DE102012108590A1

DE102012108590A1 - Gussstück

Info

Publication number: DE102012108590A1
Application number: DE102012108590A
Authority: DE
Inventors: Lutz Wolkenstein; Klaus Greven
Original assignee: KSM Castings Group GmbH
Current assignee: KSM Castings Group GmbH
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-04-11
Also published as: WO2013053354A2; CN103889746A; WO2013053354A3; US20140251508A1; CN103889746B; DE112012004236A5; EP2766205A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gussstück.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gussstück, insbesondere als Fahrwerksanwendung.
Für Fahrwerksanwendungen werden üblicherweise untereutektische Al-Legierungen mit einem Si-Gehalt zwischen 7 und 12 Gew.-% angewendet. Im Schwerkraft-Kokillenguss wird häufig die Legierung AlSi11Mg, im Niederdruck-Kokillenguss die Legierung AlSi7Mg eingesetzt. Si-arme AlSiMg-Legierungen, die sich gegenüber den oben genannten gängigen AlSi-Gusslegierungen durch deutlich verbesserte mechanische Eigenschaften auszeichnen, sind aus der WO 2007/025528 A2 und der WO/2009/059593 bekannt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gussstück aus einer Si-armen Al-Legierung hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften noch weiter zu verbessern.

Dies wird gemäß der Erfindung durch ein Gusstück aus einer Al-Gusslegierung erzielt, welche zumindest fünf der nachfolgend angeführten Legierungsbestandteile

Si:	2,5 bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-%
Mg:	0,2 bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-%
Fe:	< 0,18, vorzugsweise 0,05 bis 0,16 Gew.-%
Mn:	< 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-%
Ti:	< 0,1, vorzugsweise 0,01 bis 0,08 Gew.-%
Sr:	< 0,03, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-%
Cr:	0,3 bis 1,3, vorzugsweise 0,4 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 0,8 Gew.-%
Sonstige:	< 0,1 Gew.-%

enthält, und jeweils zu 100 Gew.-% mit Al ergänzt ist,
wobei das Gussstück warmausgelagert ist zwischen 150 bis 240°C für 15 bis 120 Minuten, vorzugsweise für 15 bis 60 Minuten, besonders bevorzugt für 20 bis 55 Minuten, ganz besonders bevorzugt für 30 bis 55 Minuten und absolut besonders bevorzugt zwischen 30 und 45 Minuten.

