DE112009000981T5 - Method for producing an aluminum alloy component - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur umformenden Herstellung eines Bauteils aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe, wobei das Bauteil in einem Formgebungsvorgang unter Verwendung eines Bandstreifens eines gewalzten Aluminiumlegierungsblechs geformt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
a.) Schneiden des Aluminiumlegierungsblechs, um einen Blechzuschnitt aus einer Aluminiumlegierung zu erhalten;
b.) Erwärmen des Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung auf eine Temperatur von mehr als 350°C;
c.) Umformen des erwärmten Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung, um das Bauteil zu erhalten;
d.) Abkühlen des gestanzten Bauteils;
e.) Wärmebehandeln des abgekühlten und gestanzten Bauteils.A method of forming a part from a 7xxx series aluminum alloy sheet, wherein the part is formed in a molding process using a strip of a rolled aluminum alloy sheet, the method comprising the steps of:
a.) cutting the aluminum alloy sheet to obtain an aluminum alloy sheet blank;
b.) heating the sheet metal blank of the aluminum alloy to a temperature of more than 350 ° C;
c.) forming the heated sheet metal blank from the aluminum alloy to obtain the component;
d.) cooling the stamped component;
e.) heat treating the cooled and stamped component.
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betritt ein Verfahren zur umformenden Herstellung eines Bauteils aus einer hochfesten Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe, wobei das Bauteil in einem Formgebungsvorgang unter Verwendung eines Streifens eines gewalzten Aluminiumlegierungsblechs geformt wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Automobil-Bauteil, welches durch dieses Verfahren geformt wird, insbesondere auf eine Säulenverstärkung, zum Beispiel eine B-Säulen-Verstärkung oder einen Tunnel.The invention is directed to a method of forming a component of high strength 7xxx series aluminum alloy, wherein the component is formed in a molding operation using a strip of a rolled aluminum alloy sheet. The invention also relates to an automotive component formed by this method, in particular a column reinforcement, for example a B-pillar reinforcement or a tunnel.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Es ist zu beachten, dass sich nachstehend, sofern nicht anders angegeben, die Legierungsbezeichnungen und Härtegradbezeichnungen auf die Bezeichnungen der Aluminum Association in „Aluminum Standards and Data und the Registration Records”, wie sie von der Aluminum Association im Jahr 2007 veröffentlicht wurden, beziehen.It should be noted that, unless otherwise noted, the alloy designations and hardness designations herein refer to the Aluminum Association designations in "Aluminum Standards and Data and the Registration Records" as published by the Aluminum Association in 2007.
Bei der Beschreibung von Legierungszusammensetzungen oder bevorzugten Legierungszusammensetzungen beziehen sich alle Prozentangaben auf Gew.-%, außer es ist anders angegeben.In describing alloy compositions or preferred alloy compositions, all percentages are by weight unless otherwise specified.
Bei der Herstellung von Autos werden insbesondere Aluminiumlegierungen der 6xxx-Reihe und 5xxx-Reihe für die Herstellung von Karosserieteilen verwendet, wohingegen die lasttragenden Bauteile, wie beispielsweise Türträger und Säulenverstärkungen, aufgrund seiner höheren Festigkeit üblicherweise aus Stahl bestehen. Zum Beispiel wird die B-Säulen-Verstärkung, welche eine wichtige Rolle beim Schutz der Fahrzeuginsassen bei einem Seitenaufprall spielt, derzeit aus einem ultrahochfesten Stahl, zum Beispiel Bor-Stahl, hergestellt. Eine solche B-Säule wird aus einem gewalzten Stahlblech in einem Heißstanz-Formungsvorgang hergestellt.In the manufacture of automobiles, in particular, 6xxx series and 5xxx series aluminum alloys are used for the manufacture of body parts, whereas the load bearing components, such as door beams and pillar reinforcements, are usually made of steel because of their higher strength. For example, the B-pillar reinforcement, which plays an important role in protecting the vehicle occupants in a side impact, is currently made of ultra-high strength steel, for example, boron steel. Such a B-pillar is made from a rolled steel sheet in a hot stamping molding process.
