TWI353899B - Sheet material - Google Patents

Description

1353899 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於片狀材料且更具體而言係關於在 其表面上具有突出部之片狀材料。 【先前技術】 如本文所提及，所規定種類之片狀材料係指在其兩個表 面上具有複數個列突出部之片狀材料，每一突出部係藉由 使該片狀材料局部變形以在該材料之相對面處留下一對應 凹陷而形成。此變形係藉由一成形工具實現且既導致塑性 應變硬化又導致其有效厚度之增加。所規定種類之片狀材 料比形成其之普通片狀材料硬且藉由使用所規定種類之片 狀材料代替普通片狀材料可減少一特定負載所需之材料質 量° 作用於該片狀材料之塑性應變之量值及分佈相依於諸多 因數，（除其他因數之外)其還包含：工具成形部分之穿透 深度及成形部分之幾何形狀。 所規定種類之片狀材料之一實例揭示於由當前申請人所 擁有之EP0674551中’其中該片狀材料具有突出部及凹陷 部之相對位置以使得在該材料之—表面上在她鄰的突出部 及凹陷部列之間所畫的線為非線性^該等突出部係藉由具 有齒之成形具形成，該齒具有四個齒腹，其中每一齒腹 朝向輥之軸向與周向之間的一方向。 在此-佈置中影響塑性應變之量值及分佈之其他因數係 成形工具中齒之配置或密度。 135935.doc 1353899 【發明内容】 根據本發明之一第一態樣，其提供片狀態料，例如一冷 軋材料片，其在其兩個表面上具有若干列突出部及若干列 凹陷部，一個表面上之該等突出部與另一表面上對置於每 一突出部之凹陷部相對應，該等突出部與該等凹陷部之相 對位置係如此以使得在該片材之一表面上的毗鄰列之突出 部之間所畫的線為非直線，該片材具有一基礎規格G，其 中每-突出部在其頂點處、朝向其頂點或圍繞其頂點具有 一大致連續頂峰塑性應變區及/或被薄化不大於其基礎規 格G之25%。 根據本發明之一第二態樣，其提供片狀材料，例如一冷 軋材料片，其在其兩個表面上具有複數個突出部，一對^ 凹陷部存在於與每-突㈣對置之表面上，該等突出部及 凹陷部被佈置成交替之突出部及凹陷部的列，纟中每一突

