EP0714993A1 - Tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ ALMgSi - Google Patents

Tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ ALMgSi Download PDF

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EP0714993A1
EP0714993A1 EP95810691A EP95810691A EP0714993A1 EP 0714993 A1 EP0714993 A1 EP 0714993A1 EP 95810691 A EP95810691 A EP 95810691A EP 95810691 A EP95810691 A EP 95810691A EP 0714993 A1 EP0714993 A1 EP 0714993A1
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Jürgen Timm
Margarete Bloeck
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    • C22F1/047—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 with magnesium as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to a deep-drawable and weldable aluminum alloy of the AlMgSi type in the form of strips or sheets, and to a method for the production thereof.
  • the inventor has set himself the task of creating an alloy of the type mentioned at the outset, which, with good strength, exhibits improved forming behavior compared to alloys according to the prior art, with the least possible springback after deep drawing.
  • the contents (% by weight) of the alloy elements Mg and Si by the trapezoid ABCDE with the coordinates Si Mg A 0.50 0.35 B 0.50 0.60 C. 0.95 0.60 D 0.95 0.40 E 0.80 0.35 are limited and the alloy in addition Cu 0.05 - 0.4 Mn Max. 0.15 Fe Max. 0.25 as well as further alloy elements individually max. 0.05, total max. 0.15 and aluminum as the rest.
  • the alloy composition according to the invention enables the production of deep-drawn body parts with optimal properties with regard to mechanical strength and forming behavior.
  • the contents (% by weight) of the alloy elements Mg and Si through the corner points A'B'C'D 'with the coordinates Si Mg A ' 0.50 0.35 B ' 0.50 0.50 C ' 0.75 0.50 D ' 0.75 0.35 limited.
  • the contents (% by weight) of the alloy elements Mg and Si through the corner points A "B" C “D” with the coordinates Si Mg A '' 0.55 0.35 B '' 0.55 0.45 C '' 0.7 0.45 D '' 0.7 0.35 limited.
  • the copper content of the alloy according to the invention is preferably between 0.2 and 0.4% by weight.
  • the average grain size in the sheet should not exceed 80 ⁇ m and is preferably less than 60 ⁇ m.
  • the alloy according to the invention is processed in the usual way by continuous casting or strip casting, hot and cold rolling to form a sheet or strip.
  • the solution annealing is carried out in a continuous belt furnace in a temperature range from 520 ° C. to 580 ° C. or up to the solidus temperature of the alloy.
  • Optimal mechanical strength values and properties can be achieved if the alloy preferably at the latest 60 minutes after the solution annealing of a so-called stabilization annealing 24 hours in a temperature range of 50 ° C to 150 ° C.
  • the alloy can be rolled to its final thickness, solution-annealed and then heat-cured in a temperature range from 160 ° C to 220 ° C. Forming by a maximum of 25% after solution annealing and before final annealing in the temperature range mentioned is also advantageous.
  • the alloy according to the invention is particularly suitable for producing deep-drawn body parts.
  • the sheets were deep-drawn in practical tests and subjected to further forming operations that are common in the manufacture of body parts.
  • the practical tests carried out have confirmed the expected improvements in forming behavior with excellent strength values.
  • the alloy according to the invention in particular has a lower yield strength and higher n or r values, i.e. a lower springback and improved stretching and deep drawing properties.

