DE102016002689A1 - Aluminum casting alloy with low cost and high toughness - Google Patents

Aluminum casting alloy with low cost and high toughness Download PDF

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Xiaoping Niu
Randy Beals
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Abstract

Eine Aluminiumlegierung zum Gießen zu einer Komponente wie einer Komponente für ein Kraftfahrzeug wird geschaffen. Die Aluminiumlegierung umfasst einen verminderten Anteil von Silizium (Si), insbesondere 0,1 Gewichtsprozent (Gew.-%) bis weniger als 7,0 Gew.-% und vorzugsweise 4,0. Gew.-% oder weniger, um eine verbesserte Zähigkeit und Bruchdehnung zu schaffen. Die Aluminiumlegierung kann auch zusätzliche Legierungselemente enthalten, um gewünschte Eigenschaften zu erzielen. Beispielsweise können Antimon, Calcium und/oder Wismut zugefügt werden, um irgendwelchen nachteiligen Effekten des geringen Siliziumsgehalts hinsichtlich des Warmriss-Verhaltens entgegenzuwirken. Zink kann zugefügt werden, um die Festigkeit zu erhöhen, und Cer kann zugefügt werden, um die Zähigkeit weiter zu erhöhen. Die Aluminiumlegierung wird typischerweise durch Modifizierung von wiederverwertetem Aluminium wie 5000er-Serien- oder 6000er-Serien-Aluminiumlegierung gebildet oder durch Modifizierung einer wiederverwerteten 300er-Serien-Guss Aluminiumlegierung.An aluminum alloy for casting into a component such as a component for a motor vehicle is provided. The aluminum alloy comprises a reduced amount of silicon (Si), more preferably from 0.1 weight percent (wt%) to less than 7.0 wt%, and preferably 4.0. % By weight or less to provide improved toughness and elongation at break. The aluminum alloy may also contain additional alloying elements to achieve desired properties. For example, antimony, calcium and / or bismuth can be added to counteract any deleterious effects of low silicon content in hot cracking behavior. Zinc may be added to increase strength, and cerium may be added to further increase toughness. The aluminum alloy is typically formed by modifying recycled aluminum, such as 5000 series or 6000 series aluminum alloy, or by modifying a recycled 300 series cast aluminum alloy.

Description

Querbezug zu verwandten AnmeldungenCross reference to related applications

Diese US-Patentanmeldung beansprucht den Vorteil der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 62/134 072, die am 17. März 2015 eingereicht wurde und betitelt ist mit „Aluminium-Gusslegierung mit geringen Kosten und hoher Zähigkeit”, wobei die gesamte Offenbarung der Anmeldung hier durch Bezugnahme eingebracht wird.This US patent application claims the benefit of US Provisional Patent Application Serial No. 62 / 134,072, filed March 17, 2015, entitled "Low Cost, High Toughness Aluminum Casting Alloy," the entire disclosure of which is incorporated herein by reference incorporated herein by reference.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Aluminiumlegierung zum Gießen, ein Verfahren der Ausbildung der Aluminiumlegierung, eine Kraftfahrzeugkomponente, die aus der gegossenen Aluminiumlegierung hergestellt ist, und ein Verfahren der Herstellung der Gusskomponente.The invention relates generally to an aluminum alloy for casting, a method of forming the aluminum alloy, a motor vehicle component made of the cast aluminum alloy, and a method of manufacturing the cast component.

2. Verwandte Technik2. Related Technology

Das Gießen von Aluminiumlegierungen wird häufig in der Automobilindustrie verwendet, um leichtgewichtige Komponenten einschließlich komplexer struktureller, Rohkarossen-, Aufhängungs- und Chassiskomponenten zu bilden. Es gibt viele Arten bekannter Gussprozesse, beispielsweise Hochdruckguss, Niederdruckguss und Squeeze-Casting. Die Form ist beispielsweise aus einem gehärteten Werkzeug Stahl gefertigt. Obwohl die Ausstattung teuer ist, sind die Kosten pro geformte Komponente relativ gering, was den Prozess für die Produktion großer Mengen geeignet macht.The casting of aluminum alloys is frequently used in the automotive industry to form lightweight components including complex structural, body shell, suspension and chassis components. There are many types of known casting processes, such as high pressure casting, low pressure casting and squeeze casting. The mold is made, for example, from a hardened tool steel. Although the equipment is expensive, the cost per molded component is relatively low, making the process suitable for high volume production.

