 특성들을 가지는 비-금속 재료들을 지칭한다. 지지대(71) 및 지지 표면(72)을 제조할 때 사용될 수 있는 내화 재료들은 이에 제한되지 않지만, 산화 알루미늄(aluminum oxide), 산화 규소(silicon oxide), 알루미노실리케이트들(aluminosilicates), 산화 마그네슘(magnesium oxide), 산화 지르코늄(zirconium oxide), 산화 칼슘(calcium oxide), 탄화 규소(silicon carbide), 내화 점토(fire clay), 내화 벽돌(fire brick), 마그네사이트 광석(magnesite ore), 돌로마이트 광석(dolomite ore), 크롬 광석(chrome ore), 및 그 혼합물들을 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 지지대(71) 및 지지 표면(72)은 동일한 내화 재료를 포함한다. 그러나, 지지대(71) 및 지지 표면(72)은 상이한 내화 재료들, 또는 다른 적절한 재료들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.One non-limiting aspect of the present invention relates to a device for direct induction heating of local regions of a metal plate or other metal product. Referring to FIG. 6, in a non-limiting embodiment, the device 70 includes a support 71 comprising a support surface 72, and at least one induction heating device 73. Support 71 and support surface 72 are constructed from one or more materials that are not induction heated by at least one induction heating device 73. For example, support 71 and support surface 72 are not electrically conductive and therefore may be constructed from one or more materials that cannot be heated using induction. In a non-limiting embodiment, the support 71 and the support surface 72 comprise a refractory material. As used herein, the term “refractory material” refers to non-having chemical and physical properties that allow them to withstand high temperatures, such as, for example, temperatures higher than 1000 ° F. (538 ° C.). Refers to metallic materials. Refractory materials that can be used when manufacturing the support 71 and the support surface 72 include, but are not limited to, aluminum oxide, silicon oxide, aluminosilicates, magnesium oxide ( magnesium oxide, zirconium oxide, calcium oxide, silicon carbide, fire clay, fire brick, magnesite ore, dolomite ore ore), chrome ore, and mixtures thereof. In a non-limiting embodiment, the support 71 and the support surface 72 comprise the same refractory material. However, it will be appreciated that the support 71 and the support surface 72 may comprise different refractory materials, or other suitable materials.

적어도 하나의 유도 가열 디바이스(73)는 지지대(71)의 지지 표면(72)상에 위치되는 금속 제품(75)의 국부적인 영역(74)(선들(74a)에 의해 경계가 이루어진)을 유도 가열하도록 위치되고 적응된다. 금속 제품(75)은 디바이스(70)의 소자가 아니며, 디바이스(70)의 기능을 보다 양호하게 예시하기 위해 도 6에 포함된다는 것이 이해된다. 도 6은 지지 표면(72)상에 배치된 금속 제품(75)의 국부적인 영역(74)을 가열하기 위해 하나의 유도 가열 디바이스(73)를 도시하지만, 하나 초과의 유도 가열 디바이스(73)가 지지 표면(72)상에 위치된 금속 제품(75)의 국부적인 영역(74)을 가열하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 6의 비-제한적인 실시예는 지지대(71) 아래에 위치된 유도 코일(73)을 도시하지만, 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 적어도 하나의 유도 코일 또는 다른 유도 가열 디바이스(73)가 지지대에 내장될 수 있다. 또한, 도 6은 일반적으로 선형 구성을 가지는 국부적인 영역(74)의 직접 유도 가열을 위한 디바이스를 도시하지만, 본 발명의 범위는 다른 기하학적 형상들 및/또는 방향들을 가지는 국부적인 영역들을 직접 유도 가열하기 위해 유도 코일들의 수, 형상들, 및/또는 위치들을 변경하는 것도 포함하며 다양한 유형들의 성형 동작들에 유용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.At least one induction heating device 73 inductively heats a localized area 74 (bounded by lines 74a) of the metal product 75 located on the support surface 72 of the support 71. Is positioned and adapted to. It is understood that the metal product 75 is not an element of the device 70 and is included in FIG. 6 to better illustrate the function of the device 70. FIG. 6 shows one induction heating device 73 for heating a localized area 74 of the metal product 75 disposed on the support surface 72, but more than one induction heating device 73 is shown. It will be appreciated that it may be used to heat the localized area 74 of the metal product 75 located on the support surface 72. In addition, although the non-limiting embodiment of FIG. 6 shows an induction coil 73 positioned under the support 71, in another non-limiting embodiment, at least one induction coil or other induction heating device ( 73 may be embedded in the support. 6 also shows a device for direct induction heating of local area 74 having a generally linear configuration, the scope of the present invention is direct induction heating of local areas with other geometries and / or directions. It will be appreciated that it may also be useful for various types of forming operations, including changing the number, shapes, and / or locations of induction coils in order to do so.

예를 들면, 금속판 또는 다른 금속 제품을 절곡하는 것과 같은, 성형 동작시, 디바이스(70)의 적어도 하나의 유도 가열 디바이스(73)는 금속 제품(75)의 국부적인 영역(74)을 미리 결정된 온도로 직접 유도 가열하기 위해 활성화된다. 금속 제품(75)이 금속판이고 성형 동작이 절곡 동작인 비-제한적인 실시예에서, 미리 결정된 온도는 절곡 온도 범위 내에서 금속 판(75)의 절곡 온도이다.In a forming operation, such as, for example, bending a metal plate or other metal product, at least one induction heating device 73 of the device 70 may cause the localized region 74 of the metal product 75 to have a predetermined temperature. Activated to direct induction heating. In a non-limiting embodiment where the metal product 75 is a metal plate and the forming operation is a bending operation, the predetermined temperature is the bending temperature of the metal plate 75 within the bending temperature range.

유도 가열 디바이스(73)가 하나 이상의 수냉식 유도 코일들인 특정 비-제한적인 실시예들에서, 디바이스(70)는 레그들(76)을 포함하는 유도 가열 테이블의 형태일 수 있다. 또한, 선택적으로, 디바이스는 국부적인 영역(74) 내에서의 가열을 더욱 양호하게 포함하기 위해 및 수냉식 유도 코일들(73)을 절연시키기 위해 단열(thermal insulation)(77)을 포함할 수 있다.In certain non-limiting embodiments where the induction heating device 73 is one or more water cooled induction coils, the device 70 may be in the form of an induction heating table that includes legs 76. Also, optionally, the device may include thermal insulation 77 to better include heating in local area 74 and to insulate the water-cooled induction coils 73.

