CN105215085A - 对金属卷材的表面标记材料性质数据 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对金属卷材的表面标记材料性质数据。公开了一种用于卷绕的金属卷材以提供标记的标记***，所述标记包括关于接近所述标记的金属内的材料性质相关的数据。材料性质数据可被用于针对不同的车辆车身冲压来从卷材中分配坯料。监测装置可被配置为在卷材的形成期间提供金属的材料性质数据。标记装置可被配置为在卷材的表面上设置二维矩阵作为标记。控制器可被配置为响应于接收到所述数据，利用标记装置在卷材上接近于材料性质的位置设置包含材料性质数据的二维矩阵。二维矩阵还可允许成品部件追溯回该部件从其被下料并随后被形成的卷材。

Description

对金属卷材的表面标记材料性质数据

技术领域

本公开涉及接近于材料性质的位置对金属卷材的表面标记材料性质数据，更具体地，涉及在卷材的卷绕期间监测铝合金，并垂直于材料性质的位置沿着卷材的纵向边缘或在预定间隔内对卷材的表面标记材料性质数据。

背景技术

轻型卡车(pickuptruck)是具有前乘客区(通常被称作驾驶室)和开顶式后货物区(通常被称作车箱(box))的机动车辆。车箱通常具有实质上的平板货厢(bed)，两侧壁和向前相互连接的前栏板(headboard)从该平板货厢向上延伸。轻型卡车还可使用底部铰接的车门(通常被称作后挡板)，该车门铰接在货厢的后边缘上并且可关闭，以提供用于货物区的第四壁。驾驶室和车箱可以是与车架分离的彼此完全单独的组件，可以是与车架分离的单个车身结构的部件，或者可以是同一整体式车身结构的部件。轻型卡车非常普及，这是因为车箱允许人们以非常多种不同的方式使用(包括运输多种类型的货物和拖挂各种类型的拖车(trailer))。

传统地，轻型卡车的大部分车身结构已经由钢合金形成。经过多年的经验，轻型卡车设计者已经获知如何设计经受多种需求的轻型卡车应用的钢制货车车身部件。当前的监管和经济环境增大了使轻型卡车燃料效率更高以及功能更多且更耐用的重要性。降低车辆的燃料消耗的一种方式是减小车辆结构重量。

与钢合金相比，铝合金通常具有较高的强度与重量比。因此，用铝替代钢提供了降低重量的潜能。然而，铝的弹性模数通常低于钢的弹性模数。同样地，对钢部件起良好作用的连接部件的制造技术和方法可能不会对同样的铝部件起良好作用。此外，甚至以指定等级或同一卷的铝的材料性质可能也不适合于轻型卡车的所有车辆组件。由于这些和其它差异，简单的材料替换不一定产生合意的设计。

通常通过四位数字来标识铝合金，第一位数字通常标识主要合金元素。当基于主要合金元素描述某一系列的铝合金时，第一位数字后面可跟着三个x(大写或小写)或三个0(零)。例如，6xxx或6000系列铝合金中的主要合金元素是镁和硅，而5xxx或5000系列铝合金中的主要合金元素是镁，7xxx或7000系列铝合金中的主要合金元素是锌。在系列牌号中由字母“x”或数字“0”表示的附加数字限定准确的铝合金。例如，6061铝合金的成分为0.4-0.8％的硅、0-0.07％的铁、0.15-0.4％的铜、0-0.15％的锰、0.8-1.2％的镁、0.04-0.35％的铬、0-0.25％的锌和0-0.15％的钛。不同合金提供强度、硬度、可加工性和其它性质的不同权衡。当卷材被卷绕时合金元素的百分比可改变。

此外，对于铝合金可使用的五个基本的状态代号(temperdesignation)，这五个基本的状态代号为：F，制造的；O，退火过的；H，应力硬化过的；T，热处理过的；W，淬火过的。一位或两位数字可跟在状态代号后面，以进行进一步描述。例如，具有T6状态代号的铝合金已经被固溶热处理和人工老化处理过，但在固溶热处理之后未被冷加工(或使得在材料特性方面不能识别出冷加工)。