Verbesserungen für den Gussprozess und die beim Gießen verwendeten Materialien sind jedoch wünschenswert. Beispielsweise ist eine Aluminiumlegierung, die eine Komponente mit höherer Zähigkeit ohne Verlust von Fließfähigkeit und Giessfähigkeit bilden kann, wünschenswert. Die Aluminiumlegierung sollte ferner widerstandsfähig gegen eine Beschädigung sein, die mit Warmriss, Löten, Schwindung und Korrosion verbunden ist. Obwohl leichtgewichtige Komponenten gewünscht sind, sollten des Weiteren die Komponenten auch eine hohe Festigkeit und Belastbarkeit aufweisen.However, improvements to the casting process and materials used in casting are desirable. For example, an aluminum alloy that can form a higher toughness component without loss of fluidity and pourability is desirable. The aluminum alloy should also be resistant to damage associated with hot cracking, soldering, shrinkage and corrosion. Furthermore, although lightweight components are desired, the components should also have high strength and strength.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ein Aspekt der Erfindung schafft eine verbesserte Aluminiumlegierung zum Gießen. Die Aluminiumlegierung umfasst Aluminium in einer Menge von mindestens 70 Gewichtsprozenten (Gew.-%) und Silizium zu einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis weniger als 7,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung Dieser Anteil von Silizium ist ein reduzierter Anteil im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen, die zum Gießen verwendet werden, die typischerweise 7,0 Gew.-% bis 11,0 Gew.-% Silizium enthalten. Diese reduzierter Anteil von Silizium schafft eine kleinere eutektische Phase und somit eine verbesserte Bruchdehnung ohne den Verlust von Giessfähigkeit. Der reduzierte Anteil von Silizium reduziert auch die Kosten der Aluminiumlegierung. Zusätzliche Legierungselemente können auch in der Aluminiumlegierung vorhanden sein, um die Widerstandsfähigkeit gegen Warmriss, Löten, Schwindung und Korrosion zu verbessern und um ferner eine gewünschte Festigkeit und Belastbarkeit oder selbst höhere Zähigkeit zu erzielen.One aspect of the invention provides an improved aluminum alloy for casting. The aluminum alloy comprises aluminum in an amount of at least 70 weight percent (wt%) and silicon at a level of from 0.1 wt% to less than 7.0 wt%, based on the total weight of the aluminum alloy Silicon is a reduced fraction compared to other aluminum alloys used for casting, which typically contain 7.0 wt% to 11.0 wt% silicon. This reduced amount of silicon creates a smaller eutectic phase and thus improved elongation at break without the loss of castability. The reduced silicon content also reduces the cost of the aluminum alloy. Additional alloying elements may also be present in the aluminum alloy to improve resistance to hot cracking, brazing, shrinkage, and corrosion, and also to provide desired strength and strength, or even higher toughness.

Ein Verfahren der Herstellung einer verbesserten Aluminiumlegierung zum Gießen wird ebenfalls geschaffen. Das Verfahren umfasst das Vorsehen einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung ausgewählt ist aus einer Aluminiumlegierung der 300er-Serie, einer Aluminiumlegierung der 5000er-Serie und einer Aluminiumlegierung der 6000er-Serie. Das Verfahren umfasst ferner das Schmelzen der Aluminiumlegierung und den Zusatz von Silizium zu der geschmolzenen Aluminiumlegierung, sodass der gesamte Anteil des vorhandenen Siliziums im Bereich von 0,1 Gew.-% bis weniger als 7,0 Gew.-% liegt, basierend auf dem Gesamtgewicht der geschmolzenen Aluminiumlegierung.A method of making an improved aluminum alloy for casting is also provided. The method comprises providing an aluminum alloy, wherein the aluminum alloy is selected from a 300 series aluminum alloy, a 5000 series aluminum alloy, and a 6000 series aluminum alloy. The method further comprises melting the aluminum alloy and adding silicon to the molten aluminum alloy such that the total amount of silicon present is in the range of 0.1% to less than 7.0% by weight, based on the Total weight of the molten aluminum alloy.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung schafft eine Gusskomponente, die aus der verbesserten Aluminiumlegierung gefertigt ist. Die Gusskomponente hat eine erhöhte Zähigkeit und Bruchdehnung, verglichen mit derselben Komponente, die aus den vergleichbaren Aluminiumlegierungen mit höheren Anteilen von Silizium gebildet ist.Another aspect of the invention provides a cast component made of the improved aluminum alloy. The cast component has increased toughness and elongation at break as compared to the same component formed from the comparable aluminum alloys with higher levels of silicon.

