DE102013103469A1 - Method for producing a motor vehicle chassis component - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteils 10, insbesondere eines Federlenkers oder eines Führungslenkers. Ein Halbzeug 1 aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, vorzugsweise aus einer AlMgSi-Knetlegierung, wird in einem oder mehreren formgebenden Bearbeitungsschritten zum Fahrwerksbauteil 10 umgeformt. Erfindungsgemäß wird das Fahrwerksbauteil 10 nach dem endformgebenden Bearbeitungsschritt einer zumindest zweistufigen Wärmebehandlung unterzogen. In einer ersten Wärmebehandlungsstufe beträgt die Temperatur zwischen 70° C und 90° C. In einer zweiten Wärmebehandlungsstufe beträgt die Temperatur zwischen 130° C und 150° C. Vorzugsweise erfolgt die Wärmebehandlung innerhalb eines Waschvorgangs und eines Trocknungsvorgangs am Fahrwerksbauteil 10.The invention relates to a method for producing a motor vehicle chassis component 10, in particular a spring link or a guide link. A semifinished product 1 made of light metal or a light metal alloy, preferably made of an AlMgSi wrought alloy, is formed into the chassis component 10 in one or more shaping processing steps. According to the invention, the chassis component 10 is subjected to an at least two-stage heat treatment after the final shaping processing step. In a first heat treatment stage, the temperature is between 70 ° C. and 90 ° C. In a second heat treatment stage, the temperature is between 130 ° C. and 150 ° C. The heat treatment preferably takes place within a washing process and a drying process on the chassis component 10.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteils, insbesondere eines Federlenkers oder eines Führungslenkers, bei welchem ein Halbzeug aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung, insbesondere aus einer AlMgSi-Knetlegierung, in einem oder mehreren formgebenden Bearbeitungsschritten zum Fahrwerksbauteil geformt wird.The invention relates to a method for producing a motor vehicle chassis component, in particular a spring arm or a guide arm, in which a semi-finished light metal or a light metal alloy, in particular of a AlMgSi wrought alloy is formed in one or more shaping processing steps to the chassis component.
Komponenten von Fahrwerken bzw. Fahrwerksbauteile unterliegen hohen statischen und dynamischen Belastungen und sollen darüber hinaus im Falle eines Unfalls Verformungen möglichst ohne Bruch verkraften. Sowohl unter fertigungstechnischen Aspekten als auch wegen des Energieabsorptionsvermögens und aus Gründen der Gewichtsreduzierung zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionsreduzierung kommen Fahrwerksbauteile aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung zur Anwendung. Components of chassis or chassis components are subject to high static and dynamic loads and, moreover, should withstand deformation in the event of an accident as far as possible without breakage. Chassis components made of light metal or a light metal alloy are used both for production-related aspects and because of the energy absorption capacity and for reasons of weight reduction to reduce fuel consumption and reduce emissions.
Bei Bauteilen aus Legierungen besteht generell das Problem der sogenannten interkristallinen Korrosion. Die interkristalline Korrosion ist eine spezielle Erscheinungsform selektiver Korrosion, die in den meisten Legierungen bei entsprechenden Bedingungen auftreten kann und entlang der Korngrenzen verläuft. In the case of components made of alloys, there is generally the problem of so-called intergranular corrosion. Intergranular corrosion is a specific manifestation of selective corrosion that can occur in most alloys under appropriate conditions and along the grain boundaries.
Die Neigung eines Werkstoffs zur interkristallinen Korrosion ist vorrangig eine Folge der Legierungszusammensetzung und der Herstellungsbedingungen. Es ist bekannt, dass die interkristalline Korrosionsempfindlichkeit gefördert wird durch ungenügende Abschreckgeschwindigkeiten nach dem Lösungsglühen, z. B. beim Abkühlen an der Strangpresse oder in dicken Materialquerschnitten. Das Auftreten von interkristalliner Korrosion kann durch dauerhafte Oberflächenschutzmaßnahmen gemildert werden, wie Anodisieren, Beschichten oder durch einen kathodischen Schutz. Diese Maßnahmen sind jedoch aufwendig und kostenrelevant.The tendency of a material to intergranular corrosion is primarily a consequence of the alloy composition and manufacturing conditions. It is known that the intercrystalline corrosion sensitivity is promoted by insufficient quenching rates after solution annealing, e.g. B. when cooling on the extruder or in thick material cross-sections. The occurrence of intergranular corrosion can be alleviated by permanent surface protection measures, such as anodization, coating or cathodic protection. However, these measures are complex and cost-relevant.