본 발명에 따른 직접적 및 간접적 국부적인 유도 가열의 다양한 비-제한적인 실시예들에 관하여, 가열될 국부적인 영역에 대하여 유도 코일들의 위치 결정은 가열되는 국부적인 영역에서의 온도 분포에 영향을 미친다는 것이 이해될 것이다. 도 7a 및 도 7b는 금속 제품의 국부적인 영역을 가열하기 위한 직접 유도 가열 디바이스(70) 및 간접 유도 가열 디바이스(60)를 위한 지지대(62, 71)의 비-제한적인 실시예들의 개략적인 표현들이다. 지지대(62, 71)는 표면(64, 72) 및 반대 표면(80)을 포함한다. 디바이스(60, 70)의 비-제한적인 실시예들에서, 적어도 하나의 유도 코일(66, 73)은 반대 표면에 인접하여 위치될 수 있다. 도 7a 및 도 7b의 비-제한적인 실시예는 6개의 유도 코일들의 일부들(66, 73)을 도시하며, 여기에서 각각의 코일(66, 73)의 단부들은 전자석 전원 공급 장치에 연결된다. 그러나, 또한, 도 7a 및 도 7b의 도시는 반대 표면에 인접하여 위치되고 사문석 형상(serpentine shape)을 가지는 하나의 유도 코일을 포함하는 비-제한적인 실시예를 표현하기 위해 해석될 수 있으며, 여기에서 단지 코일(66, 73)의 가장 바깥쪽 단면들만이 전자석 전원 공급 장치에 연결된다. 도 7a 및 도 7b에 도시되는 코일들의 부분들을 연결하는 사문석 유도 코일의 절곡 단면들은 이들 도면들에 도시되지 않는다.With regard to various non-limiting embodiments of direct and indirect local induction heating according to the invention, the positioning of induction coils relative to the local area to be heated affects the temperature distribution in the local area to be heated. Will be understood. 7A and 7B are schematic representations of non-limiting embodiments of supports 62, 71 for a direct induction heating device 70 and an indirect induction heating device 60 for heating a local area of a metal product. admit. Supports 62 and 71 include surfaces 64 and 72 and opposing surfaces 80. In non-limiting embodiments of the device 60, 70, at least one induction coil 66, 73 may be located adjacent to the opposite surface. The non-limiting embodiment of FIGS. 7A and 7B shows portions 66, 73 of six induction coils, where the ends of each coil 66, 73 are connected to an electromagnet power supply. However, the illustrations of FIGS. 7A and 7B can also be interpreted to represent a non-limiting embodiment comprising one induction coil positioned adjacent to the opposite surface and having a serpentine shape. Only the outermost cross sections of the coils 66, 73 are connected to the electromagnet power supply. The bent cross-sections of the serpentine induction coil connecting the parts of the coils shown in FIGS. 7A and 7B are not shown in these figures.

도 7a 및 도 7b에서, 반대 표면으로부터의 적어도 하나의 유도 코일(66, 73)의 거리는 화살표(A)에 의해 표현된다. 비-제한적인 실시예에서, 거리(A)는 약 0.5 인치(1.27 cm)이다. 코일들 또는 적어도 하나의 코일(66, 73)의 단면 사이의 거리는 화살표(B)에 의해 표현된다. 비-제한적인 실시예에서, 거리(B)는 약 3 인치(7.62 cm)이다. 지지대(62, 71)의 두께는 화살표(C)에 의해 표현된다. 비-제한적인 실시예에서, 거리(C)는 약 1 인치(2.54 cm)이다.In FIGS. 7A and 7B, the distance of at least one induction coil 66, 73 from the opposite surface is represented by arrow A. FIG. In a non-limiting embodiment, the distance A is about 0.5 inches (1.27 cm). The distance between the coils or the cross section of the at least one coil 66, 73 is represented by arrow B. In a non-limiting embodiment, the distance B is about 3 inches (7.62 cm). The thickness of the supports 62, 71 is represented by the arrow C. In a non-limiting embodiment, the distance C is about 1 inch (2.54 cm).

디바이스(60, 70)의 비-제한적인 실시예에서, 전자석 전원 공급 장치의 주파수 및 전력은 간접 유도 가열 디바이스(60)에서의 철 합금 표면(64)의 국부적인 영역(67), 또는 직접 유도 가열 디바이스(70)에서의 특정 금속 제품(75)의 국부적인 영역(74)을 효과적으로 가열하기 위해 선택된다. 티타늄 및 티타늄 합금들을 가열하기 위한 직접 유도 가열 디바이스의 비-제한적인 실시예에서, 전자석 전력 공급 장치는 약 6 KA에서 150 KW 및 1 KHz로 동작될 수 있다.In a non-limiting embodiment of the devices 60, 70, the frequency and power of the electromagnet power supply are locally induced 67, or direct induction, of the ferroalloy surface 64 in the indirect induction heating device 60. It is selected to effectively heat the localized area 74 of the particular metal product 75 in the heating device 70. In a non-limiting embodiment of a direct induction heating device for heating titanium and titanium alloys, the electromagnet power supply can be operated at 150 KW and 1 KHz at about 6 KA.

이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 비-제한적인 측면은 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속판 또는 다른 금속 제품을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하기 위한 시스템에 관한 것이다. 비-제한적인 실시예에서, 상기 시스템은 예를 들면, 여기에서의 다양한 비-제한적인 실시예들에 논의된 바와 같이, 가열 디바이스(60, 70), 및 가열 디바이스에 근접하거나 또는 인접하여 위치되며, 선형 또는 다른 국부적인 영역의 온도가 원하는 온도 범위 아래로 냉각되기 전에 선형 또는 다른 국부적인 영역을 따라(즉, 선형 또는 다른 국부적인 영역에서) 금속 제품을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하도록 적응된 절곡 장치(80) 또는 다른 성형 장치를 포함한다. 비-제한적인 실시예들에서, 가열 디바이스(60, 70)는 선형 또는 국부적인 영역을 절곡 온도 또는 다른 성형 온도 범위에서의 절곡 온도 또는 다른 성형 온도로 가열한다. 비-제한적인 실시예에서, 절곡 또는 성형 장치는 가열 디바이스에 근접하여 위치되며 선형 또는 다른 국부적인 영역이 절곡 또는 다른 성형 온도 범위 아래로 냉각되기 전에 선형 또는 다른 국부적인 영역을 따라(즉, 선형 또는 다른 국부적인 영역에서) 금속 제품을 절곡하거나 또는 다른 방법으로 성형하도록 적응된다.Referring now to FIG. 8, another non-limiting aspect of the invention relates to a system for bending or otherwise forming a metal plate or other metal product comprising a material selected from metals and metal alloys. In a non-limiting embodiment, the system is positioned close to or adjacent to the heating device 60, 70, and the heating device, for example, as discussed in various non-limiting embodiments herein. Adapt to bending or otherwise forming a metal product along a linear or other local region (ie, in a linear or other local region) before the temperature in the linear or other local region cools below the desired temperature range. Bending device 80 or other forming device. In non-limiting embodiments, the heating device 60, 70 heats the linear or local region to a bending temperature or other molding temperature at the bending temperature or other molding temperature range. In a non-limiting embodiment, the bending or forming apparatus is located in proximity to the heating device and along the linear or other local region (ie, linear) before the linear or other local region cools below the bending or other forming temperature range. Or in other local areas) is adapted to bend or otherwise form the metal product.

