由金属制成的面状工件的制作方法

1.本实用新型涉及金属工件的领域。尤其，本实用新型涉及具有棱边的面状、尤其是板状或管状的金属工件，所述棱边至少部分地具有倒角或倒圆。


背景技术：

2.在面状金属工件的加工和/或处理中，在使用相应的粗糙工具和相对较大的力的情况下可能出现工件的损坏。尤其在工件的如下部位处的损坏不希望的，该部位的形状对于工件的再处理起到重要作用。如果例如面状的工件在棱边上具有倒角，该倒角对于将工件与同样具有倒角的接合配对件焊接是需要的，则倒角的变形例如可能由于对工件的不注意的处理而不利地影响随后的焊接过程以及焊接结果。同样地，如果工件无意地与硬物体碰撞(例如在工件的粗心地运输的情况下或在借助硬工具加工时)，则可能损坏在工件的棱边上的倒圆，该倒圆应改善工件在棱边上的触感。期望的触觉效果可能由于倒圆的损坏而失去，并且可能形成尖锐的棱边，该尖锐的棱边在对工件进行处理时又可能隐含受伤危险。


技术实现要素：

3.本实用新型所基于的任务是改进现有技术。尤其应预防在面状金属构件的棱边上的倒角或倒圆的损坏。
4.为了解决本实用新型所基于的任务，提供一种由金属制成的面状工件。该工件具有上侧和与上侧相对的下侧以及棱边，该棱边沿着工件的轮廓延伸并且将上侧与下侧相互连接。换言之，工件的棱边在工件厚度上延伸。工件尤其可以是板状或管状的工件。轮廓可以是内轮廓，该内轮廓在侧面被工件包围，即例如环绕工件的内边缘或内棱边。同样地，轮廓可以是外轮廓，该外轮廓构成工件的外周边并且在侧面限界工件。
5.工件的棱边在到工件上侧的过渡部处至少区段地具有倒角或倒圆，其中，工件沿着倒角或沿着倒圆比在与倒角或倒圆间隔开(beabstandet)的区域中硬至少20％。例如，工件沿着倒角或沿着倒圆的硬度可以比工件在与倒角或倒圆间隔开的区域中的硬度大50％至150％。工件在与倒角或倒圆间隔开的区域中的硬度也可以称为工件的基本硬度。
6.工件沿着倒角或倒圆的较大硬度有助于倒角或倒圆的鲁棒性 (robustheit)并且因此降低由于对工件的粗心处理而损坏倒角或倒圆的风险。
7.尤其，工件可以在其上侧上具有第一面，而在其下侧上具有第二面，该第二面与第一面平行或同心地延伸。第一与第二面彼此的平行性尤其可以涉及板状工件。第一与第二面彼此的同心布置尤其可以涉及管状工件。此外，倒角可以具有倒角表面，该倒角表面与第一面成钝角地布置。换言之，可以在倒角表面与第一面之间的过渡部处形成钝角。与此类似地，棱边的倒圆可以具有倒圆表面，该倒圆表面在工件的上侧上连续过渡到第一面中或部分地突出超过第一面。换言之，倒圆根据第二变型可以具有拱曲部，该拱曲部在工件的上侧上相对于第一面略微(即例如约0.05mm或更小) 地突出。工件在倒角表面上或在倒角表面下方不远处(例如在倒角表面下方约0.1mm)或者在倒圆表面上或者在倒圆表面下方不远处
(例如在倒圆表面下方约0.1mm)的硬度可以比工件在与倒角或倒圆间隔开的区域中的硬度高至少20％，其中，在与倒角或倒圆间隔开的区域中的硬度在第一面上在如下部位处测量，该部位远离倒角或倒圆5mm至20mm之间。
8.根据一个变型，棱边可以沿着工件的内轮廓延伸并且在工件中形成通孔。在这种情况下，倒角或倒圆可以沿着整个棱边延伸。换言之，倒角或倒圆可以在工件的上侧上形成通孔的沉头部，其中，通孔从沉头部起延伸至工件的下侧并且通到第二面上。通孔例如可以构造为用于接收埋头螺栓的沉头孔。在这种情况下，倒角表面优选地可以与第一面成130
°
至140
°
之间的角、优选地成约135
°
角地布置。换言之，通孔的倒角的对置的区段可以围成80
°
至100
°
之间的角、优选地90
°
的角。因此，具有90
°
的螺栓头的圆锥角的埋头螺栓可以适合地引入到通孔中并且支承在倒角表面上。工件在倒角表面上的大的硬度可以在这种情况下有助于在将螺栓插入到通孔中时不损坏工件。倒角的大的硬度也可以有助于(例如通过埋头螺栓)作用到倒角上的力均匀分布到整个倒角上。与基本硬度相比更硬的倒角也可以有助于工件在将埋头螺栓以(特别)大的扭矩旋入到工件表面(第一表面) 上时不撕裂，或者螺栓头不在倒角表面上进入(hineinarbeitet)到工件中。
