板材和制造板材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種板材，具有由輕金屬構(gòu)成的底板和至少一個被壓入底板的至少一個表面的加強(qiáng)件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知用于處理板材的方法，目的是，產(chǎn)生具有局部被調(diào)整特性的、尤其具有較高強(qiáng)度的板材件。
[0003]具有局部較高強(qiáng)度的板材件能夠通過擴(kuò)大材料厚度而產(chǎn)生。DE 10 2006 034 620Al描述了一種用于制造板材件的方法，其中，在底板的區(qū)域上借助激光焊接鋪設(shè)加強(qiáng)件。因?yàn)樵诩す夂附悠陂g在焊接位置上不能夠施加壓力，所以焊接的質(zhì)量很大程度相關(guān)于，加強(qiáng)件在激光輻射的影響下有多軟并且加強(qiáng)件由此有多緊密地貼靠在底板上。激光輻射的質(zhì)量因此對焊接結(jié)果有很大的影響。在板材的加強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)和未加強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)的不同的機(jī)械特性會促使，在受到負(fù)荷時在焊縫和鄰近的熱影響區(qū)域上出現(xiàn)較高的應(yīng)力。因此，能夠?qū)е略诤附舆B接內(nèi)或焊接連接附件出現(xiàn)裂縫。
[0004]在焊接之后在加強(qiáng)件的區(qū)域內(nèi)板材的總體厚度比在未加強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)要更大。在應(yīng)用中，需要在整個板材上有一致的厚度，所以這種普通的板材并不適合。它尤其不適合深沖，因?yàn)樵诎宀膬?nèi)突變的厚度差在深沖工具中沒有被充分地考慮。
[0005]由DE 6 940 1390 T2已知一種鋁板，在該鋁板上通過冷變形固定孔板或者由鋼構(gòu)成的格柵，以便形成結(jié)構(gòu)部件，它的機(jī)械耐磨性要比單獨(dú)鋁板的耐磨性更高。
[0006]鋼和鋁在這種普通的結(jié)構(gòu)部件中的緊密連接顯著提高了回收利用的難度。結(jié)構(gòu)部件非常容易被接觸腐蝕，因?yàn)椴煌谠械匿X板在結(jié)構(gòu)部件的表面上需要有效的腐蝕保護(hù)。但是，如果以通常的方式在結(jié)構(gòu)部件上施加漆層作為腐蝕防護(hù)，則鋁和鋼的不同的熱膨脹系數(shù)會使得在材料的邊界處更易于產(chǎn)生這種腐蝕保護(hù)層的裂縫。
[0007]實(shí)際中，對于這種已知的結(jié)構(gòu)部件的進(jìn)一步加工會產(chǎn)生另外的問題，適合鋁的連接技術(shù)經(jīng)常在鋼表面不會起作用，反之亦然；尤其是，為了焊接鋁需要與焊接鋼不同的工作參數(shù)。因此，如果需要焊接另一個構(gòu)件在結(jié)構(gòu)部件上，之前需要知道，應(yīng)該焊接在鋼表面上還是焊接在鋁表面上，并且不會形成在兩個表面上延伸的焊縫。在這種條件下維修工作變得極其困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種局部加強(qiáng)的板材，其中可以克服上述缺點(diǎn)。
[0009]所述技術(shù)問題根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方案通過一種板材解決，其具有由第一鋁合金構(gòu)成的底板和至少一個被壓入底板的至少一個表面的加強(qiáng)件，所述加強(qiáng)件沿著至少一個平行于表面的方向具有大小與板材厚度相關(guān)的延展，并且所述加強(qiáng)件由第二鋁合金構(gòu)成，所述第二鋁合金比第一鋁合金更硬。
[0010]通過將加強(qiáng)件壓入板材表面能夠?qū)崿F(xiàn)，加強(qiáng)件在它的表面的大部分上與底板緊密接觸，并且因此將應(yīng)力廣泛地分散在加強(qiáng)件和底板之間。這會尤其使得之后的變形更容易，其中產(chǎn)生這種應(yīng)力。此外，在加強(qiáng)的區(qū)域內(nèi)板材厚度較少地超過未加強(qiáng)區(qū)域的厚度，尤其使得板材通過深沖的變形更容易。
