KR20230019922A

KR20230019922A - 제품을 가열 및 롤성형하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230019922A
Application number: KR1020237000019A
Authority: KR
Inventors: 줄리오 말피카; 라지브 쥐. 카마트; 안나 이. 자노프; 라자세카르 탈라; 브라이언 매튜 왈차크; 뎁두타 로이; 데이비드 안토니 갱스바우어; 존 민 호; 컬렌 피어슨; 아돌포 라이스; 캐롤린 그레이스 키드웰; 나타샤 이예르; 줄리 리차드; 데이비드 레이브라즈; 오드 셀린 데스푸아; 스테판 펠릭스 켐파
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2020-07-22
Filing date: 2021-07-21
Publication date: 2023-02-09
Also published as: BR112022025507A2; EP4185414A1; MX2023000886A; CN115776919A; US20230211401A1; CA3186979A1; WO2022020417A1

Abstract

금속 기판을 롤성형(roll-forming)하기 위한 시스템들 및 방법들이 설명된다. 금속 기판들은 회전 영구 자석에의 노출 또는 레이저 소스로부터의 레이저 방사선에의 노출과 같은 시변 자기장에의 노출에 의해 롤성형 공정 동안 유도 가열을 받는다. 금속 기판들의 가열은 낮은 굽힘반경 대 두께 비로의 롤성형 동안 기판에 대한 손상을 감소시키거나 제거하기 위해 기판의 성형성 또는 가소성 개선을 가능하게 한다. 고강도 금속 기판들의 가열은 또한 기판들을 템퍼링하고/하거나 표면 내부식성을 개선하고, 바람직한 속성들을 갖는 고강도 최종 제품들을 성형하는 기능을 할 수 있다.

Description

제품을 가열 및 롤성형하기 위한 방법 및 장치

관련 출원 교차 참조

본 출원은 2020년 7월 22일자로 출원된 미국 가출원 제62/705,911호 및 2020년 12월 18일자로 출원된 미국 가출원 제63/199,302호의 이익을 주장하며, 각각의 전문은 본원에 원용된다.

기술분야

본 개시는 일반적으로 야금에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고강도 금속 기판들을 롤성형(roll-forming)하는 것에 관한 것이다.

다양한 성형(forming) 공정들은 평편한 금속 기판들을 정형화된(shaped) 금속 제품들로 변태시키는(transforming) 데 유용하다. 스탬핑(stamping) 공정에서, 금속 기판은 스탬핑 다이들 사이에 배치되고, 통상적으로 금속의 광범위한 박화 없이, 스탬핑 다이들 내에 존재하는 융기부들 및 함몰부들에 금속 기판을 소성 정합시키도록 성형하기 위한 힘이 다이들 사이에 인가된다. 예시적인 스탬핑 공정은 시트 금속 블랭크를 자동차 도어 패널로 정형화하는 것에 대응할 수 있다. 인발 공정에서, 금속 기판은 다이와 펀치 사이에 배치되고, 다이를 통해 펀치를 구동하고 금속이 연장된 형상으로 인발될 때 금속을 박화하기 위한 힘이 인가된다. 예시적인 인발 공정은 캔 제조 공정의 일부로서 시트 금속 블랭크를 알루미늄 컵으로 정형화하는 것에 대응할 수 있다. 롤성형 공정에서는, 세장형 금속 시트가 롤성형 스탠드의 롤러들 사이에서 통과되어 세장형 금속 시트의 길이를 따라 연속적으로 굽혀진다. 이들 성형 공정들 각각은 다른 것들에서는 이용가능하지 않을 수 있는 상보적인 특징들을 제공하는 한편, 오버랩될 수 있는 일부 특징들이 존재할 수 있다. 예를 들어, 적합하게 성형된 스탬핑 다이들은 금속 기판을 연장된 형상으로 인발하는 부분들을 포함할 수 있는 한편, 다른 부분들은 소성 성형을 할 수 있다.

일부 금속들 및 합금들은 쉽게 성형가능한 한편, 다른 것들은 적합한 성형성 특성을 갖지 않을 수 있다. 일부 경우들에서, 성형성과 강도는 반비례 관계에 있어, 고도로 성형가능한 합금들은 높은 강도를 나타내지 않을 수 있는 한편, 고강도 합금들은 쉽게 성형가능하지 않을 수 있고, 합금의 파단 한계를 넘어서는 응력 또는 압박을 주는 성형 공정들을 거칠 때에는 간단히 파단 또는 파열될 수 있다. 이에 따라, 고강도 금속 기판들을 복합 형상들로 성형하는 것은 어려울 수 있다.

용어 실시예 및 유사한 용어들은 본 개시 및 이하의 청구항들의 모든 요지를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 여기에 설명된 대상을 제한하거나 아래 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본원에서 다뤄지는 본 개시의 실시예들은 본 발명의 내용이 아니라, 아래 청구항들에 의해 정의된다. 본 개시의 양태들은 본 발명의 다양한 실시 예의 상위 수준의 개요이고 아래 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 발명의 내용은 청구되는 대상의 주요한 키 또는 본질적인 특징들을 확인하려는 것도, 청구되는 대상의 범위를 결정하는데 별개로 사용되기 위한 것도 아니다. 주제는 본 개시의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.

본 개시는 롤성형 공정들에 의해 고강도 금속 기판들을 복합 형상들로 성형하기 위한 시스템들 및 방법들을 제공한다. 고강도 금속 기판의 성형성을 증가시키기 위해, 금속 기판의 가소성은 롤성형 전 또는 직전에 금속을 가열함으로써 적어도 일시적으로 변경될 수 있다. 롤성형 공정은 성형될 금속, 또는 그 부분이 가열된 상태에 있는 동안 또는 주위 온도로 다시 냉각된 후에 금속을 성형할 수 있다. 롤성형 공정은 성형 공정에서 금속을 가공 경화(work hardening)시킬 수 있어서, 성형 후에, 성형된 금속 제품이 고강도, 또는 일부 경우들에서, 심지어 훨씬 더 고강도를 계속 나타낼 수 있다.

적어도 부분적으로, 많은 롤성형 스탠드 구성들에 수반되는 기하구조들로 인해, 롤성형 작업들 직전에 또는 사이에 금속 기판을 가열하기 위한 기술들이 제한될 수 있다. 또한, 금속 기판의 가열의 정도를, 가열로부터 일어날 수 있는 금속 기판의 다른 부분들에서의 임의의 영구적인 속성 변화를 최소화하기 위해 즉시 성형되어야 하는 부분들로만 제한하는 것이 바람직할 수 있지만, 일부 경우들에는 금속 기판 전체를 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 가열 작업들에 유용한 자기 소스들이 롤성형 스탠드들 사이에 또는 형상화된 세장형 금속 기판에 인접한 위치들에 적절하게 맞도록 크기 조정 및 형상화될 수 있고 금속 기판 내에서 직접적으로 고도로 조정가능하고 제어가능한 열 발생을 제공하는 가동 특성들을 나타내므로, 유도 가열은 롤성형 작업들 전에 또는 사이에서 금속 기판들의 국부적인 부분들 또는 전체를 가열하기 위한 것으로 본원에서 설명된다. 가열 작업들에 유용한 레이저 소스들이 롤성형 스탠드들 사이에 또는 형상화된 세장형 금속 기판에 인접한 위치들에서의 가열을 적절하게 가능하게 하도록 크기 조정 또는 위치될 수 있고 금속 기판에서 고도로 조정가능하고 제어가능한 열 발생을 제공하는 가동 특성들을 나타내므로, 레이저 가열은 롤성형 작업들 전에 또는 사이에서 금속 기판들의 국부적인 부분들 또는 전체를 가열하기 위한 것으로 본원에서 설명된다. 유도 가열 및 레이저 가열에 의해 제공되는 조정가능성은 이러한 기술들이 다양한 상이한 합금들 및 금속들의 가열에 유용하여, 강도 또는 다른 속성들을 희생시키지 않으면서 롤성형 공정을 위한 성형성 특성들을 변경하는 데 필요한 정확한 온도를 달성할 수 있게 한다. 또한, 본 개시에 따른 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 제공되는 정밀하게 제어가능한 가열은 또한 템퍼링 조건 또는 내부식성 특성과 같은 금속의 다른 속성들이 롤성형 동안 변경될 수 있게 할 수 있다.

일 양태에서, 금속 제품들을 제조하는 방법들이 개시된다. 이 양태의 예시적인 방법은 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하기 위해 세장형 금속 기판을 제1 시변 자기장에 노출시키는 단계 또는 세장형 금속 기판을 레이저 방사선에 노출시키는 단계를 포함한다. 가열은 세장형 금속 기판이 제1 시변 자기장을 발생시키는 제1 자기장 소스를 지나 또는 레이저 방사선을 발생시키는 제1 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동되는 동안 일어날 수 있다. 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 세장형 금속 기판의 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 적어도 일시적으로(예를 들어, 기판이 제1 온도 이상으로 가열되는 동안) 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열할 수 있다. 일부 경우들에서, 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분의 성형성 또는 가소성은 세장형 금속 기판의 인접한 부분들로부터 변경될 수 있다. 다양한 상이한 금속 합금들은 성형성 또는 가소성을 변경하기 위한 상이한 온도를 보이거나 필요로 할 수 있다. 가열 후에, 세장형 금속 기판은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분이 제1 온도 이상으로 가열되는 동안 또는 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분이 제1 온도로부터 냉각된 후에, 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 통과될 수 있다. 선택사항으로서, 제1 온도는 50℃ 내지 500℃, 이를테면 50℃ 내지 100℃, 50℃ 내지 200℃, 50℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 200℃, 100℃ 내지 300℃, 100℃ 내지 400℃, 200℃ 내지 300℃, 200℃ 내지 400℃, 300℃ 내지 400℃, 400℃ 내지 500℃, 150℃ 내지 250℃, 350℃ 내지 450℃, 또는 450℃ 내지 480℃이다. 다양한 실시예들에서, 금속 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강 합금, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄, 또는 티타늄 합금을 포함한다. 선택사항으로서, 금속 기판은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.

일부 경우들에서, 제1 온도는 합금 의존적일 수 있다. 일부 예들에서, 제1 온도는 세장형 금속 기판이 7xxx 시리즈 합금을 포함할 때, 150℃ 내지 250℃, 150℃ 내지 160℃, 160℃ 내지 170℃, 170℃ 내지 180℃, 180℃ 내지 190℃, 190℃ 내지 200℃, 200℃ 내지 210℃, 210℃ 내지 220℃, 220℃ 내지 230℃, 230℃ 내지 240℃, 또는 240℃ 내지 250℃일 수 있다. 다른 예들에서, 제1 온도는 세장형 금속 기판이 6xxx 시리즈 합금을 포함할 때, 350℃ 내지 450℃, 350℃ 내지 360℃, 360℃ 내지 370℃, 370℃ 내지 380℃, 380℃ 내지 390℃, 390℃ 내지 400℃, 400℃ 내지 410℃, 410℃ 내지 420℃, 420℃ 내지 430℃, 430℃ 내지 440℃, 또는 440℃ 내지 450℃일 수 있다.

성형 또는 굽힘 작업들은 굽힘반경(r) 대 기판의 두께(t)의 비, 또는 r/t에 의해 제한될 수 있다. 상이한 금속들 및 합금들은 상이한 r/t 하한을 보일 수 있다. 일부 경우들에서, 금속 기판을 r/t 한계보다 작은 r/T로 굽히는 것은 기판의 파열 또는 파단을 초래할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 롤성형 스탠드는 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽혀, 굽힘반경 대 두께의 비(r/t)가 0.1 내지 2, 이를테면 0.1 내지 0.5, 0.1 내지 1, 0.1 내지 1.5, 0.5 내지 1, 0.5 내지 1, 0.5 내지 1.5, 0.5 내지 2, 1 내지 1.5, 1 내지 2, 또는 1.5 내지 2인 특징을 갖는 금속 제품을 성형한다.

세장형 금속 기판의 가열은 금속 기판의 성형성 또는 가소성을 적어도 일시적으로 변화시키는 것을 넘어서 금속에 대한 다른 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 세장형 금속 기판의 제1 부분의 템퍼(temper)를 변경하기에 충분한 지속 시간 동안 제2 온도 이상으로 가열할 수 있다. 예로서, 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선은 세장형 금속성 기판의 적어도 제1 부분을 과시효(overage)시키도록 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열할 수 있다. 선택사항으로서, 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하고, 세장형 금속성 기판의 적어도 제1 부분의 내부식성을 변경한다. 일부 경우들에서, 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선은 세장형 금속 기판 전체를 가열하고, 선택사항으로서 세장형 금속성 기판 전체의 속성들을 변경한다.

