DE102020001116A1 - Cold extrusion component and cold extrusion process - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein kaltfließgepresstes Bauteil aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung. Erfindungsgemäß vorgesehen ist eine erste Beziehung zwischen auf Kaltverfestigungs- und Ausscheidungshärtungsanteilen basierender Brinell-Härte [HB] und Korrosionseindringtiefe KE in [µm] von g (HB, KE) ≥ L mit g (HB, KE) = (HB-4) / [1+ℓn((20+KE)/20)], und L=30 und/oder eine zweite Beziehung zwischen dieser Brinell-Härte und der Summe Σ3aus Magnesium-, Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gewichtsprozent von HB - (Δ1+Δ2) / 2 ≥ tanh(z)·(Δ1-Δ2)/2, mit Δ1= K0+K1ℓn [1+2,3|Σ3-0,9|], Δ2= K2+(Σ3-0,45)·(K0-K2)/0,45, z = 30 (Σ3-0,9) und K0=60, K1=25 und K2=46.The invention relates to a cold-extruded component made from a hardenable aluminum alloy. According to the invention, a first relationship is provided between the Brinell hardness [HB] based on work hardening and precipitation hardening components and the corrosion penetration depth KE in [µm] of g (HB, KE) ≥ L with g (HB, KE) = (HB-4) / [ 1 + ℓn ((20 + KE) / 20)], and L = 30 and / or a second relationship between this Brinell hardness and the sum Σ3 of magnesium, silicon and double the copper content of the aluminum alloy in percent by weight of HB - (Δ1 + Δ2) / 2 ≥ tanh (z) · (Δ1-Δ2) / 2, with Δ1 = K0 + K1ℓn [1 + 2.3 | Σ3-0.9 |], Δ2 = K2 + (Σ3-0, 45) · (K0-K2) / 0.45, z = 30 (Σ3-0.9) and K0 = 60, K1 = 25 and K2 = 46.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spezialgebiet der Massivumformung metallischer Werkstoffe, nämlich das Kaltfließpressen aushärtbarer Aluminium-Legierungen.The invention relates to a special field of massive forming of metallic materials, namely the cold extrusion of hardenable aluminum alloys.

DE 10 2017 001 384 A1 offenbart eine Aluminium-Legierung mit bis zu 1,3 Gew.-% Silizium und bis zu 1,2 Gew.-% Magnesium und damit auch aushärtbare Aluminium-Legierungen, und betrifft auch das Kaltfließpressen von Butzen aus solchen Legierungen. Dieses Dokument lehrt, dass sich der Anwendungsbereich des Kaltfließpressens dann günstig auch auf nicht drehsymmetrische Grundformen erweitern lässt, auch für becherförmige Teile, wenn die in diesem Dokument beschriebenen Krümmungsverhältnisse und Wandstärkenverhältnisse eingehalten werden. DE 10 2017 001 384 A1 discloses an aluminum alloy with up to 1.3% by weight silicon and up to 1.2% by weight magnesium and thus also hardenable aluminum alloys, and also relates to the cold extrusion of slugs from such alloys. This document teaches that the range of application of cold extrusion can then also be expanded favorably to non-rotationally symmetrical basic shapes, even for cup-shaped parts, if the curvature ratios and wall thickness ratios described in this document are observed.

WO 2017/093304 offenbart Legierungen mit u.a. 0,30 bis 0,6 Gew.-% Silizium und 0,35 bis 0,6 Gew.-% Magnesium, bzw. auch mit 0,2 bis 0,6 Gew.-% Silizium und 0,45 bis 0,9 Gew.-% Magnesium, und lehrt hierzu Extrusionsverfahren für verschiedene Anwendungen, wie z.B. Gebäudestrukturen. Dazu wird das Material vor dem Extrudieren mit einer 800 Tonnen Vertikalpresse mittels Induktionserwärmung auf eine Umformtemperatur von 520°C gebracht und nach dem Extrudieren noch einer Wärmebehandlung unterworfen, bei der die extrudierten Profile auf eine Temperatur von 195°C gebracht werden. Gemäß diesem Dokument ist es von Bedeutung, dass die Legierungsbestandteile Cu und Zn in einem spezifisch definierten Fenster im Cu-Zn-Diagramm liegen. WO 2017/093304 discloses alloys with, inter alia, 0.30 to 0.6% by weight silicon and 0.35 to 0.6% by weight magnesium, or also with 0.2 to 0.6% by weight silicon and 0.45 up to 0.9% by weight magnesium, and teaches extrusion processes for various applications, such as building structures. For this purpose, the material is brought to a forming temperature of 520 ° C by means of induction heating using an 800 ton vertical press and, after the extrusion, is subjected to a heat treatment in which the extruded profiles are brought to a temperature of 195 ° C. According to this document, it is important that the alloy components Cu and Zn lie in a specifically defined window in the Cu-Zn diagram.

WO 2018/080710 A1 gibt Auskunft darüber, wie Aluminium-Legierungen ausgehend von einem Gießprozess bis hin zu bei 250°C bis 500°C heißgewalzten, optional noch kaltgewalzten, wieder warmgewalzten und ggf. lösungsgeglühten und ausgelagerten Aluminium-Legierungen hergestellt werden können. Derartige durch Walzen in flächige Formen gebrachte Ausgangsmaterialien eignen sich jedoch für das erfindungsgemäße Kaltfließpressen weniger gut als Ausgangsmaterial, da durch Abschneiden hergestellte Butzen einfacher anderweitig von zylindrischen oder balkenähnlichen Konfigurationen gewonnen werden. WO 2018/080710 A1 provides information on how aluminum alloys can be produced from a casting process to aluminum alloys that are hot-rolled at 250 ° C to 500 ° C, optionally cold-rolled, hot-rolled again and, if necessary, solution-annealed and aged. Such starting materials brought into flat shapes by rolling are, however, less suitable as starting material for the cold extrusion according to the invention, since slugs produced by cutting are more easily obtained in other ways from cylindrical or beam-like configurations.

In L. Marzoli et al. Light Metals 2017 , S. 343 ff aus der The Minerals, Metals & Materials Series wird erläutert, dass aufgespultes Material neben den diskontinuierlichen soeben beschriebenen Herstellungsschritten über Gießen, Extrudieren und/oder Walzen auch über einen kontinuierlichen Gieß- und Walzprozess erzeugbar ist, desweiteren werden Kaltziehvorgänge beschrieben und auf die günstige Bestimmungsmöglichkeit von Korrosionseigenschaften gemäß Volkswagen AG Konzernnorm PV 1113, 2007-10, Klass.-Nr. 53312 hingewiesen und diese erläutert.In L. Marzoli et al. Light Metals 2017 , P. 343 ff from The Minerals, Metals & Materials Series explains that, in addition to the discontinuous manufacturing steps just described, via casting, extrusion and / or rolling, the wound material can also be produced via a continuous casting and rolling process, and cold drawing processes are also described and on the favorable possibility of determining corrosion properties according to Volkswagen AG group standard PV 1113, 2007-10, class no. 53312 and explained this.

Für ein in CN 109628860 beschriebenes Herstellungsverfahren für ein Ausgangsmaterial werden gegossene Legierungen bei Temperaturen von bis 560°C extrudiert, abgeschreckt und idealerweise bei 165°C bis 170°C warm ausgelagert.For an in CN 109628860 For the production process described for a starting material, cast alloys are extruded at temperatures of up to 560 ° C, quenched and ideally aged at 165 ° C to 170 ° C.

EP 3 214 191 A1 schlägt für Al-Mg-Si-Legierungen einen Mn-Gehalt von 0,7 - 0,8 % vor. EP 3 214 191 A1 suggests an Mn content of 0.7-0.8% for Al-Mg-Si alloys.

US 5,507,888 A offenbart rohrartige Strukturen aus Aluminium-Legierungen, welche durch Warmextrudieren oberhalb von 260°C hergestellt werden. U.S. 5,507,888 A discloses tubular structures made of aluminum alloys which are produced by hot extrusion above 260 ° C.

Extrusionsverfahren sind ebenfalls Gegenstand des Artikels Metals, 2018, 8, 51. Darin wird ermittelt, dass eine Al-Legierung mit (Gew.-%) 0,5 Si, 0,5 Mg, 0,2 Cu und 0,2 Fe günstigere Eigenschaften erhält, wenn nicht bei Warmauslagerungstemperaturen von 170°C extrudiert wird, sondern bei einer Temperatur von 120°C.Extrusion processes are also the subject of the article Metals, 2018, 8, 51. It determines that an Al alloy with (wt .-%) 0.5 Si, 0.5 Mg, 0.2 Cu and 0.2 Fe is more favorable Properties obtained if the extrusion is not carried out at artificial aging temperatures of 170 ° C, but at a temperature of 120 ° C.

Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22 (2012) 2072-2079 handelt ebenfalls von aushärtbaren Aluminium-Legierungen, hier mit einem Mg-Gehalt von 0,9 Gew.-% und einem Si-Gehalt von 0,41 Gew.-%, dieser Artikel behandelt das Kaltwalzen für eine Dickenverringerung von 20, 40 oder 60% und beschäftigt sich im Weiteren mit der Frage, wie sich eine auch zwischen zwei Kaltwalzvorgängen eingeschobene Zwischenauslagerung, bei 180°C für eine halbe Stunde, auf das Endprodukt auswirkt. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22 (2012) 2072-2079 is also about age-hardenable aluminum alloys, here with an Mg content of 0.9 wt% and an Si content of 0.41 wt%, this article deals with cold rolling for a reduction in thickness of 20, 40 or 60 % and further deals with the question of how an intermediate aging process, also inserted between two cold rolling processes, at 180 ° C for half an hour, affects the end product.

Ähnlich wie dieser Artikel betrifft auch Materials Science Forum Vols. 794-796 (2014), pp. 605-610 , Kaltwalzen (73%) als Massiv-Umformprozess. Gemäß diesem Artikel werden Wärmebehandlungen bei 175°C ausgeführt, um darzulegen, welche dem Nes-Modell zugrundeliegenden Mechanismen am besten mit den daraus gewonnenen Beobachtungen übereinstimmen, kommt dabei aber nicht zu den gleichen Schlussfolgerungen wie E. Nes in Acta metall. mater. Vol.43, No. 6, pp. 2189-2207, 1995 . Similar to this article, Materials Science Forum Vols. 794-796 (2014), pp. 605-610 , Cold rolling (73%) as a massive forming process. According to this article, heat treatments are carried out at 175 ° C to demonstrate which mechanisms underlying the Nes model best agree with the observations obtained from it, but do not come to the same conclusions as E. Nes in Acta metall. mater. Vol. 43, No. 6, pp. 2189-2207, 1995 .