发明内容

本公开的一方面针对一种分配从具有光学可检测的标记的卷材切割的铝坯料的方法。所述方法具有以下步骤：读取坯料上的至少一个标记，对在标记中编码的数据进行解码，响应于解码的数据，为多个车辆组件的生产分配坯料。所述标记可包括与来自于卷材的在接近所述标记的区域内的材料性质相关的数据。

所述方法还可包括以下步骤：设置具有至少一个材料性质限制的预定义的数据映射，并基于材料性质限制分配坯料。所述坯料可响应于解码的数据包含低于材料性质限制的材料性质被分配为第一车辆组件。相反地，所述坯料可响应于解码的数据包含高于材料性质限制的材料性质被分配为第二车辆组件。

材料性质可为位于卷材的接近所述标记的区域内的肉眼不可见表面缺陷。材料性质限制可为位于坯料内的任何表面缺陷的出现。第一车辆组件可为结构化车身组件。第二车辆组件可为非结构化车身面板组件。因此，材料性质数据将指示位于坯料内的表面缺陷，且该方法可将所述坯料设置为用作非结构化车身面板组件。

车辆组件可为用于轻型卡车的车身组件。铝坯料可来自6xxx系列铝卷材。

本公开的另一方面针对一种用于金属卷材的标记***。所述标记***使得监测装置被配置为卷材的形成期间提供金属的材料性质数据。所述标记***使得标记装置被配置为在卷材的表面上设置包含材料性质的二维矩阵。所述标记***具有控制器，控制器被配置为：响应于接收到所述数据，利用标记装置在卷材表面上接近于材料性质的位置设置二维矩阵。

标记装置可被配置为沿着卷材的纵向边缘设置二维矩阵。控制器可被配置为利用标记装置在卷材表面上基本垂直于卷材内的材料性质的位置设置二维矩阵。控制器还可被配置为利用标记装置以预定义间隔设置二维矩阵，其中，包含在二维矩阵中的材料性质数据为来自所述预定义间隔内的数据。所述预定义间隔可为1.5米。

二维矩阵可被配置为在卷材下料之后在坯料上可读。二维矩阵可被配置为在坯料冲压之后在被冲压的组件上可读。被冲压的组件可为车辆车身组件。

监测装置为可被配置为测量金属的表面缺陷和近表面缺陷的非破坏性测试装置。金属卷材可为铝合金卷材，且监测装置可被配置为测量在卷材卷绕期间铝合金的合金元素的百分比的变化。金属可为6xxx系列铝合金。

本公开的另一方面针对一种用于车辆的车身组件。在该方面，所述车身组件为铝合金车身组件，所述铝合金车身组件具有在所述组件的表面上标记的二维矩阵。二维矩阵包含在铝卷材的形成期间获取的材料性质数据，所述组件从铝卷材下料且随后由铝卷材形成。

材料性质数据可从包含合金元素百分比、铝系列和状态代号的组中进行选择。材料性质数据可包括关于近表面缺陷位置的信息。车身组件可为用于轻型卡车的6xxx系列铝车身面板。

下面将参照附图更加详细地说明本公开的上述方面和其他方面。

附图说明

图1是在金属被卷成卷材时对于金属使用的监测和标记***的图解视图。

图2是被展开的金属卷材展现沿着该卷材的纵向边缘的若干光学可检测的标记的图解视图。

图3是具有二维矩阵的示例的铝合金板(sheet)的局部视图。

图4是在车架上的具有车辆组件的轻型卡车驾驶室和车箱的透视图，车辆组件具有光学可见的二维矩阵。

图5是从具有光学可见的二维矩阵的轻型卡车驾驶室中的选择的多个组件的局部分解图。

具体实施方式

参照附图公开示意性实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例意图仅仅是示例，其中，所述示例可以以各种替代形式来实现。附图无需按比例绘制，且一些特征可被放大或最小化以示出特定组件的细节。公开的具体结构和功能细节不会被解释为具有限制性，而是用于教导本领域技术人员以多种形式实施本构思的代表性基础。

图1示出用于金属卷材12的标记***10。金属卷材12可由具有表面16和纵向边缘18的成卷的金属14盘绕成的。金属14可包含在金属14卷绕期间生成的材料性质20。例如，材料性质20可为表面缺陷或近表面缺陷。材料性质20还可包括合金元素的百分比或在卷材12卷绕期间金属14的合金元素的百分比的变化。材料性质20可在金属14内具有如箭头20所指示的位置，用于表明材料性质。材料性质20可从卷材12的开始到结束在金属14中改变。

