DE905323C

DE905323C - Process to increase the impact strength of rivets made of self-expanding aluminum alloys

Info

Publication number: DE905323C
Application number: DED5708D
Authority: DE
Inventors: E Von Rajakovics Und Blohm Dr
Original assignee: DUERENER METALLWERKE AG
Current assignee: DUERENER METALLWERKE AG
Priority date: 1939-11-16
Filing date: 1939-11-16
Publication date: 1954-03-01
Also published as: FR867714A; DK62972C; CH220269A

Description

Verfahren zur Erhöhung der Schlagbarkeitsdauer von Nieten aus selbsthärtenden Aluminiumlegierungen Niete aus hochfielsten äushärtbaren selbsthärtenden Alumini,u;rnlogierungen der Gattung AI-Cu-Mg werden: bekanntlich in kaltem Zustand genietet. Sie werden veredelt, d. h. bei Temperaturen von etwa 50o°' C geglüht und abgeschreckt und müssen. dann je nach der Lagertemperatur innerhalb einer bestimmten Zeit verarbeitet werden, da sie bei länge!re!r Lagerdauer zu, stark aushärten und sich nicht mehr einwandfrei schlagen lassen (s. z. B. M. Abraham, »Zeitschrift für Meta:llkunde!«, 25. Jahrgang, 1933, S.203 bis 2o6, insbesondere Abb.6, und v. Z e e r 1 e -d e r, Zeitschrift »Aluminium «, 17. Jahrg., 1934, S. =38 bis i40). Die zulässige Lagerdauer, die man als. zulässige Schlagbarkeitsdauer beizedchriet, beträgt beispielsweise bei einer Legierung mit 4,2% Cu, 0,8"/o Mg, 0,3% Mn, etwa 0,3% Si, Rest handelsübliches Aluminium bei fo° C etwa 8 Stunden, bei 201°' C etwa 21/2 Stunden, beii 30°' C etwa i 1/4 Stunde. Diese Lagierzeiten sind auch noch eitwias von den Legierungszusammensetzungen abhängig, und zwar derart, daB insbesondere bei geringerem Mg-Gehailt etwas iän!gere Lagerzeiten möglich sind.Method for increasing the impact resistance of rivets made of self-hardening aluminum alloys Rivets made of the most highly hardened, self-hardening aluminum and rivets of the Al-Cu-Mg type are: as is known, riveted in the cold state. They are refined, ie annealed and quenched at temperatures of around 50o ° C, and they have to be. then, depending on the storage temperature, they can be processed within a certain time, because if they are stored for a longer period of time they harden strongly and can no longer be beaten properly (see BM Abraham, "Zeitschrift für Meta: llkunde!", 25th year, 1933, p.203 to 2O6, especially Fig.6, and v. Z eer 1 e -der, journal "aluminum" 1 7. Vol. 1934, p = 38 to i40). The permissible storage period, which can be called. permissible impact duration is for example an alloy with 4.2% Cu, 0.8 "/ o Mg, 0.3% Mn, about 0.3% Si, the remainder being commercial aluminum at fo ° C about 8 hours, at 201 Approximately 21/2 hours at 30 ° C. These storage times are also partly dependent on the alloy composition, in such a way that somewhat longer storage times are possible, especially with a lower Mg content .