出部之頂峰皆係圓形且無特徵及/或每一凹陷部之基底皆 包括兩個或更多個不同之曲率半徑。 根據本發明之一第三態樣，其提供片狀材料例如一冷 軋材料片，其在其兩個表面上具有複數個突出冑，—對應 凹陷部存在於與每一突出部對置之表面上，該等突出部： 凹陷部被佈置成交替之突出部與凹陷部的列，丨中每一突 出部之頂峰皆係圓形及無特徵且沒有箍縮區。 〇等大出部及/或凹陷部較佳地被佈置成直線及/或螺旋 列。每一凹陷部之基底皆可包括例如在一第—方向上之一 第-半徑dr,。該等凹陷部可包括例如在一第二及，或縱向 ^ 35935.doc 及/或相對於該片狀材料之 半徑dr2。誃第一古X之滾動方向上之一第二 度荨不同於該第二方向，例如，其成45 -該等凹陷部可進一步包括例如在 成45 之第=古a 正父於該第一方向 例I:上之一第三半〜該等凹陷部可進-步二 幻如在一正交於該第二方向之 dr4。該第—第一丰 。上之一第四半徑 dr及㈠η 3可相等，其中該第二半徑 ~及/或dr4與其不同’例如比其小或與其相等。 :-列中之毗鄰凹陷部之間或毗鄰突出部之間的間距p 可為沿該第一半徑dri之曲率半徑之至少25倍例如3倍。 另外地或另-選擇為，間距P較佳地係在沿㈣—半徑心 之曲率半徑之2.5倍至3.9倍之間，例如，約33倍1 3.32 倍。 該片狀材料可包括一幅度A。突出部之高度足夠確保在 該材料之一表面上的毗鄰之突出部及凹陷部列之間所畫的 線為非直線，該高度相依於列中的突出部之間距及凹陷部 之間距。 如在任何大致垂直於該片狀材料之平面截面中看到，幅 度A較佳地大致大於材料之基礎規格在所有此等截面 中’根據本發明之片狀材料較佳地為波浪形且更較佳地， 不存在可沿一直線切割該材料且所得該材料之截面為直線 之地方。 幅度A較佳地係在基礎規格G之1.5倍至4倍之間，例如2 倍及3倍。該基礎規格G較佳地係在0.2 mm與3.0 mm之 間，例如0.7 mm或1.5 mm。 135935.doc 該材料之塑性應變較佳地為〇.〇5或更大。片狀材料經受 顯著塑性應變（換言之塑性應變至〇 〇5或更大之值）之比例 較佳地為至少65%且更佳地為高於8〇%，例如9〇%或 100%。 該片狀材料可包括鋼，例如軟鋼且可經電鑛。另一選擇 為，該片狀材料可包括任何其他能夠發生應變硬化及/或 塑性變形之材料。 該片狀材枓可包括一型材或異形型鋼，例如用作一隔斷 或槽鋼立筋或其一部分之一槽形型鋼或類似物。該等突出 部可形成於該異形型鋼之全部或其一部分上。 根據本發明之一第四態樣，其提供一用於冷成形片狀材 料之设備，該設備包括在其外部表面上具有若干列齒之一 對對置工具且可相對於彼此移動，該等齒之幾何形狀及位 置及該等工具之間隔係如此以使得在使用中一個工具上之 該等齒延伸至另一工具上之該等齒之間的間隙中，其中毗 鄰齒之間的一最小空隙至少等於欲通過該設備之該材料之 基礎規格G，每一齒皆包括一無尖角之圓形片材嚙合表 面0 較佳地，在使用中，在一個工具上之每一齒之頂峰與另 一工具之根部表面之間還存在一最小空隙（例如）以確保欲 成形之材料在其之間不發生箍縮。 該设備可進一步包括用於定形該片狀材料之定形構件。 該疋形構件可包括另一對輥且可經佈置以將經成形片狀材 料定形為例如一槽形型鋼。 135935.doc 1353899 根據本發明之一第五態樣，其提供— μ夕丁見— 捉供對用於冷成形片狀 材枓之工具，母一工具具有一第— 二社 才及—正交於該第一 尺，之—尺寸，每一工具皆具有沿該第—尺寸延伸之複 數個齒列，每一齒皆具有一無尖角之圓形片㈣合表面， 該等工具經安裝或可安裝以使得一個 1因工具上之每一齒列與 另-工具上之晚鄰齒列之間的空間對齊以使得來自一個工 具之每-齒與來自另一工具之每，齒等間距地間隔 開。 根據本發明之-第六態樣，其提供1於冷成形片狀材 料之工具，該工具在其外部表面上包括若干列齒其中每 -齒皆具有-具有曲率半徑R之圓形片材喃合表面，一列 中的批鄰齒之間的間距p係在該曲率半徑汉之25倍與39倍 之間。 較佳地，間距p係在曲率半徑尺之3倍與3 5倍之間，例如 3.32 倍。 該曲率半徑R較佳地至少等於__欲成形之片狀材料之基 礎規格G，更佳地為該基礎規格G之至少^倍例如為 該基礎規格G之至少2倍及/或小於該基礎規格之3 Μ倍。 因此，該間距較佳地在係該基礎規格G之2.5倍與13倍之 間，例如係在該基礎規格之2 75倍與78倍之間且更㈣為 基礎規格G之至少3.65倍。 每-齒皆具有一具有在一第一方向上之一第一半沿丨及/ 或在如該等列之第二方向上之一第二半徑。之圓形片材 喃合表面。該第-方向可相對於該第二方向呈一銳角。該 135935.doc 丄切899 第-半徑1*2可小於或等於該第一半徑r丨。 如本文所使用’措辭”半徑"係指沿—在半徑q、m、 r4之方向上延伸之虛平面所量列之齒基底平面之中心與齒 面之間的距離，同時措辭"曲率半徑"係指在齒成形部分之 表面上之-具體點處之實際表面半徑。因此，"半徑^、 ~ r3 r4可為一具有混合在一起之兩個或更多個曲率半徑 之複合曲率半徑。 為避免疑惑，半徑r , Γ2、Ο、q之方向"係指該半徑 Γι、Γ2、qq之平面延伸之方向。 根據本發明之一第七態樣，其提供一用於冷成形片狀材 ;’·之工具’該工具在其外部表面上包括若干列齒，每一齒 皆具有一具有在一第一方 等列之第二方向上之 …在一沿該 之第一丰禮Γ2之圓形片材嚙合表面， 該第一方向相對於該第二方向呈一銳角，其中該第二半徑 Γ2小於該第一半徑r丨。 在-列中的批鄰齒之間的間距p可為 一一，例如，至少3.32倍。較佳：第 的=齒之間的間距P為在最靠近來自另一工具之 之齒處所量測之第二半徑Γ2之至少“倍，例 ::假定，此佈置提供足夠之空隙以避免使用中材料箱 根=本發明之一第八態樣’其提供一用於冷成形 2 mm或更大之基礎規格g之片狀 有 外部表面上包括若干列齒，每-齒皆具有:其Si:: 135935.doc ^53899 於或等於2 mm及其間距小於26 mm之圓形片材响合表面β 較佳地，曲率半徑R小於或等於67 111111及/或該間距小於 15.6 mm，例如在5 111„1與15 6 mm之間，例如在5 mm與7 8 mm之間。

一個或多個工具可包括一第一尺寸及一第二尺寸，例 如，其中該第二尺寸正交於該第一尺寸。該等列可在該第 及/或該第二尺寸方向上延伸。較佳地，該等列可在該 第一與該第二尺寸之間的一方向上延伸。 一個或多個工具可包括圓柱形輥，例如，其圍繞相應軸 j轉’該等軸可係彼此平行。該等齒可佈置成螺旋列。每 一齒皆可具有一片材鳴合成形部分，其大致沒有尖角及/ 或包括片㈣合表面。該第—尺寸可包括—圓周尺寸及/ 或該第二尺柯包括一軸向尺彳。在此實施例中，較佳地 在使用中，在一個工具上之每一齒之頂峰與另一工具之根

