DE1533412C2

DE1533412C2 - Verfahren zur Herstellung von stranggepreßten, kaltausgehärteten Profilen aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlZnMg 0,5

Info

Publication number: DE1533412C2
Application number: DE19661533412
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 5303 Uedorf Achenbach; Wolfgang Prof. Dr.-Ing. 5300 Bad Godesberg Gruhl
Original assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Current assignee: Vereinigte Aluminium Werke AG
Priority date: 1966-07-26
Filing date: 1966-07-26
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE1533412B1

Description

tung der Legierung nicht zu ausreichenden Festigkeitswerten führt. .

Zwar sind Aluminiumlegierungen mit2bisl4%Zink und 0,15 bis 1,6% Magnesium, Rest Aluminium, bekannt, von denen es heißt, daß sie keiner thermischen Behandlung bedürfen. Dabei ist offengelassen worden, ob sich diese Aussage auf die gegossenen Preßbarren oder die gepreßten Profile bezieht. Auf Grund einer anderen Veröffentlichung muß diese Literaturstelle indessen so ausgelegt werden, daß lediglich auf eine Homogenisierung der Preßbarren verzichtet werden sollte, denn durch die genannte andere Literaturstelle ist festgestellt worden, daß Bleche aus Aluminiumlegierungen mit 3,5 bis 5,2 % Zink und 0,5 bis 0,8 % Magnesium sowie weiteren Zusätzen einer 20minutigen Lösungsglühung bedürfen, um nach einer Wasserabschreckung lediglich durch Kaltaushärtung gute Festigkeitseigenschaften zu erhalten. Ein kurzzeitiges Halten auf Verformungstemperatur reicht dafür offenbar noch nicht aus.

Weiterhin kann die erfindungsgemäß zu behandelnde Legierung — wie erwähnt — bei wesentlich niedrigeren Temperaturen verpreßt werden, ohne daß eine Festigkeitseinbuße eintritt. Es genügt, daß das austretende Profil eine Temperatur von 400⁰C aufweist. Oberflächenrauhigkeiten oder gar Kantenrisse treten jedoch erst bei über 500⁰C auf, so daß für das Pressen ein großes Temperaturintervall zur Verfügung steht, wodurch Preßgeschwindigkeiten über 100 m/min ermöglicht werden, ohne daß die Aushärtungsfähigkeit oder die Oberfläche leiden.

Eine beschleunigte Abkühlung nach dem Pressen durch Wasseranspritzung oder Abblasen mit Luft ist gleichfalls nicht erforderlich. Selbst dickwandige Profile behalten· auch nach normaler Luftabkühlung ihre volle Aushärtungsfähigkeit. Die Oberfläche der Profile ist glatt und hell.

Mit Profilen aus der Legierung AlZnMg 0,5 können die gleichen Festigkeitswerte, wie sie beispielsweise bei Profilen aus der Legierung AlMgSi 0,5 nur nach einer Warmauslagerung erzielbar sind, durch einfaches Auslagern bei Raumtemperatur erreicht werden. In frisch gepreßtem Zustand weisen die Profile ebenso wie AlMgSi 0,5 folgende Werte auf:

Streckgrenze 3 bis 4 kp/mm²

Zugfestigkeit 9 bis 11 kp/mm²

Dehnung 22 bis 25%

Im Verlaufe der Raumtemperaturauslagerung steigen die Festigkeitswerte allmählich an und erreichen bereits nach 5 Tagen folgende Werte:

Streckgrenze 8 bis 11 kp/mm²

Zugfestigkeit .... 18 bis 20 kp/mm²

Dehnung 22 bis 24%

Abgesehen davon, daß der Warmaushärtungsprozeß im Betrieb eingespart werden kann, bringt der relativ langsame Festigkeitsanstieg bei Raumtemperaturlagerung bei der Weiterverarbeitung der Profile erhebliche Vorteile. So lassen sich während der ersten 8 Tage nach dem Pressen noch starke Verformungsarbeiten, beispielsweise durch Biegen, vornehmen. Derartige Prozesse werden meist nicht im Halbzeugwerk, sondern beim Verarbeiter durchgeführt, der häufig nicht darauf

ίο eingerichtet ist, die verformten Teile anschließend noch einer Warmaushärtung zu unterziehen.

Die Einsparung des Warmaushärtungsprozesses hat darüber hinaus den Vorteil, daß Oberflächenschäden durch Kratzer oder Schwitzwasser im Verlauf der Fertigung leichter vermieden werden, als dies bisher möglich war.