Ein Verfahren zur Herstellung der Komponente durch Gießen der verbesserten Aluminiumlegierung wird ebenfalls geschaffen.A method of making the component by casting the improved aluminum alloy is also provided.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden einfach verständlich, da dieselben besser durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung unter Berücksichtigung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, wobei:Other advantages of the present invention will be readily understood as the same becomes better understood by reference to the following detailed description when considered in connection with the accompanying drawings, in which:

1 ein Graph ist, der den Effekt des Siliziumsgehalts auf die Fließfähigkeit einer binären Aluminium-Silizium-Legierung erläutert, 1 is a graph illustrating the effect of silicon content on the flowability of a binary aluminum-silicon alloy,

2 einen Teil einer beispielhaften Komponente zeigt, die aus einer Aluminiumlegierung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gefertigt ist, 2 shows a part of an exemplary component made of an aluminum alloy according to an embodiment of the invention,

3 eine Mikrofotografie der Komponente der 2 ist und 3 a photomicrograph of the component of 2 is and

4 Verfahrensschritte erläutert, die zur Bildung der Komponente der 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet werden. 4 Procedural steps explained, which contribute to the formation of the component 2 be used according to an embodiment.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Ein Aspekt der Erfindung schafft eine verbesserte Aluminiumlegierung zum Gießen von Komponenten wie leichtgewichtige Fahrzeugteilkomponenten. Beispiele solcher Komponenten umfassen strukturelle, Rohkarossen-, Aufhängungs- oder Chassiskomponenten. Die Aluminiumlegierung schafft eine Komponente mit verbesserter Zähigkeit und Bruchdehnung und ohne den Verlust von Fließfähigkeit oder Giessfähigkeit. Die Aluminiumlegierung ist ferner weniger teuer als andere Aluminiumlegierungen, die zum Gießen verwendet werden, was insbesondere für eine Produktion großer Mengen vorteilhaft ist.One aspect of the invention provides an improved aluminum alloy for casting components such as lightweight vehicle component parts. Examples of such components include structural, body shell, suspension or chassis components. The aluminum alloy provides a component with improved toughness and elongation at break and without the loss of fluidity or pourability. The aluminum alloy is also less expensive than other aluminum alloys used for casting, which is particularly advantageous for high volume production.

Die verbesserte Aluminiumlegierung ist Aluminium-basiert und enthält somit Aluminium zu einem Anteil von mindestens 70 Gewichtsprozenten (Gew.-%), basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. In einem Ausführungsbeispiel ist die Aluminiumlegierung durch Modifizieren einer Legierung der 5000er-Serie gebildet, die 88,2 Gew.-% bis 99,8 Gew.-% Aluminium enthält. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Aluminiumlegierung durch Modifizieren einer Legierung der 6000er-Serie gebildet, die 91,7 Gew.-% bis 99,6 Gew.-% Aluminium enthält. Andere Anteile von Aluminium können jedoch verwendet werden.The improved aluminum alloy is aluminum-based and thus contains aluminum at a level of at least 70 weight percent (wt.%) Based on the total weight of the aluminum alloy. In one embodiment, the aluminum alloy is formed by modifying a 5000 series alloy containing 88.2 wt% to 99.8 wt% aluminum. In another embodiment, the aluminum alloy is formed by modifying a 6000 series alloy containing from 91.7% to 99.6% by weight aluminum. However, other proportions of aluminum may be used.

Die Aluminiumlegierung umfasst auch einen Anteil von Silizium (Si), was aktiv dabei hilft, die verbesserte Bruchdehnung und Zähigkeit mit reduzierten Kosten zu erzielen. Der Anteil von Silizium liegt im Bereich von 0,1 bis weniger als 7,0 Gew.-% und typischerweise bei 2,0 bis 4,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung. Dieser Anteil von Silizium ist im Vergleich zu anderen Aluminiumslegierungen, die für das Gießen verwendet werden, reduziert, die typischerweise 7,0 Gew.-% bis 11,0 Gew.-% Silizium enthalten. Der geringe Anteil von Silizium, der in der verbesserten Aluminiumlegierung vorhanden ist, erzeugt eine kleinere eutektische Phase, die zu einer vergrößerten Bruchdehnung in der fertig gestellten Komponente führt, da die eutektische Phase eine der hauptsächlichen Beschränkungen für die Bruchdehnung ist. Die Bruchdehnung einer Komponente, die aus der verbesserten Aluminiumlegierung mit reduzierten Siliziumsgehalt gefertigt ist, liegt typischerweise bei 8% bis 10%.The aluminum alloy also comprises a proportion of silicon (Si), which actively helps to achieve the improved elongation at break and toughness at a reduced cost. The proportion of silicon is in the range of 0.1 to less than 7.0 wt%, and typically 2.0 to 4.0 wt%, based on the total weight of the aluminum alloy. This level of silicon is reduced compared to other aluminum alloys used for casting, which typically contain from 7.0 wt% to 11.0 wt% silicon. The low level of silicon present in the improved aluminum alloy produces a smaller eutectic phase which results in increased elongation at fracture in the finished component because the eutectic phase is one of the major limitations on breaking elongation. The elongation at break of a component made from the improved reduced silicon content aluminum alloy is typically 8% to 10%.

