DE2252930C3

DE2252930C3 - Verfahren zur Verbesserung der Kaltbiegbarkeit von Blechen aus Zink-Aluminium-Legierungen

Info

Publication number: DE2252930C3
Application number: DE19722252930
Authority: DE
Inventors: Colin John Horfield Bristol Swanson (Grossbritannien)
Original assignee: ISC Alloys Ltd
Current assignee: ISC Alloys Ltd
Priority date: 1971-11-04
Filing date: 1972-10-27
Publication date: 1976-03-11

Description

Materials erreichbar sind, Biegebeanspruchungen zu widerstehen, ohne zu reißen.

Da superplastische Legierungen durch ihren hohen Grad an Dehnungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit gekennzeichnet sind, ist es offensichtlich, daß die während des Kaltbiegens auftretenden Schwierigkeiten dadurch vermieden werden können, daß die Geschwindigkeit eines derartigen Biegens verringert wird. Obwohl dieser Lösungsweg in wenigen Fällen annehmbar sein kann, ist er kaum für Formvorgänge im wirtschaftlichen Maßstab verwendbar.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art, liegt nun der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, welche bewirken, daß die superplastischen Bleche beim Kaltbiegen den hierbei auftretenden Biegebeanspruchungen standhalten, ohne daß eine Verringerung der Biegegeschwindigkeit in Kauf genommen werden müßte. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bleche vor oder nach der superplastisehen Formung, aber vor dem Kaltbiegen bei einer Temperatur in dem Bereich zwischen 150 und 250° C angelassen werden.

Vorzugsweise erfolgt das Anlassen zwischen 1 und 2 Stunden lang.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß das Anlassen vor der superplastischen Formung durchgeführt wird und daß die superplastische Formung bei einer Temperatur zwischen 200 und 250° C erfolgt.

Beispielsweise wird gewalztes superpiastisches, aus einer Zink-Aluminium-Legierung bestehendes Blechmaterial bei ungefähr 200° C für mindestens 1 Stunde angelassen, sodann das Vakuum oder Druckformen bei 200 bis 250° C durchgeführt, und anschließend läßt man das geformte Blech auf Raumtemperatur (etwa 20⁰C) abkühlen, ehe das Biegen erfolgt.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert.

In den Tabellen 1, 2 und 3 sind die Ergebnisse von Biegeversuchen an Streifen der Abmessungen 6,35 X 82,55 mm, die aus einer Zink-Aluminium-Leeierung (78 Gewichtsprozent Zink, 22 Gewichtsprozent Aluminium und 0,15 Gewichtsprozent Kupfer als ternäres Element) bestehen, um die verschiedenen Biegeradien (in mm) für drei verschiedene Blechdicken zusammengefaßt, d. h. für Blechdicken von 0,635, 1,270 und 1,905 mm. Die Proben wurden 1 Stunde lang bei 200 und 25O⁰C angelassen und dann kalt um die angegebenen Radien gebogen.

Die Benotung der Wirkung des Biegeversuches ist auf die folgende Skala bezogen:

Note Grad des Rtißens ,

1 vollständiger Bruch

3 schwere Risse

5 mittlere Risse

7 leichte Risse

9 keine Risse

Es ist offensichtlich, daß geradzahlige Benotungen der Biegeeigenschaften Zwischenstufen der Rißbildung bezeichnen, d. h. Risse, die zwischen den durch die uneeraden Noten bezeichneten Rißarten liegen.

Tabelle 1 — Blech von 0,635 mm Stärke

Biegeradius	Zustand nach dem Biegen bei	Anlaßtemperatur	25O⁰C	250⁰C	25O⁰C
	Raumtemperatur	200⁰C
			9	9
	ohne An	9	9	9
(mm)	lassen	9	9	5
6,350	9	9	9	5
3 175	9	9	9	5
2,032	9	9	9	6
1,016	9	8
0,508	6	Blech von 1,270 mm Stärke
0	6	Zustand nach dem Biegen bei
Tabelle 2 —		Raumtemperatur	Anlaßtemperatur	Anlaßtemperatur
Biegeradius			200° C	200⁰C
		ohne An
	lassen	9
	9	9
(mm)	5	5
6,350	1	5
3,175	I	5
2,032	1	5
1,016	1	Blech von 1,905 mm Stärke
0,508		Zustand nach dem Biegen bei
0	Raumtemperatur
Tabelle 3 —
Biegeradius	ohne An
	lassen


(mm)

6,350
3,175
2,032
1,016
0,508
0

9
5
3
4

4
3

9 5 4 5 4 4

Obwohl ein Erhöhen der Anlaßtemperatur auf 250° C zu einer weiteren Verbesserung der Biegeeigenschaften führt, können praktische Schwierigkeiten auf Grund der Verformung des geformten Bauteiles auftreten. Daß die Temperatur des Anlassens in der Größenordnung von 200° C liegen soll, ist in Tabelle 4 veranschaulicht, in welcher Blechmaterial von 1,270 mm Dicke aus einer Zink-Aluminium-Legierung (die 70 Gewichtsprozent Zink, 30 Gewichtsprozent Aluminium und 0,01 Gewichtsprozent Magnesium als ternäres Element enthält) 24 Stunden lang bei verschiedenen Temperaturen angelassen wurde, ehe der Kaltbiegeversuch durchgeführt wurde.