金属14可为铝合金，因此材料性质还可包括铝合金中的主要合金元素的百分比、铝系列或状态代号。金属14可为6xxx系列铝合金。在从卷材12的开始到卷材12的结束发生的材料性质20上的变化可影响金属14在将来应用中的使用。

***10可使用监测装置26在金属卷材12的形成期间监测金属14。监测装置26被配置为监测金属14的材料性质20。监测装置26还被配置为如虚线28所指示的向控制器30提供材料性质数据。

监测装置26被图示地描述为光学扫描装置，然而，监测装置26也可为能够从金属14获取材料性质20的任何数量的不同装置。例如，监测装置26可为被配置为测量金属的表面缺陷和近表面缺陷的非破坏性测试装置。相反地，监测装置26可被配置为测量在卷材12卷绕期间铝合金的合金元素的百分比的变化。

***10具有标记装置24，其中，标记装置34被配置为在金属14的表面16上设置二维矩阵36。二维矩阵36可为光学可检测标记36。相反地，二维矩阵可仅由电子装置可读且肉眼不可见。二维矩阵36可由标记装置34沿着金属14的纵向边缘18进行标记，然而，二维矩阵36可被设置在金属14的表面16的任何位置。例如，在材料性质20为近表面缺陷的情况下，二维矩阵36可被设置在表面16上的缺陷位置处。

二维矩阵36可为条形码或一系列罗马字母-数字字符。二维矩阵36可被配置为在卷材12下料之后在坯料38(见图3)中可读。二维矩阵36可被配置为在坯料冲压之后在被冲压的组件40(见图5)上可读。二维矩阵36可为在金属14的表面16中的光蚀刻。相反地，二维矩阵36可为被涂敷到金属14的表面16的薄墨。在二者中任意一种情况下，光蚀刻和薄墨可实质上不影响金属14的厚度或者可不影响卷材12的可盘绕性，这是因为它通常指的是2D(或二维)矩阵。

二维矩阵36可包含关于由监测装置26测量的材料性质20的材料性质数据28。二维矩阵36还可包含制造数据(未具体示出但在制造工艺中固有)。制造数据的示例为铝系列、状态代号、卷材12形成的日期、二维矩阵在卷中的位置以及供应商名称。在此使用的制造数据通常为关于整个卷材12一致的卷材12的数据。在此使用的材料性质数据28通常为关于卷材12的这样的数据，所述数据可在整个卷材中改变，或者可为可影响金属14(或材料性质20所存在的那部分金属14)的将来的可制造性或最终目的用途。

控制器30可被配置为响应于接收到数据28，如虚线42所指示的，利用标记装置34在卷材12的表面16接近于材料性质的位置20设置二维矩阵36。控制器30可被配置为利用标记装置34在卷材12的表面16上基本垂直于卷材12内的材料性质20的位置设置二维矩阵36。控制器30还可被配置为利用标记装置34按照预定义间隔46(见图2)设置二维矩阵。来自一个预定义间隔46的二维矩阵会包含来自所述预定义间隔46内的存在于金属14中的材料性质20的材料性质数据28。

图2示出如箭头48所指示的被展开的金属卷材12。该图中的金属卷材12具有在预定义间隔46a、46b、46c、46d内的二维矩阵36a、36b、36c。每个二维矩阵36a、36b、36c包含关于位于预定义间隔46a、46b、46c、46d内的材料性质20的材料性质数据28。更具体地来说，来自在间隔线46a和46b之间的材料性质20的材料性质数据28可被包含在二维矩阵36a中。预定义间隔可为1.5米。

图3为具有二维矩阵36a、36b的示例的铝合金坯料38的局部视图。在这种情况下，二维矩阵36a、36b为一系列罗马字母-数字字符。第一组字母-数字字符可指示诸如卷材12内的间隔46的位置的制造数据。第二组字母-数字字符可指示诸如铝系列和热处理的其他制造数据。其他组字母-数字字符可指示诸如日期代码或制造商名称或代码的其他制造数据。