9.工件可以具有至少2mm的厚度。
10.此外，倒角可以具有至少1mm的高度。如果棱边具有倒圆，则该倒圆可以具有至少0.1mm的高度。
11.原则上，工件可以由任意的金属材料构成，如例如钢或铝。然而优选地，工件可以由结构钢构成，其中，工件在与倒角或倒圆间隔开的区域中的硬度为至少180hv1(维氏硬度)，并且其中，工件沿着倒角或倒圆的硬度为至少450hv1。在工件的基本硬度为180hv1的情况下，工件可以由具有名称s355的结构钢构成。这样的工件可以沿着倒角或沿着倒圆具有 450hv1的硬度。如果工件由结构钢s1100构成，则工件可以具有约400hv1 的基本硬度，并且沿着倒角或倒圆可以具有约600hv1的硬度。
12.工件的棱边可以除倒角或倒圆外还具有侧翼区域，该侧翼区域在工件的下侧与倒角或倒圆之间延伸。在侧翼区域中，棱边可以具有侧面，该侧面与第二面成85
°
至90
°
之间的角延伸，其中，该侧面与倒角表面围成钝角，或者其中，侧面具有至倒圆表面的连续过渡部或从倒圆表面略微(例如 0.05mm或更小)地突出。如果棱边在工件中形成通孔，则换言之，该通孔可以具有漏斗形状并且例如构造为用于埋头螺栓的沉头孔。在此，通孔可以在其下部区域中具有基本上是平行壁的敞开区段，该敞开区段从沉头部的下端朝向工件的下侧延伸。替代于直壁的漏斗形状，沉头部也可以构造为环绕的倒圆，使得通孔在其上端部上具有喇叭漏斗的形状。
13.当然，侧翼区域原则上是可选的，并且倒角或倒圆也可以在工件的整个厚度上延伸。
14.工件沿着侧面可以具有如下硬度，该硬度大于工件在与倒角或倒圆间隔开的区域中的硬度(工件的基本硬度)且小于工件在倒角表面上或在倒圆表面上的硬度。在此替代地，硬度值也可以在相应的面下方不远处(例如在下方约0.1mm)相互比较。
15.棱边的侧翼区域可以具有如下高度，该高度等于或大于倒角或倒圆的高度。原则上可以有利的是，倒角或倒圆尽可能小地构造，因为伴随着倒角或倒圆的大的硬度，在该工件区域中会出现不希望的应力。倒角或倒圆构造得越小或者其高度和/或宽度构造得越小，
则可以越好地避免在工件的相应的棱边区域中的应力。
16.棱边在倒角表面或倒圆表面上可以具有比在侧面上更大的粗糙度。在根据上述变型之一构造沉头孔的情况下，在沉头部区域中较大的粗糙度可以给埋头螺栓的沉头提供良好的固定，而侧面的相对较小的粗糙度有利于将埋头螺栓低摩擦地导入到沉头孔中。
17.为了解决本实用新型所基于的任务，还提供一种由金属制成的面状工件，其具有上侧和与该上侧相对的下侧以及棱边，该棱边沿着工件的轮廓延伸并且将上侧与下侧相互连接。棱边在到上侧的过渡部处至少部分地具有倒角或倒圆。此外，工件在工件上侧上还具有标记条，该标记条沿着倒角或者沿着倒圆延伸并且在颜色上从工件在工件上侧上的底色中突显。
18.标记条可以构造为多色的。此外，标记条可以具有在1mm至5mm之间的宽度。尤其，标记条可以直接邻接于倒角或倒圆。标记条可以构成在工件表面上的退火颜色(anlassfarben)。在此所述变型能够进一步与上述发明变型组合。
19.标记条提供一种用于对倒角或倒圆硬化的替代或附加的可能性，以避免倒角或倒圆的损坏，其方式是：标记条在视觉上指示倒角或倒圆。因此，工件的存在倒角或倒圆的棱边区域可更容易地识别。在沉头孔(漏斗形通孔)的情况下，标记条例如可以形成环绕沉头部的边界。以这种方式可更容易地识别如下位置，埋头螺栓在工件上应放置在该位置处。尤其在借助加工机器人/加工自动化装置的光学传感器对通孔的自动化位置识别时，标记条可以辅助该过程。通孔通过标记条更好地从工件的上侧(第一表面) 中突显并且借助光学位置识别能够特别可靠和容易地识别。在根据上述变型之一沿着倒角焊接时，标记条可以附加地用作用于焊接方向的视觉定向辅助并且以这种方式辅助焊接过程。
