用于向铝金属薄板赋予选定的形貌的装置和方法
【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
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2011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]本发明涉及轧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轧机生产所需厚度、宽度和表面的薄板。表面光/平整轧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轧制操作。磨削由于磨痕(磨粒)使辊表面具有方向性外观，所述磨痕(磨粒)随后被转移/赋予到磨削工作辊轧制的薄板。被磨削工作辊轧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]压纹轧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。在轧制工艺之后、并且在薄板厚度已经被轧制到接近薄板的最终尺寸的目标尺寸之后，在压纹轧机中加工薄板。压纹轧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)，并且因此在已经被轧机的工作辊轧制过的薄板上进行操作。在压纹轧机中的薄板意味着轧制以外的额外步骤，从而需要额外的装置、物料处理和管理比正常轧机更多种类的辊类型。
【发明内容】
[0006]本公开内容涉及表面处理用于轧制铝薄板的工作辊的方法。根据一种方案，该方法包括用球形介质对工作辊的表面压凹痕，这产生了 60%到100%被凹部覆盖的表面，所述凹部不具有小面。
[0007]在一种方案中，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，所述平滑外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度。
[0008]在一种方案中，所述凹部具有处在200 μπι到400 μm范围内的直径和相对于所述外周唇顶端处在0.5 μπι到2.0 μπι范围内的深度。
[0009]在一种方案中，所述用于压凹痕的球形介质是钢滚珠。
[0010]在一种方案中，所述钢滚珠具有< 0.125英寸的直径和Re彡60的硬度。
[0011]在一种方案中，所述用于压凹痕的球形介质是陶瓷球。
[0012]在一种方案中，用球形介质对用于轧制铝金属薄板的工作辊进行表面处理，这产生了 60%到100%被凹部覆盖的表面，所述凹部没有小面。
[0013]在一种方案中，铝金属薄板具有所述工作辊所赋予的表面纹理。
[0014]在一种方案中，用球形介质对用于轧制铝金属薄板的工作辊进行表面处理，这产生了 60%到100%被凹部覆盖的表面，所述凹部没有小面并且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，所述平滑外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度，所述凹部具有处在200 μ m到400 μ m范围内的直径和相对于所述外周唇顶端处在0.5 μ m到2.0 μ m范围内的深度。
[0015]在一种方案中，铝金属薄板具有所述工作辊赋予的表面纹理。
[0016]在一种方案中，进行下列额外的步骤:在轧机上安装经过表面处理的工作辊；以及轧制所述铝薄板以将铝薄板的厚度从给定的初始厚度降低到选定的厚度并且同时将纹理从所述工作辊赋予到所述铝的表面上。
[0017]在一种方案中，所述凹部具有相对于表面的平均高度凹陷的中心区和凸出的平滑外周唇，所述平滑外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度，所述凹部具有处在200 μ m到400 μ m范围内的直径和相对于所述外周唇顶端处在0.5 μ m到2.0 μ m范围内的深度，其中，所述铝薄板的厚度压缩量为初始厚度的10%到60%。
[0018]在一种方案中，在表面处理前先进行预磨削工作辊的步骤，所述预磨削步骤赋予所述工作辊第一表面纹理，所述表面处理步骤赋予所述工作辊第二表面纹理，所述第二表面纹理至少部分冲击在所述第一表面纹理上且并未完全去除所述第一表面纹理，从而形成复合表面纹理。
[0019]在一种方案中，所述压凹痕步骤通过喷丸处理进行，所述压凹痕步骤在可调节的压力下进行，从而当所述介质冲击所述辊上时控制介质的速度和动量，所述介质和其速度对应于在所述辊的表面上的介质印痕深度、宽度和形状，并且还包括调节压力的步骤，在所述压力下进行喷丸处理以实现给定的表面纹理。
[0020]在一种方案中，所述辊表面的喷丸处理的驻留时间是可调节的，以控制在所述辊的表面上介质的冲击数量和随之产生的介质印痕在所述辊的表面上的百分比覆盖率，并且还包括调节驻留时间的步骤以实现给定的表面纹理。
[0021]在一种方案中，所述棍的表面纹理是光散射和光反射性的。
[0022]在一种方案中，进行下列额外的步骤:乳制多个铝薄板，所述铝薄板在宽度方面不同，至少一种宽度方面的变化导致在轧制较窄的薄板后轧制较宽的薄板。
[0023]在一种方案中，至少部分基于所述辊的硬度确定所述介质的速度调节。
[0024]在一种方案中，至少部分通过喷丸处理前所述棍的初始表面纹理确定所述介质的速度调节。
[0025]在一种方案中，表面处理用于轧制铝薄板的工作辊的方法包括如下步骤:
[0026](A)将所述工作辊与另一个辊彼此相隔一定间隙地平行放置；(B)转动所述工作辊和另一个辊中的至少一个；(C)将表面处理介质给料到间隙中，所述介质消除了间隙并通过转动的工作辊被引入间隙中，并在所述工作辊的表面产生印痕。
[0027]在一种方案中，所述介质具有尺寸大于所述间隙的分离单元，从而使得当所述单元经过所述间隙时存在机械干扰。
[0028]在一种方案中，所述单元是球形，并且所述印痕是光滑的凹部。
[0029]在一种方案中，所述单元是钢滚珠。
[0030]在一种方案中，所述单元被结合到柔性材料的薄板上。
[0031]在一种方案中，所述表面处理介质是至少一侧上具有纹理的金属垫片。
[0032]在一种方案中，所述金属垫片利用光刻法来制备。
[0033]在一种方案中，表面处理用于轧制铝薄板的工作辊的方法包括如下步骤:
[0034](A)将超声波喷丸设备紧邻所述工作辊放置；(B)对所述工作辊进行喷丸处理直到表面的60%到100%被凹部所覆盖，所述凹部没有小面，并且具有相对于表面的平均高度凹陷的中心区和凸出的平滑外周唇，所述平滑外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度，所述凹部具有处在200 μ m到400 μ m范围内的直径和相对于所述外周唇顶端处在0.5 μ m到2.0 μ m范围内的深度。
[0035]在一种方案中，表面处理用于轧制铝薄板的工作辊的方法包括如下步骤:
[0036](A)将具有外周表面纹理的旋转的滚花轮压在所述工作辊的侧面上；(B)转动所述工作辊，使得滚花轮转动并将所述外围表面纹理印在所述工作辊的侧面上直到所述工作辊的侧面的60%到100%被没有小面的凹部所覆盖，所述凹部具有相对于表面的平均高度凹陷的中心区和凸出的平滑外周唇，所述平滑外周唇在其顶端处具有比所述表面的平均高度大的高度，所述凹部具有处在200 ym到400 μm范围内的直径和相对于所述外周唇顶端处在0.5 μ m到2.0 μ m范围内的深度。
【附图说明】
[0037]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。
[0038]图1a和Ib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。
[0039]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。
[0040]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。
[0041]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。
[0042]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轧制过的铝薄板的样本的表面形态的平面测绘图，所述铝薄