DE102008045441B3 - Producing extrusion profile section calibrated with respect to its outer contour and made of hardenable aluminum alloy, by subjecting profile section to solution-annealing, and cooling the solution-annealed section at ambient temperature - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines hinsichtlich seiner Außenkontur kalibrierten Strangpressprofilabschnitts aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung.The The invention relates to a method for producing a respect its outer contour calibrated extruded section of a curable Aluminum alloy.
Strangpressprofilabschnitte aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen werden für die unterschiedlichsten Zwecke hergestellt. Beispielsweise werden derartige, mehrkammrig ausgebildete Profilabschnitte bei Kraftfahrzeugen als Strukturteile eingesetzt. Werden derartige Profilabschnitte, wie bei Kraftfahrzeugen üblich, mit automatisierten Schweißvorrichtungen mit den angrenzenden Bauteilen verbunden, ist es erforderlich, dass die zugeführten Strangpressprofilabschnitte jeweils gleiche Außenkonturdimensionierungen aufweisen. Toleranzen sind nur in einem sehr engen Feld zulässig. Durch Strangpressen allein lassen sich die geforderten engen Toleranzgrenzen nicht einhalten. Aus diesem Grunde werden in einem ersten Schritt die Profilabschnitte aus geeigneten Werkstoffen durch Strangpressen hergestellt und mittels gezielter Abkühlung aus der Umformwärme lösungsgeglüht. Die lösungsgeglühten Profilabschnitte werden in ein Pufferlager eingestellt, bevor anschließend im Wege eines Hydroforming-Schrittes jeder Profilabschnitt in einem entsprechenden Werkzeug hinsichtlich seiner Außenkontur kalibriert wird. Dieses erfolgt bei Umgebungstemperatur. An den Schritt der Kalibrierung kann sich ein Wärmeaushärtungsprozess anschließen. Der zu kalibrierende Profilabschnitt ist geringfügig kleiner als die Nenndimensionierung und somit die Dimensionierung des Hydroformingwerkzeuges, sodass durch den Hydroforming-Schritt der Profilabschnitt mit seiner Außenseite gegen die Innenseite des Werkzeuges gepresst und dadurch aufgeweitet wird. Damit ein solcher Profilabschnitt in der vorbeschriebenen Weise kalibriert werden kann, müssen Drücke von 2000 bar und mehr angelegt werden.Extruded sections made of hardenable Aluminum alloys are used for made for a variety of purposes. For example Such, multi-chamber trained profile sections in motor vehicles used as structural parts. Will such profile sections, as usual in motor vehicles, with automated welding devices Connected to the adjacent components, it is necessary that the supplied extruded profile sections each same outer contour dimensions exhibit. Tolerances are only allowed in a very narrow field. By extrusion alone, the required tight tolerance limits can not be met. For this reason, in a first step, the profile sections Made of suitable materials by extrusion and by means of targeted cooling off the forming heat solution annealed. The Solution-annealed profile sections are set in a buffer store, before being placed in the Ways of hydroforming step each profile section in a corresponding Tool with regard to its outer contour is calibrated. This takes place at ambient temperature. To the Calibration step may be followed by a heat curing process. Of the to be calibrated profile section is slightly smaller than the nominal dimensions and thus the sizing of the hydroforming tool, so through the hydroforming step the profile section with its outside against the inside of the Tool pressed and thereby widened. So that one Profile section are calibrated in the manner described above can, must pressures of 2000 bar and more are created.
Das Durchführen eines solchen Kalibrierschrittes mit einem soweit erwärmten Profilabschnitt, dass die notwendigen Umformdrücke erheblich reduziert sind, ist nicht möglich, da dieses einen Verlust der voreingestellten Festigkeitseigenschaften zur Folge hätte. Ein Innendruck-Umformen mit erwärmtem Werkstück ist bereits bei geringeren Innendrücken möglich. Zwar ließe sich die Festigkeit bei einem warm durchgeführten Innendruck-Umformschritt anschließend wieder einstellen, jedoch muss dann mit einem Verzug des Profilabschnitts gerechnet werden, sodass auf diese Weise die geforderten Toleranzen nicht eingehalten werden können. Aus diesem Grunde ist man darauf angewiesen, zum Kalibrieren der in Rede stehenden Profilabschnitte ein Innenhochdruck-Umformverfahren anzuwenden. Vor allem aufgrund der notwendigen hohen Drücke ist dieses Verfahren aufwendig und stellt an das Werkzeug und die Peripheriegeräte hohe Anforderungen.The Carry out Such a calibration step with a so far heated profile section, that the necessary forming pressures is significantly reduced, is not possible because this is a loss of preset strength properties would result. One Internal pressure forming with heated workpiece is already possible at lower internal pressures. Although it would be possible the strength at a warm pressure-forming step then again adjust, however, must then with a delay of the profile section be calculated so that in this way the required tolerances can not be met. For this reason, it is necessary to calibrate the in question profile sections a hydroforming process apply. Especially because of the necessary high pressures This process is expensive and puts high demands on the tool and peripherals Conditions.