Das europäische Patentdokument
Die
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren zum Formen oder zur Formgebung eines Aluminiumblechs zur Verfügung zu stellen, welches für hochfeste Aluminiumlegierungen angewendet werden kann und welches insbesondere zur Herstellung von Bauteilen für Automobilanwendungen verwendet werden kann.It is an object of the invention to provide a suitable method for molding or forming an aluminum sheet which can be used for high strength aluminum alloys and which can be used in particular for the manufacture of components for automotive applications.
Diese und andere Aufgaben und weitere Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erreicht oder übertroffen, indem ein Verfahren zur umformenden Herstellung eines Bauteils aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe zur Verfügung gestellt wird, wobei das Bauteil in einem Formgebungsvorgang aus einem Streifen eines gewalzten Aluminiumlegierungsblechs, üblicherweise eines kaltgewalzten Aluminiumlegierungsblechs, mit einer Stärke im Bereich von etwa 0,4 bis 8 mm, und bevorzugt etwa 0,5 bis 5 mm, geformt wird, wobei das Verfahren die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfasst:
- a.) Schneiden des Aluminiumlegierungsblechs, um einen Blechzuschnitt aus der Aluminiumlegierung zu erhalten;
- b.) Erwärmen des Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung auf eine Temperatur von mehr als 350°C, jedoch eine Temperatur unter der Solidustemperatur der verwendeten Legierung, und wobei Aufwärmraten, wie sie im Stand der Technik üblich sind, angewendet werden können, und gefolgt von der Überführung des erwärmten Zuschnitts zum Formwerkzeug,
- c.) Umformen des erwärmten Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung, um das Bauteil zu erhalten;
- d.) schnelles Abkühlen des geformten Bauteils, um unerwünschte Ausfällungen aus verschiedenen sekundären Phasen in der Aluminiumlegierung zu vermeiden;
- e.) Wärmebehandeln des abgekühlten und geformten Bauteils.
- a.) cutting the aluminum alloy sheet to obtain a sheet metal blank of the aluminum alloy;
- b.) heating the aluminum alloy sheet blank to a temperature greater than 350 ° C, but a temperature below the solidus temperature of the alloy used, and wherein warming rates conventional in the art may be employed, and followed by Transfer of the heated blank to the mold,
- c.) forming the heated sheet metal blank from the aluminum alloy to obtain the component;
- d.) rapidly cooling the molded component to prevent unwanted precipitation from various secondary phases in the aluminum alloy;
- e.) heat treating the cooled and molded component.
Das geformte Bauteil kann nach dem Abkühlvorgang und vor einem anschließenden weiteren Wärmebehandlungsvorgang um sämtliches überschüssiges Legierungsblechmaterial beschnitten werden.The molded component may be trimmed of any excess alloy sheet material after the cooling process and before a subsequent further heat treatment operation.
Das gewalzte Aluminiumlegierungsblech kann durch im Stand der Technik bekannte Verfahren erhalten werden, und hierzu gehören Stranggießen oder DC-Gießen (Gießen mit direkter Kühlung) von Walzgut, Homogenisieren und/oder Vorwärmen des Walzguts, Warmwalzen und/oder Kaltwalzen auf eine Endstärke, üblicherweise im Bereich von etwa 0,4 bis 8 mm. Abhängig von der Legierungszusammensetzung und der Menge an Kaltbearbeitung kann ein Zwischenglühen vor oder während des Kaltwalzvorgangs verwendet werden.The rolled aluminum alloy sheet can be obtained by methods known in the art, and include continuous casting or DC casting (direct cooling) of rolling stock, homogenizing and / or preheating the rolling stock, hot rolling and / or cold rolling to a final strength, usually in the Range of about 0.4 to 8 mm. Depending on the alloy composition and the amount of cold working, a Intermediate annealing before or during the cold rolling process can be used.
