DE102020124047A1

DE102020124047A1 - Mehrstufiger alterungsprozess für verbesserte bindungslebensdauer

Info

Publication number: DE102020124047A1
Application number: DE102020124047.3A
Authority: DE
Inventors: David John Hill; Andrey M. Llinich
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-09-17
Filing date: 2020-09-15
Publication date: 2021-03-18
Also published as: US20210079506A1; CN112522646A; US11352685B2

Abstract

Die Offenbarung stellt einen mehrstufigen Alterungsprozess für verbesserte Bindungslebensdauer bereit. Es ist ein Verfahren zum Behandeln eines Aluminiummaterials, um die Klebebindungslebensdauer zu erhöhen, offenbart. Das offenbarte Verfahren beinhaltet einen ersten Alterungsschritt des Erhitzens einer Aluminiumkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum, gefolgt von einem zweiten Alterungsschritt, der Erhitzen der Aluminiumkomponente auf eine zweite Temperatur über der ersten Temperatur für einen zweiten Zeitraum beinhaltet.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Aluminiummaterialien für eine verbesserte Bindungslebensdauer.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeughersteller ersetzen zunehmend schwereren Stahl durch leichtere Materialien, wie etwa Aluminium. Aluminium stellt eine erhebliche Gewichtsreduzierung bereit, die wünschenswerte Kraftstoffeffizienz- und Leistungsvorteile bereitstellt. Aluminium stellt im Vergleich zu Stählen mit ähnlichen Abmessungen unter Umständen keine vergleichbare Steifigkeit bereit. Dementsprechend werden unterschiedliche Verbindungsstrukturen genutzt, um eine reduzierte Steifigkeit auszugleichen. Anstelle einer begrenzten Anzahl an Punktschweißnähten, die in diskreten Intervallen platziert sind, wird Aluminiummaterial entlang einer Länge mit einer Kombination aus Punktschweißnähten oder Selbststanznieten und einer Klebebindung verbunden. Das Binden des Klebstoffs macht eine bevorzugte Umwandlungsbeschichtung auf einer Oberfläche eines Aluminiumteils erforderlich.
Fahrzeughersteller suchen kontinuierlich nach Möglichkeiten, den Herstellungsprozess zu verbessern, um Kosten zu reduzieren, Haltbarkeit und Leistung zu erhöhen und gleichzeitig Kundenzufriedenheit zu liefern.
KURZDARSTELLUNG
Ein Verfahren zum Behandeln eines Aluminiummaterials, um die Klebbindungsleistung zu erhöhen, gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet unter anderem einen ersten Alterungsschritt, der Erhitzen einer Aluminiumkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum beinhaltet, und einen zweiten Alterungsschritt, der Erhitzen der Aluminiumkomponente auf eine zweite Temperatur über der ersten Temperatur für einen zweiten Zeitraum beinhaltet.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorangehenden Verfahrens ist die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 1,2 Gew.- % Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 bis 0,003 Gew.-% Blei (Pb).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorangehenden Verfahrens ist die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die Folgendes umfasst: maximal 96,5 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 0,9 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,35 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 0,3 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 0,7 Gew.- % Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0,05 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 Gew.-% Blei (Pb).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren ist der erste Zeitraum größer null und nicht länger als 6,0 Stunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren ist der zweite Zeitraum größer null und nicht länger als 12,0 Stunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren ist die zweite Temperatur größer oder gleich 170° C (338° F) und kleiner oder gleich 220° C (428° F).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren ist eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt eingeschlossen, wobei die Übergangsperiode eine Zeit mit einem kontrollierten Temperaturanstieg von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur direkt nach dem ersten Zeitraum umfasst.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren beträgt der erste Zeitraum 3 Stunden und beträgt der zweite Zeitraum 6 Stunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren umfasst die unkontrollierte Temperaturabnahme Verringern einer Temperatur der Aluminiumkomponente auf eine Temperatur von nicht mehr als 37° C (98° F).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren ist eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt eingeschlossen, wobei die Übergangsperiode eine unkontrollierte Temperaturabnahme für eine Zeit von mehr als ½ Stunde nach dem ersten Zeitraum umfasst.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum gleich.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Verfahren sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum nicht länger als 6 Stunden.
Ein Prozess zum Herstellen einer Aluminiumfahrzeugkomponente und Verbinden davon mit einem Fahrzeugteil gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet unter anderem Formen eines Aluminiummaterials zu einer Fahrzeugkomponente, Durchführen eines ersten Alterungsschrittes durch Erhitzen der Fahrzeugkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum, Durchführen eines zweiten Alterungsschrittes durch Erhitzen der Fahrzeugkomponente auf eine zweite Temperatur, die größer als die erste Temperatur ist, für einen zweiten Zeitraum, Vorbehandeln der Fahrzeugkomponente, Verbinden des Abschnitts mit dem aufgebrachten Klebematerial mit einem Fahrzeugteil und Aushärtenlassen des aufgebrachten Klebematerials.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorangehenden Prozesses ist das Aluminiummaterial eine Aluminiumlegierung, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 bis 0,003 Gew.-% Blei (Pb).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform des vorangehenden Prozesses ist das Aluminiummaterial eine Aluminiumlegierung, die Folgendes umfasst: maximal 96,5 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 0,9 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,35 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 0,3 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 0,7 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0,05 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 Gew.-% Blei (Pb).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse beträgt der erste Zeitraum zwischen 1,5 Stunden und 6,0 Stunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse ist der zweite Zeitraum größer null und nicht länger als 6,0 Stunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse ist die zweite Temperatur größer oder gleich 170° C (338° F) und kleiner oder gleich 220° C (428° F).
