EP0211831B2 - Process for the cold extrusion of aluminium or aluminium alloys - Google Patents
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- C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions
Definitions
- the invention relates to a method for cold extrusion of aluminum or aluminum alloys, a slug (also called butze, round blank or blank) being used as the blank.
- extrusion processes differ in their process management in particular by the starting materials chosen in each case, namely aluminum or naturally hard (solid solution strengthened) alloys and alloys hardenable by precipitation.
- Pure aluminum and non-hardenable aluminum alloys are extruded only in the “soft annealed” condition.
- the state “soft annealed” describes the state of lowest strength.
- hardenable alloys are extruded only in the “soft annealed” condition.
- the formability of the materials is determined with the help of the reproducing test methods (compression, tensile and torsion tests) and essentially determined by the following parameters.
- the formability decreases with an increasing proportion of alloying elements and with an increasing proportion of hardening phases.
- the degree of deformation also drops in cases where the materials are pre-consolidated, e.g. B. by cold rolling, drawing etc.
- the degree of deformation also decreases depending on the particular structure. For this reason, casting alloys are not used at all for cold extrusion.
- Alloys of the type AIMgSi are an exception. From the aluminum paperback, 14th edition, 1984, page 472, it is known to process AIMgSi alloys in the “freshly quenched” or “cold-hardened” state using cold extrusion. The reason for this is that after solution annealing and quenching, these alloys are not significantly stronger than in the "soft annealed” condition. The deformability does not decrease very much either. AIMgSi alloys show no particularly pronounced cold hardening. The strength of this alloy does not increase significantly due to cold hardening, in contrast to other hardenable alloys, e.g. B. of the type AICuMg or AIZnMgCu.
- Naturally hard alloys of the type AIMg with an alloy content of 2 to 3% by weight of magnesium, are only processed if it is absolutely necessary, since the shape change capacity compared to pure aluminum is significantly reduced (K. Mayerhofer «Cold extrusion of steel and non-ferrous metals» , 1983, pages 29, 30).
- alloys that can only be poured in the “soft annealed” condition according to “Aluminum-Taschenbuch, 14th edition, 1984, pages 471, 472” and K. Mayerhofer “Cold extrusion of aluminum and non-ferrous metals, 1983, pages 30, 31 »AICuMg1 and AlZnMgCu0.5. Responsible for this is the low formability of the hardenable alloys.
- non-hardenable materials especially pure aluminum is used due to the low strength values and the associated high deformation characteristics. Despite the high forming characteristics, the extruded parts made with pure aluminum are often inadequate in terms of their absolute strength values.
- the invention is intended to show a way to improve the strength values of extruded parts made of pure aluminum and aluminum alloys, regardless of their manufacture and their assembly, with good elongation properties, without adversely affecting the economy of cold extrusion.
- the aim is also to use this process to produce moldings which have hitherto not been able to be produced by cold extrusion
- the invention offers three alternative methods depending on the aluminum materials used for the production of bodies by cold extrusion, which are described in detail by the features of claims 1 to 3.
- Pure aluminum may be mentioned as an example of the first-mentioned materials. Pure aluminum, for example, has a tensile strength of approximately 45% in tensile tests, and extruded parts made from pure aluminum have a deformability of over 90% according to the prior art.
- Common wrought alloys e.g. B. AICuMg alloys have a maximum tensile strength in the tensile test in the fully hardened state of 10 to 15%. Without an upstream soft annealing, only extruded parts with a degree of deformation of approximately 30% can be produced therefrom in the direct process according to the prior art.
- the invention offers methods with which much higher degrees of deformation can be achieved, in particular starting from bodies made of aluminum or aluminum alloys with originally lowest deformation characteristics, without, for example, prior to cold extrusion. B. to be soft annealed.
- the invention is based on the knowledge that the deformability of all aluminum materials can be significantly increased by a hydrostatic compressive stress state superimposed on the stress.