Es sind nun gelegentlich Schwierigkeiten aufgetreten, weil die Niete unrunde, rissige Schließköpfe ergeben. Man hatte festgestellt, da,B dieses auf das Grobkörnigwerden des Nietschaftes bei der VeredJungsglühung (Lösungsglühen) der aus weichgeglühlem Nietdraht herges.elltein Niete zurückzuführen war. Be'i der fortlaufenden. Herstellung großer Nietmengen gleicher Abmessungen weitet sich nämlich die Niets:ohaftmatrize allmählich auf; der w'e'iche Niietdraht ,eirfäh,rt dann eineVerförmu:ng. die dem kritischen Verformu:ngsgrad entspricht und die bei der anschließenden Veredelung bei etwa 5o0'° C zur Grobkornbiildung führt. Zur, Beseitigung dieser Schwierigkeiten ist dann vorgeschlagen word'e'n, den weichgeglühtein: Nietdraht vor der Herstellung der Niete um Beträge von 2o bis 500/ö abz,azirehen. Hierbei war dann der kritische Verformungsgrad, der beim Schlagen des Nietes in der Nietmaschine im Nietschaft gelegentlich erreicht wurde und bei der Veredlungsglühung (Lösungsglühung) bei etwa 500°'C zur Grobkörnigkeit fü rt,ei, an allen Stellen des Nietes überschritten und ein überall feinkörniges Gefüge erzielt. Die. Schließköpfe; waren durchweg rund und'. rißfrei.Difficulties have now occasionally occurred because the rivet out-of-round, cracked locking heads result. It had been found that, B this on the The rivet shank becomes coarse-grained during refinement annealing (solution annealing) made from annealed rivet wire was. Be'i the ongoing. Production of large quantities of rivets of the same dimensions expands Namely, the rivets: adhesive matrix gradually open; the soft rivet wire, energized, red then a deformation. which corresponds to the critical degree of deformation and which at the subsequent refinement at about 50 ° C leads to the formation of coarse grains. To the, Elimination of these difficulties was then proposed, the soft annealed stone: Before making the rivets, rivet wire should be deducted from 2o to 500 / ö, azir. Here was the critical degree of deformation that occurred when the rivet was hit in the riveting machine was occasionally reached in the rivet shank and during the finishing annealing (Solution annealing) at about 500 ° C to coarseness for, ei, at all points of the The rivet is exceeded and a fine-grain structure is achieved everywhere. The. Locking heads; were consistently round and '. crack free.

Praktisch blieb man mit dem Abziehgrad des «-eichen Nietdrahtes an der unteren Grenze, weil man befürchtete, mit den hohen Verformungsgraden die Niete nicht mehr einwandfrei herstellen zu körnen. So, gibt beispielsweise v. Z e e r 1 ei d e r i n seiniem Buch »Techno,logiie dies Aluminiums«, z. Aufl. 1934, S. 195/i96 bzw. 3. Aufl. 1938, S. 308/3o9 an, d'i'e Nietset aus elineim Nietdraht heir'-zustellen, der bei 1o bzw-. 50% über Fertigmaß liegenden Querschnitt weichgleigliiht und dann auf Feirtigmaß geizogen ist, d. h. aus einem weichgeglühten und 9 bzw. 33% abgezogenen Nietdraht herzustellen. Mit der Lagerdauer der veredelten Niete hielt man sich etwas an die obengenannten Zeiten gebunden, wie aus einer Arbeit von v. R a j a1 o v i c s in »Technischen Mitteilungen des, Hauses der Technik«. Essen,- 1938, S.529 ,bis 534, h:ervorg eht.In practice, you stayed with the degree of peeling of the-oak rivet wire the lower limit, because it was feared that the high degrees of deformation would lead to the rivets can no longer be produced perfectly. For example, v. Z e e r 1 in his book »Techno, logiie dies Aluminums«, z. Ed. 1934, pp. 195 / i96 or 3rd edition 1938, p. 308 / 3o9 to, d'i'e rivet set made of elineim rivet wire, the at 1o or-. 50% over the finished dimension, the cross-section is flexible and then is stingy, d. H. from a soft annealed and 9 or 33% peeled off Manufacture rivet wire. The shelf life of the refined rivets was kept a little bound to the above times, as shown in a work by v. R a j a1 o v i c s in "Technischen Mitteilungen des" Haus der Technik ". Essen, - 1938, p.529, bis 534, h: before.

