部件制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种部件制造工艺，包括用于核查部件的成型工艺、热处理和化学处理的完成。通过从接收到部件时开始的制造工艺跟踪由板形成的坯料、管状坯料、挤压件和铸造件。记录接收到部件时相关的冶金数据并将该冶金数据标记在部件上。还可通过在整个制造工艺中扫描和标记部件来记录成型数据、热处理数据和化学处理数据。
【专利说明】部件制造工艺
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于控制制造工艺的方法和系统，该制造工艺包括成型部件，以及在成型之后对部件进行人工老化以增大部件的强度，和/或对部件进行化学处理以进行喷涂和其它后成型组装操作。
【背景技术】
[0002]针对提高燃料经济性的目的，在降低用于制造交通工具(诸如，汽车、卡车、飞机和船只)的部件的重量方面具有实质上的效益。一种降低部件重量的方法是采用轻质/高强度的铝合金来制造部件。可通过在足够长的时间段内老化部件来增大由某些铝合金制成的部件的屈服强度。由于需要很长的时间段来强化部件，所以在制造过程中等待自然老化的发生通常在经济上是不可行的。
[0003]在被称为“人工老化”的工艺中可通过加热部件来加速老化。例如，可通过将由AA6xxx系列铝制成的部件加热至225°C并持续30分钟来对该部件进行人工老化，以使该部件的屈服强度加倍。在加热后，冷却该部件，并且在准备喷涂时，可通过涂覆转化涂层和/或从部件的表面上去除氧化物来对部件进行化学处理。
[0004]由铝合金制成的部件可在弯曲操作和液压成型操作中预成型。在成型之后并在进行人工老化以增大屈服强度之前，可对部件进行修整、冲压和去毛刺。在人工老化之前部件是更加有延展性的并更易于进行弯曲、液压成型、切割和修整。
[0005]人工老化的一个问题是不能通过目测来确定部件是否经过了人工老化处理。第二个问题是原材料可能具有寿命限制，在该寿命限制之后该原材料不能被可靠地加工成合格部件。可采用拉伸测试来检验部件的屈服应力，但是拉伸测试对部件有损害。虽然可采用硬度测试对人工老化进行测试，但硬度测试结果可能不能精确地预测屈服应力，且硬度测试耗时，并增加了制造工艺的花费。
[0006]结构性梁(例如，立柱、车顶纵梁、车架部件等)一旦被装配到车辆便会位于不能容易地检测屈服强度的难接近区域。这些类型的结构性部件可能位于车辆的进行耐撞测试的区域，例如，保险杠结构、乘客厢梁和立柱、车顶支撑件等。这种部件的屈服强度对车辆耐久性和/或车辆质量至关重要。如果事实确定这样的结构性部件缺乏指定的强度特性，那么替换该部件不能容易地完成，并可能会导致整个车辆报废。
[0007]本公开致力于解决以上问题和下面所概述的其它问题。
【发明内容】
[0008]根据本公开的一方面，公开了一种用于由可时效硬化材质的坯料制成的部件的制造工艺。如在本申请中所使用的，术语“坯料”可指管状构件或可采取其它结构形状的形式。所述制造工艺包括:将与制造坯料相关的数据记录在数据库中；将坯料成型为部件并记录与成型部件相关的部件数据；进行热处理以使部件人工老化，并记录与热处理时间和热处理温度相关的热处理数据，以核查部件满足强度规范。[0009]根据质量控制工艺的其它方面，记录坯料数据的步骤还可包括在将坯料成型为部件之前扫描坯料上的条形码。将坯料成型为部件的步骤还可包括弯曲部件和对部件进行液压成型。记录部件数据的步骤包括记录与部件成型相关的数据，并且还可包括记录成型的日期和时间。在成型步骤之后可利用机器可读标识来标记部件，以利用将部件与来自原料供应者的坯料数据相关联的数字来识别部件。
[0010]在成型步骤之后利用机器可读标识来标记部件，以识别部件并将部件与坯料数据相关联。
[0011]所述工艺还可包括:将部件装载在部件台架中，且针对台架中的每个部件记录部件数据；在热处理步骤之前，将部件固定到台架以防止部件移动或位移。
[0012]在热处理步骤中记录热处理数据可包括记录用于对部件进行热处理的热炉的温度以及记录热处理开始和结束的时间。
[0013]根据本公开的又一方面，可将部件装载在部件台架中，且可针对台架中的每个部件记录序列号部件数据。在热处理步骤之前，可将部件锁止在台架中以防止部件移动或位移。台架可具有机器可读序列号识别符。然后，当锁止时，台架中的部件的部件序列号与台架序列号相关联。在热处理步骤中记录热处理数据可包括记录用于对部件进行热处理的热炉的温度以及记录热处理步骤的持续时间。还可记录工艺成功/失败的指示符，其中，该指示符是基于预先验证的热处理方案的。