- aluminum-lithium alloys can also be used, which are characterized by a particularly high strength and a particularly high modulus of elasticity. Such materials are also characterized by a low specific weight, which results in further areas of application.
- the methods according to the invention relate to blanks obtained directly from the casting and subsequently heat-treated, this is understood to mean soft annealing or heat treatment in the form of homogenization.
- the heat treatment can also consist of solution annealing with subsequent quenching and subsequent cold and / or warm delivery tion exist.
- deformation hardening is also possible.
- This deformation hardening can be achieved, for example, by extrusion, extrusion, forging and / or rolling.
- Such pretreatment methods prior to cold extrusion reduce the deformation characteristics of the aluminum materials, but nevertheless enable higher degrees of deformation when using the methods according to the invention in order to achieve increased strengths.
- the slugs are additionally annealed at 360 ° for four hours, then slowly cooled.
- the state “hardened in deformation” is applied by extrusion.
- the extruded moldings of the reference example are then solution-annealed (7 minutes at 525 ° C.), then quenched and age-hardened (10 hours at 180 ° C.) in order to achieve an increase in strength.
- bodies made of aluminum or aluminum alloys in which the body is formed from a blank formed from powder metallurgically produced material by subsequent cold extrusion.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kaltfließpressen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, wobei als Rohling ein Butzen (auch Butze, Ronde oder Platine genannt) verwendet wird.The invention relates to a method for cold extrusion of aluminum or aluminum alloys, a slug (also called butze, round blank or blank) being used as the blank.
Bekannte Fließpreßverfahren unterscheiden sich in ihrer Verfahrensführung insbesondere durch die jeweils gewählten Ausgangsmaterialien, nämlich Aluminium oder naturharte (mischkristallverfestigte) Legierungen sowie durch Ausscheidungen härtbare Legierungen.Known extrusion processes differ in their process management in particular by the starting materials chosen in each case, namely aluminum or naturally hard (solid solution strengthened) alloys and alloys hardenable by precipitation.
Reinaluminium und nicht aushärtbare Aluminiumlegierungen werden ausschließlich im Zustand « weichgeglüht » fließgepreßt. Der Zustand « weichgeglüht » beschreibt dabei den Zustand niedrigster Festigkeit.Pure aluminum and non-hardenable aluminum alloys are extruded only in the “soft annealed” condition. The state “soft annealed” describes the state of lowest strength.
Aus dem gleichen Grund werden auch aushärtbare Legierungen nur im Zustand « weichgeglüht » fließgepreßt.For the same reason, hardenable alloys are extruded only in the “soft annealed” condition.
Das Umformvermögen der Werkstoffe wird mit Hilfe der nachbildenden Prüfverfahren (Druck-, Zugund Torsionsversuch) ermittelt und dabei im wesentlichen durch folgende Parameter bestimmt. Das Umformvermögen sinkt mit steigendem Anteil an Legierungselementen sowie mit steigendem Anteil an aushärtenden Phasen. Der Umformgrad sinkt ebenso in den Fällen, in denen die Werkstoffe vorverfestigt sind, z. B. durch Kaltwalzen, Ziehen etc. Schließlich sinkt der Umformgrad auch in Abhängigkeit vom jeweiligen Gefüge. Aus diesem Grunde werden Gußlegierungen überhaupt nicht zum Kaltfließpressen eingesetzt.The formability of the materials is determined with the help of the reproducing test methods (compression, tensile and torsion tests) and essentially determined by the following parameters. The formability decreases with an increasing proportion of alloying elements and with an increasing proportion of hardening phases. The degree of deformation also drops in cases where the materials are pre-consolidated, e.g. B. by cold rolling, drawing etc. Finally, the degree of deformation also decreases depending on the particular structure. For this reason, casting alloys are not used at all for cold extrusion.
