KR20230109710A - 열 처리를 이용한 롤 성형 시스템 및 관련 방법 - Google Patents

열 처리를 이용한 롤 성형 시스템 및 관련 방법 Download PDF

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뎁두타 로이
데이비드 앤소니 갠스바우어
존 민 호
컬런 피어슨
아돌포 레
라자세카르 탈라
캐롤린 그레이스 키드웰
나타샤 아이어
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노벨리스 인크.
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Abstract

본원에서 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 성형하기 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 성형 시스템은 성형 스테이션, 접합 스테이션(joining station), 인라인 히터, 및 유압성형 스테이션(hydroforming station)을 포함할 수 있다. 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 성형하는 것은 성형 스테이션에서 금속 스트립을 수용하고, 성형 스테이션을 이용해 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공하는 것을 포함할 수 있다. 일부 양태들에서, 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함한다. 본 방법은 접합 스테이션을 통해 인접한 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하는 단계 및 중간 중공체를 성형하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 인라인 히터를 이용해 중간 중공체의 시임 영역을 가열하는 단계 및 유압성형 스테이션을 이용해 중간 중공체를 최종 중공체로 유압성형하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

열 처리를 이용한 롤 성형 시스템 및 관련 방법
관련 출원 교차 참조
본 출원은 2020년 12월 14일자로 출원된 미국 가출원 제63/199,202호의 이익 및 이에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전문이 본원에 참조된다.
기술분야
본 출원은 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 형성하기 위한 시스템들 및 방법들, 그리고 더 구체적으로는 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 성형하기 위한 롤 성형 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
자동차 산업을 포함하지만 이에 제한되지 않는 특정 산업은 다양한 적용예들에 중공 또는 관형 금속 구조물들을 이용할 수 있다. 이러한 구조물들을 형성하는 한 가지 방법은 관형 구조물을 압출하고, 추가로 관형 구조물을 유압성형(hydroforming)을 통해 최종 관형 구조물로 형성하는 것이다. 이러한 구조물들을 형성하는 대안적인 방법은 금속 시트를 롤 성형한 다음 시임 용접하여 용접된 관형 구조물을 형성하고, 용접된 관형 구조물을 최종 관형 구조물로 유압성형하는 것이다. 전통적으로, 용접된 관형 구조물의 용접부(또는 시임)의 무결성은 용접된 관형 구조물들이 유압성형될 수 있는 능력을 제한하였다. 특히, 롤 성형은 재료에서 상당한 변형 경화(strain hardening)를 초래하며, 이는 재료의 성형성에 악영향을 미친다. 또한, 시임 용접은 국소 초기 용융을 통한 미세 균열의 형성과 함께 시임 영역에서 결정립 미세화(grain refinement) 기반의 강화를 초래할 수 있고, 용접부에 걸친 강도/경도 프로파일의 구배를 야기할 수 있다. 이와 같이, 용접부의 감소된 성형성뿐만 아니라, 용접부에 걸친 강도/경도 프로파일의 구배는 유압성형 동안 용접부가 그 무결성을 유지할 수 있는 능력을 제한한다.
용어들 "발명" 및 "본 발명"은 본 특허 및 아래 특허 청구항들의 모든 대상을 폭넓게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 표현들은 여기에 설명된 대상을 제한하거나 아래 특허 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 특허에 의해 다뤄지는 본 발명의 실시예들은 본 발명의 내용이 아니라, 아래 청구범위에 의해 정의된다. 본 발명의 내용은 본 발명의 다양한 실시예의 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. 본 대상은 본 특허의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.
특정 실시예들에 따르면, 금속 스트립으로부터 최종 중공체(hollow body)를 형성하기 위한 형성 시스템은 성형 스테이션, 접합 스테이션(joining station), 인라인 히터, 및 유압성형 스테이션을 포함한다. 성형 스테이션은 금속 스트립을 평면 구성으로 수용하고, 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함하고, 적어도 하나의 롤러는 선택사항으로서 금속 스트립을 횡측 방향으로 굽힘가공할 수 있다. 접합 스테이션은 성형 스테이션으로부터 하류에 있을 수 있고, 인접한 길이방향 에지들을 시임(seam) 영역으로서 함께 용접하여서 중간 중공체를 형성할 수 있다. 인라인 히터는 접합 스테이션으로부터 하류에 있을 수 있고, 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 선택적으로 가열할 수 있다. 유압성형 스테이션은 인라인 히터로부터 하류에 있을 수 있고, 중간 중공체를 최종 중공체로 유압성형할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 형성하는 방법은 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 롤 성형(roll forming)하는 단계, 및 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하여서, 중간 중공체를 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 가열하는 단계 및 중간 중공체를 최종 중공체로 유압성형하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 금속 스트립으로부터 중간 중공체를 형성하기 위한 롤 성형 시스템은 성형 스테이션, 접합 스테이션, 인라인 히터, 및 냉각 스테이션을 포함한다. 성형 스테이션은 금속 스트립을 평면 구성으로 수용하고, 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함한다. 접합 스테이션은 성형 스테이션으로부터 하류에 있을 수 있고, 인접한 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하고 중간 중공체를 형성할 수 있다. 인라인 히터는 접합 스테이션으로부터 하류에 있을 수 있고, 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 선택적으로 가열할 수 있다. 냉각 스테이션은 인라인 히터로부터 하류에 있을 수 있고, 중간 중공체를 켄칭(quenching)할 수 있다.
본 개시에서 설명된 다양한 구현예들은 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들을 포함할 수 있으며, 여기서 반드시 명시적으로 개시될 수는 없지만, 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부 도면들을 검토하면 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 모든 시스템들, 방법들, 특징들, 및 이점들은 본 개시 내에 포함되고 첨부된 청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
다음의 도면들의 특징들 및 구성요소들은 본 개시의 일반적인 원리들을 강조하도록 나타내어진다. 도면들 전체에 걸쳐 대응하는 특징들 및 구성요소들은 일관성 및 명확성을 위해 참조 부호들을 매칭함으로써 표기될 수 있다.
도 1은 실시예들에 따른 형성 시스템의 구성요소들의 블록도이다.
도 2는 실시예들에 따른 형성 시스템의 롤 성형 시스템을 나타낸다.
도 3은 실시예들에 따른 유압성형 전의 중간 중공체 및 유압성형 후의 최종 중공체를 나타낸다.
도 4는 실시예들에 따른 롤 형성 시스템을 위한 인라인 히터를 나타낸다.
도 5는 실시예들에 따른 롤 형성 시스템을 위한 다른 인라인 히터를 나타낸다.
도 6은 실시예들에 따른 롤 형성 시스템을 위한 다른 인라인 히터를 나타낸다.
도 7은 실시예들에 따른 형성 시스템의 롤 성형 시스템으로부터 형성된 중간 중공체를 나타낸다.
도 8은 실시예들에 따른 중간 중공체들에서의 잔류 응력들을 나타낸 차트이다.
도 9는 실시예들에 따른 중간 중공체들에서의 플레어링 변위들을 나타낸 차트이다.
도 10은 실시예들에 따른 중간 중공체들에서의 항복 응력들 및 최대 인장 응력들을 나타낸 차트이다.
도 11은 실시예들에 따른 중간 중공체들에서의 평균 경도를 나타낸 차트이다.
도 12는 실시예들에 따른 열 처리 없이 롤 성형 시스템에 의해 형성된 중간 중공체의 경도 히트 맵이다.
도 13은 실시예들에 따른 열 처리를 이용한 롤 성형 시스템에 의해 형성된 중간 중공체의 경도 히트 맵이다.
도 14는 실시예들에 따른 최종 중공체들에서의 서비스중 항복 강도 및 최종 인장 강도를 나타낸 차트다.
도 15는 실시예들에 따른 열 처리 없이 형성된 중공체에서의 플레어링을 나타낸다.
도 16은 실시예들에 따른 열 처리를 이용한 롤 형성 시스템에 의해 형성된 중공체에서의 플레어링을 나타낸다.
도 17은 실시예들에 따른 중공체들에서의 플레어링 변위를 나타낸 차트다.
