AT506283A2 - METHOD AND TOOLS FOR FLOW PRESSING MAGNESIUM KNET ALLOYS - Google Patents

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AT506283A2 AT0167706A AT16772006A AT506283A2 AT 506283 A2 AT506283 A2 AT 506283A2 AT 0167706 A AT0167706 A AT 0167706A AT 16772006 A AT16772006 A AT 16772006A AT 506283 A2 AT506283 A2 AT 506283A2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/002Extruding materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special extruding methods of sequences
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon

Abstract

In the first stage, a cast bar is extruded to make a blank. The deformation ratio exceeds 1 : 20. For this stage, the microstructure of the material transversely to the direction of deformation, is modified to a grain size less than 20 mu m. One of the elements Zn, Mn , Ca, Si, Sb, Ag is added to the magnesium to manufacture the cast bar and/or up to 2 wt% Zr is added to refine the grain microstructure of the alloy. In the second stage, extrusion billets are produced from the blank; they are taken out at right angles to the direction of extrusion. In the third stage, the billets are extruded transversely to the direction of blank deformation, at room temperature or a temperature no greater than 200[deg] C. No lubricant is used. The shape of the billets is matched with that of the extrusion die, especially at the edges. The equipment used, includes a matrix or die, and a pressing plunger moving relatively to it. The billet alloy has a hexagonal lattice structure. Alternatively, using a temperature below 200[deg] C the wall thickness range is 0.1-13.6 mm, preferably 0,5 mm and less. Independent claims are included for the following: (A) corresponding equipment; (B) and the object produced.

Description

• · · · · ·· ·· ··· Pat. 30 *··’ ·2· ·-···-.··.····.• · · · · ········ Pat. 30 * ·· '· 2 · · - ··· -. ··· ····.

NEUMAN ALUMINIUM Fließpresswerk GmbHNEUMAN ALUMINUM extrusion press GmbH

Verfahren und Werkzeuge zum Fließpressen von Magnesium-Processes and tools for extruding magnesium

Knetlegierungen.Wrought alloys.

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Werkzeuge zum Fließpressen von Magnesium-Knetlegierungen, bei welchem ausgehend von einem Gussbolzen od. dgl. durch Umformprozesse, wie Strangpressen, Walzen und / oder Schmieden mit anschließender Wärmebehandlung ein feinkörniges Gefüge erzeugt wird.The invention relates to methods and tools for extruding magnesium wrought alloys, in which, starting from a cast bolt od. Like. By forming processes, such as extrusion, rolling and / or forging with subsequent heat treatment, a fine-grained structure is generated.

Das Umformvermögen eines Werkstoffes wird von vielen Faktoren beeinflusst: den Werkstoffeigenschaften (Kristallgitter, chemische Zusammensetzung, Gefügezustand, Anisotropie), den thermodynamischen Bedingungen (thermisch aktivierte Prozesse, Umformgeschwindigkeit), dem Umformverhalten (Reibung, Geometrie der Umformzone, Werkzeuggeometrie, Umformgeschichte) und dem Spannungszustand bei der Umformung.The forming capacity of a material is influenced by many factors: the material properties (crystal lattice, chemical composition, microstructure, anisotropy), the thermodynamic conditions (thermally activated processes, forming speed), the forming behavior (friction, geometry of the forming zone, tool geometry, forming history) and the stress state during forming.