Eine Ausnahme bilden Legierungen des Typs AIMgSi. Aus dem Aluminium-Taschenbuch, 14. Auflage, 1984, Seite 472, ist es bekannt, AIMgSi-Legierungen im Zustand « frisch abgeschreckt » oder « kaltausgehärtet » durch Kaltfließpressen zu verarbeiten. Der Grund hierfür liegt darin, daß diese Legierungen nach einer Lösungsglühung und einem Abschrecken nicht wesentlich fester sind als im Zustand « weichgeglüht ». Auch die Verformbarkeit nimmt nicht sehr stark ab. AIMgSi-Legierungen zeigen keine besonders ausgeprägte Kaltaushärtung. Die Festigkeit dieser Legierung steigt durch Kaltaushärten nicht stark an, im Gegensatz zu anderen aushärtbaren Legierungen, z. B. des Typs AICuMg oder AIZnMgCu.Alloys of the type AIMgSi are an exception. From the aluminum paperback, 14th edition, 1984, page 472, it is known to process AIMgSi alloys in the “freshly quenched” or “cold-hardened” state using cold extrusion. The reason for this is that after solution annealing and quenching, these alloys are not significantly stronger than in the "soft annealed" condition. The deformability does not decrease very much either. AIMgSi alloys show no particularly pronounced cold hardening. The strength of this alloy does not increase significantly due to cold hardening, in contrast to other hardenable alloys, e.g. B. of the type AICuMg or AIZnMgCu.
Naturharte Legierungen des Typs AIMg, mit einem Legierungsgehalt von 2 bis 3 Gew.-% Magnesium werden nur dann verarbeitet, wenn es zwingend erforderlich ist, da das Formänderungsvermögen gegenüber Reinaluminium erheblich verringert ist (K. Mayerhofer « Kaltfließpressen von Stahl und NE-Metallen », 1983, Seiten 29, 30).Naturally hard alloys of the type AIMg, with an alloy content of 2 to 3% by weight of magnesium, are only processed if it is absolutely necessary, since the shape change capacity compared to pure aluminum is significantly reduced (K. Mayerhofer «Cold extrusion of steel and non-ferrous metals» , 1983, pages 29, 30).
Als Beispiel für Legierungen, die nur im Zustand « weichgeglüht » fließgeprefftwerden, werden nach « Aluminium-Taschenbuch, 14. Auflage, 1984, Seiten 471, 472 » und K. Mayerhofer « Kaltfließpressen von Aluminium und NE-Metallen, 1983, Seiten 30, 31 » AICuMg1 und AlZnMgCu0,5 genannt. Verantwortlich hierfürwird das niedrige Umformvermögen der aushärtbaren Legierungen genannt.As an example of alloys that can only be poured in the “soft annealed” condition, according to “Aluminum-Taschenbuch, 14th edition, 1984, pages 471, 472” and K. Mayerhofer “Cold extrusion of aluminum and non-ferrous metals, 1983, pages 30, 31 »AICuMg1 and AlZnMgCu0.5. Responsible for this is the low formability of the hardenable alloys.
Nachteilig bei bekannten, aus aushärtbaren Legierungen im Zustand « weichgeglüht » hergestellten Fließpreßteilen ist ihre oftmals nicht ausreichende Festigkeit, sowie die Tatsache, daß nur dickwandige Körper hergestellt werden können. Um höhere Festigkeiten zu erreichen, werden die so fließgepreßten Teile anschließend einer weiteren Wärmebehandlung durch Lösungsglühen und Abschrekken sowie gegebenfalls anschließende Kalt- und/oder Warmauslagerungen behandelt. Trotz dieser recht aufwendigen Nachbehandlung liegen die Festigkeitswerte der Körper normalerweise noch unter denen von stranggepreßtem oder geschmiedetem Halbzeug. Weiterhin ist nachteilig, daß es durch das Abschrecken nach dem Lösungsglühen zu einem Verzug der Bauteile kommen kann, so daß ein zusätzlicher Richtvorgang notwendig wird, der das Verfahren in erheblichem Maße weiter verteuert.Disadvantages of known extruded parts made from hardenable alloys in the “soft annealed” state are their often insufficient strength and the fact that only thick-walled bodies can be produced. In order to achieve higher strengths, the parts extruded in this way are then subjected to a further heat treatment by solution annealing and quenching and, if appropriate, subsequent cold and / or hot aging. Despite this rather complex post-treatment, the strength values of the bodies are usually still lower than those of extruded or forged semi-finished products. Another disadvantage is that the quenching after solution annealing can lead to a distortion of the components, so that an additional straightening process is necessary, which further increases the cost of the process considerably.