[0014]所述工艺还可包括:对一台架的部件进行化学处理，以给部件涂覆转化涂层，并通过记录化学处理开始的时间和结束的时间来记录与化学处理时间相关的数据；在化学处理步骤之后，利用机器可读标识来标记每个部件，以识别每个部件并使部件与数据库中的坯料数据、成型数据和热处理数据相关联；将部件从台架取下。
[0015]本公开的其它方面可包括对一台架的部件进行化学处理，以涂覆转化涂层和/或从部件去除金属氧化物。可通过记录化学处理开始的时间和结束的时间来记录与化学处理时间相关的数据。在化学处理步骤之后，可利用机器可读标识来标记每个部件，以在将部件从台架取下之前识别每个部件并使部件与数据库中的坯料数据、成型数据和热处理数据相关联。
[0016]根据本公开的另一方面，公开了一种制造工艺，用于建立数据库，以核查多个部件的冶金数据、原材料生产日期、成型数据、热处理和化学处理。所述制造工艺开始于选择由能时效硬化的材料形成的坯料以及将与坯料的冶金状况相关的坯料数据记录在数据库中。在多个成型和修整步骤中，对坯料进行成型和修整，以形成具有期望形状的部件。将与成型和修整步骤的完成相关的成型数据记录在数据库中。然后，加热部件，以使部件人工老化。将与加热步骤的时间和温度相关的加热数据记录在数据库中。然后，对部件进行化学处理，以涂覆转化涂层和/或从部件去除金属氧化物，并将与化学处理步骤相关的数据记录在数据库中。
[0017]根据制造工艺的其它方面，所述工艺还可包括:利用包括坯料数据的第一机器可读标识来标记所述部件；利用包括成型数据的第二机器可读标识来标记所述部件；利用包括加热数据的第三机器可读标识来标记所述部件；利用包括化学处理数据的第四机器可读标识来标记所述部件。替代地，可通过利用部件上的机器可读序列号而将该数据添加到部件历史中，并将该数据存储在计算机数据库系统中。[0018]根据制造工艺的其它方面，所述制造工艺还可包括:在成型和修剪步骤之后，将部件装载在多部件式的台架中；将多个部件锁止在台架中；加热台架中的所有部件；对台架中的所有部件进行化学处理；在化学处理之后将部件从台架取下。
[0019]由于本公开的涉及制造工艺，所以根据本公开的替代方面，可利用机器可读标识来标记部件，并将部件锁止在台架中，以便于核查制造工艺的完成。所述制造工艺可开始于:利用包括坯料数据的第一机器可读标识来标记部件；在成型和修整步骤之后，利用包括成型数据的第二机器可读标识来标记部件；将部件装载在多部件式的台架中。可将多个部件锁止在台架中。可利用包括加热数据的第三机器可读标识来标记部件。还可利用包括化学处理数据的第四机器可读标识来标记部件。加热部件的步骤可包括加热台架中的所有部件，且对部件进行化学处理的步骤可包括对台架中的所有部件进行化学处理，并在化学处理之后将部件从台架中取下。
[0020]由于本公开的涉及制造工艺，所以根据本公开的涉及制造工艺的其它方面，扫描第一机器可读标识、第二机器可读标识、第三机器可读标识和第四机器可读标识，以核查每个部件均由具有能接受的冶金状况的坯料制成、进行了成型和修整、进行了加热以使部件人工老化以及进行了化学处理。
[0021]由于本公开的涉及一种不包含热处理或人工老化的不同的制造工艺，所以根据本公开的另一方面，公开了一种制造工艺，用于建立数据库，以核查冶金数据、成型数据、对多个部件所进行的热处理和化学处理。所述制造工艺开始于选择坯料并将与坯料的冶金状况相关的坯料数据记录在数据库中。在多个成型和修整步骤中，对坯料进行成型和修整，以形成具有期望形状的部件。将与成型和修整步骤的完成相关的成型数据记录在数据库中。然后，对部件进行化学处理，以向部件涂覆转化涂层，并将与化学处理步骤相关的数据记录在数据库中。
[0022]所述工艺还可包括:利用包括坯料数据的第一机器可读标识来标记所述部件；利用包括成型数据的第二机器可读标识来标记所述部件；利用包括化学处理数据的第三机器可读标识来标记所述部件。
[0023]所述工艺还可包括:在成型和修整步骤之后，将部件与其它多个部件一起装载在台架中；将多个部件锁止在台架中，其中，对部件进行化学处理的步骤包括对台架中的所有部件进行化学处理；在化学处理之后将部件从台架取下。
[0024]所述工艺还可包括:利用包括坯料数据的第一机器可读标识来标记部件；利用包括成型数据的第二机器可读标识来标记部件；在成型和修整步骤之后，将部件与其它多个部件一起装载在台架中；将多个部件锁止在台架中；利用包括化学处理数据的第三机器可读标识来标记部件，其中，对部件进行化学处理的步骤包括对台架中的所有部件进行化学处理；在化学处理之后将部件从台架取下。