다양한 가동 파라미터들이 세장형 금속 기판에서의 열의 발생을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어하기 위해 제1 자기장 소스와 세장형 금속 기판 사이의 거리가 조정될 수 있다. 선택사항으로서, 제1 자기장 소스와 세장형 금속 기판 사이의 거리는 1 mm 내지 100 mm, 이를테면 1 mm 내지 3 mm, 1 mm 내지 5 mm, 1 mm 내지 10 mm, 1 mm 내지 30 mm, 1 mm 내지 40 mm, 1 mm 내지 50 mm, 1 mm 내지 60 mm, 1 mm 내지 70 mm, 1 mm 내지 80 mm, 1 mm 내지 90 mm, 3 mm 내지 5 mm, 3 mm 내지 10 mm, 3 mm 내지 30 mm, 3 mm 내지 40 mm, 3 mm 내지 50 mm, 3 mm 내지 60 mm, 3 mm 내지 70 mm, 3 mm 내지 80 mm, 3 mm 내지 90 mm, 3 mm 내지 100 mm, 5 mm 내지 10 mm, 5 mm 내지 30 mm, 5 mm 내지 40 mm, 5 mm 내지 50 mm, 5 mm 내지 60 mm, 5 mm 내지 70 mm, 5 mm 내지 80 mm, 5 mm 내지 90 mm, 5 mm 내지 100 mm, 10 mm 내지 30 mm, 10 mm 내지 40 mm, 10 mm 내지 50 mm, 10 mm 내지 60 mm, 10 mm 내지 70 mm, 10 mm 내지 80 mm, 10 mm 내지 90 mm, 10 mm 내지 100 mm, 30 mm 내지 40 mm, 30 mm 내지 50 mm, 30 mm 내지 60 mm, 30 mm 내지 70 mm, 30 mm 내지 80 mm, 30 mm 내지 90 mm, 30 mm 내지 100 mm, 40 mm 내지 50 mm, 40 mm 내지 60 mm, 40 mm 내지 70 mm, 40 mm 내지 80 mm, 40 mm 내지 90 mm, 40 mm 내지 100 mm, 50 mm 내지 60 mm, 50 mm 내지 70 mm, 50 mm 내지 80 mm, 50 mm 내지 90 mm, 50 mm 내지 100 mm, 60 mm 내지 70 mm, 60 mm 내지 80 mm, 60 mm 내지 90 mm, 60 mm 내지 100 mm, 70 mm 내지 80 mm, 70 mm 내지 90 mm, 70 mm 내지 100 mm, 80 mm 내지 90 mm, 80 mm 내지 100 mm, 또는 90 mm 내지 100 mm의 범위이다. 레이저 방사선의 출력이 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어할 수 있다. 레이저 방사선의 스팟 크기 또는 라인 폭이 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어할 수 있다. 예시적인 스팟 크기들은 5 mm 내지 50 mm, 이를테면 5 mm 내지 10 mm, 10 mm 내지 15 mm, 15 mm 내지 20 mm, 20 mm 내지 25 mm, 25 mm 내지 30 mm, 30 mm 내지 35 mm 35 mm 내지 40 mm, 40 mm 내지 45 mm, 또는 45 mm 내지 50 mm일 수 있다. 적어도 부분적으로 시스템 기하구조들 및 세장형 금속 기판의 롤링 속도에 따라, 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선에 대한 세장형 금속 기판의 노출 시간은 0.1초 내지 600초, 이를테면 0.1초 내지 500초, 0.1초 내지 400초, 0.1초 내지 300초, 0.1초 내지 200초, 0.1초 내지 100초, 0.1초 내지 50초, 0.1초 내지 10초, 0.1초 내지 5초, 0.1초 내지 1초, 1초 내지 600초, 1초 내지 500초, 1초 내지 400초, 1초 내지 300초, 1초 내지 200초, 1초 내지 100초, 1초 내지 50초, 1초 내지 10초, form 1초 내지 5초, 5초 내지 600초, 5초 내지 500초, 5초 내지 400초, 5초 내지 300초, 5초 내지 200초, 5초 내지 100초, 5초 내지 50초, 5초 내지 10초, 10초 내지 600초, 10초 내지 500초, 10초 내지 400초, 10초 내지 300초, 10초 내지 200초, 10초 내지 100초, 10초 내지 50초, 50초 내지 600초, 50초 내지 500초, 50초 내지 400초, 50초 내지 300초, 50초 내지 200초, 50초 내지 100초, 100초 내지 600초, 100초 내지 500초, 100초 내지 400초, 100초 내지 300초, 100초 내지 200초, 200초 내지 600초, 200초 내지 500초, 200초 내지 400초, 200초 내지 300초, 300초 내지 600초, 300초 내지 500초, 300초 내지 400초, 400초 내지 600초, 400초 내지 500초, 또는 500초 내지 600초일 수 있다.

일부 실시예들에서, 자기장 소스는 영구 자석을 회전시키기 위한 모터 또는 로터에 결합된 하나 이상의 영구 자석을 포함한다. 선택사항으로서, 영구 자석은 원통형 자석이고, 영구 자석은 원통형 축을 중심으로 회전된다. 선택사항으로서, 영구 자석은 원통형 또는 이격된 구성으로 로터 주위에 배열된 복수의 개별 영구 자석들이다. 유용한 원통형 자석들은 (예를 들어, 반대 자극들이 자석의 반대 직경 측들 상에 있는) 직경 원통형 자석들을 보이는 것들을 포함한다. 다극 원통형 자석들도 유용할 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 개별 영구 자석들은 축 주위에 배열되며, 이를테면 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16개 또는 그 이상의 자석들이 축 주위에 배열되며, 이를테면 인접한 개별 영구 자석들의 극들이 서로의 반대편에 위치된다. 선택사항으로서, 모터는 시변 자기장을 제어하기 위한 조정가능한 속도를 갖는다. 예를 들어, 모터는 1 분당 회전수 내지 30000 분당 회전수, 이를테면 10 분당 회전수 내지 30000 분당 회전수, 100 분당 회전수 내지 30000 분당 회전수, 1000 분당 회전수 내지 30000 분당 회전수, 10000 분당 회전수 내지 30000 분당 회전수, 1 분당 회전수 내지 10000 분당 회전수, 10 분당 회전수 내지 10000 분당 회전수, 100 분당 회전수 내지 10000 분당 회전수, 1000 분당 회전수 내지 10000 분당 회전수, 1 분당 회전수 내지 1000 분당 회전수, 10 분당 회전수 내지 1000 분당 회전수, 100 분당 회전수 내지 1000 분당 회전수, 1 분당 회전수 내지 100 분당 회전수, 10 분당 회전수 내지 100 분당 회전수, 또는 1 분당 회전수 내지 10 분당 회전수의 제어가능한 회전 속도를 가질 수 있다. 상이한 강도들의 영구 자석들이 자기장 소스로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 유용한 영구 자석들은 1000 가우스 내지 10000 가우스, 이를테면 1000 가우스 내지 2000 가우스, 1000 가우스 내지 5000 가우스, 2000 가우스 내지 5000 가우스, 2000 가우스 내지 10000 가우스, 또는 5000 가우스 내지 10000 가우스의 표면 자계 강도를 갖는 것들을 포함한다. 유용한 영구 자석들은 10000 가우스 내지 15000 가우스, 이를테면 10000 가우스 내지 12500 가우스 또는 12500 가우스 내지 15000 가우스의 잔류 자속 밀도를 갖는 것들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 자기장 소스는 하나 이상의 전자기 코일, 및 전자 코일에 전기적으로 결합된 하나 이상의 전원을 포함한다. 선택사항으로서, 시변 자기장을 제어하기 위한 가변 출력 전압, 가변 출력 전류, 또는 가변 출력 주파수 중 하나 이상을 갖는다. 전자기 코일들과 회전 영구 자석들의 조합들이 채용될 수 있다.

두 개, 세 개 또는 그 이상의 자기장 소스들 또는 레이저 소스들과 같은 다수의 자기장 소스들 및/또는 레이저 소스들은 일렬 또는 직렬 배열로 배치될 수 있어서, 세장형 금속 기판의 다수의 시변 자기장에 대한 노출 및 레이저 방사선 노출을 가능하게 하여 세장형 금속 기판에서의 또는 그 내에서의 더 제어가능한 열 발생 및/또는 단일 소스만으로 달성될 수 있는 것보다 더 제어가능한 것과 같은 더 제어가능한 온도 프로파일을 제공한다. 이러한 구성은 예를 들어, 세장형 금속 기판의 부분들에 대한 두 번 이상의 단계 가열 공정을 가능하게 할 수 있다. 다수의 열원들(예를 들어, 자기장 소스들 및/또는 레이저 소스들)이 사용될 때, 소스들은 세장형 금속 기판의 동일 측 상에서 서로 바로 인접하여 위치될 수 있어서, 세장형 금속 기판은 예를 들어, 제1 열 발생 공정(예를 들어, 제1 자기장 소스에 의해 발생되는 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 소스에 의해 발생되는 레이저 방사선에 대한 제1 노출)에 이어서 제2 열 발생 공정(예를 들어, 제2 자기장 소스에 의해 발생되는 제2 시변 자기장 또는 제2 레이저 소스에 의해 발생되는 레이저 방사선에 대한 제2 노출)을 거친다. 선택사항으로서, 다수의 자기장 소스들 및/또는 레이저 소스들이 세장형 금속 기판의 반대측들 상에 위치될 수 있으며, 이는 예를 들어, 롤성형 스탠드에서의 구성요소들의 공간적 배열을 제어하는 데 유용할 수 있다. 일부 경우들에서, 다수의 자기장 소스들 및/또는 레이저 소스들은 이를테면 세장형 금속 기판의 별도의 횡측 부분들의 별도의 가열을 제공하기 위해 또는 세장형 금속 기판의 폭에 걸친 더 복합적인 가열/온도 프로파일을 제공하기 위해, 세장형 금속 기판의 폭체 걸쳐 위치될 수 있다.

다수의 롤성형 작업들이 선택사항으로서 이러한 양태의 방법들과 함께 사용될 수 있으며, 각 롤성형 작업에는 선택사항으로서 롤성형을 위해 세장형 금속 기판의 부분을 가열하기 위한 하나 이상의 별도의 유도 가열 공정 또는 레이저 가열 공정이 선행된다. 일부 실시예들에서, 이러한 양태의 방법은 세장형 금속 기판이 제2 또는 후속 시변 자기장을 발생시키는 제2 또는 후속 자기장 소스 또는 제2 또는 후속 레이저 방사선을 발생시키는 제2 또는 후속 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동될 때, 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판의 제2 또는 후속 부분을 가열하기 위해 제2 또는 후속 시변 자기장 또는 제2 또는 후속 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계를 포함한다. 제2 또는 후속 시변 자기장 또는 제2 또는 후속 레이저 방사선은 세장형 금속성 기판의 제1 부분이 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들에 의해 굽혀진 후에, 세장형 금속 표면의 제2 또는 후속 부분을, 세장형 금속 기판의 제2 또는 후속 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제2 또는 후속 온도 이상으로 가열할 수 있다.

금속 제품들을 제조하기 위한 시스템들이 또한 본원에서 설명된다. 일부 실시예들에서, 금속 제품을 제조하기 위한 시스템은 세장형 금속 기판이 제1 자기장 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동될 때, 제1 시변 자기장에 세장형 금속 기판을 노출시키고 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하도록 위치된 제1 시변 자기장, 및 제1 시변 자기장에의 노출 후에 세장형 금속 기판을 수용하도록 위치된 제1 롤성형 스탠드를 포함한다. 제1 시변 자기장은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 세장형 금속 기판의 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열할 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 제품을 제조하기 위한 시스템은 세장형 금속 기판이 제1 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동될 때, 제1 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키고 레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하도록 위치된 제1 레이저 소스, 및 제1 레이저 방사선에의 노출 후에 세장형 금속 기판을 수용하도록 위치된 제1 롤성형 스탠드를 포함한다. 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 세장형 금속 기판의 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열할 수 있다. 롤성형 스탠드는 예를 들어, 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분이 제1 온도 이상으로 가열되는 동안 세장형 금속 기판을 수용하고 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히도록 배열된 적어도 두 개의 롤러들을 포함할 수 있다. 설명된 시스템들은 본원에서 설명된 방법들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 성형된 금속 제품들이 또한 본원에서 제공된다. 예를 들어, 금속 제품들은 본원에서 설명되는 방법들 중 임의의 방법 또는 본원에서 설명되는 시스템들 중 임의의 시스템을 사용하여 성형될 수 있다. 일부 실시예들에서, 성형된 금속 제품은 자동차 구조 제품을 포함할 수 있다.