Es hat sich gezeigt, dass Legierungen der 7xxx-Reihe bei der erfindungsgemäßen Verarbeitung bei höheren Temperaturen ausreichend dehnbar sind, so dass sie in einem Stanz-, Press-, Tiefzieh- oder Pressformvorgang umgeformt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Herstellung von Bauteilen aus einer Aluminiumlegierung, welche eine sehr hohe Festigkeit aufweisen, während sie eine äquivalente oder bessere Seitenaufprallleistung verglichen mit einem Bauteil ähnlicher Geometrie, welches aus Stahl, zum Beispiel einem Bor-Stahl, hergestellt ist, aufweisen. Ein weiterer Vorteil von Bauteilen aus einer Aluminiumlegierung verglichen mit Bauteilen aus Stahl ist die erheblich verminderte Masse der Teile, selbst wenn die Dicke der Bauteile aus einer Aluminiumlegierung größer ist als die Dicke der Stahlbauteile. Somit kann zum Beispiel ein Blech aus Bor-Stahl mit einer Dicke von 2,0 mm durch ein Blech aus der AA7136-Aluminiumlegierung mit einer Dicke von etwa 3,5 mm ersetzt werden, ohne dass die Seitenaufprallleistung einer B-Säulen-Verstärkung dabei nachlässt, und hierdurch wird eine Gewichtsersparnis von etwa 35% bis 40% erreicht.It has been found that alloys of the 7xxx series are sufficiently extensible in the inventive processing at higher temperatures, so that they can be formed in a stamping, pressing, thermoforming or press molding process. The method of the invention allows the production of aluminum alloy components which have very high strength while having equivalent or better side impact performance compared to a similar geometry member made of steel, for example a boron steel. Another advantage of aluminum alloy components compared to steel components is the significantly reduced mass of the parts, even if the thickness of the aluminum alloy components is greater than the thickness of the steel components. Thus, for example, a sheet of boron steel having a thickness of 2.0 mm may be replaced by a sheet of AA7136 aluminum alloy having a thickness of about 3.5 mm without sacrificing the side impact performance of a B-pillar reinforcement , and thereby a weight saving of about 35% to 40% is achieved.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verfahren auf ein Blech aus einer Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe angewendet, welche Cu-frei ist, was im Rahmen dieser Erfindung bedeutet, dass ihr Cu-Gehalt weniger als 0,3 Gew.-%, und bevorzugt weniger als etwa 0,2 Gew.-%, beträgt. Eine besonders geeignete Aluminiumlegierung für dieses Verfahren und die beabsichtigte strukturelle Anwendung ist eine Aluminiumlegierung, welche eine Zusammensetzung innerhalb des Fensters der AA7021 aufweist. Die Registrierung der AA7021 definiert zwar einen Cu-Gehalt von maximal 0,25 Gew.-%, es wird jedoch bevorzugt, Aluminiumlegierungen zu verarbeiten, welche eine niedrigere Obergrenze, zum Beispiels weniger als etwa 0,2 Gew.-%, und bevorzugter weniger als etwa 0,15 Gew.-% Cu, aufweisen.In one embodiment of the invention, the method is applied to a 7xxx-series aluminum alloy sheet which is Cu-free, which means in the context of this invention that its Cu content is less than 0.3% by weight, and preferred less than about 0.2% by weight. A particularly suitable aluminum alloy for this process and the intended structural application is an aluminum alloy having a composition within the window of AA7021. While registration of the AA7021 defines a maximum Cu content of 0.25 wt%, it is preferred to process aluminum alloys having a lower upper limit, for example less than about 0.2 wt%, and more preferably less as about 0.15% by weight of Cu.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Verarbeitung des Blechs aus der Cu-freien Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe wird der Blechzuschnitt aus der Aluminiumlegierung auf eine Temperatur erwärmt, bei der es zu einem Lösungsglühen kommt, sodass die Erwärmung des Zuschnitts die Wirkung einer Lösungswärmebehandlung hat, um, so gut wie praktisch möglich, die Lösung aller M- und T-Phasen, welche möglicherweise während des Abkühlens von einer Homogenisierungsbehandlung oder während eines Warmbearbeitungsvorgangs oder irgendeiner anderen Zwischenwärmebehandlung ausgefällt wurden, zu erreichen, ehe das gewalzte Produkt auf die Endstärke gewalzt wird. Eine derartige Lösungswärmebehandlung wird bevorzugt bei einer Temperatur von mehr als etwa 400°C, und bevorzugter bei einer Temperatur im Bereich von etwa 420 bis 510°C, ausgeführt. Eine bevorzugtere Obergrenze ist etwa 490°C. Die Dauer dieser Erwärmung oder die Haltezeit ist bevorzugt im Bereich von ein paar Minuten bis zu weniger als etwa 2 Stunden, und bevorzugter weniger als etwa 1 Stunde.In a preferred embodiment of processing the 7xxx series Cu-free aluminum alloy sheet, the aluminum alloy sheet blank is heated to a temperature at which a solution heat treatment occurs, so that heating of the blank has the effect of solution heat treatment. to achieve as practically as possible the solution of all M and T phases which may have been precipitated during cooling from a homogenizing treatment or during a hot working operation or any other intermediate heat treatment, before the rolled product is rolled to final strength. Such a solution heat treatment is preferably carried out at a temperature of more than about 400 ° C, and more preferably at a temperature in the range of about 420 to 510 ° C. A more preferred upper limit is about 490 ° C. The duration of this heating or the hold time is preferably in the range of a few minutes to less than about 2 hours, and more preferably less than about 1 hour.