Aus
Ausgehend von dem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines hinsichtlich seiner Außenkonturen kalibrierten Strangpressprofilabschnitts aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung vorzuschlagen, mit dem Profilabschnitte mit denselben engen Toleranzgrenzen hergestellt werden können, die derzeitig nur durch Hochdruckinnenumformung zum Kalibrieren des hinsichtlich seiner Materialeigenschaften fertigen Strangpressprofilabschnitts hergestellt worden sind.outgoing of the discussed prior art is therefore the invention the object of a method for producing a respect his outer contours calibrated extruded section of a curable To propose aluminum alloy, with the profile sections with the same narrow tolerance limits can be established, which are currently only High pressure internal forming for calibrating the in terms of his Material properties finished extruded section manufactured have been.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Verfahren, bei dem nach dem Pressen des Profils und Ablängen der Profilabschnitte ein Innendruck-Umformschritt zum Kalibrieren der Außenkontur eines Profilabschnittes durchgeführt wird, wenn sich der Profilabschnitt in seinem lösungsgeglühten oder einem lösungsgeglüht-ähnlichen Zustand befindet nach dem Pressen des Profils und Ablängen der Profilabschnitte ein Innendruck-Umformschritt zum Kalibrieren der Außenkontur eines Profilabschnittes durchgeführt wird, wenn sich der Profilabschnitt in seinem lösungsgeglühten oder einem lösungsgeglüht-ähnlichen Zu stand befindet, wobei der Innendruck-Umformschritt zum Kalibrieren der Außenkontur des Profilabschnitts nach Abkühlen des Profilabschnitts auf Umgebungstemperatur durchgeführt wird, bevor der Kaltaushärtungsprozess zu mehr als 20% abgeschlossen ist. Is solved this object by an aforementioned, generic method, in which after pressing the profile and cutting the profile sections a Internal pressure forming step is carried out for calibrating the outer contour of a profile section, when the profile section in its solution-annealed or solution-annealed-like Condition is after pressing the profile and cutting to length Profile sections an internal pressure forming step for calibrating the outer contour a profile section performed becomes when the profile section in its solution-annealed or a solution-annealed-like To stand, wherein the internal pressure-forming step for calibrating the outer contour of the profile section after cooling the profile section is carried out at ambient temperature, before the cold-curing process is completed to more than 20%.
Kern dieses Verfahrens ist, dass die am Zustandekommen der Erfindung beteiligten Personen erkannt haben, dass zum Kalibrieren ein Innendruck-Umformschritt bereits dann durchgeführt werden kann, wenn sich der Profilabschnitt in seinem lösungsgeglühten Zustand oder einem diesem Zustand ähnlichen Zustand befindet. Der zum Kalibrieren bei diesem Verfahren eingesetzte Innendruck-Umformschritt wird somit zu einem Zeitpunkt durchgeführt, in dem der nach dem Abkühlen aus der Lösungsglühtemperatur einsetzende Kaltaushärtungsprozess möglichst wenig fortgeschritten ist. Ein Umformen des Profilabschnitts zum Kalibrieren desselben ist bei einem solchen Materialzustand mit einem erheblich geringeren Innendruck möglich, verglichen mit einem zum Umformen desselben notwendigen, nachdem der Profilabschnitt seine Endfestigkeit erreicht hat. Während zum Kalibrieren von Profilabschnitten gemäß dem Stand der Technik Umformdrücke von 2000 bar und mehr notwendig waren, kann mit diesem Verfahren dieselbe Umformung zum Kalibrieren der Außenkonturen eines baugleichen Profilabschnitts mit Drücken von etwa 200 bis 300 bar vorgenommen werden. Entsprechend dem für die Umformung geringeren Druck sind die Anforderungen an das Umformwerkzeug und die zum Durchführen der Umformung notwendigen Aggregate geringer. Von besonderem Vorteil bei diesem Verfahren ist, dass aufgrund der relativ geringen notwendigen Umformdrücke Gas als Umformfluid verwendet werden kann, und dieses, obwohl die Umformung typischerweise bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird. Dem am Zustandekommen der Erfindung beteiligten Personen ist es also gelungen, das ansonsten nur mit erwärmten Werkstück durchgeführte Innendruck-Umformen mit einem Gas (Luft) auch zum Kalibrieren ansonsten mit einem solchem Umformmedium nicht umformbaren Werkstücken einzusetzen.The essence of this method is that the persons involved in the realization of the invention have recognized that for calibrating an internal pressure forming step can already be carried out when the profile section is in its solution-annealed state or a state similar to this state. The internal pressure-forming step used for calibrating this method is thus carried out at a point in time in which the cold-curing process beginning after cooling from the solution-annealing temperature has progressed as little as possible. A reshaping