(57) Eine tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ AlMgSiCu in der Form
von Bändern oder Blechen enthält (in Gew.%)
- Si
- 0,55 - 0,70
- Mg
- 0,35 - 0,45
- Cu
- 0,60 - 0,85
- Mn
- max. 0,10
- Fe
- max. 0,25
sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium
als Rest.
Die Legierung weist gute mechanische Festigkeitswerte bei optimalem Umformververhalten
auf und ist daher zur Herstellung tiefgezogener Karosserieteile besonders geeignet.
[0001] Die Erfindung betrifft eine tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom
Typ AlMgSiCu in der Form von Bändern oder Blechen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
[0002] In der Praxis bekannte Legierungen, die zur Herstellung von Karosserieblechen für
die Automobilindustrie eingesetzt werden, sind in US-A-4 424 084 sowie EP-A-0 245
464 beschrieben. Jede dieser Legierungen hat ihre Vorzüge, indem gewisse mechanische
Eigenschaften wie beispielsweise die Festigkeit optimiert sind, allerdings zumeist
unter Inkaufnahme einer Verschlechterung anderer Eigenschaften wie beispielsweise
des Umformvermögens.
[0003] Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine
Legierung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei guter Festigkeit ein gegenüber
Legierungen nach dem Stand der Technik verbessertes Umformverhalten mit möglichst
geringer Rückfederung nach dem Tiefziehen zeigt.
[0004] Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Legierung (in Gew.%)
Si |
0,55 - 0,70 |
Mg |
0,35 - 0,45 |
Cu |
0,60 - 0,85 |
Mn |
max. 0,10 |
Fe |
max. 0,25 |
sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0, 15 und Aluminium
als Rest enthält.
[0005] Alle für die Legierungselemente verwendeten Gehaltsangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente.
[0006] Spezielle und weiterbildende Ausführungsarten der erfindungsgemässen Legierung sind
Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0007] Die erfindungsgemässe Legierungszusammensetzung ermöglicht die Herstellung von tiefgezogenen
Karosserieteilen mit optimalen Eigenschaften bezüglich mechanischer Festigkeit und
Umformverhalten.
[0008] Bei einer bevorzugten Legierungszusammensetzung liegt der Kupfergehalt zwischen 0,
65 und 0,75 Gew.%.
[0009] Durch einen Zusatz von 0,05 bis 0,4 Gew.%, insbesondere 0,1 bis 0,3 Gew.% Zink kann
eine weitere Festigkeitssteigerung verbunden mit einer leichten Verbesserung des Umformvermögens
erreicht werden.
[0010] Ein zusätzlicher Gehalt an Vanadium von 0,05 bis 0,2 Gew.% führt zu einer weiteren
Verbesserung des Umformverhaltens.
[0011] Die mittlere Korngrösse im Blech sollte 80 µm nicht übersteigen und liegt bevorzugt
unter 60 µm.
[0012] Die erfindungsgemässe Legierung wird auf übliche Weise durch Strang- oder Bandgiessen,
Warm- und Kaltwalzen zu einem Blech verarbeitet. Zur Erzielung der vorstehend beschriebenen
optimalen Eigenschaften der Legierung bezüglich Festigkeit und Umformverhalten hat
sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Lösungsglühung in einem Banddurchlaufofen
in einem Temperaturbereich von 520°C bis 580°C bzw. bis zur Solidustemperatur der
Legierung durchgeführt wird.
[0013] Optimale mechanische Festigkeitswerte und Eigenschaften lassen sich erzielen, wenn
die Legierung vorzugsweise spätestens 60 min nach der Lösungsglühung einer sogenannten
Stabilisierungsglühung von maximal 24h in einem Temperaturbereich von 50°C bis 150°C
unterzogen wird.
[0014] Die Legierung kann bei Bedarf auf Enddicke abgewalzt, lösungsgeglüht und anschliessend
in einem Temperaturbereich von 160°C bis 220 °C warmausgehärtet werden. Vorteilhaft
ist auch eine Umformung um maximal 25% nach der Lösungsglühung und vor der Endglühung
im erwähnten Temperaturbereich.