Der reduzierte Anteil von Silizium reduziert auch die Gesamtkosten der Aluminiumlegierung. Die Gussfähigkeit, Festigkeit und Belastbarkeit der Aluminiumlegierung können ebenfalls basierend auf dem Anteil von Silizium eingestellt werden. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass der reduzierte Anteil von Silizium die Fließfähigkeit oder Giessfähigkeit der Aluminiumlegierung im Vergleich zu den anderen Aluminiumlegierungen, die 7,0 Gew.-% oder mehr Silizium enthalten, nicht beeinträchtigt. In einigen Fällen ist die Giessfähigkeit der verbesserten Aluminiumlegierung besser als die der anderen Aluminiumlegierungen, die 7,0 Gew.-% Silizium oder mehr enthalten. 1 ist ein Graph, der den Effekt des Siliziumsgehalts auf die Fließfähigkeit der binären Aluminium-Silizium-Legierung zeigt.The reduced amount of silicon also reduces the overall cost of the aluminum alloy. The castability, strength and loading capacity of the aluminum alloy can also be adjusted based on the proportion of silicon. In addition, it has been found that the reduced level of silicon does not affect the flowability or castability of the aluminum alloy as compared to the other aluminum alloys containing 7.0% by weight or more of silicon. In some cases, the castability of the improved aluminum alloy is better than that of the other aluminum alloys containing 7.0% by weight of silicon or more. 1 Fig. 12 is a graph showing the effect of silicon content on the flowability of the aluminum-silicon binary alloy.

Zusätzliche Legierungselemente können in der verbesserten Aluminiumlegierung vorhanden sein, um die Bruchdehnung und die Zähigkeit zu verbessern oder um die gewünschte Festigkeit und Belastbarkeit zu erzielen. Beispielsweise kann Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Cer (Ce) und/oder Eisen (Fe) zugefügt werden um die Zähigkeit, Gießfähigkeit, Festigkeit, Zähigkeit und/oder Belastbarkeit zu verbessern. Die Aluminiumlegierung kann auch zumindest eines von Kupfer (Cu) und Zink (Zn) enthalten, um die Festigkeit zu erhöhen, vorzugsweise ohne negativen Einfluss auf die Korrosionsbeständigkeit. Die zusätzlichen Legierungselemente können auch andere metallurgische Effekte wie verbesserten Widerstand gegen Warmriss, Löten, Schwindung und Korrosion schaffen. Spezielle Eigenschaften oder andere metallurgische Effekte können durch Zusatz von zumindest einem von Titan (Ti), Strontium (Sr), Calcium (Ca), Zirkonium (Zr), Wismut (Bi) Antimon (Sb), Bor (B), Molybdän (Mo), Scandium (Sc) und Rhenium (Re) erzielt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird Antimon, Calcium und/oder Wismut zugefügt, um jedem nachteiligen Effekt des niedrigen Siliziumsgehalts hinsichtlich des Warmriss-Verhaltens entgegenzuwirken, Zink wird zugeführt, um die Festigkeit zu erhöhen, und Cer wird ferner zugefügt, um die Zähigkeit zu erhöhen. Die 2 zeigt einen Teil einer beispielhaften Komponente 10, die aus der verbesserten Aluminiumlegierung gefertigt ist, und die 3 ist eine Mikrofotografie 12 eines Teils der in 2 dargestellten Komponente 10.Additional alloying elements may be present in the improved aluminum alloy to improve elongation at break and toughness or to achieve the desired strength and strength. For example, magnesium (Mg), manganese (Mn), cerium (Ce) and / or iron (Fe) may be added to improve toughness, castability, strength, toughness and / or toughness. The aluminum alloy may also contain at least one of copper (Cu) and zinc (Zn) in order to increase the strength, preferably without a negative influence on the corrosion resistance. The additional alloying elements can also provide other metallurgical effects such as improved resistance to hot cracking, soldering, shrinkage and corrosion. Special properties or other metallurgical effects can be obtained by adding at least one of titanium (Ti), strontium (Sr), calcium (Ca), zirconium (Zr), bismuth (Bi) antimony (Sb), boron (B), molybdenum (Mo ), Scandium (Sc) and rhenium (Re). In one embodiment, antimony, calcium and / or bismuth are added to counteract any adverse effect of low silicon content on hot cracking behavior, zinc is added to increase strength, and cerium is further added to increase toughness. The 2 shows a part of an example component 10 , which is made of the improved aluminum alloy, and the 3 is a photomicrograph 12 part of the in 2 represented component 10 ,