In Material Science and Engineering A 759 (2019) 520-529 werden kaltgewalzte Bleche betrachtet und die β''-Phase als relevante Phase der Ausscheidungshärtung von aushärtbaren Aluminium-Legierungen beschrieben. Es wird gelehrt, das Auslagern bei 185°C durchzuführen, jedoch bei zu langer Zeit zwischen Lösungsglühen und Warmauslagerung ein „pre-aging“ vorzunehmen. In Material Science and Engineering A 759 (2019) 520-529 cold-rolled sheets are considered and the β '' phase is described as the relevant phase of precipitation hardening of hardenable aluminum alloys. It is taught to carry out the aging process at 185 ° C, but to carry out "pre-aging" if the time between solution annealing and artificial aging is too long.

Diese β''-Phase und die sogenannten GPI und GPII Zonen als festigkeitsgenerierend sind auch in Materials Characterization 49 (2003) 193-202 angesprochen, in dem Kaltwalzen als Massiv-Umformprozess vorgeschlagen wird. Eine für eine Auslagerungstemperatur von 210°C erreichte Härte der Warmauslagerung bedarf bei der niedrigsten angegebenen Auslagerungstemperatur von 160°C einer Auslagerungszeit von 500 Minuten. This β ″ phase and the so-called GPI and GPII zones as strength-generating are also described in Materials Characterization 49 (2003) 193-202 addressed, in which cold rolling as a solid Forming process is proposed. An artificial aging hardness achieved for an aging temperature of 210 ° C requires an aging time of 500 minutes at the lowest specified aging temperature of 160 ° C.

Im Produktkatalog „Fließpressen ist unsere Welt“ von Neuman Aluminium, AT, ist der beim Fließpressen genommene Weg von der Butze zum Fließpressteil auch für aushärtbare Aluminium-Legierungen aufgezeigt. Die Butzen werden im weichgeglühten Zustand angeliefert, fließgepresst, lösungsgeglüht und warmausgelagert (künstlich gealtert), entsprechend der fachmännischen Vorgehensweise, wie z.B. in der Vorlesung FT II Umformtechnik WS 2015/16 auf Seite 27 dargelegt ist.In the product catalog “Extrusion is our world” from Neuman Aluminum, AT, the path taken during extrusion from the butt to the extruded part is also shown for hardenable aluminum alloys. The slugs are delivered in a soft-annealed condition, extruded, solution-annealed and artificially aged (artificially aged), in accordance with the professional approach, as e.g. in the lecture FT II Forming Technology WS 2015/16 on page 27.

Beispiel 8 der EP 0 676 480 A1 offenbart ein kaltfließgepresstes Bauteil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung mit u.a. einem Si-Anteil von 0,91, einem Cu-Anteil von 0,78 und einem Mg-Anteil von 1,41, jeweils Gew.-%. Durch Lösungsglühen des kaltfließgepressten Behälters mit Wasserabschrecken und Warmauslagern für ca. 16 Stunden werden durch die beim Warmauslagern erreichte Ausscheidungshärtung erhöhte Festigkeitswerte im Vergleich zu beispielsweise den 6060 Aluminiumlegierungen erreicht.Example 8 of the EP 0 676 480 A1 discloses a cold-extruded component according to the preamble of claim 1 made of a hardenable aluminum alloy with, inter alia, a Si content of 0.91, a Cu content of 0.78 and an Mg content of 1.41, each weight%. By solution annealing the cold-extruded container with water quenching and artificial aging for approx. 16 hours, the precipitation hardening achieved during artificial aging achieves increased strength values compared to, for example, the 6060 aluminum alloys.

Üblicherweise werden bei Kaltfließpressvorgängen eine je nach den spezifischen Anforderungen der herzustellenden Bauteile angepasste Legierungsauswahl und Prozessparameter bestimmt, so ist beispielsweise sicherzustellen, dass die umformgradabhängigen Prozesskräfte vom Fließpresswerkzeug und der Legierungszusammensetzung ohne übermäßige Abnutzung/Zerstörungsgefahr getragen werden können. Beispielsweise wird man, wenn Zielsetzungen einer möglichst hohen Festigkeit und Härte bestehen, z.B. eine 6XXX Aluminiumlegierung auswählen und den Si- und Mg-Gehalt bzw. Cu-Gehalt zur Erhöhung des angestrebten Festigkeitspotentials erhöhen.Usually, in cold extrusion processes, an alloy selection and process parameters adapted to the specific requirements of the components to be manufactured are determined.For example, it must be ensured that the process forces depending on the degree of deformation can be carried by the extrusion tool and the alloy composition without excessive wear / tear / risk of destruction. For example, if the aim is to achieve the highest possible strength and hardness, for example a 6XXX aluminum alloy will be selected and the Si and Mg content or Cu content increased to increase the desired strength potential.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kaltfließgepresste Bauteile bereitzustellen, die auch bei vielseitigen Anforderungen eine gute Kompromisslösung mit noch per se zufriedenstellender Eigenschaft zu einer jeweiligen einzelnen ist.The invention is based on the object of providing cold-extruded components which, even in the case of diverse requirements, are a good compromise solution with properties that are still per se satisfactory for each individual.

Hierzu stellt die Erfindung bereit ein kaltgepresstes Bauteil aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, das im Wesentlichen gekennzeichnet ist durch eine erste Beziehung zwischen auf Kaltverfestigungs- und Ausscheidungshärtungsanteilen basierender Brinell-Härte [HB] und maximaler Korrosionseindringtiefe KE in [µm] von g (HB, KE) ≥ L mit g (HB, KE) = (HB-4) / [1+ℓn((20+KE)/20)], und L=30 und/oder einer zweiten Beziehung zwischen dieser Brinell-Härte und der Summe Σ3 aus Magnesium-, Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gewichtsprozent von HB - (Δ12) 2 ≥ tanh(z)·(Δ12)/2 mit Δ1 = K0+K1 tn [1+2,3|Σ3-0,9|], Δ2 = K2+(Σ3-0,45)·(K0-K2)/0,45, z = 30 (Σ3-0,9) und K0= 60, K1=25 und K2=46, bevorzugt auch mit K0 = 70, insbesondere auch mit K0 = 80.For this purpose, the invention provides a cold-pressed component made of a hardenable aluminum alloy, which is essentially characterized by a first relationship between the Brinell hardness [HB] based on work hardening and precipitation hardening components and the maximum corrosion penetration depth KE in [µm] of g (HB, KE) ≥ L with g (HB, KE) = (HB-4) / [1 + ℓn ((20 + KE) / 20)], and L = 30 and / or a second relationship between this Brinell hardness and the sum Σ 3 made of magnesium, silicon and double the copper content of the aluminum alloy in percent by weight of HB - (Δ 1 + Δ 2 ) 2 ≥ tanh (z) · (Δ 12 ) / 2 with Δ 1 = K 0 + K 1 tn [1 + 2.3 | Σ 3 -0.9 |], Δ 2 = K 2 + (Σ 3 -0.45) · (K 0 -K 2 ) / 0.45, z = 30 (Σ 3 -0.9) and K 0 = 60, K 1 = 25 and K 2 = 46, preferably also with K 0 = 70, in particular also with K 0 = 80.

Die erfindungsgemäßen kaltfließgepressten Bauteile zeigen einen guten Kompromiss zwischen zum einen Eigenschaften mechanischer Härte und weiteren, durch härteerhöhende Maßnahmen üblicherweise negativ beeinflussten weiteren Eigenschaften wie Korrosionsschutz auf.The cold-extruded components according to the invention show a good compromise between, on the one hand, properties of mechanical hardness and other properties, such as corrosion protection, which are usually negatively influenced by measures to increase hardness.

Als Grundmaterial der Legierung wird bevorzugt eine Legierung vom Typ 6XXX eingesetzt. Es versteht sich, dass beim Kaltfließpressen zahlreicher und auch ansonsten üblicher Strukturen, die symmetrisch zur Pressachse sein können, aber nicht müssen, durchaus Bereiche mit größerer Verformung und Bereiche mit geringerer Verformung (Umformgrad) erzeugt werden, und in solchen Fällen ein Kaltverfestigungsanteil in den geringer verformten Bereichen, z.B. Bodenbereichen gegenüber Wandbereichen becherartiger Strukturen, relativ geringer ausfällt. Das Bauteil ist daher so zu verstehen, dass es jedenfalls Bereiche aufweist, in denen die erste Beziehung und/oder die zweite Beziehung gilt. In beiden Beziehungen bezeichnet ℓn die natürliche Logarithmusfunktion zur Basis e, und tanh ist die Tangenshyperbolikusfunktion.A type 6XXX alloy is preferably used as the base material of the alloy. It goes without saying that with cold extrusion numerous and otherwise common structures that can, but need not be symmetrical to the press axis, areas with greater deformation and areas with less deformation (degree of deformation) are created, and in such cases a strain hardening proportion in the lower deformed areas, eg floor areas compared to wall areas of cup-like structures, is relatively less. The component is therefore to be understood in such a way that it in any case has areas in which the first relationship and / or the second relationship applies. In both relationships ℓn denotes the natural logarithmic function to the base e, and tanh is the tangent hyperbolic function.

Für die maximale Korrosionseindringtiefe gilt im Sinne dieser Offenbarung der oben bereits zitierte IGC Test PV1113 (Volkswagen) mit Einwirkzeit 2h als maßgebliche Bestimmungsmethode. Des Weiteren ist für die Brinell-Härte die maßgebliche Referenz DIN EN ISO 6506 HBW 2,5/62,5 angegeben, und der Härtewert HB bezieht sich hierauf.For the purposes of this disclosure, the IGC test PV1113 (Volkswagen) already cited above with an exposure time of 2 hours is the decisive method for determining the maximum corrosion penetration depth. Furthermore, the relevant reference DIN EN ISO 6506 HBW 2.5 / 62.5 is specified for the Brinell hardness, and the hardness value HB relates to this.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist bei der ersten Beziehung L größer als 33, insbesondere größer als 36. Weiter bevorzugt können für L auch Werte von größer 38, sogar 40 bestehen.In a further preferred embodiment, L is greater than 33, in particular greater than 36, in the first relationship. More preferably, values of greater than 38, even 40, can also exist for L.

Für die Beziehung zwischen Brinell-Härte und der Summe Σ3 ist es weiter bevorzugt, dass die zweite Beziehung auch mit K0 = 83, weiter auch K0 = 86, insbesondere K0 = 88 gilt und/oder auch mit K1 = 27 besteht.For the relationship between Brinell hardness and the sum Σ 3 , it is further preferred that the second relationship also applies with K 0 = 83, further also K 0 = 86, in particular K 0 = 88 and / or also with K 1 = 27 consists.

Des Weiteren gilt die zweite Beziehung bevorzugt auch mit K2 = 56, K2 = 60 und sogar für K2 = 64, K2 = 68 oder K2 = 72.Furthermore, the second relationship preferably also applies with K 2 = 56, K 2 = 60 and even for K 2 = 64, K 2 = 68 or K 2 = 72.

