DE102012021634B4 - A method of making a vehicle body having a magnesium alloy body member, and a vehicle body made therewith - Google Patents

A method of making a vehicle body having a magnesium alloy body member, and a vehicle body made therewith Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie (100), insbesondere eines Personenkraftwagens, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Urformen eines Karosseriebauteils (200) für ein Kraftfahrzeug aus einer Magnesiumlegierung, die einen Aluminiumanteil von 1,7 Gew.-% bis 6,4 Gew.-% und einen Mangananteil von mindestens 0,17 Gew.-% enthält, durch Vergießen der fertig aufbereiteten Magnesiumlegierung; – nachfolgendes Wärmebehandeln des Karosseriebauteils (200), wobei das Wärmebehandeln bei einer Temperatur zwischen 350°C und 430°C erfolgt und die Wärmebehandlungszeit zwischen 0,5 Std. und 2,0 Std. beträgt, um die Duktilität der Magnesiumlegierung zu steigern; und – Einfügen des wärmebehandelten Karosseriebauteils (200) in eine Karosseriestruktur mittels Stanznieten.A method for producing a vehicle body (100), in particular a passenger car, comprising the following method steps: - molding a body component (200) for a magnesium alloy motor vehicle, which has an aluminum content of 1.7% by weight to 6.4% by weight. % and a manganese content of at least 0.17 wt .-% by pouring the finished processed magnesium alloy; - subsequently heat treating the body member (200), wherein the heat treatment is carried out at a temperature between 350 ° C and 430 ° C and the heat treatment time is between 0.5 hours and 2.0 hours to increase the ductility of the magnesium alloy; and - inserting the heat-treated body component (200) into a body structure by means of punch rivets.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie mit einem Karosseriebauteil aus einer Magnesiumlegierung, wobei diese Magnesiumlegierung einen Aluminiumanteil von 1,7 Gew.-% bis 6,4 Gew.-% und einen Mangananteil von mindestens 0,17 Gew.-% enthält.The invention relates to a method for producing a vehicle body with a magnesium alloy body component, said magnesium alloy containing an aluminum content of 1.7% by weight to 6.4% by weight and a manganese content of at least 0.17% by weight ,

Die Erfindung betrifft ferner eine hiernach hergestellte Fahrzeugkarosserie.The invention further relates to a vehicle body produced hereafter.

Im modernen Kraftfahrzeugbau kommen zunehmend aus Magnesiumlegierungen gebildete Karosseriebauteile zum Einsatz. Unter einer Magnesiumlegierung wird ein metallischer Magnesiumwerkstoff verstanden, dessen Hauptlegierungsbestandteil Magnesium ist, wobei diesem Magnesium weitere metallische Legierungsbestandteile zugemischt sind. Ferner können auch nicht-metallische Legierungsbestandteile zugemischt sein. Unter Gewichtsprozent (Gew.-%) wird die anteilige Masse der einzelnen Legierungsbestandteile an der Gesamtmasse in Prozent verstanden.In modern motor vehicle construction, body components made of magnesium alloys are increasingly being used. A magnesium alloy is understood to mean a metallic magnesium material whose main alloying constituent is magnesium, magnesium being admixed with further metallic alloying constituents. Furthermore, non-metallic alloy constituents may also be added. % By weight (% by weight) is understood to mean the proportionate mass of the individual alloy constituents of the total mass in percent.

Aus Magnesiumlegierungen gebildete Karosseriebauteile können zumeist nicht mittels Schweißen in die Karosseriestruktur eingefügt werden. Derartige Karosseriebauteile müssen daher mit anderen Fügeverfahren in die Karosseriestruktur eingebunden werden. Besonders störend hierbei ist, dass Magnesiumwerkstoffe aufgrund ihrer hexagonalen Kristallstruktur bei Raumtemperatur typischerweise spröde Eigenschaften aufweisen. D. h. ein Verformen ist bei Raumtemperatur in der Regel nur bedingt (d. h. mit hohem Aufwand) möglich, wodurch viele wirtschaftliche Fügeverfahren für den Karosseriebau wegfallen.Body parts formed from magnesium alloys can usually not be inserted into the body structure by means of welding. Such body components must therefore be integrated with other joining methods in the body structure. Particularly disturbing here is that magnesium materials typically have brittle properties at room temperature due to their hexagonal crystal structure. Ie. Deformation is generally only possible to a limited extent at room temperature (ie with great expense), as a result of which many economical joining methods for bodywork are eliminated.

In den Patentschriften DE 10 2011 012 940 A1 und DE 10 2008 050 297 A1 sowie auch in dem Fachbeitrag „Possibility of application for magnesium diecast in suspension strut housings” von Bayu Priyantoro (in Euromotor/New Advances in Body Engineering, 6th and 7th December 2006) sind aus Magnesiumgusslegierungen gebildete Karosseriebauteile beschrieben.In the patents DE 10 2011 012 940 A1 and DE 10 2008 050 297 A1 Bayu Priyantoro (in Euromotor / New Advances in Body Engineering, 6th and 7th December 2006) describes body components made from magnesium casting alloys as well as in the article "Possibility of application for magnesium diecast in suspension strut housings" by Bayu Priyantoro.