Durch die
Die
Hochfeste Aluminiumlegierungen, insbesondere Aluminiumlegierungen des Legierungstyps AlMgSi (Serie 6000), werden im Kraftfahrzeugbau verwendet. Sie zeichnen sich durch hohe Festigkeiten aus und können daher vor allem zur Gewichtsreduktion von Bauteilen beitragen, die großen Kräften oder Belastungen ausgesetzt sind. Problematisch bei diesen Aluminiumlegierungen ist, dass diese nach dauerhaftem Wärmeeinfluss zur interkristallinen Korrosion neigen. Diese interkristalline Korrosion führt, wie vorstehend bereits erwähnt, zu Kerbwirkungen in belasteten Bauteilen. Damit besteht beim Auftreten interkristalliner Korrosion unter Last prinzipiell eine Bruchgefahr für diese Bauteile. Dies gilt vor allem für Bauteile des Fahrwerks eines Kraftfahrzeugs. Zum Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs gehören insbesondere Radaufhängung, Federung, Lenkung aber auch die Bremsen. Darunter fallen auch Achsbauteile wie beispielsweise Achsrahmen und Achsschemel. Diese Bauteile sind hohen statischen und dynamischen Kräften ausgesetzt. Auch handelt es sich bei Fahrwerksbauteilen häufig um Schweißkonstruktionen. Die mit einem Schweißvorgang einhergehende Wärmebeeinflussung bietet weitere Angriffspunkte für die Entstehung von interkristalliner Korrosion.High-strength aluminum alloys, in particular aluminum alloys of the alloy type AlMgSi (series 6000), are used in motor vehicle construction. They are characterized by high strength and can therefore contribute mainly to the weight reduction of components that are exposed to great forces or loads. A problem with these aluminum alloys is that they tend to intergranular corrosion after long-term heat influence. This intergranular corrosion leads, as already mentioned above, to notch effects in loaded components. Thus, when intercrystalline corrosion occurs under load, there is a risk of breakage for these components. This is especially true for components of the chassis of a motor vehicle. The chassis of a motor vehicle includes in particular suspension, suspension, steering but also the brakes. This includes axle components such as axle frames and axle stools. These components are exposed to high static and dynamic forces. Also, chassis components are often welded structures. The heat influence associated with a welding process offers further points of attack for the formation of intercrystalline corrosion.
Da bei der Herstellung von Fahrwerksbauteilen die aus den Leichtmetalllegierungen bestehenden Halbzeuge zumeist mehreren Umformschritten unterzogen werden, ist man bestrebt, die Formgebungsgrenzen der Halbzeuge, beispielsweise der Leichtmetallbleche, -rohre oder -profile zu erweitern. Deshalb werden bei den Umformungen vermehrt auch Umformprozesse bzw. Tiefziehvorgänge mit beheizten Werkzeugen verwendet bzw. die Halbzeuge auf eine erhöhte Umformtemperatur gebracht. Durch die Verwendung von Warmumformprozessen lassen sich die Umformgrade der Leichtmetallhalbzeuge deutlich steigern. Allerdings erfolgt durch die Wärmeeinwirkung beim Warmumformen auch eine Entfestigung. Des Weiteren nimmt die interkristalline Korrosionsbeständigkeit ab.Since, in the production of suspension components, the semi-finished products consisting of the light metal alloys are usually subjected to several forming steps, efforts are being made to expand the shaping limits of the semi-finished products, for example the light metal sheets, tubes or profiles. For this reason, forming processes increasingly use forming processes or deep-drawing processes with heated tools, or the semi-finished products are brought to an elevated forming temperature. The use of hot forming processes can significantly increase the degree of deformation of the semi-finished aluminum products. However, due to the effect of heat during hot forming, softening also takes place. Furthermore, the intercrystalline corrosion resistance decreases.
