CH688379A5 - Thermaformed and weldable aluminum alloy of the AlMgSi type - Google Patents

Thermaformed and weldable aluminum alloy of the AlMgSi type Download PDF

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CH688379A5
CH688379A5 CH03600/94A CH360094A CH688379A5 CH 688379 A5 CH688379 A5 CH 688379A5 CH 03600/94 A CH03600/94 A CH 03600/94A CH 360094 A CH360094 A CH 360094A CH 688379 A5 CH688379 A5 CH 688379A5
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Peter Furrer
Juergen Timm
Margarete Bloeck
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Alusuisse Lonza Services Ag
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Description

       

  
 



  Die Erfindung betrifft eine tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ AlMgSi in der Form von Bändern oder Blechen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. 



  In der Praxis bekannte Legierungen, die zur Herstellung von Karosserieblechen für die Automobilindustrie eingesetzt werden, sind in DE-A 2 714 395, US-A 4 082 578 und EP-B 0 259 232 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. 



  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. 



  Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Gehalte (Gew.-%) der Legierungselemente Mg und Si durch das Trapez A, B, C, D, E mit den Koordinaten 
<tb><TABLE> Columns=3 
<tb>Head Col 2 AL=L: Si 
<tb>Head Col 1: Mg
<tb><SEP>A<SEP>0,50<SEP>0,35
<tb><SEP>B<SEP>0,50<SEP>0,60
<tb><SEP>C<CEL AL=L>0,95<SEP>0,60
<tb><SEP>D<SEP>0,95<SEP>0,40
<tb><SEP>E<SEP>0,80<SEP>0,35 
<tb></TABLE> 
 begrenzt sind und die Legierung zusätzlich 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb><SEP>Cu<SEP>0,05-0,4
<tb><SEP>Mn<SEP>max. 0,15
<tb><SEP>Fe<SEP>max. 0,25 
<tb></TABLE> 
 sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium als Rest enthält. 



  Alle für die Legierungselemente verwendeten Gehaltsangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente. 



  Spezielle und weiterbildende Ausführungsarten der erfindungsgemässen Legierung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen. 



  Die erfindungsgemässe Legierungszusammensetzung ermöglicht die Herstellung von tiefgezogenen Karosserieteilen mit optimalen Eigenschaften bezüglich mechanischer Festigkeit und Umformverhalten. 



  Bei einer bevorzugten Legierungszusammensetzung sind die Gehalte (Gew.-%) der Legierungselemente Mg und Si durch die Eckpunkte A min  B min  C min  D min  mit den Koordinaten 



   
<tb><TABLE> Columns=3 
<tb>Head Col 2 AL=L: Si 
<tb>Head Col 1: Mg
<tb><SEP>A min <SEP>0,55<SEP>0,35
<tb><SEP>B min <SEP>0,55<SEP>0,45
<tb><CEL AL=L>C min <SEP>0,7<SEP>0,45
<tb><SEP>D min <SEP>0,7<SEP>0,35 
<tb></TABLE> 
 begrenzt. 



  Der Kupfergehalt der erfindungsgemässen Legierung liegt bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4 Gew.-%. 



  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. 



  Ein zusätzlicher Gehalt an Vanadium von 0,05 bis 0,2 Gew.-% führt zu einer weiteren Verbesserung des Umformverhaltens. 



  Die mittlere Korngrösse im Blech sollte 80  mu m nicht übersteigen und liegt bevorzugt unter 60  mu m. 



  Die erfindungsgemässe Legierung wird auf übliche Weise durch Strang- oder Bandgiessen, Warm- und Kaltwalzen zu einem Blech oder Band 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 DEG C bis 580 DEG C, jedoch höchstens bis zur Solidustemperatur der Legierung durchgeführt wird. 



  Die Legierung kann bei Bedarf auf Enddicke abgewalzt, lösungsgeglüht und anschliessend einem Temperaturbereich von 160 DEG C bis 220 DEG C warmausgehärtet werden. Vorteilhaft ist auch eine Umformung um maximal 25% nach der Lösungsglühung und vor der Endglühung im erwähnten Temperaturbereich. 



  Wenn mit der Legierung lackierte Karosserieteile hergestellt werden, kann es vorteilhaft sein, die Endglühung mit der Lackeinbrennung zu kombinieren. 