Magnesiumlegierungen sind aufgrund ihrer hexagonalen Gitterstruktur bei Raumtemperatur nur sehr bedingt umformbar. Metallen mit hexagonaler Gitterstruktur stehen bei Raumtemperatur nur ein Gleitsystem (Gleiten in der Basisebene), sowie Zwillingsbildung für die Verformung zur Verfügung, im Gegensatz zu Metallen mit kubisch-flächenzentrierter Gitterstruktur mit 5 unabhängigen Gleitsystemen. Erst bei einer Temperatur über 225°C werden weitere pyramidale Gleitebenen aktiviert. 1Due to their hexagonal lattice structure, magnesium alloys can only be formed to a limited extent at room temperature. Metals with a hexagonal lattice structure have only one sliding system at room temperature (base plane slip), as well as twinning for deformation, unlike metals with cubic face-centered lattice structure with 5 independent sliding systems. Only at a temperature above 225 ° C are more pyramidal slip planes activated. 1

Pat. 30Pat. 30

Fließpressen von Magnesiumlegierungen bei niedrigen Temperaturen (T&lt; 225°C) ist also eine große Herausforderung an den Werkstoff. H.-W. Wagener [“Deep drawing and impact extrusion of magnesium alloys at room temperature”, Advanced Engineering Materials 2003,5, No. 4 und “Fließpressen von Magnesium-Knet- und Gusslegierungen”,Extrusion of magnesium alloys at low temperatures (T <225 ° C) is therefore a major challenge to the material. H.-W. Wagener ["Deep drawing and impact extrusion of magnesium alloys at room temperature", Advanced Engineering Materials 2003, No. 4 and "extrusion of magnesium wrought and cast alloys",

Blech, Rohre, Profile, UTF Science 1/2002 ] versuchte bei Fließpressexperimenten mit Magnesiumlegierungen das geringe Umformvermögen durch Vergrößerung des hydrostatischen Druckanteiles zu kompensieren. Die Druckspannungsüberlagerung wird durch die Verwendung eines geschlossenen Werkzeuges mit nicht hinterdrehten Matrizen bzw. nicht hinterdrehten Stempeln (Vorwärts-Fließpressen) erreicht. Während der Umformung wirken entgegen der Fließpressrichtung ein oder zwei kraftbeaufschlagte Stempel. Versuche bei Raumtemperatur mit ZK60A mittels Voll-Vorwärts-Fließpressen mit Gegendruck liefern kein befriedigendes Ergebnis. Aber eine Erhöhung der Probentemperatur auf 250 - 400°C führt auch bei nicht erwärmten Werkzeugen zu fehlerfreien Werkstücken. Aufgrund der begrenzten Duktilität der untersuchten Legierungen (AE42HP, AM20HP, AM70HP, AZ91HP, AZ31B, AZ80, ZK60A) ist ein rissfreies Vorwärts-Fließpressen mit Gegendruck nur bedingt möglich, durch das Voll-Vorwärts-Fließpressen mit Gegendruck können einwandfreie Werkstücke nur mit erhöhtem Gegendruck oder bei höheren Umformtemperaturen erzielt werden.Sheet Metal, Tubes, Profiles, UTF Science 1/2002] attempted to compensate for low forming capacity by increasing the hydrostatic pressure component in extrusion press experiments with magnesium alloys. The compressive stress superposition is achieved by using a closed tool with non-back-turned dies or non-back-turned dies (forward extrusion). During the deformation, one or two force-loaded punches counteract the extrusion direction. ZK60A room-temperature tests using back-pressure full-forward extrusion give no satisfactory result. But an increase in the sample temperature to 250 - 400 ° C leads to error-free workpieces even with non-heated tools. Due to the limited ductility of the investigated alloys (AE42HP, AM20HP, AM70HP, AZ91HP, AZ31B, AZ80, ZK60A), crack-free forward extrusion with backpressure is only possible to a limited extent; full-forward extrusion with backpressure enables flawless workpieces only with increased backpressure or at higher forming temperatures.

