DE3008679A1

DE3008679A1 - Tiefziehfaehiges blech oder band aus nichteisen-metall oder legierung daraus, insbesondere aus aluminium sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE3008679A1
Application number: DE19803008679
Authority: DE
Inventors: Friedrich Prof. Dr.-Ing.habil. 8051 Neufahrn Fischer
Original assignee: Vereinigte Metallwerke Ranshoffen Berndorf AG
Current assignee: Austria Metall AG
Priority date: 1980-03-06
Filing date: 1980-03-06
Publication date: 1981-09-10
Also published as: US4634475A; EP0035718A1; DE3008679C2; ATE8853T1; EP0035718B1

Description

Anmelder: Vereinigte Metallwerke Ranshofen-Berndorf AG, Braunau am Inn, Österreich

Titel: Tiefziehfähiges Blech oder Band aus Niohteisen-Metall oder Legierungen daraus, insbe

sondere aus Aluminium sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein tiefziehfähiges Blech oder Band aus Nichteisen-Metall oder Legierungen daraus, insbesondere aus Aluminium, mit einer für das Tiefziehen behandelten Oberfläche. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung dieses Bleches, Bandes, od. dgl.

Es ist bekannt, daß beim Tiefziehen von Blechen, insbesondere von relativ dünnen Bleohen, den Reibungsverhält— nissen zwischen Niederhalter und dem Ziehteil besondere Bedeutung zukommt, weil diese das Nachfließen des Werkstoffes in die Matrize beeinflussen. Um falten- und rißfreie Werkstücke zu erhalten, sind neben diesen Reibungsverhältnissen noch weitere Parameter, wie Werkstoff, Ziehteilform, Ziehspalt, Niederhalterdruck, usw. aufeinander abzustimmen. So kann die Faltenbildung am Ziehteil nicht durch unbegrenzte Erhöhung des Niederhalterdruckes verhindert werden, weil erhöhte Reibungskräfte zur Rißbildung im Ziehteil führen. Auch der Einsatz von Schmiermitteln erbringt nicht den erwünsohten Erfolg , wenn die üblichen glatten oder gerichteten Oberflächenstrukturen verwendet werden. Der Schmiermittelfilm wird in diesem Falle vom Niederhalter weggequetscht, so daß die Reibung an dieser Stelle höchster Beanspruchung rasch ein unzulässiges Maß annimmt und zum Reißen des Ziehteiles führt. Es ist ferner bekannt, daß eine Verbesserung der Reibungsverhältnisse im Ziehspalt und im Niederhalter er-

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zielt wird, wenn anstelle der üblichen walzblanken, mattgewalzten, gebürsteten, geschliffenen oder auch mit Tiefziehfolie beschichteten Platinen-Oberfläohe eine gerauhte Oberfläche verwendet wird, die an der Berührungsfläche Werkzeug—Platine den Aufbau eines hohen Schmiermitteldruckes ermöglicht. So ist es bekannt, beim Falzen von Aluminium und Aluminiumlegierungen Arbeitswalzen mit riefenförmigen Vertiefungen, die durch Schleifen erzeugt werden (AT-PS 3^5 236), bzw. muldenförmigen Verliefungen, die durch Sandstrahlen erzeugt werden (AT-PS 3^7 38?)» anzuwenden, um einen großen Abwalzgrad von 70 - 95$ zu erzielen, da durch die Vertiefungen das Schmiermittel beim Walzen festgehalten wird. Ein auf diese Weise erzeugtes Blech verhält sich jedoch beim nachfolgenden Tiefziehen nicht günstig, weil die Vertiefungen infolge des hohen Abwalzgrades durch eine starke Längserstreckung in Längsrichtung gezogen und somit gerichtet werden, worauf sie dem Schmiermittel beim Ziehen ein Ausweichen in dieser Richtung ermöglichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein zum Tiefziehen geeignetes Blech oder Band mit einer verbesserten Oberfläche zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Blech, Band od.dgl. dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche Mikrorauhigkeiten von etwa 0,8 bis 5 /^um aufweist, die auf die Oberfläche fein verteilt überwiegend schlanke Spitzen zeigen.

Es hat sich gezeigt, daß ein Ziehteil mit einer derart ausgebildeten Mikro-Oberfläche beim Tiefziehen sehr günstige Reibungsverhältnisse zwischen Niederhalter und Ziehteil schafft, die ein qualifiziertes Nachfließen des Werkstoffes in die Matrize ermöglichen und so die Risse- und Faltenbildung weitgehend vermieden wird. Eine solche Mikro-Oberfläche führt bei Anwendung eines Schmiermittels.

zu besonders günstigen Reibungsverhältnissen, weil die

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spitzen Profile der Rauhigkeiten in Verbindung mit dem aufgesetzten Niederhalter das Schmiermittel abdiohten und am Wegdrücken hindern.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mikro-Vertiefungen im Bereich ihres Grundes zur Vermeidung einer Kerbwirkung abgeflacht oder abgerundet sind.