与制造数据一起的数据可为材料性质数据28。可利用被设置为对数据解码的密钥(未示出)对材料性质数据28进行编码。二维矩阵36a可包含与在间隔46a、46b之间存在的合金元素的百分比或近表面缺陷相关的数据。

图4和图5示出用于车辆50的车身组件40，具体地示出用于轻型卡车的车身组件40。车身组件40被装配到一起并被安装到车架52。在这种情况下，车身组件40的大部分为铝合金车身组件40。车架52可为钢车架52。铝合金车身组件40可由源于卷材12(见图1)的坯料38(见图3)形成。

车身组件40可为车顶面板40a、从车顶面板40a向下延伸的限定车门开口的侧梁40b、以及将左边侧梁40b和右边侧梁40b互相连接的后驾驶室构件40c。车顶面板40a、侧梁40b和后驾驶室构件40c均可为6xxx系列铝合金。

在图5中，每个车身组件40a、40b、40c具有示出至少一个二维矩阵36的表面54a、54b、54c，其中，所述至少一个二维矩阵36自从它在铝被盘绕时被标记在铝的表面16上时保持可读。与上述类似，二维矩阵36在接近于材料性质的位置包含关于组件40a、40b、40c内的材料性质的材料性质数据。虽然二维矩阵36被示出在车身组件40的外表面上，但是它们可被布置在车身组件40的内表面上。

同样地，在图4中由于示意性目的，二维矩阵36被示出在组件40a、40b、40c上可见，然而在实际装配过程中，当与车架52匹配时，车身组件40a、40b、40c可被涂有电泳漆或油漆，所述电泳漆或油漆可覆盖二维矩阵36，导致二维矩阵36不可读。然而，在提交本申请时预想到，二维矩阵36无需对于肉眼可见，而是甚至在诸如电泳漆或油漆的处理之后仍由电子装置(未示出)可读。

由于曾包含二维矩阵36的部分坯料38可能已被修剪掉，所以最终的车身组件40也可能不具有位于组件40上的任何二维矩阵36。这在以下的情形中特别有用：二维矩阵36为近表面缺陷；二维矩阵36由电子装置可读；车身组件40被智能形成并被修剪以去除近表面缺陷；可针对任何车身组件或甚至最终车辆装配件检查具有关于近表面缺陷的数据的任何剩余二维矩阵，没有发现缺陷，知晓车辆50无缺陷，同时仍能够在制造过程中使用坯料38。

如上所述，在每个二维矩阵36中编码的材料性质数据可包括该组件中的合金元素的百分比、铝系列、状态代号，然而，每个二维矩阵36无需被限制为该数据，且每个二维矩阵36不被要求包含这样的数据。二维矩阵36还可包括制造数据，制造数据诸如但不限于：铝系列、状态代号、日期、二维矩阵在卷中的位置以及供应商名称。

上述***和组件可提供一种方法，所述方法分配从具有光学可检测标记的卷材12切削的铝坯料38。该标记可为二维矩阵36。铝坯料38可来自6xxx系列铝卷材12。

该方法包括读取在坯料38上的至少一个标记36的步骤。该标记可包含与来自于卷材的接近标记36的区域内的材料性质20相关的数据。所述方法可包括对在标记36中编码的数据进行解码。所述方法还可包括：响应于解码的数据，为多个车辆组件40的生产分配坯料38。

可设置具有至少一个材料性质限制的预定义数据映射(未示出)。重要的材料性质可为位于接近标记36的坯料38的区域的肉眼非可见表面缺陷。材料性质限制可为在坯料38的区域内的任何表面缺陷的出现。响应于解码的数据而分配坯料38的步骤可包括：响应于解码的数据包含低于材料性质限制的材料性质，为第一车辆组件(诸如，侧梁40b)分配坯料38。响应于解码的数据而分配坯料38的步骤可包括：响应于解码的数据包含高于材料性质限制的材料性质，为第二车辆组件(诸如，车顶面板40a)分配坯料38。