도 18은 실시예들에 따른 중공체의 마이크로구조의 사진이다.
도 19는 실시예들에 따른 형성 시스템의 구성요소들의 블록도이다.
도 20은 실시예들에 따른 중공체들의 서비스중 강도를 나타낸 차트이다.
본 발명의 실시예들의 대상은 법에 명시된 요건을 충족하기 위해 여기서 구체적으로 설명되지만, 본 설명은 반드시 본 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 청구 대상은 다른 방법들로 구체화될 수 있고, 상이한 요소들 또는 단계들을 포함할 수 있으며, 다른 기존의 또는 장차 기술들과 함께 사용될 수 있다. 본 설명은 개별적인 단계들의 순서 또는 요소들의 배열이 명백하게 설명될 때를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소 사이 임의의 특정한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 특히, "위", "아래", "맨 위", "바닥","좌측", "우측", “전방", 및 "후방"과 같은 방향 참조들은 구성요소들 및 방향들이 참조되는 도면(또는 도면들)에 도시되고 설명된 바와 같은 배향을 참조하는 것으로 의도된다.
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.
본원에서 설명되는 시스템들 및 방법들의 양태들 및 특징들은 임의의 적합한 금속 기판과 함께 사용될 수 있고, 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금들과 함께 유용할 수 있다. 구체적으로, 바람직한 결과들이 1xxx 시리즈, 2xxx 시리즈, 3xxx 시리즈, 4xxx 시리즈, 5xxx 시리즈, 6xxx 시리즈, 7xxx 시리즈, 또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금들과 같은 합금들에 대해 달성될 수 있다. 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” 또는 “Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot,” - 양자는 알루미늄 협회에 의해 발행됨 - 을 참조한다.
본원에서 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 성형하기 위한 성형 시스템들 및 방법들이 설명된다. 형성 시스템은 중간 중공체로 금속 스트립을 평면 구성으로부터 성형하고 형성하는 롤 성형 시스템, 및 중간 중공체를 최종 중공체로 성형하는 유압성형 시스템을 포함한다. 롤 성형 시스템은 유압성형 전에 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 가열하는 인라인 히터를 포함한다. 인라인 히터는 적어도 시임 영역을 가열하기 위한 다양한 적합한 디바이스들 또는 디바이스들의 조합들일 수 있다. 일부 비제한적인 예들로서, 인라인 히터는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 전기로, 이들의 조합들, 또는 원하는 바에 따른 다른 적합한 디바이스들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 인라인 히터는 중간 중공체 또는 이의 부분들을 급속하게 가열하는 급속 인라인 히터일 수 있다. 특정 양태들에서, 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 가열하는 것은 중간 중공체에 응력 완화를 제공할 수 있고/있거나 시임 영역에서의 재료 속성들의 분포의 개선된 제어(시임 영역에 걸쳐 재료 속성들을 균질화하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않음)를 가능하게 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 중간 중공체를 가열하는 것은 유압성형 전에 중간 중공체의 적어도 시임 영역의 경도를 연화시키거나 감소시킬 수 있다. 종래의 지식은 시임 영역의 경도(및 이에 따른 강도)를 감소시키는 것이 바람직하지 않을 것임을 시사하는데, 이는 이러한 연화가 유압성형 후 재료의 최종 서비스중 강도 그리고 이로 인한 그 충돌 성능에 악영향을 미칠 것이기 때문이다. 본 발명자들은 이러한 용접 후 급속 어닐링으로부터의 연화가 재료가 직관에 반하나 유압성형 동안 받는 힘에 더 잘 적응하고 이에 따라 이를 견딜 수 있게 하는 어닐링 온도 체제가 재료의 최종 서비스중 강도에 악영향을 미치지 않음을 발견하였다. 이러한 급속 어닐링은 이러한 시트 튜브 유압성형 적용을 위한 조력자이다. 다양한 양태들에서, 인라인 히터로부터의 가열은 중간 중공체의 금속에서 일부 연성을 회복시킬 수 있으며, 이는 유압성형 동안 용접의 무결성을 개선할 수 있다.
도 1은 롤 성형 시스템(102) 및 유압성형 시스템(104)을 포함하는 다양한 실시예들에 따른 형성 시스템(100)의 블록도이다. 형성 시스템(100)의 롤 성형 시스템(102)은 일반적으로, 금속 스트립을 편평한 또는 평면형 구성으로부터 중간 중공체의 형태(예를 들어, 원하는 바에 따른 임의의 단면 형상을 갖는 일반적으로 관형 형태)로 굽힘가공한다. 형성 시스템(100)의 유압성형 시스템(104)은 일반적으로, 중간 중공체 상에 몰드 및 고도로 가압된 유체를 사용함으로써 중간 중공체를 최종 중공체로 성형하여서 최종 중공체를 형성한다.
롤 성형 시스템(102)은 코일 공급부(106), 하나 이상의 성형 스테이션(108), 폐쇄 스테이션(110), 접합 스테이션(112), 인라인 히터(114), 및 하나 이상의 냉각 스테이션(116)을 포함한다. 선택사항으로서, 롤 성형 시스템(102)은 원하는 바에 따른 다른 스테이션들을 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 중간 중공체를 원하는 길이들로 절단하기 위해 절단 스테이션(도시되지 않음)이 냉각 스테이션(들)(116)으로부터 하류에 제공될 수 있다.
롤 성형 시스템(102)의 코일 공급부(106)는 롤 성형 시스템(102)에 세장형 금속 스트립을 공급한다. 다양한 양태들에서, 세장형 금속 스트립은 코일 형태로 제공되지만, 다른 실시예들에서는 반드시 그럴 필요는 없다. 코일 공급부(106)로부터, 금속 스트립은 일반적으로 편평한 또는 평면형 구성으로 성형 스테이션(들)(108)에 공급되며, 이는 금속 스트립을 편평한 또는 평면형 구성으로부터 금속 스트립의 길이방향 에지들이 함께 합쳐지도록 순차적으로 굽힘가공한다. 중간 중공체의 원하는 단면 형상에 따라, 임의의 원하는 수의 성형 스테이션들(108)이 이용될 수 있고, 성형 스테이션들(108)은 원하는 단면 형상을 이루도록 원하는 바에 따라 금속 스트립을 굽힘가공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 성형 스테이션들(108)은 금속 스트립을 편평한 또는 평면형 구성으로부터 순차적으로 굽힘가공하는 롤러들을 포함할 수 있지만, 금속 스트립을 굽힘가공하기 위한 다양한 다른 적합한 디바이스들이 성형 스테이션들(108)에서 이용될 수 있다.
롤 성형 시스템(102)의 폐쇄 스테이션(110)은 성형 스테이션들(108)로부터 굽힘가공된 금속 스트립을 굽힘가공된 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접 및/또는 중첩 관계로 되도록 추가로 굽힘가공할 수 있다. 특정 양태들에서, 폐쇄 스테이션(110)은 길이방향 에지들을 인접 및/또는 중첩 관계로 되도록 하기 위한 핀 패스 롤러(fin pass roller)들 및/또는 다른 적합한 디바이스들을 포함한다. 접합 스테이션(112)은 시임 영역을 갖는 중간 중공체를 형성하기 위해 접합 기술을 통해 길이방향 에지들을 함께 접합한다. 다양한 실시예들에서, 접합 스테이션(112)은 용접 디바이스를 포함하고, 길이방향 에지들은 시임 영역을 형성하도록 함께 시임 용접된다.
인라인 히터(114)는 접합 스테이션(112)으로부터 하류에 있을 수 있고, 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 가열하도록 구성된다. 인라인 히터(114)는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 전기로, 이들의 조합들, 또는 원하는 바에 따른 다른 적합한 디바이스들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 적어도 시임 영역을 가열하기에 적합한 다양한 디바이스들 또는 디바이스들의 조합일 수 있다.