Ein weiterer Aspekt der Findung schafft ein Verfahren der Herstellung der Aluminiumlegierung. Die 4 erläutert Schritte des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Aluminiumlegierung ist vorzugsweise aus einem wiederverwerteten Knetaluminium wie der 5000er-Serie oder 6000er-Serie der Aluminiumlegierung gebildet. Wiederverwertete Aluminium-Gusslegierungen in der 300er-Serie wie Al-Si-Mg-Legierungen können alternativ als das Basismaterial verwendet werden. Andere Aluminium-basierten Materialien, die zur Bildung der verbesserten Aluminium Legierung verwendet werden, werden von Cosma International oder Magna International wie beispielsweise Aural-4 oder Promatek selbst gehärtete Al-Si-Mg-Zn-Legierung verkauft. Die Herstellung der verbesserten Aluminiumlegierung aus einem der wiederverwerteten Materialien vermindert die Rohmaterialkosten da es zu 95% weniger Energie benötigt, eine Aluminiumlegierung aufzuarbeiten als sie aus primären Elementen zu schaffen.Another aspect of the invention provides a method of making the aluminum alloy. The 4 explains steps of the method according to an embodiment. The aluminum alloy is preferably formed from a recycled kneading aluminum such as the 5000 series or 6000 series aluminum alloy. Recycled aluminum casting alloys in the 300 series such as Al-Si-Mg alloys may alternatively be used as the base material. Other aluminum-based materials used to form the improved aluminum alloy are sold by Cosma International or Magna International such as Aural-4 or Promatek's self-hardened Al-Si-Mg-Zn alloy. Producing the improved aluminum alloy from one of the recycled materials reduces raw material costs since it requires 95% less energy to work up an aluminum alloy than it does from primary elements.

Das Verfahren beginnt typischerweise mit dem Schmelzen des wiederverwerteten Aluminiums oder einer anderen Basis-Aluminiumlegierung. Der Schritt des Schmelzens kann durch einen Induktionsheizer oder eine andere Wärmequelle durchgeführt werden. Sobald die Basis-Aluminiumlegierung geschmolzen ist, umfasst das Verfahren den Zusatz von Silizium zu der Schmelze und der Mischung des Siliziums mit der Basis-Aluminiumlegierung, sodass der Gesamtanteil von Silizium im Bereich von 0,1 Gew.-% bis weniger als 7,0 Gew.-% und vorzugsweise bei 4,0 Gew.-% oder weniger liegt, basierend auf dem Gesamtgewicht der geschmolzenen Aluminiumlegierung, das heißt der resultierenden Legierungszusammensetzung. Die oben diskutierten zusätzlichen Legierungselemente können der geschmolzenen Mischung zugefügt werden, um die verbesserte Aluminiumlegierung zu bilden. Alternativ können die zusätzlichen Legierungselemente in dem Aluminium oder der anderen Basis-Aluminiumlegierung vorhanden sein. Sobald die Elemente zusammen gemischt sind, ist die Aluminiumlegierung fertig für den Guss.The process typically begins with the melting of the recycled aluminum or other base aluminum alloy. The step of melting may be performed by an induction heater or other heat source. Once the base aluminum alloy has melted, the process includes adding silicon to the melt and mixing the silicon with the base aluminum alloy so that the total amount of silicon ranges from 0.1 wt% to less than 7.0 Wt .-%, and preferably at 4.0 wt .-% or less, based on the total weight of the molten aluminum alloy, that is, the resulting alloy composition. The additional alloying elements discussed above may be added to the molten mixture to form the improved aluminum alloy. Alternatively, the additional alloying elements may be present in the aluminum or other base aluminum alloy. Once the elements are mixed together, the aluminum alloy is ready for the casting.