  Die erfindungsgemässe Legierung ist insbesondere geeignet zur Herstellung tiefgezogener Karosserieteile. 



  Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemässen Legierung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie  anhand der Zeichnung; diese zeigt in 



  Fig. 1 ein Diagramm mit den Gehaltsgrenzen für die Legierungselemente Mg und Si. 


 Beispiel 
 



  Eine Legierung der Zusammensetzung 
<tb><TABLE> Columns=2 
<tb><SEP>Si<SEP>0,69
<tb><SEP>Mg<SEP>0,37
<tb><SEP>Cu<SEP>0,38
<tb><SEP>Mn<CEL AL=L>0,06
<tb><SEP>Fe<SEP>0,23 
<tb></TABLE> 
 mit Aluminium als Rest und eine Standardkarosserielegierung AA6016 als 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 Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierung und der Vergleichslegierung sind nachfolgend einander gegenübergestellt. 
<tb><TABLE> Columns=7 
<tb>Head Col 2 AL=L: Rm (MPa) 
<tb>Head Col 1: Rp0,2 (MPa) 
<tb>Head Col 2:  Rp0,2/Rm 
<tb>Head Col 3: A10(%) 
<tb>Head Col 4: n5% 
<tb>Head Col 5: r
<tb><SEP>Erfindung<SEP>212<SEP>106<SEP>0,5<SEP>26,5<SEP>0,30<CEL AL=L>0,65
<tb><CEL AL=L>AA6016<SEP>222<SEP>114<SEP>0,5<SEP>28,0<SEP>0,27<SEP>0,55 
<tb></TABLE> 



   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. Im Vergleich zur Standardkarosserielegierung AA6016 (Anticorodal-120) besitzt die erfindungsgemässe Le gierung insbesondere eine tiefere Streckgrenze sowie höhere n- bzw. r-Werte, d.h. eine geringere Rückfederung und verbesserte Streckzieh- und Tiefzieheigenschaften. 



  
 



  The invention relates to a deep-drawable and weldable aluminum alloy of the AlMgSi type in the form of strips or sheets, and to a method for the production thereof.



  Alloys known in practice which are used for the production of body panels for the automotive industry are described in DE-A 2 714 395, US-A 4 082 578 and EP-B 0 259 232. Each of these alloys has its advantages in that certain mechanical properties such as, for example, the strength are optimized, but usually with the acceptance of a deterioration in other properties such as, for example, the formability.



  In view of these circumstances, the inventor has set himself the task of creating an alloy of the type mentioned at the outset, which, with good strength, exhibits improved forming behavior compared to alloys according to the prior art, with the least possible springback after deep drawing.



  In order to achieve the object according to the invention, the contents (% by weight) of the alloy elements Mg and Si through the trapezoid A, B, C, D, E with the coordinates
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> Head Col 2 AL = L: Si
<tb> Head Col 1: Mg
<tb> <SEP> A <SEP> 0.50 <SEP> 0.35
<tb> <SEP> B <SEP> 0.50 <SEP> 0.60
<tb> <SEP> C <CEL AL = L> 0.95 <SEP> 0.60
<tb> <SEP> D <SEP> 0.95 <SEP> 0.40
<tb> <SEP> E <SEP> 0.80 <SEP> 0.35
<tb> </TABLE>
 are limited and the alloy in addition
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> Cu <SEP> 0.05-0.4
<tb> <SEP> Mn <SEP> max. 0.15
<tb> <SEP> Fe <SEP> max. 0.25
<tb> </TABLE>
 as well as further alloy elements individually max. 0.05, total max. 0.15 and aluminum as the rest.



  All content information used for the alloying elements refer to percentages by weight.



  Special and further developing embodiments of the alloy according to the invention are the subject of dependent patent claims.



  The alloy composition according to the invention enables the production of deep-drawn body parts with optimal properties with regard to mechanical strength and forming behavior.



  In a preferred alloy composition, the contents (% by weight) of the alloy elements Mg and Si through the corner points are A min B min C min D min with the coordinates



   
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> Head Col 2 AL = L: Si
<tb> Head Col 1: Mg
<tb> <SEP> A min <SEP> 0.55 <SEP> 0.35
<tb> <SEP> B min <SEP> 0.55 <SEP> 0.45
<tb> <CEL AL = L> C min <SEP> 0.7 <SEP> 0.45
<tb> <SEP> D min <SEP> 0.7 <SEP> 0.35
<tb> </TABLE>
 limited.