[0015] Wenn mit der Legierung lackierte Karosserieteile hergestellt werden, kann es vorteilhaft
sein, die Endglühung mit der Lackeinbrennung zu kombinieren.
[0016] Die erfindungsgemässe Legierung ist insbesondere geeignet zur Herstellung tiefgezogener
Karosserieteile.
[0017] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemässen Legierung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
[0018] Legierungen der Zusammensetzung
Leg. 1 |
Leg. 2 |
Leg. 3 (nicht erfindungsgemäss) |
|
Si 0,66 |
Si 0,63 |
Si 0,58 |
Mg 0,36 |
Mg 0,38 |
Mg 0,40 |
Cu 0,81 |
Cu 0,70 |
Cu 0,46 |
Mn 0,06 |
Mn 0,06 |
Mn 0,08 |
Fe 0,17 |
Fe 0,20 |
Fe 0,25 |
mit Aluminium als Rest sowie eine Standardkarosserielegierung AA6016 mit Cu 0,93
als weitere Vergleichslegierung wurden auf übliche Weise durch Stranggiessen, Warm-
und Kaltwalzen zu einem Blech mit einer Dicke von 1,3 mm verarbeitet. Die an Blechproben
ermittelten mechanischen Festigkeitswerte und Eigenschaften der erfindungsgemässen
Legierungen 1 und 2 und der Vergleichslegierungen 3 sowie AA6016 sind nachfolgend
einander gegenübergestellt.
|
Rm |
Rp0,2 |
Rp0,2/Rm |
A10 |
n5% |
r |
|
(MPa) |
(MPa) |
|
(%) |
|
|
|
AA6016 |
222 |
114 |
0,50 |
28,0 |
0,27 |
0,55 |
|
Leg. 1 |
253 |
131 |
0,52 |
28,5 |
0,29 |
0,66 |
|
Leg. 2 |
242 |
124 |
0,51 |
29,0 |
0,29 |
0,68 |
+S |
248 |
129 |
0,52 |
29,5 |
0,30 |
0,70 |
|
Leg. 3 |
218 |
111 |
0,51 |
27,5 |
0,28 |
0,62 |
+S: mit zusätzlicher Stabilisierungsglühung 100°C/10h
[0019] Die Bleche wurden in praxisnahen Versuchen tiefgezogen und weiteren, bei der Herstellung
von Karosserieteilen üblichen Umformoperationen unterzogen. Die durchgeführten Praxistests
haben die erwarteten Verbesserungen des Umformverhaltens bei gleichzeitig ausgezeichneten
Festigkeitswerten bestätigt.
1. Tiefziehbare und schweissbare Aluminumlegierung von Typ AlMgSiCu in der Form von Bändern
oder Blechen,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie (in Gew.%)
Si |
0,55 - 0,70 |
Mg |
0,35 - 0,45 |
Cu |
0,60 - 0,85 |
Mn |
max. 0,10 |
Fe |
max. 0,25 |
sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium
als Rest enthält.
2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0, 65 bis 0,75 Gew.% Cu
enthält.
3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,05 bis 0,4 Gew.%,
insbesondere 0,1 bis 0,3 Gew.% Zn enthält.
4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,05
bis 0,2 Gew.% V enthält.
5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere
Korngrösse max. 80 µm, vorzugsweise max. 60 µm beträgt.
6. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Strang-
oder Bandgiessen, Warm- und Kaltwalzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösungsglühung
in einem Banddurchlaufofen in einem Temperaturbereich von 520°C bis 580°C bzw. bis
zur Solidustemperatur der Legierung durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach der Lösungsglühung,
vorzugsweise spätestens 60min nach der Lösungsglühung, einer Stabilisierungsglühung
von maximal 24h in einem Temperaturbereich von 50°C bis 150°C unterzogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach
der Lösungsglühung um max. 25% umgeformt und anschliessend in einem Temperaturbereich
von 160°C bis 220°C ausgehärtet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Endglühung als Lackeinbrennung
durchgeführt wird.
10. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung tiefgezogener
Karosserieteile.