EP0289775B1 - Tiefziehfähiges Blech oder Band aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a deep-drawn sheet, band or the like.
- a deep-drawn sheet of the type mentioned is known from DE-A 30 08 679. Due to the roughening process used, it has an uneven micro-roughness of approximately 0.8 to 5 ⁇ m with finely distributed, mostly slender tips on the surface. The non-uniformity relates to the height and the diameter of the tips or the distance and the outline of the depressions in the surface. In conjunction with the hold-down device, the depressions should be sealed during deep drawing so that the lubricant filling absorbed remains enclosed (see column 3, lines 60 ff.).
- roller surface is roughened by sandblasting in accordance with the known method according to DE-OS 30 08 679, and the desired micro surface is thus produced by re-rolling the sheet or strip.
- the depressions for the lubricant are arranged offset from one another, but a closer examination shows that the micro-depressions are interconnected, so that the absorbed lubricant filling can flow off laterally .
- the object of the present invention is to enable hydrodynamic pressure build-up in the pinch gap between the tool surface and sheet metal roughness peaks in a deep-drawable sheet or a deep-drawable strip of the type mentioned above, and thus to improve the sliding properties in the drawing tool and to reduce the drawing force by at least 30% compared to conventional surfaces .
- a particularly favorable micro surface for avoiding wrinkles and cracks can be achieved with a honeycomb density of 10 - 250 honeycombs per mm2. In the preferred range of between 100-140 honeycombs per mm2, a particularly high drawing reserve (according to Engelhardt) of at least 28% is established, the honeycomb diameter being 20-200 ⁇ m, preferably 80-100 ⁇ m.
- the honeycomb diameter corresponds to the diameter of the circle encompassing the honeycomb structure.
- the micro surface according to the invention in a honeycomb structure is produced by appropriately prepared rolls with a degree of rolling> 6% in the last cold rolling pass.
- the aluminum sheets or strips produced in this way are suitable for deep drawing, stretching and ironing all types of aluminum alloys.
- the supporting surface of the honeycomb structure is denoted by 1 and the lubricant filling by 2. It can be seen that the honeycomb structure is designed like a lubricant pocket, in which the lubricant is enclosed on all sides.
- FIG. 2 shows the micro surface of a sheet metal surface produced by means of a sandblasted roller.
- the load-bearing roughness tips 3 are surrounded by the lubricant 4, which can flow laterally into channel-like openings. This does not result in a stable build-up of pressure, since the lubricating film is not formed with constant uniformity and tears off at the places subject to higher loads.
- FIG. 3 shows a cross section through the deep-drawable sheet metal 5 produced according to the invention and a hold-down device 6 in the region of the deformation zone. Due to the relative movement between sheet metal and tool, a hydrodynamic pressure is built up in the gap 8 between sheet metal 5 and hold-down device 6. The squeezing flow of the lubricant is indicated by arrows 7.
- the sheet metal surfaces are given with (1) irregular for DE-OS 30 08 679, (2) honeycomb structure for the sheet treated according to the invention and (3) with finish for a sheet made by means of ground rolls.
- the second line shows the surface roughness RA according to DIN 4768, measured parallel to the rolling direction, in line three the surface roughness perpendicular to the rolling direction.
- Line four shows the drawing reserve according to Engelhardt and line five shows the pulling force in kN for the sheet in question.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein tiefziehfähiges Blech, Band o.dgl. aus Nicht-Eisenmetall oder Legierungen daraus, insbesondere aus Aluminium, mit einer für das Tiefziehen vorbehandelten Oberfläche sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
- Ein tiefziehfähiges Blech der eingangs genannten Art ist aus der DE-A 30 08 679 bekannt. Es weist - bedingt durch das angewandte Aufrauhverfahren - eine ungleichmäßige Mikrorauhigkeit von etwa 0,8 bis 5 µm mit an der Oberfläche fein verteilten, überwiegend schlanken Spitzen auf. Die Ungleichmäßigkeit bezieht sich auf die Höhe und den Durchmesser der Spitzen bzw. im Abstand und dem Umriß der Vertiefungen in der Oberfläche. In Verbindung mit dem Niederhalter sollen beim Tiefziehen die Vertiefungen abgedichtet werden, so daß die aufgenommene Schmiermittelfüllung eingeschlossen bleibt (s. Spalte 3, Zeile 60 ff.).
- Um diesen Effekt zu erreichen, wird nach dem bekannten Verfahren gemäß DE-OS 30 08 679 die Walzenoberfläche durch Sandstrahlung aufgerauht und damit die erwünschte Mikrooberfläche durch Nachwalzen des Bleches oder Bandes hergestellt.
- Bei dem in bekannter Weise aufgerauhten, tiefziehfähigen Blech oder Band gemäß DE-OS 30 08 679 sind die Vertiefungen für den Schmierstoff zwar gegeneinander versetzt angeordnet, jedoch zeigt eine genauere Untersuchung, daß die Mikrovertiefungen untereinander verbunden sind, so daß die aufgenommene Schmiermittelfüllung seitlich abfließen kann.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem tiefziehfähigen Blech oder einem tiefziehfähigen Band der eingangs genannten Art einen hydrodynamischen Druckaufbau im Quetschspalt zwischen Werkzeugoberfläche und Blechrauhigkeitsspitzen zu ermöglichen und damit die Gleiteigenschaften im Ziehwerkzeug zu verbessern und die Ziehkraft um mindestens 30 % gegenüber herkömmlichen Oberflächen zu verringern.