  The copper content of the alloy according to the invention is preferably between 0.2 and 0.4% by weight.



  By adding 0.05 to 0.4% by weight, in particular 0.1 to 0.3% by weight, zinc, a further increase in strength combined with a slight improvement in the formability can be achieved.



  An additional vanadium content of 0.05 to 0.2% by weight leads to a further improvement in the forming behavior.



  The average grain size in the sheet should not exceed 80 μm and is preferably less than 60 μm.



  The alloy according to the invention is processed in the usual way by continuous casting or strip casting, hot and cold rolling to form a sheet or strip. To achieve the optimal properties of the alloy described above with regard to strength and forming behavior, it has proven to be particularly advantageous if the solution annealing is carried out in a continuous belt furnace in a temperature range from 520 ° C. to 580 ° C., but at most up to the solidus temperature of the alloy.



  If required, the alloy can be rolled to its final thickness, solution-annealed and then heat-cured in a temperature range from 160 ° C to 220 ° C. Forming by a maximum of 25% after solution annealing and before final annealing in the temperature range mentioned is also advantageous.



  If body parts painted with the alloy are produced, it can be advantageous to combine the final annealing with the paint baking.



  The alloy according to the invention is particularly suitable for producing deep-drawn body parts.



  Further advantages, features and details of the alloy according to the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment and from the drawing; this shows in



  Fig. 1 is a diagram with the content limits for the alloying elements Mg and Si.


 example
 



  An alloy of the composition
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> Si <SEP> 0.69
<tb> <SEP> Mg <SEP> 0.37
<tb> <SEP> Cu <SEP> 0.38
<tb> <SEP> Mn <CEL AL = L> 0.06
<tb> <SEP> Fe <SEP> 0.23
<tb> </TABLE>
 with aluminum as the remainder and a standard body alloy AA6016 as a comparison alloy were processed in the usual way by continuous casting, hot and cold rolling to a sheet with a thickness of 1.3 mm.

  The mechanical properties of the alloy according to the invention and the comparative alloy determined on sheet metal samples are compared below.
<tb> <TABLE> Columns = 7
<tb> Head Col 2 AL = L: Rm (MPa)
<tb> Head Col 1: Rp0.2 (MPa)
<tb> Head Col 2: Rp0.2 / Rm
<tb> Head Col 3: A10 (%)
<tb> Head Col 4: n5%
<tb> Head Col 5: r
<tb> <SEP> Invention <SEP> 212 <SEP> 106 <SEP> 0.5 <SEP> 26.5 <SEP> 0.30 <CEL AL = L> 0.65
<tb> <CEL AL = L> AA6016 <SEP> 222 <SEP> 114 <SEP> 0.5 <SEP> 28.0 <SEP> 0.27 <SEP> 0.55
<tb> </TABLE>



   The sheets were deep-drawn in practical tests and subjected to further forming operations that are common in the manufacture of body parts. The practical tests carried out have confirmed the expected improvements in forming behavior with excellent strength values. In comparison to the standard body alloy AA6016 (Anticorodal-120), the alloy according to the invention in particular has a lower yield strength and higher n or r values, i.e. a lower springback and improved stretching and deep drawing properties.


    

Claims (9)

1. Tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ AlMgSi in der Form von Bändern oder Blechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte (Gew.-%) der Legierungselemente Mg und Si durch das Trapez A, B, C, D, E mit den Koordinaten <tb><TABLE> Columns=3 <tb>Head Col 2 AL=L: Si <tb>Head Col 1: Mg <tb><SEP>A<SEP>0,50<SEP>0,35 <tb><SEP>B<SEP>0,50<SEP>0,60 <tb><SEP>C<CEL AL=L>0,95<SEP>0,60 <tb><SEP>D<SEP>0,95<SEP>0,40 <tb><SEP>E<SEP>0,80<SEP>0,35 <tb></TABLE> begrenzt sind und die Legierung zusätzlich <tb><TABLE> Columns=2 <tb><SEP>Cu<SEP>0,05-0,4 <tb><SEP>Mn<SEP>max. 0,15 <tb><SEP>Fe<SEP>max. 0,25 <tb><CEL CB=1 CE=2 AL=L>wahlweise noch <tb><SEP>Zn<SEP>0,05-0,4 <tb><SEP>V<SEP>0,05-0,2 <tb></TABLE> sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium als Rest enthält.       1. Deep-drawable and weldable aluminum alloy of the type AlMgSi in the form of strips or sheets, characterized in that the contents (% by weight) of the alloying elements Mg and Si by the trapezoid A, B, C, D, E with the coordinates <tb> <TABLE> Columns = 3 <tb> Head Col 2 AL = L: Si <tb> Head Col 1: Mg <tb> <SEP> A <SEP> 0.50 <SEP> 0.35 <tb> <SEP> B <SEP> 0.50 <SEP> 0.60 <tb> <SEP> C <CEL AL = L> 0.95 <SEP> 0.60 <tb> <SEP> D <SEP> 0.95 <SEP> 0.40 <tb> <SEP> E <SEP> 0.80 <SEP> 0.35 <tb> </TABLE>  are limited and the alloy in addition <tb> <TABLE> Columns = 2 <tb> <SEP> Cu <SEP> 0.05-0.4 <tb> <SEP> Mn <SEP> max. 0.15 <tb> <SEP> Fe <SEP> max. 0.25 <tb> <CEL CB = 1 CE = 2 AL = L> optionally still <tb> <SEP> Zn <SEP> 0.05-0.4 <tb> <SEP> V <SEP> 0.05-0.2 <tb> </TABLE>  as well as further alloy elements individually max. 0.05, total max. 0.15 and aluminum as the rest. 2. 2nd Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte (Gew.-%) der Legierungselemente Mg und Si durch die Eckpunkte A min B min C min D min mit den Koordinaten <tb><TABLE> Columns=3 <tb><SEP>Si<SEP>Mg <tb><SEP>A min <SEP>0,55<SEP>0,35 <tb><SEP>B min <SEP>0,55<CEL AL=L>0,45 <tb><SEP>C min <SEP>0,7<SEP>0,45 <tb><SEP>D min <SEP>0,7<SEP>0,35 <tb></TABLE> begrenzt sind. Alloy according to claim 1, characterized in that the contents (% by weight) of the alloying elements Mg and Si through the corner points A min B min C min D min with the coordinates <tb> <TABLE> Columns = 3 <tb> <SEP> Si <SEP> Mg <tb> <SEP> A min <SEP> 0.55 <SEP> 0.35 <tb> <SEP> B min <SEP> 0.55 <CEL AL = L> 0.45 <tb> <SEP> C min <SEP> 0.7 <SEP> 0.45 <tb> <SEP> D min <SEP> 0.7 <SEP> 0.35 <tb> </TABLE>  are limited. 3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,2 bis 0,4 Gew.-% Cu enthält. 3. Alloy according to claim 1 or 2, characterized in that it contains 0.2 to 0.4 wt .-% Cu. 4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,1 bis 0,3 Gew.-% Zn enthält. 4. Alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that it contains 0.1 to 0.3 wt .-% Zn. 5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Korngrösse max. 80 mu m, vorzugsweise max. 60 mu m beträgt. 5. Alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that the average grain size max. 80 µm, preferably max. Is 60 µm. 6. 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 DEG C bis 580 DEG C, jedoch höchstens bis zur Solidustemperatur der Legierung durchgeführt wird.  A process for producing an alloy according to any one of claims 1 to 5 by continuous or strip casting, hot and cold rolling, characterized in that solution annealing in a continuous belt furnace in a temperature range from 520 ° C to 580 ° C, but at most up to the solidus temperature Alloy is performed. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach der Lösungsglühung um max. 25% umgeformt und anschliessend in einem Temperaturbereich von 160 DEG C bis 220 DEG C ausgehärtet wird. 7. The method according to claim 6, characterized in that the alloy after solution annealing by max. 25% formed and then cured in a temperature range from 160 ° C to 220 ° C. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endglühung als Lackeinbrennung durchgeführt wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the final annealing is carried out as a paint baking. 9. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung tiefgezogener Karosserieteile. 9. Use of an alloy according to one of claims 1 to 5 for the production of deep-drawn body parts.  
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