Der erwärmte Zuschnitt wird anschließend zum Formwerkzeug überführt, in dem das Bauteil geformt wird. Der Formgebungsvorgang kann zum Beispiel mittels Tiefziehen, Pressen oder Pressformen erfolgen. Bei der Überführung kann der Blechzuschnitt aus der Aluminiumlegierung einen Teil der Wärme verlieren, aber zu Beginn des Formgebungsvorgangs sollte die Temperatur höher als 200°C, und idealerweise über 250°C, liegen.The heated blank is then transferred to the mold in which the component is molded. The molding operation can be done by, for example, deep drawing, pressing or press molding. During transfer, the aluminum alloy sheet blank may lose some of the heat, but at the beginning of the molding process, the temperature should be higher than 200 ° C, and ideally above 250 ° C.
Unmittelbar nach dem Umformungsvorgang wird das Bauteil schnell abgekühlt, zum Beispiel mit Hilfe von Wasser, beispielsweise durch Abschrecken mit Wasser oder durch Sprühabschrecken mit Wasser.Immediately after the forming operation, the component is rapidly cooled, for example by means of water, for example by quenching with water or by spray quenching with water.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Verarbeitung eines Blechs aus einer Cu-freien Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe werden der Formgebungsvorgang und der Abkühlvorgang kombiniert. Dies kann zum Beispiel durch Verwendung verhältnismäßig kalter Formwerkzeuge, z. B. Stempel bzw. Matrizen, erreicht werden, sodass während des Formgebungsvorgangs der erwärmte Zuschnitt geformt wird, während er gleichzeitig schnell abgekühlt, insbesondere abgeschreckt, wird. Um eine optimale Abkühlung des gestanzten Bauteils zu erreichen, ist es möglich, das gestanzte Produkt in dem Formwerkzeug zu halten, bis es auf eine Temperatur von weniger als 120°C, und bevorzugt auf eine Temperatur von weniger als etwa 80°C, abgekühlt ist. Diese Art kombinierter Formgebung, z. B. mittels Stanzen und Abkühlen des Zuschnitts, wird auch als Pressabschrecken bezeichnet. Ein Vorteil des Pressabschreckens ist die verminderte Rückfederung in dem Bauteil. Es hat sich gemäß der Erfindung gezeigt, dass die Cu-freie Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe eine sehr geringe Abschreckempfindlichkeit aufweist und folglich ohne Kritizität in dem Formwerkzeug abgeschreckt werden kann.In a preferred embodiment of processing a 7xxx series Cu-free aluminum alloy sheet, the molding operation and the cooling process are combined. This can be achieved, for example, by using relatively cold molds, e.g. As dies, so that during the molding process, the heated blank is formed, while at the same time cooled quickly, in particular quenched, is. In order to achieve optimum cooling of the stamped component, it is possible to hold the stamped product in the mold until it has cooled to a temperature of less than 120 ° C, and preferably to a temperature of less than about 80 ° C , This type of combined shaping, z. B. by punching and cooling of the blank, is also referred to as Pressabschrecken. An advantage of press quenching is the reduced springback in the component. It has been found, according to the invention, that the Cu-free 7xxx series aluminum alloy has a very low quench sensitivity and thus can be quenched in the mold without any criticality.