Von den nichtaushärtbaren Werkstoffen wird insbesondere Reinaluminium aufgrund der geringen Festigkeitswerte und damit verbundenen hohen Verformungs-Kennwerte eingesetzt. Trotz der hohen Umform-Kennwerte sind die mit Reinaluminium hergestellten Fließpreßteile bezüglich ihrer absoluten Festigkeitswerte oft nur unzureichend.Of the non-hardenable materials, especially pure aluminum is used due to the low strength values and the associated high deformation characteristics. Despite the high forming characteristics, the extruded parts made with pure aluminum are often inadequate in terms of their absolute strength values.
Aus der Zeitschrift für Metallkunde, Band 61, 1970, Heft 10, Seite 683 ff., ist das Kaltstrangpressen von Aluminium und Aluminiumlegierungen bekannt, bei dem im Unterschied zum Fließpressen Halbzeuge mit Längen bis zu 10 Meter und preßverhältnisse von bis zu 60:1 erzielt werden. Ein verfahrenstechnischer Unterschied liegt in der Temperaturaufnahme des Strangpreßgutes, die bis zu 360 °C betragen kann und wobei kritische Überhitzungen auftreten können, die zu schlechten mechanischen Eigenschaften führen. Gemäß DIN 8582 und 8583 wird eine klare Trennung der Fertigungsverfahren « Kalt-Fließpressen » und « Kalt-Strangpressen vorgenommen.Cold extrusion of aluminum and aluminum alloys is known from the Zeitschrift für Metallkunde, Volume 61, 1970, Issue 10, page 683 ff will. A procedural difference lies in the temperature uptake of the extruded material, which can be up to 360 ° C and where critical overheating can occur, which lead to poor mechanical properties. According to DIN 8582 and 8583, there is a clear separation of the production processes «cold extrusion» and «cold extrusion.
Mit der Erfindung soll ein Weg aufgezeigt werden, die Festigkeitswerte von Fließpreßteilen aus Reinaluminium und Aluminiumlegierungen unabhängig von ihrer Herstellung und ihrer Konfektionierung bei gleichzeitig guten Dehnungseigenschaften zu verbessern, ohne die Wirtschaftlichkeit des Kaltfließpressens nachteilig zu beeinflussen. Ebenso ist angestrebt, auch bisher durch Kaltfließpressen nicht herstellbare Formkörper nach diesem Verfahren herzustellenThe invention is intended to show a way to improve the strength values of extruded parts made of pure aluminum and aluminum alloys, regardless of their manufacture and their assembly, with good elongation properties, without adversely affecting the economy of cold extrusion. The aim is also to use this process to produce moldings which have hitherto not been able to be produced by cold extrusion
Die Erfindung bietet in Abhängigkeit von den verwendeten Aluminiumwerkstoffen drei alternative Verfahren zur Herstellung von Körpern durch Kaltfließpressen an, die im einzelnen durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bis 3 beschrieben sind.The invention offers three alternative methods depending on the aluminum materials used for the production of bodies by cold extrusion, which are described in detail by the features of claims 1 to 3.