다른 특징들 및 이점들이 비제한적인 예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서는 다음의 첨부된 도면들을 참조하며, 여기서 상이한 도면들에서의 동일한 참조 부호들의 사용은 동일하거나 유사한 구성요소들을 예시하는 것으로 의도된다.
도 1은 세장형 금속 기판의 롤성형을 위한 일련의 롤성형 스탠드들 및 유도 및 레이저 가열 시스템들의 개략도를 제공한다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 세장형 금속 기판의 롤성형 및 유도 가열의 개략도들을 제공한다.
도 3은 세장형 금속 기판의 상대 온도를 금속 기판의 x 위치의 함수로서 나타내는 예시적인 플롯을 제공한다.
도 4는 세장형 금속 기판의 상대 온도를 금속 기판의 y 위치의 함수로서 나타내는 예시적인 플롯을 제공한다.
도 5는 일련의 롤성형 스탠드들을 사용한 세장형 금속 기판의 점진적인 롤성형의 개략도를 제공한다.
도 6은 세장형 금속 기판을 일부 롤성형 스탠드들 사이에서 전자기 유도 가열 시스템들로 롤성형하기 전에 예열하기 위한 회전 자석 유도 가열 시스템과 일련의 롤성형 스탠드들의 개략도를 제공한다.
도 7은 일부 롤성형 스탠드들 사이에 전자기 유도 가열 시스템들이 있는 회전 자석 유도 가열 시스템을 사용한 예열 후의 세장형 금속 기판의 점진적인 롤성형의 개략도를 제공한다.
도 8a는 급속 가열 후 굽힘 시험을 거친 알루미늄 샘플들에 대한 바깥 굽힘 각도를 나타내는 데이터를 제공한다. 도 8b는 굽힘 시험 후 알루미늄 샘플들의 사진들을 나타낸다.

금속 기판들 상에 롤성형을 수행하기 위한 시스템들 및 방법들 및 성형된 금속 제품들이 본원에서 설명된다. 금속 기판들은 회전 영구 자석에의 노출과 같은 시변 자기장에의 노출에 의해 롤성형 공정 동안 유도 가열을 받는다. 금속 기판들의 가열은 낮은 굽힘반경 대 두께 비로의 롤성형 동안 기판에 대한 손상을 감소시키거나 제거하기 위해 기판의 성형성 또는 가소성 개선을 가능하게 한다. 금속 기판들의 가열은 또한 기판들을 템퍼링, 이를테면 기판을 과시효시키고, 고강도 최종 제품들을 성형하는 기능을 할 수 있다.

고강도 알루미늄 합금(예를 들어, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금)은 이와 같은 스탬핑, 인발, 롤성형 등에 의해 성형하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 이러한 가공된(wrought) 알루미늄 합금을 1.5 미만의 굽힘반경 대 두께 비(r/t)로 성형하는 것은 통상적으로 합금 구조에 파단 또는 손상을 초래할 수 있다. 많은 경우들에서, 고강도 알루미늄 합금들의 성형된 금속 제품들은 고강도 알루미늄 합금이 최종 제품들에 필요한 복합 형상들로 성형될 수 있는 능력이 낮기 때문에 일부 최종 제품들에 적합하지 않을 수 있다. 일부 경우들에서, 알루미늄 합금들은 낮은 r/t 특징들을 갖는 단면들을 갖는 부분들로 압출될 수 있는데, 이는 r/t 특징들이 성형 공정보다는 압출 공정의 결과이기 때문이다. 이에 따라, 고강도 합금들의 가공된 알루미늄의 사용은 일반적으로 일부 응용에 적합하지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명은 가공된 알루미늄 기판들의 성형성을 적어도 일시적으로 증가시킴으로써 이러한 한계 및 다른 한계들을 극복하여, 성형된 최종 제품에서 높은 강도를 여전히 유지하면서, 기판 구조에 손상을 초래하지 않고 성형 공정 동안 더 작은 r/t 특징들이 달성될 수 있게 한다.

압출된 최종 제품들에 필적하는 치수들 및 단면들을 갖는 가공된 최종 제품들은 예를 들어, 본 개시에 따른 롤성형 공정에 의해 성형될 수 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 롤성형은 세장형 금속 기판을 소성적으로 굽히거나 변형시키기 위해 두 개의 롤러들 사이에서 기판을 통과시킴으로써 세장형 금속 기판이 성형되는 공정을 지칭한다. 일부 경우들에서, 롤성형 공정에 다수의 롤러들이 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각 단일 롤성형 스테이지에 대응하는 다수의 롤성형 스탠드들은 세장형 금속 기판을 복합 단면 형상들로 성형한다. 낮은 굽힘반경 특징들을 갖는 단면 형상들은 예를 들어, 단면에 수직인 방향으로 최종 제품들의 강도를 증가시켜 상기한 최종 제품을 구조 요소들로서 더 적합하게 하는 데 유용하다.

예들로서, 필라, 로커 패널 및 범퍼와 같은 자동차 차체 부품들이 본 발명에 따라 롤성형을 거친 고강도의 가공된 알루미늄 기판들과 같은 금속 기판들로 성형될 수 있다.

가공된 금속 기판들을 롤성형하기 위한 본원에서 설명되는 방법들 및 시스템들은 롤성형 스탠드들에 의한 기판들의 부분들의 굽힘을 가능하게 하도록 기판들의 성형성 또는 가소성을 개선하기 위해 기판을 가열하기 위한 기술들을 채용한다. 가열에 유도 가열이 이용되는데, 이는 이 기술이 기판의 어느 부분들이 가열되지 그리고 기판의 부분들이 몇 도까지 가열되는지에 대한 정밀한 제어를 가능하게 하여, 상승 온도에 전체 기판의 노출을 제한하기 때문이다. 예로서, 롤성형을 거친 기판의 부분만이 해당 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기 위해 가열될 수 있는 한편, 기판의 다른 부분들은 가열되지 않거나 단지 더 낮은 온도(예를 들어, 성형성 또는 가소성이 거의 증가하지 않는 온도)로 가열된다. 많은 금속들은 높은 열 전도성을 보이므로, 롤성형 스탠드에 의해 굽혀질 금속 기판의 부분들에만 열을 가하여 금속의 다른 부분들이 기판 내에서 전도에 의해 얻을 수 있는 온도를 최소화하는 것이 바람직할 수 있다. 가열된 기판으로부터 롤성형 스탠드의 롤러들로의 열 전달은 또한 가열된 부분들로부터, 상승 온도에의 노출이 바람직하지 않은 기판의 다른 부분으로의 열의 전도를 최소화하는 역할을 할 수 있다. 다른 예로서, 이를테면 일련의 롤성형 스탠드들에 들어가기 전에, 전체 기판의 성형성 또는 가소성을 증가시키기 위해 롤성형되는 기판 전체가 가열될 수 있다. 선택사항으로서, 이를테면 기판의 온도를 유지하기 위해, 추가적인 유도 가열 시스템들이 롤성형 스탠드들 사이에 위치될 수 있다. 이러한 구성은 전체 롤성형 시스템을 가열해야 하는 것을 피하거나 롤성형 시스템이 가열된 환경에 배치되게 하는 한편, 여전히 성형성 또는 가소성이 원하는 상태에 있는 상승 온도에 기판 전체가 있을 수 있게 하는 데 유용할 수 있다.

열이 대류 또는 전도에 의해 금속 기판으로 전달되기보다는, 금속 기판 내에서 직접 발생되기 때문에, 본원에서 설명되는 기술들, 방법들, 및 시스템들에 의해 바람직하게는 유도 가열이 채용된다. 유도는 금속 기판을 시변 자기장에 노출시킴으로써 이루어질 수 있고, 또한 본원에서 전자기 유도 및/또는 자기 유도로서 지칭될 수 있다. 교류 전류에 의해 여자되는 회전 영구 자석 또는 전자기 코일을 포함하는 시변 자기장을 발생시키기 위한 다양한 자기장 소스들이 고려된다. 상이한 자기장 소스들의 사용을 통해 상이한 이점들이 발생할 수 있다. 예를 들어, 회전 영구 자석의 사용은 전류원을 필요로 하지 않지만, 영구 자석을 회전시키기 위한 모터를 필요로 한다. 다른 한편으로, 전자기 코일은 임의의 물리적으로 이동하는 부품을 필요로 하지 않고 복합 코일 기하구조를 채용할 수 있고, 교류를 제공하기 위한 전원을 이용한다. 2017년 9월 27일에 출원되고, 2018년 3월 29일에 공개 번호 US 2018/0092163로 공개된 미국 특허 출원 제15/716,887은 본원에 원용되고, 유도에 의한 열 발생을 위한 회전 자석의 사용에 관한 추가적인 세부사항들을 설명한다.

정의 및 설명

본원에서 사용될 때, 용어들 "발명", "본 발명", "이 발명", 및 "현 발명"은 이 특허 출원 및 하기 청구항들의 모든 대상을 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 여기에 설명된 대상을 제한하거나 아래 특허 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 설명에서, AA 번호 및 "시리즈" 또는 "7xxx"와 같은 다른 관련 지정에 의해 식별되는 합금들이 참조된다. 알루미늄 및 이의 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템의 이해를 위해, "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys” or “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot,” both published by The Aluminum Association" - 양자는 알루미늄 협회에 의해 발행됨 - 을 참조한다.

본원에서 사용될 때, 플레이트는 일반적으로 약 15 mm 초과의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 두께가 약 15 mm 초과, 20 mm 초과, 약 25 mm 초과, 약 30 mm 초과, 약 35 mm 초과, 약 40 mm 초과, 약 45 mm 초과, 약 50 mm, 또는 약 100 mm 초과의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.

본원에서 사용될 때, 셰이트(shate)(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 셰이트는 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 또는 약 15 mm의 두께를 가질 수 있다.

본원에 사용될 때, 시트는 일반적으로 두께가 약 4 mm 미만인 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 두께가 약 4 mm 미만, 약 3 mm 미만, 약 2 mm 미만, 약 1 mm 미만, 약 0.5 mm 미만, 또는 약 0.3 mm 미만(예를 들어, 약 0.2 mm)일 수 있다.

본 출원에서 합금 템퍼 또는 조건이 언급될 수 있다. 가장 흔하게 사용되는 합금 템퍼 기재에 대한 이해를 위해, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy 및 Temper Designation Systems"를 참조한다. F 조건 또는 템퍼는 제조 시의 알루미늄 합금을 지칭한다. O 조건 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. Hxx 조건 또는 템퍼(본원에서 H 템퍼로도 지칭됨)는 열처리(예를 들어, 어닐링)가 있거나 없는 냉간 압연 후의 열처리불가능 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼로는 HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8, 또는 HX9 템퍼를 들 수 있다. T1 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (예를 들어, 실온에서) 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 냉간 가공되며 자연 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 조건 또는 템퍼는 열처리 및 자연 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 (승온에서) 인공 시효된 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 조건 또는 템퍼는 열처리 및 인공 과시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 조건 또는 템퍼는 열처리, 냉간 가공 및 인공 시효된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 조건 또는 템퍼는 열처리, 인공 시효, 및 냉간 가공된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. W 조건 또는 템퍼는 용체화 열처리 후의 알루미늄 합금을 지칭한다.

본원에 사용될 때, "주조 금속 제품", "주조 제품" 및 "주조 알루미늄 합금 제품" 등과 같은 용어들은 상호 교환 가능하고, 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조를 포함함) 또는 반연속 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 주조기, 트윈 롤 주조기, 블록 주조기, 또는 임의의 다른 연속 주조기의 사용에 의한 것을 포함함), 전자기 주조, 핫 탑 주조, 또는 임의의 기타 주조 방법에 의해 생산되는 제품을 지칭한다. 주조 금속 제품은 한 번 이상의 가공 공정, 이를테면 한 번 이상의 열간 압연 또는 냉간 압연 공정, 해머링(hammering), 또는 주조 제품의 결정립 구조가 물리적으로 변형되는 다른 공정을 통해 가공된 금속 제품으로 변태될 수 있다.