部直徑之間存在__最小空隙’例如以確保欲成形之材料在 其之間不發生箍縮。 根據本發明之一第九態樣，其提供一用於冷成形片狀材 枓之齒，該齒包括一圓形片材嚙合表面，其具有在一第一 方向上之一第一半徑Γι及在一第二方向上之一第二半徑 2該第-方向相對於該第二方向呈一銳角，其中該第二 半徑I*2小於該第—半徑η。 根據本發明之一第+锥後，复担乂林 钮“ 弟十匕樣其镁供-用於冷成形片狀材 矣 ㈣包括一具有一部分球形表面之圓形片材嚙合 表面’該部分球形表面圍繞該齒之1峰具有—單一曲率 135935.doc •12· 1353899 半徑R 表面中 ’該部分球形表面混合至具有一 不同曲率半徑R之 本發明之-其他態樣提供一用於冷加工片狀材料之齒， 該齒具有-圓形片材嚙合表面’該齒之周邊之一對稱部分 自頂點延伸至取尚9〇。以界定一至少部分球形表面，該部 分球形表面外側之周邊之曲率半徑R混合至該至少部^二 形表面之曲率半徑中以形成一平滑、連續過渡。

該片㈣合表面較佳地沒有尖角。該等齒可包括無尖角 之成形部分。 每一齒皆可進一步包括例如在與該第一方向正交之第三 方向上之一第二半徑Ο,及/或例如在一與該第二方向正交 之第四方向上之-第四半徑半徑h可等於該第 半kr! ’及/或該第四半徑q可等於該第二半徑q。 該齒可具有複合或混合曲率半徑，以使得該齒的周邊之 一部分上之曲率半徑平滑且連續地混合至該齒的周邊之另 一部分上之第二曲率半徑中。 間距P及/或半徑Γι、Γ2、…^及/或報之間隔較佳地經選 擇以使得使用中齒成形部分導致該片狀材料之前述塑性應 變及/或材料薄化。 根據本發明之另一態樣，其提供一用於形成片狀材料之 方法，該方法包括提供一具有一基礎規格〇之片狀材料， 提供在其外部表面上具有若干列齒的一對對置工具將該 片狀材料放置於該等工具之間及移動該等工具以使得一個 工具上之該等齒之圓形片材嚙合表面將該片狀材料之若干 135935.doc -13- 1353899 部分推進至另—工I卜兮笙 工具上該等齒之間的間隙中以在該等片 ::形成突出部，其中在該等工具之移動期間該等* 出部之頂點或頂峰不接觸另一工具。 犬 根據本發明之另一態樣，其提供一形成片狀材 法丄該方法包括提供一具有一基礎規格g之片狀材料 供如上所述之設備，將該片狀材料放置於該等工具之 及移動該等工具以使得一個工 /、 a 之若干部分推進至另一工且上卞^等齒將該片狀材料 成片狀材料。 一等齒之間的間隙中藉以形 =據本發明之另'態樣，其提供—用於形成片狀材料之 二該方法包括提供一具有一基礎規格G之片狀材料， 〃對如上所述之對置工具，將該片狀材料放置於該等 工具之間及移動該等工具以使得一個工具上之該等齒將該 片狀材料之若干部分推進至另一工且 ^ 中藉以形成片狀材料。 、該等齒之間的間隙 根據本發明之另-態樣，其提供一形成片狀材料之方 法’該方法包括提供一具有一基礎 供-對對置工具，該等工具中之至少-者在=包： 2上所述之齒，將該片材料放置於該等工具之間及移動 工具以使得該齒將該片狀材料之若干部分推進至另一 工具上齒之間的間隙中藉以形成片狀材料。 根據本發明之另一態樣’其提供一形成片狀材料之方 法’該方法包括提供-具有一基礎規格G之片狀材料提 供在其外部表面上具有若干列齒的一對對置工具，將該月 135935.doc 1353899 狀材料放置於該等工具之間及移動該等工具以使得一個工 具上之該等齒之圓形片材嚙合表面將該片狀材料之若干部 分推進至另-工具上該等齒之間的間隙中以在該片狀材料 中形成突出部，該等突出部在其頂點處、朝向其頂點或圍 繞其頂點具有一大致連續之頂峰塑性應變區及/或被薄化 不大於其基礎規格G之25%。 該方法可進一步包括將經成形之片狀材料定形（例如）為 一槽形型鋼。 【實施方式】 圖1圖解說明一揭示於EP0891234(其由當前申請人所擁 有）中用於在片狀材料3中形成一突出部2(如圖2中所示）之 種類的先前技術輥齒1。輥齒丨呈一具有合併成一大致平坦 頂峰5之四個齒腹4之橫切漸開線齒輪形式。成形輥（未顯 示）將包含複數個此類齒丨，其中毗鄰輥（未顯示）上之齒丨相 互咬合以使片狀材料3變形。 橫越輥（未顯示）表面之齒丨之幾何形狀及密度相依於應 用之具體要求。例#，相互咬纟深度之增加及/或齒i密度 之增加將導致一更大程度之加工硬化以及材料總長度之更 大減少。 我們經由廣泛之實驗已觀察到，輥（未顯示）上用於製作 所規定之種類之有用片狀材料之齒丨之深度及/或密度之實 際範圍亦受限於所得材料薄化程度，材料薄化使材料之機 械性能變差。因此，製作所規定之種類之片狀材料之設備 及方法需要齒之密度及相互咬合對材料薄化程度之間的平 135935.doc -15- 1353899 衡以使成形製程最佳化。 對於進一步調查，我們意外地確 〜菌腹4之間的尘枭 6(其作為製造製程之結果㈣成）導致頂㈣性應變區域7。 因此’在該等區域7中經歷材料 权π私度之加工硬 化及薄化。圖2中圖解說明所得應變分 叉刀师。我們不希望受 限於任何特定理論，因此現在假定使用_相對厚(例如具 有大於1.5 _之厚度）之片&材料形成所規定之種類之片 狀材料之困難可歸結於此現象。