Die Beurteilung der Umformbarkeit erfolgt im Stand der Technik nach einem der üblichen nachbildenden Prüfverfahren für massiv zu formende Körper (Zug-, Stauch- und Torsionsversuch). Dabei wird davon ausgegangen, daß je nach den dabei für einen bestimmten Werkstoff ermittelten Verformungs--Kennwerten auch eine maximale - Umformbarkeit für den entsprechenden Werkstoff verbunden ist.In the prior art, the formability is assessed according to one of the usual replica test methods for solid bodies (tensile, compression and torsion tests). It is assumed that, depending on the deformation parameters determined for a certain material, there is also a maximum of deformability for the corresponding material.
Hieraus ergibt sich die Folgerung, daß zur Erzielung höherer Umformgrade entweder Werkstoffe mit ursprünglich höheren Verformungs-Kennwerten gewählt werden, oderwerkstoffe mit ursprünglich niedrigeren Verformungs-Kennwerten zum Zwecke der Steigerung des Formänderungsvermögens nachbehandelt werden, z. B. durch Weichglühen. Als Beispiel für die erstgenannten Werkstoffe sei Reinaluminium genannt. Reinaluminium besitzt beispielsweise im Zugversuch ca. 45 % Dehnungsvermögen, aus Reinaluminium hergestellte Fließpreßteile weisen nach dem Stand der Technik ein Umformvermögen von über 90 % auf.This leads to the conclusion that to achieve higher degrees of deformation either materials with originally higher deformation characteristics are selected, or materials with originally lower deformation characteristics are post-treated for the purpose of increasing the deformation capacity, e.g. B. by soft annealing. Pure aluminum may be mentioned as an example of the first-mentioned materials. Pure aluminum, for example, has a tensile strength of approximately 45% in tensile tests, and extruded parts made from pure aluminum have a deformability of over 90% according to the prior art.
Übliche Knetlegierungen, z. B. AICuMg-Legierungen, besitzen im vollausgehärteten Zustand ein maximales Dehnungsvermögen im Zugversuch von 10 bis 15 %. Ohne eine vorgeschaltete Weichglühung können hieraus nach dem Stand der Technik im direkten Verfahren nur Fließpreßteile mit einem Umformgrad von etwa 30 % hergestellt werden.Common wrought alloys, e.g. B. AICuMg alloys have a maximum tensile strength in the tensile test in the fully hardened state of 10 to 15%. Without an upstream soft annealing, only extruded parts with a degree of deformation of approximately 30% can be produced therefrom in the direct process according to the prior art.
Die Erfindung bietet dagegen Verfahren an, mit denen sehr viel höhere Umformgrade erzielt werden können, und zwar insbesondere ausgehend von Körpern aus Aluminium oderAluminiumlegierungen mit ursprünglich geringsten Verformungs-Kennwerten, ohne vor dem Kaltfließpressen z. B. weichgeglüht zu werden.The invention, on the other hand, offers methods with which much higher degrees of deformation can be achieved, in particular starting from bodies made of aluminum or aluminum alloys with originally lowest deformation characteristics, without, for example, prior to cold extrusion. B. to be soft annealed.
Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß die Verformungsfähigkeit aller Aluminium-Werkstoffe durch einen, der Beanspruchung überlagerten hydrostatischen Druckspannungszustand erheblich erhöht werden kann. Je geringer die Umformbarkeit des Ausgangsmaterials ist, um so höher muß der bei den erfindungsgemäßen Verfahren angewendete hydrostatische Druckanteil sein.The invention is based on the knowledge that the deformability of all aluminum materials can be significantly increased by a hydrostatic compressive stress state superimposed on the stress. The lower the formability of the starting material, the higher the hydrostatic pressure component used in the method according to the invention.