Chapman und Wilson [ „The room-temperature ductility of fine-grain magnesium“, Bull. J. Inst. Met., 1962-63, 91, ] zeigten, dass bei Magnesium durch Reduktion der Korngröße die Temperatur-Duktilitäts-Kurve in Richtung niedrigere Temperaturen verschoben werden kann, siehe Fig. 1. Bei diesem Material handelt es sich um gleichmäßig rekristallisiertes Magnesium mit einer Korngröße von 2 pm. Dieses Material ist überraschend duktil bei niedrigen Temperaturen und V erformungsgeschwindigkeiten. 2 • · · · · ·· ·· ··· • · ·· · · ·· · · ·Chapman and Wilson ["The room-temperature ductility of fine-grain magnesium", Bull. J. Inst. Met., 1962-63, 91,] showed that in magnesium, by reducing the grain size, the temperature-ductility curve in direction lower temperatures can be shifted, see Fig. 1. This material is uniformly recrystallized magnesium with a grain size of 2 pm. This material is surprisingly ductile at low temperatures and molding rates. 2 • · · · · ··········································

Pat. 30 ’··&quot;Pat. 30 '·· &quot;

Zur Erzeugung eines feinkörnigen Gefüges von Mg-Legierungen sind folgende Methoden vorgeschlagen worden: A. Strang- oder Formguss mit Kornfeinung mittels spezieller Legierungsbestandteile. Z.B hat sich für Ai-freie Mg-Legierungen Zirkonium als ein sehr effizienter Komfeiner bewährt. B. Strangguss und Umformen ( Strangpressen, Walzen, Schmieden)To produce a fine-grained microstructure of Mg alloys, the following methods have been proposed: A. Extrusion or molding with grain refining using special alloying constituents. For example, zirconium has proved to be a very efficient toner for Ai-free Mg alloys. Continuous casting and forming (extrusion, rolling, forging)

Die vorliegende Erfindung hat eine Weiterentwicklung dieser Technologien zum Gegenstand, wobei der Schwerpunkt auf die Verfahrensschritte gemäß Absatz B gerichtet ist, aber auch die Kombination beider Techniken zur Anwendung kommt.The present invention relates to a further development of these technologies, the emphasis being placed on the method steps according to paragraph B, but also the combination of both techniques is used.

Die Erfindung ist insbes. dadurch gekennzeichnet, dass beim Umformprozess eine Umform- bzw. Pressrate von mindestens 1:20, vorzugsweise mindestens 1:26 angewendet wird und damit Korngrößen &lt; 20pm, vorzugsweise &lt; 10pm erzeugt werden und die Fließpressbutzen dem auf die oben beschriebene Weise erzeugten Halbzeug senkrecht zur Umform- bzw. Schmiederichtung entnommen und bei Temperaturen &lt; 200 °C, vorzugsweise bei Raumtemperatur fließgepresst werden.The invention is esp. Characterized in that the forming process, a forming or pressing rate of at least 1:20, preferably at least 1:26 is applied and thus grain sizes &lt; 20pm, preferably &lt; 10pm are generated and the extrusion billets taken from the semifinished product produced in the manner described above perpendicular to the forging direction and at temperatures &lt; 200 ° C, preferably extruded at room temperature.

Vorzugsweise wird durch entsprechende Legierungsbestandteile, wie Zn, Zr, Mn, Ca,Preferably, by appropriate alloying constituents, such as Zn, Zr, Mn, Ca,

Si, Sb und Ag, ein besonders feinkörniges Gefüge des Ausgangsmaterials (Gussbolzen) erzeugt.Si, Sb and Ag, a particularly fine-grained structure of the starting material (cast bolts) produced.

Vorteilhaft werden beim Fließpressen die Fließpressbutzen ohne Schmiermittel-Beschichtung verpresst. Im Gegensatz zum Fließpressen von Aluminium hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ohne Schmierung gute Ergebnisse erzielt werden können. Durch Entfall der Beschichtung der Butzen mit einem Schmiermittel ergibt sich eine deutliche Rationalisierung des Verfahrens.Advantageously, during extrusion molding, the extrusion dies are pressed without lubricant coating. In contrast to extruding aluminum, it has been shown that good results can be achieved in the process according to the invention even without lubrication. By eliminating the coating of the slugs with a lubricant results in a significant rationalization of the process.