正是自該等令人驚奇之認識中’我們構思並發展了本發 明。 現在參照圖3，其顯示經成形之片狀材料1〇之一片斷， 經成形之片狀材料10包括在其兩個面上具有大量突出部u 及凹陷部12之軟鋼，一個面處之每一突出部11對應於另一 面處之一凹陷部12»突出部丨丨及凹陷部12呈具有圓形角之 大致正方形。 在一個面處之突出部Η及凹陷部12佈置成直線列Rii及 行cii，其中每一列Ru及每一行cn皆包括交替的突出部 π及凹陷部12。亦存在交替的突出部丨丨與凹陷部12之相應 列R12、R13 ’該等列沿列R11之方向與行Cl 1之方向之間 的線延伸。在此實施例中，列R12、R13與列R1丨及行C1 i 成45°延伸。該等列在後文中稱為螺旋列R12、R13。該角 可在自0。至180。範圍内變化。 视鄰之突出部11及凹陷部12彼此充分接近，此乃因其之 間不存在大致平坦之片狀材料區域。因此，在任何大致垂 135935.doc * 16 · 1353899 直；片狀材料10之標稱或實際平面之截面中所看到之片狀 材料10為波浪形，藉此導致一大於該材料之基礎規格G之 有效厚度或幅度A。 圖3中所圖解說明之經成形之片狀材料1〇係藉由圖4中所 圖解說明之製程形成。在此製程中，自一卷盤（未顯示）拉 出具有一基礎規格G之普通或基礎片狀材料π並使其在一 對輥18與19之間通過，每一輥在其周邊處皆具有若干齒 3〇°輥18、19圍繞相應的平行軸2〇及21旋轉且輥18、19之 齒30與基礎片狀材料17相嚙合並使其變形·。每一齒3〇將基 礎片狀材料17之一部分推入另一輥18、丨9上之齒3〇之間的 間隙中以形成一面對該另一親1 8、19之突出部11及一面對 此一輥18、19之對應凹陷部12，藉此提供經成形之片狀材 料ίο。因此，在經成形之片狀材料10中，基礎片狀材料17 之總厚度由於在其兩個面上存在突出部1丨且提供一有效厚 度或幅度A而增加。 在此實施例中，自輥對18及19,片狀材料10可然後在其 他輥對22、23及24之間通過以使經成形之片狀材料1〇定形 為一槽形型鋼27。亦可形成其他細長異形部件（未顯示）。 輥對18及19及其他輥對22、23及24全部由已知形式且較 佳地包含一電動機26之共同驅動構件25驅動。親對18及 1 9、22、23、24以大致相同之周邊速度被驅動以使得基礎 片狀材料17連續地且以與經成形之片狀材料1〇在隨後之其 他輥對22、23、24之間通過相同之速度在輥18與】9之間通 過0 •35935.doc 17 丄 ，在將經成形片狀材料1〇定形為一槽形或其他型鋼以之 I可將其切U成用於運輸及使用之長度（未顯示）。 兩個輥18、19具有大致相同之形式，在此實施例中該形 八有第尺寸，或軸向長度及一正交於該第一尺寸之 第-尺寸或圓周尺寸。每—報18、19皆包含複數個在其周 邊上之相同齒3〇’該等齒3〇中之每一者皆包含一齒成形部 分30a ’如圖5中所示。將齒3〇佈置成複數個對應於經成形 之片狀材料之列RU、R12、R13及行cn之列。應瞭解， 齒30之螺旋列尺12、R13沿以下線延伸：在位於沿第一及 第一尺寸之線之間延伸。在此實施例中，螺旋列（未顯示） 朝向輥18、19之轴20、21傾斜45。角。 每齒成形部分30與一齒基底部分（未顯示）整體形成， 而該齒基底部分又與輥18、19中之一者之周邊整體形成或 否則固定於其上。應瞭解，齒基底部分（未顯示）經確定大 小及尺寸以使得在使用中其不妨礙材料之變形。 齒成形部分30a之第一實施例具有一如圖5至8中部分圖 解說明之幾何形狀及協作配置。每一齒成形部分3〇a皆包 含一呈具有圓形角32之大致正方形之基底平面31及每一側 邊34之中點處之一平滑凹陷33，藉此形成一四瓣形狀。齒 成形部分30之側表面35自基底31之側邊34向上突出且朝向 一共同平滑頂點36彎曲，因此形成一圓形片材嚙合表面。 應瞭解，在齒成形部分30a上不存在尖角。 齒成形部分30a之形狀特徵由一系列半徑ri ' r2、r3、^ 來界定，在此實施例中，每一半徑皆具有一恆定曲率半 I35935.doc -18 - 1353899 徑。然而，在此實施例中，第一及第三半徑Γ〗、〇不同於 第二及第四半徑r2、r4。

如本文中所用，措辭"半徑"係指沿一在半徑Γι、Γ2、Γ3、 Γ4之方向上延伸之虛平面所量測之齒基底平面3 1之中心與 齒面35之間的距離（如圖6中更清晰地顯示）同時措辭"曲率 半杈係指在齒成形部分3〇&之表面上之一具體點處之實際 表面半徑。因此，一 ”半徑，，^、〇、〇、q可係一具有混合 在一起之兩個或更多個曲率半徑之複合曲率半徑。 為避免疑惑，一半徑Γι、Γ2、Γ3、^之”方向"係指該半徑 Π、r2、r3、r4之平面延伸之方向。 第一及第二半徑Γι、Γ3彼此正交且每一者皆在第一與第 二方向之間（亦即，在輥18、19之軸向與圓周方向之間）的 一方向上延伸。如所顯示，在此實施例中，q、〇兩者與 第-方向呈45。延伸。第二及第四半徑r2、q分別沿軸向方