Nach dem Vorgang des schnellen Abkühlens entweder durch Pressabschrecken oder durch die Verwendung von Wasser hat das Bauteil einen W-Härtegrad.After the process of rapid cooling, either by press quenching or by the use of water, the component has a W hardness.
Danach wird das Bauteil gealtert, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise Festigkeit, und physikalische Eigenschaften im Bauteil zu erzielen. Altern kann aber natürliches Altern erfolgen, üblicherweise bei Umgebungstemperaturen. Bei einer bevorzugten Methode wird das Altern mittels künstlichem Altern durchgeführt. Künstliches Altern kann das Bauteil zum Beispiel zu einer Spitzenfestigkeit (T6) oder zu einem überalterten Härtegrad (T7) bringen. Künstliches Altern wird bevorzugt durchgeführt, indem das Bauteil während etwa 3 bis 20 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90 bis 200°C gehalten wird. Künstliches Altern kann auch als eine einzelne Alterungsbehandlung durchgeführt werden, aber auch als eine zwei- oder gar dreistufige Alterungsbehandlung, zum Beispiel indem das Bauteil während etwa 5 Stunden bei etwa 100°C, dann während etwa 4 Stunden bei etwa 145°C, und dann während etwa 3 Stunden bei etwa 170°C gehalten wird, gefolgt von schnellem Abkühlen. Alternativ kann eine nicht isothermische Alterungspraxis, wie sie in der
Optional kann vor der künstlichen Alterungsbehandlung das Bauteil einem Kaltumformungsvorgang unterzogen werden, um jedwede mögliche Verformung bzw. Verzerrung im Bauteil während des schnellen Abkühlvorgangs zu vermindern.Optionally, prior to the artificial aging treatment, the component may be subjected to a cold forming operation to reduce any possible distortion in the component during the rapid cooling process.
In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es auf ein Aluminiumlegierungsblech der 7xxx-Reihe angewendet, welches eine gezielte Zugabe von Kupfer als Legierungselement aufweist. Üblicherweise ist der Cu-Gehalt höher als 0,3 Gew.-%, und bevorzugt höher als etwa 0,8 Gew.-%. Aluminiumlegierungen, welche besonders für diese Ausführungsform geeignet sind, sind Aluminiumlegierungen innerhalb der Zusammensetzungsbereiche von Legierungen der Reihen AA7136, AA7081, AA7085, AA7050 und AA7055. Einige dieser registrierten Aluminiumlegierungen haben sehr strenge Obergrenzen für den Gehalt an Si und Fe. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass beim Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Si- und Fe-Niveaus weniger kritisch sind und dass die Obergrenze auf etwa 0,25 Gew.-% bzw. etwa 0,35 Gew.-% erhöht werden kann.In another embodiment of the method according to the invention, it is applied to an aluminum alloy sheet of the 7xxx series, which has a targeted addition of copper as an alloying element. Usually, the Cu content is higher than 0.3 wt%, and preferably higher than about 0.8 wt%. Aluminum alloys particularly suitable for this embodiment are aluminum alloys within the compositional ranges of AA7136, AA7081, AA7085, AA7050 and AA7055 series alloys. Some of these registered aluminum alloys have very stringent Si and Fe content limits. However, it has been found that in the process according to the present invention the Si and Fe levels are less critical and that the upper limit can be increased to about 0.25 wt% and about 0.35 wt%, respectively.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Verarbeitung des Blechs aus einer Cu-enthaltenden Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe wird der Blechzuschnitt aus der Aluminiumlegierung auf eine Temperatur im Bereich von etwa 350°C bis 440°C erwärmt, und zwar üblicherweise während eines Zeitraums von ein paar Minuten bis zu etwa 1 Stunde. Die angewandte Temperatur ist unter der Temperatur zum Erzielen einer erheblichen Auflösungswirkung.In a preferred embodiment of processing the sheet of Cu-containing 7xxx series aluminum alloy, the aluminum alloy sheet blank is heated to a temperature in the range of about 350 ° C to 440 ° C, usually for a period of a few minutes up to about 1 hour. The temperature used is below the temperature to achieve a significant dissolution effect.