Ein anderer Aspekt der Findung schafft eine Gusskomponente für ein Kraftfahrzeug, die aus der verbesserten Aluminiumlegierung gebildet ist, und ein Verfahren zur Herstellung der Gusskomponente. Jeder Gießprozess, der zur Bildung von Komponenten aus einem Aluminium-basierten Material verwendet wird, kann mit der verbesserten Aluminiumlegierung verwendet werden, beispielsweise Hochdruckguss, Niederdruckguss oder Squeeze-Casting. In einem Ausführungsbeispiel ist der Gussprozess ein Form-Gussprozess, der typischerweise das Einbringen der geschmolzenen Aluminiumlegierung in eine ungeheizte Gussform oder einen Formhohlraum unter Druck umfasst. Die Gussform ist typischerweise aus gehärtetem Werkzeugstahl gefertigt. Wie oben diskutiert wurde, sind die Giessfähigkeit und die Fließfähigkeit der geschmolzenen Aluminiumlegierung mit dem reduzierten Anteil von Silizium gleich oder etwas besser als bei anderen Aluminiumlegierungen mit höheren Anteilen von Silizium. Das geschmolzene Aluminium wird zu einer festen Komponente mit der Formgebung der Form ausgebildet, die eine komplexe Form haben kann. Viele verschiedene Arten von Komponenten können durch den Prozess gebildet werden, beispielsweise eine strukturelle, Rohkarossen-, Aufhängungs- oder Chassiskomponente. Nach dem Gussprozess kann das Verfahren optional einen Wärmebehandlungsprozess oder andere Abschlussprozesse aufweisen. Es wurde jedoch herausgefunden, dass ein Wärmebehandlungsprozess nicht notwendig sein kann, wenn die Komponente aus der verbesserten Aluminiumlegierung gebildet ist, was den Vorteil einer reduzierten Verarbeitungszeit und reduzierten Kosten mit sich bringt.Another aspect of the invention provides a cast component for a motor vehicle formed of the improved aluminum alloy and a method of manufacturing the cast component. Any casting process used to form components of an aluminum-based material can be used with the improved aluminum alloy, such as high pressure, low pressure, or squeeze casting. In one embodiment, the casting process is a mold casting process that typically includes placing the molten aluminum alloy in an unheated mold or mold cavity under pressure. The mold is typically made of hardened tool steel. As discussed above, the castability and flowability of the molten aluminum alloy with the reduced level of silicon are equal to or slightly better than other aluminum alloys with higher levels of silicon. The molten aluminum is formed into a solid component with the shape of the mold, which may have a complex shape. Many different types of components can be formed by the process, such as a structural, body shell, suspension, or chassis component. After the casting process, the process may optionally include a heat treatment process or other termination processes. However, it has been found that a heat treatment process may not be necessary if the component is formed from the improved aluminum alloy, which has the advantage of reduced processing time and reduced cost.

Die aus der verbesserten Aluminiumlegierung gefertigte Komponente hat wegen des geringeren Anteils von Aluminium in der Aluminiumlegierung eine verbesserte Zähigkeit und Bruchdehnung. Des Weiteren kann die Aluminiumlegierung zusätzliche Legierungselemente aufweisen, um den Widerstand gegen Warmriss, Löten, Schwindung und Korrosion zu verbessern und auch um eine gewünschte Festigkeit und Belastbarkeit oder selbst eine höhere Zähigkeit zu erzielen.The component made from the improved aluminum alloy has improved toughness and elongation at break because of the lower level of aluminum in the aluminum alloy. Further, the aluminum alloy may include additional alloying elements to improve resistance to hot cracking, brazing, shrinkage and corrosion, as well as to achieve desired strength and load carrying capacity, or even higher toughness.

Offensichtlich sind im Licht der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich und können anders als spezifisch beschriebenen innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche umgesetzt werden.Obviously, many modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings and may be practiced otherwise than as specifically described within the scope of the following claims.