Die aus der Legierung gepreßten Profile können in gleicher Weise anodisch oxydiert werden wie solche aus AlMgSi 0,5 und ergeben ein zumindest gleich gutes helles Oberflächenaussehen. Da die aushärtenden Komponenten Zink und Magnesium auch nach der vollen Kaltaushärtung im Mischkristall gelöst sind, tritt auch eine mögliche Streifenbildung nach dem anodischen Oxydieren, die beispielsweise bei der Legierung AlMgSi 0,5 durch ungleichmäßige Mg₂Si-Ausscheidungen hervorgerufen wird, nicht auf.

Beispiel

Gußbarren einer Legierung folgender Zusammensetzung:

4,56% Zn,
0,58% Mg,

0,18% Fe,

0,01% Cu,
0,10% Si,
Rest Aluminium,

wurden ohne Lösungsglühung bei 450⁰C zu einem Flach profil 30 · 5 mm verpreßt. Das Profil wurde anschließend um etwa 2% bleibend gereckt. Die Preßgeschwindigkeit betrug etwa 55 m/min. Während der anschließenden Raumtemperaturauslagerung wurden folgende Festigkeitswerte gemessen:

55

Die volle Festigkeit wird nach etwa 2 Monaten " 60 Tage Raumtemperaturauslagerung erreicht:

Streckgrenze 15 bis 18 kp/mm²

Zugfestigkeit 24 bis 28 kp/mm²

Dehnung. * 20 bis 22%

Sofort nach dem Pressen.

1 Tag

2 Tage

5 Tage

14 Tage

σ 0,2	σΒ
kp/mm¹¹	kp/mm^s
. 3,8	10,2
5,0	13,2
6,0	15,3
8,8	18,9
11,6	22,2
16,2	26,4

24,4 23,6 22,7 21,5 20,6 20,6

Die Oberfläche der Profile war einwandfrei; nach dem anodischen Oxydieren hatten sie ein gleichmäßiges, gut dekoratives Aussehen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von stranggepreßten, kaltausgehärteten Profilen aus der Aluminiumlegierung des Typs AlZnMg 0,5, bestehend aus 4 bis 5°/_0> vozugsweise 4,5 bis 4,7% Zink, 0,4 bis 0,7 %, vorzugsweise 0,5 bis 0,6 % Magnesium, Rest Aluminium und zusätzlich bis zu je 0,4% Eisen, Silicium, Kupfer und/oder bis zu je 0,1 % Chrom, Mangan, Beryllium, Zirkonium, Titan, Bor, Nickel, d adurch gekennzeichnet, daß die zu verpressenden Gußbarren ohne vorherige Homogenisierung bei einer so niedrigen Temperatur und bei einer Preßgeschwindigkeit bis über 100 m/min gepreßt werden, daß die austretenden Profile eine Oberflächentemperatur von nicht mehr als etwa 400° C aufweisen, und daß sie anschließend ohne Lösungsglühen und ohne beschleunigte Abkühlung unter Erzielung ausreichender Festigkeit lediglich kaltausgehärtet werden, wobei die so hergestellten Profile nachher gegebenenfalls anodisch oxydiert werden können, ohne daß eine Streifenbildung auftritt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stranggepreßten, kaltausgehärteten Profilen aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlZnMg 0,5, bestehend aus 4 bis 5%, vorzugsweise 4,5 bis 4,7% Zink, 0,4 bis 0,7 %, vorzugsweise 0,5 bis 0,6% Magnesium, Rest Aluminium und zusätzlich bis zu je-0,4% Eisen, Silicium, Kupfer und/oder bis zu je 0,1% Chrom, Mangan, Beryllium, Zirkonium, Titan, Bor, Nickel.

Vor allem .für die Anwendung im Bauwesen werden in zunehmendem Maße stranggepreßte Profile aus Aluminiumwerkstoffen eingesetzt. Um eine wirtschaftliche Fertigung zu gewährleisten, sollen solche Profile aus einer Legierung bestehen, die sich durch gute Preßeigenschaften bei gleichzeitig hoher Festigkeit auszeichnet. Man verwendet daher heute ausnahmslos den Werkstoff AlMgSi 0,5, derwarmausgehärteteine Festigkeit von 22 kp/mm² hat und nach dem anodischen Oxydieren eine glatte Oberfläche von heller Farbe aufweist. Die Zusammensetzung dieser Legierung ermöglicht es, in Verbindung mit einer besonderen Wärmebehandlung der Gußbarren die Profile mit Geschwindigkeiten bis zu 70 m/min auszupressen.

Der Werkstoff AlMgSi 0,5 wird üblicherweise wie folgt verarbeitet:

Homogenisieren der Gußbarren bei 560°C mit anschließender gezielter Abkühlung, Anwärmen der Barren auf 480 bis 500°C und Auspressen, Abkühlen der Profile durch Luftabblasen an der Presse, Recken und Richten, Warmaushärten 16 bis 8 Stunden bei 160 bis 180°C.
Die Profile werden später anodisch oxydiert.