Gerade bei Kraftfahrzeug-Fahrwerkskomponenten aus Leichtmetalllegierungen ist daher auf eine ausreichende interkristalline Korrosionsbeständigkeit zu achten, da diese Bauteile, wie vorstehend bereits erwähnt, aufgrund ihrer schwingenden Beanspruchung hohen dynamischen Belastungen unterworfen sind. Korrosionsstellen können hier zu Bauteilbeeinträchtigungen führen.Especially in automotive chassis components made of light metal alloys is therefore to pay attention to a sufficient intercrystalline corrosion resistance, since these components, as already mentioned above, are subjected to high dynamic loads due to their oscillatory stress. Corrosion points can lead to component impairments.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kraftfahrzeug-Fahrwerkskomponenten aus Leichtmetall bzw. Leichtmetalllegierungen aufzuzeigen, die eine höhere Lebensdauererwartung haben und insbesondere eine verbesserte interkristalline Korrosionsbeständigkeit besitzen. The object of the invention, based on the state of the art, is to disclose a method for producing motor vehicle chassis components made of light metal or light metal alloys, which have a longer service life expectation and, in particular, have improved intercrystalline corrosion resistance.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in einem Verfahren gemäß Anspruch 1.The solution to this problem consists according to the invention in a method according to
Die Herstellung eines Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteils, insbesondere eines Federlenkers oder eines Führungslenkers, geht von einem Halbzeug aus Leichtmetall bzw. einer Leichtmetalllegierung aus. Vorzugsweise besteht das Halbzeug und das daraus gefertigte Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteil aus einer Aluminium-Magnesium-Silizium (AlMgSi)-Knetlegierung. Das Halbzeug wird in einem, insbesondere jedoch in mehreren formgebenden Bearbeitungsschritten zum Fahrwerksbauteil geformt. Zu den formgebenden Bearbeitungsschritten zählen sowohl Schneidoperationen als auch Umformprozesse, insbesondere Tiefziehoperationen und/oder Pressoperationen. Erfindungsgemäß wird das Fahrwerksbauteil nach dem endformgebenden Bearbeitungsschritt einer zumindest zweistufigen Wärmebehandlung unterzogen. Die Temperatur in der ersten Wärmebehandlungsstufe liegt zwischen 70° C und 90° C. Die Temperatur in der zweiten Wärmebehandlungsstufe beträgt zwischen 130° C und 150° C.The production of a motor vehicle chassis component, in particular a spring link or a guide link, is based on a semifinished product of light metal or a light metal alloy. The semifinished product and the motor vehicle chassis component produced therefrom preferably consist of an aluminum-magnesium-silicon (AlMgSi) wrought alloy. The semifinished product is formed in one, but especially in several shaping processing steps to the chassis component. The forming processing steps include both cutting operations and forming processes, in particular deep drawing operations and / or pressing operations. According to the invention, the chassis component is subjected to at least two-stage heat treatment after the end-forming processing step. The temperature in the first heat treatment stage is between 70 ° C and 90 ° C. The temperature in the second heat treatment stage is between 130 ° C and 150 ° C.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung bildet die Wärmebehandlung nach der Formgebung des Fahrwerksbauteils. Es wurde festgestellt, dass sich durch das erfindungsgemäße Temperaturregime die interkristalline Korrosionsbeständigkeit des Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteils deutlich steigern lässt. Durch die erfindungsgemäße Wärmebehandlung kann die interkristalline Korrosionsanfälligkeit vermieden, zumindest jedoch stark vermindert werden. Nach Korrosionsversuchen untersuchte Proben und deren Schliffbilder haben Angriffe durch interkristalline Korrosion gezeigt, die unterhalb der Korngrenzen liegen. Die Proben waren als "ohne IK (ohne interkristalline Korrosion)" zu beurteilen. Die maximale Tiefe der interkristallinen Korrosion in Mikron lag unter 50 µm.An essential aspect of the invention is the heat treatment after the shaping of the chassis component. It has been found that the intercrystalline corrosion resistance of the motor vehicle chassis component can be significantly increased by the temperature regime according to the invention. By the heat treatment according to the invention, the intercrystalline susceptibility to corrosion can be avoided, but at least greatly reduced. Samples and their micrographs examined after corrosion tests have shown intercrystalline corrosion attacks below the grain boundaries. The samples were to be evaluated as "without IK (without intergranular corrosion)". The maximum depth of intercrystalline corrosion in microns was less than 50 μm.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung von hochbelastbaren Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteilen mit sehr guter interkristalliner Korrosionsbeständigkeit und entsprechend gesteigerter Lebensdauererwartung. The method according to the invention makes it possible to produce heavy-duty motor vehicle chassis components with very good intercrystalline corrosion resistance and correspondingly increased service life expectancy.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 12. Advantageous embodiments and further developments of the method according to the invention are the subject matter of the
Vorzugsweise wird als Halbzeug ein Strangpressprofil verwendet.Preferably, an extruded profile is used as semifinished product.
Durch das erfindungsgemäße Temperatur- und Zeitregime wird die Anfälligkeit gegen interkristalline Korrosion vermieden oder ganz stark vermindert. Die zweistufige Wärmebehandlung nach der umformtechnischen Bearbeitung des Halbzeugs und der Herstellung des Fahrwerksbauteils ist als wesentlich für die hohe interkristalline Korrosionsbeständigkeit anzusehen.The temperature and time regime according to the invention avoids the susceptibility to intergranular corrosion or greatly reduces it. The two-stage heat treatment after the forming process of the semifinished product and the production of the chassis component is to be regarded as essential for the high intercrystalline corrosion resistance.