본원에서 사용될 때, 용어 "가공된 금속"은 가공 공정(예를 들어, 압연) 없이 최종 제품들로 간단히 주조되거나 압출되는 다른 금속 제품들과 구별하기 위해 사용된다. 예시적인 가공된 금속 제품들은 잉곳과 같은 주조 제품을 한 번 이상의 열간 압연 및/또는 냉간 압연 단계를 통해 더 얇고 더 긴 제품으로 가공함으로써 성형된 것들을 포함한다. 예시적인 가공된 금속 제품들은 금속 기판들, 이를테면 세장형 금속 기판들, 금속 플레이트들, 금속 셰이트, 및 금속 시트들을 포함한다.

본원에 사용될 때, "실온"의 의미는 약 15℃ 내지 약 30℃, 예를 들어, 약 15℃, 약 16℃, 약 17℃, 약 18℃, 약 19℃, 약 20℃, 약 21℃, 약 22℃, 약 23℃, 약 24℃, 약 25℃, 약 26℃, 약 27℃, 약 28℃, 약 29℃, 또는 약 30℃로부터의 온도를 포함할 수 있다. 본원에 사용될 때, "주위 조건들"의 의미는 약 실온의 온도, 약 20% 내지 약 100%의 상대 습도, 및 약 975 밀리바(mbar) 내지 약 1050 mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 약 20%, 약 21%, 약 22%, 약 23%, 약 24%, 약 25%, 약 26%, 약 27%, 약 28%, 약 29%, 약 30%, 약 31%, 약 32%, 약 33%, 약 34%, 약 35%, 약 36%, 약 37%, 약 38%, 약 39%, 약 40%, 약 41%, 약 42%, 약 43%, 약 44%, 약 45%, 약 46%, 약 47%, 약 48%, 약 49%, 약 50%, 약 51%, 약 52%, 약 53%, 약 54%, 약 55%, 약 56%, 약 57%, 약 58%, 약 59%, 약 60%, 약 61%, 약 62%, 약 63%, 약 64%, 약 65%, 약 66%, 약 67%, 약 68%, 약 69%, 약 70%, 약 71%, 약 72%, 약 73%, 약 74%, 약 75%, 약 76%, 약 77%, 약 78%, 약 79%, 약 80%, 약 81%, 약 82%, 약 83%, 약 84%, 약 85%, 약 86%, 약 87%, 약 88%, 약 89%, 약 90%, 약 91%, 약 92%, 약 93%, 약 94%, 약 95%, 약 96%, 약 97%, 약 98%, 약 99%, 약 100%, 또는 이들 사이의 임의의 지점일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975 mbar, 약 980 mbar, 약 985 mbar, 약 990 mbar, 약 995 mbar, 약 1000 mbar, 약 1005 mbar, 약 1010 mbar, 약 1015 mbar, 약 1020 mbar, 약 1025 mbar, 약 1030 mbar, 약 1035 mbar, 약 1040 mbar, 약 1045 mbar, 약 1050 mbar, 또는 이들 사이의 임의의 지점일 수 있다.

본원에서 개시되는 모든 범위들은 그 안에 포함되는 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 언급된 범위는 1의 최소값과 10의 최대값 사이의(그리고 이를 포함하는) 임의의 그리고 모든 하위 범위들; 즉, 1 이상의 최소값, 예를 들어, 1 내지 6.1로 시작하고 10 이하의 최대값, 예를 들어, 5.5 내지 10으로 끝나는 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 달리 언급되지 않는 한, 원소의 조성량을 언급할 때 표현 "최대 ~"는 원소가 선택적이고 그 특정 원소의 0 퍼센트 조성을 포함함을 의미한다.

본원에서 사용될 때, "한", "하나", 및 "그"의 의미는 문맥상 명확히 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 대상들을 포함한다.

금속 기판을 생성하는 방법

본원에서 설명되고 이용되는 금속 기판들은 먼저 임의의 적합한 주조 방법을 사용하여 용융 금속을 주조함으로써 생성될 수 있다. 몇몇 비제한적인 예들로서, 주조 공정은 직접 냉각(DC) 주조 공정 또는 연속 주조(CC) 공정을 포함할 수 있다. 연속 주조 시스템은 이동하는 반대 주조 표면(예를 들어, 이동하는 반대 벨트, 롤 또는 블록) 쌍, 이동하는 반대 주조 표면 쌍 사이의 주조 공동, 및 용융 금속 주입기를 포함할 수 있다. 용융 금속 주입기는 단부 개구를 가질 수 있으며, 이 단부 개구로부터 용융 금속이 용융 금속 주입기를 빠져나와 주조 공동 내로 주입될 수 있다.

예시적인 금속 기판은 강, 알루미늄 합금, 마그네슘 및 마그네슘 합금, 티타늄 및 티타늄 합금을 포함할 수 있다. 유용한 알루미늄 합금은 열처리가능 합금 및 열처리불가능 합금을 포함한다. 예시적인 알루미늄 합금은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 경우들에서, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금 또는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이 유용한 알루미늄 합금일 수 있다.

이어서, 주조 제품은 주조 제품을 가공된 금속 제품으로 가공하기 위한 임의의 적합한 수단에 의해 처리될 수 있다. 예를 들어, 플레이트, 셰이트, 또는 시트를 제조하기 위한 처리 단계들이 사용될 수 있다. 이러한 처리 단계들은 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 용체화 열처리, 및 선택사항인 예비 시효 단계를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

금속 제품을 제조하기 위한 방법 및 시스템

금속 기판, 이를테면 금속 시트, 셰이트, 및 플레이트는 하나 이상의 롤성형 공정을 통해 금속 제품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 롤성형은 금속 기판, 이를테면 세장형 금속 기판이 두 개 이상의 롤러들 사이에서 이동함에 따라 롤러들이 세장형 금속 기판을 기판의 길이방향 또는 롤링 축을 따라 소성 변형시키는 굽힘 작업을 거치는 공정을 지칭한다. 세장형 금속 기판이 통상적으로 사용되는데, 이는 롤성형이 긴 길이의 금속 기판을 기판의 길이방향(즉, 가장 긴) 축을 따라 동일한 방식으로 금속 기판을 굽히도록 처리하는 연속 또는 반(semi)-연속 공정일 수 있기 때문이다. 본원에서 사용될 때, 세장형 금속 기판은 폭보다 큰 길이를 갖는 금속 기판을 지칭한다. 일부 경우들에서, 세장형 금속 기판의 길이는 기판의 폭의 1.5-1000배(또는 그 이상)일 수 있다. 예를 들어, 금속 코일은 수백 미터 길이일 수 있지만, 단지 수 미터 폭 또는 몇 분의 1 미터 폭일 수 있고, 롤성형에 의해 그 폭을 따라 특정 지점에서 그러나 그 길이를 전체적으로 따라 굽혀질 수 있다. 일부 경우들에서, 세장형 금속 기판은 금속 스트립으로서 지칭될 수 있다. 롤성형을 거친 금속 기판은 본원에서 롤성형된 제품 또는 롤성형된 금속 제품으로서 지칭될 수 있다.

금속 시트가 롤성형의 주요 대상인데, 이는 금속 시트가 전반적인 더 큰 두께를 갖는 금속 셰이트 및 플레이트보다 더 낮은 두께를 나타내고, 통상적으로 더 낮은 굽힘반경으로의 굽힘을 견딜 수 있기 때문이다. 그러나, 일부 경우들에서, 특히 더 큰 굽힘반경 특징을 갖는 제품으로 성형될 때에는, 금속 셰이트 및 금속 플레이트가 롤성형의 대상이 될 수 있다. 굽힘 작업은 굽힘반경 대 두께의 비(r/t)에 의해 특징지어질 수 있다. 굽힘은 금속 기판에 압축 및 인장 응력과 압박 둘 다를 부여할 수 있고, 금속의 강도 및 조성에 따라, 굽혀진 금속 기판은 작은 r/t 특징을 형성하도록 굽혀진다면 굽힘 공정 동안 파단, 인열, 또는 달리 파열될 수 있다. 더 연질이거나 더 연성인 금속은 통상적으로 더 강하거나 덜 성형가능한 금속보다 더 작은 r/t 특징으로의 굽힘을 견딜 수 있다.

그러나, 본 발명은 더 높은 강도의 금속 기판이 금속 단독의 고유 강도 및 성형성 특성이 좌우할 수 있는 것보다 더 작은 r/t 특징으로 롤성형되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, T4 또는 T6 템퍼의 7xxx 시리즈 알루미늄은 낮은 r/t 특징을 갖는 제품으로 성형하기 어려울 수 있지만, 이러한 장애는 본원에서 개시되는 시스템들 및 방법들에 의해 극복된다.

도 1은 금속 제품을 제조하기 위한 시스템(100)의 개략도를 제공한다. 시스템(100)을 통해 세장형 금속 기판(105)이 방향(110)을 따라 이동하는 것으로 도시되어 있다. 시스템(100)은 복수의 롤성형 스탠드들(115), 복수의 자기장 소스들(120), 및 복수의 레이저 소스들(135)을 포함한다. 모든 롤성형 스탠드들(115) 후에 굽혀진 금속 제품(130)이 시스템(100)을 빠져나간다. 세장형 금속 기판(105)이 코일로부터 유래되는 것으로서 도시되지만, 다른 구성들이 세장형 금속 기판을 금속 블랭크 또는 금속 스트립으로서 처리하는 것을 포함할 수 있다.

각 롤성형 스탠드(115)는 세장형 금속 기판(105)을 수용하고 롤러들 사이에서 통과시키기 위한 구성으로 독립적인 회전축들을 따라 구동되는 두 개 이상의 롤러들을 포함할 수 있다. 롤러는 방향(110)을 따라 롤러들 사이를 통과할 때 세장형 금속 기판(105)을 방향(110)과 상이한 방향으로 굽히기 위해 서로에 대해 상대적으로 배향된 표면 프로파일들을 갖는 롤러 표면들을 포함할 수 있다. 선택사항으로서, 각 롤성형 스탠드(115)는 상부 회전축 및 상부 롤러 표면을 갖는 상부 롤러 및 하부 회전축 및 하부 롤러 표면을 갖는 하부 롤러를 포함한다. 선택사항으로서, 세장형 금속 기판이 롤성형 스탠드(115)를 통과할 때 세장형 금속 기판을 굽히기 위해 다른 롤러들에 상대적으로 위치된 표면 프로파일 및 회전축을 갖는 상부 롤러 또는 하부 롤러에 대해 배향된 성형 롤러와 같은 다른 롤러 구성들이 롤성형 스탠드(115)에 포함될 수 있다. 각 롤성형 스탠드(115)는 이를테면 각 롤성형 스탠드(115)에서 상이한 굽힘 작업들이 일어날 수 있게 하기 위해, 다른 롤성형 스탠드들(115)과 상이할 수 있다.

각 자기장 소스(120)는 유도 가열을 통해 세장형 금속 기판(105)의 부분을 가열하기 위해 시변 자기장을 발생시킬 수 있다. 각 레이저 소스(130)는 레이저 방사선을 발생시키고, 레이저 가열을 통해 세장형 금속 기판(105)의 부분을 노출시키고 가열할 수 있다. 구성에 따라, 세장형 금속 기판(105)의 상이한 부분들이 상이한 자기장 소스들(120) 및/또는 레이저 소스들(135)에 의해 가열될 수 있다. 자기장 소스(120) 및/또는 레이저 소스(135)는 롤성형 스탠드(115)의 전 그리고/또는 후에 위치될 수 있다. 일부 경우들에서, 자기장 소스(120) 및/또는 레이저 소스(135)는 모든 롤성형 스탠드(115) 전 또는 후에 위치되지 않을 수 있다. 자기장 소스들(120) 및/또는 레이저 소스들(135)은 세장형 금속 기판(105)의 상부측 또는 하부측 상에 독립적으로 위치될 수 있다. 자기장 소스들(120) 및/또는 레이저 소스들(135)의 위치는 롤성형 스탠드들(115)에 의해 이루어지는 특정 굽힘 작업에 의해 적어도 부분적으로 좌우될 수 있다. 예를 들어, 세장형 금속 기판(105)의 굽혀진 내부 표면이 롤성형 스탠드(115) 전 그리고/또는 후에 위치된 자기장 소스(120) 및/또는 레이저 소스(135)를 향할 수 있다. 다른 예로서, 일부 경우들에서, 세장형 금속 기판(105)의 굽혀진 외부 표면이 롤성형 스탠드(115) 전 그리고/또는 후에 위치된 자기장 소스(120) 및/또는 레이저 소스(135)를 향할 수 있다. 자기장 소스들(120)과 레이저 소스(135)의 조합이 시스템(100)에 도시되어 있지만, 자기장 소스들(120) 및 레이저 소스(135)는 단독으로 또는 임의의 바람직한 수의 임의의 조합으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)은 하나 또는 다수의 자기장 소스(120)를 포함할 수 있고 레이저 소스(135)를 포함하지 않을 수 있다. 다른 예로서, 시스템(100)은 하나 또는 다수의 레이저 소스(135)를 포함할 수 있고 자기장 소스(120)를 포함하지 않을 수 있다.