특정 실시예들에서, 인라인 히터(114)는 인라인 히터(114)가 적어도 시임 영역을 미리 결정된 가열 온도에서 미리 결정된 가열 시간 동안 가열하도록 (예를 들어, 인라인 히터(114)에 통신가능하게 결합된 제어기(도시되지 않음)에 의해) 제어된다. 일부 경우들에서, 미리 결정된 가열 시간은 0초 초과 내지 30분, 이를테면 0초 초과 내지 20분, 이를테면 0초 초과 내지 10분, 이를테면 0초 초과 내지 5분, 이를테면 0초 초과 내지 30초일 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 미리 결정된 가열 시간은 30초일 수 있다. 다른 실시예들에서, 미리 결정된 가열 시간은 30분 초과 및/또는 원하는 바에 따른 임의의 다른 지속시간일 수 있다. 사용될 때, "미리 결정된 가열 시간"은 램프 업 시간(예를 들어, 특정 온도에 도달하는 데 걸리는 시간)과 체류 시간(예를 들어, 금속 제품이 특정 온도에서 유지되는 시간) 둘 모두를 포함한다. 특정 경우들에서, 램프 업 시간은 10초 이하일 수 있지만, 다른 실시예들에서 램프 업 시간은 10초 미만 또는 10초 초과일 수 있다. 일부 경우들에서, 미리 결정된 시간은 램프 업 시간만을 포함할 수 있고. 체류 시간은 포함하지 않을 수 있다. 다양한 실시예들에서, 미리 결정된 가열 온도는 250℃ 이상, 이를테면 300℃ 내지 575℃, 이를테면 350℃ 내지 550℃, 이를테면 375℃ 내지 500℃, 이를테면 400℃ 내지 475℃, 이를테면 약 450℃일 수 있다. 다른 실시예들에서, 그리고 선택사항으로서 중간 중공체의 금속에 따라, 미리 결정된 가열 시간은 250℃ 미만 및/또는 575℃ 초과일 수 있고/있거나, 미리 결정된 가열 온도는 원하는 바에 따른 임의의 다른 온도 또는 온도 범위에 있을 수 있다. 일부 비제한적인 예들에서, 인라인 히터(114)는 중간 중공체를 375℃ 내지 525℃의 미리 결정된 가열 온도에서 30초의 미리 결정된 가열 시간 동안 가열하도록 제어된다. 특정 양태들에서, 그리고 도 7 내지 도 13을 참조하여 아래에서 더 상세히 논의될 바와 같이, 인라인 히터(114)를 이용해 중간 중공체를 가열하는 것은 시임 영역에 걸친 재료의 응력 완화, 강도의 감소, 및 재료 속성들의 제어를 가능하게 할 수 있으며, 이는 유압성형 동안 시임의 무결성을 개선할 수 있다.
일부 실시예들에서, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 경도 구배, 시임 영역에서의 잔류 응력, 시임 영역의 평균 경도, 또는 시임 영역의 강도 중 적어도 하나를 제어하도록 제어될 수 있다. 다른 실시예들에서, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 다른 양태들을 제어하도록 제어될 수 있다. 아래의 도 8을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, 하나의 비제한적인 예에서, 인라인 히터(114)는 시임 영역에서의 잔류 응력이 약 20 MPa 미만, 이를테면 약 15 MPa 미만이도록 제어될 수 있지만, 다른 실시예들에서 인라인 히터(114)는 잔류 응력이 원하는 바에 따른 다른 적합한 값들이도록 제어된다. 아래의 도 10을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, 하나의 비제한적인 예에서, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 항복 응력이 300 MPa 미만, 이를테면 200 MPa 미만, 이를테면 150 MPa 미만이도록 제어될 수 있지만, 다른 실시예들에서 인라인 히터(114)는 항복 응력이 원하는 바에 따른 다른 적합한 값들일 수 있도록 제어된다. 아래의 도 10을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, 하나의 비제한적인 예에서, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 최대 인장 응력이 300 MPa 미만, 이를테면 250 MPa 미만, 이를테면 2000 MPa 미만이도록 제어될 수 있지만, 다른 실시예들에서 인라인 히터(114)는 최대 인장 응력이 원하는 바에 따른 다른 적합한 값들일 수 있도록 제어된다. 다른 비제한적인 예에서, 그리고 아래의 도 11 내지 도 13을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 평균 경도가 100 Hv 미만, 이를테면 80 Hv 미만이도록 제어될 수 있지만, 다른 실시예들에서 인라인 히터(114)는 시임 영역이 원하는 바에 따른 다른 평균 경도 값들을 갖도록 제어된다. 추가의 비제한적인 예에서, 그리고 아래의 도 12 및 도 13을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, 인라인 히터(114)는 경도 구배가 감소되고 시임 영역에 걸친 경도 분포가 더 균일하고 균질화되도록 제어될 수 있지만, 다른 실시예들에서 인라인 히터(114)는 원하는 바에 따른 다양한 경도 구배들을 제공하도록 제어된다. 비제한적인 예에서, 그리고 아래의 도 14를 더 참조하여 논의될 바와 같이, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 항복 강도가 적어도 290 MPa이도록 제어될 수 있지만, 다른 실시예들에서, 인라인 히터(114)는 시임 영역의 항복 강도가 원하는 바에 따른 다른 값들이도록 제어될 수 있다. 하나 이상의 냉각 스테이션(116)은 인라인 히터(114)로부터 하류에 있고, 중간 중공체를 켄칭하도록 구성된다. 냉각 스테이션(들)(116)은 중간 중공체를 켄칭하기 위한 다양한 적합한 디바이스들일 수 있다. 일부 비제한적인 예들에서, 냉각 스테이션(들)(116)은 공기 냉각 디바이스, 수 냉각 디바이스, 이들의 조합들, 또는 원하는 바에 따른 다른 적합한 디바이스들일 수 있다.
전술된 바와 같이, 형성 시스템(100)의 유압성형 시스템(104)은 중간 중공체 상에 몰드 및 고도로 가압된 유체를 사용함으로써 중간 중공체를 최종 중공체로 성형하여서 최종 중공체를 형성한다. 선택사항으로서, 형성 시스템(100)은 유압성형 공정을 위해 중간 중공체를 준비하기 위한 유압성형 시스템(104) 전에 사전 굽힘가공 스테이션을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 중간 중공체를 형성하는 방법은 코일 공급부(106)에서 금속 스트립의 공급을 제공하는 단계를 포함한다. 일부 양태들에서, 금속 스트립의 공급은 코일 형태로 제공된다. 다양한 실시예들에서, 금속 스트립은 알루미늄, 알루미늄 합금, 강철, 또는 원하는 바에 따른 다른 금속을 포함하지만 이에 제한되지 않는 원하는 바에 따른 다양한 금속일 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 금속 스트립은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금일 수 있다.
본 방법은 코일 공급부(106)로부터 금속 스트립을 성형 스테이션(들)(108)으로 공급하는 단계를 포함한다. 코일 공급부(106)로부터 금속 스트립을 공급하는 단계는 금속 스트립을 일반적으로 평평한 또는 평면 구성으로 성형 스테이션(들)(108)으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 금속 스트립의 길이방향 에지들이 함께 합쳐지고 금속 스트립이 원하는 단면 형상으로 굽힘가공되도록 평평한 또는 평면 구성으로부터 성형 스테이션(들)(108)을 이용해 금속 스트립을 굽힘가공하는 단계를 포함한다. 특정 양태들에서, 성형 스테이션(들)(108)을 이용해 금속 스트립을 굽힘가공하는 단계는 길이방향 에지들이 함께 합쳐지고 금속 스트립이 원하는 단면 형상으로 굽힘가공되도록 복수의 롤러들을 이용해 금속 스트립을 순차적으로 굽힘가공하는 단계를 포함한다.