In den Patentschriften JP H06-172948 A und JP 2012-087352 A ist die Wärmebehandlung von Magnesiumgussteilen beschrieben.In the patents JP H06-172948 A and JP 2012-087352 A is described the heat treatment of magnesium castings.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungsansätze für die oben geschilderte Problematik aufzuzeigen.The invention has for its object to show solutions for the above-described problem.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich analog für alle Erfindungsgegenstände sowohl aus den abhängigen Ansprüchen als auch aus den nachfolgenden Erläuterungen.This object is achieved by an inventive method with the features of claim 1. This object is further achieved by a vehicle body according to the invention with the features of the independent claim. Preferred developments and refinements emerge analogously for all subjects according to the invention both from the dependent claims and from the following explanations.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte:

  • – Urformen eines Karosseriebauteils durch Vergießen der fertig aufbereiteten Magnesiumlegierung; und
  • – nachfolgendes Wärmebehandeln dieses Karosseriebauteils, wobei das Wärmebehandeln bei einer Temperatur zwischen 350°C und 430°C erfolgt und die Wärmebehandlungszeit zwischen 0,5 Std. und 2,0 Std. beträgt, um die Duktilität der Magnesiumlegierung zu steigern; und
  • – Einfügen des wärmebehandelten Karosseriebauteils in eine Karosseriestruktur mittels Stanznieten.
The method according to the invention comprises at least the following method steps:
  • - prototyping a body component by casting the finished magnesium alloy; and
  • - subsequently heat treating this body component, wherein the heat treatment is carried out at a temperature between 350 ° C and 430 ° C and the heat treatment time between 0.5 hours and 2.0 hours, to increase the ductility of the magnesium alloy; and
  • - Inserting the heat-treated body component in a body structure by means of punch rivets.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht demnach vor, dass das Karosseriebauteil zunächst im Wesentlichen mit Endgeometrie durch Vergießen oder Abgießen einer Magnesiumlegierung erzeugt bzw. hergestellt wird, wozu die fertig aufbereitete und bspw. in Form von Masseln bereitgestellte Magnesiumlegierung durch Wärmezufuhr in eine Magnesiumlegierungsschmelze überführt und dann (insbesondere ohne nennenswertes Zulegieren von weiteren Legierungsbestandteilen) in eine Gussform vergossen bzw. abgegossen wird. Das Vergießen der Magnesiumlegierung bzw. -schmelze erfolgt insbesondere in einem Vakuum-Druckgussverfahren.The method according to the invention therefore provides that the body component is initially produced or produced substantially by final molding by pouring or casting a magnesium alloy, for which purpose the magnesium alloy prepared and, for example, provided in the form of ingots is converted into a magnesium alloy melt by the introduction of heat and then (in particular without appreciable alloying of other alloy components) is poured or poured into a casting mold. The casting of the magnesium alloy or melt takes place in particular in a vacuum die casting process.

Nach dem Verfestigen durch Abkühlen und Entformen aus der Gussform wird das Karosseriebauteil nachfolgend wärmebehandelt bzw. einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen. Diese nachfolgende Wärmebehandlung des Karosseriebauteils kann sich dem Urformen direkt anschließen (wobei gegebenenfalls Zwischenschritte wie bspw. ein Gussputzen bzw. Verputzen oder dergleichen vorgesehen sein können) oder kann auch zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Das Urformen und die nachfolgende Wärmebehandlung können an verschiedenen Orten erfolgen und bspw. auch von verschiedenen Zulieferbetrieben ausgeführt werden.After solidifying by cooling and demolding from the mold, the body component is subsequently heat treated or subjected to a subsequent heat treatment. This subsequent heat treatment of the body component may directly follow the prototyping (where appropriate intermediate steps such as, for example, a cast brushing or plastering or the like may be provided) or may also take place at a later time. The prototyping and the subsequent heat treatment can take place at different locations and, for example, be carried out by various suppliers.

Unter einer Wärmebehandlung wird ein Verfahren (oder eine Aneinanderreihung von mehreren Verfahren) zur thermischen Behandlung des Karosseriebauteiles bei einer Temperatur (oder einem Temperaturverlauf) oberhalb der Raumtemperatur und unterhalb des Schmelzpunkts der Magnesiumlegierung verstanden, um dadurch die Werkstoffeigenschaften zu verändern und eine höhere Duktilität der Magnesiumlegierung (gegenüber dem Zustand vor der Wärmebehandlung) zu erreichen. Eine Wärmebehandlung kann auch mehrere einzelne Wärmebehandlungen umfassen. Die Wärmebehandlung dient insbesondere einem so genannten Lösungsglühen, wie nachfolgend noch näher erläutert.A heat treatment is understood to mean a process (or a series of several processes) for thermally treating the body component at a temperature (or temperature) above room temperature and below the melting point of the magnesium alloy to thereby change the material properties and higher ductility of the magnesium alloy (compared to the state before the heat treatment) to reach. A heat treatment can also be several individual Include heat treatments. The heat treatment is used in particular for a so-called solution annealing, as explained in more detail below.