Tabelle 4 — Wirkung der Temperatur

Biegeradius	Zustand 1	bei	^DC 15O⁰C	200⁰C	250° C
	lach (
	Jem Biegen 1	Anlaßtemperatur	8	9	9
	Raumtemperatur	100'	7	9	9
(mm)			1	6	8
6,350	ohne An	1	1	4	7
3,175	lassen	1	1	4	7
2,032	1	1	1	4	7
1,016	1	1
0,508	\	1
0	1	1
1
1

Es ist erkennbar, daß in einem gewissen Maße die , den superplastischen Eigenschaften weg. Das einstün-Verbesserung der Kaltbiegbarkeit, welche durch das dige Anlassen bei 200° C jedoch hat wahrscheinlich davorgeschaltete Anlassen erreicht wird, durch ein eine vernachlässigbar kleine Wirkung auf derartige Kornwachstum in der superplastisch in Legierung er- superplastische Eigenschaften,
zielt wird. Ein zunehmendes Komwachstum führt von 5

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung d g

barkeit von Blechen aus Zink-Aluminium-Legierungen, die bereits ein Gefüge besitzen, das eine superplastische Verformung durch Druck oder Vakuum möglich macht, und die nach der super-

gemacht werden, wie dies aus S. 6, Absatz 2, dieser

werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlassen zwischen 1 und 2 Stunden lang erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 20 Druckschrift hervorgeht, und zwar durch eine spezigekermzeichnet, daß das Anlassen vor der super- fische thermische Vorbehandlung. Hierbei geht es plastischen Formung durchgeführt wird und daß

die superplastische Formung bei einer Temperatür zwischen 200 und 250° C erfolgt.

darum, daß es trotz der zusätzlich vorgesehenen Legierungselemente, wie Magnesium, Kupfer, Nickel oder Silber, nicht ausgeschlossen wird, daß die bekannten Legierungen die Eigenschaft der Superplastizität erhalten können, wenn eine entsprechende Wärmebehandlung angewendet wird. In Absatz 2 auf S. 6 der DT-OS 19 22 213 wird ein Beispiel für eine

derartige Wärmevorbehandlung angegeben, und zwar

wurde eine Legierung mit 78 Teilen Zink, 22 Teilen Aluminium und 0,15 Teilen Magnesium 2 Stunden lang bei 360° C vorbehandelt und dann 2 Minuten bei 188⁰C isotherm behandelt. Bei der anschließen-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesse- den Zugfestigkeitsuntersuchung bei einer Prüftemperung der Kaltbiegbarkeit von Blechen aus Zink-Alu- 35 ratur von 250° C ist dann festgestellt worden, daß minium-Legierungen, die bereits ein Gefüge besitzen, diese Legierung eine Dehnung von 450% besitzt und

damit superplastisch geworden ist. Ferner gibt Tabelle V auf S. 12 der DT-OS 19 22 213 verschiedene Vorbehandlungszustände an, auf Grund deren bei der nachfolgenden Prüfung superplastische Eigenschaften der entsprechenden Legierungen festgestellt

(das eine superplastische Verformung durch Druck oder Vakuum möglich macht, und die nach der euperplastischen Formung noch einem Kaltbiegevorgang unterworfen werden müssen.

Mit »Superplastizität« wird derjenige Zustand bereichnet, in dem eine Legierung" eine erbebliche Empfindlichkeit der Dehnungsgeschwindigkeit auf-Iveist. Die Empfindlichkeit der Dehnungsgeschwindig-

worden sind. Die aus der vorerwähnten Druckschrift bekannten Verfahrensschritte dienen also gegebenenfalls erst zur Einstellung eines Gefüges, das eine

keit, die mit m bezeichnet ist, ist die Exponential- 45 superplastische Verformung ermöglicht.

variable in der Formel

tvobei α die Spannung in der Dimension Last pro Flächeneinheit, ζ die Dehnungsgeschwindigkeit in tfer Dimension Längenänderung pro Zeiteinheit und IC eine Konstante darstellt, welche als Dehnungsgeschwindigkeitskoeffizient bezeichnet ist.

Aus der DT-OS 15 58 521 sind Nickel-Chrom-Legierungen bekannt, die sich als superplastische Werkstoffe eignen, d. h. die superplastisch verformbar sind.

Im übrigen wird bei der vorliegenden Erfindung grundsätzlich als bereits bekannt vorausgesetzt, einen aus einer Legierung bestehenden Rohling vorzube· handeln, um die Eigenschaft der Superplastizität zu erzeugen, und zwar mittels einer aus Wärmebehand-

Während das Vorhandensein einer erheblichen Deh- 55 lung und Abschrecken bestehenden Behandlungs-•ungsgeschwindigkeitsempfindlichkeit m die größt- uvhnik, worauf dem so vorbehandelten Rohling die mögliche Dehnung bestimmt, der eine Legierung
unterzogen werden kann ohne zu brechen, ist der

Dehnungsgeschwindigkeitskoeffizient K von Bedeu-

Ubereinstimmung mit der Form einer Formfläche mittels Mediendruck oder Vakuum mitgeteilt wird. Nach diesem Formvorgang kann jedoch der Rohling tung, um die Festigkeit des Materials und folglich die 60 einer weiteren Bearbeitung bedürfen, um ein weiteres Menge an Arbeit zu bestimmen, die eingesetzt wer- Formmerkmal zu erzeugen. Beispielsweise kann ein den muß, um einen bestimmten Verformungsvorgang Flansch an dem fertigen Gegenstand erforderlich zu erreichen. _sej_n> und dies kann einen Biegevorgang an minde-

In der DT-OS 19 22213 werden Zink-Aluminium- stens einem Teil des geformten Gegenstandes beLegierungen beschrieben, die 70 bis 82 Gewichtspro- 65 dingen.

zent Zink und außerdem im wesentlichen Aluminium Es kann gezeigt werden, daß die angestrebten

enthalten, und zur Erzielung verbesserter Eigenschaf- Eigenschaften superplastischer Legierungen lediglich ten dieser Legierungen wird vorgeschlagen, den Zink- auf Kosten einer Verringerung in der Fähigkeit des