用于向铝金属薄板赋予选定的形貌的装置和方法及其应用
【专利说明】用于向铝金属薄板赋予选定的形貌的装置和方法及其应用
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请是2013年5月10日提交的、名称为“用于向铝金属薄板赋予选定的形貌的装置和方法”的美国申请N0.13/892，028的部分连续申请，该美国申请N0.13/892，028是2012年11月9日提交的、名称为“用于向铝金属薄板赋予选定的形貌的装置和方法”的美国申请N0.13/673, 468的部分连续申请，该美国申请N0.13/673, 468要求2011年11月11日提交的、名称为“用于向铝金属薄板赋予选定的形貌的装置和方法”的美国临时申请N0.61/558，504的权益。前述申请的每一份的公开内容大体上通过引用方式完整并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及乳制金属薄板及其表面处理，更具体地说，涉及用于生产具有相关摩擦特性和光学特性的特定表面纹理(例如在铝薄板上的各向同性表面)的方法和装置。
【背景技术】
[0004]目前，铝薄板生产者通常使用冷乳机生产所需厚度、宽度和表面的薄板。表面光/平整乳机也可以被用于低压缩量(〈10% )以生产所需表面。铝薄板穿过的圆筒形辊(工作辊)的表面可以通过使用磨砂轮或磨砂带来准备用于乳制操作。磨削由于磨痕(磨粒)使辊表面具有方向性外观和摩擦性能，所述磨痕(磨粒)随后被转移/赋予到磨削工作辊乳制的薄板。被磨削工作辊乳制过的薄板的方向性外观是可见的，并且经常能够通过施加于薄板材或薄板材制成的产品(例如汽车车身板件)的涂漆而被见到。
[0005]压纹乳机也用于在金属薄板上赋予给定的表面形貌，例如，生产非方向性形貌。在乳制工艺之后、并且在薄板厚度已经被乳制到接近薄板的最终尺寸的目标尺寸之后，在压纹乳机中加工薄板。压纹乳机仅仅意在赋予表面纹理(与在薄板上具有显著尺寸效应是相反的)，并且因此在已经被乳机的工作辊乳制过的薄板上进行操作。在压纹乳机中的薄板意味着乳制以外的额外步骤，从而需要额外的装置、物料处理和管理比正常乳机更多种类的辊类型。
【发明内容】
[0006]本公开内容涉及用于制造具有至少一个物料接触面的物料处理器的方法，包括步骤:
[0007]获得已经由工作辊乳制过的铝薄板，所述工作辊具有50%到100%被不具有小面的凹部覆盖的表面，所述凹部具有相对于所述表面的平均高度凹陷的中心区和凸出的平滑外周唇，所述外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度，所述铝薄板与所述至少一种物料具有0.62和0.79之间的静摩擦系数；和
[0008]将所述铝薄板成形为所述至少一个物料接触面。
[0009]在另一个实施方案中，所述凹部具有处在150 μπι到400 μπι范围内的直径和相对于外周唇的顶端处在6±2.Ομπι范围内的深度。
[0010]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有用于储存物料的内部空间的料仓，并且所述物料接触面形成限定所述内部空间的表面的至少一部分。
[0011]在另一个实施方案中，所述物料接触面形成为料仓的漏斗部分。
[0012]在另一个实施方案中，由料仓处理的物料是面粉，并且进一步包括将面粉引入到料仓中并且使物料接触面与面粉接触的步骤。
[0013]在另一个实施方案中，由料仓处理的物料是糖，并且进一步包括将糖引入到料仓中并且使物料接触面与糖接触的步骤。
[0014]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有用于使物料朝着出口汇聚的内表面的漏斗，并且所述物料接触面形成限定所述内部空间的表面的至少一部分。
[0015]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有用于导向物料的内部空间的槽，并且所述物料接触面形成限定所述内部空间的表面的至少一部分。
[0016]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有用于导向物料的内部空间的导管，并且所述物料接触面形成限定所述内部空间的表面的至少一部分。
[0017]在另一个实施方案中，相对于测定静摩擦系数的方向，所述铝薄板具有在薄板的任何两个给定取向之间差异不大于5%的静摩擦系数。
[0018]在另一个实施方案中，具有至少一个物料接触面的所述物料处理器包括:从铝薄板形成的至少部分地限定所述物料接触面的表面，所述铝薄板已经由工作辊乳制过，所述工作辊具有60%到100%被不具有小面的凹部覆盖的表面，所述凹部具有相对于所述表面的平均高度凹陷的中心区和凸出的平滑外周唇，所述外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度，所述铝薄板具有在0.62和0.79之间的静摩擦系数。
[0019]在另一个实施方案中，所述凹部具有处在200 μπι到400 μπι范围内的直径和相对于外周唇的顶端处在0.5 μπι到2.0 μπι范围内的深度。