Unter Duktilität wird allgemein die Fähigkeit bzw. Eigenschaft eines Werkstoffs (in diesem Fall des verwendeten Magnesiumwerkstoffs bzw. der eingesetzten Magnesiumlegierung) verstanden, sich plastisch verformen zu können. Je höher die Duktilität, umso höher ist die erzielbare plastische Verformung vor dem Versagen (Bruch). Je niedriger die Duktilität, umso spröder ist der Werkstoff.Under ductility is generally understood the ability or property of a material (in this case, the magnesium material used or the magnesium alloy used) to be able to deform plastically. The higher the ductility, the higher the achievable plastic deformation before failure (fracture). The lower the ductility, the more brittle the material is.

Bei dem zur Herstellung des Karosseriebauteils verwendeten bzw. eingesetzten Magnesiumwerkstoff handelt es sich um eine Magnesiumlegierung, die einen Aluminiumanteil von 1,7 Gew.-% bis 6,4 Gew.-%, insbesondere von 4,4% bis 6,4%, und einen Mangananteil von mindestens 0,17 Gew.-%, insbesondere von 0,3% bis 0,6%, enthält bzw. aufweist. Solche Magnesiumlegierungen, die insbesondere auch zum Magnesiumdruckguss geeignet sind, sind bspw. unter der Bezeichnung MgAl2Mn, MgAl5Mn oder MgAl6Mn erhältlich.The magnesium material used or used for producing the body component is a magnesium alloy which has an aluminum content of from 1.7% by weight to 6.4% by weight, in particular from 4.4% to 6.4%, and a manganese content of at least 0.17% by weight, in particular from 0.3% to 0.6%. Such magnesium alloys, which are particularly suitable for magnesium diecasting, are available, for example, under the name MgAl 2 Mn, MgAl 5 Mn or MgAl 6 Mn.

Der in der verwendeten Magnesiumlegierung enthaltene Manganbestandteil verringert die Klebeneigung (Anhaften des Gussteils an der Wandung einer bspw. aus Stahl gebildeten Dauerform) und verbessert die Korrosionsbeständigkeit. Der enthaltene Aluminiumbestandteil führt einerseits zu einer verhältnismäßig hohen Festigkeit der Magnesiumlegierung und verbessert deren Korrosionsbeständigkeit sowie deren Gießeigenschaften. Andererseits wird die Duktilität bzw. Verformungsfähigkeit herabgesetzt. Die Festigkeit wird durch die Bildung einer Beta-Phase (Mg17Al12) erzielt, welche sich bevorzugt an den Korngrenzen des Gefüges ausbildet. Diese Phase ist relativ spröde und bedingt eine Abnahme der Duktilität bzw. Verformungsfähigkeit der Magnesiumlegierung. Bereits bei einem verhältnismäßig geringen Aluminiumbestandteil bildet sich netzwerkartig eine solche Beta-Phase aus, was die spröden Eigenschaften verstärkt. Hingegen bildet das in der Magnesiumlegierung enthaltene Mangan mit dem Aluminium AlMn-Phasen aus, wodurch der Anteil an der Beta-Phase reduziert und die Duktilität ohne erheblichen Einfluss auf die Festigkeit gesteigert wird. Die verwendeten Magnesiumlegierungen weisen daher bei verhältnismäßig hohen Festigkeiten auch verhältnismäßig gute Verformungseigenschaften auf. Gleichwohl ist im Gusszustand die Duktilität bzw. Verformbarkeit, insbesondere bei hohen Festigkeiten, für konventionelle mechanische Fügeverfahren im Karosseriebau, wie insbesondere das Stanznieten, ungenügend.The manganese component contained in the magnesium alloy used reduces the sticking tendency (sticking of the casting to the wall of a permanent mold formed of, for example, steel) and improves the corrosion resistance. On the one hand, the aluminum component contained leads to a relatively high strength of the magnesium alloy and improves its corrosion resistance and casting properties. On the other hand, the ductility is reduced. The strength is achieved by the formation of a beta phase (Mg 17 Al 12 ), which preferably forms at the grain boundaries of the microstructure. This phase is relatively brittle and causes a decrease in the ductility or deformability of the magnesium alloy. Even with a relatively small aluminum component, such a beta phase forms in a network-like manner, which reinforces the brittle properties. By contrast, the manganese contained in the magnesium alloy forms AlMn phases with the aluminum, which reduces the proportion of the beta phase and increases the ductility without a significant impact on the strength. The magnesium alloys used therefore also have relatively good deformation properties at relatively high strengths. However, in the cast state, the ductility or deformability, especially at high strengths, for conventional mechanical joining processes in the body shop, in particular the punch riveting, insufficient.

Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmebehandeln wird bei der verwendeten Magnesiumlegierung die netzwerkartige Struktur der Beta-Phase abgebaut und dadurch die Duktilität der Magnesiumlegierung ohne signifikante Minderung der Festigkeit verbessert bzw. gesteigert.By virtue of the heat treatment proposed according to the invention, the network-like structure of the beta phase is degraded in the magnesium alloy used, and the ductility of the magnesium alloy is thereby improved or increased without significant reduction of the strength.

Das Wärmebehandeln dient insbesondere einem so genannten Lösungsglühen. Das Ziel einer Lösungsglühung ist das teilweise Lösen des Aluminiums im Magnesiummischkristall sowie die Einformung (bzw. Einmischung oder Einbindung) in die Beta-Phase. Dadurch wird der Anteil der Beta-Phase reduziert, die sich bevorzugt an den Tripelpunkten des Polykristalls sammelt. Die netzwerkartige Struktur wird dadurch zerstört. Hierdurch wird die Duktilität der Magnesiumlegierung erheblich gesteigert. Bei einem MgAl5Mn-Werkstoff konnte infolge einer Lösungsglühung eine mehr als doppelt so hohe Bruchdehnung (gegenüber dem Gusszustand) erzielt werden. Besonders überraschend ergab sich auch eine Erhöhung der Festigkeit. Durch das Wärmebehandeln und insbesondere durch ein Lösungsglühen kann somit eine Vergütung der verwendeten Magnesiumlegierung erzielt werden.The heat treatment is used in particular for a so-called solution annealing. The goal of a solution annealing is the partial dissolution of the aluminum in the magnesium mixed crystal and the molding (or interference or incorporation) in the beta phase. This reduces the proportion of beta phase that collects preferentially at the triple points of the polycrystal. The network-like structure is thereby destroyed. As a result, the ductility of the magnesium alloy is significantly increased. In the case of a MgAl5Mn material, as a result of solution annealing, it was possible to achieve more than twice the breaking elongation (compared with the casting state). Particularly surprising was also an increase in strength. By the heat treatment and in particular by a solution annealing thus a remuneration of the magnesium alloy used can be achieved.

Die beim Wärmebehandeln und insbesondere beim Lösungsglühen der Magnesiumlegierung stattfindenden Vorgänge und die dahinter liegenden Wirkmechanismen sind keinesfalls vergleichbar mit dem Wärmebehandeln von Aluminiumlegierungen, Stahllegierungen, Titanlegierungen und dergleichen. Vorhandenes Fachwissen ist in der Regel nicht übertragbar. So verhält sich z. B. eine Aluminiumlegierung mit einem Magnesium-Legierungsanteil beim Wärmebehandeln grundlegend anders als eine Magnesiumlegierung mit einem Aluminium-Legierungsanteil. Von daher sind insbesondere auch Prozessparameter nicht übertragbar. Auch im Hinblick auf etwaig bekannte Wärmebehandlungen bei anderen Magnesiumlegierungen ist das Vorbekannte in der Regel nicht auf eine erfindungsgemäß verwendete Magnesiumlegierung übertragbar.The processes taking place in the heat treatment and in particular the solution heat treatment of the magnesium alloy and the underlying mechanisms of action are by no means comparable to the heat treatment of aluminum alloys, steel alloys, titanium alloys and the like. Existing expertise is usually not transferable. So behaves z. For example, an aluminum alloy having a magnesium alloy content in heat treatment is fundamentally different from a magnesium alloy having an aluminum alloy content. Therefore, in particular, process parameters are not transferable. Also with regard to any known heat treatments in other magnesium alloys, the prior art is generally not transferable to a magnesium alloy used in the invention.

Es können somit z. B. sicherheits- und/oder crashrelevante Karosseriebauteile hergestellt werden, die hohe Festigkeiten und gute Verformungseigenschaften (zum Zwecke der Energie-Absorption) aufweisen und die sich, aufgrund der verhältnismäßig guten Verformbarkeit der Magnesiumlegierung, mit konventionellen mechanischen Fügeverfahren bzw. mit konventionellen mechanischen Verbindungstechniken, wie insbesondere Stanznieten, in die Karosseriestruktur einbinden bzw. einfügen lassen. Hierbei ist auch ein Verkleben, d. h. eine Kombination der mechanischen Verbindungstechniken mit Strukturklebstoffen oder dergleichen möglich, was besonders vorteilhaft ist.It can thus z. B. safety and / or Crashrelevante body components are manufactured, which have high strength and good deformation properties (for the purpose of energy absorption) and which, due to the relatively good deformability of the magnesium alloy, with conventional mechanical joining methods or with conventional mechanical joining techniques, such as in particular punch rivets, incorporate or insert into the body structure. Here is also a bonding, d. H. a combination of the mechanical bonding techniques with structural adhesives or the like possible, which is particularly advantageous.