Genau im Gegensatz zu den vom Stand der Technik gegebenen Lehren können zur Erzielung höchster Umformgrade mit dem Fließpreßverfahren auch solche Werkstoffe eingesetzt werden, die ursprünglich nur sehr geringe Verformungs-Kennwerte aufweisen, z. B. vollausgehärtete AICuMg-Legierungen.Exactly in contrast to the teachings given by the prior art, those materials which originally only have very low deformation characteristics, for example, can be used to achieve the highest degrees of deformation with the extrusion process. B. fully hardened AICuMg alloys.
Insbesondere gilt dies auch für Legierungen im Gußzustand, insbesondere auch für solche mit hohem Silicium-Gehalt und auf pulvermetallurgischem Wege hergestellte Werkstoffe, die nach dem Stand der Technik für Fließpreßverfahren aufgrund ihrer Sprödigkeit völlig verworfen wurden.In particular, this also applies to alloys in the as-cast state, in particular also for those with a high silicon content and materials produced by powder metallurgy, which according to the prior art have been completely rejected for extrusion processes because of their brittleness.
Durch die Verwendung vollausgehärteter Butzen lassen sich Festigkeitswert erzielen, die erheblich über denen von fließgepreßten und anschließend wärmebehandelten Teilen aus weichgeglühten Butzen liegen.By using fully hardened slugs, strength values can be achieved that are considerably higher than those of extruded and then heat-treated parts made from soft-annealed slugs.
Aufgrund der im Stand der Technik gegebenen Lehren ist es schon völlig unerwartet, daß sich überhaupt derart spröde Aluminium-Werkstoffe kaltverformen lassen, soweit dann auch noch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren deutlich erhöhte Festigkeitswerte erzielt werden, ist dies völlig überraschend.On the basis of the teachings given in the prior art, it is already completely unexpected that such brittle aluminum materials can be cold-formed at all, and to the extent that significantly increased strength values can then also be achieved by the process according to the invention, this is completely surprising.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind Umformgrade von weit über 90 % realisierbar. Soweit erfindungsgemäß von hohen Umformgraden gesprochen wird, sind solche über 60 % gemeint.With the method according to the invention, degrees of deformation of well over 90% can be achieved. Insofar as high degrees of deformation are spoken in accordance with the invention, those over 60% are meant.
Neben der erheblichen Verbesserung der mechan ischen Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Teile liegt ein zusätzlicher Vorteil in der darüber hinaus verbesserten Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Es entfällt nämlich die nach bisher bekannten Verfahren vor dem Fließpressen notwendige Weichglühung und danach die notwendige Härtungsbehandlung, sowie gegebenenfalls das Richten der beim Aushärten verzogenen Bauteile.In addition to the considerable improvement in the mechanical properties of the parts produced by the process according to the invention, there is an additional advantage in the improved economy of the process. This eliminates the need for soft annealing prior to extrusion and the necessary hardening treatment, as well as the straightening of the warped components during hardening.
Mit der Möglichkeit, auch hoch Siliciumhaltige Aluminiumlegierungen (Gußlegierungen) durch Kaltfließpressen zu verformen ergeben sich darüber hinaus völlig neue Anwendungsbereiche, die durch die besonderen Eigenschaften dieser Legierungen (sehr hohe Verschleißbeständigkeit, hohe Warmfestigkeit, geringe Wärmeausdehnung) bedingt sind.With the possibility of shaping even high silicon aluminum alloys (cast alloys) by cold extrusion, there are also completely new areas of application, which are due to the special properties of these alloys (very high wear resistance, high heat resistance, low thermal expansion).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind auch Aluminium-Lithium-Legierungen einsetzbar, die sich durch eine besonders hohe Festigkeit und einen besonders hohen Elastizitätsmodul auszeichnen. Derartige Werkstoffe zeichnen sich darüber hinaus durch ein geringes spezifisches Gewicht aus, wodurch sich weitere Anwendungsbereiche ergeben.According to the method according to the invention, aluminum-lithium alloys can also be used, which are characterized by a particularly high strength and a particularly high modulus of elasticity. Such materials are also characterized by a low specific weight, which results in further areas of application.