Obwohl dieser Werkstoff heute allgemein angewendet wird, treten bei der Verarbeitung im praktischen Betrieb doch leicht Störungen auf. So müssen die Profile beim Austritt aus der Presse mindestens eine Temperatur von 500° C aufweisen, da dies gleichzeitig die Lösungsglühtemperatur ist. Im Laufe des Preßvorganges tritt jedoch allgemein eine Erwärmung auf, die insbesondere bei hohen Preßgeschwindigkeiten dazu führen kann, daß die Profile überhitzt werden und hierdurch eine rauhe Oberfläche bzw. im Extremfall Kantenrisse zeigen. Es wäre daher wünschenswert, niedrigere Preßtemperaturen anzuwenden, doch wird dann die erforderliche Mindestfestigkeit nicht mehr erreicht.

Zudem ist die Oberfläche der frisch gepreßten Profile, die ein dekoratives Aussehen haben soll, bei der weiteren Verarbeitung im Betrieb relativ empfindlich gegen Fingerabdrücke, Schwitzwasser u. a., da sie erst durch die zuletzt vorgenommene anodische Oxydation

ίο ihre volle Beständigkeit erhält. Dies hat dazu geführt, daß die Profile sofort nach dem Pressen mit einem Korrosionsschutzöl versehen werden, doch muß dieses öl zur Vermeidung einer Fleckenbildung vor der Warmauslagerung wieder entfernt und die Profile müssen anschließend erneut eingefettet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von stranggepreßten Profilen aus einer Aluminiumlegierung mit gleich guten Preßeigenschaften auf einer anderen Basis zu entwickeln, bei dem einmal eine niedrigere Preßtemperatur angewendet, zum anderen auch der gesamte Betriebsablauf vereinfacht, d. h. die Profile ohne Lösungsglühen direkt kalt ausgehärtet werden.

Ein solcher Werkstoff wurde in der Reihe der AlZnMg-Legierungen gefunden. Es ist bekannt, daß sich beispielsweise Legierungen mit 4% Zink und 1% Magnesium relativ gut verpressen lassen und in kalt- und warmausgehärtetem Zustand ausreichende Festigkeitswerte aufweisen. Die Preßeigenschaften eines solchen Werkstoffes sind jedoch noch nicht ausreichend, - da insbesondere durch den Mg-Gehalt die Plastizität stark herabgesetzt wird. Eine Senkung des Mg-Gehaltes unter etwa 0,8 % führt jedoch — wie festgestellt wurde — zu einer starken Verminderung der Warmaushärtbarkeit, so daß AlZnMg-Legierungen dieser Zusammensetzung keine Beachtung geschenkt wurde. Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren zur Herstellung von stranggepreßten, kaltausgehärteten Profilen aus einer Aluminiumlegierung des Typs AlZnMg 0,5, bestehend aus 4 bis 5%, vorzugsweise 4,5 bis 4,7% Zink, 0,4 bis 0,7 %> vorzugsweise 0,5 bis 0,5 % Magnesium, Rest Aluminium und zusätzlich bis zu je 0,4% Eisen, Silicium, Kupfer und/oder bis zu je 0,1 % Chrom, Mangan, Beryllium, Zirkonium, Titan, Bor, Nickel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu verpressenden Güßbarren ohne vorherige Homogenisierung bei einer so niedrigen Temperatur und bei einer Preßgeschwindigkeit bis über 100 m/min gepreßt werden, daß die austretenden Profile eine Oberflächentemperatur von nicht mehr als etwa 400⁰C aufweisen, und daß sie anschließend ohne Lösungsglühen und ohne beschleunigte Abkühlung

_; unter Erzielung ausreichender Festigkeit lediglich

v- kaltausgehärtet werden, wobei die so hergestellten Profile nachher gegebenenfalls anodisch oxydiert werden können, ohne daß eine Streifenbildung auftritt. Die Legierung ist ausgezeichnet verpreßbar und bringt gegenüber den vorerwähnten Legierungen des Typs AlMgSi 0,5 erhebliche Vorteile mit sich. Während beispielsweise die Barrenhomogenisierung für die Verpreßbarkeit von AlMgSi 0,5 eine entscheidende Bedeutung hat, können Barren aus der Legierung AlZnMg 0,5 — wie gesagt — ohne Homogenisierung verpreßt werden, wobei Preßprofile erhalten werden, die trotz der fortgefallenen Wärmebehandlung gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Legierung ist nämlich noch in erheblichem Maße kalt aushärtbar, was man nicht vermutet hatte, da eine Warmaushär-