[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
[0002] Das Crash-Verhalten ist im Fahrzeugbau ein zunehmend wichtiger Aspekt. Dies gilt
für den Strassenverkehr ebenso wie für den Schienenverkehr.
[0003] Hersteller von Strassen- und Schienenfahrzeugen gehen immer mehr dazu über, spezielle
Bauelemente oder sogar ganze Baugruppen des Fahrzeugs so zu dimensionieren, dass diese
bei einem Zusammenstoss möglichst viel Energie absorbieren, um damit das Verletzungsrisiko
der Passagiere zu verringern.
[0004] Neben der konstruktiven Gestaltung dieser sogenannten Crash-Elemente sind die mechanischen
Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe und Fügezonen von ausschlaggebender Bedeutung.
Angestrebt wird eine möglichst grosse Absorption von Energie vor dem Bruch. Dies kann
durch ein niedriges Verhältnis von Streckgrenze zu Festigkeit erreicht werden. Ein
wichtiges Werkstoffmerkmal ist auch eine hohe Dehnung. Fügezonen, wie die Schweissnaht,
sollten sich in ihren mechanischen Eigenschaften möglichst wenig vom Grundmaterial
unterscheiden. Bei Strangpressprofilen ist zudem eine gute Dehnung auch in Querrichtung
von grosser Bedeutung.
[0005] Zu beachten sind auch die Anforderungen an das fertige Bauteil. Von der Konstruktion
her können beispielsweise ein bestimmtes Festigkeitsniveau, bestimmte Mindestwerte
der Dehnung, Korrosionsbeständigkeit oder andere wesentliche Kennwerte vorgegeben
sein.
[0006] Zu den Aluminiumwerkstoffen, die heute zu Crash-Elementen verarbeitet werden, gehören
insbesondere Standardlegierungen vom Typ AlMgSi. Obschon Legierungen dieses Typs gegenüber
andern Legierungssystemen wie beispielsweise AlZnMg hinsichtlich ihrer Dehnung und
Umformbarkeit gute Voraussetzungen für Energie absorbierende Teile mitbringen, ist
eine weitere Optimierung der Eigenschaften wünschenswert.
[0007] Die zur Zeit im Waggonbau eingesetzte Legierung AA6005A bringt in der Fertigung eine
Reihe von Problemen mit sich, die mit der Neigung, grobkörnig zu rekristallisieren,
zusammenhängen. Bei grober Kornstruktur ist es schwierig, die vorgeschriebenen Biegeradien
einzuhalten, wodurch die Neigung zur Bildung von Korngrenzenöffnungen beim Schweissen
verstärkt wird. Dies führt zu einer hohen Zahl von Nonkonformitäten bei der Produktion.
Will man dies vermeiden, so muss so produziert werden, dass der Profilquerschnitt
überwiegend Fasergefüge aufweist. Dies ist derzeit nur mit einer Legierungszusammensetzung
möglich, die zu höheren Presskräften und deutlich niedrigeren Pressgeschwindigkeiten
führt. Damit müssen aber grosse Produktivitätsverluste in Kauf genommen werden.
[0008] Im Automobilbau als Sicherheitsteile eingesetzte Bauteile müssen oft nicht die beim
Waggonbau vorgeschriebenen hohen Festigkeitswerte erreichen. Andererseits weisen die
beim Automobilbau eingesetzten stranggepressten Bauteile oft Profilwandstärken in
der Grössenordnung von 1mm oder sogar weniger auf. Diese geringen Wandstärken können
aus Legierungen mit zu hoher Festigkeit nicht oder nicht mehr wirtschaftlich verpresst
werden.
[0009] Eine Legierung nach einem der Merkmale von Anspruch 1 ist in der DE-A- 32 43 371
und in der US-A-5 527 404 offenbart. Aus Aluminium -Taschenbuch (1983), S. 141-143
ist der Verlauf der Warmaushärtung bei AlMgSi, bekannt.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff mit besonders guter Verformbarkeit
bei guten mechanischen Eigenschaften des Bauteils bereitzustellen. Der Werkstoff soll
ein mit der Legierung AA6005A vergleichbares oder geringeres Festigkeitsniveau aufweisen,
jedoch eine höhere Fertigungssicherheit und eine höhere Produktivität gewährleisten.