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum gleich.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse ist eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt eingeschlossen, wobei die Übergangsperiode eine Zeit mit einem kontrollierten Temperaturanstieg von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur direkt nach dem ersten Zeitraum umfasst.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse beträgt der erste Zeitraum 3 Stunden und beträgt der zweite Zeitraum 6 Stunden.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse ist eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt eingeschlossen, wobei die Übergangsperiode eine unkontrollierte Temperaturabnahme für eine Zeit von mehr als ½ Stunde nach dem ersten Zeitraum umfasst.
In einer weiteren nicht einschränkenden Ausführungsform eines beliebigen der vorangehenden Prozesse umfasst die unkontrollierte Temperaturabnahme Verringern einer Temperatur der Aluminiumkomponente auf eine Temperatur von nicht mehr als 37° C (98° F).
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden dem Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die der detaillierten Beschreibung beigefügten Zeichnungen lassen sich kurzgefasst wie folgt beschreiben.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht einer Fahrzeugstruktur, die mehrere gemeinsame Schnittstellen beinhaltet.
2 ist eine schematische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform mit gemeinsamen Schnittstellen.
3 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften zweistufigen Alterungsprozesses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm, das eine relative Bindungslebensdauerverbesserung veranschaulicht, die gemäß dem beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess erreicht wird.
5 ist ein Diagramm, das eine relative Festigkeit eines Kontrolltestteils und eines Teils veranschaulicht, das gemäß dem beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess behandelt wurde.
6 ist eine schematische Veranschaulichung eines weiteren beispielhaften zweistufigen Alterungsprozesses gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
7 ist ein weiteres Diagramm, das eine relative Bindungslebensdauerverbesserung veranschaulicht, die gemäß dem beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess erreicht wird, der in 6 gezeigt ist.
8 ist ein weiteres Diagramm, das eine relative Festigkeit eines Kontrolltestteils und mehrerer Teile veranschaulicht, die gemäß dem beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess behandelt wurden.
9 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften offenbarten Prozesses zum Herstellen einer Aluminiumfahrzeugkomponente und Verbinden davon mit einem Fahrzeugteil.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist ein teilweise zusammengebautes Fahrzeug 10 schematisch mit Verbindungen 20 zwischen Aluminiumkomponenten 14 und anderen Fahrzeugteilen 12 gezeigt. Die anderen Fahrzeugteile 12 können aus Aluminium, Stahl oder anderen Legierungen gebildet sein. Die Verwendung von Aluminiumkomponenten 14 kann aufgrund unterschiedlicher Materialeigenschaften Herausforderungen an jeder der Verbindungen 20 darstellen. Aluminiumverbindungen 20 machen eine zusätzliche Struktur erforderlich, um die gleichen wünschenswerten mechanischen Eigenschaften wie bei Verbindungen in herkömmlichen Stahllegierungsmaterialien bereitzustellen.
1 veranschaulicht mehrere unterschiedliche Verbindungen 20 zwischen einer beispielhaften Aluminiumkomponente 14, die Abschnitte von Fahrzeugbaugruppen und - unterbaugruppen bildet, und einem anderen Fahrzeugteil 12. In den offenbarten Beispielen beinhalten die Verbindungen 20 entweder Befestigungsmittel 18, Punktschweißnähte 16 oder andere Befestigungsstrukturen, einschließlich Selbststanznieten und anderer bekannter Befestigungsmittel und Verbindungsprozesse. Die beispielhaften Aluminiumkomponenten 14 sind als Extrusionen gezeigt, die zum Beispiel einen Teil von Fahrzeugkarosseriebaugruppen und -unterbaugruppen bilden. Fahrzeugteile, -baugruppen und -unterbaugruppen können aus einer anderen Legierung oder einem anderen Material, einschließlich Aluminium, gebildet sein. Jede der Verbindungen 20 beinhaltet ein Klebematerial 22, das über eine Länge 24 bereitgestellt ist (2). Die Länge 24 (2) stellt zusammen mit den Befestigungsmitteln 18 und/oder Punktschweißnähten 16 eine gewünschte Steifigkeit bereit, die mit verbundenen Stahlkomponenten vergleichbar ist. Der Klebstoff 22 härtet während des Automobilmontageprozesses aus und bildet eine Bindung zwischen der Aluminiumkomponente 14 und dem Fahrzeugteil 12. In einem offenbarten Prozess wird Aushärtenlassen des Klebstoffs 22 gleichzeitig mit einem anderen Fahrzeugherstellungs- und Montageprozess durchgeführt. In einem offenbarten Beispiel erfolgt der Härtungsprozess gleichzeitig mit einem Lackhärtungsprozess.
Die durch die Aluminiumkomponente 14 und das Fahrzeugteil 12 bereitgestellte Bindungssteifigkeit ist von Materialeigenschaften sowohl des Aluminiums als auch des Fahrzeugteils 12 sowie von Eigenschaften der Klebematerialien abhängig. Die Aluminiumkomponente 14 wird künstlich thermisch gealtert, um eine gewünschte mechanische Festigkeit bereitzustellen, die oftmals im Hinblick auf die Dehngrenze (MPa) bestimmt wird. Gelegentlich wird eine Oberflächenbehandlung verwendet, um eine Oberfläche 26 der Aluminiumkomponente 14 zu konditionieren, um die Bindung des Klebstoffs 22 zu verbessern.