20.工件的棱边能够借助激光束切割产生，其中，将包括激光束和切割气体束的加工射束由竖直方向对准工件的第一面，并且为了形成切割间隙而沿着轮廓在工件上方运动；并且其中，使加工射束在减小单位长度能的情况下至少第二次地沿着轮廓的至少一个区段运动，用于形成倒角或倒圆。
附图说明
21.下面对优选实施例的描述结合附图用于进一步阐述本实用新型。
22.附图示出了：
23.图1a-c：分别部分地示出具有棱边的工件，该棱边具有倒角(图1a) 或倒圆(图1b和1c)；
24.图2a-b：在不同视图中的具有通孔的工件的局部，该通孔具有倒角；
25.图3a-b：在不同视图中的具有通孔的工件的局部，该通孔具有倒圆；
26.图4a-b：在不同视图中的具有通孔的另一工件的局部，该通孔具有倒圆；
27.图5a-b：分别示出具有通孔的工件，该通孔具有倒角(图5a)或倒圆 (图5b)和具有在工件上侧上的标记条；和
28.图6a-b：分别示出具有多个通孔的工件的图像的俯视图，这些通孔分别具有倒角和标记条。
29.在附图中，结构和/或功能上相同或相似的元件出于简化的原因设有相同的附图标记。
具体实施方式
30.图1a、1b和1c在部分截面示图中分别示出板状工件10的局部，所述板状工件10具有上侧12、与上侧12相对的下侧14以及棱边16，该棱边将上侧12与下侧14相互连接。根据图1a，棱边16具有包括倒角表面的倒角162a，该倒角表面与工件10的上侧12的表面(第一面)形成钝角。棱边16还具有包括侧面的侧翼区段164，该侧面与倒角表面也形成钝角，并且该侧面从倒角表面延伸至工件10的下侧14，该侧面与所述下侧14的面 (第二面)在棱边16的下端部处大致成直角。
31.同样地，在图1b和1c中分别部分地示出具有上侧12、下侧14和棱边 16的工件10。与根据图1a的工件10不同地，根据图1b和1c的工件10 的棱边16分别具有倒圆162b、162c。根据图1b的倒圆162b具有倒圆表面，该倒圆表面在工件上侧12上具有到工件表面(第一面)的连续过渡部并且该倒圆表面在到棱边16的侧翼区段164的过渡部处连续过渡到侧翼区段 164的侧面中。相比之下，根据图1c的倒圆162c的倒圆表面不但向上略微超过工件10的表面突出，而且在侧面略微超过棱边16的侧翼区段164的侧面突出。借助根据图1c的略微突出部，倒圆162c例如可以形成沿着棱边的用于邻接的工件或其它物体的线形支承部。
32.根据图1a、1b和1c，工件10沿着倒角162a或者沿着倒圆162b、162c 比在工件10的与倒角162a或倒圆162b、162c间隔开的区域中硬至少20％。在棱边16的区域中，工件10中的硬度状况示意地根据工件剖面线或者说纹理示出。在倒角162a或倒圆162b、162c的区域中纹理浓密，这应指示工件10在该区域中的更大硬度。在侧翼区段164中，工件10也具有硬化区域，但该硬化区域不如在棱边16沿着倒角162a或倒圆162b、162c的上部区域中那么强烈地突显。工件10在侧翼区段164中的硬度因此虽然大于工件10在与棱边16间隔开(例如小于5mm)的区域中的基本硬度，但通常小于在倒角表面或倒圆表面上或在其下方不远处的硬度。
33.在图2a和2b中以不同视图示出工件10的局部。工件10具有工件棱边16，该工件棱边沿着工件10的闭合的内轮廓延伸并且以这种方式在工件 10中形成通孔。图2a示出工件10的俯视图和两个侧视图。图2b示出工件 10沿着截平面的截面图，该截平面在竖直方向上穿过通孔和环绕的工件10 延伸。根据图2a和2b的通孔具有漏斗形状并且构造为用于埋头螺栓的接收部的沉头孔。棱边16的环绕的倒角162a在工件上侧12形成沉头部。棱边16的侧翼区段164构成通孔的基本上是平行壁的孔区段，该孔区段从沉头部起朝向工件10的下侧14延伸。沉头部在其表面(倒角表面)上具有大于工件基本硬度的硬度。由此，沉头部相对于通过埋头螺栓或其它物体的损坏是特别有抵抗力的。工件10(在该情况下是板状工件)可以具有例如6mm的厚度h，其中，3mm可以属于倒角162a的高度h1，而3mm属于侧翼区段164的高度h2。原则上，工件可以至少具有2mm的厚度h，且倒角162a可以至少具有1mm的高度h1。