도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 측면은 성형된 탄도 외장판(90)에 관한 것이다. 비-제한적인 실시예에서, 본 발명에 따른 성형된 탄도 외장판(90)은 화살표들(92a, 92b)에 의해 지정된 "t"의 두께를 가지며, 화살표(96)에 의해 도시된 바와 같이 약 2t의 절곡 반경을 가지는 적어도 하나의 절곡 영역(94)을 포함한다. 본 발명에 따른 비-제한적인 실시예들에서, 탄도 외장판(90)은 적어도 0.125 인치(3.175 mm), 또는 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께("t")를 가진다. 도 9는 약 2t의 절곡 반경(96)을 가진 두 개의 절곡 영역들(94)을 가지는 성형된 탄도 외장판(90)을 도시하지만, 본 발명에 따른 성형된 탄도 외장판(90)의 다른 비-제한적인 실시예들은 적어도 1t, 적어도 2t, 적어도 4t, 또는 적어도 6t의 절곡 반경(96)을 가진 적어도 하나의 절곡 영역(94)을 가진다. 또 다른 실시예에서, 성형된 탄도 외장판은 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 및 특수 강(예컨대, 스테인리스 강, 고-강도 저-합금 강(HSLA), 외장 강 등) 중 하나를 포함한다. 본 발명에 따른 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 탄도 외장판(90)의 절곡 영역(94)은 표면 결함들, 선상의 결함 지시모양들, 및 균열들이 없다.Referring to FIG. 9, another aspect of the present invention relates to a molded ballistic face plate 90. In a non-limiting embodiment, the shaped ballistic shroud 90 according to the present invention has a thickness of “t” designated by arrows 92a and 92b and is approximately as shown by arrow 96. At least one bending area 94 having a bending radius of 2t. In non-limiting embodiments according to the present invention, the ballistic shroud 90 has a thickness "t" of at least 0.125 inches (3.175 mm), or at least 0.1875 inches (4.763 mm). 9 shows a molded ballistic sheath 90 having two bend regions 94 with a bend radius 96 of about 2 t, but with a different ratio of shaped ballistic sheath 90 according to the present invention. Limiting embodiments have at least one bend area 94 with a bend radius 96 of at least 1t, at least 2t, at least 4t, or at least 6t. In yet another embodiment, the shaped ballistic sheath comprises one of a titanium alloy, a nickel-based alloy, and special steel (eg, stainless steel, high-strength low-alloy steel (HSLA), sheath steel, etc.). In another non-limiting embodiment according to the present invention, the bent area 94 of the ballistic shroud 90 is free of surface defects, linear defect indications, and cracks.

본 발명의 또 다른 측면은 본 발명의 성형된 탄도 외장판(90)의 일 실시예를 포함하는 제조물에 관한 것이다. 특정 비-제한적인 실시예들에 따르면, 상기 제조물은 모놀리식 헐(monolithic hull), V-형 헐, 폭발 보호 차량 언더벨리(underbelly)(지뢰들 및 다른 폭발 디바이스들로부터의 보호를 위한), 및 폭발 보호를 위한 엔클로저(enclosure) 중 하나의 형태인 성형된 탄도 외장판(90)으로 이루어지거나 또는 이를 포함한다.Another aspect of the invention relates to an article of manufacture comprising one embodiment of the molded ballistic faceplate 90 of the present invention. According to certain non-limiting embodiments, the article of manufacture is a monolithic hull, V-type hull, explosion protection vehicle underbelly (for protection from mines and other explosion devices). Or a molded ballistic shroud 90 in the form of one of an enclosure for explosion protection.

본 발명에 따른 특정 비-제한적인 실시예들을 도시하는 여러 예들은 다음과 같다.Several examples illustrating specific non-limiting embodiments in accordance with the present invention are as follows.

예 1Example 1

유도 가열 디바이스는 유도 가열 테이블의 형태로 구성되었다. 가열 테이블의 사진이 도 10에 제공된다. 0.5 인치(1.27 cm)의 두께를 가지는 강 합금판이 지지대 및 철 합금 표면으로서 사용되었다. 레그들은 판을 지지하기 위해 강 판에 용접된다. 구리 유도 코일은 강 합금판의 밑면 상에 위치되며, 강 합금판의 선형 영역을 가열하고 그에 의해 강 합금판의 철 합금 표면을 가열하도록 적응되었다. 유도 코일은 강 합금판의 강 합금과 같은 철 합금들의 가열을 위해 적합한 주파수를 사용하여 RF 전력 변압기와 함께 활성화되었다. 유도 가열 디바이스는 난성형 금속 재료들 및 다른 금속 재료들을 포함하는 금속 판들 및 다른 제품들의 국부적인 영역들을 도전 가열하는데 사용될 수 있다. 그 후, 도전 가열된 형태들은 예를 들면, 여기에서 다양한 실시예들과 함께 논의된 바와 같이 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있다.The induction heating device was configured in the form of an induction heating table. A picture of the heating table is provided in FIG. 10. A steel alloy plate with a thickness of 0.5 inch (1.27 cm) was used as the support and iron alloy surface. The legs are welded to the steel plate to support the plate. The copper induction coil is located on the underside of the steel alloy plate and has been adapted to heat the linear region of the steel alloy plate and thereby to heat the iron alloy surface of the steel alloy plate. Induction coils were activated with RF power transformers using frequencies suitable for heating iron alloys such as steel alloys of steel alloy plates. Induction heating devices can be used to conduct conductive heating of localized areas of metal plates and other products including refractory metal materials and other metal materials. The conductive heated forms may then be bent or otherwise molded, for example, as discussed herein with various embodiments.

예 2Example 2

1 인치(2.54 cm)의 두께를 가지는 ATI 425® 티타늄 합금(Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 합금, UNS R54250)의 판은 알레거니 테크놀러지스 주식회사(Allegheny Technologies Incorporated company), 알바니 OR(Albany OR), ATI 와 장(ATI Wah Chang)으로부터 획득되었다. 판은 종래의 공장 관례들을 통해 열간 압연되며(hot rolled), 공장-어닐링된 상태로 수신되었다. 판은 12 인치×30 인치 샘플들로 잘라졌다. 예 1에 설명된 유도 가열 테이블은 철 합금 표면의 국부적인 선형 영역이 800℉(428℃)의 온도로 유도 가열되도록 구성되었다. 티타늄 합금판 샘플들은 각각의 샘플의 의도된 절곡선이 유도 가열 테이블의 가열된 국부적인 영역 위에 위치되고, 그에 의해 각각의 샘플의 국부적인 영역이 도전 가열되도록, 유도 테이블 상에 순차적으로 위치되었다. 보다 구체적으로, 의도된 절곡선 및 바로 인접한 영역을 포함하는, 각각의 샘플의 선형 영역은 철 합금 표면과의 접촉을 통해 약 12분 내에 800℉(428℃)로 도전 가열되었다. 임의의 중요한 냉각이 발생하기 전에, 샘플들은 유도 가열 테이블 가까이에 위치된 브레이크 프레스 상의 가열된 절곡선을 따라 절곡되었다. 샘플들은 1t 내지 6t의 증가적인 반경들로 절곡되었다. 절곡된 샘플은 도 11의 사진에 도시된다.Plates of the ATI 425 ® titanium alloy (Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 alloy, UNS R54250) with a thickness of 1 inch (2.54 cm) are manufactured by Allegheny Technologies Incorporated company, Albany OR (Albany OR), obtained from ATI Wah Chang. The plate was hot rolled through conventional factory conventions and received in a factory-annealed state. The plate was cut into 12 inch x 30 inch samples. The induction heating table described in Example 1 was configured such that the local linear region of the iron alloy surface was induction heated to a temperature of 800 ° F. (428 ° C.). Titanium alloy plates samples were placed sequentially on the induction table such that the intended bend line of each sample was located above the heated localized area of the induction heating table, whereby the local area of each sample was conductively heated. More specifically, the linear region of each sample, including the intended bend and immediately adjacent regions, was electrically heated to 800 ° F. (428 ° C.) in about 12 minutes through contact with the iron alloy surface. Before any significant cooling occurred, the samples were bent along a heated bent line on the brake press located near the induction heating table. Samples were bent to increasing radii of 1t to 6t. The bent sample is shown in the photograph of FIG. 11.