of the profile section for calibrating the same is possible in such a material state with a significantly lower internal pressure, vergli chen with a for forming the same necessary after the profile section has reached its final strength. While forming pressures of 2000 bar and more were necessary for calibrating profile sections according to the prior art, the same deformation for calibrating the outer contours of a structurally identical profile section with pressures of about 200 to 300 bar can be carried out with this method. According to the lower pressure for forming the requirements for the forming tool and the necessary to carry out the forming units are lower. Of particular advantage in this method is that gas can be used as the forming fluid due to the relatively low forming pressures required, and this, although the forming is typically carried out at ambient temperature. The people involved in the realization of the invention, it is thus possible to use the otherwise only with heated workpiece performed internal pressure forming with a gas (air) also for calibrating otherwise not deformable with such a forming medium workpieces.
Der nach Abkühlen des Profils oder Profilabschnitts aus seiner Lösungsglühtemperatur einsetzende Kaltaushärtungsprozess läuft hinreichend langsam ab. Daher ist ein Innendruck-Umformen mit den vorgenannten geringeren Drücken auch noch möglich, wenn nach dem Abkühlen von der Lösungsglühtemperatur ein bis anderthalb Stunden vergangen sind. Gleichwohl wird man bestrebt sein, diese Zeitspanne so kurz wie möglich vorzusehen. Somit ist es grundsätzlich möglich, in einer direkten Fertigungslinie die Profilabschnitte herzustellen, bei welcher Herstellung das Strangpressprofil beim Pressen auf seine Lösungsglühtemperatur gebracht wird und sodann eine nachgeschaltete gesonderte Lösungsglühung zum Erniedrigen einer sich eingestellten Festigkeit nicht notwendig ist. Die Verfahrenszeit zum Recken des Strangpressprofils und Ablängen der einzelnen Profilabschnitte davon, bevor diese dem Innendruck-Umformschritt zum Kalibrieren derselben unterworfen werden können, lassen sich in einer Zeit durchführen, bevor der Kaltaushärtungsprozess zu weit fortgeschritten ist. Je nach Konzeption der Herstellungslinie können die einzelnen Profilabschnitte nach dem Ablängen auch in ein Pufferlager eingebracht werden, aus dem diese dann bedarfsweise zur Weiterverarbeitung abgezogen werden. Es ist dann erforderlich, die aus dem Pufferlager ent nommenen Profilabschnitte einer Lösungsglühung zu unterwerfen und abzuschrecken, bevor diese dem zur Kalibrierung durchgeführten Innendruck-Umformschritt unterworfen werden. Bei dieser Verfahrensausgestaltung kann die Innendruck-Umformung bereits wenige Minuten nach dem Abschreckvorgang mit einem entsprechend geringen Umformdruck durchgeführt werden. Möglich ist es auch, den Kaltaushärtungsprozess durch Kühlen der abgelängten Profilabschnitte einzufrieren und die Profilabschnitte in diesem Zustand in einem Pufferlager zu bevorraten, aus dem diese dann ohne erneutes Lösungsglühen und Abschrecken dem Innendruck-Umformschritt zum Kalibrieren derselben unterworfen werden.Of the after cooling the profile or profile section from its solution annealing temperature incipient cold curing process runs slowly enough from. Therefore, internal pressure forming is less with the above To press still possible, if after cooling from the solution annealing temperature one to one and a half hours have passed. Nevertheless one strives to make that period as short as possible. Thus is it basically possible, to produce the profile sections in a direct production line, in which production the extruded profile when pressing on his solution heat is brought and then a downstream separate solution annealing for Lowering a set strength is not necessary is. The process time for stretching the extruded profile and cutting to length individual profile sections thereof, before this the internal pressure-forming step can be subjected to calibrating the same can be in a Perform time, before the cold-curing process is too advanced. Depending on the conception of the production line can the individual profile sections after cutting to a buffer storage introduced be deducted from this then, if necessary, for further processing become. It is then necessary to take the ent from the buffer storage Profile sections of a solution glow too subject and discourage before that for calibration conducted Be subjected to internal pressure-forming step. In this process design the internal pressure forming can already with few minutes after quenching with a correspondingly low forming pressure can be performed. Is possible it too, the cold-curing process by cooling the cut profile sections Freeze and the profile sections in this state in one To stockpile buffer storage, from which this then without re-solution treatment and Quenching the internal pressure forming step to calibrate it be subjected.