Es kann von Vorteil sein, wenn das Gussstück warmausgelagert ist zwischen 170 bis 230°C für 15 bis 120 Minuten, vorzugsweise für 15 bis 60 Minuten, besonders bevorzugt für 20 bis 55 Minuten, ganz besonders bevorzugt für 30 bis 55 Minuten und absolut besonders bevorzugt zwischen 30 und 45 Minuten.
Es kann zweckmäßig sein, wenn das Gussstück warmausgelagert ist zwischen 200 bis 220°C für 15 bis 120 Minuten, vorzugsweise für 15 bis 60 Minuten, besonders bevorzugt für 20 bis 55 Minuten, ganz besonders bevorzugt für 30 bis 55 Minuten und absolut besonders bevorzugt zwischen 30 und 45 Minuten.
Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass das Gussstück vor dem Warmauslagern lösungsgeglüht ist zwischen 490 und 550°C für 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise für 5 bis 9 Stunden, besonders bevorzugt für 6 bis 8 Stunden.
Es kann von Vorteil sein, wenn das Gussstück vor dem Warmauslagern lösungsgeglüht ist zwischen 530 und 550°C für 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise für 5 bis 9 Stunden, besonders bevorzugt für 6 bis 8 Stunden.
Vorgenannte Wärmebehandlungen führen zu einer weiteren signifikanten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des gegossenen Bauteil bzw. des Gussstücks.
Für Fahrwerksanwendungen, insbesondere für radführende Bauteile, ergeben sich so insgesamt erhöhte mechanische Kennwerte.
Die erfindungsgemäßen Legierungen können herstellungsbedingte Verunreinigungen, z.B. Pb, Ni, Zn etc., enthalten, wie sie dem Fachmann allgemein bekannt sind. Solche Verunreinigen fallen unter die so genannten sonstigen Legierungsbestandteile.
Die erfindungsgemäßen Gussstücke weisen ein gegenüber herkömmlich oder gar nicht wärmebehandelten Gussstücken insbesondere eine verbesserte Festigkeit, aber auch ein verbessertes Festigkeits-Dehnungsverhältnis auf.
Als Fertigungsverfahren für erfindungsgemäß wärmebehandelte Gussstücke für beziehungsweise von insbesondere Fahrwerksteilen von Kraftfahrzeugen ist grundsätzlich ein Dauerformgießverfahren geeignet. Aufgrund der sehr guten mechanischen Eigenschaften bei hochbeanspruchten Werkstücken, Bauteilen oder Teilen eignen sich besonders der Schwerkraft-Kokillenguss und der Niederdruck-Kokillenguss als Fertigungsverfahren.
Insbesondere bei druckunterstützten Gießverfahren, beispielsweise dem Niederdruck-Gegendruck-Gießverfahren (CPC-Verfahren), Semi-Solid-Gießverfahren sowie andere druckunterstützte Gießverfahren wie das Squeeze-Casting, Gießschmieden (Cobapress) oder Formanlagen-automatisierter Niederdruck-Sandguss, ergeben sich aus dem guten Gussgefüge bessere mechanisch technologische Eigenschaften. Besonders bevorzugt ist hierbei das Gegendruck-Kokillengießverfahren (CPC-Verfahren).
Neben den bereits genannten Vorteilen, die erfindungsgemäß wärmebehandelte Gusstücke aufweisen, kommt noch hinzu, dass wegen der fehlenden Legierungsbestandteile Cu und Zn die Korrosionsbeständigkeit der Gussstücke bedeutend erhöht wird. Solche Gussstücke sind auch relativ preiswert, weil keine dieselben verteuernden Legierungszusätze, wie z.B. SE-Metalle, verwendet werden, es kann die übliche Schmelzbehandlung angewendet werden und es bedarf keines besonderen Aufwandes zur Kreislauftrennung.
Beispiel
Zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften eines wärmebehandelten Gusstückes werden aus der Legierung AlSi3Mg0.5Cr0.7 Schwenklager im Niederdruck-Gegendruck-Kokillenguss gegossen und aus diesen Zugstäbe gemäß DIN 50125:2009-07 hergestellt. Anschließend erfolgt ein Lösungsglühen bei 545°C für 0,5 bis 6 Stunden sowie ein Warmauslagern bei 200–220°C ebenfalls für 0,5 bis 6 Stunden. Ermittelt werden die mechanischen Eigenschaften Zugfestigkeit R_m, Streckgrenze R_p0,2 und Bruchdehnung A5. Hierfür findet die DIN EN ISO 6842-1: 2009-12 Anwendung. Die ermittelten Werte sind graphisch in 1 dargestellt.
Es zeigt sich, dass bei einer Warmauslagerung zwischen 200 und 220 °C für unter 60 Minuten, insbesondere für 30 bis 59 Minuten eine signifikante Steigerung der Bruchdehnung festgestellt werden kann, die auch mit einer Erhöhung der Zugfestigkeit einhergeht. Die Streckgrenze weist hierbei ein etwa gleich bleibend hohes Niveau auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2007/025528 A2 [0002]
WO 2009/059593 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 50125:2009-07 [0016]
DIN EN ISO 6842-1: 2009-12 [0016]

Claims

Gussstück aus einer Al-Gusslegierung, enthaltend mindestens fünf der nachfolgend angeführten Legierungsbestandteile: Si: 2,5 bis 3,3, vorzugsweise 2,7 bis 3,1 Gew.-% Mg: 0,2 bis 0,7, vorzugsweise 0,3 bis 0,6 Gew.-% Fe: < 0,18, vorzugsweise 0,05 bis 0,16 Gew.-% Mn: < 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,4 Gew.-% Ti: < 0,1, vorzugsweise 0,01 bis 0,08 Gew.-% Sr: < 0,03, vorzugsweise 0,01 bis 0,03 Gew.-% Cr: 0,3 bis 1,3, vorzugsweise 0,4 bis 1,0, besonders bevorzugt 0,5 bis 0,8 Gew.-% Sonstige: < 0,1 Gew.-%

und jeweils zu 100 Gew.-% mit Al ergänzt, wobei das Gussstück warmausgelagert ist zwischen 150 bis 240°C für 15 bis 120 Minuten, vorzugsweise für 15 bis 60 Minuten, besonders bevorzugt für 20 bis 55 Minuten und ganz besonders bevorzugt für 30 bis 55 Minuten.
Gussstück, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück warmausgelagert ist zwischen 170 bis 230°C für 15 bis 120 Minuten, vorzugsweise für 15 bis 60 Minuten, besonders bevorzugt für 20 bis 55 Minuten und ganz besonders bevorzugt für 30 bis 55 Minuten
Gussstück, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück warmausgelagert ist zwischen 200 bis 220°C für 15 bis 120 Minuten, vorzugsweise für 15 bis 60 Minuten, besonders bevorzugt für 20 bis 55 Minuten und ganz besonders bevorzugt für 30 bis 55 Minuten
Gussstück, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück lösungsgeglüht ist zwischen 490 und 550°C für 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise für 5 bis 9 Stunden, besonders bevorzugt für 6 bis 8 Stunden.
Gussstück, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gussstück lösungsgeglüht ist zwischen 530 und 550°C für 1 bis 10 Stunden, vorzugsweise für 5 bis 9 Stunden, besonders bevorzugt für 6 bis 8 Stunden.
Verwendung eines Gussstücks nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Bauteil oder Teil für beziehungsweise von Fahrwerksteilen von Kraftfahrzeugen.