Claims (15)

Aluminiumlegierung zum Gießen zu einer Komponente mit: Aluminium zu einem Anteil von 70 Gewichtsprozenten (Gew.%) und Silizium zu einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis weniger als 7,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung.Aluminum alloy for casting into a component with: Aluminum at a level of 70 weight percent (wt%) and silicon at a level of from 0.1 wt% to less than 7.0 wt%, based on the total weight of the aluminum alloy. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, wobei das Silizium zu einem Anteil von 2,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung vorhanden ist.The aluminum alloy of claim 1, wherein the silicon is present at a level of from 2.0% to 4.0% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 mit ferner zumindest einem von Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Cer (Ce), Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Titan (Ti) Strontium (Sr), Calcium (Ca), Zirkonium (Zr), Wismut (Bi), Antimon (Sb), Bor (B), Molybdän (Mo), Scandium (Sc) und Rhenium (Re).The aluminum alloy of claim 1 further comprising at least one of magnesium (Mg), manganese (Mn), cerium (Ce), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti) strontium (Sr), calcium ( Ca), zirconium (Zr), bismuth (Bi), antimony (Sb), boron (B), molybdenum (Mo), scandium (Sc) and rhenium (Re). Aluminiumlegierung nach Anspruch 3 mit Zink (Zn), Cer (Ce) und zumindest einem von Calcium (Ca), Antimon (Sb) und Wismut (Bi).An aluminum alloy according to claim 3 comprising zinc (Zn), cerium (Ce) and at least one of calcium (Ca), antimony (Sb) and bismuth (Bi). Gusskomponente mit: einer Aluminiumlegierung mit Aluminium zu einem Anteil von mindestens 70 Gew.-% und Silizium zu einem Anteil von 0,1 Gew.-% bis weniger als 7,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung.Casting component with: an aluminum alloy containing at least 70% by weight of aluminum and from 0.1% by weight to less than 7.0% by weight of silicon, based on the total weight of the aluminum alloy. Gusskomponente nach Anspruch 5, wobei das Silizium zu einem Anteil von 2,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Aluminiumlegierung vorhanden ist und die Aluminiumlegierung ferner zumindest eines von Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Cer (Ce), Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Titan (Ti) Strontium (Sr), Calcium (Ca), Zirkonium (Zr), Wismut (Bi), Antimon (Sb), Bor (B), Molybdän (Mo), Scandium (Sc) und Rhenium (Re) enthält.The casting component of claim 5, wherein the silicon is present at a level of from 2.0% to 4.0% by weight based on the total weight of the aluminum alloy, and the aluminum alloy further comprises at least one of magnesium (Mg), manganese (Mn ), Cerium (Ce), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti) strontium (Sr), calcium (Ca), zirconium (Zr), bismuth (Bi), antimony (Sb), boron (B), molybdenum (Mo), scandium (Sc) and rhenium ( Re) contains. Gusskomponente Anspruch 6, wobei die Aluminiumlegierung Zink (Zn) und Cer (Ce) enthält und die Aluminiumlegierung ferner zumindest eines von Calcium (Ca), Antimon (Sb) und Wismut (Bi) enthält.The casting component of claim 6, wherein the aluminum alloy contains zinc (Zn) and cerium (Ce), and the aluminum alloy further contains at least one of calcium (Ca), antimony (Sb) and bismuth (Bi). Gusskomponente nach Anspruch 5, wobei die Komponente eine Bruchdehnung im Bereich von 8 bis 10 aufweist und die Komponente eine strukturelle, Rohkarossen-, Aufhängungs- oder Chassiskomponente für ein Kraftfahrzeug ist.The casting component of claim 5, wherein the component has an elongation at break in the range of 8 to 10 and the component is a structural, body shell, suspension or chassis component for a motor vehicle. Verfahren der Herstellung einer Aluminiumlegierung für den Guss zu einer Komponente mit den Schritten: Vorsehen einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung ausgewählt ist aus einer 300er-Serien-Aluminiumlegierung, einer 5000er-Serien-Aluminiumlegierung und einer 6000er-Serien-Aluminiumlegierung, Schmelzen der Aluminiumlegierung und Zusatz von Silizium zu der geschmolzenen Aluminiumlegierung, so dass der Gesamtanteil des vorhandenen Siliziums im Bereich von 0,1 Gew.-% bis weniger als 7,0 Gew.