Der erwärmte Zuschnitt wird anschließend zum Formwerkzeug überführt, in dem das Bauteil geformt wird. Der Formgebungsvorgang kann zum Beispiel mittels Tiefziehen, Pressen oder Pressformen erfolgen. Bei der Überführung des Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung kann etwas Wärme verloren gehen, aber zu Beginn des Formgebungsvorgangs sollte die Temperatur höher als 200°C, und idealerweise höher als 250°C, sein. Pressformen wird üblicherweise mit einer Dehnungsgeschwindigkeit von 0,01/s bis 0,1/s angewendet. Optional können die Formwerkzeuge zum Formen des Bauteils auf eine Temperatur von etwa 200°C bis 440°C, und bevorzugt etwa 300°C bis 400°C, erwärmt werden. Idealerweise haben die Formwerkzeuge eine Temperatur, welche etwa 20°C bis 30°C unter der Erwärmungstemperatur des Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung liegt. Die Erwärmung der Formwerkzeuge dient dazu, ein zu schnelles Abkühlen des Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung während des Warmumformungsvorgangs zu verhindern. Nach dem Formgebungsvorgang wird das Bauteil abgekühlt. Idealerweise wird das Bauteil abgekühlt, während es noch in dem Formungsstempel bzw. der Formungsmatrize ist, um die Menge an Verformung bzw. Verzerrung in dem Teil zu vermindern.The heated blank is then transferred to the mold in which the component is molded. The molding operation can be done by, for example, deep drawing, pressing or press molding. When transferring the aluminum alloy sheet blank, some heat may be lost, but at the beginning of the forming process the temperature should be higher than 200 ° C, and ideally higher than 250 ° C. Press molding is usually used at a strain rate of 0.01 / s to 0.1 / s. Optionally, the molds for forming the component may be heated to a temperature of about 200 ° C to 440 ° C, and preferably about 300 ° C to 400 ° C. Ideally, the molds have a temperature which is about 20 ° C to 30 ° C below the heating temperature of the aluminum alloy sheet blank. The heating of the molds serves to prevent too rapid cooling of the aluminum alloy sheet blank during the hot forming operation. After the molding process, the component is cooled. Ideally, the component is cooled while still in the forming die to reduce the amount of distortion in the part.
Danach wird das abgekühlte, geformte Bauteil einer Lösungswärmebehandlung gefolgt von schnellem Abkühlen, zum Beispiel mittels Wasser, beispielsweise Abschrecken mit Wasser oder Sprühabschrecken mit Wasser, unterzogen. Eine derartige Lösungswärmebehandlung wird bevorzugt bei einer Temperatur von mehr als 450°C, jedoch bei einer Temperatur unter der Solidustemperatur der jeweiligen Legierung, und bevorzugter bei einer Temperatur im Bereich von 450°C bis 490°C, durchgeführt. Eine übliche Temperatur für die Lösungswärmebehandlung wäre etwa 475°C. Die Dauer dieses Erwärmens oder die Haltezeit ist bevorzugt im Bereich von etwa 3 bis 150 Min., bevorzugter im Bereich von etwa 5 bis 40 Min.Thereafter, the cooled molded component is subjected to a solution heat treatment followed by rapid cooling, for example by means of water, for example quenching with water or spray quenching with water. Such a solution heat treatment is preferably carried out at a temperature of more than 450 ° C but at a temperature below the solidus temperature of the respective alloy, and more preferably at a temperature in the range of 450 ° C to 490 ° C. A typical solution heat treatment temperature would be about 475 ° C. The duration of this heating or the hold time is preferably in the range of about 3 to 150 minutes, more preferably in the range of about 5 to 40 minutes.