向及圓周（亦即，滾動）方向延伸。在此實施例中，沿直線 列R11及行C11兩者，毗鄰齒3〇之間的間距ρ相等。 在使用中，片狀材料10在滾動方向RD(圖7中所示）上通 過輥18、19〇來自輥18、19中之一者之每—齒成形部分^ 移入及移出與輥18、19中之另一者中之毗鄰齒成形部分％ 之間空間的對準’如圖5至8中更清晰地顯示。如可自圖8 所看到’經成形片狀材料1〇之幅度Α係成形部分3〇a之間的 穿透或重疊深度D之函數，而其又係觀18、19之離隙之函 數0 在此實施例中 齒3〇之間隔及幾何形狀係如此以使得一 135935.doc •19· 1353899 藉由輥18、19之一者上之齒3〇中之一 有化成之突出部11之 頂點或頂峰不與另一輥18、19接觸。 m 例如，此可見於圖8 中。 離開棍18及19之片狀材料之幅度錢佳地在片狀材料之 基礎規格G之1.5倍至4倍之間， ’ 借及3倍。然而，應 瞭解，隨後藉由輥對22、 月狀材料可減少經成 形之片狀材料10之幅度A。 如上文所提及’所規定之種類之片狀材料之物理性能之 改良主要歸結於片狀材料之有效厚度及應變硬化效應之增 加’該應變硬化效應係材料之塑性變形之結果。因此，期 望最大化經成形之材料1G之有效厚度或幅度A及最大化塑 性應變之量值及區域兩者。增加幅度A將增加塑性應變之 量值’且降低間距P將增加塑性應變之區域㈣因突出 部密度之增加。 然而，塑性應變之量值越大’材料薄化程度越大，此對 片狀材料之物理性能產生負面影響。 我們已確定，存在—提供最大化加工硬化與最小化材料 薄化之間的平衡之較佳或最佳片㈣合表面半徑R。 然而，如上文所提及’期望最小化間距p以最大化塑性 應變之區域。據觀察，當使用中1鄰成形部分30a之間 的空隙接近且小於基礎規格G時，片狀材料發生，箱縮，。雖 然材料箱縮在塑性應變及因此經成形材料之應變硬化方面 係有利…其可導致片狀材料之局部薄化且其導致由於 過度負載所致之製作問題及輥磨損問題n較佳係避 I35935.doc -20- 1353899 免材料箍縮。 ,本發明m夠在該等競爭㈣數之間取得平衡之齒 形式。此係藉由提供一圓形片材嚙合表面來實現該表面 在某二區域中具有一等於較佳表面半徑&之曲率半徑同時 調節其他區域中之曲率半徑以防止箍縮。 材料箱縮發生在相互咬合之齒之間的距離最小之區中。 在齒成形部分3Ga之第-實施例之情況下，此係在直線列 R11及行C11之方向（亦即，。及。之方向）上。 因此，在此實施例中，片材嚙合表面之直徑^、〇具有 一等於較佳表面半徑R之曲率半徑，同時半徑Ο、。自頂峰 至基底部分逐漸降低（未顯示卜此提供一允許一減少的間 以最大化應變區域，同時提供一些額外空隙以避免使 材料發生箍縮之型材。 我們已確定，藉由確保間距ρ為較佳表面半徑R(亦即， 此實施例中之第-及第三半徑〇、Ο)之至少2 5倍（較佳地 為其至少3倍，例如3,32倍），可最大化應變水平。 化半徑r〗、ο、ο及I·#之表面半徑應該至少等於片狀材料 之基礎規格G，較佳地為其hl倍或更多倍以確保在突出部 11中一相對均勻之應變分佈及最小化薄化。 圖8a顯不一使用圖5至8中所示之齒幾何形狀形成之片狀 材料1 〇之一部分之塑性應變之表示。如圖8a中所顯示，在 突出部11之頂點四周存在一連續頂峰塑性應變區域pp，同 時環繞區域PP之穹狀區QQ中之塑性應變隨著遠離該區而 降低。該片狀材料被薄化小於其25%。 135935.doc • 21 - 1353899 凹陷部12之基底包含四個半徑叫、^、把及心4,立大 體上對應於齒之片材唾合表面之四個半徑 為進一步表明本發明之靈活性，參照圖9至13中所示之 其他齒形式。 圖9顯示齒之-第二實施〇,其包含一半球形之成形 部分130a ’及-與成形部分丨遍整體形成之圓柱形基底部 分130b。在此情況中，所有半徑n、r2' 皆等於較佳

表面半徑R且間距Pa係如此以不使材料發生箍縮。應瞭 解，針對此實施例，用於防止材料箍縮所需之間距p2將更 大，此乃因第二及第四半徑r2、^等於第一及第三半徑q、 Γ3 0