Dieses bisher übliche Verfahren der Herstellung und von Nilehen aus aushärtbaren. Aluminiumlegierungen, insbesondere der Gattung AI-Cu-Mg, weist einigei botrie#blichei Unannchmli:chkeiten und' techni:schien Univollkommeinheiten auf, die durch das Verfahren gcimäß der Erfindung weii,tgeiNend behoben werden. Diiie ,einie Unannehmlichkeit des Verfahrens beisteht darin. daß 1, man: gezwungen ist, die Niiete innerhalb ganz bestimmter, bei deir üblichen Raumteimperatur von etwa. 20'°' C verhältnismäßig kurzier Zeiten nach dem Abschrecken zu schlagen, sofern.: man nicht zu,der noch umständlicherem Lagerurig der abgeschiricclde!n Niete in Eiskästen greifen wollte; falls innerhalb diesteir z:uläss,igien Schlagbarkeitsdauer ,die Niete nicht verarbeitet werden konnten, war ein erneutes Abschrecken notwendig. Die technisches Unvollkommenheiia Beis bisherigen Verfahrens kommt in einer verminderten @Sch.erfestigkeit des geschlagenen Nietes zum Ausdruck. Dadurch nämlich, daß oder Niet beireits kurze Zeit nach dem Abschrecken geschlagen werden ruß, werden die Vorgänge, die sich bei der natürlichen Aushärtung im Anschluß an das Abschrecken -in dem Matetrial abspielen und zur Verfestigung führen, gestört. DIei Folge davon ist, daß .di.e,Endfestigkeit des geschlagenen Nietes trotz deir Kaltverformung nicht oder gerade so'ebe'n die Festigkeit des nicht verformten, ungestört ausgehärteten Nietdrahtes oder Nietes erreicht.This previously common method of manufacture and from Nilehen curable. Aluminum alloys, in particular of the type Al-Cu-Mg, has some botrie # blichei inconsistent and techni: seemed unfinished units, which are substantially eliminated by the method according to the invention. Diiie That is one of the inconveniences of the procedure. that 1, one: is forced to the rivet within quite specific, at the usual room temperature of about. 20 '°' C relatively short times to beat after quenching, provided that: one does not admit to the even more cumbersome storage of the shielded rivets in ice boxes wanted to grab; if within this period, there is a good duration of impact, the The rivets could not be processed, a renewed quenching was necessary. The technical imperfection of the previous process comes in a diminished form @ Shear strength of the struck rivet expressed. Namely because or The soot will not be beaten by the side a short time after the quenching Processes that occur during natural hardening following quenching -Play in the material and lead to solidification, disturbed. The consequence of this is that .di.e, the final strength of the struck rivet, despite deir cold deformation, not or just about the strength of the undisturbed, undisturbed hardened Rivet wire or rivet reached.

Diese Mängel lassen sich durch das Verfahren gleimäß Erfindung verringern, nachdem es gelingt, die Schlagbarkeitsdauer der Niete zu erhöhen. Das Verfahren gemäß .der Erfindung besteht darin, daß der weichgeglühte Nietdraht vor der Verarbeitung auf Niete und dem Lösungsglühen der Niete bei 500' C und Abschrerken in Wasser in gleicher Weise wie zur Vermeidung der Grobko,rebi.ldueg bei Nieten kalt gezogen wird, jedoch um mindestens 35% Ou"-ir;schni;ttsabnahmia.These deficiencies can be reduced by the method according to the invention, after it is possible to increase the impact strength of the rivet. The method according to the invention consists in that the soft-annealed rivet wire is cold-drawn prior to processing on rivets and solution annealing of the rivets at 500 ° C. and scraping in water in the same way as to avoid the coarse, rebi.ldueg with rivets, however by at least 35% Ou "-ir;cut; ttsabnahmia.

Es wurde nämlich die überraschende Feststellung gemacht, daß die Schlaigbarkeitsdauer sich auf ein Vielfaches der bishetri!gen Schlagh,arleeiitsdauer steiärnern läßt, weinn man dein wmc,ichgeglühten Nietdroht vor :der Verarbeiitung auf Niete um Mindestein.s 35'% Querschnittsabnahme kalt zieht. Die obere Grenze des Abziehgrades ist im wesentlichen von der Legierungszusammensetzung, d. h. von der Ziehfähigkeit des weichgeglühten Drahtes und von deir Art der Niete abhängig, d'h; aus dem abgezogenen Nietdraht hergestellt werden sollen. The surprising observation was made that the duration of the riveting can be increased to a multiple of the previous impact, working time, if you cold pull your wmc, annealed rivet before processing on rivets by at least 35% reduction in cross-section. The upper limit of the degree of peel is essentially dependent on the alloy composition, ie on the drawability of the soft-annealed wire and on the type of rivet, d'h; are to be made from the withdrawn rivet wire.