가열은 세장형 금속 기판(105)의 부분의 온도를 일시적으로 또는 영구적으로, 세장형 금속 기판의 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 온도 이상으로 증가시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 가열은 세장형 금속 기판(105)의 부분의 템퍼를 변경하기에 충분한 지속 시간일 수 있다. 선택사항으로서, 가열은 세장형 금속 기판(105)의 부분을 과시효시킬 수 있다. 선택사항으로서, 가열은 세장형 금속 기판(105)의 부분의 내부식성을 변경할(예를 들어, 증가시킬) 수 있다. 가열은 세장형 금속 기판(105)의 부분의 온도를 예를 들어, 50℃ 내지 400℃로, 이를테면 100℃ 내지 300℃로 상승시킬 수 있다. 선택사항으로서, 세장형 금속 기판(105)의 온도는 0.1초 내지 600초, 0.1초 내지 500초, 0.1초 내지 400초, 0.1초 내지 300초, 0.1초 내지 200초, 0.1초 내지 100초, 0.1초 내지 50초, 0.1초 내지 10초, 또는 0.1초 내지 5초와 같은 임의의 적합한 지속 시간 동안 세장형 금속 기판의 부분의 성형성 또는 가소성을 적어도 일시적으로 증가시키기에 충분한 온도 이상으로 상승될 수 있다.

도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 단일 롤성형 스탠드를 포함하는 롤성형 시스템(200)에 의해 수행되는 롤성형 공정을 나타내는 개략도들이다. 도 2a는 롤성형 시스템(200)의 측면도를 제공하고, 도 2b는 롤성형 시스템(200)의 사시도를 제공하며, 도 2c는 롤성형 시스템(200)의 상면도를 제공한다. 세장형 금속 기판(205)은 굽혀진 금속 제품(230)을 성형하기 위해 롤성형 스탠드의 롤러들(215) 사이를 (y축에 평행한 것으로 도시된) 방향(210)을 따라 통과한다. 세장형 금속 기판(205)의 폭은 x축에 평행한 것으로서 도시되어 있으며, 세장형 금속 기판(205)의 두께는 z축에 평행한 것으로서 도시되어 있다. 두 개의 자기장 소스들(220)이 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판(205)의 부분(225)을 가열하기 위해 시변 자기장에 세장형 금속 기판(205)을 노출시키도록 위치된다.

도 2a에서, 자기장 소스들(220)은 가변 속도 모터들에 결합된 회전 영구 자석들로서 도시되어 있으며, 여기서 자기장 소스들(220)과 세장형 금속 기판(205) 사이의 (예를 들어, z축에 평행한) 거리들은 독립적으로 조정될 수 있다. 자기장 소스들(220)과 세장형 금속 기판(205) 사이의 조정가능한 거리는 유도 가열에 의한 세장형 금속 기판(205)의 부분(225)에서의 열 발생 속도를 제어하는 데 유용할 수 있다.

도 2b에서, 자기장 소스들(220)은 또한 회전 영구 자석으로서 도시되어 있지만, 회전 영구 자석들이 세장형 금속 기판(205)의 폭보다 작은 직경을 갖는 세장형 원통형 자석(예를 들어, 직경 방향으로 자화됨)인 경우와 같이, 도 2a에 도시된 것과 상이한 기하구조를 갖는다.

도 2c에서, 자기장 소스들(220)은 전자기 코일들로서 예시된다. 전원(도시되지 않음)이 전자기 코일들에 전기적으로 결합될 수 있다. 전원은 세장형 금속 기판(205)의 부분(225)에서의 열 발생의 속도 및 시변 자기장을 제어하기 위해 조정가능 또는 가변 출력 전압, 조정가능 또는 가변 출력 전류, 및/또는 조정가능 또는 가변 출력 주파수를 가질 수 있다.

도 2a 내지 도 2c는 자기장 소스들(220)을 도시하지만, 레이저 소스들이 제한 없이 자기장 소스들(220) 중 임의의 하나 이상 또는 전부를 대체할 수 있다.

도 3은 시변 자기장을 제공하는 자기장 소스 또는 레이저 방사선을 제공하는 레이저 소스를 사용하여 가열함으로써 달성되는 폭(x축)에 따른 세장형 금속 기판의 예시적인 온도 분포를 나타낸다. y축 위치는 예를 들어, 자기장 소스 또는 레이저 소스에 바로 이어지는 지점에 대응할 수 있거나, 롤성형 스탠드에 의한 굽힘이 일어나는 지점에 대응할 수 있다. 도 3에 나타내어진 온도 분포는 단지 예일 뿐이고, 다른 온도 분포들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 성형성의 증가, 템퍼의 변경, 내부식성의 변경 등을 위해 다양한 상이한 공간 온도 프로파일들이 달성되고 사용될 수 있다. 또한, 세장형 금속 기판 내의 온도에 대한 논의를 과도하게 제한하거나 복잡하게 하지 않기 위해 유닛들이 도 3에 도시되지 않는다. 가열된 부분(305)으로부터 가장 먼 지점에서, 세장형 금속 기판은 최소 온도를 가지며, 이는 주변 조건들 또는 실온 또는 다른 온도에 대응할 수 있다. 세장형 금속 기판의 에지들(0 및 1과 같은 x 위치들)에서의 온도는 세장형 금속 기판의 가열된 부분(305)으로부터 에지들을 향한 열 전도로 인해, 주위 조건들보다 더 높을 수 있다. 가열된 부분(305) 내에서, 온도는 세장형 금속 기판의 가열된 부분(305)에서 타겟 성형성 또는 가소성을 달성하기에 적합한 온도(310) 이상일 수 있다. 일부 실시예들에서, 가열된 부분(305)만이 주변 온도 또는 최소 온도보다 더 높게 가열되며, 원하는 성형성, 원하는 가소성, 원하는 템퍼 변경, 원하는 내부식성 변경 등에 적합한 타겟 온도에서 가열된 부분(305)에 걸쳐 비교적 균일한 온도를 갖는다.

도 4는 시변 자기장을 제공하는 자기장 소스 또는 레이저 방사선을 제공하는 레이저 소스를 사용하여 가열함으로써 달성되는 y축에 따른 세장형 금속 기판의 예시적인 온도 분포를 나타낸다. x축 위치는 영역(305) 내의 특정 지점(예를 들어, 가열된 부분(305) 내의 중심 지점)에 대응할 수 있다. 도 4에 나타내어진 온도 분포는 단지 예일 뿐이고, 다른 온도 분포들이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 성형성의 증가, 템퍼의 변경, 내부식성의 변경 등을 위해 다양한 상이한 공간 온도 프로파일들이 달성되고 사용될 수 있다. 또한, 세장형 금속 기판 내의 온도에 대한 논의를 과도하게 제한하거나 복잡하게 하지 않기 위해 유닛들이 도 4에 도시되지 않는다. 세장형 금속 기판은 영역(415)에서 자기장 소스로부터의 시변 자기장 또는 레이저 소스로부터의 레이저 방사선에 노출될 수 있다. 이 이전의 온도는 주변 조건들 또는 실온에 대응할 수 있지만, 대안적으로 이전 공정(예를 들어, 롤성형, 어닐링, 전자기 가열 등)으로부터 세장형 금속 기판에 남겨진 잔열로 인한 온도보다 더 높을 수 있다. 영역(415) 다음에, 온도는 전도 또는 대류 열 손실에 의해 감소할 수 있다. 롤성형은 영역(415) 바로 다음에 일어날 수 있거나, 또는 예를 들어, 더 큰 y 위치에서 일어날 수 있다. 선택사항으로서, 롤성형은 온도가 원하는 성형성 또는 가소성을 달성하기에 적합한 타겟 온도 미만으로 떨어지기 전에 일어난다. 선택사항으로서, 롤성형은 온도가 실온 또는 주변 온도로 다시 떨어진 후에 일어난다. 영역(415)의 길이는 세장형 금속 기판의 이동 속도 및 자기장 소스 또는 레이저 소스에 의해 발생되는 레이저 방사선의 길이 또는 폭에 의해 좌우될 수 있다. 달리 말하면, 세장형 금속 기판의 노출 시간이 세장형 금속 기판의 이동 속도 및 자기장 소스 또는 레이저 소스에 의해 발생되는 레이저 방사선의 길이 또는 폭에 의해 좌우될 수 있다. 일부 경우들에서, 다수의 자기장 소스들 또는 레이저 소스들이 영역(415)의 길이를 증가시키기 위해 사용될 수 있으며, 이는 세장형 금속 기판의 부분에 증가된 온도를 가하기 위한 타겟 지속 시간을 달성하는 데 유용할 수 있다.

조성, 템퍼, 굽힘 성능(r/t) 등에 따라, 상이한 세장형 금속 기판들에 대한 가열을 달성하기 위해 상이한 구성들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금을 포함하는 세장형 금속 기판들의 경우, 합금 조성이 가열된 부분에 대한 타겟 온도를 좌우하거나 영향을 미칠 수 있다. 일부 경우들에서, 세장형 금속 기판의 두께가 가열된 부분에 대한 타겟 온도를 좌우하거나 영향을 미칠 수 있다.

예로서, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금의 경우, 성형성, 템퍼 조건, 내부식성 등을 변경하기 위한 타겟 온도는 50℃ 내지 400℃, 이를테면 100℃ 내지 300℃ 또는 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 다른 예로서, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금의 경우, 성형성, 템퍼 조건, 내부식성 등을 변경하기 위한 타겟 온도는 50℃ 내지 400℃, 이를테면 100℃ 내지 300℃ 또는 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 다른 예로서, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금의 경우, 성형성, 템퍼 조건, 내부식성 등을 변경하기 위한 타겟 온도는 50℃ 내지 400℃, 이를테면 100℃ 내지 300℃ 또는 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 다른 예로서, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금의 경우, 성형성, 템퍼 조건, 내부식성 등을 변경하기 위한 타겟 온도는 50℃ 내지 400℃, 이를테면 100℃ 내지 300℃ 또는 150℃ 내지 250℃일 수 있다. 다른 예로서, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금의 경우, 성형성, 템퍼 조건, 내부식성 등을 변경하기 위한 타겟 온도는 50℃ 내지 400℃, 이를테면 100℃ 내지 300℃ 또는 150℃ 내지 250℃일 수 있다.

회전 영구 자석을 사용하여 이러한 온도 조건들을 달성하기 위해, 금속 기판 조성, 초기 및/또는 원하는 최종 템퍼, 굽힘 성능(r/t), 초기 및/또는 원하는 최종 내부식성 조건 등에 의존할 수 있는 다양한 가동 구성들이 선택될 수 있다. 예로서, 회전 영구 자석은 0.5 cm 내지 5 cm의 직경을 가질 수 있다. 다른 예로서, 회전 영구 자석은 0.5 cm 내지 30 cm의 길이 또는 두께를 가질 수 있다. 다른 예로서, 회전 영구 자석은 1000 가우스 내지 10000 가우스의 표면 자계 강도를 가질 수 있다. 다른 예로서, 회전 영구 자석은 10000 가우스 내지 15000 가우스의 잔류 자속 밀도를 가질 수 있다. 다른 예로서, 회전 영구 자석은 100 분당회전수 내지 30000 분당회전수의 속도로 회전될 수 있다.

유도 가열에 의해 세장형 금속 기판을 가열하기 위해 사용되는 전자기 코일의 경우에, 코일 크기(직경, 권수 등) 및 전기적 가동 특성들(전류, 전압, 주파수)이 타겟 온도 조건을 달성하도록 선택될 수 있다. 이러한 특성들은 다시, 금속 기판 조성, 초기 및/또는 원하는 최종 템퍼, 굽힘 성능(r/t), 초기 및/또는 원하는 최종 내부식성 조건 등에 의존할 수 있다. 예로서, 전자기 코일은 0.5 cm 내지 30 cm의 직경을 가질 수 있다. 예로서, 전자기 코일은 0.5 내지 1000의 인치당 권수를 가질 수 있다. 다른 예로서, 전자기 코일은 1 V 내지 1000 V의 AC 전압을 사용하여 여자될 수 있다. 다른 예로서, 전자석 코일은 50 Hz 내지 100 kHz의 주파수를 갖는 AC 전압을 사용하여 여자될 수 있다. 다른 예로서, 전자기 코일은 1 A 내지 100 A의 AC 전류를 사용하여 여자될 수 있다.