본 방법은 굽힘가공된 금속 스트립을 폐쇄 스테이션들(110)을 이용해 굽힘가공된 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접 및/또는 중첩 관계로 되도록 추가로 굽힘가공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특정 양태들에서, 굽힘가공된 금속 스트립을 폐쇄 스테이션들(110)을 이용해 굽힘가공하는 단계는 길이방향 에지들을 인접 및/또는 중첩 관계로 되도록 하기 위한 핀 패스 롤러(fin pass roller)들 및/또는 다른 적합한 디바이스들을 이용해 굽힘가공된 금속 스트립을 굽힘가공하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 본 방법은 시임 영역을 갖는 중간 중공체를 형성하도록 접합 스테이션(112)을 이용해 접합 기술을 통해 길이방향 에지들을 함께 접합하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 길이방향 에지들을 접합하는 단계는 시임 영역을 갖는 중간 중공체를 형성하도록 용접 디바이스를 이용해 길이방향 에지들을 시임 용접하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 본 방법은 인라인 히터(114)를 이용해 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 가열하는 단계 및 냉각 스테이션(들)(116)을 이용해 중간 중공체를 켄칭하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적어도 시임 영역을 가열하는 단계는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 전기로, 이들의 조합들, 또는 원하는 바에 따른 다른 적합한 디바이스들을 이용해 중간 중공체를 가열하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 인라인 히터(114)를 이용해 중간 중공체를 가열하는 단계는 중간 중공체를 미리 결정된 가열 시간 동안 그리고 미리 결정된 가열 온도에서 가열하는 단계를 포함한다. 일부 경우들에서, 중간 중공체를 미리 결정된 가열 시간 동안 그리고 미리 결정된 가열 온도에서 가열하는 단계는 0초 초과 내지 30분의 지속시간 동안 그리고 250℃ 이상 내지 550℃의 온도에서 인라인 히터(114)를 이용해 중간 중공체를 가열하는 단계를 포함한다. 특정 경우들에서, 인라인 히터(114)를 이용해 중간 중공체를 가열하는 단계는 시시임 영역의 경도 구배, 시임 영역에서의 잔류 응력, 시임 영역의 평균 경도, 또는 시임 영역의 강도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예들에서, 최종 중공체를 형성하는 방법은 유압성형 시스템(104)을 이용해 중간 중공체를 유압성형하는 단계를 포함한다.
도 2는 형성 시스템의 롤 성형 시스템(202)을 나타낸다. 롤 성형 시스템(202)은 롤 성형 시스템(102)과 실질적으로 유사할 수 있고, 코일 공급부(106)와 실질적으로 유사할 수 있는 코일 공급부(206), 성형 스테이션(들)(108)과 실질적으로 유사할 수 있는 성형 스테이션들(208A-D), 폐쇄 스테이션(110)과 실질적으로 유사할 수 있는 폐쇄 스테이션(210), 및 접합 스테이션(112)과 실질적으로 유사할 수 있는 접합 스테이션(212)을 포함한다. 롤 성형 시스템(102)과 유사하게, 롤 성형 시스템(202)은 또한, 인라인 히터(114)와 실질적으로 유사할 수 있는 인라인 히터(214), 및 냉각 스테이션(들)(116)과 실질적으로 유사할 수 있는 냉각 스테이션(216)을 포함한다. 도 2에 나타내어진 바와 같이, 금속 스트립(218)은 코일 공급부(206)로부터 일반적으로 평면형 또는 편평한 구성으로 공급된다. 성형 스테이션들(208A-D)은 금속 스트립(218)을 평면형 또는 편평한 구성으로부터 순차적으로 굽힘가공하며, 이는 도 2에서 금속 스트립(218)의 상승된 길이방향 에지들(220)로 나타내어진. 길이방향 에지들(220)이 접합 스테이션(212)을 통해, 이를테면 용접에 의해, 반대편에 있는 길이방향 에지(도 2에서 보이지 않음)와 접합된 후, 중간 중공체(222)가 형성되고, 중간 중공체(222)는 인라인 히터(214)를 이용해 가열되고 냉각 스테이션(216)을 이용해 켄칭될 수 있다.
도 3은 중간 중공체(222)와 실질적으로 유사할 수 있는 중간 중공체(322), 및 유압성형 시스템(104)과 같은 유압성형 스테이션에 의한 유압성형 후의 최종 중공체(324)를 나타낸다.
도 4 내지 도 6은 형성 시스템의 롤 성형 시스템의 히터로서 이용될 수 있는 디바이스들의 비제한적인 예들을 나타낸다. 다양한 다른 유형들의 히터들이 본원에서 설명된 롤 성형 시스템들과 함께 원하는 바에 따라 이용될 수 있다.
도 4는 회전 자석 히터이고, 지지부(426) 및 지지부(426) 상에 지지된 하나 이상의 자석(428)을 포함하는 히터(414)를 나타낸다. 특정 양태들에서, 히터(414)는 히터(414)의 개구부(429) 내에 중간 중공체를 수용할 수 있고, 히터(414)는 중간 중공체를 가열하기 위해 중간 중공체 둘레로 회전될 수 있거나, 또는 히터(414)가 중간 중공체를 가열하기 위해 정지 상태로 유지되는 동안 중간 중공체가 회전될 수 있다.
도 5는 히터(414)와 실질적으로 유사하고 지지부(526) 및 하나 이상의 자석(528)을 포함하는 회전 자석 히터인 히터(514)를 나타낸다. 히터(414)와 비교하여, 히터(514)의 자석들(528)의 배열 및 개수 및 개구부(529)의 형상은 상이하다. 히터(414)와 유사하게, 히터(514)는 중간 중공체가 정지 상태로 유지되는 동안 회전될 수 있거나 또는 그 반대일 수 있다.
도 6은 중간 중공체(622)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있는 유도 코일(631)을 갖는 유도 히터인 히터(614)를 나타낸다.
도 7은 형성 시스템(100)과 같은 형성 시스템에 의해 형성되는 절단된 중간 중공체(722)의 예를 나타낸다. 도 7에 나타내어진 바와 같이, 중간 중공체(722)는 금속 스트립의 길이방향 에지들이 접합 스테이션에 의해 함께 접합되는 시임 영역(730)을 갖는다. 중간 중공체(722)는 원형 단면으로 나타내어 있지만, 중간 중공체(722)는 롤 성형 시스템에 포함된 성형 스테이션(들)에 따라 원하는 바에 따른 다른 형상들을 가질 수 있다.
언급된 바와 같이, 인라인 히터를 갖는 롤 성형 시스템을 갖는 형성 시스템은 개선된 유압성형 성능을 갖는 중간 중공체들을 생성할 수 있다. 일부 경우들에서, 인라인 히터를 이용한 가열은 인라인 가열 처리가 없는 중간 중공체와 비교하여 중간 중공체의 시임 영역에서 후프 방향으로 잔류 응력을 감소시킬 수 있다(도 8). 다양한 경우들에서, 인라인 히터를 이용한 가열은 인라인 가열 처리가 없는 중간 중공체와 비교하여 중간 중공체에서의 플레어링 변위를 개선시킬 수 있다(도 9). 특정 경우들에서, 인라인 히터를 이용한 가열은 인라인 가열 처리가 없는 중간 중공체와 비교하여 중간 중공체를 연화시킬 수 있다(도 10). 다양한 실시예들에서, 인라인 히터를 이용한 가열은 인라인 가열 처리가 없는 중간 중공체와 비교하여 중간 중공체의 경도를 감소시킬 수 있다(도 11). 일부 실시예들에서, 인라인 히터를 이용한 가열은 놀랍게도, 인라인 가열 처리가 없는 중간 중공체와 비교하여 중간 중공체의 시임 영역에 걸친 경도의 분포를 개선시킬 수 있다(도 11 및 도 12).