. Es hat sich ferner als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Mikro-Profil des Bleohes eine möglichst niedrige Härte aufweist.

Erfindungsgemäß läßt sich die Mikro-Oberfläche an einem Blech oder Band am einfachsten und besten durch Nachwalzen erreichen, wenn die Walze mittels Sandstrahlung entsprechend aufgerauht ist.

Zweckmäßig ist es, wenn die Walzung mit mindestens einer aufgerauhten Walze in einem letzten Walzgang mit einer Dickenabnahme von höohstens 6$, vorzugsweise 3$, erfolgt.

Die Walzung soll zur Erzielung eines weichen, rekristallisierten Gefüges im Bereich der Mikroerhebungen vor dem Lösungs- oder Weichglühen erfolgen.

Nachfolgend wird ein Aluminiumbleoh bzw. -band gemäß der Erfindung beschrieben, das auch in der Zeichnung sohematisoh dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Blechquerschnitt mit einem spitzen Oberflächen-Profil,
Fig. 2 einen Schnitt durch das gleiche Blech, jedoch mit aufgedrücktem Niederhalter und

Fig. 3 einen Blechquerschnitt mit einer ungünstigeren Mikro-Oberfläche.

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Beim dargestellten Blechausschnitt 1 erlieben sich auf der Oberfläche Mikro-Profile 2, die im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind. Sie haben die Form schlanker Kegel mit den Spitzen 3- Die Vertiefungen h zwischen den Profilen sind zweckmäßig abgeflacht oder abgerundet, um Kerbwirkungen zu vermeiden. Die Mikro-Oberflache ist mit einem Schmiermittel 5 bedeckt. Wie aus Fig. 2 zu sehen ist, werden die Spitzen der Profile 2 durch einen Niederhalter 7 bei 8 geplattet, wobei die Vertiefungen abgedichtet werden, so daß die aufgenommene Schmiermittel-Füllung eingeschlossen bleibt.

Um diese gewünschte Mikro-Oberflache zu erhalten, schlägt die Erfindung ein Nachwalzen mit Walzen vor, deren WaIzfläche so sandgestrahlt ist, daß eine weitgehend gleichmäßige Oberfläche entsteht, die durch eine geringfügige Abplattung der gestrahlten Profile auf der Walze keine scharfen Kerben im Profilgrund des damit gewalzten Bleches ergibt. Als optimale Rauhigkeit wurde Ra mit 1,5 bis 3>3 /um ermittelt. Um eine Ausrichtung bzw. Orientierung der Oberflächenstruktur durch die Verformung zu vermeiden, ist es außerdem günstig, den WaIzstich nicht wesentlich größer als 3% zu wählen. Insbesondere für komplizierte Ziehteile, bei denen bis an die Grenze der Verformbarkeit gegangen wird, ist der Walzstich vor einem Weich- oder Lösungsglühen, je nach eingesetzter Legierung, durchzuführen. Durch das nachträgliche Glühen werden die beim Nachwalzen erhärteten Profile wieder erweicht, wodurch die Spitzen durch den Niederhalter leichter abgeplattet werden können. Das Glühen kommt somit der Forderung nach einer möglichst

weichen Charakteristik des Mikro-Profiles nach. Die Glühung soll so beschaffen sein, daß ihre Wirkung möglichst nur auf eine Beeinflussung des Mikro-Profiles ausgerichtet ist und die mechanisch technologischen Werte des Grundmaterials nicht unerwünscht beeinflußt werden.

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Die zum Nachwalzen der Bleche zu verwendenden Walzen werden zweckmäßig in einer Kabine sandgestrahlt. Die Walzenhärte soll mindestens 95 Shore-C betragen. Dazu kann ein Strahl aus Stahlgußbruch mit einer Härte HRC 62 bis 65 und den Körnungen Nr. 2 bis Nr. 4 bei einer maximalen Korngröße 0,5 bis 1,5 mm und abgesiebtem Feinanteil verwendet werden. Die Schleudergeschwindigkeiten sollen 50 bis 150 m/s betragen. Die Bestrahlung erfolgt · bei rotierender Walze und unter Axialverschiebung des _r10" Strahles.

Das Weichglühen wird zweckmäßig in einem kontinuierlich arbeitenden Banddurchzugsofen mit oder ohne Schutzgas durchgeführt. Die Durchlaufzeit durch den Ofen soll zwisehen 30 bis 90 Sekunden, vorzugsweise 50 bis 60 Sekunden, und die Endtemperatur des Bandes 400 bis 550 C, vorzugsweise 490 bis 52O⁰C, betragen.

Die Versuche zur Beurteilung der Verbesserung der Tiofziehfähigkeit durch Erzeugen einer Mikro-Oberflache wurden mit den Aluminiuralogierungen AlMg4 und AlMg Si für großflächige, komplizierte Tiefziehteile für die Fahrzeugindustrie mit Platinengrößen von 900 χ 1.550 mm durchgeführt. Zum Vergleich wurden Platinen aus den gleichen Werkstoffen, jeweils sogar aus den gleichen Warrabändern, aber mit walzblanker und mattor sowie mil Tiefziehfolie beschichteter raattgewalzter Oberfläche herangezogen. Die Platinendicke war 1,0 mm. Alle Platinen, auch die kunststoffbeschichteten wurden befettet.