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Abstract

Bei einer tiefziehbaren und schweissbaren Aluminiumlegierung vom Typ AlMgSi in der Form von Bändern oder Blechen sind die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch das Trapez ABCDE mit den Koordinaten <IMAGE> begrenzt und die Legierung enthält zusätzlich Cu: 0,05 - 0,4; Mn: max. 0,15; Fe: max. 0,25 sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium als Rest. Die Legierung weist gute mechanische Festigkeitswerte bei optimalem Umformververhalten auf und ist daher zur Herstellung tiefgezogener Karosserieteile besonders geeignet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ AlMgSi in der Form von Bändern oder Blechen sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • In der Praxis bekannte Legierungen, die zur Herstellung von Karosserieblechen für die Automobilindustrie eingesetzt werden, sind in DE-A-27 14 395, US-A-4 082 578 und EP-B-0 259 232 beschrieben. Jede dieser Legierungen hat ihre Vorzüge, indem gewisse mechanische Eigenschaften wie beispielsweise die Festigkeit optimiert sind, allerdings zumeist unter Inkaufnahme einer Verschlechterung anderer Eigenschaften wie beispielsweise des Umformvermögens.
  • Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine Legierung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die bei guter Festigkeit ein gegenüber Legierungen nach dem Stand der Technik verbessertes Umformverhalten mit möglichst geringer Rückfederung nach dem Tiefziehen zeigt.
  • Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch das Trapez ABCDE mit den Koordinaten
    Si Mg
    A 0,50 0,35
    B 0,50 0,60
    C 0,95 0,60
    D 0,95 0,40
    E 0,80 0,35
    begrenzt sind und die Legierung zusätzlich
    Cu 0,05 - 0,4
    Mn max. 0,15
    Fe max. 0,25
    sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium als Rest enthält.
  • Alle für die Legierungselemente verwendeten Gehaltsangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente.
  • Spezielle und weiterbildende Ausführungsarten der erfindungsgemässen Legierung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
  • Die erfindungsgemässe Legierungszusammensetzung ermöglicht die Herstellung von tiefgezogenen Karosserieteilen mit optimalen Eigenschaften bezüglich mechanischer Festigkeit und Umformverhalten.
  • Bei einer bevorzugten Legierungszusammensetzung sind die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch die Eckpunkte A'B'C'D' mit den Koordinaten
    Si Mg
    A' 0,50 0,35
    B' 0,50 0,50
    C' 0,75 0,50
    D' 0,75 0,35
    begrenzt.
  • Bei einer weiter bevorzugten Legierungszusammensetzung sind die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch die Eckpunkte A"B"C"D" mit den Koordinaten
    Si Mg
    A'' 0,55 0,35
    B'' 0,55 0,45
    C'' 0,7 0,45
    D'' 0,7 0,35
    begrenzt.
  • Der Kupfergehalt der erfindungsgemässen Legierung liegt bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4 Gew.%.
  • Durch einen Zusatz von 0,05 bis 0,4 Gew.%, insbesondere 0,1 bis 0,3 Gew.% Zink kann eine weitere Festigkeitssteigerung verbunden mit einer leichten Verbesserung des Umformvermögens erreicht werden.
  • Ein zusätzlicher Gehalt an Vanadium von 0,05 bis 0,2 Gew.% führt zu einer weiteren Verbesserung des Umformverhaltens.
  • Die mittlere Korngrösse im Blech sollte 80 µm nicht übersteigen und liegt bevorzugt unter 60 µm.
  • Die erfindungsgemässe Legierung wird auf übliche Weise durch Strang- oder Bandgiessen, Warm- und Kaltwalzen zu einem Blech oder Band verarbeitet. Zur Erzielung der vorstehend beschriebenen optimalen Eigenschaften der Legierung bezüglich Festigkeit und Umformverhalten hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Lösungsglühung in einem Banddurchlaufofen in einem Temperaturbereich von 520°C bis 580°C bzw. bis zur Solidustemperatur der Legierung durchgeführt wird.
  • Optimale mechanische Festigkeitswerte und Eigenschaften lassen sich erzielen, wenn die Legierung vorzugsweise spätestens 60 min nach der Lösungsglühung einer sogenannten Stabilisierungsglühung von maximal 24h in einem Temperaturbereich von 50°C bis 150°C unterzogen wird.
  • Die Legierung kann bei Bedarf auf Enddicke abgewalzt, lösungsgeglüht und anschliessend einem Temperaturbereich von 160°C bis 220 °C warmausgehärtet werden. Vorteilhaft ist auch eine Umformung um maximal 25% nach der Lösungsglühung und vor der Endglühung im erwähnten Temperaturbereich.
  • Wenn mit der Legierung lackierte Karosserieteile hergestellt werden, kann es vorteilhaft sein, die Endglühung mit der Lackeinbrennung zu kombinieren.
  • Die erfindungsgemässe Legierung ist insbesondere geeignet zur Herstellung tiefgezogener Karosserieteile.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfindungsgemässen Legierung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in ihrer einzigen Figur ein Diagramm mit den Gehaltsgrenzen für die Legierungselemente Mg und Si.
  • Eine Legierung der Zusammensetzung
    • Si 0,69
    • Mg 0,37
    • Cu 0,38
    • Mn 0,06
    • Fe 0,23
  • mit Aluminium als Rest und eine Standardkarosserielegierung AA6016 als Vergleichslegierung wurden auf übliche Weise durch Stranggiessen, Warm- und Kaltwalzen zu einem Blech mit einer Dicke von 1,3 mm verarbeitet. Die an Blechproben ermittelten mechanischen Festigkeitswerte und Eigenschaften der erfindungegemässen Legierung und der Vergleichslegierung sind nachfolgend einander gegenübergestellt.
    Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) Rp0,2/Rm A10 (%) n5% r
    Erfindung 212 106 0,50 26,5 0,30 0,65
    +S 213 111 0,52 28,0 0,31 0,68
    AA6016 222 114 0,5 28,0 0,27 0,55
    +S: mit zusätzlicher Stabilisierungsglühung 100°C/10h
  • Die Bleche wurden in praxisnahen Versuchen tiefgezogen und weiteren, bei der Herstellung von Karosserieteilen üblichen Umformoperationen unterzogen. Die durchgeführten Praxistests haben die erwarteten Verbesserungen des Umformverhaltens bei gleichzeitig ausgezeichneten Festigkeitswerten bestätigt. Im Vergleich zur Standardkarosserielegierung AA6016 (Anticorodal-120) besitzt die erfindungsgemässe Legierung insbesondere eine tiefere Streckgrenze sowie höhere n- bzw. r-Werte, d.h. eine geringere Rückfederung und verbesserte Streckzieh- und Tiefzieheigenschaften.