第一车辆组件40b可为结构化车身组件，其中，近表面缺陷可能不可接受。第二车辆组件40a可为非结构化车身面板组件，其中，近表面缺陷可能不对车身组件对安装、完成或使用产生任何影响。对将被用于不同车身组件40的坯料38的分配提供机会以了解每个坯料38中具有什么材料性质，且根据该坯料被打算形成哪个车身组件40来提供对坯料38的更好的分配。该方法还可包括提供这样的信息，该信息提供了根本不会被使用的坯料38，这样提高了车辆50的整体安全性。还可针对在冲压操作中被对齐的坯料38提供该方法，使得在允许使用可能先前已被废弃的坯料38的情况下，缺陷可被修剪掉。

虽然以上描述了示例性实施例，但这些示例性实施例并不意在描述本公开的设备和方法的所有可能形式。相反地，说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制，并且应理解的是，可在不脱离如权利要求所公开的精神和范围的情况下做出各种改变。此外，可将各种实现实施例的特征进行组合以形成公开的构思的另外的实施例。

Claims (20)

1.一种分配从具有光学可检测标记的卷材切割的铝坯料的方法，包括：

读取坯料上的至少一个标记；

对在标记中编码的数据进行解码；

响应于解码的数据，为多个车辆组件的生产分配坯料。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述标记包括与来自于卷材的接近所述标记的区域内的材料性质相关的数据。

3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括：

设置具有至少一个材料性质限制的预定义的数据映射；

响应于解码的数据包含低于材料性质限制的材料性质，为第一车辆组件分配坯料，并响应于解码的数据包含高于材料性质限制的材料性质，为第二车辆组件分配坯料。

4.如权利要求3所述的方法，其中，材料性质为位于卷材的接近所述标记的区域内的肉眼不可见表面缺陷，材料性质限制为任何表面缺陷的出现，第一车辆组件为结构化车身组件，第二车辆组件为非结构化车身面板组件，并且利用坯料的步骤提供将坯料用作非结构化车身面板组件。

5.如权利要求1所述的方法，其中，车辆组件为用于轻型卡车的车身组件。

6.如权利要求1所述的方法，其中，铝坯料来自6xxx系列铝卷材。

7.一种用于金属卷材的标记***，包括：

监测装置，被配置为在卷材的形成期间提供金属的材料性质数据；

标记装置，被配置为在卷材的表面上设置二维矩阵；

控制器，被配置为响应于接收到所述数据，利用标记装置在卷材上接近于材料性质的位置设置包含材料性质数据的二维矩阵。

8.如权利要求7所述的标记***，其中，标记装置被配置为沿着卷材的纵向边缘设置二维矩阵，控制器被配置为利用标记装置在卷材表面上基本垂直于卷材内的材料性质的位置设置二维矩阵。

9.如权利要求7所述的标记***，其中，控制器被配置为利用标记装置以预定义间隔设置二维矩阵，其中，包含在二维矩阵中的材料性质数据为来自所述间隔内的数据。

10.如权利要求9所述的标记***，其中，所述预定义间隔为1.5米。

11.如权利要求7所述的标记***，其中，二维矩阵被配置为在卷材下料之后在坯料上可读。

12.如权利要求11所述的标记***，其中，二维矩阵被配置为在坯料冲压之后在被冲压的组件上可读。

13.如权利要求12所述的标记***，其中，被冲压的组件为车辆车身组件。

14.如权利要求7所述的标记***，其中，监测装置为被配置为测量金属的表面缺陷和近表面缺陷的非破坏性测试装置。

15.如权利要求7所述的标记***，其中，金属卷材为铝合金卷材，并且监测装置被配置为测量在卷材卷绕期间铝合金的合金元素的百分比的变化。

16.如权利要求7所述的标记***，其中，金属为6xxx系列铝合金。

17.一种用于车辆的车身组件，包括：

铝合金车身组件，具有在所述组件的表面上标记的二维矩阵，其中，二维矩阵包含在铝卷材的形成期间获取的材料性质数据，所述组件从铝卷材下料且随后由铝卷材形成。

18.如权利要求17所述的车身组件，其中，材料性质数据从包含合金元素百分比、铝系列和状态代号的组中被选择。

19.如权利要求17所述的车身组件，其中，材料性质数据包括关于近表面缺陷位置的信息。

20.如权利要求17所述的车身组件，其中，车身组件为用于轻型卡车的6xxx系列铝车身面板。