절곡된 샘플들은 각각의 샘플의 절곡 영역의 상태를 평가하기 위해 조사되었다. 절곡 영역들에서 어떠한 표면 결함들, 선상의 결함 지시모양들, 또는 균열들도 관찰되지 않았다.The bent samples were examined to assess the condition of the bend area of each sample. No surface defects, linear defect indications, or cracks were observed in the bent regions.

예 3Example 3

예 2에서 사용된 것과 동일한 공장-어닐링된 상태에서 1 인치(2.54 cm)의 두께를 가지는 ATI 425® 티타늄 합금판은 ATI Wah Chang으로부터 획득되었다. 판의 길이 및 폭은 100 인치(2.54 m)×80 인치(2.032 m)이었다. 판은 예 1에 설명된 유도 가열 테이블 상에 위치되며, 의도된 절곡선 및 인접한 영역을 포함하는 판의 선형 영역은 약 20분 내에 800℉(426℃)로 도전 가열되었다. 판의 가열된 선형 영역이 임의의 상당한 냉각을 경험하기 전에 판은 브레이크 프레스로 전달되며, 판은 절곡선을 따라 2t의 반경으로 절곡되었다. 판은 유도 가열 테이블 상에 다시 위치되며, 또 다른 의도된 절곡선을 포함하는 상이한 선형 영역이 850℉(454.4℃)로 도전 가열되도록 배열되었다. 그 후, 판은 브레이크 프레스에 전달되며, 선형 영역의 임의의 상당한 냉각이 발생하기 전에 2t의 반경으로 절곡선을 따라 절곡되었다. 이러한 공정은 판이 6개의 상이한 위치들에서 2t 반경으로 절곡될 때까지 반복되었다. 6개의 절곡 영역들에서는 어떠한 표면 결함들 또는 균열도 관찰되지 않았다.An ATI 425 ® titanium alloy sheet having a thickness of 1 inch (2.54 cm) in the same factory-annealed state as used in Example 2 was obtained from ATI Wah Chang. The length and width of the plate was 100 inches (2.54 m) x 80 inches (2.032 m). The plate was placed on the induction heating table described in Example 1, and the linear region of the plate, including the intended bend and adjacent regions, was electrically heated to 800 ° F. (426 ° C.) in about 20 minutes. The plate was transferred to the brake press before the heated linear region of the plate experienced any significant cooling and the plate was bent at a radius of 2t along the bend line. The plate was placed back on the induction heating table and arranged so that different linear regions including another intended bend line were electrically heated to 850 ° F. (454.4 ° C.). The plate was then delivered to the brake press and bent along the bending line with a radius of 2t before any significant cooling of the linear region occurred. This process was repeated until the plate was bent at a 2t radius at six different positions. No surface defects or cracks were observed in the six bent regions.

예 4Example 4

판은 하나 이상의 절곡들을 포함하기 위해 일반적으로 예 3에 설명된 공정을 사용하여 성형된다. 판은 예를 들면, Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 합금, 또 다른 티타늄 합금, 또는 예를 들면, 500 BHN 강 외장 합금, 600 BHN 강 외장 합금, 700 BHN 강 외장 합금, 고 강도 저 합금 강, RHA 합금, HHA 합금, 또는 UHH 합금과 같은, 외장 합금으로 구성될 수 있다. 성형된 판은 외장된 또는 다른 차량의 섀시(chassis)에 용접된다. 성형된 판은 차량을 위한 탄도 외장판 언더벨리로서 작용한다. 성형된 판의 형상, 방향, 및/또는 조성은 차량 아래에서 폭발된 폭발 디바이스들에 의해 생성된 폭발 에너지를 소멸시키도록 적응된다.The plate is generally molded using the process described in Example 3 to include one or more bends. The plate is for example Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 alloy, another titanium alloy, or for example 500 BHN steel sheath alloy, 600 BHN steel sheath alloy, 700 BHN steel sheath alloy, high It may be composed of a sheath alloy, such as low strength steel, RHA alloy, HHA alloy, or UHH alloy. The molded plate is welded to the chassis of an exterior or other vehicle. The shaped plate acts as a ballistic faceplate underbell for the vehicle. The shape, direction, and / or composition of the shaped plate is adapted to dissipate the explosive energy generated by the explosive devices exploded under the vehicle.

예 5Example 5

84-인치(215.9 cm) 길이, 1-인치 (2.54 cm) 두께의 ATI 425® 티타늄 합금판의 국부적인 영역은 여기에 개시된 바와 같이 및 도 6에 도시된 바와 같이, 직접 국부적인 유도 가열 디바이스의 비-제한적인 실시예를 사용하여 직접 유도 가열되었다. 도 7에 도시된 바와 같이, 유도 가열 디바이스는 약 3 인치(7.62 cm) 떨어진 평면에서 이격된 6개의 단면들을 갖고 내화물 지지대로부터 약 0.5 인치(1.27 cm)에 위치된 사문석-형 유도 코일을 포함하였다. 내화물 지지대의 두께는 약 1 인치(2.54 cm)였다. 유도 코일은 900초 동안 150 KW, 1 KHz, 및 1A로 활성화되었다. 그 후, 유도 코일로의 전력이 중단되었으며, 판은 공기 냉각하도록 허용되었다. 판의 최상부 및 최하부의 온도는 국부적인 유도 가열의 900초 후 및 가열된 구역의 중심선으로부터의 거리의 함수로서 공기 냉각의 60초 후에 측정되었다. 도 12는 가열 후 및 60초 동안 냉각 후 판의 최상부 및 최하부의 측정된 온도들의 플롯을 포함한다. 가열된 구역의 중심 영역에서 판의 최상부 및 최하부의 온도는 유도 가열의 900초 후 범위가 약 1200℉(648.9℃)에서 약 900℉(482℃)에 이르렀으며, 가열된 구역은 절곡된 판 영역의 중심선의 각각의 측면 상에서 약 11 인치(27.94 cm) 연장하였다. 약 60초 동안 주변 공기에서의 냉각 후, 가열된 구역의 중심 영역에서의 온도는 약 900℉(482℃) 내지 약 1000℉(537.8℃)의 범위에 있었으며, 이것은 판이 절곡되거나 또는 다른 방법으로 성형될 수 있는 온도 범위이다.The local area of the 84-inch (215.9 cm) long, 1-inch (2.54 cm) thick ATI 425 ® titanium alloy plate is a direct local induction heating device, as disclosed herein and as shown in FIG. 6. Direct induction heating was performed using non-limiting examples. As shown in FIG. 7, the induction heating device included a serpentine-type induction coil located at about 0.5 inches (1.27 cm) from the refractory support with six cross sections spaced apart in a plane about 3 inches (7.62 cm) apart. . The thickness of the refractory support was about 1 inch (2.54 cm). Induction coils were activated at 150 KW, 1 KHz, and 1 A for 900 seconds. Thereafter, power to the induction coil was cut off and the plates were allowed to air cool. The top and bottom temperatures of the plate were measured after 900 seconds of local induction heating and after 60 seconds of air cooling as a function of distance from the centerline of the heated zone. 12 includes a plot of the measured temperatures of the top and bottom of the plate after heating and after cooling for 60 seconds. The temperature of the top and bottom of the plate in the central region of the heated zone ranged from about 1200 ° F. (648.9 ° C.) to about 900 ° F. (482 ° C.) after 900 seconds of induction heating, with the heated zone being the bent plate area. About 11 inches (27.94 cm) on each side of the centerline. After cooling in ambient air for about 60 seconds, the temperature in the central region of the heated zone ranged from about 900 ° F. (482 ° C.) to about 1000 ° F. (537.8 ° C.), which caused the plate to be bent or otherwise formed. It is a temperature range that can be.