[0025]所述工艺还可包括:扫描第一机器可读标识、第二机器可读标识和第三机器可读标识，以核查每个部件均由具有能接受的冶金状况的坯料制成、进行了成型和修整以及进行了化学处理。
[0026]本公开的另一方面在于使用冶金数据和部件序列号数据来掌控材料以防止它们在下游操作中被加工的能力。序列号还可用于解除这种对材料的掌控。
[0027]将在下面的【具体实施方式】中参照附图更详细地描述本公开的以上方面和其它方 面。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示出了用于将两个坯料液压成型为部件的流程图，其中，对所述部件进行热处理和化学处理以涂覆转化涂层；
[0029]图2是在对管状坯料进行液压成型以成型部件的制造工艺中所使用的台架的透视图，其中，对所述部件进行热处理以进行人工老化，并随后进行化学处理以涂覆转化涂层。
【具体实施方式】
[0030]下面提供对本发明的示出的实施例的详细描述。所公开的实施例是本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式实施。附图不一定按照比例绘制。可能会夸大或最小化一些特征，以示出具体部件的细节。在本申请中公开的具体结构和功能性细节不应被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员如何实施本发明的代表性基础。
[0031]参照图1，总体上由标号10指示制造工艺，所述制造工艺包括用于跟踪由该制造工艺制成的产品的质量控制程序。示出的实施例中的制造工艺是液压成型工艺。该液压成型工艺开始于步骤12的接收管状坯料。可利用2-D条形码或3-D条形码来标记管状坯料，所述2-D条形码或3-D条形码可由管状坯料的制造者提供。条形码包括冶金数据，冶金数据包括用于制造管状坯料的合金、制造数据和关于管状坯料的其它信息(例如，坯料源和相关的测试结果)。
[0032]在液压成型工艺中，在步骤14处检测管缝位置以确保管被正确地定位以进行液压成型是有利的。然后，在步骤16处，可将管状坯料弯曲成一般形式并进行液压成型以将管状坯料成型为一部件。在弯曲和液压成型之后，可通过2-D或3-D条形码标记该部件，以记录成型数据。然后，在步骤18处，将该部件手动装载到部件台架中。在步骤20处，可通过修整、去毛刺、冲压和热熔钻(flow drilling)进一步地处理该部件。在步骤22处,在将该部件手动装载到可锁定的台架中时，标记该部件并可记录成型数据。
[0033]在步骤24处，在该部件位于锁止台架中时对该部件进行热处理。可在成型之后通过热处理对由能够进行热处理的合金(例如，AA6XXX系列铝)制成的部件进行人工老化和强化。该部件通常存放于T4条件(自然老化)下。AA6XXX合金在进行了热处理(例如，在225°C温度下持续至少30分钟)后能获得很可观的强度。在于225°C下进行持续30分钟的处理后，AA6xxx合金的屈服应力可从150MPa增大至280MPa以上。
[0034]为了核查是否已经对该部件进行了充分的热处理来人工老化AA6XXX合金部件，重要的是确定热处理步骤的持续时间。在步骤26处，记录热处理开始的时间和热处理结束的时间，以确定热处理工艺的持续时间。在热处理周期中，还记录用于对部件进行热处理的热炉或加热器的温度，以确保部件被充分地强化。将热处理的数据以2-D或3-D条形码记录和标记在部件上。在此期间，部件被保持在锁止台架中。在步骤28处，可扫描该部件以查看之前所记录的数据。
[0035]然后，将部件放置在锁止台阶中，以进行化学处理。在步骤30处，在部件位于锁止台架中时对部件进行化学处理，以将转化涂层涂覆到该部件。在步骤32处，标记部件，并且将化学处理数据(包括化学处理的持续时间、温度和其它相关参数)标记在部件上并记录在数据库中。
[0036]然后，在步骤34处，扫描部件以查看之前所记录的数据，并供给部件以进行装配操作。在步骤36处将部件从锁止台架取下，并可供给部件以进行装配操作。通过将冶金数据、成型数据、热处理数据和化学处理数据记录在数据库中，能够明确地确定:由管状坯料制成的部件已经被合适地成型、进行了热处理和化学处理，以满足制造工艺规范。下游操作可读取每个部件的序列号并可查询数据库。如果数据库指示该部件未成功进行上游操作中的任一个操作或所有操作，则可编程自动化程序以不对该部件进行处理。
