Tiefziehfähiges Blech oder Band aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Abstract

 

2.1 Bei einem tiefziehfähigen Blech oder Band soll ein hydrodynamischer Druckaufbau im Quetschspalt zwischen Werkzeugoberfläche und Blechrauhigkeitsspitzen ermöglicht werden, um die Gleiteigenschaften im Ziehwerkzeug zu verbessern und die Ziehkraft um mindestens 30% gegenüber herkömmlichen Oberflächen zu verringern.

2.2 Die Oberfläche des tiefziehfähigen Bleches oder Bandes weist eine Mikrorauhigkeit von RA = 0,1 - 0,8 µm bei gleichmäßigen wabenförmigen Strukturen auf, wobei der Wabendurchmesser 20 - 200 µm, vorzugsweise 80 - 100 µm beträgt. Bei der Herstellung des Bleches oder Bandes kommt es entscheidend auf den Abwalzgrad beim letzten Kaltwalzstich an, der über 6 % betragen muß.

2.3 Die Anwendung umfaßt tiefziehfähige Bleche oder Bänder aus Nicht-Eisenmetall oder Legierungen daraus, insbesondere aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit einer für das Tiefziehen vorbehandelten Oberfläche.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein tiefziehfähiges Blech oder Band aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit einer für das Tief­ziehen behandelten Oberfläche sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

[0002] Ein tiefziehfähiges Blech der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 30 08 679 bekannt. Es weist - bedingt durch das ange­wandte Aufrauhverfahren - eine ungleichmäßige Mikrorauhigkeit von etwa 0,8 bis 5 µm mit an der Oberfläche fein verteilten, überwiegend schlanken Spitzen auf. Die Ungleichmäßigkeit be­zieht sich auf die Höhe und den Durchmesser der Spitzen bzw. im Abstand und dem Umriß der Vertiefungen in der Oberfläche. In Verbindung mit dem Niederhalter sollen beim Tiefziehen die Vertiefungen abgedichtet werden, so daß die aufgenommene Schmiermittelfüllung eingeschlossen bleibt (s. Spalte 3, Zeile 60 ff.).

[0003] Um diesen Effekt zu erreichen, wird nach dem bekannten Verfahren gemäß DE-OS 30 08 679 die Walzenoberfläche durch Sandstrahlung aufgerauht und damit die erwünschte Mikrooberfläche durch Nach­walzen des Bleches oder Bandes hergestellt.

[0004] Bei dem in bekannter Weise aufgerauhten, tiefziehfähigen Blech oder Band gemäß DE-OS 30 08 679 sind die Vertiefungen für den Schmierstoff zwar gegeneinander versetzt angeordnet, jedoch zeigt eine genauere Untersuchung, daß die Mikrovertiefungen untereinander verbunden sind, so daß die aufgenommene Schmier­mittelfüllung seitlich abfließen kann.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem tiefzieh­fähigen Blech oder einem tiefziehfähigen Band der eingangs ge­nannten Art einen hydrodynamischen Druckaufbau im Quetschspalt zwischen Werkzeugoberfläche und Blechrauhigkeitsspitzen zu er­möglichen und damit die Gleiteigenschaften im Ziehwerkzeug zu verbessern und die Ziehkraft um mindestens 30 % gegenüber her­kömmlichen Oberflächen zu verringern.

[0006] Eine besonders günstige Mikrooberfläche für die Vermeidung von Falten- und Rißbildung ist durch eine Wabendichte von 10 - 250 Waben pro mm² zu erzielen. Im Vorzugsbereich von zwischen 100 - 140 Waben pro mm² stellt sich eine besonders hohe Zieh­reserve (nach Engelhardt) von mindestens 28 % ein, wobei der Wa­bendurchmesser 20 - 200 µm, vorzugsweise 80 - 100 µm beträgt. Der Wabendurchmesser entspricht dem Durchmesser des die waben­förmige Struktur unfassenden Kreises.

[0007] Die erfindungsgemäße Mikrooberfläche in Wabenstruktur wird durch entsprechend präparierte Walzen bei einem Abwalzgrad > 6 % im letzten Kaltwalzstich erzeugt. Die damit hergestell­ten Aluminiumbleche oder -bänder eignen sich für das Tief-, Streck- und Abstreckziehen aller Legierungstypen des Aluminium.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines schematisierten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 = Mikrooberfläche des erfindungsgemäßen tiefzieh­fähigen Bleches,

Fig. 2 = Vergleichsoberfläche nach DE-OS 30 08 679,

Fig. 3 = Quetschströmung zwischen Werkzeug und Blech bei einem erfindungsgemäß tiefgezogenen Blech.