도 8은 중간 중공체들의 네 개의 샘플들에서의 잔류 응력을 나타낸다. 각 중간 중공체는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 아래에서 논의될 바와 같이 인라인 노에 의한 가열을 제외하고는 동일한 공정에 의해 형성하였다. 잔류 응력을 각 중간 생성물의 (도 7에서 화살표(732)로 나타내어지는) 후프 방향으로 측정하였다. 도 8에서 제공되는 시간들/지속시간들은 모두 체류/소킹 시간들(즉, 각 중공체가 특정 온도에서 유지된 지속시간)이고, 각 중간 중공체는 램프 업 시간(즉, 중공체가 특정 온도에 도달하도록 가열되는 지속시간)을 가졌다. 예를 들어, "0초"로 제시된 지속시간은 램프 업 시간 동안 중간 중공체가 가열되었지만 도달되면 그 온도로 유지되지 않았음을 의미하고, 중간 중공체가 가열되지 않았음을 의미하지 않는다. 막대(834)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 어떠한 가열도 없이 형성하였다. 막대(836)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 250℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(838)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 300℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(840)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 350℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(834)로 나타내어지는 잔류 응력은 약 23 MPa이었고, 막대(836)로 나타내어지는 잔류 응력은 약 23 MPa이었고, 막대(838)로 나타내어지는 잔류 응력은 약 7 MPa이었으며, 막대(840)로 나타내어지는 잔류 응력은 약 15 MPa이었다. 막대(834)를 각각 막대들(836-840)과 비교하여 나타내어진 바와 같이, 인라인 가열은 가열 온도가 증가함에 따라 중간 중공체들의 시임 영역들에서의 잔류 응력을 감소시켰다. 인라인 히터에 의해 제공된 잔류 응력의 감소는 인라인 가열이 없는 중간 중공체들과 비교하여 유압성형 동안 시임 영역들의 성형성 및 무결성을 개선할 수 있다.
도 9는 이중 원추 플레어링 시험에 따라 시험된 중간 중공체들의 여덟 개의 샘플들에서의 플레어링 변위들을 나타낸다. 도 9에서 제공되는 시간들/지속시간들은 모두 체류 시간들/지속시간들(즉, 각 중공체가 특정 온도에서 유지된 지속시간)이고, 각 중간 중공체는 램프 업 시간(즉, 중공체가 특정 온도에 도달하도록 가열되는 지속시간)을 가졌다. 예를 들어, "0초"로 제시된 지속시간은 램프 업 시간 동안 중간 중공체가 가열되었지만 도달되면 그 온도로 유지되지 않았음을 의미하고, 중간 중공체가 가열되지 않았음을 의미하지 않는다. 각 중간 중공체는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 아래에서 논의될 바와 같이 인라인 노에 의한 가열을 제외하고는 동일한 공정에 의해 형성하였다. 막대(942)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 어떠한 가열도 없이 형성하였다. 막대(944)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 300℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(946)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 300℃의 온도에서 20분의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(948)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 400℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(950)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 400℃의 온도에서 0초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(952)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 450℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(954)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 450℃의 온도에서 0초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(956)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 475℃의 온도에서 0초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(942)를 다른 막대들(944-956)과 비교함으로써 나타내어진 바와 같이, 온도들 및 지속시간들의 다양한 조합들로 인라인 히터를 이용한 가열은 중간 중공체들의 플레어링 변위를 증가시켰다. 특정 양태들에서, 가열 온도를 변화시키는 것은 가열 지속시간들을 변화시키는 것과 비교하여 플레어링 변위들에 더 큰 영향을 미쳤다. 예를 들어, 지속시간이 일정하게 유지되었지만 가열 온도가 변화된 막대(944)와 막대(948) 사이의 차이를 가열 온도가 일정하게 유지되었지만 가열 지속시간이 변화된 막대(944)와 막대(946) 사이의 차이를 비교한다.
도 10은 중간 중공체들의 다섯 개의 샘플들에서의 항복 응력 및 최대 인장 응력을 나타낸다. 각 중간 중공체는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 아래에서 논의될 바와 같이 인라인 노에 의한 가열을 제외하고는 동일한 공정에 의해 형성하였다. 도 10에서 제공되는 시간들/지속시간들은 모두 체류 시간들(즉, 각 중공체가 특정 온도에서 유지된 지속시간)이고, 각 중간 중공체는 램프 업 시간(즉, 중공체가 특정 온도에 도달하도록 가열되는 지속시간)을 가졌다. 예를 들어, "0초"로 제시된 지속시간은 램프 업 시간 동안 중간 중공체가 가열되었지만 도달되면 그 온도로 유지되지 않았음을 의미하고, 중간 중공체가 가열되지 않았음을 의미하지 않는다. 막대들(1058 및 1068)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 어떠한 가열도 없이 형성하였다. 막대들(1060 및 1070)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 300℃의 온도에서 20분의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대들(1062 및 1072)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 300℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대들(1064 및 1074)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 400℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대들(1066 및 1076)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 히터로부터 450℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 도 10에 나타내어진 바와 같이, 인라인 히터로부터의 가열은 일반적으로, 인라인 가열이 없는 중간 중공체와 비교하여 중간 중공체의 강도를 감소시켰고, 일반적으로, 가열 온도가 증가함에 따라 강도가 감소하였다. 인라인 가열을 이용한 중간 중공체의 감소된 강도는 놀랍게도, 인라인 가열이 없는 중간 중공체와 비교하여 유압성형 동안 개선된 성형성 및 무결성을 가능하게 할 수 있다.
도 11은 중간 중공체들의 세 개의 샘플들의 시임 영역들의 평균 경도를 나타낸다. 도 11에서 제공되는 시간들/지속시간들은 모두 체류 시간들(즉, 각 중공체가 특정 온도에서 유지된 지속시간)이고, 각 중간 중공체는 램프 업 시간(즉, 중공체가 특정 온도에 도달하도록 가열되는 지속시간)을 가졌다. 예를 들어, "0초"로 제시된 지속시간은 램프 업 시간 동안 중간 중공체가 가열되었지만 도달되면 그 온도로 유지되지 않았음을 의미하고, 중간 중공체가 가열되지 않았음을 의미하지 않는다. 각 중간 중공체는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 아래에서 논의될 바와 같이 인라인 노에 의한 가열을 제외하고는 동일한 공정에 의해 형성하였다. 막대(1178)로 나타내어지는 샘플 중간 중공체는 인라인 가열 없이 형성하였다. 막대(1180)로 나타내어지는 샘플은 인라인 히터로부터 300℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(1182)로 나타내어지는 샘플은 인라인 히터로부터 350℃의 온도에서 30초의 지속시간 동안 가열하여 형성하였다. 막대(1178)를 막대들(1180 및 1182)과 비교하여 나타내어지는 바와 같이, 인라인 노로부터의 가열은 인라인 가열이 없는 중간 공동체의 시임 영역들의 평균 경도와 비교하여 중간 중공체의 시임 영역들의 평균 경도를 감소시켰다. 특정 양태들에서, 감소된 평균 경도는 놀랍게도, 인라인 가열이 없는 중간 중공체와 비교하여 유압성형 동안 개선된 성형성 및 무결성을 가능하게 할 수 있다.
도 12는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고 인라인 노로부터의 가열 없이 형성된 중간 중공체(1222)의 시임 영역(1230)의 경도 히트 맵이다. 도 12에서, 최소 경도는 117 Hv이었고, 최대 경도는 149 Hv이었으며, 평균 경도는 129 Hv이었다. 도 13은 중간 중공체(1222)와 동일한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이지만 350℃의 온도에서 30초의 체류 지속시간 동안 인라인 노로부터의 가열을 이용해 형성된 중간 중공체(1322)의 시임 영역(1330)의 경도 맵이다. 도 13에서, 최소 경도는 55 Hv이었고, 최대 경도는 91 Hv이었으며, 평균 경도는 71 Hv이었다. 도 13을 도 12와 비교하여 나타내어지는 바와 같이, 시임 영역(1330)의 경도 값들(최소 경도, 최대 경도, 및 평균 경도)은 모두 시임 영역(1230)의 대응하는 경도 값들(최소 경도, 최대 경도, 및 평균 경도)과 비교하여 감소하였다. 더욱이, 열 분포를 비교함으로써, 시임 영역(1330)의 경도는 시임 영역(1230)과 비교하여 시임 영역(1330)에 걸쳐 더 균질한/더 균일한 경도 분포를 가졌다. 인라인 히터를 이용한 가열에 의해 제공되는 감소된 경도 및 더 균일한 경도 분포는 놀랍게도, 인라인 가열이 없는 중간 중공체와 비교하여 유압성형 동안 개선된 성형성 및 무결성을 가능하게 할 수 있다.