[0020]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有用于储存物料的内部空间的料仓，并且所述物料接触面形成限定所述内部空间的表面的至少一部分。
[0021]在另一个实施方案中，所述物料接触面形成为料仓的漏斗部分。
[0022]在另一个实施方案中，所述物料处理器是面粉料仓。
[0023]在另一个实施方案中，所述物料处理器是糖料仓。
[0024]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有能够使物料朝着出口汇聚的内表面的漏斗，并且所述物料接触面形成限定所述内表面的表面的至少一部分。
[0025]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有能够导向物料的导向面的槽，并且所述物料接触面形成导向面的至少一部分。
[0026]在另一个实施方案中，所述物料处理器是具有能够导向物料的内导向面的导管，并且所述物料接触面形成限定内导向面的表面的至少一部分。
[0027]在另一个实施方案中，相对于测定静摩擦系数的方向，所述铝薄板具有在薄板的任何两个给定取向之间差异不大于5%的静摩擦系数。
【附图说明】
[0028]为了更加完整的理解本发明，结合以下附图参考示例性实施方案的以下详细说明。
[0029]图la和lb分别是通过EDT毛化产生的、并且通过光学轮廓法测定的工作辊的样本表面的表面形态的平面图和透视(3D)测绘图。
[0030]图2是根据本公开内容的一个实施方案的用于对工作辊进行表面处理的装置的示意图。
[0031]图3a是通过根据本公开内容的一个实施方案的方法产生的、并且通过光学轮廓法测定的工作辊的样本表面的表面形态的平面测绘图。图3b是图3a的片段的放大图，图3c和3d分别是通过光学轮廓法测定的图3a和3b所示的表面的透视测绘图。
[0032]图4a和4b分别是通过根据本公开内容的一个实施方案的方法产生的、并且通过光学轮廓法测定的工作辊的样本表面的表面形态的平面图和立体(3D)测绘图。
[0033]图5a是通过光学轮廓法测定的根据本公开内容的一个实施方案的乳制过的铝薄板的样本的表面形态的平面测绘图，所述铝薄板通过根据本公开内容的一个实施方案的方法生产的工作辊进行辊乳。图5b是图5a的片段的放大图，图5c和5d分别是通过光学轮廓法测定的图5a和5b所示的表面的透视测绘图。
[0034]图6a、6b和6c分别是通过光学轮廓法测定的根据本公开内容的一个实施方案的乳制过的铝薄板的三个样本的表面形态的平面测绘图，所述铝薄板以10%的压缩量、20%的压缩量和40%的压缩量通过根据本公开内容的一个实施方案的方法生产的工作辊进行乳制。图6d、6e和6f分别是通过光学轮廓法测定的图6a、6b和6c中示出的表面的透视测绘图。
[0035]图7a和7b是已经根据本公开内容的一个实施方案进行过表面处理的工作辊的照片，图7c和7d分别是图7a和7b的片段的放大照片。
[0036]图8是表面纹理对磨擦系数的影响的图。
[0037]图9是根据本公开内容的一个示例性实施方案的用于形成表面纹理的方法的示意图。
[0038]图10是根据本公开内容的另一个实施方案的用于对工作辊进行表面处理的装置的示意图。
[0039]图11是根据本公开内容的另一个实施方案的用于对工作辊进行表面处理的装置的示意图。
[0040]图12和图13分别是根据本公开内容的另一个实施方案的用于对工作辊进行表面处理的介质薄板的透视图和剖视图。
[0041]图14是根据本公开内容的另一个实施方案的用于产生用来对工作辊进行表面处理的垫片(shim)的装置的示意图。
[0042]图15是根据本公开内容的另一个实施方案的用于对工作辊进行表面处理的装置的示意图。
[0043]图16是根据本公开内容的另一个实施方案的用于对工作辊进行表面处理的装置的示意图。
[0044]图17是由以常规方式磨削的辊生产的薄板的表面纹理的透视图。
[0045]图18是根据本公开内容的另一个实施方案的物料存储结构的示意图。
[0046]图19是根据本公开内容的另一个实施方案的物料处理结构的示意图。
[0047]图20是根据本公开内容的另一个实施方案的物料处理结构的示意图。
[0048]图21是摩擦系数测试装置的示意图。
【具体实施方式】
[0049]本公开内容的一个方面是揭示了金属薄板的许多应用，期望的是具有均匀、非方向性的表面光洁度，即，呈现各向同性且扩散地反射光的表面。进一步地，本公开内容揭示了除外观效果之外，由磨削工作辊乳制过的薄板表面的方向性取向粗糙度影响可用于将金属薄板形成为特定形状的产品(例如汽车板件)的成形工艺，这例如可归因于:由于工作辊赋予的金属薄板表面上方向性取向的磨粒/磨削图案而引起成形工具和薄板料之间摩擦相互作用的变化。本公开内容还揭示了更加各向同性的表面在一些铝薄板上操作的成形工艺中是有利的。
[0050]—种用于在工作辊上产生更加各向同性的表面的方法是用电火花毛化加工(EDT)机床对工作辊进行表面处理，所述工作辊被用于乳制金属铝薄板(其主要用于汽车板)。具有多个电极的EDT毛化头部能够靠近辊表面放置，以产生从每个电极到辊表面的放电/火花/电弧，从而在每个火花位置