Zum Durchführen dieses Verfahrens eignet sich grundsätzlich jede aushärtbare Aluminiumlegierung, insbesondere eine solche aus der Gruppe 2000'er, 6000er oder 7000'er Legierungen gemäß der Klassifikation der Aluminum Association.To the Carry out this method is basically any curable aluminum alloy, in particular, such from the group of 2000'er, 6000er or 7000'er alloys according to the classification of aluminum Association.
Nach dem Schritt der Innendruck-Umformung wird der Aushärtungsprozess vorzugsweise wärmeunterstützt fortgesetzt, damit jeder Profilabschnitt in relativ kurzer Zeit seine vorgesehene Endfestigkeit erreicht. Hierzu werden die kalibrierten Profilabschnitte warmausgelagert. Anschließend erfolgt typischerweise eine Bearbeitung, was beispielsweise das Abtrennen der Enden beinhaltet.To the step of internal pressure forming becomes the curing process preferably continued with heat support, so that each profile section in a relatively short time its intended Final strength reached. For this purpose, the calibrated profile sections artificially aged. Subsequently typically a processing, which is for example the Separating the ends includes.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Diagramm der
Im
Anschluss an das Ablängen
der einzelnen Profilabschnitte werden diese bei einer Verfahrensausgestaltung
gemäß der in
Gemäß der in
Der Schritt des Innendruck-Umformens zum Kalibrieren der Außenkontur der Profilabschnitte wird in einem entsprechenden Innendruck-Umformwerkzeug durchgeführt, in das die Profilabschnitte eingelegt werden. Als Umformmedium wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gas eingesetzt. Der Innendruck-Umformschritt wird bei Umgebungstemperatur (Raumtemperatur) durchgeführt, und zwar je nach Wandstärke und Legierung bei etwa 200–300 bar.Of the Internal pressure forming step for calibrating the outer contour the profile sections is in a corresponding internal pressure forming tool carried out, in which the profile sections are inserted. As a forming medium is in the illustrated embodiment used a gas. The internal pressure forming step becomes at ambient temperature (Room temperature), depending on the wall thickness and alloy at about 200-300 bar.
Nach dem Kalibrieren der Profilabschnitte werden diese einer Warmaushärtung unterzogen, damit der ansonsten über eine längere Zeit laufende Kaltaushärtungsprozess beschleunigt durchgeführt wird. Die einzelnen Profilabschnitte weisen im Anschluss an diesen Schritt ihre Endfestigkeit auf. Diese werden anschließend der weiteren Bearbeitung zugeführt, was beispielsweise ein Abtrennen der Enden beinhalten kann.To the calibration of the profile sections are subjected to a hot curing so that the otherwise over a longer one Time running cold curing process accelerated. The individual profile sections follow this step their ultimate strength. These are then fed to further processing, which For example, may include a separation of the ends.
Anstelle des Einsatzes eines Gases als Umformmedium kann selbstverständlich auch eine Flüssigkeit eingesetzt werden. Bevorzugt ist jedoch der Einsatz eines Gases als Innendruck-Umformmedium, da derartige, mit Gas betriebene Anlagen, einfacher konzipiert sind.Instead of the use of a gas as a forming medium can of course also a liquid be used. However, the use of a gas is preferred as internal pressure forming medium, since such, gas-powered plants, are designed more simply.
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