In bevorzugten Ausführungsformen gelten die erste bzw. zweite Beziehung bevorzugt in einer umgekehrten Begrenzung dahingehend, dass in diesen Beziehungen das „≥“ durch ein „<“ ersetzt ist, wobei dann bevorzugt gilt L=60, weiter bevorzugt L=55, insbesondere L=48. Des Weiteren ist in umgekehrter Begrenzung vorgesehen, dass K0=120, bevorzugt gleich 112, insbesondere gleich 108 ist, und/oder K2 98, bevorzugt 94, insbesondere 90 ist. Auf diese Weise lassen sich die Verfahren zur Herstellung des Bauteils einfacher und mit mehr Spielraum ausführen.In preferred embodiments, the first or second relationship preferably applies with an inverse limitation to the effect that in these relationships the “≥” is replaced by a “<”, in which case L = 60, more preferably L = 55, then applies. especially L = 48. Furthermore, it is provided in reverse limitation that K 0 = 120, preferably equal to 112, in particular equal to 108, and / or K 2 is 98, preferably 94, in particular 90. In this way, the processes for manufacturing the component can be carried out more easily and with more leeway.

In einer ebenfalls bevorzugten Gestaltung gilt die zweite Beziehung kumulativ oder alternativ auch mit Σ2 (= Mg+Si-Gehalt in Gew.-%) anstelle von Σ3.In a likewise preferred embodiment, the second relationship applies cumulatively or alternatively also with Σ 2 (= Mg + Si content in% by weight) instead of Σ 3 .

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aluminium-Legierung einen Si-Gehalt in Gew.-% von wenigstens 0,25, bevorzugt wenigstens 0,33, insbesondere wenigstens 0,4 auf, und/oder von niedriger als 1,4, bevorzugt als 1,1, insbesondere als 0,9.In a particularly preferred embodiment, the aluminum alloy has an Si content in% by weight of at least 0.25, preferably at least 0.33, in particular at least 0.4, and / or lower than 1.4, preferably than 1.1, especially 0.9.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aluminium-Legierung einen Mg-Gehalt in Gew.-% von wenigstens 0,2, bevorzugt wenigstens 0,28, insbesondere wenigstens 0,35 auf, und/oder von niedriger als 1,3, bevorzugt als 1,0, insbesondere als 0,8.In a particularly preferred embodiment, the aluminum alloy has an Mg content in% by weight of at least 0.2, preferably at least 0.28, in particular at least 0.35, and / or lower than 1.3, preferably than 1.0, especially 0.8.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die die Aluminium-Legierung einen Mn-Gehalt in Gew.-% von höchstens 1,1, bevorzugt höchstens 0,7, insbesondere höchstens 0,3, oder höchstens 0,15 auf.In a particularly preferred embodiment, the aluminum alloy has an Mn content in% by weight of at most 1.1, preferably at most 0.7, in particular at most 0.3, or at most 0.15.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aluminium-Legierung einen Cu-Gehalt in Gew.-% von niedriger als 1,3, bevorzugt als 0,8, insbesondere als 0,4, sogar als 0,2, besonders als 0,1 auf.In a particularly preferred embodiment, the aluminum alloy has a Cu content in% by weight of less than 1.3, preferably less than 0.8, in particular less than 0.4, even less than 0.2, in particular less than 0.1 .

Die Aluminium-Legierung mag technisch bedingt oder gewollt (z.B. Schrottverwertung) geringfügige Eisen-Bestandteile beinhalten, die in Gew.-% jedoch nicht größer sein sollten als 0,8, bevorzugt als 0,5, weiter bevorzugt als 0,4, insbesondere als 0,3.The aluminum alloy may contain minor iron constituents for technical reasons or intentionally (eg scrap recycling), the weight percent of which, however, should not be greater than 0.8, preferably than 0.5, more preferably than 0.4, in particular than 0.3.

Cr, Zn, Ti können in üblichen Mengen enthalten sein, bevorzugt einzeln nicht mehr als 0,35 Gew.% und in Summe nicht mehr als 0,75 Gew.%.Cr, Zn, Ti can be contained in the usual amounts, preferably not more than 0.35% by weight individually and not more than 0.75% by weight in total.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Aluminium-Legierung die Summe Σ2 von Si- und Mg-Gehalt in Gew.-% von höher als 0,45, bevorzugt als 0,5, insbesondere als 0,6 auf, und/oder von niedriger als 2,7, bevorzugt als 2,4, weiter bevorzugt als 2,0, insbesondere als 1,7.In a particularly preferred embodiment, the aluminum alloy has the sum Σ 2 of Si and Mg content in% by weight of greater than 0.45, preferably than 0.5, in particular 0.6, and / or of lower than 2.7, preferably than 2.4, more preferably than 2.0, in particular than 1.7.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt die Summe Σ3 von Si- und Mg- sowie doppeltem Cu-Gehalt in Gew.-% mehr als 0,5, bevorzugt mehr als 0,6, auch mehr als 0,7, insbesondere mehr als 0,8, und/oder weniger als 2,8, bevorzugt weniger als 2,4, weiter bevorzugt weniger als 2,1, insbesondere weniger als 1,8.In a further preferred embodiment, the sum Σ 3 of Si and Mg and double the Cu content in% by weight is more than 0.5, preferably more than 0.6, also more than 0.7, in particular more than 0 , 8, and / or less than 2.8, preferably less than 2.4, more preferably less than 2.1, in particular less than 1.8.

Bevorzugt liegen Ausscheidungen in β''-Phase vor, insbesondere wenigstens 10%, bevorzugt wenigstens 20%, insbesondere wenigstens 40% der Si, Mg Bestandteile.Precipitations are preferably present in the β ″ phase, in particular at least 10%, preferably at least 20%, in particular at least 40% of the Si, Mg constituents.

In einer weiteren bevorzugten Gestaltung weist das kaltfließgepresste Bauteil noch eine Versetzungsdichte in [m-2] von bereichsweise größer als 1014, bevorzugt als 5·1014, insbesondere als 1015 auf, bestimmbar beispielsweise über TEM-Aufnahmen und deren fachübliche Auswertung. Diese Werte beziehen sich auf das Fertigteil (d.h. auf den Zustand nach Durchführung von zur Fertigung gehörenden abschließenden Wärmebehandlungen).In a further preferred embodiment, the cold-extruded component also has a dislocation density in [m -2 ] of greater than 10 14 in areas , preferably 5 · 10 14 , in particular 10 15 , which can be determined, for example, via TEM recordings and their customary evaluation. These values relate to the finished part (ie to the state after the final heat treatments that are part of the production process).

Es werden Vorwärts- und Rückwärtsfließpressen in Betracht gezogen sowie diese kombiniert, auch zur Bildung wandartiger Strukturen. Insbesondere wird es bevorzugt, dass das kaltfließgepresste Bauteil durch rückwärts Hohlfließpressen und/oder rückwärts Napffließpressen gebildete Wandbereiche aufweist. In diesem Zusammenhang ist auch bevorzugt vorgesehen, dass das kaltfließgepresste Bauteil eine becherförmige Grundform aufweist.Forward and backward extrusion are contemplated and combined, including to form wall-like structures. In particular, it is preferred that the cold-extruded component has wall regions formed by backward hollow extrusion and / or backward cup extrusion. In this context, it is also preferably provided that the cold-extruded component has a cup-shaped basic shape.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Wandstärke von wenigstens einem Teil von Wandbereichen des kaltfließgepressten Bauteils geringer als 8 mm, weiter geringer als 5 mm, insbesondere geringer als 3 mm, es ist jedoch insbesondere vorgesehen, dass diese Wandstärke noch größer ist als 0,5 mm, bevorzugt als 1 mm, insbesondere als 1,5 mm.In a further preferred embodiment, the wall thickness of at least some of the wall areas of the cold-extruded component is less than 8 mm, further less than 5 mm, in particular less than 3 mm, but it is particularly provided that this wall thickness is even greater than 0.5 mm, preferably as 1 mm, in particular as 1.5 mm.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das kaltfließgepresste Bauteil von einem Umformgrad von höher als 0,1, bevorzugt höher als 0,4, insbesondere höher als 1. Jedoch sollte der Umformgrad (im maximal umgeformten Bereich) bevorzugt geringer als 10, bevorzugt als 8, insbesondere als 5 sein.In a further preferred embodiment, the cold-extruded component has a degree of deformation higher than 0.1, preferably higher than 0.4, in particular higher than 1. However, the degree of deformation (in the maximum deformed area) should preferably be less than 10, preferably than 8, especially than 5.

Des Weiteren ist das kaltfließgepresste Bauteil bevorzugt ein durch mechanisches Fließpressen oder hydraulisches Fließpressen mit Presszeiten von weniger als 20, insbesondere weniger als 6 Sekunden erzeugtes Bauteil. Des Weiteren ist vorgesehen, dass das kaltfließgepresste Bauteil warmausgelagert ist, wobei die durch den Kaltfließpressvorgang bewirkte Erhöhung der Versetzungsdichte jedenfalls anteilig noch vorhanden ist, bevorzugt wenigstens 20% davon, bevorzugt wenigstens 30% davon, insbesondere wenigstens 40% davon.Furthermore, the cold-extruded component is preferably a component produced by mechanical extrusion or hydraulic extrusion with pressing times of less than 20, in particular less than 6 seconds. Furthermore, it is provided that the cold-extruded component is artificially aged, with the increase in dislocation density brought about by the cold-forging process in any case still partially present, preferably at least 20% thereof, preferably at least 30% thereof, in particular at least 40% thereof.

In verfahrenstechnischer Hinsicht wird die Erfindung gelöst durch ein Verfahren der Herstellung eines Bauteils aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung durch Massivumformung eines Butzens mittels eines diskontinuierlichen Prozesses, nämlich Kaltfließpressen, bei dem das kaltfließgepresste Bauteil noch einer Wärmebehandlung unterzogen wird, das im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, dass die Wärmebehandlung auf einen warmauslagerungsfähigen Gefügezustand einwirkend beginnt.In terms of process engineering, the invention is achieved by a method of producing a component from a hardenable component Aluminum alloy by massive forming of a slug by means of a discontinuous process, namely cold extrusion, in which the cold-extruded component is still subjected to a heat treatment, which is essentially characterized in that the heat treatment begins to act on a structure that can be heat-aged.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Fließpressen von Butzen aus aushärtbaren Aluminiumlegierungen, welche einen warmauslagerungsfähigen Gefügezustand erst durch die Wärmebehandlung, nämlich das Lösungsglühen erzeugt, beginnt die Wärmebehandlung bei bereits vorliegendem warmauslagerungsfähigen Gefügezustand. Dies wird erreicht, indem eine weitere Wärmebehandlung des Lösungsglühens (z.B. bei 520 bis 550°C, bei dem bevorzugt wenigstens 80%, insbesondere wenigstens 90% der Legierungsbestandteile Mg, Si in Lösung gehen) nebst einem insbesondere Wasser-Abschrecken bereits vor dem Kaltfließpressen stattfindet. Es versteht sich, dass die oben offenbarten Legierungseigenschaften auch für das erfindungsgemäße Verfahren als bevorzugt angesehen werden.In contrast to the conventional extrusion of slugs made of hardenable aluminum alloys, which only creates a structure condition capable of artificial aging through the heat treatment, namely the solution heat treatment, the heat treatment begins when the microstructure is already capable of artificial aging. This is achieved by a further heat treatment of the solution heat treatment (e.g. at 520 to 550 ° C, at which preferably at least 80%, in particular at least 90% of the alloy components Mg, Si go into solution) in addition to a water quenching in particular already takes place before the cold extrusion . It goes without saying that the alloy properties disclosed above are also considered to be preferred for the method according to the invention.