본 설명은 본 발명의 명료한 이해에 관련된 본 발명의 이들 측면들을 도시한다는 것이 이해될 것이다. 이 기술분야의 숙련자들에게 명백하며, 그러므로 본 발명의 보다 양호한 이해를 가능하게 하지 않을 특정 측면들은 본 설명을 간단하게 하기 위해 제공되지 않았다. 단지 본 발명의 제한된 수의 실시예들만이 여기에 필수적으로 설명되지만, 이 기술분야에서의 숙련자는, 앞서 말한 설명을 고려할 때, 본 발명의 많은 수정들 및 변형들이 이용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 본 발명의 모든 이러한 변형들 및 수정들은 앞서 말한 설명 및 다음의 청구항들에 의해 커버되도록 의도된다.It will be understood that the present description illustrates these aspects of the invention in connection with the clear understanding of the invention. Certain aspects that are apparent to those skilled in the art and, therefore, will not enable a better understanding of the present invention have not been provided to simplify the present description. Although only a limited number of embodiments of the present invention are necessarily described herein, one of ordinary skill in the art will recognize that many modifications and variations of the present invention can be used, given the foregoing description. . All such variations and modifications of the invention are intended to be covered by the foregoing description and the following claims.

Claims (84)

금속 제품의 국부적인 영역을 성형 온도(forming temperature)로 유도 가열(inductively heating)하는 단계로서, 상기 성형 온도는 재료의 용융 온도(melting temperature)의 0.20 내지 0.50의 성형 온도 범위에 있는, 상기 유도 가열하는 단계; 및
상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 성형하는 단계를 포함하는 금속 제품을 성형하는 방법.
Inductively heating a localized region of a metal product to a forming temperature, the forming temperature being in a forming temperature range of 0.20 to 0.50 of the melting temperature of the material Making; And
Forming the metal product in the local area.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품을 성형하는 단계는, 절곡(bending), 드로잉(drawing), 펀칭(punching), 스탬핑(stamping), 및 롤 성형(roll forming) 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
Forming the metal product comprises at least one of bending, drawing, punching, stamping, and roll forming.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은, 티타늄 합금(titanium alloy), 니켈-계 합금(nickel-base alloy), 스테인리스 강 합금(stainless steel alloy), 고-강도 저-합금 강(high-strength low-alloy steel), 및 외장 강 합금(armor steel alloy)으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
The metal product may be a titanium alloy, a nickel-base alloy, a stainless steel alloy, a high-strength low-alloy steel, and A method of forming a metal product, comprising a material selected from an armor steel alloy.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은, 잉곳(ingot), 빌릿(billet), 블룸(bloom), 환봉(round bar), 각재(square bar), 압출(extrusion), 튜브(tube), 파이프(pipe0, 슬랩(slab), 판재(sheet), 및 판(plate)으로부터 선택되는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
The metal product may include an ingot, a billet, a bloom, a round bar, a square bar, an extrusion, a tube, a pipe, a pipe0, and a slab. , A sheet, and a plate.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 판이고, 상기 국부적인 영역은 선형 영역을 포함하며, 상기 금속 제품을 성형하는 단계는 상기 선형 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
The metal product is a plate, the local area comprises a linear area, and forming the metal product comprises bending the metal product in the linear area.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 티타늄 합금을 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
And the metal article comprises a titanium alloy.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은, ASTM 등급들(ASTM Grades) 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, 및 38 티타늄 합금들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
The metal product comprises a material selected from the group consisting of ASTM Grades 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, and 38 titanium alloys. Comprising a method of molding a metal product.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 특수 강(specialty steel)을 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
And the metal product comprises specialty steel.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은, 500 BHN 강 외장, 600 BHN 강 외장, 700 BHN 강 외장, 고 강도 저 합금 강, RHA 합금, HHA 합금, 및 UHH 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
The metal product comprises a material selected from 500 BHN steel sheath, 600 BHN steel sheath, 700 BHN steel sheath, high strength low alloy steel, RHA alloy, HHA alloy, and UHH alloy.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 니켈 계 합금을 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
And the metal product comprises a nickel-based alloy.
청구항 1에 있어서,
금속 제품은 적어도 0.125 인치(3.175 mm)의 두께를 갖는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
And wherein the metal article has a thickness of at least 0.125 inches (3.175 mm).
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 갖는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal article has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 티타늄 합금(UNS 54250)을 포함하며, 상기 성형 온도 범위는 728℉ 내지 874℉(387℃ 내지 468℃)인, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
The metal article comprises a Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 titanium alloy (UNS 54250) and the forming temperature range is from 728 ° F. to 874 ° F. (387 ° C. to 468 ° C.). How to.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 제품은 티타늄 합금을 포함하며, 상기 성형 온도 범위는 700℉ 내지 900℉인, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein said metal product comprises a titanium alloy and said forming temperature range is from 700 ° F to 900 ° F.
청구항 1에 있어서,
상기 국부적인 영역을 유도 가열하는 단계는, 적어도 하나의 유도 가열기로 상기 국부적인 영역을 상기 성형 온도 범위에서의 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
Induction heating the local region comprises heating the local region to a temperature in the molding temperature range with at least one induction heater.
청구항 1에 있어서,
상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 성형하는 단계는, 적어도 2t의 반경으로 상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
Forming the metal product in the local area comprises bending the metal product in the local area with a radius of at least 2 t.
청구항 1에 있어서,
상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 성형하는 단계는, 적어도 1t의 반경으로 상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
Molding the metal product in the local area comprises bending the metal product in the local area with a radius of at least 1 t.
청구항 1에 있어서,
상기 성형 후, 상기 금속 제품의 상기 국부적인 영역은 선상의 결함 지시모양들(linear indication) 및 균열들이 없는, 금속 제품을 성형하는 방법.
The method according to claim 1,
After the forming, the local area of the metal product is free of linear indications and cracks.
금속판의 선형 영역을 절곡 온도로 유도 가열하는 단계로서, 상기 절곡 온도는 상기 금속판의 용융 온도의 0.2 내지 0.5의 절곡 온도 범위에 있는, 상기 유도 가열하는 단계; 및
상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
Induction heating a linear region of a metal plate to a bending temperature, wherein the bending temperature is in a bending temperature range of 0.2 to 0.5 of a melting temperature of the metal plate; And
Bending the metal plate in the linear region.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은, 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강, 및 외장 강 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
And said metal plate comprises a material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels, and sheath steel alloys.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은 티타늄 합금을 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