[0011]加強(qiáng)件能夠尤其由線材、帶、網(wǎng)或者格柵構(gòu)成。所述網(wǎng)或格柵能夠由交叉的線材或帶組成、或者由金屬鋼網(wǎng)構(gòu)成。通過線性的加強(qiáng)件的寬度和密封以及網(wǎng)類或者格柵類的加強(qiáng)件的幾何參數(shù)能夠有針對性地調(diào)節(jié)負(fù)荷參數(shù)。
[0012]所述格柵的線材或帶能夠在它們的交叉點(diǎn)上具有相互嵌入的凹陷。這種凹陷能夠通過交叉的線材或帶的相疊輥壓而形成，由此線材或帶尤其能夠在壓入底板之前已經(jīng)例如通過冷焊連接成格柵。
[0013]加強(qiáng)件能夠被如此深地壓入底板中，使得它在此被形狀配合地固持。這尤其能夠通過輥壓加強(qiáng)件來實(shí)現(xiàn)。
[0014]加強(qiáng)件能夠通過對板材的熱處理可被硬化或者已被硬化。在硬化之前能夠?qū)宀脑谳^低強(qiáng)度的狀態(tài)下變形，以便以希望的結(jié)構(gòu)形成制成件，它隨后通過熱處理實(shí)現(xiàn)期望的強(qiáng)度提升。
[0015]底板可以在與被壓入的加強(qiáng)件相鄰的區(qū)域內(nèi)比在遠(yuǎn)離加強(qiáng)件的區(qū)域內(nèi)具有通過變形強(qiáng)化而產(chǎn)生的更大的強(qiáng)度。如果在通過擠壓作用的變形之后不再進(jìn)行熱處理，上述效果尤其有利于板材的強(qiáng)度提升。
[0016]第一鋁合金能夠優(yōu)選屬于合金系列l(wèi)xxx，第二合金系列相對地可以屬于合金系列5xxx，6xxx 或 7XXX ο
[0017]為了保護(hù)加強(qiáng)件免受腐蝕，加強(qiáng)件能夠被覆蓋層所遮蓋。遮蓋層應(yīng)該也在加強(qiáng)件上緊鄰底板區(qū)域地延伸；制造技術(shù)上最簡單的情況是，所述遮蓋層完全地遮蓋底板和加強(qiáng)件。
[0018]遮蓋層能夠是由與底板相同的材料構(gòu)成的薄膜。這種材料尤其在良好的防腐蝕特性方面是有利的。
[0019]還可以考慮漆層作為遮蓋層。因?yàn)閮煞N鋁合金在它們的熱膨脹系數(shù)上只有較小的差距，所以這種漆層在溫度劇烈變化的情況下較小的變化。因此，漆層尤其能夠設(shè)計為烤漆層。
[0020]本發(fā)明的另一個要解決的技術(shù)問題是，提供一種制造局部加強(qiáng)的板材的方法。
[0021]所述技術(shù)問題根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計方案被一種制造板材的方法所解決，所述方法具有如下步驟:
[0022]a)在由第一鋁合金構(gòu)成的底板上鋪設(shè)由第二鋁合金構(gòu)成的加強(qiáng)件，其中，所述第二鋁合金比第一鋁合金更硬，并且隨后，
[0023]b)將加強(qiáng)件輥壓入底板中。
[0024]由此能夠?qū)崿F(xiàn)，在加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的板材厚度與在未加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的板材厚度的差距盡可能地小或完全沒有差距。加強(qiáng)件和底板在輥壓時進(jìn)行的冷焊越劇烈，隨后板材越劇烈地被變形，這不會導(dǎo)致加強(qiáng)件和底板的分離。為此，通過輥壓有利于在加強(qiáng)件和基礎(chǔ)材料之間的形狀配合的連接。
[0025]當(dāng)通過輥壓加強(qiáng)件而得到的板材足夠平坦時，它能夠通過深沖而被進(jìn)一步加工，其中，通過深沖還能夠?qū)⒓訌?qiáng)件自身進(jìn)行變形。
[0026]板材的變形，無論是否通過深沖或者以其他方式(涉及被輥壓的加強(qiáng)件)，都可以促使加強(qiáng)件得到附加的強(qiáng)化。當(dāng)在室溫下進(jìn)行變形并隨后不進(jìn)行熱處理時，這種強(qiáng)化尤其有利于由板材制成的工件的強(qiáng)度。
[0027]步驟c)通過熱處理板材使加強(qiáng)件被強(qiáng)化，能夠在變形期間或者變形后進(jìn)行。如果加強(qiáng)件由具有彌散硬化的合金構(gòu)成，則這種強(qiáng)化尤其有利于板材的強(qiáng)度。
[0028]步驟d)至少在加強(qiáng)件上鋪設(shè)覆蓋層，能夠隨后在輥壓上進(jìn)行。有利地是，遮蓋層的鋪設(shè)是緊隨輥壓后的步驟。如果遮蓋層是薄膜，則能夠通過輥壓薄膜在薄膜與板材之間制造緊密的連接。