In einer bevorzugten Ausgestaltung findet zwischen dem Abschrecken und dem Kaltfließpressen kein Stabilisierungsglühen statt, auch wenn ein Zeitraum von mehr als zwei Tagen, insbesondere auch mehr als einer Woche oder mehr als zwei Wochen zwischen dem Abschrecken und dem Kaltfließpressen liegt.In a preferred embodiment, no stabilization annealing takes place between quenching and cold extrusion, even if there is a period of more than two days, in particular also more than a week or more than two weeks, between quenching and cold extrusion.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Wärmebehandlung ein Warmauslagern und besteht insbesondere im Wesentlichen aus einem Warmauslagern, bei welchem man einer Verringerung der beim Kaltfließpressen erzeugten Versetzungsdichte durch eine das Ausscheidungshärtungspotential des Gefügezustands nicht ausschöpfenden Temperatursteuerung wenigstens zum Teil entgegenwirkt. Auf diese Art und Weise gelingt es, einen Anteil der erzeugten Kaltverfestigung zu erhalten, der bei typischerweise für derartige Bauteile eingesetzten Warmauslagerungen verloren geht. Die Temperatur(verlaufs)steuerung beinhaltet Temperatur und Dauer der Warmauslagerung.In a preferred embodiment, the heat treatment includes artificial aging and in particular consists essentially of artificial aging, in which a reduction in the dislocation density generated during cold extrusion is at least partially counteracted by temperature control that does not exhaust the precipitation hardening potential of the structural state. In this way, it is possible to obtain a portion of the work hardening generated that is lost with artificial aging typically used for such components. The temperature (course) control includes the temperature and duration of artificial aging.

In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Temperatur [in °C] des Warmauslagerns der Wärmebehandlung eine Schwellentemperatur in [in °C], bei welcher der mit Verringerung der Versetzungsdichte einhergehender Verlust an Kaltverfestigung den Festigkeitsgewinn durch Ausscheidungshärten bei 8 Stunden Auslagerungszeit übersteigt, um nicht mehr als 8% überschreitet, bevorzugt um nicht mehr als 4% überschreitet, insbesondere unter dieser Schwellentemperatur ausgelagert wird.In this context, it is preferably provided that a temperature [in ° C] of the artificial aging of the heat treatment is a threshold temperature in [in ° C] at which the loss of work hardening associated with a reduction in the dislocation density exceeds the gain in strength through precipitation hardening at 8 hours of aging does not exceed 8%, preferably does not exceed 4%, in particular is outsourced below this threshold temperature.

Die Schwellentemperatur selbst wird etwa von der Legierungszusammensetzung des kaltfließgepressten Bauteils und geringfügig von dem Verformungsgrad des Kaltfließpressens abhängen, ist jedoch experimentell einfach zu bestimmen, indem in einer Experimentreihe als Funktion der Auslagerungstemperatur zunächst als Null-Referenz die Festigkeit, insbesondere die Brinell-Härte, des Bauteils wie kaltfließgepresst bestimmt wird, und diese Messung nach 2 Stunden Warmauslagerung bei der jeweiligen Auslagerungstemperatur wiederholt wird. Oberhalb der Schwellentemperatur treten zwar Härtungseffekte der Ausscheidungshärtung ein, die dabei auftretende Erholung und damit Verringerung der Versetzungsdichte bedeutet jedoch einen den Ausscheidungshärtungsgewinn überkompensierenden Kaltverfestigungsverlust.The threshold temperature itself will depend, for example, on the alloy composition of the cold-extruded component and slightly on the degree of deformation of the cold-forging, but can be easily determined experimentally by initially using the strength, in particular the Brinell hardness, as a zero reference in a series of experiments as a function of the aging temperature Component is determined as cold extrusion, and this measurement is repeated after 2 hours of artificial aging at the respective aging temperature. Hardening effects of precipitation hardening occur above the threshold temperature, but the resulting recovery and thus reduction in the dislocation density means a strain hardening loss that overcompensates the gain in precipitation hardening.

In einer besonders bevorzugten Verfahrensgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen der Warmauslagerungszeit tw in [h] und der Warmauslagerungstemperatur Tw in [°C] der Zusammenhang (ℓn tw)/[1-α(Tw-T0)/T0] ≤ β besteht, mit T0 = 120°C, α = (6ℓn 2,4) / (2 ℓn 2,4 + ℓn 10), β = 2 ℓn 2,4 + ℓn 10, wobei tw bevorzugt größer als 2 h und/oder nicht größer als 24 h ist. Des Weiteren bevorzugt vorgesehen, dass dieser Zusammenhang auch für α = (6 ℓn 2,5) / (2 ℓn 2,5 + ℓn 8) und β = ℓn 8 + 2 ℓn 2,5 gilt, insbesondere auch für α = 6 ℓn (8/3) / 2 ℓn (8/3) + ℓn 6 und β = ℓn 6 + 2 tn (8/3). Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass diese Beziehung auch für α = 6 ℓn 3,5 / (2 ℓn 3,5 + ℓn 4) und β = tn 4 + 2 ℓn 3,5 gilt. Auf diese Weise wird ein nochmals günstigeres Zusammenspiel von beibehaltener Kaltverfestigung und immer noch erreichter Ausscheidungshärtung erhalten.In a particularly preferred embodiment of the method it is provided that between the artificial aging time t w in [h] and the artificial aging temperature T w in [° C.] the relationship (ℓn t w ) / [1-α (T w -T 0 ) / T 0 ] ≤ β, with T 0 = 120 ° C, α = (6ℓn 2.4) / (2 ℓn 2.4 + ℓn 10), β = 2 ℓn 2.4 + ℓn 10, where t w is preferably greater than 2 hours and / or not longer than 24 hours. Furthermore, it is preferably provided that this relationship also applies to α = (6 ℓn 2.5) / (2 ℓn 2.5 + ℓn 8) and β = ℓn 8 + 2 ℓn 2.5, in particular also for α = 6 ℓn (8/3) / 2 ℓn (8/3) + ℓn 6 and β = ℓn 6 + 2 tn (8/3). Furthermore, it can be provided that this relationship also applies to α = 6 ℓn 3.5 / (2 ℓn 3.5 + ℓn 4) and β = tn 4 + 2 ℓn 3.5. In this way, an even more favorable interplay of retained work hardening and still achieved precipitation hardening is obtained.

In einer weiteren bevorzugten Verfahrensgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen der Warmauslagerungszeit tw in [h] und der Warmauslagerungstemperatur Tw in [°C] der Zusammenhang δ ≤ (ℓn tw)/[1-γ(Tw-T0)/T0] besteht, mit T0 = 120°C, γ = 6 ℓn (8/3) / (2 ℓn (8/3) + ℓn 1,5), δ = 2 ℓn (8/3) + ℓn 1,5, wobei tw bevorzugt größer als 2 h und/oder nicht größer als 24 h ist. Es ist auch vorgesehen, dass dieser Zusammenhang mit γ = 6 tn 3 / ℓn 2 + 2 ℓn 3) und δ = ℓn 2 + 2 ℓn 3 gilt, und insbesondere dass dieser Zusammenhang mit γ = 2,4 und β = 5 ℓn 2 gilt. Damit wird erreicht, dass das Entgegenwirken der Verringerung der Kaltverfestigung einen Zugewinn an Ausscheidungshärtung nicht zu stark schmälert.In a further preferred embodiment of the method it is provided that between the artificial aging time t w in [h] and the artificial aging temperature T w in [° C] the relationship δ ≤ (ℓn t w ) / [1-γ (T w -T 0 ) / T 0 ], with T 0 = 120 ° C, γ = 6 ℓn (8/3) / (2 ℓn (8/3) + ℓn 1,5), δ = 2 ℓn (8/3) + ℓn 1 , 5, where t w is preferably greater than 2 h and / or not greater than 24 h. It is also provided that this relationship with γ = 6 tn 3 / ℓn 2 + 2 ℓn 3) and δ = ℓn 2 + 2 ℓn 3 applies, and in particular that this relationship with γ = 2.4 and β = 5 ℓn 2 is applicable. This means that counteracting the reduction in work hardening does not reduce the gain in precipitation hardening too much.

In einer bevorzugten Ausgestaltung wird bei einer Auslagerungstemperatur von 156°C oder weniger ausgelagert, insbesondere 152°C oder weniger. Dies verzögert günstigerweise das Ausheilen von Versetzungen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Warmauslagerungszeit sogar 148°C oder geringer, insbesondere 144°C oder geringer. Dies verzögert das Ausheilen der Versetzungen noch weiter und bewahrt somit einen größeren Anteil an Kaltverfestigung.In a preferred embodiment, aging takes place at an aging temperature of 156 ° C. or less, in particular 152 ° C. or less. This beneficially delays the healing of dislocations. In a further preferred embodiment, the artificial aging time is even 148 ° C. or less, in particular 144 ° C. or less. This delays the healing of the Dislocations even further and thus retains a greater proportion of work hardening.

Zudem wird es bevorzugt, dass die Warmauslagerungszeit geringer ist als 24 Stunden, insbesondere geringer als 22 Stunden. Des Weiteren werden Warmauslagerungszeiten von bevorzugt geringer als 18h, insbesondere als 16h in Betracht gezogen. In einer verfahrensorganisatorisch ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist die Warmauslagerungszeit nicht größer als 12 Stunden, insbesondere nicht größer als 10 Stunden.In addition, it is preferred that the artificial aging time is less than 24 hours, in particular less than 22 hours. Furthermore, artificial aging times of preferably less than 18 hours, in particular 16 hours, are taken into account. In an embodiment which is also preferred in terms of process organization, the artificial aging time is not greater than 12 hours, in particular not greater than 10 hours.

Es wird bevorzugt ein Verfahren, bei dem zwischen der Summe Σ3 aus Magnesium- und Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gew.-%, dem Umformungsgrad ρ beim Fließpressen und der Zeit Δt zwischen Abschrecken und Kaltfließpressen die (dritte) Beziehung gilt: ρ/3· [135+x(1+0,25 [1+tanh(x)] log(1+Δt))] ≤ K, x = 30 (Σ3-1,5) und K = 110, wobei das Kaltfließpressen bevorzugt mit einer mechanischen Presse erfolgt.A method is preferred in which the (third) relationship between the sum Σ 3 of magnesium and silicon and twice the copper content of the aluminum alloy in% by weight, the degree of deformation ρ during extrusion and the time Δt between quenching and cold extrusion the following applies: ρ / 3 · [135 + x (1 + 0.25 [1 + tanh (x)] log (1 + Δt))] ≤ K, x = 30 (Σ 3 -1.5) and K = 110 , the cold extrusion preferably taking place with a mechanical press.