[0011] Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt ein Verfahren mit den Merkmalen von
Anspruch 1.
[0012] Die eingesetzte Legierung ist in Bezug auf Festigkeit und Dehnung wesentlich weniger
abschreckempfindlich als die Legierung AA6005A, und schon bei Wanddicken von 6 mm
tritt immer noch durchgehend ein feines Korn auf. Damit ist die Legierung grundsätzlich
für den Einsatz bei Grossprofilen geeignet.
[0013] Für Bauteile mit hohen Festigkeitsanforderungen, wie sie beispielsweise im Waggonbau
eingesetzt werden, werden die Gehaltsgrenzen für Silizium und Magnesium in Gew.-%
bevorzugt wie folgt festgelegt:
| Silizium |
0.45 bis 0.75, insbesondere 0.55 bis 0.65 |
| Magnesium |
0.45 bis 0.65, insbesondere 0.50 bis 0.60 |
[0014] Für Bauteile mit geringeren Anforderungen an die Festigkeit, wie sie beispielsweise
im Automobilbau als stranggepresste Profile mit teilweise geringen Wandstärken von
1mm oder weniger eingesetzt werden, gelten bevorzugt die folgenden Gehaltsbereicht
in Gew. -% für Silizium und Magnesium:
| Silizium |
0.45 bis 0.60, insbesondere 0.45 bis 0.55 |
| Magnesium |
0.40 bis 0.60, insbesondere 0.45 bis 0.55 |
[0015] Für die neben Silizium und Magnesium in der erfindungsgemässen Legierung weiter enthaltenen
Elemente gelten die folgenden Vorzugsbereiche in Gew.-%:
| Eisen |
|
0.18 bis 0.25 |
| Kupfer |
|
0.08 bis 0.16 |
| Mangan |
|
0.05 bis 0.10 |
| Vanadium |
|
0.06 bis 0.15 |
| Chrom |
max. |
0.08, vorzugsweise max. 0.01 |
| Titan |
max. |
0.05 |
[0016] Die Verwendung der erfindungsgemässen Legierungszusammensetzung zur Herstellung von
Bauteilen mit hohem Energieabsorptionsvermögen führt zu einer günstigen Mikrostruktur
des Bauteilgefüges. Die zur Verbesserung der Verformungseigenschaften möglichst geringe
Korngrösse wird mit der erfindungsgemässen Legierungszusammensetzung erreicht.
[0017] Die spezielle Wärmebehandlung verleiht dem Bauteil besonders gute Eigenschaften bezüglich
Energieabsorption bei gleichzeitig guten Festigkeitswerten.
[0018] Die Wärmebehandlung, die insbesondere in der Automobilindustrie auch mit einer Lackeinbrennung
kombiniert werden kann, besteht in der Erzeugung des überalterten Zustandes, T72,
der durch eine Glühung zwischen 190 und 230°C während einer Glühdauer von 1 bis 5
Stunden erreicht wird.
[0019] Die erfindungsgemäss hergestellen Bauteile sind im einfachsten Fall Strangpressprofile.
Denkbar sind jedoch auch Bauteile, die, ausgegehend von einem stranggepressten Profil
als Vorform, durch Innenhochdruckumformen endgefertigt sind. Nach einer weiteren Variante
der Erfindung kann das Bauteil auch ein Schmiedeteil sein.
[0020] Eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäss hergestellen Bauteils wird als Sicherheitsteil
im Fahrzeugbau gesehen.
[0021] Die Vorteile der zur erfindungsgemässen Herstellung von Crash-Elementen eingesetzten
Legierungen sowie der speziellen Wärmebehandlung der Ueberalterung werden durch die
nachfolgende Darlegung von Versuchsergebnissen weiter untermauert.