And said metal plate comprises a titanium alloy.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은, ASTM 등급들 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, 및 38 티타늄 합금들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
The metal plate comprises a metal plate comprising a material selected from the group consisting of ASTM grades 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, and 38 titanium alloys. How to bend.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은 특수 강을 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
And said metal plate comprises a special steel.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은, 400 BHN 강 외장, 500 BHN 강 외장, 600 BHN 강 외장, 700 BHN 강 외장, 고 강도 저 합금 강, RHA 합금, HHA 합금, 및 UHH 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
The metal plate bends the metal plate, comprising a material selected from 400 BHN steel sheath, 500 BHN steel sheath, 600 BHN steel sheath, 700 BHN steel sheath, high strength low alloy steel, RHA alloy, HHA alloy, and UHH alloy. Way.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은 적어도 0.125 인치(3.175 mm)의 두께를 갖는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
And the metal plate has a thickness of at least 0.125 inches (3.175 mm).
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 갖는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
And the metal plate has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은, Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 티타늄 합금(UNS 54250)을 포함하며, 상기 절곡 온도 범위는 728℉ 내지 874℉(387℃ 내지 468℃)인, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
The metal plate includes a Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 titanium alloy (UNS 54250) and the bending temperature range is 728 ° F. to 874 ° F. (387 ° C. to 468 ° C.). Way.
청구항 19에 있어서,
상기 금속판은 티타늄 합금을 포함하며, 상기 절곡 온도 범위는 700℉ 내지 900℉인, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
Wherein said metal plate comprises a titanium alloy and said bending temperature range is from 700 ° F to 900 ° F.
청구항 19에 있어서,
상기 선형 영역을 유도 가열하는 단계는, 적어도 하나의 유도 가열기로 상기 선형 영역을 상기 절곡 온도 범위에서의 온도로 가열하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
Inductively heating the linear region comprises heating the linear region to a temperature in the bending temperature range with at least one induction heater.
청구항 19에 있어서,
상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계는, 적어도 2t의 반경으로 상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
Bending the metal plate in the linear region comprises bending the metal plate in the linear region with a radius of at least 2 t.
청구항 19에 있어서,
상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계는, 적어도 1t의 반경으로 상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
Bending the metal plate in the linear region comprises bending the metal plate in the linear region with a radius of at least 1 t.
청구항 19에 있어서,
상기 성형 후, 상기 금속 제품의 상기 국부적인 영역은 선상의 결함 지시모양들 및 균열들이 없는, 금속판을 절곡하는 방법.
The method of claim 19,
After said forming, said localized region of said metal product is free of linear defect indications and cracks.
철 합금 표면상에 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품을 배치하는 단계;
상기 금속 제품의 국부적인 영역과 접촉하는 상기 철 합금 표면의 국부적인 영역을 미리 결정된 온도로 유도 가열하고, 그에 의해 상기 금속 제품의 상기 국부적인 영역을 성형 온도 범위 내의 성형 온도로 도전 가열(conductively heating)하는 단계; 및
상기 금속 제품의 상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 성형하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
Placing a metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy on the iron alloy surface;
Induction heating of a localized area of the iron alloy surface in contact with a localized area of the metal product to a predetermined temperature, thereby conductively heating the localized area of the metal product to a forming temperature within a forming temperature range. ); And
Forming the metal product in the local region of the metal product.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은, 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강, 및 외장 강 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Wherein the metal product comprises a material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels, and sheath steel alloys.
청구항 33에 있어서,
상기 성형 온도 범위는 상기 금속 재료의 용융 온도의 0.2에서 0.5까지인, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Wherein the forming temperature range is from 0.2 to 0.5 of the melting temperature of the metal material.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 티타늄 합금을 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
And the metal article comprises a titanium alloy.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은, ASTM 등급들 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, 및 38 티타늄 합금들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
The metal product comprises a material selected from the group consisting of ASTM grades 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, and 38 titanium alloys. How to mold the product.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 니켈 계 합금을 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
And the metal product comprises a nickel-based alloy.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 특수 강을 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Wherein the metal product comprises a special steel.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은, 400 BHN 강 외장, 500 BHN 강 외장, 600 BHN 강 외장, 700 BHN 강 외장, 고 강도 저 합금 강, RHA 합금, HHA 합금, 및 UHH 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
The metal product comprises a metal product comprising a material selected from 400 BHN steel sheath, 500 BHN steel sheath, 600 BHN steel sheath, 700 BHN steel sheath, high strength low alloy steel, RHA alloy, HHA alloy, and UHH alloy. How to mold.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 판이고, 상기 국부적인 영역은 선형 영역을 포함하며, 상기 국부적인 영역에 상기 금속 제품을 성형하는 단계는 상기 선형 영역에서 상기 판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Wherein the metal product is a plate, the local area comprises a linear area, and forming the metal product in the local area comprises bending the plate in the linear area. Way.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 적어도 0.125 인치(3.175 mm)의 두께를 갖는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
And the metal article has a thickness of at least 0.125 inch (3.175 mm).
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 갖는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Wherein the metal article has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 티타늄 합금(UNS 54250)을 포함하며, 상기 성형 온도 범위는 728℉ 내지 874℉(387℃ 내지 468℃)인, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
The metal article comprises a Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 titanium alloy (UNS 54250) and the forming temperature range is from 728 ° F. to 874 ° F. (387 ° C. to 468 ° C.). How to.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은 티타늄 합금을 포함하며, 상기 성형 온도 범위는 700℉ 내지 900℉인, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Wherein said metal product comprises a titanium alloy and said forming temperature range is from 700 ° F to 900 ° F.
청구항 33에 있어서,
상기 철 합금 표면의 상기 국부적인 영역을 유도 가열하는 단계는, 적어도 하나의 유도 가열기로 상기 철 합금 표면의 상기 국부적인 영역을 가열하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Inductively heating the localized region of the iron alloy surface comprises heating the localized region of the iron alloy surface with at least one induction heater.