Es wird weiter bevorzugt ein Verfahren, bei dem zwischen der Summe Σ3 aus Magnesium- und Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gew.-%, dem Umformungsgrad ρ beim Fließpressen und der Zeit Δt zwischen Abschrecken und Kaltfließpressen die (vierte) Beziehung gilt: ρ/3 · [135+x(1+0,25 [1+tanh(x)] log(1+Δt))] ≤ Kf (τ), x = 30 (Σ3-1,5) und K = 110, wobei f (τ) = 1+0,4[1+2/π ·arctan (τ-5)] und die Umformzeit τ in [s] bevorzugt kleiner ist als 20s, weiter bevorzugt als 6s, insbesondere als 4s.A method is also preferred in which between the sum Σ 3 of magnesium and silicon and twice the copper content of the aluminum alloy in% by weight, the degree of deformation ρ during extrusion and the time Δt between quenching and cold extrusion the (fourth) The relationship is: ρ / 3 · [135 + x (1 + 0.25 [1 + tanh (x)] log (1 + Δt))] ≤ Kf (τ), x = 30 (Σ 3 -1.5) and K = 110, where f (τ) = 1 + 0.4 [1 + 2 / π · arctan (τ-5)] and the forming time τ in [s] is preferably less than 20s, more preferably than 6s, in particular than 4s.

In einer ebenfalls bevorzugten Gestaltung gilt die dritte und/oder vierte Beziehung (Anspruch 14 bzw. 15) kumulativ oder alternativ auch mit Σ2 (= Mg+Si-Gehalt in Gew.-%) anstelle von Σ3.In a likewise preferred embodiment, the third and / or fourth relationship (claim 14 or 15) applies cumulatively or alternatively also with Σ 2 (= Mg + Si content in% by weight) instead of Σ 3 .

Zudem wird es bevorzugt, dass das mit dem Verfahren geschaffene Bauteil die in den Ansprüchen 1 bis 10 und/oder die obigen mit Bezug auf das Bauteil beschriebenen Eigenschaften aufweist.In addition, it is preferred that the component created with the method has the properties described in claims 1 to 10 and / or the above with reference to the component.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Figuren, von denen

  • 1 ein beispielhaftes fließgepresstes Bauteil zeigt,
  • 2 eine schematische Darstellung der Prozessschritte des erfindungsgemäßen Kaltfließpressens zeigt,
  • 3a mechanische Eigenschaften eines fließgepressten Bauteils zu verschiedenen Auslagerungszeiten zeigt,
  • 3b mechanische Eigenschaften eines fließgepressten Bauteils zu verschiedenen Legierungszusammensetzungen zeigt und
  • 4a), b) und c) TEM-Aufnahmen mit Versetzungen und Ausscheidungen zeigen.
Further features, details and advantages of the invention emerge from the following description with reference to the accompanying figures, of which
  • 1 shows an exemplary extruded component,
  • 2 shows a schematic representation of the process steps of cold extrusion according to the invention,
  • 3a shows mechanical properties of an extruded component at different aging times,
  • 3b shows mechanical properties of an extruded component for different alloy compositions and
  • 4a), b ) and c) show TEM images with dislocations and precipitations.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines kaltfließgepressten Bauteils 100, das einen Bodenbereich 10 und einen hier umlaufenden Wandbereich 20 aufweist. Das Bauteil ist durch rückwärts Napffließpressen (Pressachse X) hergestellt, jedoch ist die Erfindung weder durch diese Becherform noch durch diese konkrete Unterart des Kaltfließpressens eingeschränkt. 1 shows an embodiment of a cold-extruded component 100 that is a floor area 10 and a surrounding wall area 20th having. The component is produced by backward cup extrusion (pressing axis X), but the invention is not restricted either by this cup shape or by this specific subtype of cold extrusion.

In dem konkreten Beispiel wurde das Bauteil durch eine Kniehebelpresse kaltfließgepresst. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Verfahren eingeschränkt, wobei mechanische Pressen gegenüber hydraulischen Fließpressen bevorzugt werden.In the specific example, the component was cold-extruded using a toggle press. However, the invention is not limited to this method, mechanical presses being preferred over hydraulic extrusion presses.

Es kommen jedoch auch hydraulische Pressen mit insbesondere einem hohen Stückzahlvolumen pro Minute in Frage. Bevorzugt beträgt die Umformzeit des Kaltfließpressens auch dann nicht mehr als 10.000 ms, weiter bevorzugt nicht mehr als 3000 ms.However, hydraulic presses with, in particular, a high number of items per minute are also suitable. Even then, the forming time of cold extrusion is preferably not more than 10,000 ms, more preferably not more than 3000 ms.

Die Wandstärke der Wandbereiche 2 beträgt bei diesem Ausführungsbeispiel 2,5 mm, jedoch auch diesbezüglich ist die Erfindung nicht auf diese Wandstärken eingeschränkt, sondern kann im Falle von relativ zur Querabmessung vergleichsweise geringen Wandstärken auch unterschiedliche Wandstärken aufweisen, insbesondere in dem oben angegebenen Bereich.The wall thickness of the wall areas 2 is 2.5 mm in this embodiment, however, in this regard, the invention is not limited to these wall thicknesses, but can also have different wall thicknesses in the case of relatively small wall thicknesses relative to the transverse dimension, in particular in the range specified above.

Der Umformgrad ρ des Kaltfließpressens beim vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt hier 2, die Erfindung ist jedoch nicht auf genau diese Werte von Umformgraden eingeschränkt, wobei die oben angegebenen Bereiche für Umformgrade bevorzugt werden.The degree of deformation ρ of the cold extrusion in the present exemplary embodiment is 2 here, but the invention is not limited to precisely these values of degrees of deformation, the ranges given above for degrees of deformation being preferred.

Das Material des Bauteils 100 ist eine Aluminium-Legierung mit in diesem ersten Ausführungsbeispiel Bestandteilen von Si=0,47, Mg=0,38, Fe=0,22, Cu=0,01, Mn=0,05, diese Angaben jeweils in Gew.-%, mit Restaluminium abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen von einzeln weniger als 0,05 Gew.-% und insgesamt weniger als 0,15 Gew.-%.The material of the component 100 is an aluminum alloy with, in this first exemplary embodiment, components of Si = 0.47, Mg = 0.38, Fe = 0.22, Cu = 0.01, Mn = 0.05, these figures in% by weight , with residual aluminum apart from unavoidable impurities of individually less than 0.05% by weight and less than 0.15% by weight in total.

Diese Legierungszusammensetzung ist jedoch nur beispielhaft und nicht einschränkend, bevorzugte Werte für einzelne Bestandteile der Legierung sind oben angegeben.However, this alloy composition is only exemplary and not restrictive; preferred values for individual components of the alloy are given above.

Das Bauteil hat einen Brinell-Härtewert von 93,9 HB. Die maximale Korrosionseindringtiefe gemäß IGC PV1113 (Volkswagen) ist 40 µm.The component has a Brinell hardness value of 93.9 HB. The maximum corrosion penetration depth according to IGC PV1113 (Volkswagen) is 40 µm.

Zugfestigkeitsmessungen ergaben z.B. für Beispiel 1 300 MPa und für Beispiel 4 280 MPa.Tensile strength measurements showed, for example, 300 MPa for example 1 and 280 MPa for example 4.

Weitere Ausführungsbeispiele haben die gleiche Legierungszusammensetzung wie das oben angegebene erste Beispiel, und im Wesentlichen die gleiche Korrosionseindringtiefe des obigen Beispiels, weisen jedoch unterschiedliche Brinell-Härtewerte auf, nämlich 92,4 HB (Beispiel 2), 90,6 HB (Beispiel 3), 89,9 HB (Beispiel 4), 89,4 HB (Beispiel 5), 88,3 HB (Beispiel 6), 88,2 HB (Beispiel 7), 86,4 HB (Beispiel 8), 84,4 HB (Beispiel 9) und 81,3 HB (Beispiel 10).Further exemplary embodiments have the same alloy composition as the first example given above, and essentially the same corrosion penetration depth of the above example, but have different Brinell hardness values, namely 92.4 HB (example 2), 90.6 HB (example 3), 89.9 HB (Example 4), 89.4 HB (Example 5), 88.3 HB (Example 6), 88.2 HB (Example 7), 86.4 HB (Example 8), 84.4 HB ( Example 9) and 81.3 HB (Example 10).

Als ein erstes Vergleichsbeispiel dient eine Legierung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, fließgepresst aus dem weichgeglühten Zustand und dadurch kaltverfestigt auf 57 HB. Als zweites Vergleichsbeispiel dient, bei gleicher Legierungszusammensetzung wie bei den Beispielen 1 bis 10 und bei dieser Korrosionseindringtiefe, ein Pressling mit auf Ausscheidungshärtung beruhendem Härtewert von 76 HB vor.An alloy according to the first exemplary embodiment is used as a first comparative example, extruded from the soft-annealed state and thereby work-hardened to 57 HB. A pressed part with a hardness value of 76 HB based on precipitation hardening serves as the second comparative example, with the same alloy composition as in Examples 1 to 10 and at this corrosion penetration depth.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Summe aus Magnesium- und Silizium-Anteil gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel auf 1,3 Gew.-% erhöht, die übrigen Legierungsbestandteile unverändert. Bei diesem Beispiel 11 ist die maximale Korrosionseindringtiefe 60 µm, und die Härte 120 HB.In a further exemplary embodiment, the sum of the magnesium and silicon content is increased to 1.3% by weight compared to the first exemplary embodiment, the other alloy components are unchanged. In this example 11, the maximum corrosion penetration depth is 60 µm, and the hardness 120 HB.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Beispiel 12) ist die Legierungszusammensetzung wie bei Beispiel 11, und auch die maximale Korrosionseindringtiefe wie bei Beispiel 11, der Härtewert liegt bei 115 HB. In einem nochmals weiteren Ausführungsbeispiel (Beispiel 13) ist die Legierungszusammensetzung wie auch die maximale Korrosionseindringtiefe wie bei Beispiel 11, der Härtewert liegt bei 110 HB.In a further exemplary embodiment (example 12) the alloy composition is as in example 11, and also the maximum corrosion penetration depth as in example 11, the hardness value is 115 HB. In yet another exemplary embodiment (example 13), the alloy composition and the maximum corrosion penetration depth are the same as in example 11, the hardness value is 110 HB.