Pat. 30Pat. 30

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung erfolgt das Fließpressen mit Werkzeugen, die in an sich bekannter Weise, zumindest teilweise durch Beheizen auf eine Temperatur von mindestens 200 °C vorgewärmt sind.In an advantageous development of the invention, the extrusion molding is carried out with tools that are preheated in a conventional manner, at least partially by heating to a temperature of at least 200 ° C.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Beispieles und unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Die Fig. 1 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit der Duktilität von Temperatur und Korngröße nach Chapman und Wilson. Die Fig. 2a bis 2d veranschaulichen die Geftigeänderung durch Strangpressen bei 2 verschiedenen Legierungen. Im Diagramm Fig. 3 ist der Zusammenhang von Bruchdehnung und Gleichmaßdehnung im Zugversuch bei 120 °C für verschiedene Proben gezeigt. Die Fig. 4 zeigt im Axialschnitt ein Fließpresswerkzeug, die Fig. 5 veranschaulicht ebenfalls im Axialschnitt eine optimierte Werkzeugversion.Further features of the invention will become apparent from the following description of an example and with reference to the drawings. Fig. 1 shows a graph of the dependence of the ductility of temperature and grain size according to Chapman and Wilson. FIGS. 2a to 2d illustrate the change in the casting by extrusion in two different alloys. In the diagram of Fig. 3, the relationship of elongation at break and uniform strain in the tensile test at 120 ° C for different samples is shown. FIG. 4 shows an extrusion tool in axial section; FIG. 5 likewise illustrates an optimized tool version in axial section.

Beispiel 1. Strangpressen:Example 1. Extrusion:

Stranggussbolzen aus ZM21 (Korngröße ca. 1 - 2 mm) und aus ZK31 (Korngröße ca. 80 pm) wurden mit unterschiedlichem Pressverhältnis (1:5, 1:9, 1:14, 1:26) stranggepresst. ZM21 und ZK31 Strangpressprofile mit einem Pressverhältnis von 1:9 und 1:14 wurden gewalzt bzw. geschmiedet und wärmebehandelt.Continuous casting bolts of ZM21 (grain size approx. 1 - 2 mm) and of ZK31 (grain size approx. 80 pm) were extruded with different press ratios (1: 5, 1: 9, 1:14, 1:26). ZM21 and ZK31 extruded profiles with a 1: 9 and 1: 14 press ratio were rolled or forged and heat treated.

Die metallographische Untersuchung des stranggepressten Vormaterials ergab, dass die Pressverhältnisse 1:5 und 1:9 zu gering sind, um eine vollständige Durchknetung zu erreichen.The metallographic examination of the extruded starting material showed that the pressing ratios of 1: 5 and 1: 9 are too low to achieve complete kneading.

Strangpressen mit einem Pressverhältnis von 1:26 fuhrt hingegen zu einer deutlichen Reduzierung der Korngröße. Die Gefugeausbildungen des Gusszustandes und des 4 • · · · · ·· ···Extrusion with a compression ratio of 1:26, however, leads to a significant reduction in particle size. The structural formations of the casting condition and of the 4 • ·········

Pat. 30 stranggepressten Materials (Pressverhältnis PV = 1:26) sind in den Fig. 2a -2d dargestellt Die Fig. 2a zeigt ein Schliffbild einer Guss-Probe der Legierung ZM21 mit einem dendritischem Gefüge mit Korngrößen von 1-2 mm. Durch Strangpressen mit einer Pressrate von 1:26 wird eine Reduktion der Korngrößen auf &lt; 200pm erzielt (Fig. 2b). Die Fig. 2c veranschaulicht das Schliffbild einer Gussprobe der Legierung ZK31, die im Ausgangszustand eine mittlere Korngröße von 80 μιη aufweist. Durch Strangpressen mit einer Pressrate von 1:26 wird die Korngröße auf &lt; 30 pm reduziert. (Fig. 2d). 2. WalzenPat. 30 extruded material (pressing ratio PV = 1:26) are shown in Figs. 2a -2d Fig. 2a shows a micrograph of a cast sample of the alloy ZM21 with a dendritic microstructure with particle sizes of 1-2 mm. By extrusion at a press rate of 1:26, a reduction of the grain sizes to &lt; 200pm achieved (Figure 2b). FIG. 2c illustrates the micrograph of a cast sample of the alloy ZK31, which has an average particle size of 80 μm in its initial state. By extrusion at a press rate of 1:26, the grain size is reduced to &lt; Reduced to 30 pm. (Fig. 2d). 2nd rolls