Die Temperatur in der ersten Wärmebehandlungsstufe beträgt zwischen 70° C und 90° C, insbesondere liegt die Temperatur der ersten Wärmebehandlungsstufe bei 80° C ± 5° C. Die zweite Wärmebehandlungsstufe sieht eine Temperatur in einem Bereich zwischen 130° C und 150° C vor. Bevorzugt beträgt die Temperatur in der zweiten Wärmebehandlungsstufe 140° C ± 5° C.The temperature in the first heat treatment stage is between 70 ° C and 90 ° C, in particular the temperature of the first heat treatment stage is 80 ° C ± 5 ° C. The second heat treatment stage provides a temperature in a range between 130 ° C and 150 ° C , Preferably, the temperature in the second heat treatment step is 140 ° C ± 5 ° C.
Die Behandlungszeit bzw. -dauer der ersten Wärmebehandlungsstufe liegt zwischen 4 Minuten (min.) und 12 Minuten. Besonders bevorzugt liegt die Behandlungszeit in der ersten Wärmebehandlungsstufe bei 6 min. ± 2 min. The treatment time or duration of the first heat treatment stage is between 4 minutes (min.) And 12 minutes. Particularly preferably, the treatment time in the first heat treatment stage is 6 min. ± 2 min.
Die Behandlungszeit in der zweiten Wärmebehandlungsstufe beträgt 8 Minuten bis 20 min.. Für die Praxis wird eine Behandlungszeit in der zweiten Wärmebehandlungsstufe von 10 min. + 6 min./–1 min.. als besonders vorteilhaft angesehen.The treatment time in the second heat treatment step is 8 minutes to 20 minutes. In practice, a treatment time in the second heat treatment step of 10 minutes. + 6 min./-1 min .. considered particularly advantageous.
Ein Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Wärmebehandlung nach der Endformgebung innerhalb von nachfolgenden Behandlungsvorgängen am Formbauteil erfolgt. Die Wärmebehandlung der ersten Wärmebehandlungsstufe ist Bestandteil eines Waschvorgangs, bei dem das Fahrwerksbauteil gewaschen und abgespült wird. Die Wärmebehandlung in der zweiten Wärmebehandlungsstufe ist Bestandteil eines Trocknungsvorgangs, bei dem das Fahrwerksbauteil nach dem Waschen und Abspülen einer Trocknung unterzogen wird. Insbesondere erfolgt die Trocknung durch Beaufschlagung des Formbauteils mit heißem Gas. Insbesondere kommt zum Trocknen heiße Luft zur Anwendung. One aspect of the invention provides that the heat treatment after the final shaping takes place within subsequent treatment processes on the molded component. The heat treatment of the first heat treatment stage is part of a washing process in which the chassis component is washed and rinsed. The heat treatment in the second heat treatment stage is part of a drying process in which the chassis component is subjected to drying after washing and rinsing. In particular, the drying is carried out by charging the mold component with hot gas. In particular, hot air is used for drying.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung sieht demzufolge vor, dass die Wärmebehandlung nach Fertigstellung des Formbauteils innerhalb konventioneller Behandlungsoperationen erfolgt, allerdings mit dem geänderten erfindungsgemäßen Temperatur- und Zeitregime.An essential aspect of the invention accordingly provides that the heat treatment takes place after completion of the mold component within conventional treatment operations, but with the modified temperature and time regime according to the invention.
Das Halbzeug wird, bevor es den formgebenden Bearbeitungsschritten unterzogen wird, wärmebehandelt. Hierbei wird das Halbzeug einer Glühbehandlung bei Temperaturen zwischen 500° C und 560° C, vorzugsweise zwischen 500° C und 540° C unterzogen. Bei dieser Glühbehandlung erfolgt ein Lösungsglühen bzw. eine Homogenisierung der Leichtmetalllegierung. The semifinished product is heat treated before being subjected to the shaping operations. Here, the semifinished product of an annealing treatment at temperatures between 500 ° C and 560 ° C, preferably between 500 ° C and 540 ° C subjected. In this annealing, a solution annealing or a homogenization of the light metal alloy takes place.