In weiteren Ausführungsbeispielen 14, 15 und 16 wurde die Summe aus Magnesium und Silizium-Gehalt bei ansonsten gegenüber den übrigen Beispielen gleicher Legierungszusammensetzung auf 1,8 Gew.-% erhöht. Die Härtewerte dieser Ausführungsbeispiele betrugen 135 HB (Beispiel 14), 130 HB (Beispiel 15) und 125 HB (Beispiel 16), bei einer jeweiligen maximalen Korrosionseindringtiefe von 150 µm. Der Umformgrad bei diesen Ausführungsbeispielen 14, 15 und 16 beträgt 1,6.In further exemplary embodiments 14th , 15th and 16 the sum of magnesium and silicon content was increased to 1.8% by weight with the alloy composition otherwise being the same as in the other examples. The hardness values of these working examples were 135 HB (example 14), 130 HB (example 15) and 125 HB (example 16), with a respective maximum corrosion penetration depth of 150 μm. The degree of deformation in these exemplary embodiments 14th , 15th and 16 is 1.6.

In nochmals weiteren Ausführungsbeispielen wurde der Mg+Si-Gehalt in Summe nochmals auf 2,3 Gew.-% erhöht, bei einem Umformgrad von 1,2 und ansonsten gleichgebliebenen weiteren Legierungsbestandteilen. Hier liegt die maximale Korrosionseindringtiefe bei 200 µm, wobei die Härtewerte bei 140 HB (Beispiel 17), bzw. 135 HB (Beispiel 18) und 130 HB (Beispiel 19) liegen.In yet further exemplary embodiments, the total Mg + Si content was increased again to 2.3% by weight, with a degree of deformation of 1.2 and other alloy components that remained the same. Here the maximum corrosion penetration depth is 200 μm, the hardness values being 140 HB (Example 17), or 135 HB (Example 18) and 130 HB (Example 19).

Bei verringertem Mg+Si-Gehalt auf deren Summe von 0,5 Gew.% gemäß weiteren Beispielen beträgt die Korrosionseindringtiefe 30 µm, und die Härtewerte sind 87 HB (Beispiel 20), 86 HB (Beispiel 21) und 85 HB (Beispiel 22). Für Beispiele 1, 2, 4 und 11 bis 22 siehe auch 3b.With a reduced Mg + Si content to the sum of 0.5% by weight according to further examples, the corrosion penetration depth is 30 µm, and the hardness values are 87 HB (example 20), 86 HB (example 21) and 85 HB (example 22) . For examples 1, 2, 4 and 11 to 22 see also 3b .

Aus den TEM-Aufnahmen von 4 (4b ist eine Detaildarstellung von 4a links oben und 4c eine nochmalige erheblich vergrößerte Darstellung) geht deutlich hervor, dass bei den Beispielen sowohl erhebliche Versetzungen (gut sichtbar in 4a, 4b) als auch erhebliche Ausscheidungen (gut erkennbar in 4c) präsent sind, die sich entlang von Versetzungslinien gebildet haben.From the TEM images of 4th ( 4b is a detailed representation of 4a top left and 4c a further, considerably enlarged representation) clearly shows that in the examples both considerable dislocations (clearly visible in 4a , 4b) as well as considerable excretions (clearly recognizable in 4c ) are present that have formed along dislocation lines.

Nachfolgend wird mit Bezug auf 2 ein Herstellungsverfahren beschrieben, mit dem kaltfließgepresste Bauteile der obigen Ausführungsbeispiele hergestellt wurden.The following is with reference to 2 a production method is described with which cold-extruded components of the above embodiments were produced.

In einem ersten Schritt S1 werden Butzen aus einer Aluminium-Legierung mit beispielsweise den oben genannten Zusammensetzungen bereitgestellt, bevorzugt aus Knetlegierungen, und durch einen dem Fachmann wohlvertrauten Trennvorgang in Form eines Butzens (Rohlings) gebracht.In a first step S1 slugs made of an aluminum alloy with, for example, the above-mentioned compositions are provided, preferably made of wrought alloys, and brought into the form of a slug (blank) by a cutting process that is well known to the person skilled in the art.

In einem Schritt S2 werden die Butzen in einem Ofen lösungsgeglüht und anschließend abgeschreckt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Temperatur des Lösungsglühens von 535°C für 40 Minuten gehalten, und mit einer Abschreckrate im Bereich zwischen 20 und 100 K/s auf eine Temperatur von ca. 50°C oder niedriger (wasser-) abgeschreckt. Diese Detailwerte sind jedoch nur als beispielhaft zu verstehen und schränken die Erfindung nicht ein, vielmehr können für die Erfindung Werte fachüblicher Bereiche für das Lösungsglühen und Abschrecken herangezogen werden.In one step S2 the slugs are solution annealed in a furnace and then quenched. In the present exemplary embodiment, a solution annealing temperature of 535 ° C. is maintained for 40 minutes, and (water) quenched at a quenching rate in the range between 20 and 100 K / s to a temperature of approx. 50 ° C. or lower. However, these detailed values are only to be understood as exemplary and do not restrict the invention; rather, values from ranges customary in the art for solution annealing and quenching can be used for the invention.

Im vorliegenden Beispiel ist die Haltetemperatur des Lösungsglühens so hoch gewählt, dass die Mg+Si-Bestandteile vollständig in Lösung gehen, wie oben bereits erläutert, ist auch dies nicht zwingend erforderlich, es können auch die oben angegebenen niedrigeren Werte in Lösung gehen, ohne dass sich dadurch am Grundprinzip der Erfindung etwas ändert.In the present example, the holding temperature of the solution annealing is selected so high that the Mg + Si components completely dissolve, as already explained above, this is also not absolutely necessary, the lower values given above can also dissolve without this changes something in the basic principle of the invention.

Diese Wärmebehandlung steht erfindungsgemäß im Gegensatz zum üblicherweise vor dem Kaltfließpressen durchgeführten Weichglühen. Bevorzugt werden die Butzen nach dem Abschrecken und vor dem Umformen keiner Temperaturerhöhung über 80°C hinaus, bevorzugt 60°C, insbesondere 35°C hinaus ausgesetzt.According to the invention, this heat treatment is in contrast to the soft annealing which is usually carried out before cold extrusion. The slugs are preferably not increased in temperature after quenching and before forming exposed above 80 ° C, preferably 60 ° C, in particular 35 ° C.

In einem Schritt S3 werden Vorbereitungsmaßnahmen für das Kaltfließpressen durchgeführt, wie dem Fachmann bekannte Reinigungsvorgänge (falls gewünscht) und der Auftrag eines Schmierstoffes, z.B. in der in DE 10 2017 001 384 A1 beschriebenen Weise.In one step S3 Preparatory measures for cold extrusion are carried out, such as cleaning processes known to the person skilled in the art (if desired) and the application of a lubricant, for example in the in DE 10 2017 001 384 A1 described way.

Der Verfahrensschritt S4 umfasst die Massivumformung des Kaltfließpressens selbst. Im konkreten Ausführungsbeispiel wurde hierfür mit einem Umformgrad von 2 für die Bereiche größter Umformung herangezogen, wie oben bereits erwähnt, es versteht sich jedoch, dass der Umformgrad von der gewünschten Bauteil-Endgeometrie abhängt und demnach in einigen Verfahrensvarianten auch als eine vorgegebene Größe erscheinen kann.The procedural step S4 includes the massive forming of cold extrusion itself. In the specific embodiment, a degree of deformation of 2 was used for the areas of greatest deformation, as already mentioned above, but it goes without saying that the degree of deformation depends on the desired component end geometry and therefore also in some process variants may appear as a predetermined size.

Zwischen den Schritten S2 und S4 darf durchaus Zeit vergehen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel betrug diese 2 Wochen. Zeiträume dieser Größenordnung erlauben eine Zwischenlagerung und geben zeitlichen Spielraum in der Verarbeitungskette. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, eine Prozesskette mit kürzeren Zwischenzeiten zu gestalten, etwa wenn in einem Werk der Gesamtprozess S1 bis S4 in einer kontinuierlichen Prozesskette aufgestellt wird.Between the steps S2 and S4 Time may well pass, in the present exemplary embodiment this was 2 weeks. Periods of this order of magnitude allow intermediate storage and give time leeway in the processing chain. In principle, however, it is also conceivable to design a process chain with shorter intermediate times, for example when the overall process is in a plant S1 until S4 is set up in a continuous process chain.

Nach dem Schritt S2 befindet sich der Butzen in einem instabilen, da für Kaltauslagerung anfälligen Zustand. In einer bevorzugten Ausgestaltung wie der vorliegenden wird dieser Zustand bewusst in Kauf genommen, da sich eine die Kaltauslagerung vermeidende Stabilisierungsbehandlung in Form etwa eines Stabilisierungsglühens im Verfahrensschritt S4 negativer auswirken würde. Der Zeitraum von 2 Wochen zwischen den Verfahrensschritten S2 und S4 ist ebenfalls nur als Ausführungsbeispiel zu verstehen und nicht als zwingende Einschränkung, vielmehr sind andere Zeiten denkbar und bevorzugt die oben angegebenen Zeiten und/oder der oben angegebene Zusammenhang zwischen Aluminium-Legierung, dem Umformgrad und dieser Zwischenzeit Δt.After the step S2 the slug is in an unstable state, as it is susceptible to cold aging. In a preferred embodiment like the present one, this state is consciously accepted, since a stabilization treatment avoiding cold aging occurs in the form of stabilization annealing in the method step S4 would have a more negative impact. The 2 week period between procedural steps S2 and S4 is also only to be understood as an exemplary embodiment and not as a mandatory restriction, rather other times are conceivable and preferably the times indicated above and / or the relationship indicated above between aluminum alloy, the degree of deformation and this intermediate time Δt.

Das Kaltfließpressen in Schritt S4 findet, einer besonders bevorzugten Ausführungsform entsprechend, in diesem Ausführungsbeispiel bei Raumtemperatur statt. Es versteht sich jedoch, dass die Butzen insbesondere bei vergleichsweise hohen Umformgraden bei Bedarf auch noch auf eine Temperatur Ti von bevorzugt nicht mehr als 100° C angewärmt werden könnten. In diesem Fall sollte bevorzugt dafür gesorgt werden, dass aufgrund der aufgewärmten Butzen der beim Umformen erzeugte Temperaturanstieg nicht zu übermäßigen Temperaturen (von z.B. 170°C oder höher) im Material führt, beispielsweise durch Einhaltung der Beziehungen von Anspruch 14 bzw. 15 mit Verringerung des Parameterwerts für K um den Faktor (170-Ti [°C])/170.Cold extrusion in step S4 takes place, in accordance with a particularly preferred embodiment, in this embodiment at room temperature. It goes without saying, however, that the slugs could, if necessary, also be heated to a temperature Ti of preferably not more than 100.degree. C., particularly in the case of comparatively high degrees of deformation. In this case, it should preferably be ensured that, due to the heated slugs, the temperature rise generated during forming does not lead to excessive temperatures (of e.g. 170 ° C or higher) in the material, for example by observing the relationships of claim 14 or 15 with a reduction in the Parameter value for K by the factor (170-Ti [° C]) / 170.