청구항 33에 있어서,
상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 성형하는 단계는, 적어도 2t의 반경으로 상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Forming the metal product in the local area comprises bending the metal product in the local area with a radius of at least 2 t.
청구항 33에 있어서,
상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 성형하는 단계는, 적어도 1t의 반경으로 상기 국부적인 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
Molding the metal product in the local area comprises bending the metal product in the local area with a radius of at least 1 t.
청구항 33에 있어서,
상기 성형 후, 상기 국부적인 영역은 선상의 결함 지시모양들 및 균열들이 없는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
After said forming, said localized area is free of linear defect indications and cracks.
청구항 33에 있어서,
상기 금속 제품은, 잉곳, 빌릿, 블룸, 환봉, 각재, 압출, 튜브, 파이프, 슬랩, 판재, 및 판으로부터 선택되는, 금속 제품을 성형하는 방법.
34. The method of claim 33,
And said metal product is selected from ingots, billets, blooms, round bars, angles, extrusions, tubes, pipes, slabs, sheet materials, and plates.
철 합금 표면상에 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속판을 배치하는 단계;
상기 금속판의 선형 영역과 접촉하는 상기 철 합금 표면의 선형 영역을 미리 결정된 온도로 유도 가열하고, 그에 의해 상기 금속판의 상기 선형 영역을 절곡 온도 범위 내의 절곡 온도로 도전 가열하는 단계; 및
상기 금속판의 상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
Placing a metal plate comprising a material selected from a metal and a metal alloy on the iron alloy surface;
Inductively heating the linear region of the iron alloy surface in contact with the linear region of the metal plate to a predetermined temperature, thereby electrically conducting heating the linear region of the metal plate to a bending temperature within a bending temperature range; And
Bending the metal plate in the linear region of the metal plate.
청구항 51에 있어서,
상기 절곡 온도 범위는 상기 재료의 용융 온도의 0.2 내지 0.5인, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And said bending temperature range is from 0.2 to 0.5 of the melting temperature of said material.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 티타늄 합금, 니켈-계 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강, 및 외장 강 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And the metal plate comprises a material selected from titanium alloys, nickel-based alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steels, and sheath steel alloys.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 티타늄 합금을 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And said metal plate comprises a titanium alloy.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은, ASTM 등급들 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, 및 38 티타늄 합금들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
The metal plate comprises a metal plate comprising a material selected from the group consisting of ASTM grades 5, 6, 12, 19, 20, 21, 23, 24, 25, 29, 32, 35, 36, and 38 titanium alloys. How to bend.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 니켈 계 합금을 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And said metal plate comprises a nickel-based alloy.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 특수 강을 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And said metal plate comprises a special steel.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은, 500 BHN 강 외장, 600 BHN 강 외장, 700 BHN 강 외장, 고 강도 저 합금 강, RHA 합금, HHA 합금, 및 UHH 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And the metal plate comprises a material selected from 500 BHN steel sheath, 600 BHN steel sheath, 700 BHN steel sheath, high strength low alloy steel, RHA alloy, HHA alloy, and UHH alloy.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 적어도 0.125 인치(3.175 mm)의 두께를 갖는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And the metal plate has a thickness of at least 0.125 inches (3.175 mm).
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 갖는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
And the metal plate has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은, Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O2 티타늄 합금(UNS R54250)을 포함하며, 상기 절곡 온도 범위는 728℉ 내지 874℉(387℃ 내지 468℃)인, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
The metal plate comprises a Ti-4Al-2.5V-1.5Fe-0.25O 2 titanium alloy (UNS R54250), wherein the bending temperature range is 728 ° F. to 874 ° F. (387 ° C. to 468 ° C.). Way.
청구항 51에 있어서,
상기 금속판은 티타늄 합금을 포함하며, 상기 절곡 온도 범위는 700℉ 내지 900℉인, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
Wherein said metal plate comprises a titanium alloy and said bending temperature range is from 700 ° F to 900 ° F.
청구항 51에 있어서,
상기 철 합금 표면의 상기 선형 영역을 유도 가열하는 단계는, 적어도 하나의 유도 가열기로 상기 철 합금 표면의 상기 선형 영역을 가열하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
Inductively heating the linear region of the iron alloy surface comprises heating the linear region of the iron alloy surface with at least one induction heater.
청구항 51에 있어서,
상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계는, 적어도 2t의 절곡 반경으로 상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
Bending the metal plate in the linear region comprises bending the metal plate in the linear region with a bending radius of at least 2 t.
청구항 51에 있어서,
상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계는, 적어도 1t의 절곡 반경으로 상기 선형 영역에서 상기 금속판을 절곡하는 단계를 포함하는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
Bending the metal plate in the linear region comprises bending the metal plate in the linear region with a bending radius of at least 1 t.
청구항 51에 있어서,
상기 절곡 후, 상기 선형 영역은 선상의 결함 지시모양들 및 균열들이 없는, 금속판을 절곡하는 방법.
54. The method of claim 51,
After the bending, the linear region is free of linear defect indications and cracks.
금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스(device)로서,
철 합금 표면을 포함하는 지지대; 및
적어도 하나의 유도 가열 디바이스를 포함하며,
상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는, 상기 철 합금 표면의 국부적인 영역을 유도 가열하도록 위치되고 적응되며,
상기 철 합금 표면의 상기 유도 가열된 국부적인 영역은, 상기 철 합금 표면상에 위치되는 금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품의 국부적인 영역을 미리 결정된 온도로 가열하도록 적응되는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
A device for local heating of a metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy, the device comprising:
A support comprising an iron alloy surface; And
At least one induction heating device,
The at least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a localized area of the iron alloy surface,
The induction heated localized region of the iron alloy surface is adapted to heat a localized region of the metallic product comprising a material selected from a metal and a metal alloy located on the iron alloy surface to a predetermined temperature. Device for local heating of the device.
제 67 항에 있어서,
상기 지지대는, 상기 철 합금 표면을 포함하는 철 합금 판재, 및 상기 철 합금 표면을 포함하는 철 합금판 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
68. The method of claim 67,
And the support comprises at least one of an iron alloy sheet comprising the iron alloy surface, and an iron alloy plate comprising the iron alloy surface.
청구항 67에 있어서,
상기 철 합금 표면은 강 합금 표면을 포함하는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
65. The method of claim 67,
And the iron alloy surface comprises a steel alloy surface.
청구항 67에 있어서,
상기 철 합금 표면은, 탄소 강, 강 합금, 및 스테인리스 강으로부터 선택된 하나 이상의 재료들을 포함하는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
65. The method of claim 67,
