DE1175001B - Verfahren zur Herstellung von Leichtmetall-gegenstaenden hoher Federkraft - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallgegenständen, hoher Federkraft Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallgegenständen hoher Federkraft, wie Schrauben- oder Blattfedern, aus ausgehärteten und kaltverfonnten A1ZnMg-Legierungen mit 4 bis 8% Zink und 2,5 bis 6,% Magnesium. Es ist bereits bekannt Aluminiumlegierungen mit 4 bis 811/9 Zink, 2,5 bis 6!% Magnesium und Zusätzen von Mangan, Silicium, Chrom und Vanadin zur Herstellung von Leichtmetallgegenständen hoher Federkraft zu verwenden. Bei diesem Verfahren sollte der Streifen für die Blattfeder auch bereits gepreßt werden, die Ab- kühlung nach dem Lösungsglühen sollte langsamer als durch Abschrecken in Wasser erfolgen, und eine Kaltverformung fand in irgendeinem Stadium des Herstellungsganges statt; ein Kupferzusatz zur Legierung war nicht vorgesehen, und elastisches Verhalten der Feder wurde bis 50 kg/mm2 Biegespannung festgestellt.
• Die Erfindung stellt eine Verbesserung dieser zum Stand der Technik gehörenden Arbeitsweise dar; sie besteht bei einem wie eingangs erläuterten Verfahren darin, daß solche Legierungen mit die Rekristallisationstämperatur erhöhenden Zusätzen an Mangan, Chrom und/oder Vanadin, ferner Silicium und Eisen in einer Gesamtmenge bis zu insgesamt 2% sowie insbesondere einem Kupferzusatz in der für solche Legierungen üblichen Höhe unter Bewirkung eines hohen Preßeffektes stranggepreßt werden, anschließend bei Temperaturen von höchstens 4801 C höchstens 60 Minuten lang lösungsgeglüht und abgeschreckt bzw. abgekühlt werden, wobei die Kaltverfonnung bei der endgültigen Fonngebung vor dem Warmaushärten vorgenommen wird. Auf diese Weise werden Leichtmetallgegenstände mit erheblich gesteigerter und unerwartet hoher Federkraft erhalten. Die Erfindung erlaubt nämlich, einen hochgradig anisotropen Werkstoff herzustellen, der sich überraschenderweise als für Federelemente besonders geeignet erwiesen hat. Der anisotrope Zustand zeichnet sich nicht nur durch hohe Streckgrenzen und Festigkeitswerte in Preßrichtung aus, sondern hat auch in anderer Hinsicht für die Federeigenschaften günstige Folgen, insbesondere hinsichtlich Schwingungsfestigkeit und Beständigkeit gegen Reiboxydation.
• Bei einerAusführungsfonn des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß außer der zur Formgebung der Federn erforderlichen Kaltverformung eine zusätzliche Kaltverformung zur Erzielung hoher Verfestigung, z. B. durch Ziehen, Kaltwalzen, Oberflächendrücken, Kugelstrahlen od. dgl. durchgeführt wird. Ferner ist es möglich, die fertiggestellten Federn bzw. Federelemente mechanisch oder chemisch zu polieren oder anodisch zu oxydieren, wobei eine Nachverdichtung mit heißem Wasser, Bichromat, Kobaltnickelacetat, Molybdänsulfid, oder anderen schmierfähigen Substanzen erfolgen kann.
• Die Erfindung soll am folgenden Beispielerläutert werden: Für die Herstellung einer Schraubenfeder mit vier Windungen, einem mittleren Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 130 mm wurde eine stranggepreßte Stange von 18 mm Durchmesser folgender chemischer Zusammensetzung verwendet: 6,3 % Zink, 3,0 % Magnesium, 1,211/o Kupfer, 0,3 % Mangan, 0,141/o Silicium, 0, 18 % Eisen, 0, 15 I/o Chrom, Rest Aluminium.
• Die Stange wurde auf einer 1500-t-Presse zunächst mit einem Durchmesser von 20 mm aus einem stranggegossenen Rundbarren von 200 mm Durchmesser bei einer Preßtemperatur von etwa 400' C hergestellt. Diese Stange wurde nach dem Pressen 1 Stunde lang bei 470' C lösungsgeglüht, in Wasser abgeschreckt und einige Tage bei Raumtemperatur ausgelagert. Die Stange wurde hierauf auf 18 mm Durchmesser abgezogen und dann die Schraubenfeder mit den oben angegebenen Abmessungen gewickelt. Nachdem die Schraubenfeder 24 Stunden bei 1201 C ausgehärtet wurde, wurden folgende Festigkeitswerte ermittelt: Streckgrenze .............. 71,7 kg/mm2 Zugfestigkeit .............. 76,1 kg/mm2 Dehnung .................. 6,1% Diese Feder hatte etwa dieselbe Federcharakteristik und Dauerfestigkeit wie eine Vergleichsfeder aus einem Federstahl von 120 kg/MM2 Festigkeit, die dieselben Einbaumaße hatte, aber nur etwa 501% des Gewichtes der Stahlfeder..
• Blattfedern können sinngemäß hergestellt werden. Das Biegen der einzelnen Federblätter erfolgt hierbei, gegebenenfalls nach zusätzlichem Kaltwalzen, im Zustand der Raumtemperaturaushärtung. Die fertiggestellten Federn oder Federelemente Werden daraufhin warmausgehärtet.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallgegenständen hoher Federkraft, wie Schrauben- oder Blattfedern, aus ausgehärteten und kaltverformten A1ZnMg-Legierungen mit 4 bis 8% Zink und 2,5 bis 611/o, Magnesium, dadurch gekennzeichnet, daß solche Legierungen mit die Rekristallisationstemperatur erhöhenden Zusätzen an Mangan, Chrom und/oder Vanadin, ferner Silicium und Eisen in einer Gesamtmenge bis zu insgesamt 211/o. sowie insbesondere einem Kupferzusatz in der für solche Legierungen üblichen Höhe unter Bewirkung eines hohen Preßeffektes stranggepreßt werden, anschließend bei Temperaturen von höchstens 480' C höchstens 60 Minuten lang lösungsgeglüht und abgeschreckt bzw. abgekühlt werden und daß die Kaltverformung bei der endgültigen Formgebun- vor dem Warmaushä7rteiä vo 9 rgenotnmen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außer der zur Formgebung der Federn erforderlichen Kaltverformung eine zusätzliche Kaltverformung zur Erzielung hoher Verfestigung, z. B. durch Ziehen, Kaltwalzen, Oberflächendrücken, Kugelstrahlen od. dgl., durchgeführt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fertiggestellten Federn bzw. Federelemente mechanisch oder chemisch poliert oder anodisch oxydiert werden mit Nachverdichten mit heißem Wasser, Bichromat, Kobalt-Nickel-Acetat, Molybdänsulfid oder anderen schmierfähigen Substanzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 752 899; deutsche Patentanmeldung V 3993 VI/40b (bekanntgemacht am 5. 3. 1953); schweizerische Patentschrift Nr. 226 273.