Unter Bezugnahme auf 3, unter weiterer Bezugnahme auf 1 und 2, ist ein zweistufiger künstlicher Alterungsprozess gemäß einem beispielhaften offenbarten Verfahren schematisch durch ein Diagramm 30 veranschaulicht. Das Diagramm 30 beinhaltet die Temperatur in Grad Celsius (°C) auf der Y-Achse 34 in Bezug auf die Zeit in Stunden (h) auf der X-Achse 32. Eine gebildete Aluminiumkomponente 14 wird dem offenbarten Alterungszyklus ausgesetzt, um eine Zielfestigkeit zu erreichen und gleichzeitig die Bindungsleistung zu verbessern. Es versteht sich, dass in Fällen, in denen das Teil 12 aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, sowohl die Komponente 14 als auch das Teil 12 gemäß dem offenbarten zweistufigen künstlichen Alterungsprozess behandelt werden könnten.
Der beispielhafte offenbarte Prozess, das Testen und die Ergebnisse geben Ergebnisse an, die von einer spezifischen Aluminiumlegierung erhalten wurden. In einer offenbarten beispielhaften Ausführungsform ist die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.- % Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 bis 0,003 Gew.-% Blei (Pb).
In einem weiteren offenbarten Beispiel ist die Aluminiumkomponente aus einer 6008-Aluminiumlegierung gebildet, die Folgendes umfasst: maximal 96,5 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 0,9 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,35 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 0,3 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 0,7 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0,05 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 Gew.-% Blei (Pb).
Es versteht sich, dass, wenngleich spezifische Aluminiumlegierungen beispielhaft offenbart sind, der Fachmann erkennen wird, dass die offenbarten Verbesserungen der Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der Bindung Vorteile für andere Aluminiumlegierungen bereitstellen können.
In dem offenbarten Prozess wird die Aluminiumkomponente 14 einem ersten Alterungszyklus 36 für eine definierte Zeit 32 ausgesetzt, gefolgt von einer Übergangsperiode 40 und einem zweiten Alterungszyklus 38. Der offenbarte beispielhafte erste Alterungszyklus 36 beinhaltet Tränken der Aluminiumkomponente 14 für einen ersten Zeitraum 42 bei einer ersten Temperatur 45. In diesem offenbarten Beispiel ist die erste Temperatur 45 nicht länger als 150° C (302° F) und beträgt der erste Zeitraum 42 sechs (6) Stunden. In einer weiteren offenbarten Ausführungsform ist der erste Zeitraum 42 größer null und nicht länger als sechs (6) Stunden. In noch einer weiteren offenbarten Ausführungsform beträgt der erste Zeitraum 42 zwischen eineinhalb (1,5) Stunden und sechs (6) Stunden.
Auf den ersten Alterungszyklus 36 folgt die Übergangsperiode 40. Der Übergangsschritt 40 beinhaltet eine unkontrollierte Temperatur 49 und einen Zeitraum 46. Die unkontrollierte Temperatur 49 ist kleiner als die erste Temperatur 45. In einer offenbarten Ausführungsform ist die unkontrollierte Temperatur 49 eine Umgebungstemperatur, die ohne aktive Eingabe erreicht wird. Beispielsweise handelt es sich bei der unkontrollierte Temperatur 49 um die Temperatur in einer Einrichtung, in der das Material vorübergehend gelagert wird. Des Weiteren kann die unkontrollierte Temperatur während des Transports des Materials von einem Standort zu einem anderen Standort auftreten. In einer offenbarten Ausführungsform beträgt die unkontrollierte Temperatur nicht mehr als 37° C (98° F). Der Zeitraum 46 ist beispielhaft als ungefähr 3 Stunden gezeigt, wobei der Zeitraum 46 jedoch mehr oder weniger als 3 Stunden betragen und sich über Tage erstrecken kann oder es sich hierbei einfach um die Zeit handeln kann, die benötigt wird, um zwischen Ausrüstung für die zwei Alterungszyklen zu wechseln.
Auf die Übergangsperiode 40 folgt der zweite Alterungszyklus 38 mit einer zweiten Temperatur 47, die höher als die erste Temperatur 45 ist. In dem beispielhaften offenbarten Prozess ist der zweite Zeitraum 44 der gleiche wie der erste Zeitraum 42. Sowohl der erste Zeitraum 42 als auch der zweite Zeitraum 44 betragen in einem offenbarten Beispiel sechs (6) Stunden. In einer weiteren offenbarten Ausführungsform ist der zweite Zeitraum 44 größer null und nicht länger als zwölf (12) Stunden. Der Fachmann wird verstehen, dass, wenngleich die Zeiten beispielhaft offenbart sind, andere Zeiträume genutzt werden könnten und innerhalb der Betrachtung dieser Offenbarung liegen.
In diesem offenbarten Beispiel beträgt die zweite Temperatur mindestens 180° C (356° F). In einer weiteren offenbarten beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Temperatur größer oder gleich 180° C (356° F) und kleiner oder gleich 200° C (392° F).