[0022] Pressversuche mit der erfindungsgemässen Legierung mit hohem Festigkeitsniveau (Legierung
C, siehe unten) haben gezeigt, dass die Pressgeschwindigkeit im Vergleich zu AA6005A
deutlich erhöht werden kann. Bei einem Betriebsversuch mit einer presstechnisch schwierigen
Bodenplatte für einen Eisenbahnwaggon konnte die Pressgeschwindigkeit beispielsweise
um 70% gesteigert werden, ohne dass die Legierung Kantenrisse zeigte, wobei die Begrenzung
durch die maximal zulässige Presskraft der Presse gegeben war. Eine durchschnittliche
Steigerung der Pressgeschwindigkeit von 50% mit der erfindungsgemässen Legierung im
Vergleich zur Legierung AA6005A darf als realistisch angenommen werden.
[0023] Die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäss eingesetzten Legierungen wurden
im Zugversuch sowie anhand von Ermüdungsprüfungen für die Wärmebehandlungszustände
T6 (Vollaushärtung)und T64(Teilaushärtung)ermittelt.
Wärmebehandlungszustand T6
[0024] Dieser Zustand wird durch eine Auslagerung von 10 h bei 160°C eingestellt. Die Wärmebehandlungsdauer
liegt noch unterhalb des Härtemaximums, das bei etwa 20 h bei 160°C erreicht wird.
[0025] Die Kennwerte des Zugversuchs können je nach genauer Analyse, Umformgrad, Profildicke
und Abkühlbedingungen schwanken. Den bisherigen Erfahrungen entsprechend wurden folgende
Mindestwerte festgelegt:
| Profildickenbereich |
2 - 4 mm |
4 - 8 mm |
| |
Rp0.2 |
Rm |
A5 |
Rp0 Rm |
|
A5 |
| |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
| Grundmaterial |
230 |
275 |
10 |
230 |
270 |
8 |
| Stumpfstoss (MIG) |
120 |
180 |
.. |
115 |
165 |
.. |
[0026] Die typischen Werte der Streckgrenze liegen um 240 MPa, die der Festigkeit im Grundmaterial
längs um 290 MPa, die Dehnungen A5 um 12%. In Querrichtung sind Streckgrenze und Festigkeit
etwa gleich hoch. A5 fällt auf 6% ab. Bei allen geprüften Querproben waren durch Profil-
und Probenform bedingte Pressnähte enthalten. In keinem Fall wurde ein Bruch in unmittelbarer
Nähe der Pressnaht festgestellt, was auf das infolge des hohen Umformgrades besonders
feine Korn im Pressnahtbereich zurückzuführen ist. Die Härte liegt im Bereich von
94 bis 105 HB.
[0027] Die Kennwerte der Schweissverbindung gelten für MIG-Maschinenschweissungen. Im angegebenen
Dickenbereich unterscheiden sich die Kennwerte bei Verwendung von SG-AlMg4, 5Mn-,
SG-AlMg5- und SG-AlSi5-Zusatzwerkstoffen nur wenig. Fehler, wie beispielsweise Kantenversatz,
die auf die Probleme beim Schweissen von Grossprofilen zurückzuführen sind, beeinflussen
die Ergebnisse stärker. Die typischen Werte der abgearbeiteten Schweissverbindung
liegen für Rp0.2 bei 130 MPa, für Rm bei 210 MPa und für A100 bei 4%. Diese werden
bei einer Prüfung nach etwa 30 Tagen nach dem Schweissen erreicht. Die Kaltaushärtung
in der Wärmeeinflusszone ist nach dieser Zeit noch nicht abgeschlossen. Bei einer
Prüfung nach etwa 90 Tagen wird eine weitere Erhöhung von Rp0.2 um etwa 10 MPa festgestellt,
während die Festigkeit sich nur geringfügig erhöht, und die Dehnung im Rahmen der
Messgenauigkeit konstant bleibt.