Claims (12)

  1. Tiefziehbare und schweissbare Aluminumlegierung vom Typ AlMgSi in der Form von Bändern oder Blechen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch das Trapez ABCDE mit den Koordinaten Si Mg A 0,50 0,35 B 0,50 0,60 C 0,95 0,60 D 0,95 0,40 E 0,80 0,35
    begrenzt sind und die Legierung zusätzlich Cu 0,05 - 0,4 Mn max. 0,15 Fe max. 0,25
    sowie weitere Legierungselemente einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminium als Rest enthält.
  2. Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch die Eckpunkte A'B'C'D' mit den Koordinaten Si Mg A' 0,50 0,35 B' 0,50 0,50 C' 0,75 0,50 D' 0,75 0,35
    begrenzt sind.
  3. Legierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehalte (Gew.%) der Legierungselemente Mg und Si durch die Eckpunkte A"B"C"D" mit den Koordinaten Si Mg A'' 0,55 0,35 B'' 0,55 0,45 C'' 0,7 0,45 D'' 0,7 0,35
    begrenzt sind.
  4. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,2 bis 0,4 Gew.% Cu enthält.
  5. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,05 bis 0,4 Gew.%, insbesondere 0,1 bis 0,3 Gew.% Zn enthält.
  6. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,05 bis 0,2 Gew.% V enthält.
  7. Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Korngrösse max. 80 µm, vorzugsweise max. 60 µm beträgt.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durch Strang- oder Bandgiessen, Warm- und Kaltwalzen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösungsglühung in einem Banddurchlaufofen in einem Temperaturbereich von 520°C bis 580°C bzw. bis zur Solidustemperatur der Legierung durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach der Lösungsglühung, vorzugsweise spätestens 60 min nach der Lösungsglühung, einer Stabilisierungsglühung von maximal 24h in einem Temperaturbereich von 50°C bis 150°C unterzogen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach der Lösungsglühung um max. 25% umgeformt und anschliessend in einem Temperaturbereich von 160°C bis 220°C ausgehärtet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Endglühung als Lackeinbrennung durchgeführt wird.
  12. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung tiefgezogener Karosserieteile.
EP19950810691 1994-11-29 1995-11-03 Tiefziehbare und schweissbare Aluminiumlegierung vom Typ ALMgSi Expired - Lifetime EP0714993B1 (de)

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