Auf 390°C vorgewärmte Zuschnitte der Legierungen ZM21 und ZK31 wurden aus dem Gusszustand und stranggepresst mit einem Pressverhältnis von 1:9 auf eine Plattendicke von 22 mm gewalzt. Die Walzplatten wurden anschließend bei 350°C eine Stunde wärmebehandelt. Die Butzen für die Fließpressversuche wurden den Walzplatten senkrecht zur Walzrichtung entnommen. 3. FreiformschmiedenPre-heated blanks of ZM21 and ZK31 alloys preheated to 390 ° C were rolled from the as-cast state and extruded at a 1: 9 press ratio to a plate thickness of 22 mm. The slabs were then heat treated at 350 ° C for one hour. The slugs for the extrusion tests were taken from the slabs perpendicular to the rolling direction. 3. Smith forging

Mit einem Pressverhältnis von 1:9 und 1:14 stranggepresste Profile aus ZM21 und ZK31 wurden durch Schmieden weiter umgeformt. Die ZM21 Profile wurden vor dem Schmieden auf 390°C und die ZK31 Profile auf 450°C aufgewärmt. Die Korngrößenverteilung der geschmiedeten ZM21 Profile war sehr inhomogen - Bereiche von 20 pm großen Körnern liegen neben 1 mm großen Körnern. Bei ZK31 ist die Korngrößenverteilung nach dem Schmieden signifikant homogener als beim ZM21. Die geschmiedeten Profile wurden anschließend bei 375°C eine Stunde wärmebehandelt.With a press ratio of 1: 9 and 1:14 extruded profiles of ZM21 and ZK31 were further formed by forging. The ZM21 profiles were heated to 390 ° C before forging and the ZK31 profiles to 450 ° C. The grain size distribution of the forged ZM21 profiles was very inhomogeneous - areas of 20 μm grains are next to 1 mm grains. For ZK31, the grain size distribution after forging is significantly more homogeneous than for the ZM21. The forged profiles were then heat treated at 375 ° C for one hour.

Die Butzen für die Fließpressrichtung wurden den Schmiedeproben senkrecht zur Schmiederichtung entnommen. 5 • · · · · ·· ···The slugs for the extrusion direction were taken from the forging samples perpendicular to the forging direction. 5 • · · · ······