[0028] Bei der Ermüdungsprüfung wurden die folgenden Werte ermittelt:
| N*) = |
104 |
> 107 |
|
| |
Δδ |
Δδ |
|
| |
[MPa] |
[MPa] |
|
| Grundmaterial (längs) |
|
110 |
|
| Stumpfstoss (MIG) |
90 |
45 |
mit Nahtüberhöhung |
| |
95 |
55 |
ohne Nachtüberhöhung |
| *) N = Anzahl Lastwechsel |
[0029] Der Wert für das Grundmaterial wurde an 3 mm dicken Abschnitten ermittelt. Bei vergleichbaren
Bedingungen werden für AA6005A in der Regel Werte < 100 MPa erreicht. Die Werte der
Schweissverbindung wurden an 4 mm dicken Proben ermittelt.
Wärmebehandlungszustand T64
[0030] Dieser Zustand wird durch eine Auslagerung von 8 h bei 140°C erreicht.
[0031] Als Kennwerte des Zugversuchs im teilausgehärteten Zustand T64 wurde zur Definition
der Crash-Toleranz festgelegt:
| Profildickenbereich |
2 - 4 mm |
|
|
| |
Rp0.2 |
Rm |
A5 |
| |
[MPa] |
[MPa] |
[%] |
| Grundmaterial |
140 - 180 |
>220 |
>18 |
| Stumpfstoss (MIG) |
>120 |
>180 |
>5(A100) |
[0032] Die typischen Werte der Festigkeit im Grundmaterial längs liegen bei 255 MPa, die
Dehnungen A5 um 22%. In Querrichtung fällt die Festigkeit leicht ab auf 250 MPa. A5
fällt auf 12% ab. Bei allen geprüften Querproben sind Pressnähte enthalten. In keinem
Fall wurde ein Bruch in unmittelbarer Nähe der Pressnaht festgestellt. Die Härte liegt
im Bereich von 74 bis 85 HB.
[0033] Die typischen Werte der abgearbeiteten Schweissverbindung liegen für Rp0.2 bei 130
MPa, für Rm bei 210 MPa und für A100 bei 10%. Eine so hohe Dehnung ist aussergewöhnlich.
Dies wirkt sich im Crashfall sehr günstig aus. Auch hier werden nach etwa 90 Tagen
Lagerung bei Raumtemperatur noch höhere Werte für Rp0.2 erreicht.
[0034] Zur Dokumentation der mechanischen Eigenschaften im Schweissnahtbereich wurden aus
6 mm dicken geschweissten Profilabschnitten parallel zur Schweissrichtung 2 mm dicke
Zugproben in definierten Abständen (Positionen) von der Schweissnahtmitte herausgearbeitet
und geprüft (je Position 4 Zugproben). Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen
zusammengestellt.
[0035] Zugversuch parallel zur Schweissnaht in der Wärmeeinflusszone
| SG-AlMg5-Zusatzwerkstoff |
| Position |
|
Rp0.2 |
Rm |
Ag |
A5 |
| |
mm |
MPa |
MPa |
% |
% |
| 1 |
0 |
108 |
214 |
17.2 |
20.9 |
| 2 |
9 |
117 |
221 |
21.3 |
27.7 |
| 3 |
15 |
118 |
181 |
15.5 |
22.7 |
| 4 |
27 |
136 |
210 |
16.4 |
21.3 |
| 5 |
84 |
159 |
245 |
17.4 |
19.5 |
[0036] Zugversuch parallel zur Schweissnaht in der Wärmeeinflusszone
| SG-AlSi5-Zusatzwerkstoff |
| Position |
|
Rp0.2 |
Rm |
Ag |
A5 |
| |
mm |
MPa |
MPa |
% |
% |
| 1 |
0 |
106 |
205 |
14.7 |
16.2 |
| 2 |
9 |
111 |
195 |
20.7 |
25.7 |
| 3 |
15 |
140 |
207 |
17.0 |
22.1 |
| 4 |
27 |
154 |
238 |
19.6 |
21.9 |
| 5 |
84 |
159 |
240 |
17.3 |
18.6 |
[0037] Die Positionen sind in Abstand zur Mitte der Schweissnaht angegeben. Position 1 liegt
ganz im Schweissgut, Position 5 im unbeeinflussten Grundmaterial.