- Diese Aufgabe wird durch ein Blech gelöst, das die Merkmale gemäß Patentanspruch 1 besitzt; ein Verfahren zu seiner Herstellung wird in Patentanspruch 5 angegeben.
- Eine besonders günstige Mikrooberfläche für die Vermeidung von Falten- und Rißbildung ist durch eine Wabendichte von 10 - 250 Waben pro mm² zu erzielen. Im Vorzugsbereich von zwischen 100 - 140 Waben pro mm² stellt sich eine besonders hohe Ziehreserve (nach Engelhardt) von mindestens 28 % ein, wobei der Wabendurchmesser 20 - 200 µm, vorzugsweise 80 - 100 µm beträgt. Der Wabendurchmesser entspricht dem Durchmesser des die wabenförmige Struktur unfassenden Kreises.
- Die erfindungsgemäße Mikrooberfläche in Wabenstruktur wird durch entsprechend präparierte Walzen bei einem Abwalzgrad > 6 % im letzten Kaltwalzstich erzeugt. Die damit hergestellten Aluminiumbleche oder -bänder eignen sich für das Tief-, Streck- und Abstreckziehen aller Legierungstypen des Aluminium.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand eines schematisierten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 =
- Mikrooberfläche des erfindungsgemäßen tiefziehfähigen Bleches,
- Fig. 2 =
- Vergleichsoberfläche nach DE-OS 30 08 679,
- Fig. 3 =
- Quetschströmung zwischen Werkzeug und Blech bei einem erfindungsgemäß tiefgezogenen Blech.
- In Fig. 1 ist die tragende Fläche der Wabenstruktur mit 1 und die Schmierstoff-Füllung mit 2 bezeichnet. Man erkennt, daß die Wabenstruktur wie eine Schmierstoff-Tasche ausgebildet ist, bei der der Schmierstoff allseitig umschlossen ist.
- Fig. 2 zeigt die Mikrooberfläche einer mittels sandgestrahlter Walze herstellten Blechoberfläche. Die tragenden Rauhigkeitsspitzen 3 sind vom Schmierstoff 4 umgeben, der seitlich in kanalartigen Öffnungen abfließen kann. Ein stabiler Druckaufbau kommt dadurch nicht zustand, da der Schmierfilm nicht mit konstanter Gleichmäßigkeit ausgebildet ist und an den höherbelasteten Stellen abreißt.
- Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäß hergestellte tiefziehfähige Blech 5 und einen Niederhalter 6 im Bereich der Verformungszone. Durch die Relativbewegung zwischen Blech und Werkzeug wird ein hydrodynamischer Druck im Spalt 8 zwischen Blech 5 und Niederhalter 6 aufgebaut. Die Quetschströmung des Schmiermittels ist durch Pfeile 7 angedeutet.
- Im folgenden wird ein Vergleichsversuch zwischen dem erfindungsgemäß hergestellten tiefziehfähigen Blech mit Wabenstruktur aus der Legierung AlMg5Mn, einem Vergleichsblech nach DE-OS 30 08 679 und einem mittels geschliffenen Walzen hergestellten Blech (mill finish) gleicher Legierung durchgeführt. Die jeweilige Oberfläche wurde durch Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop festgehalten. Es zeigen im Maßstab 1 : 100:
- Fig. 4 =
- Oberfläche des erfindungsgemäßen Bleches
- Fig. 5 =
- Oberfläche nach DE-OS 30 08 679
- Fig. 6 =
- Oberfläche eines Standardbleches (mill finish)
- Aus der Legierung AlMg5Mn (Norm AA 5182) wurde ein Blech mit der Dicke 1,25 mm, Zustand: weich, hergestellt. In der ersten Zeile der nachfolgenden Tabelle sind die Blechoberflächen mit (1) unregelmäßig für DE-OS 30 08 679, (2) Wabenstruktur für das erfindungsgemäß behandelte Blech und (3) mit finish für ein mittels geschliffenen Walzen hergestelltes Blech angegeben. In der zweiten Zeile sind die Oberflächenrauhigkeiten RA nach DIN 4768, gemessen parallel zur Walzrichtung, angegeben, in Zeile drei die Oberflächenrauhigkeiten senkrecht zur Walzrichtung. In Zeile vier ist die Ziehreserve nach Engelhardt angegeben und in Zeile fünf die Ziehkraft in kN für das jeweils untersuchte Blech.
-
Claims (5)
- Tiefziehfähiges Blech, Band o.dgl. aus Nicht-Eisenmetall oder Legierungen daraus, insbesondere aus Aluminium, mit einer für das Tiefziehen vorbehandelten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche Mikrorauhigkeiten von Ra = 0,1 - 0,8 µm bei einer gleichmäßigen, wabenförmigen Struktur aufweist, wobei der Wabendurchmesser 20 - 200 µm, vorzugsweise 80 - 100 µm beträgt.
- Tiefziehfähiges Blech nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabenstruktur (1) aus einer Wabenwand (8) mit konstanter Wabenhöhe H und einer Wanddicke D gebildet wird, wobei das Verhältnis von H : D = 0,1 - 1,2 : 1 beträgt.
- Tiefziehfähiges Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke D, die dem Wabenabstand entspricht, über die gesamte wabenförmige Struktur des Bleches um ± 5 % schwankt.
- Tiefziehfähiges Blech nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wabendichte zwischen 10 und 250, vorzugsweise 100 - 140 Waben pro mm² liegt.
- Verfahren zur Herstellung eines tief-, streck- und abstreckziehfähigen Bleches, Bandes o.dgl., gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberflächenfeinstruktur durch Walzen im letzten Walzgang eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwalzgrad beim letzten Kaltwalzstich > 6 % beträgt.
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