EP0982410A1 - Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit - Google Patents

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EP0982410A1
EP0982410A1 EP99121526A EP99121526A EP0982410A1 EP 0982410 A1 EP0982410 A1 EP 0982410A1 EP 99121526 A EP99121526 A EP 99121526A EP 99121526 A EP99121526 A EP 99121526A EP 0982410 A1 EP0982410 A1 EP 0982410A1
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Jiri Faltus
Karel Placek
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3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Lonza Services Ltd
Alusuisse Technology and Management Ltd
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Publication date
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    • C22C—ALLOYS
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    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/12—Alloys based on aluminium with copper as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy according to the Preamble of claim 1.
  • Wrought alloys suitable as machine materials on the Basis AlCu and AlMgSi contain as a chip-breaking additive Lead, possibly in combination with bismuth. Alloys of this type are designated according to EN 573: 1994 as follows: EN AW-AlCu6BiPb, possibly EN AW-AlCu6BiPb (A) and EN AW-AlMg1SiPb, EN AW-AlMg1SiPbMn, possibly EN AW-AlMgSiPb.
  • the inventor has the Task, a suitable as a machine material, to provide lead-free aluminum alloy with good machinability, compared to conventional machine materials comparable or better mechanical properties having.
  • the preferred range lies in the alloy according to the invention for bismuth at 0.4 to 0.9, especially 0.6 to 0.8 % By weight, the preferred range for tin at 0.3 to 0.6, in particular 0.4 to 0.6% by weight.
  • the alloy according to the invention can in a known manner semi-continuous casting and extrusion processed become. Usually they become semi-continuous continuously cast ingots subjected to an annealing; however, this can also be omitted. Extruded products are then by heat treatment or thermomechanical processing in various final states transferred.