레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판을 가열하기 위해 레이저 방사선을 발생시키는 레이저 소스의 경우에, 레이저 유형, 플루언스, 출력 전력, 펄스율, 또는 스팟 크기 중 하나 이상이 타겠 온도 조건을 달성하도록 선택될 수 있다. 이러한 특성들은 다시, 금속 기판 조성, 초기 및/또는 원하는 최종 템퍼, 굽힘 성능(r/t), 초기 및/또는 원하는 최종 내부식성 조건 등에 의존할 수 있다. 예로서, 다이오드 레이저, 파이버 레이저, CO₂ 레이저, YAG 레이저, 엑시머 레이저, 색소 레이저, 이온 레이저 등과 같은 임의의 적합한 유형의 레이저가 레이저 방사선을 발생시키기 위해 사용될 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 선택사항으로서, 레이저 방사선은 1 mm 내지 10 mm의 스팟 크기(예를 들어, 세장형 금속 기판에서)를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 균질화 또는 분산 광학기가 라인 또는 직사각형 초점 영역을 따라 레이저 방사선을 확산시키기 위해, 선택사항으로서 세장형 금속 기판의 전폭에 걸쳐 또는 이를 넘어 확산시키기 위해 사용될 수 있다. 선택사항으로서, 레이저 방사선은 1 W 내지 5 kW의 출력 전력을 가질 수 있다. 선택사항으로서, 레이저 방사선은 미러, 렌즈, 프리즘, 도파로, 광섬유, 격자, 필터, 빔스플리터, 편광기 등과 같은 하나 이상의 광학 요소를 사용하여 세장형 금속 구조체에 전달될 수 있다.

비제한적인 예들로서, 본원에서 설명된 방법들에 사용할 예시적인 AA3xxx 시리즈 합금들은 AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 또는 AA3065를 포함할 수 있다.

본원에서 설명된 방법들에 사용할 비제한적 예시적인 AA4xxx 시리즈 합금들은 AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 또는 AA4147을 포함할 수 있다.

본원에서 설명된 방법들에 사용할 비제한적 예시적인 AA5xxx 시리즈 합금들은 AA5182, AA5183, AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 또는 AA5088을 포함할 수 있다.

본원에서 설명된 방법들에 사용할 비제한적 예시적인 AA6xxx 시리즈 합금들은 AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, AA6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 또는 AA6092를 포함할 수 있다.

본원에서 설명된 방법들에 사용할 비제한적 예시적인 AA7xxx 시리즈 합금들은 AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149, AA7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 또는 AA7099를 포함할 수 있다.

도 5는 세 개의 롤성형 스탠드들을 포함하는 롤성형 시스템(500)을 나타내는 개략도를 제공한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 세장형 금속 기판(505)은 롤성형 스탠드들의 롤러들(515-1, 515-2, 및 515-3)(집합적으로, 롤러들(515)) 사이를 통과한다. 각 롤성형 스탠드에서, 세장형 금속 기판은 굽혀진 구성으로 롤성형된다. 자기장 소스들(520-1, 520-2, 및 520-3)(집합적으로, 자기장 소스들(520))은 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판(505)의 부분들(525-1, 525-2, 및 525-3)(집합적으로, 부분들(525))을 가열하기 위해 시변 자기장에 세장형 금속 기판(505)을 노출시키도록 세장형 금속 기판(505)에 인접하여 위치된다.

자기장 소스들(520)이 세장형 금속 기판(505) 위에 위치된 것으로서 도시되어 있지만, 자기장 소스들(520)의 일부 또는 전부가 세장형 금속 기판(505)의 아래에 위치되는 구성들이 고려된다. 자기장 소스들(520)은 회전 영구 원통형 자석들로서 도시되지만, 다른 구성들도 가능하다. 각 원통형 자석은 가변 속도 모터(도 5에 도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 자기장 소스들(520)과 세장형 금속 기판(505) 사이의 조정가능한 거리는 유도 가열에 의한 세장형 금속 기판(505)의 부분들(525)에서의 열 발생 속도를 제어하는 데 유용할 수 있다.

자기장 소스들(520) 및 부분들(525) 각각에 대한 세장형 금속 기판(505)의 폭 치수에 따른 상이한 위치들이 도 5에 도시되어 있다. 자기장 소스들(520) 및 부분들(525)의 위치들은 각 롤성형 스탠드에 의해 굽혀질 세장형 금속 기판(505)의 부분과 포개지는 것으로서 도시되어 있다. 예를 들어, 제1 롤성형 스탠드는 세장형 금속 기판(505)에서, 자기장 소스들(520-1) 및 부분들(525-1)과 일렬로 폭 방향을 따라 위치되는 제1 굽힘부들(530)을 성형한다. 제2 롤성형 스탠드는 세장형 금속 기판(505)에서, 자기장 소스들(520-2) 및 부분들(525-2)과 일렬로 폭 방향을 따라 위치되는 제2 굽힘부들(535)을 성형한다. 세장형 금속 기판(505)에서의 제3 굽힘부들(540)은 제1 굽힘부들(530)과 오버랩되는 것으로서 도시되어 있지만, 반대 굽힘 방향을 갖는다. 제3 굽힘부들(540)은 자기장 소스들(520-3) 및 부분들(525-3)과 일렬로 폭 방향을 따라 위치된다.

도 5에서, 롤러(515-3)를 포함하는 제3 롤성형 스탠드 후에 하나의 추가적인 자기장 소스(545)가 도시되어 있다. 자기장 소스(545)는 세장형 금속 기판(505)의 부분(550)을 가열하도록 배향되며, 이는 폭을 따라 실질적으로 전체적으로 연장된다. 이러한 구성은 세장형 금속 기판(505)이 자기장 소스(545)를 지나 이동할 때 세장형 금속 기판 전체를 가열하는 데 유용할 수 있다. 예를 들어, 이러한 구성은 세장형 금속 기판(505)을 가열하여 전반적인 템퍼 조건을 달성 또는 변경하거나 전반적인 내부식성 특성을 달성 또는 변경하는 데 유용할 수 있다.

도 5는 자기장 소스들(520-1, 520-2, 520-3, 및 545)을 도시하지만, 레이저 소스들이 제한 없이 자기장 소스들(520-1, 520-2, 520-3, 및 545) 중 임의의 하나 이상 또는 전부를 대체할 수 있다.

도 6은 유도 시스템(620)을 사용한 세장형 금속 기판(605)의 예열이 사용되는 금속 제품들을 제조하기 위한 다른 시스템(600)의 개략도를 제공한다. 시스템(600)을 통해 세장형 금속 기판(605)이 방향(610)을 따라 이동하는 것으로 도시되어 있다. 유도 시스템(620)은 세장형 금속 기판(605)이 유도 시스템(620)을 통과할 때 세장형 금속 기판에 인접하여 배열된 일련의 영구 자기 로터들(621)을 포함할 수 있다. 유도 시스템(620)은 세장형 금속 기판(605)을 상이한 방향들에 따라 인발할 수 있게 하는 롤러들(622)을 포함할 수 있어서, 유도 시스템(620)의 풋프린트를 감소시키면서 영구 자기 로터들(621)과의 상호작용을 위한 더 선형의 길이 및 공간을 허용한다. 시스템(600)은 또한 복수의 롤성형 스탠드들(615)을 포함하고, 선택사항으로서 추가적인 자기장 소스들(625)을 포함한다. 모든 롤성형 스탠드들(615) 후에 굽혀진 금속 제품(630)이 시스템(600)을 빠져나간다. 세장형 금속 기판(605)이 코일로부터 유래되는 것으로서 도시되지만, 다른 구성들이 세장형 금속 기판을 금속 블랭크 또는 금속 스트립으로서 처리하는 것을 포함할 수 있다.

각 롤성형 스탠드(615)는 세장형 금속 기판(605)을 수용하고 롤러들 사이에서 통과시키기 위한 구성으로 독립적인 회전축들을 따라 구동되는 두 개 이상의 롤러들을 포함할 수 있다. 롤성형 스탠드(615)의 상류에 제공된 유도 시스템(620)에 의해, 세장형 금속 기판(605)의 온도는 롤성형 스탠드(615)에 의해 임의의 롤성형이 일어나기 전에 세장형 금속 기판(605)의 성형성을 증가시키기에 적합한 온도까지 상승될 수 있다. 이러한 방식으로, 세장형 금속 기판(605)은 제1 롤성형 스탠드(615)에 진입하기 전에 충분히 예열된 조건에 있을 수 있다.

각 자기장 소스(625)는 유도 가열을 통해 세장형 금속 기판(605)에 추가적인 열을 부가하는 데 사용될 수 있다. 자기장 소스들(625)이 도 6에서 전자기 코일들로서 도시되어 있지만, 일부 경우들에서, 자기장 소스들(625) 중 하나 이상은 영구 자기 로터들(621)과 유사한 회전 영구 자석들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 자기장 소스들(625)은 예를 들어, 롤성형 스탠드들(615)에서의 열 손실로 인해 또는 환경으로의 열 손실로 인해 유도 시스템(620)에 의한 예열 후에 세장형 금속 기판(605)의 온도를 유지하기 위해, 세장형 금속 기판(605)이 자기장 소스(625)을 지나 이동할 때 이의 전폭에 걸쳐 열을 부가할 수 있다. 일부 경우들에서, 자기장 소스들(625)은 이를테면 롤성형 스탠드(615)에서 일어날 수 있는 특히 심각한 변형 전에, 성형성 특성을 더 증가시키기 위해 세장형 금속 기판의 온도를 증가시킬 수 있다. 일부 경우들에서, 자기장 소스(625)에 의해 부가된 열은 세장형 금속 기판(605)의 폭을 따라 국부 위치에 있을 수 있다. 나타낸 바와 같이, 자기장 소스들(625)은 롤성형 스탠드들(615)의 전 그리고/또는 후에 위치될 수 있다. 일부 경우들에서, 자기장 소스(625)는 모든 롤성형 스탠드(615) 전 또는 후에 위치되지 않을 수 있다. 자기장 소스들(625)은 세장형 금속 기판(605)의 상부측 또는 하부측 상에 독립적으로 위치될 수 있다.

도 7은 도 5에 도시된 롤성형 시스템(500)과 유사한, 세 개의 롤성형 스탠드들을 포함하는 롤성형 시스템(700)을 나타내는 개략도를 제공한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 세장형 금속 기판(705)은 세장형 금속 기판(705)을 이의 전폭에 걸쳐 예열하기 위한 영구 자기 로터 쌍(710) 사이를 통과한다. 영구 자기 로터 단일 쌍(710)이 도 7에 도시되어 있지만, 임의의 적합한 수의 영구 자기 로터가 사용될 수 있으며, 도 7에 도시된 구성은 간단히 영구 자기 로터 한 쌍(710) 또는 다수의 영구 자기 로터들을 포함하는 유도 시스템의 일부를 나타낸다. 다수의 영구 자기 로터들을 특징으로 하는 유도 시스템의 예들은 2017년 9월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 제15/716,887호에 설명되어 있으며, 이는 본원에 원용된다.

영구 자기 로터 쌍(710)에 의한 예열 후에, 세장형 금속 기판(705)은 상이한 롤성형 스탠드들의 롤러들(715)을 통과한다. 각 롤성형 스탠드에서, 세장형 금속 기판(705)은 상이한 굽혀진 구성들로 롤성형된다.

전자기 코일들로서 도시된 자기장 소스들(720)이 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판(705)에 열을 더 부가하기 위해 세장형 금속 기판(705)를 시변 자기장에 노출시키기 위해 다양한 지점들에서 세장형 금속 기판(705)에 인접하여 위치된 것으로 도시된다. 자기장 소스들(720)이 세장형 금속 기판(705) 위에 위치된 것으로서 도시되어 있지만, 자기장 소스들(720)의 일부 또는 전부가 세장형 금속 기판(705)의 아래에 위치되는 구성들이 고려된다. 도 7은 자기장 소스들(720) 및 영구 자기 로터들(710)을 도시하지만, 레이저 소스들이 제한 없이 자기장 소스들(720) 및 영구 자기 로터들(710) 중 임의의 하나 이상 또는 전부를 대체할 수 있다.