Es ist vorgesehen, dass das Wärmebehandeln bei einer Temperatur (Wärmebehandlungstemperatur) zwischen 350°C und 430°C erfolgt. In diesem Temperaturbereich erfolgt insbesondere ein Lösungsglühen, wie obenstehend erläutert. Das Wärmebehandeln kann bei einer konstanten Temperatur oder auch bei einem vorgegebenen Temperaturverlauf (Temperaturprofil) erfolgen. Zum Wärmebehandeln kann das Karosseriebauteil bspw. in einen Durchlaufofen, Stapelofen oder dergleichen eingelegt werden.It is envisaged that the heat treatment takes place at a temperature (heat treatment temperature) between 350 ° C and 430 ° C. In this temperature range in particular takes place Solution annealing, as explained above. The heat treatment can be carried out at a constant temperature or even at a predetermined temperature profile (temperature profile). For heat treatment, the body component, for example. In a continuous furnace, stacking furnace or the like can be inserted.

Die Wärmebehandlungszeit beim Wärmbehandeln beträgt zwischen 0,5 Std. (30 min.) und 2,0 Std. (120 min.) und insbesondere zwischen 0,5 Std. (30 min.) und 1,0 Std. (60 min.).The heat treatment time during heat treatment is between 0.5 hours (30 minutes) and 2.0 hours (120 minutes), and more particularly between 0.5 hours (30 minutes) and 1.0 hours (60 minutes). ).

Das Wärmebehandeln und insbesondere das Lösungsglühen ist ein thermisch aktiver Prozess bzw. Vorgang, wobei ein Zusammenhang zwischen der Wärmebehandlungstemperatur und der Wärmebehandlungszeit besteht. Es ist somit möglich durch eine Erhöhung der Wärmebehandlungstemperatur die Wärmebehandlungszeit (Haltezeit) zu verkürzen. Eine höhere Wärmebehandlungstemperatur bedingt in der Regel eine bessere Löslichkeit des Aluminiums im Magnesiummischkristall.The heat treatment, and in particular solution heat treatment, is a thermally active process, with an association between the heat treatment temperature and the heat treatment time. It is thus possible to shorten the heat treatment time (holding time) by increasing the heat treatment temperature. A higher heat treatment temperature usually requires a better solubility of the aluminum in the magnesium mixed crystal.

Wegen der Entflammbarkeit von Magnesiumwerkstoffen und die damit einhergehende Brandgefahr werden Bauteile aus Magnesiumwerstoffen typischerweise nicht wärmebehandelt. Um insbesondere die Brandgefahr zu minimieren ist bevorzugt vorgesehen, dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmebehandeln in einer Schutzgasatmosphäre erfolgt. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmebehandeln ohne eine Schutzgasatmosphäre und insbesondere unter atmosphärischen Normalbedingungen erfolgt. Es hat sich überraschend gezeigt, dass hierbei ohne nachteiligen Einfluss auf die Sicherheit hervorragende Ergebnisse erzielt werden können.Because of the flammability of magnesium materials and the associated risk of fire magnesium components are typically not heat treated. In order to minimize in particular the risk of fire, it is preferably provided that the heat treatment proposed according to the invention takes place in a protective gas atmosphere. However, it is particularly preferred that the heat treatment proposed according to the invention be carried out without a protective gas atmosphere and in particular under normal atmospheric conditions. It has surprisingly been found that excellent results can be achieved without adversely affecting safety.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das noch heiße Karosseriebauteil unmittelbar nach dem Wärmebehandeln einer Abschreckung bzw. Abschreckkühlung unterzogen wird. Die Abschreckkühlung kann mit Wasser oder mit bewegter Luft erfolgen. Eine Abschreckkühlung ist insbesondere nach einem vorausgehenden Lösungsglühen vorteilig, weil dadurch eine Rückbildung der netzartigen Struktur der Beta-Phase verhindert wird.It is preferably provided that the still hot body component is subjected immediately after the heat treatment of a quenching or quenching. The quench cooling can be done with water or with moving air. A quench cooling is advantageous, in particular after a previous solution annealing, because this prevents a regression of the net-like structure of the beta phase.