In einem weiteren Verfahrensschritt S5 werden die kaltfließgepressten Bauteile einer Wärmebehandlung unterzogen, indem sie warmausgelagert werden. Die Wärmebehandlung kann, muss aber nicht unmittelbar anschließend an den Verfahrensschritt S4 erfolgen, da eine mit dem Fließpressvorgang einhergehende Temperaturerhöhung eine dem Stabilisierungsglühen vergleichbare Wirkung erzeugt und somit die Gefahr vermeidet, den positiven Effekt der Warmauslagerung durch ein vorheriges Kaltauslagern zu mindern. Dieser Zeitabstand könnte somit ohne Weiteres auch in der Größenordnung von Wochen liegen, oder weniger.In a further process step S5 the cold-extruded components are subjected to a heat treatment by artificially aging them. The heat treatment can, but does not have to, immediately follow the process step S4 take place, as a temperature increase associated with the extrusion process produces an effect comparable to that of stabilization annealing and thus avoids the risk of reducing the positive effect of artificial aging through previous cold aging. This time interval could easily be on the order of weeks, or less.

Für die obigen Ausführungsbeispiele wurden (siehe 3a) die folgenden Parameter des Warmauslagerns eingehalten:

  • Im ersten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 140°C bei einer Auslagerungszeit von 14 Stunden. Im zweiten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 150°C bei einer Auslagerungszeit von 9 Stunden. Im dritten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 140°C bei einer Auslagerungszeit von 24 Stunden. Im vierten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 160°C bei einer Auslagerungszeit von 4 Stunden. Im fünften Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 150°C bei einer Auslagerungszeit von 14 Stunden. Im sechsten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 160°C bei einer Auslagerungszeit von 9 Stunden. Im siebten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 140°C bei einer Auslagerungszeit von 9 Stunden. Im achten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 150°C bei einer Auslagerungszeit von 4 Stunden. Im neunten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 160°C bei einer Auslagerungszeit von 14 Stunden. Im zehnten Ausführungsbeispiel betrug die Warmauslagerungstemperatur 140°C bei einer Auslagerungszeit von 4 Stunden.
For the above exemplary embodiments (see 3a) the following parameters of artificial aging are observed:
  • In the first exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 140 ° C. with an aging time of 14 hours. In the second exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 150 ° C. with an aging time of 9 hours. In the third exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 140 ° C. with an aging time of 24 hours. In the fourth exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 160 ° C. with an aging time of 4 hours. In the fifth exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 150 ° C. with an aging time of 14 hours. In the sixth exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 160 ° C. with an aging time of 9 hours. In the seventh embodiment, the artificial aging temperature was 140 ° C. with an aging time of 9 hours. In the eighth exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 150 ° C. with an aging time of 4 hours. In the ninth embodiment, the artificial aging temperature was 160 ° C. with an aging time of 14 hours. In the tenth exemplary embodiment, the artificial aging temperature was 140 ° C. with an aging time of 4 hours.

Im zweiten Vergleichsbeispiel des weichgeglüht kaltfließgepressten Butzens wurde der Pressling nach anschließendem Lösungsglühen und Abschrecken bei industrieüblichen 170°C für 8h warmausgelagert, im ersten Vergleichsbeispiel wurde eine solche Wärmebehandlung nicht mehr vorgenommenIn the second comparative example of the soft-annealed cold-extruded slug, after subsequent solution heat treatment and quenching, the compact was artificially aged at 170 ° C. customary in the industry for 8 hours; in the first comparative example, such a heat treatment was no longer carried out

Im 11. Ausführungsbeispiel waren die Bedingungen des Warmauslagerns wie im ersten Ausführungsbeispiel, genauso wie auch die des 14., 17. und 20. Ausführungsbeispiels.in the 11 . Embodiment were the conditions of artificial aging as in the first embodiment, as well as those of the 14th, 17th and 20th embodiment.

Im 12. Ausführungsbeispiel waren die Bedingungen der Warmauslagerung wie im zweiten Ausführungsbeispiel, und auch im 15., 18. und 21. Ausführungsbeispiel wie beim zweiten Ausführungsbeispiel.in the 12th . In the exemplary embodiment, the artificial aging conditions were as in the second exemplary embodiment, and also in the 15th, 18th and 21st exemplary embodiments as in the second exemplary embodiment.

Im 13. Ausführungsbeispiel waren die Bedingungen des Warmauslagerns wie im vierten Ausführungsbeispiel, ebenfalls im 16., 19. und 22. Ausführungsbeispiel.in the 13th . The exemplary embodiment were the conditions of artificial aging as in the fourth exemplary embodiment, also in the 16th, 19th and 22nd exemplary embodiments.

Die hierzu weiter oben angegebenen Härtewerte liegen damit zum einen höher als ohne Wärmebehandlung, und auch im Bereich von oder sogar noch höher als bei herkömmlichen Verfahren, in denen man zwar eine optimierte Ausscheidungshärtung bewirkt, jedoch keine Kaltverfestigungsbeiträge mehr vorhanden sind.The hardness values given above for this are on the one hand higher than without heat treatment, and also in the range of or even higher than in conventional processes in which an optimized precipitation hardening is achieved, but no more work hardening contributions are present.

Die Erfindung ist nicht auf die in den obigen Beispielen beschriebenen Spezifikationen eingeschränkt. Vielmehr können die Merkmale der vorstehenden Beschreibung sowie der nachstehenden Ansprüche einzeln und in Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The invention is not limited to the specifications described in the above examples. Rather, the features of the above description and the following claims can be essential individually and in combination for the implementation of the invention in its various embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017001384 A1 [0002, 0078]DE 102017001384 A1 [0002, 0078]
  • WO 2017/093304 [0003]WO 2017/093304 [0003]
  • WO 2018/080710 A1 [0004]WO 2018/080710 A1 [0004]
  • CN 109628860 [0006]CN 109628860 [0006]
  • EP 3214191 A1 [0007]EP 3214191 A1 [0007]
  • US 5507888 A [0008]US 5507888 A [0008]
  • EP 0676480 A1 [0015]EP 0676480 A1 [0015]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • L. Marzoli et al. Light Metals 2017 [0005]L. Marzoli et al. Light Metals 2017 [0005]
  • Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22 (2012) 2072-2079 [0010]Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22 (2012) 2072-2079 [0010]
  • Ähnlich wie dieser Artikel betrifft auch Materials Science Forum Vols. 794-796 (2014), pp. 605-610 [0011]Similar to this article, Materials Science Forum Vols. 794-796 (2014), pp. 605-610 [0011]
  • E. Nes in Acta metall. mater. Vol.43, No. 6, pp. 2189-2207, 1995 [0011]E. Nes in Acta metall. mater. Vol. 43, No. 6, pp. 2189-2207, 1995 [0011]
  • In Material Science and Engineering A 759 (2019) 520-529 [0012]In Material Science and Engineering A 759 (2019) 520-529 [0012]
  • Diese β''-Phase und die sogenannten GPI und GPII Zonen als festigkeitsgenerierend sind auch in Materials Characterization 49 (2003) 193-202 [0013]This β ″ phase and the so-called GPI and GPII zones as strength-generating are also described in Materials Characterization 49 (2003) 193-202 [0013]

Claims (15)