Bei den Tiefziehversuohen mit den erfindungsgemäß ausgeführton Mikro-Oborflächen zeigte bereits der um 10-15$ niedrigere Preßdruck, der zur Herstellung des Tiefziehteiles notwendig war, den Einfluß auf die lioibungsverhältnisse. Die gewählten, komplizierten Tiefziehkörper ergaben bei den Vergleiohsvarianten 50 bis 100$ Ausschuß durch ßißbildung, während von 40 tiefgezogenen Teilen mit der gewählten Mikro-Oberflache, er-

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zeugt durch Walzen, Ra = 1^8 yuin, kein Ausschuß entstand. Weitere war die Faltenbildung, zu deren Vermeidung bei den Vergleichsblechen ein relativ Jioher Niederhalterdruck erforderlich war, bei den Blechen mit Mikro-

5 Oberfläche deutlich geringer^ so daß zur weiteren Erhöhung der Sicherheit gegen Beißen, der Niederhalterdruck sogar etwas reduziert werden konnte.

Die Erfindung ~beschränkt sich nicht auf das in den Fig.

1 und 2 dargestellte Ausführungsbeisplel. So müssen nicht sämtliche Mikro-Erhebungen eine gleichmäßige Kegelf orm aufweisen. Die Erhebungen können in der Höhe auch voneinander abweichen, wie auch die Querschnittsflächen parallel zur Höhen- oder Basisachse durchaus recht vielgestaltig sein können. Wesentlich hingegen ist, daß die Mikro-Profile in nicht ausgerichteter, sondern gegeneinander versetzter Anordnung in möglichst feiner Verteilung auf der Blech-Oberfläche ausgebildet sind. Dadurch wird ein ausreichendes und gleichmäßiges Fachfließen des Werkstoffes in die :■ Matrize bzw. das Gesenk erreicht und bei Anwendung eines Schmiermittels zudem ein Wegdrücken desselben weitgehend vorhindert.

Bei einem Mikro-Profil gemäß Fig. 3 der Zeichnung mit sehr unregelmäßig verteilten, blockartigen Erhebungen IO und mit größeren Zwischenräumen 11, einer sogenannten Tafelberg-Oberfläche, lassen sich nicht die vorerwähnten Vorteile erzielen.

Die Erfindung soll alle möglichen Verfahren, wie chemischer, mechanischer, thermischer od.dgl. Art einschliessen, die geeignet sind, die vorgeschlagene Mikro-Oberfläche herzustellen.

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Claims

Anmelder: Vereinigte Metallwerke Ranshofen-Berndorf AG, Braunau am Inn, Österreich

Titel: Tiefziehfähiges Blech oder Band aus Nichteisen-Metall oder Legierungen daraus, insbesondere

aus Aluminium sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Ansprüche:
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(l.JTiefziehfähiges Blech, Band od.dgl. aus Nichteisen-Metall oder Legierungen daraus, insbesondere aus Aluminium, mit einer für das Tiefziehen behandelten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche Mikrorauhigkeiten von etwa 0,8 bis 5 /um aufweist, die auf
die Oberfläche fein verteilt überwiegend sohlanke Spitzen zeigen.
2. Tiefziehfähiges Blech nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeiten 1,5 bis 2 yum betragen.
3. Tiefziehfähiges Blech nach Anspruh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrovertiefungen (4) im Bereich ihres Grundes zur Vermeidung von Kerbwirkungen abgeflacht oder abgerundet sind.

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4. Tiefziehfähiges Blech nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Profile (2), insbesondere an ihren Spitzen (3) im weichen Zustand vorliegen..
5. Verfahren zur Herstellung eines tiefziehfähigen Bleches, Bandes od.dgl. gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche durch Walzen profiliert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung im letzten Walzgang erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6^ dadurch gekennzeichnet, daß der Walzgang mit einer Dickenabnahme von höchstens 6% durchgeführt wird.·«
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzgang mit einer Dickenabnahme von etwa 3%

erfolgt. " . .
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikro-Profile nach ihrer Formung weichgeglüht werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Blech-Oberfläche mit einer Walze, deren Oberfläche mit Stahlgußbruch mit einer Härte HRC 62 bis 65 und den Körnungen Nr. 2 bis Nr. 4 bei einer Schleudergeschwindigkeit von 50 bis 150 m/s bestrahlt ist, gewalzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch' gekennzeichnet, daß zum Weichglühen die Bänder durch "einen Banddurchzugsofen mit einer Geschwindigkeit zwischen 30 bis 90 Sekunden geführt werden und die Endtemperatur des Bandes 400 bis

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55O⁰C beträgt.