[0038] Die Ergebnisse zeigen, dass die Festigkeit innerhalb der Schweissnaht (Schweissgut
und Wärmeeinflusszone) im Vergleich zum Grundmaterial relativ wenig abfällt, und dass
im ganzen Bereich eine hohe Duktilität vorhanden ist.
[0039] Die Ermittlungsprüfungen haben zu folgendem Ergebnis geführt:
| Ermüdung |
N*) = |
104 |
> 107 |
|
| |
|
Δδ |
Δδ |
|
| |
|
[MPa] |
[MPa] |
|
| Grundmaterial (längs) |
|
|
95 |
|
| Stumpfstoss (MIG) |
|
85 |
45 |
mit Nahtüberhöhung |
| |
|
95 |
50 |
ohne Nachtüberhöhung |
| *) N = Anzahl Lastwechsel |
[0040] Die Ermüdungsprüfungen wurden an Profilen aus der gleichen Produktion wie beim Zustand
T6 durchgeführt.
[0041] Die Streuung der mechanischen Kennwerte zwischen Stranganfang und -ende des stranggepressten
Profils sind bei der erfindungsgemässen Legierung geringer als bei der Legierung AA6005A.
Dies ist auf das gleichmässigere Gefüge und die geringere Abschreckempfindlichkeit
zurückzuführen. Als Beispiel seien die Werte eines Betriebsversuchs über die Auspresslänge
aufgeführt:
| Zugversuch |
Grundmaterial |
160°C 10 h |
längs |
|
| n = 6 |
Rp0.2 |
Rm |
Ag |
A5 |
| Mittelwert |
241 |
291 |
10.8 |
12.9 |
| Standardabweichung |
1.4 |
2.1 |
0.3 |
0.5 |
| Minimum |
239 |
288 |
10.4 |
12.3 |
| Zugversuch |
Grundmaterial |
140°C 8 h |
längs |
| n = 6 |
Rp0.2 |
Rm |
Ag |
A5 |
| Mittelwert |
165 |
255 |
18.6 |
23.3 |
| Standardabweichung |
0.5 |
0.3 |
0.4 |
0.4 |
| Minimum |
164 |
255 |
17.9 |
22.9 |
Crashverhalten
[0042] Das Verhalten im Crashfall hängt wesentlich von den Materialeigenschaften, von Gestalt
und Dimension des verwendeten Crash-Elements ab. Eine erste Voraussetzung für die
Eignung eines Werkstoffs in einer bestimmten Gestalt und Dimension ist eine Faltung
ohne frühzeitigen Bruch. Zur Prüfung des Crashverhaltens dienen Abschnitte von Rohren
oder von Hohlprofilen rechteckigen Querschnittes, die gestaucht werden. In einer ersten
Versuchsreihe wurden die Legierungen A, B und C, in einer zweiten Versuchsreihe die
Legierungen B, D und E mit den nachstehenden Zusammensetzungen verglichen.
| |
Si |
Fe |
Cu |
Mn |
Mg |
Cr |
Zn |
V |
Ti |
| A |
0.45 |
0.21 |
0.02 |
0.02 |
0.43 |
-- |
0.03 |
-- |
0.02 |
| B |
0.54 |
0.21 |
-- |
0.08 |
0.59 |
-- |
-- |
-- |
0.01 |
| C |
0.62 |
0.26 |
0.16 |
0.07 |
0.56 |
-- |
-- |
0.10 |
0.01 |
| D |
0.52 |
0.21 |
-- |
0.08 |
0.57 |
-- |
-- |
0.09 |
0.01 |
| E |
0.51 |
0.21 |
0.11 |
0.06 |
0.49 |
-- |
-- |
0.10 |
0.01 |
[0043] Bei den durchgeführten Stauchversuchen der ersten Versuchsreihe erreichte immer die
eingesetzte Legierung C die höchsten Werte der absorbierten Energie bezogen auf die
Masse des Crash-Elementes. Bei dieser Legierung wurde auch im Zustand T64 und T6 bei
einem dünnen Rohr noch eine Faltung ohne Bruch und eine höhere Energieabsorption als
im Zustand T4 erreicht.