Sobald der zweite Alterungszyklus 38 abgeschlossen ist, kann die Aluminiumkomponente 14 einen Oberflächenvorbehandlungsprozess durchlaufen, um eine stabilere Oberflächenschicht bereitzustellen, die das Klebematerial besser aufnimmt, um die gewünschte Bindung zu bilden. Der Oberflächenvorbehandlungsprozess wird durchgeführt, nachdem der beispielhafte offenbarte zweistufige Alterungsprozess abgeschlossen ist. Ein beispielhafter Oberflächenvorbehandlungsprozess des Aluminiummaterials kann eine native Oberflächenschicht entfernen und diese durch eine stabilere Oberflächenschicht ersetzen.
Unter Bezugnahme auf 4, unter weiterer Bezugnahme auf 3, verbessert der beispielhafte zweistufige künstliche Alterungsprozess die Lebensdauer und Leistung der Bindung im Vergleich zu Material, das unter Verwendung herkömmlicher künstlicher Alterungsprozesse gealtert wurde. 4 ist ein Diagramm 48, das Testergebnisse veranschaulicht, die an einer behandelten Komponente 54 und einer Steuerkomponente 52 durchgeführt wurden. Die Steuerkomponente 52 wurde nicht gemäß dem offenbarten Prozess behandelt. In diesem offenbarten Beispiel handelt es sich sowohl bei der behandelten Komponente 54 als auch bei der Steuerkomponente 52 um eine 6008-Aluminiumlegierung ohne Kupfer. Das in dem Diagramm 48 veranschaulichte Vergleichskriterium bezieht sich auf Zyklen, die auf der Y-Achse 50 gezeigt sind. Jeder Zyklus beinhaltet das Aufbringen einer vordefinierten Kraft auf ein Probenmaterial, das an ein Substrat gebunden ist, während es einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist. Die Kraftaufbringung wird bereitgestellt, um die Klebebindung zwischen dem Material und einer anderen Komponente zu testen.
Wie in dem Diagramm 48 gezeigt, stellte die behandelte Komponente 54 eine Verbesserung der Anzahl von Korrosionszyklen mit annehmbarer Bindungsleistung bereit. In dem veranschaulichten Beispiel ermöglichte die Komponente 54, die gemäß dem offenbarten zweistufigen Alterungsprozess behandelt wurde, der in 3 veranschaulicht ist, dass eine Bindung über 40 Testzyklen halten kann. Im Vergleich dazu hielt eine Bindung mit dem gleichen Material in der Steuerkomponente 52, die nicht gemäß dem offenbarten zweistufigen Alterungsprozess behandelt wurde, etwas mehr als 5 Zyklen. Es versteht sich, dass das Diagramm 48 beispielhaft offenbart ist, um die relative Bindungsleistung zu veranschaulichen, aber nicht veranschaulicht und nicht dahingehend ausgelegt werden sollte, dass es einen Fehler in einer beliebigen der offenbarten Komponenten angibt, unabhängig davon, ob diese behandelt oder nicht behandelt wurden.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Diagramm 56 gezeigt, das veranschaulicht, dass die mechanischen Eigenschaften des offenbarten zweistufigen Alterungsprozesses nicht zu einer nennenswerten Änderung anderer mechanischer Eigenschaften führen. Das Diagramm 56 veranschaulicht einen Vergleich der 0,2%-Dehngrenze (MPa) 58 für ein Steuerteil, das nicht wie bei 60 angegeben behandelt wird, und eine Komponente, die gemäß dem beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess behandelt wurde, wie bei 62 angegeben. In diesem offenbarten Beispiel sind sowohl die Steuerkomponente 60 als auch die behandelte Komponente 62 aus 6008-Aluminium ohne Kupfer gebildet. Das Diagramm 56 veranschaulicht, dass durch den offenbarten zweistufigen Alterungsprozess kein nennenswerter Unterschied der 0,2%-Dehngrenze induziert wird. Die Bindungslebensdauer ist jedoch erheblich verbessert, wie durch das Diagramm 48 gezeigt. Es versteht sich, dass das Diagramm 56 nur offenbart ist, um einen Vergleich bereitzustellen und zu veranschaulichen, dass durch den offenbarten zweistufigen Alterungsprozess keine nennenswerten Änderungen an anderen mechanischen Eigenschaften induziert werden. Die Größen der tatsächlichen Dehngrenze können in Abhängigkeit von spezifischen Eigenschaften der Proben und Testbedingungen variieren. Darüber hinaus versteht es sich, dass das Diagramm 56 beispielhaft offenbart ist, um die relativen Materialeigenschaften zu veranschaulichen, aber nicht veranschaulicht und nicht dahingehend ausgelegt werden sollte, dass es einen Fehler in einer beliebigen der offenbarten Komponenten angibt, unabhängig davon, ob diese behandelt oder nicht behandelt wurden.
Dementsprechend wird die relative Dehngrenze zwischen dem bei 60 angegebenen Steuerteil und dem bei 62 angegebenen behandelten Teil bereitgestellt, um zu veranschaulichen, dass andere Materialeigenschaften durch den beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess nicht wesentlich verändert werden.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein weiterer zweistufiger Alterungsprozess schematisch durch ein Diagramm 64 gezeigt. Das Diagramm 64 zeigt den Prozess des Behandelns einer Komponente für eine gegebene Temperatur in Celsius (°C) 66 über eine Zeit (h) 68. Der in Diagramm 64 gezeigte beispielhafte zweistufige Alterungsprozess beinhaltet einen ersten Schritt 70, gefolgt von einer Übergangsperiode 74 und einem zweiten Schritt 72. Die Übergangsperiode 74 beinhaltet in diesem Beispiel einen relativ kurzen Zeitraum 80, in dem die Temperatur von einer ersten Temperatur 75 auf eine zweite Temperatur 77 erhöht wird.