Das Karosseriebauteil ist zur Einbindung in eine Fahrzeugkarosserie, insbesondere eines Personenkraftwagens, vorgesehen. Dieses Karosseriebauteil ist aus einer Magnesiumlegierung, wie obenstehend angegeben, gebildet und hergestellt. Damit weist der Magnesiumwerkstoff dieses Karosseriebauteils sowohl feste als auch duktile Eigenschaften auf, wie vorausgehend erläutert. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmebehandeln führt gegenüber dem Gusszustand zu einer höheren Duktilität des Magnesiumwerkstoffs bei nahezu gleichgebliebener oder sogar erhöhten Festigkeit. Die höhere Duktilität ermöglicht das Fügen des Karosseriebauteils mittels Stanznieten oder ähnlichen Fügeverfahren.The body component is intended for integration into a vehicle body, in particular a passenger car. This body component is formed and manufactured from a magnesium alloy as stated above. Thus, the magnesium material of this body component both solid and ductile properties, as previously explained. The heat treatment proposed according to the invention leads to a higher ductility of the magnesium material compared with the cast state with almost constant or even increased strength. The higher ductility allows joining of the body component by means of punch rivets or similar joining methods.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Karosseriebauteil flächig, vorzugsweise großflächig, und dünnwandig ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass es sich um ein komplex geformtes bzw. gestaltetes Karosseriebauteil handelt. Die Wanddicke liegt bspw. im Bereich von 1,0 mm bis 7 mm und vorzugsweise im Bereich von 1,5 mm bis 6 mm. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich um einen Federbeindom handelt. Das Karosseriebauteil kann aber auch ein anderes sicherheitsrelevantes oder crashrelevantes Karosseriebauteil (oder gegebenenfalls auch Fahrwerksbauteil) sein.It is preferably provided that the body component is flat, preferably large area, and thin-walled. It is particularly preferred that it is a complex shaped or designed body component. The wall thickness is, for example, in the range of 1.0 mm to 7 mm and preferably in the range of 1.5 mm to 6 mm. In particular, it is provided that it is a spring leg. However, the body component may also be another safety-relevant or crash-relevant body component (or possibly also the chassis component).

Für das Urformen solcher und insbesondere großflächiger, dünnwandiger und komplex geformter bzw. gestalteter Karosseriebauteile hat sich ein Vakuum-Druckgussverfahren, das insbesondere auf einer Vakuum-Druckgussmaschine ausgeführt werden kann, als besonders vorteilhaft erwiesen. Bei einem dünnwandigen Karosseriebauteil erweist sich das erfindungsgemäß vorgeschlagene Wärmebehandeln, insbesondere aufgrund einer feinen Gefügestruktur, als besonders effektiv.For the prototyping of such and in particular large-area, thin-walled and complex shaped or designed body components, a vacuum die casting method, which can be carried out in particular on a vacuum die casting machine, has proved to be particularly advantageous. In a thin-walled body component, the heat treatment proposed according to the invention proves to be particularly effective, in particular due to a fine microstructure.

Eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie, wobei es sich insbesondere um eine Karosserie für einen Personenkraftwagen handelt, weist wenigstens ein solches Karosseriebauteil auf, wobei dieses Karosseriebauteil mittels Stanznieten (bspw. Hohlstanznieten) in die Karosseriestruktur eingebunden bzw. eingefügt ist.A vehicle body according to the invention, which is in particular a body for a passenger car, has at least one such body component, this body component being integrated or inserted into the body structure by means of punched rivets (for example hollow punch rivets).

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft und in nicht einschränkender Weise anhand der Figuren näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten und/oder nachfolgend erläuterten Merkmale können, unabhängig von konkreten Merkmalskombinationen, allgemeine Merkmale der Erfindung sein.The invention will now be described by way of example and not by way of limitation with reference to the figures. The features shown in the figures and / or explained below may, regardless of specific feature combinations, be general features of the invention.

1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie. 1 shows a perspective view of a vehicle body according to the invention.

2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Karosseriebauteil, das in die erfindungsgemäße Fahrzeugkarosserie aus 1 eingebunden ist. 2 shows in a perspective view of a body component, in the vehicle body according to the invention from 1 is involved.

3 veranschaulicht die wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung des Karosseriebauteils aus 2. 3 illustrates the essential process steps for the production of the body component 2 ,

1 zeigt eine Fahrzeugkarosserie 100 für einen Personenkraftwagen. Gut zu erkennen ist die Karosseriestruktur, die sich aus einer Vielzahl von miteinander gefügten Einzelkomponenten bzw. Karosseriebauteilen ergibt. Zur Fahrzeugkarosserie 100 gehört das struktureingebundene Karosseriebauteil 200, das aus einer Magnesiumlegierung, wie obenstehend angegeben, gebildet ist. Bei dem Karosseriebauteil 200 handelt es sich um den linken vorderen Federbeindom. Die Fahrzeugkarosserie 100 kann mehrere aus einer Magnesiumlegierung gebildete Karosseriebauteile aufweisen. 1 shows a vehicle body 100 for a passenger car. Good to see is the body structure, which results from a large number of individual components or body components joined together. To the vehicle body 100 belongs to the structurally integrated body component 200 made of a magnesium alloy as stated above. In the bodywork component 200 it is the left front strut dome. The vehicle body 100 may comprise a plurality of body parts formed from a magnesium alloy.