[0009] In Fig. 1 ist die tragende Fläche der Wabenstruktur mit 1 und die Schmierstoff-Füllung mit 2 bezeichnet. Man erkennt, daß die Wabenstruktur wie eine Schmierstoff-Tasche ausgebildet ist, bei der der Schmierstoff allseitig umschlossen ist.

[0010] Fig. 2 zeigt die Mikrooberfläche einer mittels sandgestrahlter Walze herstellten Blechoberfläche. Die tragenden Rauhigkeits­spitzen 3 sind vom Schmierstoff 4 umgeben, der seitlich in kanalartigen Öffnungen abfließen kann. Ein stabiler Druckaufbau kommt dadurch nicht zustand, da der Schmierfilm nicht mit kon­stanter Gleichmäßigkeit ausgebildet ist und an den höherbe­lasteten Stellen abreißt.

[0011] Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäß her­gestellte tiefziehfähige Blech 5 und einen Niederhalter 6 im Bereich der Verformungszone. Durch die Relativbewegung zwi­schen Blech und Werkzeug wird ein hydrodynamischer Druck im Spalt 8 zwischen Blech 5 und Niederhalter 6 aufgebaut. Die Quetschströmung des Schmiermittels ist durch Pfeile 7 ange­deutet.

[0012] Im folgenden wird ein Vergleichsversuch zwischen dem erfin­dungsgemäß hergestellten tiefziehfähigen Blech mit Waben­struktur aus der Legierung AlMg5Mn, einem Vergleichsblech nach DE-OS 30 08 679 und einem mittels geschliffenen Walzen herge­stellten Blech (mill finish) gleicher Legierung durchgeführt. Die jeweilige Oberfläche wurde durch Aufnahmen mit dem Raster­elektronenmikroskop festgehalten. Es zeigen im Maßstab 1 : 100:

Fig. 4 = Oberfläche des erfindungsgemäßen Bleches

Fig. 5 = Oberfläche nach DE-OS 30 08 679

Fig. 6 = Oberfläche eines Standardbleches (mill finish)

[0013] Aus der Legierung AlMg5Mn (Norm AA 5182) wurde ein Blech mit der Dicke 1,25 mm, Zustand: weich, hergestellt. In der ersten Zeile der nachfolgenden Tabelle sind die Blechoberflächen mit (1) un­regelmäßig für DE-OS 30 08 679, (2) Wabenstruktur für das erfin­dungsgemäß behandelte Blech und (3) mit finish für ein mittels geschliffenen Walzen hergestelltes Blech angegeben. In der zwei­ten Zeile sind die Oberflächenrauhigkeiten RA nach DIN 4768, ge­messen parallel zur Walzrichtung, angegeben, in Zeile drei die Oberflächenrauhigkeiten senkrecht zur Walzrichtung. In Zeile vier ist die Ziehreserve nach Engelhardt angegeben und in Zei­le fünf die Ziehkraft in kN für das jeweils untersuchte Blech.

[0014] Es wurden Näpfe mit kugelförmigem Boden, Durchmesser 125 mm, hergestellt. Die Ergebnisse der Tabelle zeigen die überraschen­den Eigenschaften des erfindungsgemäß hergestellten Bleches mit einer Steigerung der Ziehreserve um 6 % und einer Verminderung der Ziehkraft um 30 kN.

Ansprüche

1. Tiefziehfähiges Blech, Band o.dgl. aus Nicht-Eisenmetall oder Legierungen daraus, insbesondere aus Aluminium, mit einer für das Tiefziehen vorbehandelten Oberfläche, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Oberfläche Mikrorauhigkeiten von Ra = 0,1 - 0,8 µm bei einer gleichmäßigen, wabenförmigen Struktur aufweist, wobei der Wabendurchmesser 20 - 200 µm, vorzugsweise 80 - 100 µm beträgt.

2. Tiefziehfähiges Blech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die Wabenstruktur (1) aus einer Wabenwand (8) mit konstanter Wabenhöhe H und einer Wanddicke D gebildet wird, wobei das Verhältnis von H : D = 0,1 - 1,2 : 1 beträgt.

3. Tiefziehfähiges Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke D, die dem Wabenabstand entspricht, über die gesamte wabenförmige Struktur des Bleches um ± 5 % schwankt.

4. Tiefziehfähiges Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabendichte zwischen 10 und 250, vorzugsweise 100 - 140 Waben pro mm² liegt.

5. Verfahren zur Herstellung eines tief-, streck- und abstreck­ziehfähigen Bleches, Bandes o.dgl., wobei die Oberflächen­feinstruktur durch Walzen im letzten Walzgang eingestellt wird, gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwalzgrad beim letzten Kaltwalz­stich > 6 % beträgt.

Zeichnung