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Abstract

Eine Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit enthält in Gew.-% Kupfer, 4,6 bis 6,0; Wismut, 0,2 bis 1,0; Zinn, 0,2 bis 0,7; Zink, max. 0,45; Eisen, max. 0,7; Silizium, max. 0,4 sowie unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminuium als Rest. Durch die kombinierte Anwendung von Zinn und Wismut kann auf einen gesundheitsschädlichen Zusatz von Blei verzichtet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Als Automatenwerkstoffe geeignete Knetlegierungen auf der Basis AlCu und AlMgSi enthalten als spanbrechenden Zusatz Blei, ggf. in Kombination mit Wismut. Derartige Legierungen werden gemäss EN 573:1994 wie folgt bezeichnet: EN AW-AlCu6BiPb, ggf. EN AW-AlCu6BiPb(A) und EN AW-AlMg1SiPb, EN AW-AlMg1SiPbMn, ggf. EN AW-AlMgSiPb.
Wegen der gesundsheitsschädlichen Wirkung von Blei ist man derzeit bemüht, dessen Anwendung in der Industrie auf ein Minimum zu beschränken. Hinzu kommt, dass bereits die Anwesenheit kleiner Bleimengen in einer Aluminium-Knetlegierung zu einer Erhöhung der Spannungsrissanfälligkeit unter Dauerbelastung bei Raumtemperatur führt.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, eine als Automatenwerkstoff geeignete, bleifreie Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit bereitzustellen, die gegenüber herkömmlichen Automatenwerkstoffen vergleichbare oder bessere mechanische Eigenschaften aufweist.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt eine Legierung mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Bei der erfindungsgemässen Legierung liegt der Vorzugsbereich für Wismut bei 0,4 bis 0,9, insbesondere 0,6 bis 0,8 Gew.-%, der Vorzugsbereich für Zinn bei 0,3 bis 0,6, insbesondere 0,4 bis 0,6 Gew.-%.
Die erfindungsgemässe Legierung kann in bekannter Art durch halbkontinuierliches Stranggiessen und Strangpressen verarbeitet werden. Ueblicherweise werden die halbkontinuierlich stranggegossenen Barren einer Hochglühung unterworfen; diese kann jedoch auch entfallen. Die stranggepressten Erzeugnisse werden sodann durch eine Wärmebehandlung oder thermomechanische Verarbeitung in verschiedene Endzustände überführt.
Für die erfindungsgemässe Legierung eignen sich zur Erzielung unterschiedlicher Auslagerungszustände die folgenden Wärmebehandlungsverfahren:
  • Lösungsglühen mit nachfolgender Warmaushärtung
  • Lösungsglühen, Abbau innerer Spannungen durch Recken, nachfolgende Warmaushärtung
  • Lösungsglühen, Kaltverformung mit nachfolgender Kaltaushärtung während mindestens drei Tagen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In einem Tiegelwiderstandsofen wurden drei Legierungen mit einer Zusammensetzung gemäss Tabelle 1 aus Aluminium 99,5, einer Vorlegierung AlCu 45, Zinn 99,95 und Wismut 99,9 erschmolzen. Aus jeder Schmelzcharge wurden durch halbkontinuierliches Stranggiessen mittels einer wassergekühlten Kokille aus einer Aluminiumlegierung unter Anwendung eines Schmiermittels Bolzen mit einem Durchmesser von 135 mm abgegossen. Nach dem Abdrehen auf einen Durchmesser von 110 mm wurde ein Teil der Bolzen hochgeglüht, ein anderer Teil wurde ohne Hochglühung im Gusszustand belassen. Nach Anwärmung auf Strangpresstemperatur in einem Durchlaufinduktionsofen wurden die Bolzen zu Stangen mit einem Durchmesser von 36 mm sowie zu Sechskantprofilen stranggepresst.
Die auf diese Weise hergestellten Strangpresserzeugnisse wurden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen auf die gewünschten Endzustände verarbeitet. Die mit den verschiedenen Wärmebehandlungsverfahren erzeugten Endzustände und die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierung sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
Si Fe Cu Sn Bi Zn sonstige Rest
einzeln max. gesamt max.
0,11 0,21 5,06 0,49 0,60 0,42 0,05 0,15 Al
0,16 0,27 5,67 0,52 0,72 0,41 0,05 0,15 Al
0,10 0,16 5,24 0,50 0,63 0,02 0,05 0,15 Al
Zustand nach EN 515 Rp 0,2 (MPa) Rm (MPa) A5 (%) HB
T6, T651 min. 280 min. 370 min. 10 110
T3 min. 150 min. 270 min. 20 80
Die in Tabelle 2 verwendeten Kurzbezeichnungen bedeuten:
EN 515
Europäische Norm EN 515: 1993 Aluminium und Aluminiumlegierungen-Halbzeug-Bezeichnung der Werkstoffzustände
Rp 0,2
Streckgrenze
Rm
Zugfestigkeit
A5
Bruchdehnung
HB
Brinellhärte

Claims (6)

  1. Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Gew.-% Kupfer 4,6 bis 6,0 Wismut 0,2 bis 1,0 Zinn 0,2 bis 0,7 Zink max. 0,45 Eisen max. 0,7 Silizium max. 0,4
    sowie unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminuium als Rest enthält.
  2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,4 bis 0,9 Gew.-%, vorzugsweise 0,6 bis 0,8 Gew.-% Wismut enthält.
  3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,3 bis 0,6 Gew.-%, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 Gew.-% Zinn enthält.
  4. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach halbkontinuierlichem Stranggiessen, Hochglühen und Strangpressen mit nachfolgendem Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern auf maximalen Aushärtungsgrad eine Zugfestigkeit von mindestens 370 MPa, eine Streckgrenze von mindestens 280 MPa, eine Brinellhärte von mindestens 110 sowie eine Bruchdehnung A5 von mindestens 10% aufweist.
  5. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach halbkontinuierlichem Stranggiessen, Hochglühen und Strangpressen mit nachfolgendem Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern auf weniger als maximalen Aushärtungsgrad eine Zugfestigkeit von mindestens 270 MPa, eine Streckgrenze von mindestens 150 MPa, eine Brinellhärte von mindestens 80 sowie eine Bruchdehnung A5 von mindestens 20% aufweist.
  6. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Automatenwerkstoff.
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