[0029]加強(qiáng)件的輥壓和/或必要時薄膜的輥壓能夠在惰性氣體或者還原氣體環(huán)境下進(jìn)行。加強(qiáng)件、底板和必要時薄膜的冷焊在輥壓期間進(jìn)行得越強(qiáng)烈，在要被連接的表面上就存在越少的產(chǎn)生干擾的氧化層。因此，為了準(zhǔn)備輥壓，用于去除氧化層的浸蝕步驟是有意義的。
[0030]遮蓋層還能夠是漆層。因?yàn)殇X合金的熱膨脹系數(shù)只有較小的差距，所以這種漆層的應(yīng)力負(fù)荷在溫度變化的情況下是很小的；耐用的漆層尤其能夠在比由板材制成的構(gòu)件的使用溫度更高的情況下通過燃燒而形成。
【附圖說明】
[0031]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)附圖由下面對實(shí)施例的描述而給出。在附圖中:
[0032]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法的示意性流程圖；
[0033]圖2示出輥壓的不同階段；
[0034]圖3示出板材的俯視圖；
[0035]圖4示出用于第一變形方案的由板材形成的切面圖；
[0036]圖5示出用于第二變形方案的板材的俯視圖；
[0037]圖6示出剖切用于第三變形方案的底板和加強(qiáng)件所得的剖面圖；
[0038]圖7示出用于第四實(shí)施例的方法的示意性流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明的用于制造板材的方法的不同階段。在第一階段內(nèi)，如圖1左側(cè)所示，從卷材2中開卷拉出由低合金招板材、優(yōu)選由合金系列Ixxx的合金構(gòu)成的底板I。
[0040]從線圈9中開卷拉出以線材形式的加強(qiáng)件3。加強(qiáng)件3還能夠由多條線材構(gòu)成，這些線材從并排的線圈9中開卷拉出。
[0041]加強(qiáng)件3在此由可熱固化的鋁合金構(gòu)成、優(yōu)選由合金系列6xxx構(gòu)成。當(dāng)處于在線圈9上的初始狀態(tài)中，加強(qiáng)件3具有比基礎(chǔ)材料I更大的強(qiáng)度。強(qiáng)度差應(yīng)該至少在200MPa。
[0042]底板I和加強(qiáng)件3穿過浸蝕槽11。該浸蝕槽能夠包括NaOH或者HNO3。通過在浸蝕槽11內(nèi)的浸蝕可將遮蓋底板I和加強(qiáng)件3表面的氧化物去除。
[0043]隨后，底板I和加強(qiáng)件3共同地穿過兩個滾錕4之間。在此，將加強(qiáng)件3壓入底板I的表面內(nèi)。在輥壓時會促使加強(qiáng)件3和底板I的冷焊。這種冷焊進(jìn)行地越強(qiáng)烈，在加強(qiáng)件3和底板I的表面上產(chǎn)生干擾的氧化層就越少。為了在浸蝕之后避免氧化層的重新形成，可以在惰性氣體或者還原氣體環(huán)境下進(jìn)行輥壓。
[0044]滾錕4之間的縫隙被這樣地調(diào)節(jié)，在穿過滾錕對4之后形成板材5，其中，加強(qiáng)件3的表面和底板I的表面齊平地連接。圖2示出線材形式的加強(qiáng)件3被輥壓的不同階段。在圖2左側(cè)的視圖中示出加強(qiáng)件3和底板I在輥壓之前的橫截面。在圖2中間的視圖中示出被部分輥壓的加強(qiáng)件3。底板I的被排擠的材料在加強(qiáng)件3旁邊凸起式地被壓起。在圖2右側(cè)的視圖中示出在輥壓過程結(jié)束后的板材5。加強(qiáng)件3和底板I的表面齊平地相接。底板I被擠壓的材料部分地在加強(qiáng)件3之上延伸，從而形成一種形狀配合式連接。
[0045]加強(qiáng)件3具有比底板I更高的強(qiáng)度是有必要的，以便可實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)件3的壓入深度t，該壓入深度在輥壓之前至少是加強(qiáng)件的厚度d的一半。
[0046]所述輥壓能夠在之前的輥壓臺上在底板I的熱壓期間進(jìn)行。在這種情況下，底板I和加強(qiáng)件3隨后形成板材5的希望的板材厚度。
[0047]圖3以俯視圖示例性示出在板材5中的加強(qiáng)件3。在此，加強(qiáng)件3由多條線材10構(gòu)成，這些線材直線形地并且相互平行地沿著通過箭頭所示的輥壓方向延伸。如果線圈9(從中可以開卷拉出線材10)在輥壓時橫向于輥壓方向移動