So hat sich beisp,i,elsweisie, ergeben., daß Niete aus einer Legierung mit etwa 4,2 % Cu, 0,5 a/0 Mg, 0,3'0/a Mn, 0,3'10 Si si.ch im Mitttal noch bis zu, etwa 72 Stun;dlen bei' 20" C Lageirtemperatur schlagen lassen, wenn; sie gemäß Erfindung aus seinem Nietdraht hergestellt werden, der vor der Herstellung die!r ;Niete! weichgeglüht und dann 4o % kalt abgezügiein war. Wurde dieser Niedräht jedoch nur um 25% abgezogen, so betrug die Schlagbarkeitsdaner im Mittel nur, 8 Stunden,.For example, it has been found that rivets are made of an alloy with about 4.2% Cu, 0.5 a / 0 Mg, 0.3'0 / a Mn, 0.3'10 Si si.ch in the Mitttal up to, Let it beat for about 72 hours at a storage temperature of 20 "C, if; it is according to the invention be made from his rivet wire, which before production the! r; rivet! annealed and then it was pulled off 40% cold. However, if this low wire was only deducted by 25%, so the beatability lasted on average only 8 hours.

Es ergab sich weiter, daß die Schlagbärkeitsdaner der Niete gemäß Erfindung, insbesondere bei höheren Lagertemperaturen gegenüber den Nieten bisheriger Herstellungsart, sich noch viel günstiger verhielt. So wurde bei 50'° C Lagertemperatur eine Schlagbarkeitsdauer für dite Nietei aus weichgeglühtem und 40% verformtem Nietdraht zu etwa 24 'Stunden ermittelt. Bei 25 % verformtem Nietdraht beitrug die Schilaigb,a.rkeii:ts:dauer jedoch nur etwa z Stunde.It was also found that the hard-hitting man was doing its thing Invention, especially at higher storage temperatures compared to previous rivets Production method, behaved much cheaper. So was at 50 ° C storage temperature an impact resistance period for the rivet made of soft-annealed and 40% deformed rivet wire determined to about 24 hours. In the case of 25% deformed rivet wire, the Schilaigb, a.rkeii: ts: permanence contributed but only about z hour.

Diese, Erhöhung dieir Schilagbarkeitsdauer bedeutet eine außerordentliche betriebliche Erleichterung. Man hat nicht nur eiinie längere Zehrt zur Verarbeitung deir abgeschreckten, Niete zur Verfügung underspart sieh das nochmaligeAbschrierken der Ni e@tie, ,die innerhalb .dieir als zuläs:s,iig angesehenen v S chlagba,rkui,ts@dauer nicht verarbeitet werden konmtte, sondern man, isst .auch in der Lage, erheblich größerei Nietmeinigen auf einmal abzuschrecken, was zu vereiinfach@ten bpitrieblichen Ein'richtun'gen und vereinfachter Lagerhaltung führt.This increase in the skidability means an extraordinary one operational relief. You not only have a longer time to process Deir quenched, rivets available and save you having to write off again der Ni e @ tie, which within .dieir as admissible: s, iig v S chlagba, rkui, ts @ duration could not be processed, but one, also able to eat, considerably To frighten off the worst at the same time, which leads to simplistic @ ten employment Establishments and simplified warehousing leads.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Niete besitzein aber noch eine Reihe' weiiterer Vorteile. Schon d'i'e Scherfestigkeit des nach dem WeichglÜhen um 35'% abgezogenen Nietdrahtes, liegt im ausgehärteiten Zustand"d. h. nach detm Abschrecken und Auslagern, bis zu etwa i kg/mm2 höher als die Scherfestigkeiit 'des beispnelaweisie nachdem Weichglühen nur 25 "/a abgezogenen und nussgehärteten Nietdrahtes. Ebenso, zeichnen sich die geschlagenen und ausgelagerten Niete, die aus dem um 35°/a abgezogenen Nietdraht hergestellt wurden, durch eine allgemein bessereScherfestigkeit gegenüber den Nieten aus, die aus dem um 25 % abgezogenen Nietdraht hergestellt wurden, und zwar unabhängig davon, ob die Niete kurz nach dem Abschrecken oder nach lä,n;geire;r L.a:geirdau"eir geschlagen wurden. Bei di:in gemäß Erfinidun:g hergosteillten Lund nach längerer Lagerdauer geschlagenen Nieten wird die Scherfestigkeit d-es a,usgeihärtetein ungoschlagenen. Nietes bzw. des ausgehärteten Nietdrahtes nicht nur err!eiicht, sondeirn sogar üb:irschr,i@tbein. Diese, Tatsache ist wohl darauf zurückzuführen, da.ß die Niete infolge de#r erhöhten Srlila.gbarkeii,tsdau@e,r nach dem Abschrecken länger gelagert werden, ,t_ihe- si:e zur Verarb!ai,tu.nig kommen; dadurch wird. die durch dIei Kalt-veirfo,rmunig bedinge-! Störung dieir- Au.shä,rtungsverficstigun:g offenba.r geriniger, ja es tritt sogar eiine zusätzliche Kaltverfestigung in: Erscheinung.However, the rivets made according to the invention still have one Number of other advantages. Already d'i'e shear strength after the soft annealing rivet wire withdrawn by 35%, lies in the hardened state "i.e. after detm Quenching and aging, up to about 1 kg / mm2 higher than the shear strength of the for example, after soft annealing only 25 "/ a of drawn and nut-hardened rivet wire. Likewise, the beaten stand out and outsourced rivets, which were made from the rivet wire withdrawn by 35 ° / a, by a general better shear strength compared to the rivets, which resulted from the 25% peeled off Rivet wire was produced, regardless of whether the rivet was shortly after the quenching or after lä, n; geire; r L.a: geirdau "eir were beaten. With di: in According to the invention: g hergosteillten Lund rivets knocked after a long period of storage the shear strength d-es a, hardened to be unbeaten. Rivet or the hardened one The rivet wire is not only reached, but even via: irschr, i @ tbein. This fact is probably due to the fact that the rivet as a result of the increased Srlila.gbarkeii, tsdau @ e, r are stored longer after quenching, t_ihe- si: e come to processing! ai, tu.nig; thereby becomes. those caused by the cold-veirfo, rmunig! Disturbance of the non-hardening: g evidently less, yes there is even an additional strain hardening: appearance.