34.类似于图2a和2b，图3a和3b中的示图示出具有通孔的工件10。不同于根据图2a和2b的工件10，根据图3a和3b的环绕的棱边16具有倒圆 162b。倒圆表面以各自流畅或连续的过渡部从工件10的表面延伸至侧翼区段164的侧面并且以这种方式形成通孔的喇叭漏斗形的沉头部。倒圆162b 在典型地至少2mm的板材厚度情况下可以具有至少0.1mm的高度h1。在所示的变型中，可以基于具有约3.5mm的高度h1的倒圆162b，其中工件厚度h为约6mm。
35.作为对于根据图3a和3b的倒圆162b的替代方案，在图4a和4b中示出具有倒圆162c的工件10的另一变型，该倒圆162c在工件10中沿着构成通孔的环绕的棱边16延伸。倒圆
162c在侧翼区段164的内表面上以及在工件10的表面(第一面)上分别略微(例如约0.05mm)地突出。这样的倒圆例如可以通过在到工件10表面的过渡部处将初始尖锐的棱边16熔化而产生，但没有去除材料。在此保持初始的材料体积。倒圆162c可以具有例如0.1mm的高度h1。
36.在图5a和5b中分别示出具有构成通孔的棱边16的工件10的变型，其中，根据图5a的棱边16具有倒角162a或大的倒圆162b(参见图3a和 3b)，而根据图5b的棱边16具有小的倒圆162c。附加地，工件10在其表面(在上侧12上的第一面)上分别具有标记条18，其沿着倒角162a或倒圆162b、162c延伸并且在颜色上或至少具有亮度对比地从工件10的表面突显。标记条18可以以退火颜色的形式构造并且通过金属工件10的局部变热在相关区域中产生。标记条18在视觉上突出了具有倒角162a或倒圆 162b、162c的棱边16并且因此改善了相应工件区域的局部化 (lokalisierung)。
37.工件10的棱边16可以借助激光加工过程产生，其中，将包括激光束和切割气体束的加工射束或者说加工射束由竖直方向对准工件表面并且为了形成切割缝隙而沿着轮廓(例如圆形内轮廓)在工件上方运动，并且其中，使加工射束在减小单位长度能的情况下至少第二次地沿着轮廓的至少一个区段运动，用于形成倒角或倒圆。替代地，倒角162a或倒圆162b、162c 也可以借助激光束在供应工艺气体的情况下在冲制或通过其它方式产生的工件棱边上产生。由于在以激光束照射工件10期间的热导入，通过适合的参数选择为了在工件棱边16上产生提高硬度的倒角162a或倒圆162b、162c 的同时也可以在金属工件的表面上产生呈退火颜色形式的标记条18。
38.图6a和6b示例地示出具有多个工件棱边16的板状金属工件10的局部，这些工件棱边16为了相应地构成通孔而沿着工件10的相应内轮廓延伸。沿着棱边16，工件10具有环绕的倒角162a，用于形成通孔中的沉头部。沿着倒角162a在工件表面上分别延伸有标记条18，该标记条在视觉上相对于工件10的表面突出各个沉头孔。
39.附图标记列表
40.10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
工件
41.12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
上侧
42.14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
下侧
43.16
ꢀꢀꢀꢀꢀ
棱边
44.162a
ꢀꢀꢀ
倒角
45.162b-c 倒圆
46.164
ꢀꢀꢀꢀ
侧翼区段
47.18
ꢀꢀꢀꢀꢀ
标记条
48.h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工件厚度
49.h1ꢀꢀꢀꢀꢀ
倒角或倒圆的高度
50.h2ꢀꢀꢀꢀꢀ
侧翼区段的高度。