도 14는 최종 중공체들의 다섯 개의 샘플들에서의 서비스중 항복 강도 및 최종 인장 강도(즉, 유압성형 후 강도)를 나타낸다. 각 최종 중공체는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이고, 아래에서 논의될 바를 제외하고는 동일한 공정에 의해 형성하였다. 도 14에서 제공되는 시간들/지속시간들은 모두 체류 시간들(즉, 각 중공체가 특정 온도에서 유지된 지속시간)이고, 각 중간 중공체는 램프 업 시간(즉, 중공체가 특정 온도에 도달하도록 가열되는 지속시간)을 가졌다. 예를 들어, "0초"로 제시된 지속시간은 램프 업 시간 동안 중간 중공체가 가열되었지만 도달되면 그 온도로 유지되지 않았음을 의미하고, 중간 중공체가 가열되지 않았음을 의미하지 않는다. 막대들(1484 및 1485)로 나타내어지는 샘플 최종 중공체는 인라인 히터로부터의 어떠한 가열도 없이 형성하였고, 성형 후 열처리 또는 페인트 베이크 없이 유압성형하였다. 막대들(1486 및 1487)로 나타내어지는 샘플 최종 중공체는 인라인 히터로부터의 어떠한 가열도 없이 형성하였지만, 유압성형 전 성형 후 열처리 또는 페인트 베이크를 이용하여 형성하였다. 막대들(1488 및 1489)로 나타내어지는 샘플 최종 중공체는 350℃의 온도 및 30초의 지속시간 동안 인라인 노로부터의 가열뿐만 아니라, 유압성형 전 성형 후 열처리 또는 페인트 베이크를 이용하여 형성하였다. 막대들(1490 및 1491)로 나타내어지는 샘플 최종 중공체는 400℃의 온도 및 30초의 지속시간 동안 인라인 노로부터의 가열뿐만 아니라, 유압성형 전 성형 후 열처리 또는 페인트 베이크를 이용하여 형성하였다. 막대들(1492 및 1493)로 나타내어지는 샘플 최종 중공체는 450℃의 온도 및 30초의 지속시간 동안 인라인 노로부터의 가열뿐만 아니라, 유압성형 전 성형 후 열처리 또는 페인트 베이크를 이용하여 형성하였다. 특정 실시예들에서, 그리고 최종 중공체들에 대한 특정 적용예에 따라, 최종 중공체는 특정 강도 요건들을 충족할 것이 요구될 수 있다. 하나의 비제한적인 예로서, 특정 자동차 적용예들은 적어도 290 MPa의 항복 강도를 요구할 수 있다. 도 15에 나타내어진 바와 같이, 특정 가열 온도들에서, 인라인 가열된 최종 중공체들은 인라인 가열되지 않은 것들과 비슷하거나 더 양호한 서비스중 강도를 갖고/갖거나 요구된 항복 강도를 충족할 수 있다. 달리 말하면, 인라인 가열된 최종 중공체들은 유압성형을 통해 형성하기가 더 용이하지만, 특정 가열 온도들에서 비슷하거나 더 양호한 강도를 여전히 제공하고/제공하거나 성능 요건들을 충족할 수 있다.
도 15는 열 처리 없이 형성된 중간 중공체(1522)를 나타내고, 도 16은 형성 시스템(100)과 같은 형성 시스템에 의해 형성된 중간 중공체(1622)를 나타낸다. 중공체들(1522, 1622) 둘 모두는 동일한 6xxx 알루미늄 합금이었고, 도 15 및 도 16에 나타내어진 플레어형 중공체들(1522, 1622)을 생성하기 위해 모두 동일한 이중 원추 플레어링 시험을 거쳤다. 도 15를 참조하면, 전통적인 중간 중공체(1522)는 중간체(1522) 상에 형성된 균열(1523) 전에 17 mm의 플레어링 변위를 이뤘고, 균열(1523)은 중공체(1522)의 용접 또는 시임 영역(1530)에 형성되었다. 도 16을 참조하면, 중공체(1622)는 램프 업 시간 동안 중공체(1622)를 400℃의 온도로 가열함으로써 본원에서 설명된 시스템들 및 방법들을 사용하여 형성되었지만, 도달되면 그 온도에서 유지되지 않았다. 중공체(1622)는 중간체(1622) 상에 균열(1623)이 형성되기 전에 약 54 mm의 플레어링 변위를 이뤘고, 균열(1623)은 중간체(1622)의 모 금속(즉, 용접 또는 시임 영역(1630) 이외의 중간체(1622)의 부분)에 형성되었고, 용접 또는 시임 영역(1630)은 균열되지 않았다. 도 15를 도 16과 비교함으로써, 중간 중공체(1622)는 개선된 플레어링 성능(54 mm 대 17 mm)으로 나타내어지는 바와 같이 인라인 가열 없이 중공체(1522)에 비해 개선된 성형성 및 무결성을 가졌다. 또한, 중공체(1622)(즉, 시임 영역(1630) 이외의 모 금속)에서의 균열(1623)의 위치는 중간체(1522)에서의 균열의 위치에 비해 더 균질한 미세구조 및/또는 균질한 경도의 분포를 나타낸다.
도 17은 본원에서 설명된 방법들에 따라 형성된 중간체들의 다섯 개의 샘플들, 및 가열 없이 형성된 대조군 샘플(막대(1711)로 나타내어짐)에서의 플레어링 변위들을 나타낸다. 모든 샘플들은 이중 원추 플레어링 시험에 따라 시험되었다. 각 샘플은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이었고, 형성 시스템에 의해 형성하였다. 대조군 샘플이 형성 공정의 일부로서 가열을 포함하는 것을 제외한 모든 샘플들, 및 그러한 샘플들에서, 각 샘플이 가열된 지속시간은 동일하였지만, 각 샘플이 가열된 온도는 상이하였다. 특히, 막대(1701)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 380℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고; 막대(1703)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 400℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고; 막대(1705)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 425℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고; 막대(1707)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 450℃의 온도로 가열함으로써 형성하였으며; 막대(1709)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 525℃의 온도로 가열함으로써 형성하였다. 언급된 바와 같이, 가열 없이 형성된 샘플은 막대(1711)로 나타내어진다.
도 17에 나타내어진 바와 같이, 막대(1701)로 나타내어지는 샘플은 42.9 mm의 평균 플레어링 변위를 갖고; 막대(1703)로 나타내어지는 샘플은 40.7 mm의 평균 플레어링 변위를 갖고; 막대(1705)로 나타내어지는 샘플은 37.4 mm의 평균 플레어링 변위를 갖고; 막대(1707)로 나타내어지는 샘플은 41.5 mm의 평균 플레어링 변위를 가지며; 막대(1709)로 나타내어지는 샘플은 43.9 mm의 평균 플레어링 변위를 갖는다. 막대(1711)로 나타내어지는 대조 샘플은 17 mm의 평균 플레어 변위를 가졌다. 나타내어진 바와 같이, 가열을 이용해 형성된 샘플들 각각(예를 들어, 막대들(1701, 1703, 1705, 1707, 및 1709))은 대조 샘플의 플레어링 변위보다 더 큰 플레어링 변위를 나타냈고(막대(1711)), 특히 대조 샘플의 플레어링 변위의 적어도 두 배인 플레어링 변위를 나타냈다. 도 17의 결과들은 가열을 이용해 형성될 때 중공체들의 개선된 성형성을 나타낸다.
도 18은 본원에서 설명된 방법들에 따라 형성된 중공체(1822)에서의 시임 영역(1830)의 미세구조의 사진이다. 중공체(1822)는 램프 업 기간 동안 인라인 히터를 이용해 샘플을 400℃의 온도로 가열함으로써 형성하였지만 도달되면 그 온도에서 유지되지 않은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이었다. 도 18에 나타내어진 바와 같이, 시임 영역(1830)의 미세구조는 중공체(1622)의 논-시임 영역과 비교하여 거의 등축의 완전히 재결정화된 미세구조가 되도록 복원됨으로써, 본 개시의 실시예들에 따른 가열이 개선된 중공체들을 생성함을 나타낸다.