Danach wird das Bauteil gealtert, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften, wie beispielsweise Festigkeit, und physikalische Eigenschaften in dem Bauteil zu erzielen. Altern kann durch natürliches Altern erfolgen, üblicherweise bei Umgebungstemperaturen. Bei einer bevorzugten Methode wird das Altern mittels künstlichem Altern durchgeführt. Künstliches Altern kann das Bauteil zum Beispiel zu einer Spitzenfestigkeit (T6) oder zu einem überalterten Härtegrad (T7) bringen. Künstliches Altern wird bevorzugt durchgeführt, indem das Bauteil während etwa 3 bis 20 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von etwa 90°C bis 200°C gehalten wird. Künstliches Altern kann auch als eine einzelne Alterungsbehandlung durchgeführt werden, aber auch als eine zwei- oder gar dreistufige Alterungsbehandlung, zum Beispiel indem das Bauteil während etwa 5 Stunden bei etwa 100°C, dann während etwa 4 Stunden bei etwa 145°C, und dann während etwa 3 Stunden bei etwa 170°C gehalten wird, gefolgt von schnellem Abkühlen.Thereafter, the component is aged to achieve the desired mechanical properties, such as strength, and physical properties in the component. Aging can be by natural aging, usually at ambient temperatures. In a preferred method aging is carried out by artificial aging. Artificial aging can, for example, bring the component to a peak strength (T6) or to an over-aged degree of hardness (T7). Artificial aging is preferably performed by maintaining the component at a temperature in the range of about 90 ° C to 200 ° C for about 3 to 20 hours. Artificial aging may also be performed as a single aging treatment, but also as a two- or even three-stage aging treatment, for example by placing the component at about 100 ° C for about 5 hours, then at about 145 ° C for about 4 hours, and then for about 3 hours at about 170 ° C, followed by rapid cooling.
Optional kann vor der künstlichen Alterungsbehandlung das Bauteil einem Kaltumformungsvorgang, z. B. einem Kaltpressformungsvorgang, unterzogen werden, um jedwede mögliche Verformung bzw. Verzerrung im Bauteil während des schnellen Abkühlvorgangs zu vermindern. Optionally, prior to the artificial aging treatment, the component may undergo a cold forming operation, e.g. As a Kaltpressformungsvorgang be subjected to any possible deformation or distortion in the component during the rapid cooling process to reduce.
Das Verfahren gemäß dieser Erfindung kann zur Herstellung von Bauteilen aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe verwendet werden. Insbesondere ein Bauteil ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Stoßfänger, Türträger, Dachholm, Seitenholm, Halteschiene für das Armaturenbrett, Säulenverstärkung, Tunnel und B-Säulen-Verstärkung.The method according to this invention can be used for the manufacture of components from an aluminum alloy sheet of the 7xxx series. In particular, a component selected from the group comprising: bumper, door support, roof spar, side rail, dashboard support rail, pillar reinforcement, tunnel and B-pillar reinforcement.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Bauteil, wie beispielsweise ein Automobil-Bauteil, welches durch das Verfahren gemäß dieser Erfindung geformt wird.In another aspect, the invention relates to a component, such as an automotive component, which is molded by the method of this invention.
Nachdem die Erfindung nun vollständig beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass viele Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne den Geist oder Umfang der Erfindung, wie sie hier beschrieben wurde, zu verlassen.Having now fully described the invention, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications are possible without departing from the spirit or scope of the invention as described herein.
ZusammenfassungSummary
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung eines Bauteils aus einem Blech aus einer Aluminiumlegierung der 7xxx-Reihe, wobei das Bauteil in einem Formgebungsvorgang unter Verwendung eines Bandstreifens eines gewalzten Aluminiumlegierungsblechs geformt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (i) Schneiden des Aluminiumlegierungsblechs, um einen Blechzuschnitt aus der Aluminiumlegierung zu erhalten; (ii) Erwärmen des Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung auf eine Temperatur von mehr als 450°C; (iii) Umformen des erwärmten Blechzuschnitts aus der Aluminiumlegierung, um das Bauteil zu erhalten; (iv) Abkühlen des geformten Bauteils; und (v) Wärmebehandeln des abgekühlten und geformten Bauteils.The invention relates to a method of forming a part from an aluminum alloy sheet of the 7xxx series, wherein the part is formed in a molding operation using a tape strip of a rolled aluminum alloy sheet, the method comprising the steps of: (i) cutting the Aluminum alloy sheet to obtain a sheet metal blank of the aluminum alloy; (ii) heating the aluminum alloy sheet blank to a temperature greater than 450 ° C; (iii) forming the heated sheet metal blank from the aluminum alloy to obtain the component; (iv) cooling the molded component; and (v) heat treating the cooled and molded component.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0952067 A2 [0005] EP 0952067 A2 [0005]
- US 4035891 [0006] US 4035891 [0006]
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