Aus der Verarbeitung pulvermetallurgisch hergestellter Aluminium-Werkstoffe ergeben sich weitere Vorzüge der Erfindung, die insbesondere in der hohen Korrosionsbeständigkeit, sehr hohen Warmfestigkeit und Verschleißbeständigkeit und je nach Legierung erhöhtem Elastizitätsmodul ihren Ausdruck finden. Auch insoweit werden durch die Erfindung zusätzliche Anwendungsbereiche erschlossen.Further advantages of the invention result from the processing of powder-metallurgically produced aluminum materials, which are expressed in particular in the high corrosion resistance, very high heat resistance and wear resistance and, depending on the alloy, increased modulus of elasticity. In this respect, additional areas of application are opened up by the invention.
Gleiche Vorteile ergeben sich im wesentlichen für die naturharten Legierungen.The same advantages arise essentially for the naturally hard alloys.
Soweit sich die erfindungsgemäßen Verfahren auf unmittelbar aus dem Gußstück gewonnene und anschließend wärmebehandelte Rohlinge beziehen, so wird hierunter ein Weichglühen oder eine Wärmebehandlung in Form einer Homogenisierung verstanden. Die Wärmebehandlung kann aber auch aus einem Lösungsglühen mit anschließendem Abschrecken sowie sich anschließender Kalt- und/oder Warmauslagerung bestehen.Insofar as the methods according to the invention relate to blanks obtained directly from the casting and subsequently heat-treated, this is understood to mean soft annealing or heat treatment in the form of homogenization. However, the heat treatment can also consist of solution annealing with subsequent quenching and subsequent cold and / or warm delivery tion exist.
Gleiches gilt auch für die pulvermetallurgischen Werkstoffe.The same also applies to powder metallurgical materials.
Für sämtliche anderen Aluminium-Werkstoffe kommt neben den vorgenannten Wärmebehandlungen vor dem Kaltfließpressen alternativ oder kumulativ auch eine Verformungsverfestigung in Frage. Diese Verformungsverfestigung kann beispielsweise durch Strangpressen, Fließpressen, Schmieden und/oder Walzen erreicht werden.For all other aluminum materials, in addition to the aforementioned heat treatments before cold extrusion, alternatively or cumulatively, deformation hardening is also possible. This deformation hardening can be achieved, for example, by extrusion, extrusion, forging and / or rolling.
Derartige Vorbehandlungsmethoden vor dem Kaltfließpressen erniedrigen die Verformungs-Kennwerte derAluminiumwerkstoffe, ermöglichen aber dennoch erhöhte Umformgrade bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahren zur Erzielung erhöhter Festigkeiten.Such pretreatment methods prior to cold extrusion reduce the deformation characteristics of the aluminum materials, but nevertheless enable higher degrees of deformation when using the methods according to the invention in order to achieve increased strengths.
Weitere Merkmale der Erfindung sind durch die weiteren Patentansprüche sowie die übrigen Anmeldungsunterlagen beschrieben.Further features of the invention are described by the further claims and the other application documents.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of a few exemplary embodiments.
Verwendet wird eine Legierung des Typs AIMgSi 0,5 (AA 6060). Die Butze wird wie folgt hergestellt :
- Aus einem durch Stranggießen hergestellten Rundbarren wird eine Rundstange durch Strangpressen hergestellt, die von der Temperatur beim Strangpressen durch Luft mittels eines Gebläses rasch abgekühlt wird. Anschließend wird die Stange warmausgelagert. Aus der so hergestellten Stange werden die Butzen gesägt, die einen Durchmesser von 26,3 mm und eine Höhe von 14,2 mm aufweisen.
- A round bar is produced by extrusion from a round bar produced by continuous casting and is rapidly cooled by the temperature during the extrusion by air using a blower. The rod is then aged. The slugs, which have a diameter of 26.3 mm and a height of 14.2 mm, are sawn from the rod thus produced.