도 19는 실시예들에 따른 다른 형성 시스템(1900)의 블록도이다. 형성 시스템(1900)은 형성 시스템(100)과 실질적으로 유사하고, 롤 성형 시스템(102) 및 유압성형 시스템(104)을 포함한다. 형성 시스템(100)과 비교하여, 형성 시스템(1900)은 페인트 베이크 시스템(1905)을 추가적으로 포함한다. 페인트 베이크 시스템(1905)은 롤 성형 시스템(102) 및 유압성형 시스템(104)에 의해 형성된 중공체에 대해 페인트 베이크 사이클을 수행하기 위한 다양한 적합한 시스템들, 디바이스들, 및 메커니즘들일 수 있다. 특정 실시예들에서, 롤 성형 시스템(102) 및 유압성형 시스템(104)에 의해 형성된 중공체들에 대해 페인트 베이크 사이클을 수행하는 것은 페인트 베이크 사이클이 없이 전통적으로 형성된 중공체들과 롤 성형 시스템(102) 및 유압성형 시스템(104)에 의해 형성되지만 페인트 베이크 사이클이 없는 중공체들 둘 모두와 비교하여 중공체들의 서비스중 강도를 증가시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 페인트 베이크 사이클은 페인트 베이크 사이클이 없이 형성된 중공체들과 비교하여 중공체들을 형성하는 합금의 피크 항복 강도에 더 가깝게 서비스중 강도를 증가시킬 수 있다.
도 20은 본원에서 설명된 방법들에 따라 형성된 중간 중공체들의 열 개의 샘플들의 서비스중 성능을 나타낸 차트이다. 도 20의 차트의 y축 상의 단위들은 Mpa이다. 각 샘플은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이었고, 롤 성형 동안 가열에 의해 형성하였다. 각 샘플이 가열되는 지속시간은 동일하지만, 각 샘플이 가열되는 온도는 아래에서 논의되는 바와 같이 달리 했다. 또한, 샘플들 중 일부는 페인트 베이크 사이클을 거쳤으며, 이는 이들 샘플들 각각에 대해 동일하게 수행하였다. 막대(2001A)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 380℃의 온도로 가열함으로써 형성하였다. 막대(2001B)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 380℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고, 막대(2001A)로 나타내어지는 샘플과 비교하여, 막대(2001B)로 나타내어지는 샘플은 페인트 베이크 사이클을 추가로 거쳤다. 막대(2003A)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 400℃의 온도로 가열함으로써 형성하였다. 막대(2003B)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 400℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고, 막대(2003A)로 나타내어지는 샘플과 비교하여, 막대(2003B)로 나타내어지는 샘플은 페인트 베이크 사이클을 추가로 거쳤다. 막대(2005A)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 425℃의 온도로 가열함으로써 형성하였다. 막대(2005B)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 380℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고, 막대(2005A)로 나타내어지는 샘플과 비교하여, 막대(2005B)로 나타내어지는 샘플은 페인트 베이크 사이클을 추가로 거쳤다. 막대(2007A)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 450℃의 온도로 가열함으로써 형성하였다. 막대(2007B)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 450℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고, 막대(2007A)로 나타내어지는 샘플과 비교하여, 막대(2007B)로 나타내어지는 샘플은 페인트 베이크 사이클을 추가로 거쳤다. 막대(2009A)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 525℃의 온도로 가열함으로써 형성하였다. 막대(2009B)로 나타내어지는 샘플 중간체는 인라인 히터를 이용해 샘플을 525℃의 온도로 가열함으로써 형성하였고, 막대(2009A)로 나타내어지는 샘플과 비교하여, 막대(2009B)로 나타내어지는 샘플은 페인트 베이크 사이클을 추가로 거쳤다. 페인트 베이크 사이클을 갖는 샘플들(예를 들어, 막대들(2001B, 2003B, 2005B, 2007B, 및 2009B)로 나타내어지는 샘플들)을 페인트 베이크 사이클을 갖지 않는 대응하는 샘플들이 아닌 샘플들(예를 들어, 막대들(2001A, 2003A, 2005A, 2007A, 및 2009A)로 나타내어지는 샘플들)과 비교함으로써 나타내어진 바와 같이, 페인트 베이크 사이클을 갖는 샘플들이 현저하게 증가된 서비스중 강도 성능을 나타내었다. 비제한적인 예로서, 페인트 베이크 사이클 샘플들은 모두 적어도 200 MPa의 서비스중 강도 성능을 나타내었고, 롤 성형 동안 적어도 400℃의 온도로 가열된 샘플들은 250 MPa 초과, 이를테면 약 300 MPa의 서비스중 강도 성능을 나타내었다. 도 20의 결과들은 또한 일반적으로, 페인트 베이크 사이클과 조합하여 롤 성형 동안 가열의 온도를 증가시키는 것이 가장 높은 서비스중 강도 성능을 갖는 중공체들을 생성할 수 있다는 것을 나타낸다. 페인트 베이크 사이클을 갖는 샘플들이 개선된 서비스중 강도 성능을 가졌지만, 페인트 베이크 사이클을 갖지 않는 샘플들은 일반적으로, 전통적으로 형성된 중공체들에 비해 개선되었고, 이들의 서비스중 강도는 제품들로서 다양한 적용예들에 적합할 수 있다(예를 들어, 최소 항복 강도 요건을 충족할 수 있다)는 것에 주목한다.
본 명세서에서 설명된 개념들에 따른 다양한 예시적인 유형들에 대한 추가 설명을 제공하는, "예시들"로서 명시적으로 열거된 적어도 일부를 포함하는 예시적인 실시예들의 집합이 아래에 제공된다. 이들 실시예들은 상호 배타적이거나, 포괄적이거나, 또는 제한적인 것으로 의도되지 않고; 본 발명은 이러한 예시적인 실시예들에 제한되지 않는 것이 아니라, 허여되는 청구항들 및 이들의 균등물들의 범위 내의 모든 가능한 수정들 및 변형들을 포함한다.
예시 1. 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 형성하기 위한 형성 시스템으로서, 금속 스트립을 평면 구성으로 수용하고, 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공하도록 구성된 성형 스테이션 ― 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함함 ―; 성형 스테이션으로부터 하류에 있고, 인접한 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하고 중간 중공체를 성형하도록 구성된 접합 스테이션; 접합 스테이션으로부터 하류에 있고, 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 선택적으로 가열하도록 구성된 인라인 히터; 및 인라인 히터로부터 하류에 있고, 중간 중공체를 최종 중공체로 유압성형하도록 구성된 유압성형 스테이션을 포함하는, 성형 시스템.
예시 2. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 성형 스테이션은 복수의 롤러들을 포함하고, 성형 스테이션은 금속 스트립을 평면 구성으로부터 순차적으로 굽힘가공하도록 구성된 것인, 성형 시스템.
예시 3. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 또는 전기로 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 성형 시스템.
예시 4. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터는 회전 자석을 포함하고, 중간 중공체는 회전 자석의 회전축에 평행한 축을 따라 이동가능한 것인, 성형 시스템.
예시 5. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 중간 중공체를 선택적으로 켄칭하도록 구성된 접합 스테이션과 유압성형 스테이션 사이의 켄칭 스테이션을 더 포함하는, 성형 시스템.
예시 6. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하되, 제어기는 인라인 히터가 중간 중공체를 0초 초과 내지 30초의 지속시간 동안 가열하도록 인라인 히터를 제어하도록 구성된 것인, 성형 시스템.
예시 7. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하되, 제어기는 인라인 히터가 중간 중공체를 300℃ 내지 550℃의 온도에서 가열하도록 인라인 히터를 제어하도록 구성된 것인, 성형 시스템.
예시 8. 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 성형하는 방법으로서, 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 롤 성형하는 단계; 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하여서, 중간 중공체를 성형하는 단계; 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 가열하는 단계; 및 중간 중공체를 최종 중공체로 유압성형하는 단계를 포함하는, 방법.
예시 9. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 스트립은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 방법.
예시 10. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 중간 중공체를 최종 중공체로 유압성형하기 전에 중간 중공체를 켄칭하는 단계를 더 포함하는, 방법.