2 zeigt das aus einer Magnesiumlegierung gebildete Karosseriebauteil 200, wobei es sich um einen Federbeindom handelt. Das einstöckige Karosseriebauteil 200 weist einen kuppelartigen Abschnitt 210 auf, der zur Aufnahme eines Federbeins bzw. Dämpferbeins vorgesehen ist, das gemäß Darstellung von unten eingebracht und über die Bohrungen 211 befestigt wird. Am kuppelartigen Abschnitt 210 sind Trag- und Befestigungsabschnitte 220 und 230 angeformt. Das Karosseriebauteil 200 ist ein einstöckiges Gussteil, das flächig und dünnwandig ausgebildet ist. Da es sich bei dem Federbeindom 200 um ein stark beanspruchtes und sicherheitsrelevantes Karosseriebauteil handelt ist dieses besonders robust ausgelegt. 2 shows the body member formed of a magnesium alloy 200 , which is a Federbeindom. The one-piece body component 200 has a dome-like section 210 on, which is provided for receiving a strut or damper strut, which is introduced as shown from below and over the holes 211 is attached. At the dome-like section 210 are support and attachment sections 220 and 230 formed. The body component 200 is a single-storey casting that is flat and thin-walled. Since it is at the Federbeindom 200 This is a particularly robust designed to a highly stressed and safety-relevant body component.

Das Karosseriebauteil 200 ist an einer Vielzahl von im einzelnen nicht dargestellten Verbindungspunkten mittels Stanznieten oder dergleichen in die Fahrzeugkarosserie 100 eingebunden bzw. eingefügt, ohne dass hierzu das Karosseriebauteil an den betreffenden Stellen vorgelocht wurde bzw. mit Löchern versehen ist.The body component 200 is at a variety of connection points, not shown in detail by means of punch rivets or the like in the vehicle body 100 integrated or inserted, without that the body component was pre-perforated at the relevant points or provided with holes.

Unter Bezug auf die schematische 3 wird nachfolgend die Herstellung des Karosseriebauteils 200 erläutert. In einem ersten Verfahrensschritt 10 wird das Karosseriebauteil 200 durch Vergießen bzw. Abgießen der fertig aufbereiteten Magnesiumlegierung bzw. Legierungsschmelze urgeformt. Das derart erzeugte Karosseriebauteil 200 wird nachfolgend in einem zweiten Verfahrensschritt 20 wärmebehandelt, um die Duktilität der Magnesiumlegierung zu erhöhen bzw. zu steigern, ohne dass dies nennenswerte nachteilige Einflüsse auf die Festigkeit hat. Das die Verfahrensschritte 10 und 20 umfassende Verfahren zur Herstellung des Karosseriebauteils 200 kann weitere hierin nicht näher erläuterte Schritte oder Zwischenschritte aufweisen.With reference to the schematic 3 below is the manufacture of the body component 200 explained. In a first method step 10, the body component 200 urgeformt by pouring or pouring the finished processed magnesium alloy or alloy melt. The body part produced in this way 200 is subsequently heat treated in a second process step 20 in order to increase or increase the ductility of the magnesium alloy, without this having any significant adverse effects on the strength. The method comprising steps 10 and 20 for the production of the body component 200 may have further steps or intermediate steps not further explained herein.

Die durch das Wärmebehandeln im Verfahrensschritt 20 herbeigeführte höhere Duktilität der Magnesiumlegierung ermöglicht das Fügen des Karosseriebauteils 200 mittels Stanznieten (insbesondere mittels Hohlstanznieten) oder ähnlichen Fügeverfahren.The higher ductility of the magnesium alloy brought about by the heat treatment in method step 20 makes it possible to join the body component 200 by means of punch rivets (in particular by means of hollow punch rivets) or similar joining methods.

Das Wärmebehandeln des Karosseriebauteils 200 muss spätestens vor dem Einfügen des Karosseriebauteils 200 in die Fahrzeugkarosserie 100 abgeschlossen sein. Das Einfügen des Karosseriebauteils 200 in die Fahrzeugkarosserie 100 ist in 3 mit einem Verfahrensschritt 30 veranschaulicht. Die Gesamtheit der Verfahrensschritte 10, 20 und 30 dient somit zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkarosserie 100.The heat treatment of the bodywork component 200 must be at the latest before inserting the body component 200 in the vehicle body 100 to be finished. The insertion of the body component 200 in the vehicle body 100 is in 3 illustrated with a method step 30. The totality of the method steps 10, 20 and 30 thus serves to produce the vehicle body according to the invention 100 ,