Für die Referenzbeispiele werden die Butzen zusätzlich vier Stunden lang bei 360° weichgeglüht, anschließend langsam abgekühlt. Der Zustand « verformungsverfestigt » wird durch Strangpressen aufgebracht.For the reference examples, the slugs are additionally annealed at 360 ° for four hours, then slowly cooled. The state “hardened in deformation” is applied by extrusion.
Die Werte der aus den Butzen hergestellten Hülsen nach dem Fließpressen sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Dabei beziehen sich die angegebenen Werte auf Hülsen mit einem Umformgrad von 92 %.The values of the sleeves made from the slugs after extrusion are shown in Table 1. The values given refer to sleeves with a degree of deformation of 92%.
Anschließend werden die fließgepreßten Formkörper des Referenzbeispiels lösungsgeglüht, (7 Minuten bei 525°C), dann abgeschreckt und warmausgelagert (10 Stunden bei 180°C), um eine Festigkeitserhöhung zu erzielen.The extruded moldings of the reference example are then solution-annealed (7 minutes at 525 ° C.), then quenched and age-hardened (10 hours at 180 ° C.) in order to achieve an increase in strength.
Die so erzielbaren maximalen Festigkeitswerte nach dem Stand der Technik liegen unter denen der Butzen, die nach der Warmaushärtung nicht mehr weichgeglüht werden, wie sich ebenso aus Tabelle 1 ergibt.The maximum strength values that can be achieved in this way according to the prior art are lower than those of the slugs, which are no longer soft-annealed after hot curing, as can also be seen from Table 1.
Trotz der bereits extrem hohen Festigkeiten dieser Butzen werden sie anschließend bei einem Umformgrad von ebenfalls 92 % kalfließgepreßt. Dabei wird eine nochmalige erhebliche Festigkeitssteigerung bewirkt. Die in Tabelle 1 angegebenen Festigkeiten liegen dabei um mehr als 100 N/mm2 über den maximalen Festigkeitswerten der auf konventionelle Weise hergestellten Körper bei gleichzeitig drastischer Kostenreduzierung.Despite the extremely high strength of these slugs, they are then cold-extruded with a degree of deformation of 92%. A further substantial increase in strength is brought about. The strengths given in Table 1 are more than 100 N / mm 2 higher than the maximum strength values of the bodies manufactured in a conventional manner with a drastic reduction in costs.
Derart hohe Festigkeitswerte sind nach dem Verfahren gemäß dem Stand der Technik nur mit sehr viel höher legierten Werkstoffen bei sehr viel höheren Produktionskosten (vorgeschaltete Wärmebehandlung und anschließende Aushärtungsbehandlung) erreichbar. Dann lassen sich im Stand der Technik aber bereits bestimmte Formen nicht mehr herstellen.Such high strength values can only be achieved using the state-of-the-art method with much higher alloyed materials at much higher production costs (upstream heat treatment and subsequent hardening treatment). Then certain forms can no longer be produced in the prior art.
Entsprechende Eigenschaftsverbesserungen, insbesondere hohe Festigkeiten, sind ebenso aus einem unmittelbar aus einem Gußtück gewonnenen und gegebenenfalls anschließend wärmebehandelten Rohling erzielbar, der bei ähnlich hohen Umformgraden kaltfließgepreßt wird.Corresponding improvements in properties, in particular high strengths, can also be achieved from a blank obtained directly from a casting and optionally subsequently heat-treated, which is cold-extruded at similarly high degrees of deformation.
Schließlich ergeben sich die angesprochenen Vorteile auf für Körper aus Aluminium- oder Aluminiumlegierungen, bei denen der Körper aus einem aus pulvermetallurgisch hergestelltem Material geformten Rohling durch anschließendes Kaltfließpressen geformt wird.
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