Das Verfahrien. gemäß Erfindung hat sich als besonders wirksam bei den oben angegebenen L,egiwirung,szusamm!eitisetz.ungen, herausgestellt, bei denen die Schlagbarkeitsdauer, bisher wie oben ausgeführt, nur sehr begrenzt war, auf die aber nicht vorzichteit werden konnte, wenn einte hohes Scherfestigkeiit von, 25 kg/mm= im ges.clilage,n@e,n Niet sicher erreicht werden sollte. Es ist auch noch bei Legierunglen vorteilhaft, bai denen der Mg-Gehalt beispielsweise den Betrag von o,5 % überschreitet, jed',och wird hier die, Schlagbarlc;eii@t:sdiauier, nicht mehr in dem Außmaß verlängert, wie es bei den ndedrigeirlegieirrten Werkstoffen der Fall i,s,t.The procedure. according to the invention has been found to be particularly effective at the above given L, egiwirung, combinations, emphasized, in which the impact time, as stated above, was only very limited so far but which could not be precautionary if a high shear strength of, 25 kg / mm = in total clilage, n @ e, n rivet should be safely achieved. It is also still in the case of alloys advantageous, if the Mg content is, for example, the amount of 0.5% exceeds' jed ', och here the' Schlagbarlc; eii @ t: sdiauier, not longer to the extent that it is longer than with the other random materials the case is.

Es ist an sich bekannt, die Schlagbarkeitsdauer von Nieten aus aushärtbarenAluminiumlegierungen dadurch zu erhöhen, daß man ihre Legierungszusammensetzung änderte. Die Verlängerung der Schlagbarkeitsdauer durch Legierungsänderung ist jedoch steits mit, einelr Verminderung der Scheirfe.stligke!i:t verbunden.It is known per se, the impact life of rivets made of age-hardenable aluminum alloys by changing their alloy composition. The extension however, the impact life by changing the alloy is always with a reduction der Scheirfe.stligke! i: t connected.

Claims

PATENT CLAIM: Process: for increasing the length of rivets: made of self-hardening aluminum alloys, in particular of the Al-Cu-Mg type, characterized in that the rivet wire is annealed and riveted in front of the line Riveting: and the solution heat treatment for riveting at 500 ° C and quenching in water in glie @ iche; r Weisz! How to avoid, u: g the coarse # kornb, ild; un, g with rivets, however, by at least 35 '/ n cross-cut edge is cold drawn. Referred publications: v. Zeerleder, "Technologie des Aluminums", 1 938. S. 308/309.