Pat. 30 4, ZugversuchePat. 30 4, tensile tests

Zur Beurteilung der Fließpressbarkeit wurden mit den thermomechanisch optimierten Legierungen Zugversuche bei 120°C durchgefuhrt und als relevante Richtkenngrößen die Bruchdehnung und die Gleichmaßdehnung ermittelt. Um die Ergebnisse mit den Kennwerten von AA6082 (eine typische Aluminiumlegierung für das Kaltfließpressen) bei Raumtemperatur direkt zu vergleichen, wurden die Kennwerte auf AA6082 normiert: ein Kennwert, der auf (1,1) positioniert ist, entspricht den Kennwerten von AA6082. Werte größer 1 sind besser und Werte kleiner 1 schlechter als AA6082. Die Ergebnisse der unterschiedlich thermomechanisch behandelten ZM21 und ZK31 Legierungen sind in Fig. 3 dargestellt Die Legierung ZK31 kann ausgehend vom Gusszustand durch thermomechanische Verfahren, wie z.B. Strangpressen und Wärmebehandlung oder Strangpressen - Schmieden und Wärmebehandlung deutlich optimiert werden. Bei der Legierung ZM21 hingegen verschlechtern sich die mechanischen Kennwerte durch diese Verfahren. Eine Optimierung ist hier über den Weg Guss - Walzen möglich. 5. FließpressenTo evaluate the compressibility, tensile tests were carried out at 120 ° C with the thermomechanically optimized alloys and the elongation at break and the uniform elongation were determined as relevant guide parameters. To directly compare the results with the characteristics of AA6082 (a typical aluminum alloy for cold extrusion) at room temperature, the characteristics were normalized to AA6082: a characteristic positioned at (1,1) corresponds to the characteristics of AA6082. Values greater than 1 are better and values less than 1 are worse than AA6082. The results of the different thermomechanically treated ZM21 and ZK31 alloys are shown in Fig. 3. Alloy ZK31 can be prepared from cast state by thermo-mechanical methods, e.g. Extrusion and heat treatment or extrusion - forging and heat treatment can be significantly optimized. With the ZM21 alloy, on the other hand, the mechanical characteristics of these processes deteriorate. An optimization is possible here via the way cast - rolls. 5. extrusion

Mit einer hydraulischen 100 t Presse sowie einer 600 t Kniehebelpresse wurden im Temperaturbereich 300 - 120°C aus dem optimierten ZM21- und ZK31 -Vormaterial becherartige Teile mit einer Wandstärke von 3,6 mm und einer Schenkellänge von 20 mm fließgepresst. Bis zu einer Temperatur von 150°C konnten durchwegs Gutteile hergestellt werden, Fließpressversuche bei 100°C waren bei keiner Legierung erfolgreich. Die metallographische Untersuchung der Fließpressteile ergab, dass im kritischen Umformungsbereich am Becherboden bei höheren Temperaturen (T &gt; 150°C) und hohem Pressverhältnis der Fließlinienverlauf nahezu parallel zur Fließpressrichtung verläuft. Bei Fließpressversuche bei niedrigeren Temperaturen bzw. geringerem Pressverhältnis des Vormaterials kommt es in dieser Zone zu einer Verwerfung und infolge dessen auch zur Rissbildung. 6 t Pat. 30 • · · · · ·· ·«· 6. Fließpresswerkzeug.With a hydraulic 100 t press and a 600 t toggle press, cup-shaped parts with a wall thickness of 3.6 mm and a side length of 20 mm were extruded from the optimized ZM21 and ZK31 pre-material in the temperature range 300 - 120 ° C. Up to a temperature of 150 ° C all good parts could be produced, extrusion tests at 100 ° C were successful in any alloy. The metallographic examination of the extruded parts showed that in the critical deformation area at the bottom of the cup at higher temperatures (T> 150 ° C.) and high pressure ratio the flow line course runs almost parallel to the extrusion direction. In extrusion tests at lower temperatures or lower compression ratio of the starting material it comes in this zone to a fault and as a result also to cracking. 6 t Pat. 30 • · · · · · · · · · 6. Extrusion tool.

Die Fließpressversuche mit einer Wandstärke von 1,5 mm und 90 mm Schenkellänge wurden an einer 6001 Kniehebelpresse durchgeführt. Mit der Legierung ZK31 konnten mit einem Werkzeug gemäß Fig.4. durchwegs intakte Teile gepresst werden. Bei der Legierung ZM21 traten am Becherrand vereinzelt kleine Risse auf.The extrusion tests with a wall thickness of 1.5 mm and 90 mm side length were carried out on a 6001 toggle press. With the alloy ZK31 could with a tool according to Fig.4. consistently intact parts are pressed. Occasionally small cracks appeared on the rim of the alloy ZM21.

Um eine weitere Verbesserung der Umformbarkeit zu erzielen, wurden, aufbauend auf den Erkenntnissen der ersten Versuche, die Geometrien der Fliesspresswerkzeuge modifiziert. Die Fig. 5 zeigt ein solches, für das Fließpressen von Magnesium optimiertes Werkzeug.In order to further improve the formability, based on the findings of the first experiments, the geometries of the extrusion tools were modified. Fig. 5 shows such, optimized for the extrusion of magnesium tool.