And the iron alloy surface comprises one or more materials selected from carbon steel, steel alloy, and stainless steel.
청구항 67에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는, 상기 철 합금 표면의 미리 결정된 국부적인 영역을 유도 가열하도록 튜닝(tuning)되는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
65. The method of claim 67,
The at least one induction heating device is tuned to inductively heat a predetermined localized area of the iron alloy surface.
청구항 67에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는, 상기 철 합금 표면의 맞은편에 배치되며, 상기 철 합금 표면의 미리 결정된 선형 영역을 유도 가열하도록 적응되는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
65. The method of claim 67,
The at least one induction heating device is disposed opposite the iron alloy surface and is adapted to inductively heat a predetermined linear region of the iron alloy surface.
금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스로서,
지지 표면을 포함하는 지지대; 및
적어도 하나의 유도 가열 디바이스를 포함하며,
상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는, 금속 제품의 국부적인 영역을 유도 가열하도록 위치되고 적응되며, 미리 결정된 온도로 상기 지지 표면상에 위치되고,
상기 지지대 및 상기 지지 표면은, 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스에 의해 가열되지 않은 재료를 포함하는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
A device for local heating of a metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy, the device comprising:
A support comprising a support surface; And
At least one induction heating device,
The at least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a localized region of a metal product, and is located on the support surface at a predetermined temperature,
And the support and the support surface comprise a material that is not heated by the at least one induction heating device.
청구항 73에 있어서,
상기 지지대 및 지지 표면은 내화 재료(refractory material)를 포함하는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
The method of claim 73, wherein
And the support and the support surface comprise a refractory material.
청구항 73에 있어서,
상기 지지대 및 지지 표면은, 산화 알루미늄(aluminium oxide), 산화 규소(silicon oxide), 알루미노실리케이트(aluminosilicate), 산화 마그네슘(magnesium oxide), 산화 지르코늄(zirconium oxide), 산화 칼슘(calcium oxide), 탄화 규소(silicon carbide), 내화 점토(fire clay), 내화 벽돌(fire brick), 마그네사이트 광석(magnesite ore), 돌로마이트 광석(dolomite ore), 크롬 광석(chrome ore) 중 하나 이상을 포함하는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
The method of claim 73, wherein
The support and the support surface, aluminum oxide (silicon oxide), silicon oxide (silicon oxide), aluminosilicate (aluminosilicate), magnesium oxide (magnesium oxide), zirconium oxide, calcium oxide (calcium oxide), carbide Metal products, including one or more of silicon carbide, fire clay, fire brick, magnesite ore, dolomite ore, and chrome ore Device for local heating.
청구항 73에 있어서,
상기 적어도 하나의 유도 코일의 주파수는, 상기 금속 제품을 포함하는 상기 재료의 가열을 위해 튜닝되는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
The method of claim 73, wherein
Wherein the frequency of the at least one induction coil is tuned for heating of the material comprising the metal product.
청구항 76에 있어서,
상기 특정한 금속 합금은 티타늄 합금이며, 상기 유도 코일의 상기 주파수는 1 KHz로 튜닝되는, 금속 제품의 국부적인 가열을 위한 디바이스.
78. The method of claim 76,
Wherein said particular metal alloy is a titanium alloy and said frequency of said induction coil is tuned to 1 KHz.
금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품을 절곡하기 위한 시스템(system)으로서,
철 합금 표면을 포함하는 지지대, 및
적어도 하나의 유도 가열 디바이스로서,
상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는, 상기 철 합금 표면의 미리 결정된 선형 영역을 유도 가열하도록 위치되고 적응되며,
상기 철 합금 표면의 상기 유도 가열된 선형 영역은, 상기 철 합금 표면상에 위치된 금속 제품의 선형 영역을 절곡 온도 범위에서의 절곡 온도로 도전 가열하도록 적응되는, 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스를 포함하는 가열 디바이스; 및
상기 철 합금 표면에 근접하여 위치되며, 상기 선형 영역이 상기 절곡 온도 범위 아래로 냉각되기 전에 상기 선형 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하도록 적응된 금속 재료 절곡 장치를 포함하는, 금속 제품을 절곡하기 위한 시스템.
A system for bending a metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy, the system comprising:
A support comprising an iron alloy surface, and
At least one induction heating device,
The at least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a predetermined linear region of the iron alloy surface,
The induction heated linear region of the iron alloy surface includes the at least one induction heating device adapted to conduct conductive heating of a linear region of a metal product located on the iron alloy surface to a bending temperature in a bending temperature range. A heating device; And
A metal material bending device positioned in proximity to the iron alloy surface and adapted to bend the metal product in the linear region before the linear region cools below the bending temperature range. .
금속 및 금속 합금으로부터 선택된 재료를 포함하는 금속 제품을 절곡하기 위한 시스템으로서,
지지 표면을 포함하는 지지대, 및
적어도 하나의 유도 가열 디바이스로서,
상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스는, 상기 지지 표면상에 위치된 금속 제품의 국부적인 영역을 절곡 온도 범위에서의 절곡 온도로 유도 가열하도록 위치되고 적응되며,
상기 지지대 및 상기 지지 표면은, 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스에 의해 가열되지 않은 재료를 포함하는, 상기 적어도 하나의 유도 가열 디바이스를 포함하는 가열 디바이스; 및
상기 지지대 및 상기 지지 표면에 근접하여 위치되며, 상기 선형 영역이 상기 절곡 온도 범위 아래로 냉각되기 전에 상기 선형 영역에서 상기 금속 제품을 절곡하도록 적응된 금속 재료 절곡 장치를 포함하는, 금속 제품을 절곡하기 위한 시스템.
A system for bending a metal product comprising a material selected from a metal and a metal alloy, the system comprising:
A support comprising a support surface, and
At least one induction heating device,
The at least one induction heating device is positioned and adapted to inductively heat a localized region of a metal product located on the support surface to a bending temperature in a bending temperature range,
The support and the support surface comprise a heating device comprising the at least one induction heating device, the material comprising material not heated by the at least one induction heating device; And
Bending a metal product, said metal material bending device being positioned in proximity to said support and said support surface and adapted to bend said metal product in said linear region before said linear region cools below said bending temperature range. System.
티타늄 합금, 니켈-계 합금, 및 특수 강 합금, 스테인리스 강 합금, 고-강도 저-합금 강(HSLA: high-strength low-alloy steel), 및 외장 강 합금 중 적어도 하나; 및
적어도 2t의 절곡 반경을 가지는 적어도 하나의 절곡 영역을 포함하는, 성형된 탄도 외장판(ballistic armor plate).
At least one of titanium alloys, nickel-based alloys, and special steel alloys, stainless steel alloys, high-strength low-alloy steel (HSLA), and sheath steel alloys; And
A molded ballistic armor plate comprising at least one bending area having a bending radius of at least 2 t.
청구항 80에 있어서,
상기 성형된 탄도 외장판은 적어도 0.125 인치(3.175 mm)의 두께를 갖는, 성형된 탄도 외장판.
The method of claim 80,
And wherein the molded ballistic sheath has a thickness of at least 0.125 inches (3.175 mm).
청구항 80에 있어서,
상기 성형된 탄도 외장판은 적어도 0.1875 인치(4.763 mm)의 두께를 갖는, 성형된 탄도 외장판.
The method of claim 80,
And wherein the molded ballistic sheath has a thickness of at least 0.1875 inches (4.763 mm).
청구항 80에 있어서,
상기 성형된 탄도 외장판은, 모놀리식 헐(monolithic hull), V-형 헐, 폭발 보호 차량 언더벨리(underbelly), 및 엔클로저(enclosure) 중 하나인, 성형된 탄도 외장판.
The method of claim 80,
Wherein the molded ballistic face plate is one of a monolithic hull, a V-shaped hull, an explosion protection vehicle underbelly, and an enclosure.
청구항 80 내지 청구항 83 중 어느 한 항에 따른 성형된 탄도 외장판을 포함하는 제조물.84. An article of manufacture comprising the molded ballistic faceplate of any one of claims 80-83.
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