[0037]然后，可供给该部件以进行装配操作。在步骤38处，对进给至装配操作的部件进行质量检验。
[0038]参照图2，示出了台架40，该台架40中含有多个液压成型部件42。应该理解的是，各种部件可保持在专用台架中。部件在台架中必须彼此分开，以允许热空气在热处理热炉中循环，从而均匀地加热部件。
[0039]虽然参照液压成型部件描述了上述工艺，但是还应理解的是，参照液压成型部件描述的工艺还可应用到由能进行热处理的合金(例如，AA6xxx系列铝)制成的冲压件、挤压件和铸造件。
[0040]应理解的是，上述工艺包括可能不必然针对所有部件的热处理步骤。例如，在不要求增大屈服应力的部件中，可省略热处理步骤。如果这样的话，将通过以下方式来修改上述工艺:省略步骤24处对锁止台架中的部件进行热处理以及步骤26处在部件上标记和记录热处理数据的步骤。上述工艺可用于确保管状坯料在接收时符合冶金标准以及成型数据反映在将部件锁止在锁止台架中之前所有的制造过程已被完成。然后，在使部件保持在锁止台架中时对部件进行化学处理，以涂覆转化涂层。在涂覆转化涂层之后，标记部件并记录数据，以允许核查部件被制造成部件规格。在将部件从锁止台架取下之前，利用2-D或3-D条形码标记部件，以确保在后续装配操作中使用的部件满足所有相关的产品规范。
[0041]虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，实施的各个实施例的特征可结合，以形成本发明的进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种部件制造工艺，包括: 选择由能时效硬化的材料形成的坯料，并将与坯料的冶金状况相关的坯料数据记录在数据库中； 在多个成型和修整步骤中将坯料成型并修整成具有期望形状的部件，并将与成型和修整步骤的完成相关的成型数据记录在数据库中； 加热所述部件以人工老化所述部件，并将与加热步骤的时间和温度相关的加热数据记录在数据库中； 对所述部件进行化学处理以将转化涂层涂覆到所述部件，并将与化学处理步骤相关的化学处理数据记录在数据库中。
2.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺还包括: 利用包括坯料数据的第一机器可读标识来标记所述部件； 利用包括成型数据的第二机器可读标识来标记所述部件； 利用包括加热数据的第三机器可读标识来标记所述部件； 利用包括化学处理数据的第四机器可读标识来标记所述部件。
3.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺还包括: 在制造工艺中的某处，利用序列号标记坯料； 将所述数据存储在计算机数据库中，以跟踪每个部件的处理状态。
4.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺还包括: 在成型和修整步骤之后将所述部件与其它多个部件一起装载在台架中； 将多个部件锁止在台架中， 其中，加热部件的步骤包括加热台架中的所有部件，其中，对部件进行化学处理的步骤包括对台架中的所有部件进行化学处理； 在化学处理之后将部件从台架取下。
5.根据权利要求1所述的工艺，所述工艺还包括: 利用包括坯料数据的第一机器可读标识来标记部件； 利用包括成型数据的第二机器可读标识来标记部件； 在成型和修整步骤之后，将部件与其它多个部件一起装载在台架中； 将多个部件锁止在台架中； 利用包括加热数据的第三机器可读标识来标记部件； 利用包括化学处理数据的第四机器可读标识来标记部件， 其中，加热部件的步骤包括加热台架中的所有部件，其中，对部件进行化学处理的步骤包括对台架中的所有部件进行化学处理； 在化学处理之后将部件从台架取下。
6.根据权利要求5所述的工艺，所述工艺还包括: 扫描第一机器可读标识、第二机器可读标识、第三机器可读标识和第四机器可读标识，以核查每个部件均由具有能接受的冶金状况的坯料制成、进行了成型和修整、进行了加热以使部件人工老化以及进行了化学处理。
【文档编号】G05B19/418GK103995502SQ201410050331
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2013年2月15日
【发明者】布瑞特·D·艾瑞克, 杰洛米·A·伯兰特, 理查德·J·黑尔, 斯蒂芬·科诺斯基, 劳伦特·伯纳德·恰佩斯, 詹姆斯·英格尔 申请人:福特汽车公司