[0044] Bei den an rechteckförmigen Hohlprofilen mit einem Querschnitt von 56 x 65mm, einer
Länge von 300mm sowie einer Dicke von 1mm durchgeführten Stauchversuchen der zweiten
Versuchsreihe erreichten immer die eingesetzten Legierungen D und E die höchsten Werte
der absorbierten Energie bezogen auf die Masse des Crash-Elementes. In den angegebenen
Beispielen wurde der Zustand T72 mit einer Wärmebehandlung von 5 Stunden bei 205°C,
der Zustand T6 durch eine Glühung von 10 Stunden bei 160°C erreicht.
[0045] Die Ergebnisse der Stauchversuche der beiden Versuchsreihen sind in den nachstehenden
Tabellen zusammengestellt.
| Crash - Test an Rohrelementen |
| Leg. |
Zustand |
Durchm. |
Dicke |
Art der |
Absorbierte |
| |
|
|
|
Faltung*) |
Energie/Masse |
| |
|
[mm] |
[mm] |
|
[kJ/kg] |
| A |
T4 |
92 |
1.5 |
as |
14.4 |
| B |
T4 |
92 |
1.5 |
as |
17.8 |
| C |
T4 |
92 |
1.5 |
as |
22.1 |
| C |
T64 |
92 |
1.5 |
as |
25 |
| C |
T6 |
92 |
1.5 |
as |
25.7 |
| A |
T4 |
70 |
5 |
rs |
52 |
| B |
T4 |
70 |
5 |
rs |
47 |
| C |
T4 |
70 |
5 |
rs |
58 |
*) as = asymmetrisch mit Knotenpunkten
rs = ringsymmetrisch |
| Crash - Test an rechteckförmigen Hohlprofilelementen |
| Leg. |
Kühlung an der Presse |
Absorbierte Energie/Masse [kJ/kg] |
| |
|
T72 |
T6 |
| B |
Gebläse |
14.6 |
17.6 |
| D |
Gebläse |
19.0 |
18.8 |
| E |
Gebläse |
20.9 |
20.0 |
| |
|
|
|
| B |
Wassersprühung |
19.1 |
16.8 |
| D |
Wassersprühung |
19.8 |
18.2 |
| E |
Wassersprühung |
21.6 |
18.2 |
Gefüge
[0046] Die Legierung rekristallisiert beim Pressen feinkörnig, wobei in den Körnern noch
ein Rest einer Verformungsstruktur verbleibt. Dies ist die wichtigste Grundlage für
die unter vielen Aspekten besseren Eigenschaften im Vergleich zur Legierung AA6005A.
Die feinkörnige Rekristallisation erfordert einen ausreichenden Umformgrad bezogen
auf die Zeit.
Schweissverhalten
[0047] Die Legierung ist gut schweissbar. Bei Stumpfstössen aus Profilabschnitten, die aus
Grossprofilen herausgearbeitet und mit SG-AlMg4,5Mn-Zusatzwerkstoff geschweisst wurden,
sind bei Wanddicken bis 6 mm nie signifikante Korngrenzenöffnungen beobachtet worden.
Korrosion
[0048] Es wurden vergleichende Korrosionsuntersuchungen an Legierung B T6, AA6005A T6 und
an der Legierung C T6 und T64 durchgeführt. Ein RID-Test wurde am Grundmaterial, der
Salzsprühtest an geschweissten Probenabschnitten durchgeführt. Beim RID-Test (24 h
in einer Lösung von 3% NaCl + 0.5% HCl bei Raumtemperatur) zeigte sich eine klare
Differenzierung: Angegriffen wurde die Legierung AA6005A bis etwa 250 µm Tiefe. Die
übrigen Legierungen und Zustände zeigten nur vereinzelt Ansätze von interkristalliner
Korrosion. Im Salzsprühtest nach DIN 50021 SS (5% NaCl-Lösung bei 35+/-2°C) zeigte
sich nach 1000 h noch keine Differenzierung zwischen den Legierungen und Zuständen.