Kaltfließgepresstes Bauteil aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, gekennzeichnet durch eine erste Beziehung zwischen auf Kaltverfestigungs- und Ausscheidungshärtungsanteilen basierender Brinell-Härte [HB] und Korrosionseindringtiefe KE in [µm] von g (HB, KE) ≥ L mit g ( HB ,KE ) = ( HB 4 ) / [ 1 + l n ( ( 20 + KE ) / 20 ) ] , und L = 30
Figure DE102020001116A1_0001
und/oder eine zweite Beziehung zwischen dieser Brinell-Härte und der Summe Σ3 aus Magnesium-, Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gewichtsprozent von HB ( Δ 1 + Δ 2 ) /2 tanh ( z ) ( Δ 1 + Δ 2 ) /2
Figure DE102020001116A1_0002
mit Δ 1 = K 0 + K 1   l n [ 1 + 2,3 | 3 0,9 | ]
Figure DE102020001116A1_0003
Δ 2 = K 2 + ( 3 0,45 ) ( K 0 K 2 ) / 0,45
Figure DE102020001116A1_0004
z = 30 ( 3 0,9 )
Figure DE102020001116A1_0005
und K0=60, K1=25 und K2=46
Cold-extruded component made from a hardenable aluminum alloy, characterized by a first relationship between the Brinell hardness based on work hardening and precipitation hardening components [HB] and corrosion penetration depth KE in [µm] of g (HB, KE) ≥ L with G ( HB , KE ) = ( HB - 4th ) / [ 1 + l n ( ( 20th + KE ) / 20th ) ] , and L = 30th
Figure DE102020001116A1_0001
and / or a second relationship between this Brinell hardness and the sum Σ 3 of magnesium, silicon and double the copper content of the aluminum alloy in percent by weight of HB - ( Δ 1 + Δ 2 ) / 2 tanh ( z ) ( Δ 1 + Δ 2 ) / 2
Figure DE102020001116A1_0002
with Δ 1 = K 0 + K 1 l n [ 1 + 2.3 | 3 - 0.9 | ]
Figure DE102020001116A1_0003
Δ 2 = K 2 + ( 3 - 0.45 ) ( K 0 - K 2 ) / 0.45
Figure DE102020001116A1_0004
z = 30th ( 3 - 0.9 )
Figure DE102020001116A1_0005
and K 0 = 60, K 1 = 25 and K 2 = 46
Kaltfließgepresstes Bauteil nach Anspruch 1, mit einer Summe Σ2 aus Magnesium- und Siliziumgehalt geringer als 2,7, bevorzugt geringer als 2,4, insbesondere geringer als 1,7 und/oder höher als 0,45, bevorzugt höher als 0,5, insbesondere höher als 0,6.Cold-extruded component after Claim 1 , with a sum Σ 2 of magnesium and silicon content less than 2.7, preferably less than 2.4, in particular less than 1.7 and / or greater than 0.45, preferably greater than 0.5, in particular greater than 0 , 6. Kaltfließgepresstes Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, mit einem, jeweils in Gewichtsprozent, Fe-Gehalt von kleiner 0,8, insbesondere kleiner 0,5, einem Mn-Gehalt von kleiner 1,1, insbesondere kleiner 0,3 und/oder einem Cu-Gehalt von kleiner 1,3, insbesondere kleiner 0,4.Cold-extruded component after Claim 1 or 2 , with an Fe content of less than 0.8, in particular less than 0.5, an Mn content of less than 1.1, in particular less than 0.3 and / or a Cu content of less than 1.3, in each case in percent by weight , in particular less than 0.4. Kaltfließgepresstes Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Aluminiumgehalt der Aluminiumlegierung von größer 94 Gew.%, bevorzugt größer 96 Gew.%, insbesondere größer 98 Gew.%.Cold-extruded component according to one of the preceding claims, with an aluminum content of the aluminum alloy of greater than 94% by weight, preferably greater than 96% by weight, in particular greater than 98% by weight. Kaltfließgepresstes Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Umformgrad von größer 0,1, bevorzugt größer 0,4, insbesondere größer 1.Cold-extruded component according to one of the preceding claims, with a degree of deformation of greater than 0.1, preferably greater than 0.4, in particular greater than 1. Kaltfließgepresstes Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Wandstruktur, die Bereiche mit Wandstärken dünner als 8 mm, bevorzugt dünner als 5 mm, insbesondere dünner als 3 mm aufweist.Cold-extruded component according to one of the preceding claims, with a wall structure which has areas with wall thicknesses thinner than 8 mm, preferably thinner than 5 mm, in particular thinner than 3 mm. Kaltfließgepresstes Bauteil nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Bruchdehnung (A 5,65) von größer 4%, bevorzugt größer 6%, insbesondere größer 8%.Cold-extruded component according to one of the preceding claims, with an elongation at break (A 5,65) of greater than 4%, preferably greater than 6%, in particular greater than 8%. Kaltfließgepresstes Bauteil nach Anspruch 1, mit Σ3 geringer als 2,8, bevorzugt geringer als 2,1, insbesondere geringer als 1,8 und/oder höher als 0,5, bevorzugt höher als 0,8, insbesondere höher als 0,7.Cold-extruded component after Claim 1 , with Σ 3 less than 2.8, preferably less than 2.1, in particular less than 1.8 and / or higher than 0.5, preferably higher than 0.8, in particular higher than 0.7. Kaltfließgepresstes Bauteil mit einer Zugfestigkeit in [MPa] von größer 200, bevorzugt größer 220, insbesondere größer 240.Cold-extruded component with a tensile strength in [MPa] of greater than 200, preferably greater than 220, in particular greater than 240. Verfahren der Herstellung eines Bauteils aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung durch Massivumformung eines Butzens mittels Kaltfließpressen, bei dem das kaltfließgepresste Bauteil noch einer Wärmebehandlung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung auf einen warmauslagerungsfähigen Gefügezustand einwirkend beginnt.Method of manufacturing a component from a hardenable aluminum alloy by massive forming of a slug by means of cold extrusion, in which the cold extrusion component is subjected to a heat treatment, characterized in that the heat treatment begins to act on a structure that can be heat-aged. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Wärmebehandlung ein Warmauslagern beinhaltet, bei welchem man einer Verringerung der beim Kaltfließpressen erzeugten Versetzungsdichte durch eine das Ausscheidungshärtungspotential des Gefügezustands nicht ausschöpfenden Temperatursteuerung wenigstens teilweise entgegenwirkt.Procedure according to Claim 10 , in which the heat treatment includes artificial aging, in which a reduction in the dislocation density generated during cold extrusion is at least partially counteracted by a temperature control that does not exhaust the precipitation hardening potential of the structural state. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem zwischen der Warmauslagerungszeit tw in [h] und der Warmauslagerungstemperatur Tw in [°C] der Zusammenhang ( l n tw ) / [ 1 α ( T w T 0 ) / T 0 ] β
Figure DE102020001116A1_0006
besteht, mit T0 = 120°C, α = (6 ℓn 2,4) / (2 ℓn 2,4 + ℓn 10), β = 2 ℓn 2,4 + ℓn 10, wobei tw bevorzugt größer als 2 h und/oder nicht größer als 24 h ist.
Procedure according to Claim 10 or 11 , where between the artificial aging time t w in [h] and the artificial aging temperature T w in [° C] the relationship ( l n tw ) / [ 1 - α ( T w - T 0 ) / T 0 ] β
Figure DE102020001116A1_0006
consists, with T 0 = 120 ° C, α = (6 ℓn 2.4) / (2 ℓn 2.4 + ℓn 10), β = 2 ℓn 2.4 + ℓn 10, where t w is preferably greater than 2 h and / or is not longer than 24 hours.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei zwischen der Warmauslagerungszeit tw in [h] und der Warmauslagerungstemperatur Tw in [°C] der Zusammenhang δ ( l n t w ) / [ 1 γ ( Tw-T 0 ) /T 0 ]
Figure DE102020001116A1_0007
besteht, mit T0 = 120°C, γ = 6 ℓn (8/3) / (2 ℓn (8/3) + ℓn 1,5), δ = 2 ℓn (8/3) + ℓn 1,5, wobei tw bevorzugt größer als 2 h und/oder nicht größer als 24 h ist.
Method according to one of the Claims 10 until 12th , where between the artificial aging time t w in [h] and the artificial aging temperature T w in [° C] the relationship δ ( l n t w ) / [ 1 - γ ( Tw-T 0 ) / T 0 ]
Figure DE102020001116A1_0007
exists, with T 0 = 120 ° C, γ = 6 ℓn (8/3) / (2 ℓn (8/3) + ℓn 1.5), δ = 2 ℓn (8/3) + ℓn 1.5, where t w is preferably greater than 2 hours and / or not greater than 24 hours.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem zwischen der Summe Σ3 aus Magnesium- und Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gew.-%, dem Umformungsgrad ρ beim Fließpressen und der Zeit Δt in [min] zwischen Abschrecken und Kaltfließpressen die Beziehung gilt ρ/ 3 [ 135 + x ( 1 + 0,25 [ 1 + tanh ( x ) ] log ( 1 + Δ t ) ) ] K
Figure DE102020001116A1_0008
mit x = 30 (Σ3–1,5) und K = 110, wobei das Kaltfließpressen bevorzugt mit einer mechanischen Presse erfolgt.
Method according to one of the Claims 10 until 13th , in which between the sum Σ 3 of magnesium and silicon and double copper content of the aluminum alloy in% by weight, the degree of deformation ρ during extrusion and the time Δt in [min] between quenching and cold extrusion, the relationship applies ρ / 3 [ 135 + x ( 1 + 0.25 [ 1 + tanh ( x ) ] log ( 1 + Δ t ) ) ] K
Figure DE102020001116A1_0008
with x = 30 (Σ 3 -1.5) and K = 110, the cold extrusion preferably being carried out with a mechanical press.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem zwischen der Summe Σ3 aus Magnesium- und Silizium- und doppeltem Kupfer-Anteil der Aluminiumlegierung in Gew.-%, dem Umformungsgrad ρ beim Fließpressen und der Zeit Δt in [min] zwischen Abschrecken und Kaltfließpressen die Beziehung gilt ρ/ 3 [ 135 + x ( 1 + 0,25 [ 1 + tanh ( x ) ] log ( 1 + Δ t ) ) ] Kf ( τ )
Figure DE102020001116A1_0009
mit x = 30 (Σ3–1,5) und K = 110, wobei f (τ) = 1+0,4 [1+2/π ·arctan (τ-5)] und die Umformzeit τ in [s] bevorzugt kleiner ist als 20s, weiter bevorzugt als 6s, insbesondere als 4s.
Method according to one of the Claims 10 until 13th , in which the relationship applies between the sum Σ 3 of magnesium and silicon and double the copper content of the aluminum alloy in% by weight, the degree of deformation ρ during extrusion and the time Δt in [min] between quenching and cold extrusion ρ / 3 [ 135 + x ( 1 + 0.25 [ 1 + tanh ( x ) ] log ( 1 + Δ t ) ) ] Kf ( τ )
Figure DE102020001116A1_0009
with x = 30 (Σ 3 -1.5) and K = 110, where f (τ) = 1 + 0.4 [1 + 2 / π · arctan (τ-5)] and the forming time τ in [s] is preferably less than 20s, more preferably than 6s, in particular than 4s.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0676480A1 (en) 1994-04-07 1995-10-11 Northwest Aluminum Company High strength Mg-Si type aluminum alloy
US5507888A (en) 1993-03-18 1996-04-16 Aluminum Company Of America Bicycle frames and aluminum alloy tubing therefor and methods for their production
WO2017093304A1 (en) 2015-12-02 2017-06-08 Norsk Hydro Asa Aluminium extrusion alloy suitable for etched and anodized components
EP3214191A1 (en) 2016-03-04 2017-09-06 Impol 2000, d. d. A high-strength al-mg-si aluminium alloy and its manufacturing process
WO2018080710A1 (en) 2016-10-27 2018-05-03 Novelis Inc. High strength 6xxx series aluminum alloys and methods of making the same
DE102017001384A1 (en) 2017-02-13 2018-08-16 Neuman Aluminium Fliesspresswerk Gmbh Process for forming a molded part and molded part
CN109628860A (en) 2018-12-17 2019-04-16 广东坚美铝型材厂(集团)有限公司 A kind of high intensity Al-Mg-Si aluminium alloy and preparation method thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5507888A (en) 1993-03-18 1996-04-16 Aluminum Company Of America Bicycle frames and aluminum alloy tubing therefor and methods for their production
EP0676480A1 (en) 1994-04-07 1995-10-11 Northwest Aluminum Company High strength Mg-Si type aluminum alloy
WO2017093304A1 (en) 2015-12-02 2017-06-08 Norsk Hydro Asa Aluminium extrusion alloy suitable for etched and anodized components
EP3214191A1 (en) 2016-03-04 2017-09-06 Impol 2000, d. d. A high-strength al-mg-si aluminium alloy and its manufacturing process
WO2018080710A1 (en) 2016-10-27 2018-05-03 Novelis Inc. High strength 6xxx series aluminum alloys and methods of making the same
DE102017001384A1 (en) 2017-02-13 2018-08-16 Neuman Aluminium Fliesspresswerk Gmbh Process for forming a molded part and molded part
CN109628860A (en) 2018-12-17 2019-04-16 广东坚美铝型材厂(集团)有限公司 A kind of high intensity Al-Mg-Si aluminium alloy and preparation method thereof

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ähnlich wie dieser Artikel betrifft auch Materials Science Forum Vols. 794-796 (2014), pp. 605-610
Diese β''-Phase und die sogenannten GPI und GPII Zonen als festigkeitsgenerierend sind auch in Materials Characterization 49 (2003) 193-202
DROSSEL, G. et al.: Aluminium-Taschenbuch. 2 Umformen von Aluminium Werkstoffen, Gießen von Aluminium-Teilen, Oberflächenbehandlung von Aluminium, Recycling und Ökologie. 15. Auflage, Düsseldorf: Aluminium-Verlag, 1996, 1. überarbeitete Ausgabe 1999. S. 200. - ISBN 3-87017-242-8
E. Nes in Acta metall. mater. Vol.43, No. 6, pp. 2189-2207, 1995
In Material Science and Engineering A 759 (2019) 520-529
L. Marzoli et al. Light Metals 2017
Trans. Nonferrous Met. Soc. China 22 (2012) 2072-2079

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