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Verfahren zur Herstellung feinkörnig bleibender Tiefziehbleche aus
veredelbaren Aluminiumlegierungen Tiefziehbleche aus veredelbaren Aluminiumlegierungen,
die zur Herstellung verwickelter Tiefziehteile, beispielsweise im Flugzeugbau verwendet
werden sollen, müssen vor allem die Eigenschaft besitzen, bei mehrfacher kritischer
Verformung und Glühung feinkörnig zu bleiben. Dieser Anforderung zu genügen, bietet
in der Praxis besondere Schwierigkeiten.
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Es ist bekannt, daß neben der Glühdauer, der Glühtemperatur und dem
Verformungsgrad auch die Erhitzungsgeschwindigkeit von erheblichem Einfluß auf die
Größe des Rekristallisationskorns sein kann. Und zwar führt ein rasches Erhitzen
auf eine bestimmte Temperatur im allgemeinen zu einem feineren Rekristallisationsgefüge
als ein langsames Erhitzen auf die gleiche Endtemperatur. Um im kritischen Verformungsbereich
das Auftreten des sehr groben Rekristallisationskorns zu vermeiden, ist im Schrifttum
vorgeschlagen worden, nach der Kaltverformung die Rekristallisation durch eine sehr
kurze Glühung bei einer möglichst hohen Temperatur vorzunehmen, wodurch die große
Kornbildung durch Auslösung einer größeren Anzahl von neuen Kristallkeimen vermieden
wird.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, bei Werkstoffen, welche nach einer
Verformung zur Erzielung einer Gefügezustandsänderung verhältnismäßig lange Zeit
bei höheren Temperaturen geglüht werden müssen, vor dieser langen Glühung eine kurze
Glühung bei
möglichst hoher Temperatur einzulegen, um dadurch das
durch die lange Glühzeit möglicherweise entstehende grobe Korn zu vermeiden. Diese
Maßnahmen betreffen jedoch nur die erste Rekristallisation und können nicht bei
der Herstellung von Tiefziehblechen aus veredelbaren Ahiminiumlegierungen angewandt
werden. Hierbei ist vielmehr die Aufgabe zu lösen, Blechen aus veredelbaren Ahinriniumlegierungen
eine solche Vorgeschichte zu geben, daß auch bei mehrfacher Lösungsglühbehandlung
mit dazwischenliegender Verforinung im kritischen Verformungsbereich, also bei der
zweiten, dritten usw. Rekristallisafion ein grobkörniges Gefüge vermieden wird.
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Es ist bereits bekannt, daß eili grobkörniges Primärgefüge gegenüber
der Neubildung durch eine zweite Rekristallisation stabiler ist als ein feinkömiges,
und ferner, daß ein grobkristallines sekundäres Gefüge nach kritischer Verformung
und Glühung um so gröber ist, je höher die primäre Glühtemperatur war. Durch
derartige Maßnahmen läßt sich zwar das Rekristallisationsgefüge in günstiger Weise
beeinflussen, sie genügen jedoch nicht, um das Auftreten eines groben Rekristallisationskorns
bei der Herstellung verwickelter Tiefziehteile'aus veredelbaren Aluminiumlegierungen
mit Sicherheit zu vermeiden.
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Ausgehend von einem Verfahren zur Vermeidung grobkörniger Rekristallisation
bei der Herstellung von Tiefziehteilen aus veredelbarem Aluminiumlegierungsblech,
insbesondere AI-Cu-Blech, das bei der Forrngebung mehrmals kritisch verformt und
mehrmals bei etwa 500'C rekristalEsierend zwischengeglüht wird, wobei das
Blech nach der abschließenden Kaltwalzung um io bis 5o"/, in einem unter
500'C liegenden Temperaturbereich so vorgeglüht wird, daß das Gefüge nur
zu einem Bruchteil rekristallisiert, wonach abgekühlt und weiterverarbeitet wird,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Vorglühung bei etwa 32o bis 36o'C durchzuführen.
Durch diese Maßnahme gelingt es, die Neigung zur Bildung eines unerwünschten groben
Komes bei mehrfacher kritischer Verformung und Glühung erheblich herabzusetzen.
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Wichtig ist dieses Verfahren für die Herstellung von Tiefziehblechen
aus veredelbaren Aluminiumlegierungen, die der Gattung AI-Cu-Mg des Normblattes
DIN 1713 mit 3,5 bis 5,5 % Cu, o,2 bis 2,o l)/,) Mg, o,2 bis
1,5)/, Si, o,i bis 1,5 "/, Mn, Rest Aluminium, zuzurechnen sind, beispielsweise
auch noch Legierungen mit einem geringeren Kupfergehalt als 3,5 %. Es ist
von besonderer Bedeutung für die Legierungen, die einen geringen Mangangehalt, etwa
unter 0,4()/, aufweisen oder Mn-frei sind.