圖10顯示齒之一第三實施例230，其包含一與一基底部 分230b整體形成之成形部分23〇a，該基底部分23〇b在平面 圖中係具有圓形角之大致正方形。在此實施例中，第一及 第二半徑η、1·3皆等於較佳表面半徑r，而第二及第四半徑 Γ2、Γ4各自包括一朝向基底部分23〇b逐漸降低之複合半徑 以提供適合空隙且藉此減少材料箍縮之潛在性。此齒形式 23 0允許一相對於第二實施例之間距p2減小之間距p3，藉 此增加突出部11之密度且改良經成形之片狀材料丨〇之發生 應變硬化之百分比。 圖11顯示齒之一第四實施例330，其包含一與一基底部 分33 Ob整體形成之成形部分330a，該基底部分33 Ob在平面 圖中亦係一具有圓形角之大致正方形。在此實施例中，第 一及第三半徑q、r3在齒330之頂峰3 11 a處或其毗鄰處皆等 135935.doc -22- 1353899 於較佳表面半徑R，且包括一朝向基底部分33卟逐漸降低 之複合半徑。第二及第四半徑Γ2、Γ4具有一單個曲率半徑 且小於第一及第三半徑Γι、Ο以提供適合之空隙且藉此減 少材料箍縮之潛在性。此齒形式330允許一相對於第二實 施例之間距P2減小之間距!>4，此乃因針對一既定較佳表面 半徑R，可減小基底部分330b之大小，因此增加片狀材料 10之加工區域。 圖12顯示齒之一第五實施例43〇，其包含一與一基底部 分430b整體形成一成形部分430a，該基底部分430b在平面 圖中亦係具有圓形角之大致正方形。在此實施例中，第一 及第二半控η、1·3在齒430之頂峰411 a處或其®比鄰處皆等於 較佳表面半徑R ’且包括一朝向基底部分43〇1)逐漸降低之 複合半徑。第二及第四半徑η、q各自包括一朝向基底部 分43 Ob逐漸降低之複合半徑以提供一具有一適合空隙之 區’且藉此減少材料箍縮之潛在性。齒形式43〇之四個複 合半徑Π、ο、ο、ο為最佳化加工硬化程度與避免材料箍 縮之間的平衡提供最大靈活性。 圖1 3、14Α及14Β顯示齒之一第六實施例63 〇，其包含一 與一基底部分630b整體形成之成形部分63〇a，該基底部分 630b在平面圖中係一具有圓形角之大致正方形。在此實施 例中，所有半徑r,、ο、η、q在齒43〇之頂峰6na處及其 毗鄰處皆等於較佳表面半徑R以提供一部分球體表面63 1， 且包括一複合半徑’其自該部分球體表面631朝向基底部 分430b延伸而逐漸降低且與部分球體表面631混合。第二 135935.doc •23· 1353899 及第四半徑Γ2、Γ4各自包括一複合半徑，其以一陡於第一 及第三半徑r〗、I*3之坡度朝向基底部分430b逐漸降低，藉 此提供一具有一適合空隙之區以減少材料箍縮之潛在性。 如圖14A及14B中更清晰顯示’部分球體表面63 1或尖端 區域631由一具有一在〇與180。之間的角a之錐形段界定。 顯而易見’若角度A接近180。，則齒形式160將接近圖9之 形式。

由圖4中所圖解說明之製程產生之經定形片狀材料27適 合於單獨使用或以圖15及16中之所示之結構部件27a、27b 之形式使用，例如一支柱或橫樑。出於該等目的，槽形式 27a ' 27b之片狀材料1〇特別適合’槽27a、27b具有凸緣 270a、271a、270b及一維持凸緣 270a、271a、27〇b一預定 分開距離之腹板272a、272b。 凸緣270a、271a、270b及腹板272a' 272b之表面包含若 干列（Rll、R12、R13)突出部U及凹陷部12。在特定情況

下，可僅在片狀材料10之表面之一部分上需要突出部丨丨及 凹陷部12。特別有利地’本發明適合於用於立筋及嵌板隔 斷中之立筋27a、27b且適合於接納立筋27a、2几之端部之 曹鋼長度27b。 出於其他目的’除-槽形型鋼27以外之大致平坦材料或 形鋼亦係有用，例如C·型鋼、u_型鋼、z 鋼 等。 類之片狀材料比形成其 極大地增加了此材料之 根據本發明所形成之所規定之種 之普通狀材料硬得多。特定而言， 135935.doc -24· 1353899 彎曲強度》 實例1 之基礎規格G之狀材料樣本係使 用一包括圖10中所示之皆 之齒形式之工具而形成。該工具上 之齒之間距為5.1 mm，第一及第_ 弟及第二丰徑r丨、r3具有一 1.5 mm之值定曲率丰柯，咕 手半仫，问時’第二及第四半徑…具有 一複合曲率半徑。

所成形的該片狀材料具有一 2.5倍於材料以基礎規 格7G%之顯著塑性應變比例及15%之材料薄 化。如藉由-5 mm位移三點彎曲測試所量測，經成形 之片狀材料10導致彎曲強度比开4 通度比烙成其之普通片狀材料增 加 33%。 實例2 另-具有-0.45 mm之基礎規格G之片狀材料樣本係

使用-包括與實例相同之齒形式且具有與其相同之 間距之工具而形成。

所成形的該片狀材料具有倍於材料17之基礎規格G 之幅度A、88%之顯著塑性應變比例及23%之材料薄化。 如藉由一5 mm位移三點彎曲測試所量測，該經成形之 片狀材料10導致彎曲強度比形成其之普通片狀材料增加 3 6%。 實例3 一具有一〇.7 mm之基礎規格G之片狀材料樣本係使用 一包括與實例1中相同之齒形式及具有與其相同之間距 135935.doc -25- 之工具而形成。