금속 제품을 사용하는 방법

본원에서 설명되는 알루미늄 합금 제품들은 자동차 용도, 및 항공기 및 철도 용도를 포함하는 다른 운송 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 알루미늄 합금 제품들은 범퍼, 사이드 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필라 보강재(예를 들어, A-필라, B-필라, 및 C-필라), 내측 패널, 외측 패널, 사이드 패널, 내측 후드, 외측 후드 또는 트렁크 리드 패널과 같은 자동차 구조 부품들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에서 설명되는 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 또한 예를 들어, 외부 및 내부 패널들을 제조하기 위해 항공기 또는 철도 차량 용도로 사용될 수 있다.

본원에서 설명되는 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 또한 전자 기기 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 설명되는 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 전자 기기용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 알루미늄 합금 제품들은 휴대폰(예를 들어, 스마트폰)의 외측 케이싱, 태블릿 저면 섀시, 및 다른 휴대용 전자 기기를 위한 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다.

본 개시의 양태들은 다음의 비제한적인 실시예들을 참조하여 더 이해될 수 있다.

예 1

2.8 mm의 두께를 갖는 7075 알루미늄 합금 시트의 샘플들을 T6 템퍼 조건들에서(예를 들어, 125℃에서 24시간 동안 템퍼링함으로써) 수득하였다. 샘플들을 유도 가열 및 레이저 가열에 의해 달성되는 것들과 유사한 조건들 하에서 다양한 온도들로 급속 가열하였으며, 여기서 온도는 유동 모래중탕을 사용하여 타겟 온도로 급속 상승시켰다. 150℃, 200℃, 250℃, 및 300℃ 의 온도를 사용하였다. 대조군으로서, 일부 샘플들은 가열하지 않았다.

롤성형 조건들 하에서의 샘플들의 굽힘 성능을 평가하기 위해, 샘플들 중 일부를 급속 가열 공정 후에 3 지점 굽힘 시험에 적용하였다. 수직 변위의 함수로서 힘을 기록하고, 힘-변위 곡선이 상당한 강하를 나타낼 때 시험을 중단하였다. 이후에 바깥 굽힘 각도(α)를 수동으로 측정하였다. 도 8a는 대조 샘플, 150℃로 가열한 샘플, 200℃로 가열한 샘플, 및 250℃로 가열한 샘플에 대한 굽힘 시험의 결과들을 나타낸다. 굽힘 시험 후의 샘플들의 사진들을 도 8b에 나타낸다. 250℃로 가열된 샘플은 대조 샘플에 비해 매우 높은 굽힘성을 보였으며, 이는 상술된 유도 가열 또는 레이저 가열 공정이 롤성형 공정 동안 알루미늄의 굽힘 특성을 개선시키는 데 유용함을 나타낸다.

샘플의 강도 성능을 평가하기 위해, 샘플들 중 일부를 급속 가열 공정 후에 수냉시킨 다음, 페인트 베이킹 사이클에 적용하였으며, 여기서 이들을 가열하고 180℃에서 30분 동안 유지하였다. 페인트 베이킹 사이클 후, 샘플들을 강도 시험하여 항복 강도 및 극한 인장 강도를 결정하였다. 강도 성능의 결과들을 표 1에 나열한다.

	급속 가열	항복 강도(MPa)	최대 인장 강도(MPa)
대조 샘플: T6 + 페인트 베이크	급속 가열 없음	503.237	560.863
시험 샘플들: T6 + 급속 가열 + 페인트 베이크	150℃ → 수냉	494.400	545.800
	200℃ → 수냉	495.700	546.130
	250℃ → 수냉	513.030	548.500
	300℃ → 수냉	352.200	447.960

표 1. 강도 성능 결과들

강도 성능 결과들은 250℃까지 급속 가열한 샘플들에 대해, 대조군 샘플과 비교하여, 항복 강도 및 극한 인장 강도의 단지 미미한 변화만을 나타낸다. 그러나, 300℃로 급속 가열한 샘플은 항복 강도 및 극한 인장 강도 둘 다에서 상당한 강하를 보였다.

이와 함께, 이러한 굽힘 시험 및 강도 성능 결과들은 급속 가열이 강도 성능에 최소한으로만 영향을 미치면서 굽힘 성능을 상당히 개선할 수 있음을 나타낸다. 이 합금의 경우, 250℃까지의 온도로의 급속 가열은 강도에 매우 미미한(예를 들어, 3% 미만) 영향으로 최대 약 8배의 굽힘성 개선을 제공한다.

전술한 실시예들은 본 발명을 추가로 설명하는 역할을 할 것이지만, 동시에 본 발명을 제한하지는 않는다. 반대로, 본원에서의 설명을 읽은 후에, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 당업자들에게 시사될 수 있는 다양한 실시예들, 변형예들 및 그 균등물들에 대한 참조가 이루어질 수 있음을 분명히 이해해야 한다. 본원에서 설명된 연구 동안, 달리 언급되지 않는 한, 통상적인 절차들을 따랐다. 절차들 중 일부는 예시적인 목적들로 상세히 설명된다.

인용된 모든 특허 공보들, 공개 공보들 및 요약서는 그 전문이 본원에 원용된다. 예시된 실시예들을 포함한 본 실시예들에 대한 전술한 설명은 단지 예시 및 설명의 목적으로 제시되었고, 완전하다거나 정확히 개시된 형태들로 제한하려는 것은 아니다. 이의 수많은 변형, 개조 및 용도가 당업자들에게 명백할 것이다.

예시적인 양태들

이하에서 사용될 때, 일련의 양태들(예를 들어, "양태 1-4") 또는 열거되지 않은 양태들의 그룹(예를 들어, "임의의 이전 또는 후속 양태")에 대한 임의의 언급은 이들 양태들 각각에 대한 언급인 것으로서 분리적으로 이해되어야 한다(예를 들어, "양태 1-4"는 "양태 1, 2, 3, 또는 4로서 이해되어야 한다).

양태 1은 금속 제품을 제조하는 방법으로서: 세장형 금속 기판이 제1 시변 자기장을 발생시키는 제1 자기장 소스 또는 제1 레이저 방사선을 발생시키는 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동될 때, 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하기 위해 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계 ― 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열함 ―; 및 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계를 포함하는, 방법이다.

양태 2는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계는 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분이 제1 온도 이상으로 가열되는 동안 일어나는 것인, 방법이다.

양태 3은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계는 세장형 금속 기판의 제1 부분이 제1 온도 미만으로 또는 주변 온도로 냉각된 후에 일어나는 것인, 방법이다.

양태 4는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계는 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계 전에 세장형 금속 기판 전체를 제1 온도 이상으로 가열하는 것인, 방법이다.

양태 5는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 롤성형 스탠드 또는 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들의 온도가 제1 온도보다 낮은 것인, 방법이다.

양태 6은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 롤성형 스탠드는 0.1 내지 2의 굽힘반경 대 두께의 비(r/t)를 갖는 특징을 갖는 금속 제품을 성형하도록 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히는 것인, 방법이다.

양태 7은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 온도는 100℃ 내지 500℃이거나, 제1 온도는 150℃ 내지 250℃이거나, 또는 제1 온도는 350℃ 내지 450℃인 것인, 방법이다.

양태 8은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 세장형 금속 기판의 제1 부분의 템퍼를 변경하기에 충분한 지속 시간 동안 제2 온도 이상으로 가열하는 것인, 방법이다.

양태 9는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하고, 세장형 금속성 기판의 적어도 제1 부분을 과시효시키는 것인, 방법이다.

양태 10은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하고, 세장형 금속성 기판의 적어도 제1 부분의 내부식성을 변경하는 것인, 방법이다.

양태 11은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어하기 위해 제1 자기장 소스와 세장형 금속 기판 사이의 거리를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법이다.

양태 12는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 자기장 소스와 세장형 금속 기판 사이의 거리는 1 mm 내지 60 mm의 범위인 것인, 방법이다.

양태 13은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 자기장 소스는 하나 이상의 영구 자석을 회전시키기 위한 하나 이상의 모터에 결합된 하나 이상의 영구 자석을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 14는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 영구 자석은 원통형 구조체 주위에 배열되고, 원통형 구조체는 세장형 금속 기판을 제1 시변 자기장에 노출시키기 위해 원통형 축을 중심으로 회전되는 것인, 방법이다.

양태 15는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 모터는 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 조정가능한 속도를 갖는 것인, 방법이다.

양태 16은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 모터는 100 분당회전수 내지 30000 분당회전수의 회전 속도를 갖는 것인, 방법이다.

양태 17은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 영구 자석은 1000 가우스 내지 10000 가우스의 표면 자계 강도를 갖는 것인, 방법이다.

양태 18은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 영구 자석은 10000 가우스 내지 15000 가우스의 잔류 자속 밀도를 갖는 것인, 방법이다.

양태 19는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 레이저 소스는 다이오드 레이저, 파이버 레이저, CO₂ 레이저, YAG 레이저, 엑시머 레이저, 색소 레이저, 또는 이온 레이저를 포함하는 것인, 방법이다.

양태 20은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 레이저 방사선은 1 W 내지 5 kW의 출력 전력을 갖거나, 또는 1 mm 내지 10 mm의 스팟 크기를 갖는 것인, 방법이다.

양태 21은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 레이저 방사선은 분산 광학기 또는 균질화 광학기를 통과하여 세장형 금속 기판의 폭 방향에 걸쳐 제1 레이저 방사선을 확산시키는 것인, 방법이다.

양태 22는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선에 대한 세장형 금속 기판의 노출 시간은 0.1초 내지 300초인 것인, 방법이다.

양태 23은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 자기장 소스는 하나 이상의 전자기 코일, 및 하나 이상의 전자 코일에 전기적으로 결합된 하나 이상의 전원을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 24는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 전원은 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 가변 출력 전압, 가변 출력 전류, 또는 가변 출력 주파수 중 하나 이상을 갖는 것인, 방법이다.

양태 25는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 세장형 금속 기판이 제2 시변 자기장을 발생시키는 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 방사선을 발생시키는 제2 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동될 때, 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판의 제2 부분을 가열하기 위해 제2 시변 자기장 또는 제2 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계 ― 제2 시변 자기장 또는 제2 레이저 방사선은 세장형 금속성 기판의 제1 부분이 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들에 의해 굽혀진 후에, 세장형 금속 표면의 제2 부분을, 세장형 금속 기판의 제2 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제2 온도 이상으로 가열함 ― 를 더 포함하는, 방법이다.

양태 26은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 금속 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강 합금, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄, 또는 티타늄 합금을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 27은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 금속 기판은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 방법이다.

양태 28은 금속 제품을 제조하기 위한 시스템으로서: 세장형 금속 기판이 제1 자기장 소스 또는 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동됨에 따라, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키고 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하도록 위치된 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선 ― 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열함 ―; 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선에의 노출 후에 세장형 금속 기판을 수용하도록 위치된 제1 롤성형 스탠드 ― 제1 롤성형 스탠드는 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분이 제1 온도 이상으로 가열되는 동안, 또는 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분이 제1 온도 미만으로 또는 주위 온도로 냉각된 후에, 세장형 금속 기판을 수용하고 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히도록 배열된 적어도 두 개의 롤러들을 포함하는, 시스템이다.

양태 29는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 롤성형 스탠드는 0.1 내지 2의 굽힘반경 대 두께의 비(r/t)를 갖는 특징을 갖는 금속 제품을 성형하도록 세장형 금속 기판의 제1 부분을 굽히는 것인, 시스템이다.

양태 30은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 온도는 100℃ 내지 500℃이거나, 제1 온도는 150℃ 내지 250℃이거나, 또는 제1 온도는 350℃ 내지 450℃인 것인, 시스템이다.

양태 31은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 전자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분의 템퍼를 변경하기에 충분한 지속 시간 동안 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을, 제2 온도 이상으로 가열하는 것인, 시스템이다.

양태 32는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 전자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속성 기판의 적어도 제1 부분을 과시효시키도록 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하는 것인, 시스템이다.

양태 33은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 전자기장 또는 제1 레이저 방사선은 세장형 금속성 기판의 적어도 제1 부분의 내부식성을 변경하도록 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하는 것인, 시스템이다.

양태 34는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 유도 가열에 의해 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어하기 위해 제1 자기장 소스와 세장형 금속 기판 사이의 거리를 조정하기 위해 제1 자기장 소스에 결합된 위치 액추에이터를 더 포함하는, 시스템이다.

양태 35는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 자기장 소스와 세장형 금속 기판 사이의 거리는 1 mm 내지 60 mm의 범위인 것인, 시스템이다.

양태 36은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 자기장 소스는 하나 이상의 영구 자석을 회전시키기 위한 하나 이상의 모터에 결합된 하나 이상의 영구 자석을 포함하는 것인, 시스템이다.