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung einer Fahrzeugkarosserie (100), insbesondere eines Personenkraftwagens, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Urformen eines Karosseriebauteils (200) für ein Kraftfahrzeug aus einer Magnesiumlegierung, die einen Aluminiumanteil von 1,7 Gew.-% bis 6,4 Gew.-% und einen Mangananteil von mindestens 0,17 Gew.-% enthält, durch Vergießen der fertig aufbereiteten Magnesiumlegierung; – nachfolgendes Wärmebehandeln des Karosseriebauteils (200), wobei das Wärmebehandeln bei einer Temperatur zwischen 350°C und 430°C erfolgt und die Wärmebehandlungszeit zwischen 0,5 Std. und 2,0 Std. beträgt, um die Duktilität der Magnesiumlegierung zu steigern; und – Einfügen des wärmebehandelten Karosseriebauteils (200) in eine Karosseriestruktur mittels Stanznieten.Method for producing a vehicle body ( 100 ), in particular a passenger car, comprising the following method steps: - prototyping a body component ( 200 ) for a magnesium alloy motor vehicle containing an aluminum content of 1.7% to 6.4% by weight and a manganese content of at least 0.17% by weight, by casting the finished magnesium alloy; - subsequent heat treatment of the body component ( 200 wherein the heat treatment is carried out at a temperature between 350 ° C and 430 ° C and the heat treatment time is between 0.5 hours and 2.0 hours to increase the ductility of the magnesium alloy; and - inserting the heat-treated body component ( 200 ) in a body structure by means of punch rivets. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanznieten ohne Vorlochen des Karosseriebauteils (200) erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the punch riveting without Vorlochen the body component ( 200 ) he follows. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmebehandeln ohne eine Schutzgasatmosphäre erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heat treatment takes place without a protective gas atmosphere. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das noch heiße Karosseriebauteil (200) unmittelbar nach dem Wärmebehandeln einer Abschreckkühlung unterzogen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the still hot body component ( 200 ) is subjected to a quench cooling immediately after the heat treatment. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vergießen der Magnesiumlegierung in einem Vakuum-Druckgussverfahren erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the casting of the magnesium alloy takes place in a vacuum die-casting process. Fahrzeugkarosserie (100), insbesondere für einen Personenkraftwagen, umfassend wenigstens ein aus einer Magnesiumlegierung gemäß Anspruch 1 gebildetes und gemäß Anspruch 1 urgeformtes und wärmebehandeltes Karosseriebauteil (200), wobei dieses Karosseriebauteil (200) mittels Stanznieten in die Karosseriestruktur eingebunden ist.Vehicle body ( 100 ), in particular for a passenger car, comprising at least one body part formed from a magnesium alloy according to claim 1 and shaped and heat-treated according to claim 1 ( 200 ), this body component ( 200 ) is integrated into the body structure by means of punch rivets. Fahrzeugkarosserie (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Karosseriebauteil (200) flächig, vorzugsweise großflächig, und dünnwandig ausgebildet ist. Vehicle body ( 100 ) according to claim 6, characterized in that the body component ( 200 ) surface, preferably a large area, and thin-walled is formed. Fahrzeugkarosserie (100) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Karosseriebauteil (200) um einen Federbeindom handelt.Vehicle body ( 100 ) according to claim 6 or 7, characterized in that it is in the body component ( 200 ) is a spring leg.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06172948A (en) * 1992-12-04 1994-06-21 Toyota Motor Corp Production of heat resistant magnesium alloy
DE102008050297A1 (en) * 2008-10-02 2009-05-20 Daimler Ag Connecting arrangement for use in motor vehicle i.e. passenger car, connects damper strut console with lower and upper longitudinal carriers of body of passenger car, where console comprises console area and fastening regions
JP2012087352A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Ryobi Ltd Method of manufacturing magnesium alloy cast
DE102011012940A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 Daimler Ag Method for joining motor vehicle chassis components involves performing brazing or cold metal transfer welding soldering to steel component and light alloy made component so that steel component is joined to light alloy made component

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06172948A (en) * 1992-12-04 1994-06-21 Toyota Motor Corp Production of heat resistant magnesium alloy
DE102008050297A1 (en) * 2008-10-02 2009-05-20 Daimler Ag Connecting arrangement for use in motor vehicle i.e. passenger car, connects damper strut console with lower and upper longitudinal carriers of body of passenger car, where console comprises console area and fastening regions
JP2012087352A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Ryobi Ltd Method of manufacturing magnesium alloy cast
DE102011012940A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 Daimler Ag Method for joining motor vehicle chassis components involves performing brazing or cold metal transfer welding soldering to steel component and light alloy made component so that steel component is joined to light alloy made component

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HASSE, S. (Hrsg.): GIESSEREI-LEXIKON. 19. Auflage, Berlin: Fachverlag Schiele & Schön GmbH, 2008. S. 21. - ISBN 978-3-7949-0753-3 *
Priyantoro, Bayu: Possibility of application for magnesium die-cast in suspension strut housings. In: New advances in body engineering : lightweight design, passive safety, pedestrian protection, numerical optimisation. 6th and 7th December 2006. [Euromotor-course]. Aachen, 2006 . 12 S. *

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