所成形的該片狀材料具有一 2倍於材料17之基礎規格G 之幅度A、88%之顯著塑性應變比例及丨1%之材料薄化。 如藉由一 5 mm位移三點彎曲測試所量測，該經成形之 片狀材料10導致彎曲強度比形成其之普通片狀材料增加 48〇/〇。 實例4 另一具有一 0.7 mm之基礎規格〇之片狀材料樣本係使 用包括與實例1中才目@之齒形式且具有與其相同之間 距之工具而形成。 所成形的該片狀材料具有一 25倍於材料17之基礎規 格G之巾田度A、96°/。之顯著塑性應變比例及22%之材料薄 化。如藉由一 5 mm位移三點彎曲測試所量測，經成形 之片狀材料10導致彎曲強度比形成其之普通片狀材料增 加 62%。 實例5 一具有一 2 mm之基礎規格G之片狀材料樣本係使用一 ^括圖9中所示之齒形式之工具而形成。該工具上齒之 間距為9.5 _且第一、第二、第三及第四半徑n、r2、 I"3、1·4皆具有一 2.5 mm之怪定曲率半徑。 所成形的該片狀材料具有一 18倍於材料17之基礎規 格G之幅度A、76%之顯著塑性應變比例及24%之材料薄 化。如藉由一 5 mm位移三點彎曲測試所量測該經成 形之片狀材料10導致彎曲強度比形成其之普通片狀材料 135935.doc •26· 1353899 增加35%。 應瞭解，可在不背離本發明之範圍 示之實施例之若干變化形式。例如， 包括相互嚙合之輥。可使用任何適合 或其他衝壓構件。 士 4抑个相同，例如一 (未顯示)且另一者具有細長窗(未顯示)。

代替輥對22、23及24,可提供-個或多個用於以某一其

他方式修改片狀材料之替代裝置或另—選 I 修改之片材。 J紅供無 雖然螺旋列相對於輥軸傾斜45度，但其可傾斜任何角及/ 或其不必佈置成螺旋列。工具不必為輥，其可係例如—具 有平坦面及/或大致平面之塊部件。 片狀材料較佳地為軟鋼，其可經電鍍或否則經塗敷以防 止腐鼓卩上文中所述之方式修改最初為普通、經電鑛之

之條件下，構想所揭 該（等）成形工具不必 工具，例如一壓力機 J用一對輥代替輥對 軟鋼片不損害保護塗層。普通片狀材料之基礎規格GW 在〇·3至3mm範圍之内。 已驚奇地發現，本發明可用於形成具有一3 mm之基礎 規格之材料’同時仍顯示出改良之強度且無明顯材料箍 縮。 如將瞭解，可構想諸多替代半徑〇、〇、〇、〇，此將導 致符合本發明之眾多不同形式之圓形片材嚙合表面。 列Rl 1中眺鄰齒30之間的間距Ρ可不同於行C1丨_之間距 P ° 135935.doc •27· 1353899 如本文中所使用，措辭"片狀材料，，囊括大致平坦之材料 (例如在前述歐洲專利申請案中所述之材料）及藉由曾曲大 致平坦材料或使其定形而製作之產品，該等產品之實例顯 示於圖9及1〇中且在我們的公佈為w〇82/〇3347之公開國際 專利申請案中有所提及。 ' 【圖式簡單說明】 現在將參照附圖僅以舉例說明方式闡釋本發明之—個實 施例，於該等圖中： 圖1係一根據先前技術之齒之透視圖； 圖2係橫跨一使用圖1之齒在片狀材料中形成之突出部之 應變分佈之表示； 圖3係一根據本發明之片狀材料之一個實施例之一段之 平面圖； 圖4係根據本發明使用設備之一個實施例形成片狀材料 之圖解說明； 圖5係—具有齒成形部分之第一實施例之齒之群組協作 之透視圖； 圖6係圖5令齒成形部分之自方向Χ之侧視圖； 圖7係圖5之齒成形部分之平面圖； 圖8係顯示片狀材料正在齒成形部分之間成形之沿圖7之 線Β-Β之剖面圖； 圖8Α係-橫跨使用圖8之齒形成於片狀材料中之 部之應變分佈之表示； 圖9顯示齒成形部分之一第二實施例； 135935.doc -28- 1353899 圖ίο顯示齒成形部分之一第三實施例； 圖11顯示齒成形部分之一第四實施例； 圖12顯示齒成形部分之一第五實施例； 圖13顯示齒成形部分之一第六實施例·， 圖14A係一圖13之齒成形部分中之一者之剖面圖； 圖14B係一圖13之齒成形部分之俯視圖； 圖15係一定形為槽形型鋼之第一實施例之片狀材料之透 視圖，及 圖16係一定形為槽形型鋼之第二實施例之片狀材料之透 視圖。 7 【主要元件符號說明】 2 突出部 3 片狀材料 4 齒腹 5 頂峰 6 尖角 7 頂峰塑性應變區域 10 經成形之片狀材料 11 突出部 12 凹陷部 17 普通或基礎片狀材料 18 輥 19 輥 20 袖 135935.doc •29· 1353899

21 轴 22 輥對 23 輥對 24 輥對 25 驅動構件 26 電動機 27 槽形或其他截面 30 齒 30a 齒成形部分 31 基底平面 32 圓角 33 平滑凹陷 34 側邊 35 側表面 36 頂點 130 齒 130a 成形部分 130b 基底部分 230 齒 230a 成形部分 230b 基底部分 3 1 1A 頂峰 330 齒 330a 成形部分 135935.doc 1353899 330b 基底部分 430 齒 430a 成形部分 430b 基底部分 411a 頂峰 630 齒 630a 成形部分 630b 基底部分

