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Verfahren zur Verbesserung von Festigkeitseigenschaften, insbesondere der Quetsch- grenze, von Erzeugnissen aus Magnesium und Magnesiumlegierungen.
Bei der Warmverformung von Magnesium und Magnesiumlegierungen wurde die Beobachtung gemacht, dass die in bekannter Weise durch die Verformung bewirkte Steigerung der Festigkeitseigenschaften im Gegensatz zu andern Metallen sieh in erster Linie auf die Beanspruchung bei Zug erstreckt, während die Verbesserung der elastischen Eigenschaften gegen Druck und Torsion im Verhältnis wesentlich geringer ist. So beträgt die Quetschgrenze dieser Metalle nach normaler Warmverformung nur etwa die Hälfte der Streckgrenze.
Eine weitere Verfestigung des warmverformten Magnesiums und seiner Legierungen kann zwar durch eine nachträgliche Kaltverformung erzielt werden. Es zeigt sich jedoch hiebei, dass zwar die absoluten Werte der Streckgrenze sowohl als auch der Quetschgrenze gesteigert werden, dass das ungünstige Verhältnis von Streckgrenze zu Quetschgrenze jedoch bestehen bleibt.
Auch die Drehgrenze, die im allgemeinen bei den Metallen nur etwa die Hälfte der Streckgrenze beträgt, liegt bei dem unter normalenBedingungenwarmverformtenMagnesium undMagnesiumlegierungen nur bei höchstens etwa einem Viertel der Streckgrenze, und auch dieses Verhältnis wird durch eine nachträgliche Kaltverformung nicht auf das bei andern Metallen bestehende Verhältnis gebracht.
Für zahlreiche technische Verwendungszwecke des Magnesiums und seiner Legierungen ist eine Verbesserung dieser ungünstigen Beziehung zwischen der Streckgrenze einerseits und gewissen andern Festigkeitseigenschaften, insbesondere der Quetschgrenze, anderseits erwünscht. Durch das Verfahren gemäss Erfindung gelingt es nun, die erwähnten Verhältnisse in der gewünschten Richtung zu verändern.
Bei der Warmverformung von Magnesium und Magnesiumlegierungen, die im allgemeinen bei Temperaturen zwischen 2000 und 5000 erfolgt, wird die Geschwindigkeit der Verformung aus wirtschaftlichen Gründen allgemein so hoch bemessen, wie es ohne Schädigung des Materialzusammenhanges irgend möglich ist. Die im einzelnen Fall sich ergebende, wirtschaftlich günstigste höchste Verformungsgeschwindigkeit ist abhängig von der Verformungstemperatur und den plastischen Eigenschaften der verwendeten Legierung. Zweckmässig ist die höchstmögliche Verformungsgesehwindigkeit für die betreffende Legierung bei geeigneter Temperatur in üblicher Weise zunächst durch Einregelung der Vorrichtung oder Maschine auf Höchstleistung festzustellen.
Die hiebei für den betreffenden Verformungsmechanismus gerade noch ohne Bruch des Werkstückes mögliche höchste Verformungsgeschwindigkeit (beispielsweise die höchste Austrittsgeschwindigkeit von Stangen aus der Pressmatrize) wird nachstehend als normal"bezeichnet.
Gemäss Erfindung kann nun zunächst die gewünschte Verbesserung des Verhältnisses der Festigkeitseigenschaften dadurch erreicht werden, dass die Verformung mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die wesentlich unterhalb der normalen Verformungsgeschwindigkeit liegt und zweckmässig weniger als die Hälfte derselben beträgt. Ein anderer Weg, der mit gleichem Erfolg beschritten werden kann, besteht darin, dass das mit einer beliebigen, insbesondere auch mit der normalen Geschwindigkeit verformte Material gleichzeitig mit dem Fortfall der Wirkung der die Verformung bedingenden äusseren Kräfte auf eine Temperatur abgeschreckt wird, bei der eine Veränderung des Kristallgefüge nach Grösse und Anordnung nicht mehr eintritt. Das Abschrecken des Metalls kann mit kaltem oder warmem Wasser, 01, Pressluft od. dgl. erfolgen, wobei z.
B. im Falle des Stangenpressens das Kühlmittel in die nächste Nähe der Ausflussöffnung der Matrize gebracht wird.
Im nachstehenden soll die Anwendung des Verfahrens an Hand von Beispielen bei der Herstellung von gepressten Profilen auf einer Strangpresse geschildert werden. Es wird aber bemerkt, dass die Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens sich auf jede Art von Warmverformung, insbesondere also auch auf Körperpressen, Schmieden, Walzen und Ziehen, erstreckt.