-% liegt, basierend auf dem Gesamtgewicht der geschmolzenen Aluminiumlegierung.Method of producing an aluminum alloy for casting into a component comprising the steps of: Providing an aluminum alloy, wherein the aluminum alloy is selected from a 300 series aluminum alloy, a 5000 series aluminum alloy, and a 6000 series aluminum alloy, Melting of aluminum alloy and Adding silicon to the molten aluminum alloy such that the total amount of silicon present ranges from 0.1% to less than 7.0% by weight, based on the total weight of the molten aluminum alloy. Verfahren Anspruch 9, wobei der Schritt des Zusatzes von Silizium das Zufügen des Siliziums in einem Anteil umfasst, so dass der Gesamtanteil vorhandenen Siliziums im Bereich von 2,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der geschmolzenen Aluminiumlegierung liegt, und die Aluminiumlegierung ferner zumindest eines von Magnesium (Mg), Mangan (Mn), Cer (Ce), Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Titan (Ti) Strontium (Sr), Calcium (Ca), Zirkonium (Zr), Wismut (Bi), Antimon (Sb), Bor (B), Molybdän (Mo), Scandium (Sc) und Rhenium (Re) nach dem Schmelzschritt enthält.The method of claim 9 wherein the step of adding silicon comprises adding the silicon in a proportion such that the total amount of silicon present ranges from 2.0% to 4.0% by weight based on the total weight of the molten silicon Aluminum alloy, and the aluminum alloy further includes at least one of magnesium (Mg), manganese (Mn), cerium (Ce), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti) strontium (Sr), calcium (Ca), zirconium (Zr), bismuth (Bi), antimony (Sb), boron (B), molybdenum (Mo), scandium (Sc) and rhenium (Re) after the melting step. Verfahren Anspruch 10, wobei die Aluminiumlegierung Zink (R n) und Cer (Ce) nach dem Schmelzschritt enthält und die Aluminiumlegierung zumindest eines von Calcium (Ca), Antimon (Sb) und Wismut (Bi I) nach dem Schmelzschritt enthält.The method of claim 10, wherein the aluminum alloy contains zinc (R n) and cerium (Ce) after the melting step and the aluminum alloy contains at least one of calcium (Ca), antimony (Sb) and bismuth (Bi I) after the melting step. Verfahren Anspruch 9, wobei der Schritt des Vorsehens der Aluminiumlegierung die Wiederverwendung einer 300er-Serien-Aluminiumlegierung, einer 5000er-Serien-Aluminiumlegierung oder einer 6000er-Serien-Aluminiumlegierung umfasst.The method of claim 9, wherein the step of providing the aluminum alloy comprises reuse of a 300 series aluminum alloy, a 5000 series aluminum alloy, or a 6000 series aluminum alloy. Verfahren der Herstellung einer Gusskomponente mit den Schritten: Vorsehen einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung ausgewählt ist aus einer 300er-Serien-Aluminiumlegierung, einer 5000er-Serien-Aluminiumlegierung und einer 6000er-Serien-Aluminiumlegierung, Schmelzen der Aluminiumlegierung, Zufügen von Silizium zu der geschmolzenen Aluminiumlegierung, so dass der Gesamtanteil von vorhandenem Silizium im Bereich von 0,1 Gew.-% bis weniger als 70 Gew.-% liegt, basierend auf dem Gesamtgewicht der geschmolzenen Aluminiumlegierung, und Gießen der geschmolzenen Aluminiumlegierung.Method of producing a cast component comprising the steps of: Providing an aluminum alloy, wherein the aluminum alloy is selected from a 300 series aluminum alloy, a 5000 series aluminum alloy, and a 6000 series aluminum alloy, Melting the aluminum alloy, Adding silicon to the molten aluminum alloy such that the total amount of silicon present ranges from 0.1% to less than 70% by weight, based on the total weight of the molten aluminum alloy, and Pour the molten aluminum alloy. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Gussschritt Hochdruckguss, Niederdruckguss oder Squeeze-Casting aufweist.The method of claim 13, wherein the casting step comprises high pressure casting, low pressure casting or squeeze casting. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt des Zusatzes des Siliziums den Zusatz des Siliziums zu der geschmolzenen Aluminiumlegierung so umfasst, dass der Gesamtanteil von vorhandenem Silizium im Bereich von 2,0 Gew.-% bis 4,0 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der geschmolzenen Aluminiumlegierung beträgt, wobei der Gussschritt das Formen einer Komponente mit einer Bruchdehnung im Bereich von 8% bis 10% umfasst und der Schritt ferner die Ausbildung der geschmolzenen Aluminiumlegierung in eine strukturelle, Rohkarossen-, Aufhängungs- oder eine Chassiskomponente für ein Kraftfahrzeug umfasst.The method of claim 13, wherein the step of adding silicon comprises adding the silicon to the molten aluminum alloy such that the total amount of silicon present ranges from 2.0% to 4.0% by weight based on the silicon Total weight of the molten aluminum alloy is wherein the casting step comprises forming a component having an elongation at break in the range of 8% to 10%, and the step further comprises forming the molten aluminum alloy into a structural body shell, suspension or chassis component for a motor vehicle.
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