Die nächsten Versuche wurden mit diesem optimierten Werkzeug durchgeführt, wobei Muster mit Wandstärken von 1,5mm, 0,7mm, 0,5mm, 0,35mm sowie 0,25mm gepresst wurden.The next tests were carried out with this optimized tool, with samples with wall thicknesses of 1.5mm, 0.7mm, 0.5mm, 0.35mm and 0.25mm were pressed.

Das Werkzeug wurde durch spezielle Heizelemente in der Matrize, als auch im Stempel auf eine Temperatur von ca. 200°C aufgeheizt. Bei diesen Versuchen wurde auch das Vormaterial (Magnesium) auf eine Temperatur von ca. 200°C vorgewärmt. 7. Versuchsdurchführung.The tool was heated by special heating elements in the die, as well as in the stamp to a temperature of about 200 ° C. In these experiments, the starting material (magnesium) was preheated to a temperature of about 200 ° C. 7. Experimental procedure.

Anfangs konnten lediglich mit den Wandstärken 1,5mm als auch 0,7mm intakte Becher hergestellt werden, wobei erkannt wurde, dass die Abstimmung der Butzengeometrie zur Matrize einen sehr wesentlichen Einfluss auf die Stabilität des Produktionsprozesses hat.Initially, only the wall thicknesses of 1.5 mm and 0.7 mm intact cups could be produced, whereby it was recognized that the coordination of the geometry of the block to the die has a very significant influence on the stability of the production process.

Die parallel durchgeführte rechnerische Simulation des Fließpressprozesses für eine Wandstärke von 0,75mm zeigt, dass bei der Herstellung eines Bechers mit diesen Dimensionen im Bereich des Bodens mit sehr hohen Formänderungen zu rechnen ist. 7 • · • ·The parallel computational simulation of the extrusion process for a wall thickness of 0.75 mm shows that in the production of a cup with these dimensions in the region of the bottom very high changes in shape are to be expected. 7 • · • ·

Pat. 30 • ·· • ·Pat. 30 • ··

Nach einem weiteren Optimierungsschritt ist es in einer neuerlichen Versuchsreihe gelungen, auch Wandstärken von 0,5mm mit entsprechenden Stückzahlen herzustellen. Die erreichten Qualitätseigenschaften (Wandschwankung, Oberfläche) lagen bei sehr guten Werten.After another optimization step, a new series of tests succeeded in producing wall thicknesses of 0.5mm with corresponding quantities. The achieved quality characteristics (wall fluctuation, surface) were at very good values.

Da der Prozess des stabilen Butzenvorwärmens mit ca. 200°C in der Serienproduktion eine technische Herausforderung darstellt und zusätzliche, beträchtliche Produktionskosten verursachen würde, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Magnesium wie Aluminium bei Raumtemperatur umformen zu können. Hierzu wurde bei den Versuchen mit 0,5mm Wandstärke die Butzenvorwärmtemperatur kontinuierlich gesenkt, bis es gelungen ist die Legierung ZK31 auch bei Raumtemperatur, mit vorgeheizten Werkzeugen, zu verpressen.Since the process of stable slug preheating at about 200 ° C in mass production poses a technical challenge and would cause additional, considerable production costs, it is an object of the present invention to be able to transform magnesium such as aluminum at room temperature. For this purpose, the Butzenvorwärmtemperatur was continuously reduced in the experiments with 0.5mm wall thickness, until it was possible to press the alloy ZK31 even at room temperature, with preheated tools.

In der letzten Versuchsreihe ist bei Einzelteilen die Herstellung von Bechern mit einer Wandstärke von 0,35mm möglich gewesen. Das zeigt, dass die fehlerfreie Umformung bei Raumtemperatur möglich ist.In the last series of experiments, the production of cups with a wall thickness of 0.35 mm was possible for individual parts. This shows that error-free forming is possible at room temperature.