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Die Glühtemperatur ist im allgemeinen in den oben angegebenen Grenzen
zu halten. Sie darf keinesfalls zu hoch gewählt werden, da dann die günstige Wirkung
des Vorglühens wieder verringert wird. Die hohen Temperaturen oder sogar noch etwas
höhere Temperaturen als 36o'C sind bei Legierungen mit höheren Ma-ngangehalten zu
nehmen. Die niedrigeren Temperaturen sind einzuhalten, wenn vor allem der Mangangehalt
geringer ist und gleichzeitig auch noch die anderen Elemente an den unteren Grenzen
der angegebenen Zusammensetzungen oder noch darunter bleiben. Die Glühdauer ist
so zu bemessen, daß das Gefüge nur zu einem Bruchteil rekristallisiert. Auf jeden
Fall muß die untere Rekristallisationsgrenze überschritten sein. Bei Glühungen im
Salzbad sind gemäß der Erfliidung Glühzeiten von 1/4 bis i Stunde anzuwenden. Längere
Glühzeiten sollten zweckmäßig verrnieden werden. Bei Glühungen in Luftöfen oder
Lufturnwälzöfen sind die Zeiten länger als im Salzbad zu nehmen. Es ist jedoch zweckmäßig,
ein Salzbad zu benutzen, da hierin der Wärmeausgleich schneller und besser erfolgt.
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Besonders zweckmäßig ist es, die Vorglühung bei der Herstellung der
Bleche mit einer an sich bekannten geeigneten Kaltabwalzung zu verbinden, Die Wirkung
des Verfahrens ist bei allen Kaltabwalzgraden von etwa io bis 5o"/" vorhanden, doch
ist es besonders vorteilhaft, für den letzten Stich einen niedrigen Abwalzgrad von
io bis 25 0/, zu nehmen. Gemäß Erfindung wird also die Vorglühung zweckmäßig
an einem noch nicht veredelten Werkstoff vorgenommen, der einen letzten Kaltstich
von etwa. io bis 25 0/, erhalten hat.
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Der Gegenstand der Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert:
Aus Gußblöcken aus einer veredelbaren Aluminiumlegierung mit etwa 4,3 0/, Cu, o,7
0/, Mg, o,2 0/, Mn, Rest handelsübliches Aluminium mit Beimengungen
von je
etwa 0,3 "/,) Fe und Si, wurden in üblicher Weise durch Pressen
und Warmwalzen Vorwalzplatten von etwa 6 mm Dicke hergestellt. Diese wurden
dann unter Einschaltung von Zwischenglühungen auf Bleche von i mm Dicke so abgewalzt,
daß der letzte Kaltwalzstich etwa. 45 l)/, betrug. Ein Teil. der Bleche wurde dann
sofort veredelt, ein anderer Teil erst, nachdem er vorher gemäß Erfindung im Salzbad
bei 35'C etwa 2o Minuten vorgeglüht war. Aus den veredelten Blechen wurden dann
konische Zerreißstäbe herausgearbeitet und die üblichen sogenannten Kei]zugproben
gemacht, d. h., die veredelten Zerreißstäbe wurden zerrissen, nochmals veredelt
und zerrissen, ein drittes Mal veredelt und zerrissen usw. An der Glätte bzw. Rauheit
der Oberfläche des zerrissenen Stabes läßt sich dann jeweils die Korngröße beurteilen.
Dabei waren die Proben aus nicht vorgeglühten Blechen bereits nach der zweiten Veredlungsbehandlung
sehr grobkörnig, während die Proben aus den vorgeglühten Blechen selbst nach sechsmaligem
Veredeln nur gerade eine etwas rauhe Oberfläche bekommen hatten.
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In einer zweiten Versuchsreihe wurden die auf i mm nüt einem letzten
Kaltstich von etwa 45 0/, abgewalzten Bleche eine Stunde im Salzbad bei Temperaturen
von 300, 340 und 38o'C geglüht und, wie im vorigen Absatz beschrieben, im
Kei]zugversuch geprüft. Dabei waren bereits nach der zweiten Veredlung die nicht
vorgeglühten Proben wiederum sehr grob. Auch die bei 3oo'C vorgeglühten Proben waren
bereits nach der zweiten Veredlung grobkörnig geworden, so daß eine Weiterverarbeitung
für Tiefziehzwecke nicht mehr in Frage kam. Die bei 340 und 380'C geglühten
Proben waren dagegen nach der zweiten Veredlung noch vonkommen in Ordnung. Nach
sechsmaliger Veredlung jedoch war das Gefüge der bei 380'C vorgeglühten Proben
ebenfalls so grob geworden, daß es für Tiefziehzwecke nicht mehr geeignet war. Dagegen
hatte
sich in den bei 340'C vorgeglühten Proben nur eine ganz geringe
Kornvergröberung eingestellt, die jedoch der weiteren Verarbeitung noch nicht abträglich
ist.
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Es wurde schließlich an derselben Legierung eine dritte Versuchsreihe
mit Blechen durchgeführt, die vor der Vorglühung um verschiedene Beträge kaltgewalzt
waren. Die letzte Kaltabwalzung lag zwischen io und 50 0/,. Hierbei zeigte
sich, daß die vorgeglühten Proben nach sechsmaliger Veredlung im Keilzugversuch
gegenüber den nicht vorgeglühten Proben stets das bessere Gefüge aufwiesen, und
daß insbesondere die Proben, die nur io bzw. 2o 0/, abgewalzt und darauf vorgeglüht
waren, das feinste Kom besaßen.