Vor dem ersten formgebenden Bearbeitungsschritt, also nach der Glühbehandlung, wird das Halbzeug abgekühlt. Das Abschrecken nach der Glühbehandlung erfolgt derart, dass eine gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente beibehalten bleibt. Danach wird das Halbzeug dem Umformprozess mit den formgebenden Bearbeitungsschritten zugeführt. Wie bereits angeführt, ist der Umformprozess insbesondere mehrstufig ausgelegt. Hierbei erfolgt vorzugsweise eine pressformtechnische Formgebung des Halbzeugs bis hin zum Formbauteil.Before the first shaping processing step, ie after the annealing treatment, the semifinished product is cooled. The quenching after the annealing treatment is such that a uniform distribution of the alloying elements is maintained. Thereafter, the semi-finished product is fed to the forming process with the shaping processing steps. As already stated, the forming process is designed in particular multi-stage. In this case, preferably a molding shape of the semifinished product up to the mold component.
Die formgebenden Bearbeitungsschritte können auch einen abschließenden Entgratungsvorgang beinhalten. The shaping processing steps may also include a final deburring operation.
Besonders ökonomisch erfolgen die formgebenden Bearbeitungsschritte bei Raumtemperatur. Grundsätzlich können die formgebenden Bearbeitungsschritte bei einer Temperatur des Halbzeugs zwischen 20° C und 75° C erfolgen. Particularly economically, the shaping processing steps take place at room temperature. In principle, the shaping processing steps can take place at a temperature of the semifinished product between 20 ° C and 75 ° C.
Im Anschluss an die erfindungsgemäße Wärmebehandlung mit dem erfindungsgemäßen Temperatur- und Zeitregime kann ein Auslagern (Altern), insbesondere ein Warmauslagern der Kraftfahrzeug-Formbauteile durchgeführt werden. In Abhängigkeit von Auslagerungstemperatur und -zeit können verschiedene Werkstoffzustände der Leichtmetalllegierung des Kraftfahrzeug-Fahrwerksbauteils eingestellt werden.Following the heat treatment according to the invention with the temperature and time regime according to the invention, aging (aging), in particular hot aging of the motor vehicle mold components, can be carried out. Depending on aging temperature and time different material states of the light metal alloy of the motor vehicle chassis component can be adjusted.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Figur dargestellten Prozessschemas nochmals erläutert.The invention is explained again below with reference to a process scheme shown in the figure.
Es wird ein aus einem Strangpressprofil abgelenktes Halbzeug
Das Halbzeug
Das Halbzeug
Es versteht sich, dass zwischen den einzelnen in der Figur dargestellten Stationen Handlingeinheiten wie Roboter oder Förderer geschaltet sind. Nach der Endformgebung des Fahrwerksbauteils
Im Anschluss an den letzten Bearbeitungsschritt, bei dem das Fahrwerksbauteil
Die Behandlungszeit D1 in der ersten Wärmebehandlungsstufe liegt zwischen 4 Minuten und 12 Minuten, vorzugsweise bei 6 Minuten ± 2 Minuten. Das bedeutet, dass das Fahrwerksbauteil
Unmittelbar im Anschluss an die erste Wärmebehandlungsstufe wird das wärmebehandelte Fahrwerksbauteil
Die Behandlungszeit bzw. -dauer D2 in der zweiten Wärmebehandlungsstufe beträgt 8 Minuten bis 20 Minuten, vorzugsweise liegt die Behandlungszeit D2 bei 10 Minuten, +6 Minuten, –1 Minuten.The treatment time or duration D2 in the second heat treatment stage is 8 minutes to 20 minutes, preferably the treatment time D2 is 10 minutes, +6 minutes, -1 minutes.
Im Anschluss an die durch die zweite Wärmebehandlungsstufe werden die Fahrwerksbauteile
Das hergestellte Fahrwerksbauteil
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- HalbzeugWorkpiece
- 2 2
- WärmebehandlungsanlageHeat treatment plant
- 3 3
- Ofenzonefurnace zone
- 4 4
- Ofenzonefurnace zone
- 5 5
- Ofenzonefurnace zone
- 6 6
- Kühleinheitcooling unit
- 7 7
- Schneideinheitcutting unit
- 8 8th
- Pressstationpressing station
- 9 9
- Pressstationpressing station
- 10 10
- Fahrwerksbauteil chassis component
- 11 11
- Waschstation washing station
- 12 12
- Trocknungsstation drying station
- 13 13
- Handlingroboter handling robots
- D1 D1
- Dauer duration
- D2 D2
- Dauer duration
- T1 T1
- Temperatur temperature
- T2 T2
- Temperatur temperature
- Th T h
- Temperatur temperature
- Tu T u
- Temperatur temperature
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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EP2789707A1 (en) | 2014-10-15 |
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