Der erste Schritt 70 kann in dieser beispielhaften Ausführungsform unterschiedliche Zeiträume 76 und unterschiedliche erste Temperaturen 75 beinhalten. Gleichermaßen kann der zweite Schritt 72 unterschiedliche Zeiträume 78 und unterschiedliche zweite Temperaturen 77 beinhalten. In jedem Fall ist die erste Temperatur 75 niedriger als die zweite Temperatur 77.
In einer offenbarten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der erste Schritt 70 eine erste Temperatur 75, die nicht größer als 150° C (302° F) ist, für einen ersten Zeitraum 76 von sechs (6) Stunden, dem der zweite Schritt 72 folgt, der eine zweite Temperatur 77 beinhaltet, die ungefähr 180° C (356° F) für einen zweiten Zeitraum 78 von sechs (6) Stunden beträgt. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform beträgt der zweite Zeitraum 78 zwölf (12) Stunden und ist die zweite Temperatur 77 größer oder gleich 170° C (338° F) und kleiner oder gleich 220° C (428° F).
In einer weiteren offenbarten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der erste Schritt 70 eine erste Temperatur 75, die nicht größer als 150° C (302° F) ist, für den ersten Zeitraum 76 von mehr als null und nicht mehr als drei (3) Stunden, dem der zweite Schritt 72 folgt, der eine zweite Temperatur 77 beinhaltet, die ungefähr 180° C (356° F) für den zweiten Zeitraum 78 beträgt, der größer null und nicht länger als sechs (6) Stunden ist.
In noch einer weiteren offenbarten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der erste Schritt 70 eine erste Temperatur 75, die nicht größer als 150° C (302° F) ist, für den ersten Zeitraum 76 von eineinhalb (1,5) Stunden, dem der zweite Schritt 72 folgt, der eine zweite Temperatur 77 beinhaltet, die mehr als 180° C (356° F) für einen zweiten Zeitraum 78 von nicht mehr als sechs (6) Stunden beträgt.
In noch einer weiteren offenbarten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der erste Schritt 70 eine erste Temperatur 75, die nicht größer als 150° C (302° F) ist, für den ersten Zeitraum 76 von drei (6) Stunden, dem der zweite Schritt 72 folgt, der eine zweite Temperatur 77 beinhaltet, die ungefähr 200° C (392° F) für einen zweiten Zeitraum 78 von nicht mehr als drei (3) Stunden beträgt.
In noch einer weiteren offenbarten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der erste Schritt 70 eine erste Temperatur 75, die nicht größer als 150° C (302° F) ist, für den ersten Zeitraum 76 von drei (3) Stunden, dem der zweite Schritt 72 folgt, der eine zweite Temperatur 77 beinhaltet, die ungefähr 200° C (392° F) für einen zweiten Zeitraum 78 von drei (3) Stunden beträgt.
In noch einer weiteren offenbarten beispielhaften Ausführungsform beinhaltet der erste Schritt 70 eine erste Temperatur 75, die nicht größer als 150° C (302° F) ist, für den ersten Zeitraum 76 von eineinhalb (1,5) Stunden, dem der zweite Schritt 72 folgt, der eine zweite Temperatur 77 beinhaltet, die ungefähr 200° C (392° F) für einen zweiten Zeitraum 78 von drei (3) Stunden beträgt.
In jedem der vorangehend Beispiele beinhaltet die Übergangsperiode 74 nur die Zeit, die erforderlich ist, um eine Erhöhung von der ersten Temperatur 75 auf die zweite Temperatur 77 vorzunehmen. Die Übergangsperiode 80 ist daher keine genaue Zeit, es liegt jedoch keine absichtliche Verzögerung oder eingestellte Zeit vor. Stattdessen ist die Übergangsperiode 74 einfach ein Erhöhen der Temperatur.
Dementsprechend ist der in dem Diagramm 64 veranschaulichte Prozess ein im Wesentlichen kontinuierlicher Prozess. Darüber hinaus versteht es sich, dass die Temperaturen und Zeiträume aufgrund von Umwelt- und Ausrüstungsbedingungen innerhalb eines annehmbaren Toleranzbereichs, wie er dem Fachmann bekannt ist, von den angegebenen Werten abweichen können.
Unter Bezugnahme auf 7, mit weiterer Bezugnahme auf 6, stellt der offenbarte zweistufige Alterungsprozess, der schematisch durch ein Diagramm 64 gezeigt ist, eine erhöhte Bindungslebensdauer bereit, wie durch ein Diagramm 82 gezeigt. Das Diagramm 82 stellt einen Vergleich der Anzahl an Zyklen 84 für jede der beispielhaften offenbarten Temperatur- und Zeitraumkombinationen bereit. Ein Steuerteil, das nicht gemäß dem offenbarten Prozess behandelt wurde, wurde als ein Vergleich von Verbesserungen der Bindungslebensdauer, die durch den offenbarten Prozess bereitgestellt wurden, verwendet. Das Steuerteil wurde einen einzigen Zeitraum von sechs (6) Stunden bei einer Temperatur von 180° C (356° F) behandelt. Das Steuerteil wurde getestet, um eine Bindungslebensdauer zu beinhalten, die etwa fünf Zyklen hielt, wie bei 86 angegeben. Es versteht sich, dass die Anzahl an Zyklen für eine beliebige der Proben keine Angabe einer fehlerhaften Bindung ist. Stattdessen wird die Anzahl an Zyklen vergleichsweise bereitgestellt, um eine verbesserte Bindungslebensdauer zu veranschaulichen, die durch den beispielhaften zweistufigen Alterungsprozess bereitgestellt wird.