611a 頂峰 631 部分球體表面 270a 凸緣 270b 凸緣 271a 凸緣 272a 腹板 272b 腹板 A 幅度

D 成形部分之間的穿入或重疊深度 dri 第一半徑 dr2 第二半徑 dr3 第三半徑 dr4 第四半徑 G 基礎規格 P2 間距 P3 間距 135935.doc -31 - 1353899 P4 間距 P7 間距 PP 一連續頂峰塑性應變區域 QQ 穹狀區

-32- 135935.doc

Claims (1)

1353899 第097143269號專利申請幸 中文申請專利範圍替換本(100年5月）丨.丨曰 十、申請專利範圍： 1· 種在其兩個表面上具有若干列突出部及若干列凹陷部 之冷軋材料片，一個表面上之該等突出部與另一表面上 •- 之該等凹陷部相對應，該等突出部與凹陷部之相對位置 糸如此以使知在該片材之一表面上之蛾鄰列之突出部之 間所'^的線為非直線的，該片材具有一基礎規格G，其 中母大出部在其頂點處或圍繞其頂點具有一大致連續 之頂峰塑性應變區及被薄化不大於其基礎規格〇之 25% 〇 2.如明求項丨之片材，其中每一突出部之頂峰為圓形且盔 特徵。 ^ 如明求項1或請求項2之片材，其中每一突出部之頂峰無 箍縮區。 4_如》月求項1之片材’其中每一凹陷部之基底包括兩個或 更夕個不同曲率半徑。 5.:請求項4之片材其中每一凹陷部之基底包括在一第 方向上之一第一半徑dri、在一沿該片狀材料之長度之 第。方向上之一第二半徑心2，該第一方向不同於該第二 方向，其中沿該第一半徑dri之該曲率半徑不同於沿該第 一半杈di*2之該曲率半徑。 如明求項1之片材’其中每一列中之毗鄰凹陷部之間或 =鄰突出部之間的間距1>為沿該第一半徑牝之該曲率半 徑^沿—第一半徑dr〗之一曲率半徑之至少2 5倍。 7.如請求項6之片材，其中該間距p係在沿該第一半經^之 135935-10005H.d〇c 1353899 該曲率半徑之2.5倍與3.9倍之間。 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 月求項1之片材，其中該片材之幅度A係在形成該片材 之材料之該基礎規格0之1.5倍與4倍之間。 如响求項8之片材，其中該幅度八係在該基礎規格^之2倍 與3倍之間。 如凊求項1之片材，其中片狀材料經受〇 〇5或更大塑性應 變之比例為至少65%。 如。月求項10之片材，其中片狀材料經受〇 〇5或更大塑性 應變之比例為至少80%。 如。月求項11之片材，其中片狀材料經受〇 〇5或更大塑性 應變之比例在90%與1〇〇%之間。 如請求項1之片材’其中該片材包括鋼。 如請求項1之片材，其中該基礎規格G係在〇 2 mm與3 〇 mm之間。 如=求項U之片材，其中該基礎規格“2^或更大。 如明求項15之片材，其中該間距係小於26mm。 :請求項i之片材，該片材包括一用作一隔斷或槽鋼立 筋或其一部分之異形型鋼。 如叫求項17之片材，其中突出部形成於該異形型鋼之全 部或一部分上。 月求項1之片材，其中每一列中之毗鄰凹陷部之間或 批鄰突出部之間的間距p介於基礎規格G22 5倍與13倍 之間。 -種形成片狀材料之方法，該方法包括：提供一具有一 135935.1000511.doc 基礎規格G之片狀材料；提供在其外部表面上具有若干 歹J回的對對置工具；將該片狀材料放置於該等工具之 間及移動該等工具以使得一個1具上之該等齒之圓形片 材嚙合表面將該片狀材料之若干部分推進至另一工具上 之該等齒之間的間隙中以在該片狀材料之兩個表面上形 成突出部，該等突出部在其頂點處或圍繞其頂點具有一 大致連續之頂峰塑性應變區及被薄化不大於其基礎規格 G之 25%。 21_如請求項20之方法，包括推進該材料以使得該等突出部 之該頂點或頂峰在成形期間不接觸另—工具。 22. 如請求項20或請求項21之方法，其包括使該片狀材料橫 跨該片狀材料之經成形區域之至少65%經受一 〇〇5或更 大塑性應變。 23. 如請求項20之方法，其包括使該片狀材料橫跨該片狀材 料之經成形區域之至少80%經受—〇 〇5或更大塑性應 變。 24. 如請求項23之方法，其包括使該片狀材料橫跨該片狀材 料之經成形區域之90。/。至1 00%經受—〇.〇5或更大塑性應 變〇 25. 如請求項24之方法，其中在成形期間一個工具上之該等 齒與另一工具上之該等齒之間的空隙至少等於普通片狀 材料之該基礎規格G。 26. 如請求項25之方法，其中該空隙為普通片狀材料之該基 礎規格G之至少1.1倍。 135935-1000511.doc 1353899 27.如請求項20之方法，其包括佈置該等工具以使得在成形 期間該等齒延伸至該等間隙中，其中來自一個工具之每 一齒與來自另一工具之每一毗鄰齒等距離間隔開。 2 8.如請求項20之方法，其包括形成一具有一 2 mm或更大基 礎規格G之材料。 29. 如請求項20之方法，其包括使該等對置工具繞平行軸旋 轉。 30. 如請求項20之方法，其進一步包括將該經成形片狀材料 定形為一型材之步驟。 135935-1000511.doc 4-