Marktl, am 09. Okt 2006Marktl, on 09th Oct 2006

NEUMAN Aluminium Fließpresswerk GmbH 8NEUMAN Aluminum Extrusion Press GmbH 8

Claims (5)

* ········· ··· Pat. 30 ’··’ ·:· ·..··.·· I NEUMAN ALUMINIUM Fließpresswerk GmbH Patentansprüche: 1. Verfahren und Werkzeuge zum Fließpressen von Magnesium-Knetlegierungen, bei welchem ausgehend von einem Gussbolzen od. dgl. durch Umformprozesse, wie Strangpressen, Walzen und / oder Schmieden mit anschließender Wärmebehandlung ein feinkörniges Gefüge erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet dass, beim Umformprozess eine Umform- bzw. Pressrate von mindestens 1:20, vorzugsweise mindestens 1:26-angewendet wird und damit Korngrößen &lt; 20pm, vorzugsweise &lt; 10pm erzeugtwerdon und die Fließpressbutzen dem auf die oben beschriebene Weise erzeugten Halbzeug senkrecht zur Umfonn- bzw. Schmiederichtung entnommen und bei Temperaturen &lt; 200 °C, vorzugsweise bei Raumtemperatur fließgepresst werden.* ········· ··· Pat. in which, starting from a cast bolt od. Like. By forming processes, such as extrusion, rolling and / or forging with subsequent heat treatment, a fine-grained structure is generated, characterized in that the forming process, a forming or pressing rate of at least 1:20, preferably at least 1: 26-applied and thus grain sizes &lt; 20pm, preferably &lt; 10pm produced and the extrusion billets taken from the semifinished product produced in the manner described above perpendicular to the direction of forging and at temperatures &lt; 200 ° C, preferably extruded at room temperature. 2. Verfahren zum Fließpressen von Magnesium-Knetlegierungen nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass, durch entsprechende Legierungsbestandteile, wie Zn, Zr, Mn, Ca, Si, Sb und Ag, ein besonders feinkörniges Gefüge des Ausgangsmaterials (Gussbolzen) erzeugt wird.2. A method for extruding magnesium wrought alloys according to claim 1, characterized in that, by appropriate alloying components, such as Zn, Zr, Mn, Ca, Si, Sb and Ag, a particularly fine-grained structure of the starting material (cast bolt) is generated. 3. Verfahren zum Fließpressen von Magnesium-Knetlegierungen nach Patentanspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet dass, die Fließpressbutzen ohne Schmiermittelbeschichtung verpresst werden. 1 I I3. A method for extruding magnesium wrought alloys according to claim 1 or 2 characterized in that the Fließpressbutzen be pressed without lubricant coating. 1 I I Pat. 30Pat. 30 4. Verfahren zum Fließpressen von Magnesium-Knetlegierungen nach einem der Patentansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet dass» das Fließpressen mit Werkzeugen erfolgt, die zumindest teilweise durch Beheizen auf eine Temperatur von mindestens 200 °C vorgewännt sind.4. A method for extruding magnesium wrought alloys according to one of the claims 1 to 3, characterized in that »the extrusion takes place with tools that are vorgewännt at least partially by heating to a temperature of at least 200 ° C. 5. Werkzeug zum Fließpressen von Magnesium-Knetlegierungen gemäß dem Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet dass das Werkzeug in an sich bekannter Weise eine Heizeinrichtung aufweist, mit welcher es auf eine Temperatur von mindestens 200 °C vorwärmbar ist. Marktl, am 09. Okt 2006 NEUMAN Aluminium Fließpresswerk GmbH5. Tool for extruding magnesium wrought alloys according to the method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the tool has a heating device in a conventional manner, with which it is preheated to a temperature of at least 200 ° C. Marktl, 09. Oct 2006 NEUMAN Aluminum Extrusion Press GmbH
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