Die Ergebnisse der Bindungslebensdauer für Proben, die gemäß einer Ausführungsform des offenbarten Prozesses behandelt wurden, der in 6 veranschaulicht ist, sind bei 88A-F angegeben. Jede der Proben besteht aus der 6008-Aluminiumlegierung ohne Kupfer. Jedes der Probenergebnisse 88A-F veranschaulicht eine Bindungslebensdauer, die sich gegenüber der Bindungslebensdauer des Steuerteils, das nicht gemäß dem bei 86 angegebenen offenbarten Prozess behandelt wurde, verbesserte. Die in dem Diagramm 82 bereitgestellten Ergebnisse veranschaulichen die Verbesserung der Bindung, die durch die behandelten Teile für jede spezifische Kombination aus Temperatur und Zeit bereitgestellt wird. Wie in dem Diagramm 82 gezeigt, wird die Bindungslebensdauer für jede offenbarte Kombination aus der ersten Temperatur 75, dem ersten Zeitraum 76, der zweiten Temperatur 77 und dem zweiten Zeitraum 78 verbessert.
Unter Bezugnahme auf 8, unter weiterer Bezugnahme auf 6 und 7, veranschaulicht das Diagramm 90 die 0,2%-Dehngrenze, die bei 92 angegeben ist, für jede Kombination des offenbarten zweistufigen Alterungsprozesses. Eine 0,2%-Dehngrenze eines Teils, das nicht gemäß dem offenbarten zweistufigen Alterungsprozess behandelt wurde, ist bei 94 angegeben. Die 0,2%-Dehngrenze für Teile, die gemäß den offenbarten Kombinationen aus einer ersten Temperatur 75, einem ersten Zeitraum 76, einer zweiten Temperatur 77 und einem zweiten Zeitraum 72 behandelt wurden, sind jeweils durch die Ergebnisse 96A-F angegeben. Wie durch das Diagramm 90 angegeben, ist kein nennenswerter Unterschied zwischen diesen behandelten Komponenten 96A-F und den unbehandelten Komponente 94 vorhanden. Dementsprechend ändert der beispielhafte Prozess die Materialfestigkeit nicht nennenswert, sondern stellt eine Verbesserung der Bindungslebensdauer bereit.
Unter Bezugnahme auf 9, unter Bezugnahme auf die vorangehende Figur, ist der offenbarte zweistufige Alterungsprozess Teil eines Vorbereitungsprozesses zum Verbinden einer Aluminiumkomponente 14 mit einem Fahrzeugteil 12, der bei 100 angegeben ist. Ein beispielhafter Herstellungsprozess beinhaltet einen Formungsprozess, der bei 95 angegeben ist und ein Aluminiummaterial 98 zu einer Aluminiumfahrzeugkomponente 14 formt. Der Formungsprozess 95 kann ein beliebiger Materialbildungsprozess sein, um das Aluminiummaterial in die Aluminiumkomponente 14 zu umzuformen. Der Prozess kann Extrudieren, Hydroforming und andere bekannte Formungsprozesse beinhalten.
Sobald die Aluminiumkomponente 14 gebildet ist, wird eine offenbarte Ausführungsform von zweistufigen künstlichen Wärmealterungsprozessen 102, wie in 3 oder 6 schematisch veranschaulicht, an der geformten Fahrzeugkomponente durchgeführt. Der offenbarte Prozess 102 wird durchgeführt, nachdem die Aluminiumkomponente 14 in Form und/oder nahezu in die Endform der fertigen Komponente gebracht wurde. Dementsprechend werden die offenbarten zweistufigen Alterungsprozesse 102 an der Komponente in eine fertige und/oder im Wesentlichen fertige Form durchgeführt. Der erste Alterungsschritt 104 wird wie in 3 und/oder 6 veranschaulicht durchgeführt. Gleichermaßen wird ein zweiter Alterungsschritt 106 durchgeführt, wie vorangehend in Bezug auf 3 oder 6 veranschaulicht und erläutert. Eine Übergangsperiode 108 ist eingeschlossen und kann die unkontrollierte Übergangsperiode 40 wie in 3 gezeigt oder die Übergangsperiode 74 wie in 6 gezeigt beinhalten.
Sobald der zweistufige Alterungsprozess abgeschlossen ist, wird die Aluminiumkomponente 14 vorbehandelt, wie schematisch bei 115 angegeben. Der offenbarte beispielhafte Vorbehandlungsprozess beinhaltet einen zweiteiligen Vorbehandlungsprozess. Ein erster Teil des Vorbehandlungsprozesses, der bei 110 angegeben ist, stellt ein Entfernen einer nativen Oberflächenschicht bereit. Ein zweiter Teil des Vorbehandlungsprozesses, der bei 111 angegeben ist, beinhaltet das Aufbringen einer ausgewählten Oberflächenbeschichtung, die eine haltbarere Oberflächenschicht zum Binden bereitstellt.