Eine besondere Korrosionsanfälligkeit einer der Werkstoffe kann aus den durchgeführten
Versuchen nicht abgeleitet werden.
Schlussfolgerungen
[0049] Die Legierung ist gut geeignet für den Einsatz im Fahrzeugbau. Die für das Grundmaterial
und die Schweissverbindung geforderten Kennwerte des Zugversuchs werden sicher erreicht.
Die Legierung ist für kleine und für grosse Profile in gleicher Weise einsetzbar.
Sie ist für Crash-Elemente und für Bauteile, die durch Innenhochdruckumformen hergestellt
werden, gleichermassen geeignet.
[0050] Die Produktionssicherheit ist aufgrund der geringeren Abschreckempfindlichkeit und
der feinkörnigen Rekristallisation der Legierung wesentlich besser als bei der Legierung
AA6005A.
[0051] Die Pressgeschwindigkeit kann im Vergleich zu AA6005A generell um mehr als 50% erhöht
werden.
[0052] Pressnähte wirken sich nicht negativ auf die mechanischen Eigenschaften aus.
[0053] Beim Schweissen mit SG-AlMg-Zusatzwerkstoffen werden im Dickenbereich, in dem die
Legierung feinkörnig rekristallisiert, keine Korngrenzenöffnungen einer Grösse gebildet,
die einen signifikanten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Schweissverbindung
ausüben, wenn die Erstarrungsschrumpfung nicht extrem behindert wird. Dies wirkt sich
in einer guten Dehnbarkeit aus. Insbesondere die Variante teilausgehärtet T64 zeichnet
sich durch einen geringen Abfall der Kennwerte der Schweissverbindung gegenüber dem
Grundmaterial aus.
[0054] Insgesamt hat sich die Legierung als eine Legierung mit einer guten Eigenschaftskombination
von Festigkeit, Dehnung, Schweissbarkeit und Produktionssicherheit erwiesen.
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils in der Form eines Crash-Elements für den
Fahrzeugbau aus einer Legierung vom Typ AlMgSi enthaltend in Gew.-%
| Silizium |
|
0.40 bis 0.80 |
| Magnesium |
|
0.40 bis 0.70 |
| Eisen |
max. |
0.30 |
| Kupfer |
max. |
0.20 |
| Mangan |
max. |
0.15 |
| Vanadium |
|
0.05 bis 0.20 |
| Chrom |
max. |
0.10 |
| Titan |
max. |
0.10 |
| Zink |
max. |
0.10 |
sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0.05, insgesamt max. 0.15, und Aluminium
als Rest
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch eine Wärmebehandlung während 1 bis 5 h bei 190 bis 230 °C in einen
überalterten Zustand (T72) überführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Gew.-%
Silizium 0.45 bis 0.75, vorzugsweise 0.55 bis 0.65, und
Magnesium 0.45 bis 0.65, vorzugsweise 0.50 bis 0.60
enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Gew.-%
Silizium 0.40 bis 0.60, vorzugsweise 0.45 bis 0.55, und
Magnesium 0.40 bis 0.60, vorzugsweise 0.45 bis 0.55
enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0.18 bis 0.25 Gew.-% Eisen enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0.12 bis 0.16 Gew.-% Kupfer enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0.05 bis 0.10 Gew.-% Mangan enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0.06 bis 0.15 Gew.-% Vanadium enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung max. 0.08, vorzugsweise max. 0.01 Gew.-% Chrom enthält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung max. 0.05 Gew.-% Titan enthält.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als Profil durch Strangpressen hergestellt ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch Innenhochdruckumformen aus einem stranggepressten Profil hergestellt
ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch Schmieden hergestellt ist.