Beispiele :
1. Auf einer Strangpresse wurde bei einerPresstemperaturvon 4500 eine Rundstange mit 25 mmo ausReinmagnesium hergestellt. Die nach der eingangs gegebenen Definition als normal zu bezeichnende
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An diesem Material wurde eine Streckgrenze von 22-5 kgjmm2, eine Quetschgrenze von 14 kgjmm2 und eine Ermüdungsfestigkeit (Biegeschwingungsprobe) von 12 kg/mm2 festgestellt.
Bei der gemäss Erfindung vorgenommenen Warmverformung betrug unter sonst gleichen Verhältnissen die Verformungsgeschwindigkeit 10 mmjsec, An diesem Material wurde die Quetschgrenze
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3. Auf einer Stangenpresse wurde eine Rundstange mit 25 mm 0 aus Reinmagnesium bei einer Presstemperatur von 3000 hergestellt, wobei die normale Pressgeschwindigkeit 130 mmlsee. betrug. Das erhaltene Material wies eine Streckgrenze von 16 kglmnzg, eine Quetschgrenze von 6-5 kg/mm2 und eine Drehgrenze von 3'7 kg/mm2 auf.
Der gleiche Versuch unter kräftiger Abschreckung der aus der Matrize austretenden Rundstange mit kaltem Wasser bis zur Erreichung einer Temperatur von weniger als 2000 ergab ein Material, dessen Streckgrenze wiederum mit 16 kg/mm2 unverändert blieb, dessen Quetschgrenze aber auf 13 kg/mm2 und dessen Drehgrenze auf 55 kgjmm2 erhöht waren.
4. Die im Beispiel 2 erwähnte Magnesiumlegierung wurde auf einer Strangpresse bei einer Temperatur von etwa 350 bei einer Pressgeschwindigkeit von 10 mmlsee unter gleichzeitigem Abschrecken der aus der Matrize austretenden Rundstange mit kaltem Wasser zu einer Rundstange von 25 mm 0 verpresst. Dieses Material hatte eine Streckgrenze von 24'8 kg/mm2 und eine Quetschgrenze von 24'0 / ? Km.
Die Wahl zwischen den beiden geschilderten Verfahren bestimmt sich nach Massgabe der Materialquerschnitte. Bei wachsenden Querschnittsabmessungen erreicht man naturgemäss eine Grenze, von welcher ab die Abschreckung nicht mehr genügend wirksam ist, so dass an sich eine Verformung mit wesentlich herabgesetzter Geschwindigkeit vorzuziehen ist. Es kann jedoch in solchen Fällen auch eine Vereinigung beider Verfahren vorteilhaft sein, indem man gleichzeitig die Verformungsgeschwindigkeit gegenüber der normalen in geringerem Umfange herabsetzt und unmittelbar nach der Verformung abschreckt.
Das hier vorliegende Abschreckverfahren hat, worauf von vornherein hingewiesen sei, mit dem bekannten Abschrecken bei Veredelungsverfahren nichts zu tun, da diese letztere nur bei vergütbaren Legierungen anwendbar sind und das Eintreten ihrer Wirkung lediglich von der Glühtemperatur, die aber keineswegs gleichzeitig auch Verformungstemperatur zu sein braucht, abhängig ist.
Wendet man das Verfahren der Warmverformung mit unmittelbar folgendem Abschrecken gemäss Erfindung auf Reinaluminium an, so ergibt sich eine Erhöhung der Zugfestigkeit, Elastizitätsgrenze und Streckgrenze bei gleichzeitiger Verringerung der Dehnung, ähnlich wie bei einer Kaltverformung. Es
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aus der Verformungsvorrichtung in einem Zustande zu entnehmen, der nach dem bisherigen Stande der Technik erst durch nachträgliches Kaltziehen erzeugt werden konnte. Während die Anwendung des Verfahrens auf Reinaluminium somit eine ähnliche Wirkung ergibt, wie sie durch Kaltverformung erzielt wird, wird bei Magnesium und Magnesiumlegierungen durch das Verfahren eine völlig andersartige Verbesserung erreicht, die durch nachträgliche Kaltverformung nicht zu erzielen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verbesserung von Festigkeitseigenschaften, insbesondere der Quetsehgrenze, von Erzeugnissen aus Magnesium und Magnesiumlegierungen, die durch Warmverformung gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Warmverformung auf weniger als die Hälfte der normalen Verformungsgeschwindigkeit vermindert wird.
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