Ein Klebematerial 22 wird dann, wie bei 112 angegeben, entweder auf die Fahrzeugkomponente 14, das Fahrzeugteil 12, an das diese gebunden werden soll, oder eine Kombination aus beiden aufgebracht. Eine Verbindung 20 wird dann durch die Verwendung des Klebematerials in Kombination mit einem Befestigungsmittel, einer Punktschweißnaht 16 oder einer anderen Anbringungsvorrichtung oder einem anderen Verbindungsprozess, wie bei 114 angegeben, hergestellt. In diesem Beispiel wird eine Punktschweißnaht 16 genutzt. Der genutzt Klebstoff 22 weist eine bekannte Zusammensetzung auf und kann je nach konkreter Anwendung variieren. Darüber hinaus können das Ausmaß und die Form der Aufbringung innerhalb der Betrachtung und des Umfangs dieser Offenbarung variieren. Nach dem Aufbringen kann der Klebstoff 22 ohne weitere Handlungen mit dem Härten beginnen oder kann das Aufbringen von Wärme oder einer anderen Energieform erforderlich machen, um das Härten abzuschließen und die gewünschte Bindung zu bilden. Beispielsweise kann das Härten gleichzeitig mit einem Lackhärtungsvorgang oder anderen Vorgängen, die an der Fahrzeugstruktur durchgeführt werden, erfolgen, wie bei 116 angegeben.
Es versteht sich, dass zusätzlich zu den offenbarten Schritten andere Formungs- und/oder Montageprozesse durchgeführt werden können. Die Fahrzeugkomponente kann zu einer Unterkomponente zusammengebaut und dann an dem Fahrzeugteil 12 angebracht werden. Darüber hinaus können mehrere Fahrzeugaluminiumkomponenten 14 an einer beliebigen Anzahl an Fahrzeugteilen 12 angebracht sein. Des Weiteren können zusätzlich zu den für jede Fahrzeugaluminiumkomponente 14 offenbarten und beschriebenen andere Prozesse durchgeführt werden.
Der beispielhafte Prozess stellt eine verbesserte Bindungslebensdauer gegenüber unbehandelten Teilen mit ähnlichen Materialeigenschaften ohne nennenswerte Änderung der Materialeigenschaften einschließlich der 0,2%-Dehngrenze, bereit.
Wenngleich die unterschiedlichen nicht einschränkenden Ausführungsformen als bestimmte Komponenten oder Schritte aufweisend veranschaulicht sind, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese konkreten Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer beliebigen der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer beliebigen der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
Es versteht sich, dass gleiche Bezugszeichen einander entsprechende oder ähnliche Elemente in den mehreren Zeichnungen kennzeichnen. Es versteht sich, dass in diesen beispielhaften Ausführungsformen zwar eine bestimmte Komponentenanordnung offenbart und veranschaulicht ist, andere Anordnungen aber ebenfalls von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
Die vorangehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Der Durchschnittsfachmann würde erkennen, dass bestimmte Modifikationen in den Umfang dieser Offenbarung fallen könnten. Daher sollten die nachfolgenden Patentansprüche genau gelesen werden, um den wahren Umfang und Inhalt der vorliegenden Offenbarung zu bestimmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Behandeln eines Aluminiummaterials, um die Klebbindungsleistung zu erhöhen, Folgendes: einen ersten Alterungsschritt, der Erhitzen einer Aluminiumkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum beinhaltet, und einen zweiten Alterungsschritt, der Erhitzen der Aluminiumkomponente auf eine zweite Temperatur über der ersten Temperatur für einen zweiten Zeitraum beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 bis 0,003 Gew.-% Blei (Pb).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die Folgendes umfasst: maximal 96,5 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 0,9 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,35 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 0,3 Gew.- % Mangan (Mn); 0,4 bis 0,7 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0,05 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 Gew.-% Blei (Pb).
Gemäß Ausführungsform ist der erste Zeitraum größer null und nicht länger als 6,0 Stunden.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der zweite Zeitraum zwischen größer null und nicht länger als 12,0 Stunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Temperatur größer oder gleich 170° C (338° F) und kleiner oder gleich 220° C (428° F).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt gekennzeichnet, wobei die Übergangsperiode eine Zeit mit einem kontrollierten Temperaturanstieg von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur direkt nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der erste Zeitraum 3 Stunden und beträgt der zweite Zeitraum 6 Stunden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die unkontrollierte Temperaturabnahme Verringern einer Temperatur der Aluminiumkomponente auf eine Temperatur von nicht mehr als 37° C (98° F).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt gekennzeichnet, wobei die Übergangsperiode eine unkontrollierte Temperaturabnahme für eine Zeit von mehr als ½ Stunde nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum gleich.
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum nicht länger als 6 Stunden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Prozess zum Herstellen einer Aluminiumfahrzeugkomponente und Verbinden davon mit einem Fahrzeugteil bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Formen eines Aluminiummaterials zu einer Fahrzeugkomponente; Durchführen eines ersten Alterungsschrittes durch Erhitzen der Fahrzeugkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum; Durchführen eines zweiten Alterungsschrittes durch Erhitzen der Fahrzeugkomponente auf eine zweite Temperatur, die größer als die erste Temperatur ist, für einen zweiten Zeitraum; Vorbehandeln der Fahrzeugkomponente; Aufbringen eines Klebematerials auf einen Abschnitt der Fahrzeugkomponente; Verbinden des Abschnitts mit dem aufgebrachten Klebematerial mit einem Fahrzeugteil; und Aushärtenlassen des aufgebrachten Klebematerials.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Aluminiummaterial eine Aluminiumlegierung, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 bis 0,003 Gew.-% Blei (Pb).