1. Process for manufacturing a component in the form of a crash element for the manufacture
of vehicles from an alloy of the AlMgSi type containing, in wt. %,
| silicon |
|
0.40 to 0.80 |
| magnesium |
|
0.40 to 0.70 |
| iron |
max. |
0.30 |
| copper |
max. |
0.20 |
| manganese |
max. |
0.15 |
| vanadium |
|
0.05 to 0.20 |
| chromium |
max. |
0.10 |
| titanium |
max. |
0.10 |
| zinc |
max. |
0.10 |
and further elements each individually at most 0.05, in total at most 0.15 and the
remainder aluminium,
characterised in that the component is transferred by a heat-treatment of 1 to 5 h at 190 to 230°C to an
overaged condition (T72).
2. Process according to claim 1, the alloy contains, in wt. %,
| silicon |
0.45 to 0.75, preferably 0.55 to 0.65 |
| and |
|
| magnesium |
0.45 to 0.65, preferably 0.50 to 0.60. |
3. Process according to claim 1,
characterised in that the alloy contains, in wt. %,
| silicon |
0.40 to 0.60, preferably 0.45 to 0.55 |
| and |
|
| magnesium |
0.40 to 0.60, preferably 0.45 to 0.55. |
4. Process according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the alloy contains 0.18 to 0.25 wt. % iron.
5. Process according to one of the claims I to 3, characterised in that the alloy contains 0.12 to 0.16 wt. % copper.
6. Process according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the alloy contains 0.05 to 0.10 wt. % manganese.
7. Process according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the alloy contains 0.06 to 0.15 wt. % vanadium.
8. Process according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the alloy contains at most 0.08, preferably at most 0.01 wt. % chromium.
9. Process according to one of the claims 1 to 3, characterised in that the alloy contains at most 0.05 wt. % titanium.
10. Process according to one of the claims 1 to 9, characterised in that the component is manufactured in the form of a section made by extrusion.
11. Process according to one of the claims 1 to 9, characterised in that the component is manufactured from an extruded section subjected to pressure from
within.
12. Process according to one of the claims 1 to 9, characterised in that the component is manufactured in the form of a forging.
1. Procédé pour la fabrication d'un élément de construction sous form d'un element déformable
pour la construction de véhicules dans un alliage de type AlMgSi contenant en % en
poids
| silicium |
|
0.40 à 0.80 |
| magnésium |
|
0.40 à 0.70 |
| fer |
max. |
0.,30 |
| cuivre |
max. |
0.20 |
| manganèse |
max. |
0.15 |
| vanadium |
|
0.05 à 0.20 |
| chrome |
max. |
0.10 |
| titane |
max. |
0.10 |
| zinc |
max. |
0.10 |
ainsi que d'autres éléments d'alliage max. 0.05 de chacun, au total max. 0.15 et le
reste sous forme d'aluminium,
caractérisé en ce que l'élément de construction est transféré dans l'état survieilli (T72) par un traitement
thermique pendant 1 à 5 heures à 190 à 230°C.
2. Procédé suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que l'alliage contient en % en poids
| du silicium |
0.45 à 0.75, de préférence 0.55 à 0.65 |
| et |
|
| du magnésium |
0.45 à 0.65, de préférence 0.50 à 0.60. |
3. Procédé suivant la revendication 1,
caractérisé en ce que l'alliage contient en % en poids
| du silicium |
0.40 à 0.60, de préférence 0.45 à 0.55 |
| and |
|
| du magnésium |
0.40 à 0.60, de préférence 0.45 à 0.55. |
4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient de 0.18 à 0.25 % en poids de fer.
5. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient de 0.12 à 0.16 % en poids de cuivre.
6. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient de 0.05 à 0.10 % en poids de manganèse.
7. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient de 0.06 à 0.15 % en poids de vanadium.
8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient au max. 0.08, de préférence max. 0.01 % en poids de chrome.
9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'alliage contient au max. 0.05 % en poids de titane.
10. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément de construction est fabriqué sous forme de profilé extrudé.
11. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément de construction est fabriqué par formage sous haute pression intérieure
à partir d'un profilé extrudé.
12. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'élément de construction est fabriqué par forgeage.