양태 37은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 영구 자석은 하나 이상의 원통형 자석이고, 하나 이상의 원통형 자석은 원통형 축을 중심으로 회전되는 것인, 시스템이다.

양태 38은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 모터는 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 조정가능한 속도를 갖는 것인, 시스템이다.

양태 39는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 모터는 100 분당회전수 내지 30000 분당회전수의 회전 속도를 갖는 것인, 시스템이다.

양태 40은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 영구 자석은 1000 가우스 내지 10000 가우스의 표면 자계 강도를 갖는 것인, 시스템이다.

양태 41은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 하나 이상의 영구 자석은 10000 가우스 내지 15000 가우스의 잔류 자속 밀도를 갖는 것인, 시스템이다.

양태 42는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 레이저 소스는 다이오드 레이저, 파이버 레이저, CO₂ 레이저, YAG 레이저, 엑시머 레이저, 색소 레이저, 또는 이온 레이저를 포함하는 것인, 시스템이다.

양태 43은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 레이저 방사선은 1 W 내지 5 kW의 출력 전력을 갖거나, 또는 1 mm 내지 10 mm의 스팟 크기를 갖는 것인, 시스템이다.

양태 44는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 레이저 소스는 세장형 금속 기판의 폭 방향에 걸쳐 제1 레이저 방사선을 확산시키도록 배열된 분산 광학기 또는 균질화 광학기를 포함하는 것인, 시스템이다.

양태 45는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 시변 자기장에 대한 금속 기판의 노출 시간은 0.1초 내지 300초인 것인, 시스템이다.

양태 46은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 제1 자기장 소스는 하나 이상의 전자기 코일, 및 하나 이상의 전자 코일에 전기적으로 결합된 하나 이상의 전원을 포함하는 것인, 시스템이다.

양태 47은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 전원은 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 가변 출력 전압, 가변 출력 전류, 또는 가변 출력 주파수 중 하나 이상을 갖는 것인, 시스템이다.

양태 48은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 세장형 금속 기판이 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동됨에 따라, 제2 시변 자기장 또는 제2 레이저 방사선에 세장형 금속 기판을 노출시키고 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 세장형 금속 기판의 제2 부분을 가열하도록 위치된 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 소스 ― 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 소스는 세장형 금속성 기판의 제1 부분이 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들에 의해 굽혀진 후에, 세장형 금속 기판의 제2 부분을, 세장형 금속 기판의 제2 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제2 온도 이상으로 가열하도록 위치됨 ― 를 더 포함하는, 시스템이다.

양태 49는 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 금속 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강 합금, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄, 또는 티타늄 합금을 포함하는 것인, 시스템이다.

양태 50은 임의의 이전 또는 후속 양태에 있어서, 금속 기판은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 시스템이다.

양태 51은 임의의 이전 양태의 방법 또는 임의의 이전 양태의 시스템을 사용하여 성형된 금속 제품이다.

양태 52는 임의의 이전 양태에 있어서, 자동차 구조 제품을 포함하는 것인, 금속 제품이다.

Claims

금속 제품을 제조하는 방법으로서,
세장형 금속 기판이 제1 시변 자기장을 발생시키는 제1 자기장 소스 또는 제1 레이저 방사선을 발생시키는 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동될 때, 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 상기 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하기 위해 상기 제1 시변 자기장 또는 상기 제1 레이저 방사선에 상기 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계 ― 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을, 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열함 ―; 및
상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 상기 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 상기 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계는 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분이 상기 제1 온도 이상으로 가열되는 동안 일어나는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분을 굽히기 위해 제1 롤성형 스탠드의 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 상기 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계는 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분이 상기 제1 온도 미만으로 또는 주변 온도로 냉각된 후에 일어나는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 시변 자기장 또는 상기 제1 레이저 방사선에 상기 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계는 상기 롤성형 스탠드의 상기 적어도 두 개의 롤러들 사이에서 상기 세장형 금속 기판을 통과시키는 단계 전에 상기 세장형 금속 기판 전체를 상기 제1 온도 이상으로 가열하는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 롤성형 스탠드 또는 상기 롤성형 스탠드의 상기 적어도 두 개의 롤러들의 온도는 상기 제1 온도보다 낮은 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 롤성형 스탠드는 0.1 내지 2의 굽힘반경 대 두께의 비(r/t)를 갖는 특징을 갖는 금속 제품을 성형하도록 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분을 굽히는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 온도는 100℃ 내지 500℃이거나, 상기 제1 온도는 150℃ 내지 250℃이거나, 또는 상기 제1 온도는 350℃ 내지 450℃인 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분의 템퍼(temper)를 변경하기에 충분한 지속 시간 동안 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을 제2 온도 이상으로 가열하는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을 가열하고, 상기 세장형 금속성 기판의 적어도 상기 제1 부분을 과시효시키는(overaging) 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을 가열하고, 상기 세장형 금속성 기판의 적어도 상기 제1 부분의 내부식성을 변경하는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 유도 가열에 의해 상기 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어하기 위해 상기 제1 자기장 소스와 상기 세장형 금속 기판 사이의 거리를 조정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 자기장 소스와 상기 세장형 금속 기판 사이의 거리는 1 mm 내지 60 mm의 범위인 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 자기장 소스는 하나 이상의 영구 자석을 회전시키기 위한 하나 이상의 모터에 결합된 상기 하나 이상의 영구 자석을 포함하는 것인, 방법.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 영구 자석은 원통형 구조체 주위에 배열되고, 상기 원통형 구조체는 상기 세장형 금속 기판을 상기 제1 시변 자기장에 노출시키기 위해 원통형 축을 중심으로 회전되는 것인, 방법.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 상기 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 조정가능한 속도를 갖는 것인, 방법.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 100 분당회전수 내지 30000 분당회전수의 회전 속도를 갖는 것인, 방법.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 영구 자석은 1000 가우스 내지 10000 가우스의 표면 자계 강도를 갖는 것인, 방법.
제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 영구 자석은 10000 가우스 내지 15000 가우스의 잔류 자속 밀도를 갖는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선에 대한 상기 세장형 금속 기판의 노출 시간은 0.1초 내지 300초인 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 자기장 소스는 하나 이상의 전자기 코일, 및 상기 하나 이상의 전자 코일에 전기적으로 결합된 하나 이상의 전원을 포함하는 것인, 방법.
제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 전원은 상기 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 가변 출력 전압, 가변 출력 전류, 또는 가변 출력 주파수 중 하나 이상을 갖는 것인, 방법.
제1항에 있어서,
상기 세장형 금속 기판이 제2 시변 자기장을 발생시키는 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 방사선을 발생시키는 제2 레이저 소스를 지나 상기 롤링 방향을 따라 이동될 때, 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 상기 세장형 금속 기판의 제2 부분을 가열하기 위해 상기 제2 시변 자기장 또는 상기 제2 레이저 방사선에 상기 세장형 금속 기판을 노출시키는 단계 ― 상기 제2 시변 자기장 또는 제2 레이저 방사선은 상기 세장형 금속성 기판의 상기 제1 부분이 상기 제1 롤성형 스탠드의 상기 적어도 두 개의 롤러들에 의해 굽혀진 후에, 상기 세장형 금속 표면의 상기 제2 부분을, 상기 세장형 금속 기판의 상기 제2 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제2 온도 이상으로 가열함 ― 를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강 합금, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄, 또는 티타늄 합금을 포함하는 것인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 기판은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 방법.
금속 제품을 제조하기 위한 시스템으로서,
세장형 금속 기판이 제1 자기장 소스 또는 레이저 소스를 지나 롤링 방향을 따라 이동됨에 따라, 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선에 상기 세장형 금속 기판을 노출시키고 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 상기 세장형 금속 기판의 적어도 제1 부분을 가열하도록 위치된 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선 ― 상기 제1 시변 자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을, 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제1 온도 이상으로 가열함 ―;
상기 제1 시변 자기장 또는 레이저 방사선에의 노출 후에 상기 세장형 금속 기판을 수용하도록 위치된 제1 롤성형 스탠드 ― 상기 제1 롤성형 스탠드는 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분이 상기 제1 온도 이상으로 가열되는 동안, 또는 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분이 상기 제1 온도 미만으로 또는 주위 온도로 냉각된 후에, 상기 세장형 금속 기판을 수용하고 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분을 굽히도록 배열된 적어도 두 개의 롤러들을 포함함 ― 를 포함하는, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 롤성형 스탠드는 0.1 내지 2의 굽힘반경 대 두께의 비(r/t)를 갖는 특징을 갖는 금속 제품을 성형하도록 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분을 굽히는 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 온도는 100℃ 내지 500℃이거나, 상기 제1 온도는 150℃ 내지 250℃이거나, 또는 상기 제1 온도는 350℃ 내지 450℃인 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 시변 전자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분의 템퍼를 변경하기에 충분한 지속 시간 동안 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을 제2 온도 이상으로 가열하는 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 시변 전자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속성 기판의 적어도 상기 제1 부분을 과시효시키도록 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을 가열하는 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 시변 전자기장 또는 제1 레이저 방사선은 상기 세장형 금속성 기판의 적어도 상기 제1 부분의 내부식성을 변경하도록 상기 세장형 금속 기판의 적어도 상기 제1 부분을 가열하는 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 유도 가열에 의해 상기 세장형 금속 기판에서 발생되는 열의 속도를 제어하기 위해 상기 제1 자기장 소스와 상기 세장형 금속 기판 사이의 거리를 조정하기 위해 상기 제1 자기장 소스에 결합된 위치 액추에이터를 더 포함하는, 시스템.
제31항에 있어서, 상기 제1 자기장 소스와 상기 세장형 금속 기판 사이의 거리는 1 mm 내지 60 mm의 범위인 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 자기장 소스는 하나 이상의 영구 자석을 회전시키기 위한 하나 이상의 모터에 결합된 상기 하나 이상의 영구 자석을 포함하는 것인, 시스템.
제33항에 있어서, 상기 하나 이상의 영구 자석은 하나 이상의 원통형 자석이고, 상기 하나 이상의 원통형 자석은 원통형 축을 중심으로 회전되는 것인, 시스템.
제33항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 상기 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 조정가능한 속도를 갖는 것인, 시스템.
제33항에 있어서, 상기 하나 이상의 모터는 100 분당회전수 내지 30000 분당회전수의 회전 속도를 갖는 것인, 시스템.
제33항에 있어서, 상기 하나 이상의 영구 자석은 1000 가우스 내지 10000 가우스의 표면 자계 강도를 갖는 것인, 시스템.
제33항에 있어서, 상기 하나 이상의 영구 자석은 10000 가우스 내지 15000 가우스의 잔류 자속 밀도를 갖는 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 시변 자기장에 대한 상기 금속 기판의 노출 시간은 0.1초 내지 300초인 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 제1 자기장 소스는 하나 이상의 전자기 코일, 및 상기 하나 이상의 전자 코일에 전기적으로 결합된 하나 이상의 전원을 포함하는 것인, 시스템.
제40항에 있어서, 상기 전원은 상기 제1 시변 자기장을 제어하기 위한 가변 출력 전압, 가변 출력 전류, 또는 가변 출력 주파수 중 하나 이상을 갖는 것인, 시스템.
제25항에 있어서,
상기 세장형 금속 기판이 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 소스를 지나 상기 롤링 방향을 따라 이동됨에 따라, 제2 시변 자기장 또는 제2 레이저 방사선에 상기 세장형 금속 기판을 노출시키고 유도 가열 또는 레이저 가열에 의해 상기 세장형 금속 기판의 제2 부분을 가열하도록 위치된 상기 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 소스 ― 상기 제2 자기장 소스 또는 제2 레이저 소스는 상기 세장형 금속 기판의 상기 제1 부분이 상기 제1 롤성형 스탠드의 상기 적어도 두 개의 롤러들에 의해 굽혀진 후에, 상기 세장형 금속 기판의 상기 제2 부분을, 상기 세장형 금속 기판의 상기 제2 부분의 성형성 또는 가소성을 증가시키기에 충분한 제2 온도 이상으로 가열하도록 위치됨 ― 를 더 포함하는, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 금속 기판은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강 합금, 스테인리스 강, 마그네슘, 마그네슘 합금, 구리, 구리 합금, 티타늄, 또는 티타늄 합금을 포함하는 것인, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 금속 기판은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 7xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 시스템.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 방법 또는 제25항 내지 제44항 중 어느 한 항의 시스템을 사용하여 성형된 금속 제품.
제45항에 있어서, 자동차 구조 제품을 포함하는 것인, 금속 제품.