Gemäß einer Ausführungsform ist das Aluminiummaterial eine Aluminiumlegierung, die Folgendes umfasst: maximal 96,5 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 0,9 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,35 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 0,3 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 0,7 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0,05 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 Gew.-% Blei (Pb).
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der erste Zeitraum zwischen 1,5 Stunden und 6,0 Stunden.
Gemäß einer Ausführungsform liegt der zweite Zeitraum zwischen größer null und nicht länger als 6,0 Stunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Temperatur größer oder gleich 170° C (338° F) und kleiner oder gleich 220° C (428° F).
Gemäß einer Ausführungsform sind der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum gleich.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt gekennzeichnet, wobei die Übergangsperiode eine Zeit mit einem kontrollierten Temperaturanstieg von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur direkt nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt der erste Zeitraum 3 Stunden und beträgt der zweite Zeitraum 6 Stunden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt gekennzeichnet, wobei die Übergangsperiode eine unkontrollierte Temperaturabnahme für eine Zeit von mehr als ½ Stunde nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die unkontrollierte Temperaturabnahme Verringern einer Temperatur der Aluminiumkomponente auf eine Temperatur von nicht mehr als 37° C (98° F).

Claims

Verfahren zum Behandeln eines Aluminiummaterials, um die Klebbindungsleistung zu erhöhen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: einen ersten Alterungsschritt, der Erhitzen einer Aluminiumkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum beinhaltet; und einen zweiten Alterungsschritt, der Erhitzen der Aluminiumkomponente auf eine zweite Temperatur über der ersten Temperatur für einen zweiten Zeitraum beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 1,3 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,5 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 1,2 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 bis 0,003 Gew.-% Blei (Pb).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumkomponente aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die Folgendes umfasst: 95,1 bis 98,3 Gew.-% Aluminium (Al); 0,5 bis 0,9 Gew.-% Silizium (Si), 0 bis 0,35 Gew.-% Eisen (Fe); 0 bis 0,3 Gew.-% Kupfer (Cu); 0 bis 0,3 Gew.-% Mangan (Mn); 0,4 bis 0,7 Gew.-% Magnesium (Mg); 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr); 0 bis 0,2 Gew.-% Zink (Zn); 0 bis 0,1 Gew.-% Titan (Ti); 0,05 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V) und 0 Gew.-% Blei (Pb).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Zeitraum größer null und nicht länger als 6,0 Stunden ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der zweite Zeitraum größer null und nicht länger als 12,0 Stunden ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die zweite Temperatur größer oder gleich 170° C (338° F) und kleiner oder gleich 220° C (428° F) ist.
Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt, wobei die Übergangsperiode eine Zeit mit einem kontrollierten Temperaturanstieg von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur direkt nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der erste Zeitraum 3 Stunden beträgt und der zweite Zeitraum 6 Stunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die unkontrollierte Temperaturabnahme Verringern einer Temperatur der Aluminiumkomponente auf eine Temperatur von nicht mehr als 37° C (98° F) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, beinhaltend eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt, wobei die Übergangsperiode eine unkontrollierte Temperaturabnahme für eine Zeit von mehr als ½ Stunde nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum nicht länger als 6 Stunden sind.
Prozess zum Herstellen einer Aluminiumfahrzeugkomponente und Verbinden davon mit einem Fahrzeugteil, umfassend: Formen eines Aluminiummaterials zu einer Fahrzeugkomponente; Durchführen eines ersten Alterungsschrittes durch Erhitzen der Fahrzeugkomponente auf eine erste Temperatur von nicht mehr als 150° C (302° F) für einen ersten Zeitraum, wobei der erste Zeitraum zwischen 1,5 Stunden und 6,0 Stunden beträgt; Durchführen eines zweiten Alterungsschrittes durch Erhitzen der Fahrzeugkomponente auf eine zweite Temperatur, die größer als die erste Temperatur ist, für einen zweiten Zeitraum, wobei der zweite Zeitraum zwischen 3,0 Stunden und 6,0 Stunden beträgt und die zweite Temperatur größer oder gleich 180° C (356° F) und kleiner oder gleich 200° C (392° F) ist, Vorbehandeln der Fahrzeugkomponente; Aufbringen eines Klebematerials auf einen Abschnitt der Fahrzeugkomponente; Verbinden des Abschnitts mit dem aufgebrachten Klebematerial mit einem Fahrzeugteil; und Aushärtenlassen des aufgebrachten Klebematerials.
Prozess nach Anspruch 13, beinhaltend eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt, wobei die Übergangsperiode eine Zeit mit einem kontrollierten Temperaturanstieg von der ersten Temperatur auf die zweite Temperatur direkt nach dem ersten Zeitraum umfasst.
Prozess nach Anspruch 13, beinhaltend eine Übergangsperiode zwischen dem ersten Alterungsschritt und dem zweiten Alterungsschritt, wobei die Übergangsperiode eine unkontrollierte Temperaturabnahme für eine Zeit von mehr als ½ Stunde nach dem ersten Zeitraum umfasst.