예시 11. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 가열하는 단계는 중간 중공체의 논-시임 영역 부분을 가열하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 12. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 적어도 시임 영역을 가열하는 단계는 적어도 시임 영역을 0초 초과 내지 30초의 지속시간 동안, 그리고 300℃ 내지 550℃의 온도에서 가열하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 13. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 적어도 시임 영역을 가열하는 단계는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 또는 전기로 중 적어도 하나로 가열하는 단계를 포함하는 것인, 성형 시스템.
예시 14. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 시임 영역의 가열의 지속시간 또는 시임 영역의 가열의 온도 중 적어도 하나를 제어함으로써 유압성형 이전에 시임 영역의 경도 구배 또는 시임 영역의 강도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
예시 15. 금속 스트립으로부터 중간 중공체를 성형하기 위한 롤 성형 시스템으로서, 금속 스트립을 평면 구성으로 수용하고, 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공하도록 구성된 성형 스테이션 ― 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함함 ―; 성형 스테이션으로부터 하류에 있고, 인접한 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하고 중간 중공체를 성형하도록 구성된 접합 스테이션; 접합 스테이션으로부터 하류에 있고, 중간 중공체의 적어도 시임 영역을 선택적으로 가열하도록 구성된 인라인 히터; 및 인라인 히터로부터 하류에 있고, 중간 중공체를 켄칭하도록 구성된 냉각 스테이션을 포함하는, 롤 성형 시스템.
예시 16. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 또는 전기로 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 롤 성형 시스템.
예시 17. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터는 적어도 시임 영역을 0초 초과 내지 30초의 지속시간 동안, 그리고 300℃ 내지 550℃의 온도에서 가열하도록 구성된 것인, 롤 성형 시스템.
예시 18. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 성형 스테이션은 복수의 성형 스테이션들을 포함하고, 각 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함하는 것인, 롤 성형 시스템.
예시 19. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터는 중간 중공체가 고정된 상태로 유지되는 동안 중간 중공체를 중심으로 회전가능한 것인, 롤 성형 시스템.
예시 20. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 인라인 히터는 중간 중공체가 인라인 히터 내에 수용되고 인라인 히터 내에서 회전되는 동안 고정된 상태로 유지되도록 구성된 것인, 롤 성형 시스템.
상술한 양태들은 구현의 가능한 예들일 뿐이며, 단지 본 개시의 원리들을 명확하게 이해하기 위해 제시된 것이다. 본 개시의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 상술한 실시 예(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 그러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되고, 개별적인 양태들 또는 요소들 또는 단계들의 조합들에 대한 모든 가능한 청구범위는 본 개시에 의해 뒷받침되도록 의도된다. 또한, 여기에 뿐만 아니라 하기의 청구범위에서 특정 용어들이 사용되지만, 그것들은 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되고, 설명된 발명도 다음의 청구범위도 제한하기 위한 목적은 아니다.

Claims (20)

  1. 금속 스트립으로부터 최종 중공체(hollow body)를 형성하기 위한 형성 시스템으로서,
    상기 금속 스트립을 평면 구성으로 수용하고, 상기 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 상기 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공하도록 구성된 성형 스테이션 ― 상기 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함함 ―;
    상기 성형 스테이션으로부터 하류에 있고, 상기 인접한 길이방향 에지들을 시임(seam) 영역으로서 함께 용접하고 중간 중공체를 성형하도록 구성된 접합 스테이션(joining station);
    상기 접합 스테이션으로부터 하류에 있고, 상기 중간 중공체의 적어도 상기 시임 영역을 선택적으로 가열하도록 구성된 인라인 히터; 및
    상기 인라인 히터로부터 하류에 있고, 상기 중간 중공체를 상기 최종 중공체로 유압성형(hydroforming)하도록 구성된 유압성형 스테이션을 포함하는, 성형 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 성형 스테이션은 복수의 롤러들을 포함하고, 상기 성형 스테이션은 상기 금속 스트립을 상기 평면 구성으로부터 순차적으로 굽힘가공하도록 구성된 것인, 성형 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 인라인 히터는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 또는 전기로 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 성형 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 인라인 히터는 상기 회전 자석을 포함하고, 상기 중간 중공체는 상기 회전 자석의 회전축에 평행한 축을 따라 이동가능한 것인, 성형 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중간 중공체를 선택적으로 켄칭(quenching)하도록 구성된 상기 접합 스테이션과 상기 유압성형 스테이션 사이의 켄칭 스테이션을 더 포함하는, 성형 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 인라인 히터에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 인라인 히터가 상기 중간 중공체를 300℃ 내지 550℃의 온도에서 가열하도록 상기 인라인 히터를 제어하도록 구성된 것인, 성형 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 인라인 히터에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 인라인 히터가 상기 중간 중공체를 0초 초과 내지 30초의 지속시간 동안 가열하도록 상기 인라인 히터를 제어하도록 구성된 것인, 성형 시스템.
  8. 금속 스트립으로부터 최종 중공체를 성형하는 방법으로서,
    상기 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 상기 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 롤 성형(roll forming)하는 단계;
    상기 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하여서, 중간 중공체를 성형하는 단계;
    상기 중간 중공체의 적어도 상기 시임 영역을 가열하는 단계; 및
    상기 중간 중공체를 상기 최종 중공체로 유압성형하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 금속 스트립은 6xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 것인, 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 중간 중공체를 상기 최종 중공체로 유압성형하기 전에 상기 중간 중공체를 켄칭하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제8항에 있어서, 가열하는 단계는 상기 중간 중공체의 논-시임 영역 부분을 가열하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  12. 제8항에 있어서, 적어도 상기 시임 영역을 가열하는 단계는 적어도 상기 시임 영역을 0초 초과 내지 30초의 지속시간 동안, 그리고 300℃ 내지 550℃의 온도에서 가열하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  13. 제8항에 있어서, 적어도 상기 시임 영역을 가열하는 단계는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 또는 전기로 중 적어도 하나로 가열하는 단계를 포함하는 것인, 성형 시스템.
  14. 제8항에 있어서, 상기 시임 영역의 상기 가열의 지속시간 또는 상기 시임 영역의 상기 가열의 온도 중 적어도 하나를 제어함으로써 유압성형 이전에 상기 시임 영역의 경도 구배 또는 상기 시임 영역의 강도 중 적어도 하나를 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 금속 스트립으로부터 중간 중공체를 성형하기 위한 롤 성형 시스템으로서,
    상기 금속 스트립을 평면 구성으로 수용하고, 상기 금속 스트립을 원하는 단면으로, 그리고 이에 따라 상기 금속 스트립의 길이방향 에지들이 인접하도록 굽힘가공하도록 구성된 성형 스테이션 ― 상기 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함함 ―;
    상기 성형 스테이션으로부터 하류에 있고, 상기 인접한 길이방향 에지들을 시임 영역으로서 함께 용접하고 중간 중공체를 성형하도록 구성된 접합 스테이션;
    상기 접합 스테이션으로부터 하류에 있고, 상기 중간 중공체의 적어도 상기 시임 영역을 선택적으로 가열하도록 구성된 인라인 히터; 및
    상기 인라인 히터로부터 하류에 있고, 상기 중간 중공체를 켄칭하도록 구성된 냉각 스테이션을 포함하는, 롤 성형 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 인라인 히터는 회전 자석, 유도 인라인 히터, 가스 동력식 인라인 히터, 적외선 인라인 히터, 또는 전기로 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 롤 성형 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 인라인 히터는 적어도 상기 시임 영역을 0초 초과 내지 30초의 지속시간 동안, 그리고 300℃ 내지 550℃의 온도에서 가열하도록 구성된 것인, 롤 성형 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 성형 스테이션은 복수의 성형 스테이션들을 포함하고, 각 성형 스테이션은 적어도 하나의 롤러를 포함하는 것인, 롤 성형 시스템.
  19. 제15항에 있어서, 상기 인라인 히터는 상기 중간 중공체가 고정된 상태로 유지되는 동안 상기 중간 중공체를 중심으로 회전가능한 것인, 롤 성형 시스템.
  20. 제15항에 있어서, 상기 인라인 히터는 상기 중간 중공체가 상기 인라인 히터 내에 수용되고 상기 인라인 히터 내에서 회전되는 동안 고정된 상태로 유지되도록 구성된 것인, 롤 성형 시스템.
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