EP1287925A2 - Verfahren zum Herstellen von Leichtmetall-Felgen - Google Patents

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EP1287925A2 EP02011998A EP02011998A EP1287925A2 EP 1287925 A2 EP1287925 A2 EP 1287925A2 EP 02011998 A EP02011998 A EP 02011998A EP 02011998 A EP02011998 A EP 02011998A EP 1287925 A2 EP1287925 A2 EP 1287925A2
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing light metal rims made of an aluminum alloy, in particular for motor vehicles, according to the preamble of claim 1.
  • Such a method can be found, for example, in DE 44 42 465 A1, in which a blank, preferably produced in the casting process, under Heat is extruded into a rim.
  • the Rim material has aluminum as an essential component and as secondary components Silicon, magnesium, etc.
  • targeted heat treatment such as solution annealing and aging (aging) at defined treatment times tensions are reduced, the structure of the material improved and a defined strength from the T4 state to the T6 state set.
  • the object of the invention is to propose a method of the generic type, with the different load cases of the light alloy rim is better taken into account in motor vehicles.
  • the resulting forces in the wheel suspension of the motor vehicle are essentially initiated by the accelerations of unsprung masses.
  • the acceleration itself depends again on the rigidity of the rim at the load application points.
  • the proposal according to the invention thus creates a balance in which the less rigid part of the rim with the rim well and the inner horn raised to a high level of strength by a T6 heat treatment becomes, while the rigid outer horn area with at least the radial outer area of the rim bowl with a T4 or T5 treatment is maintained at a lower fixed level.
  • the radially inside lying hub area of the rim bowl may vary depending on other criteria have either T6 or T4 / T5.
  • the different heat treatment of the rim can be adapted to the used alloy material and the manufacturing process used in a different warm aging or one after the Warm aging additionally performed solution annealing or a different one Cooling rate when quenching from solution solution temperature to reduce the strength of parts of the rim be performed.
  • the rim 10 shown in half made of an AL alloy essentially settles together from a disc-shaped rim bowl 12, one adjoining annular outer horn 14, also an annular one Inner horn 16 and a rim bed 18 located between them.
  • the rim 10 is in a known manner on the material stronger radially inner Hub area 20 of the rim bowl 12 on a receiving flange attached to the wheel bearing of the motor vehicle and does not carry one shown tires.
  • the rim 10 can, for example, as in the aforementioned DE 44 42 465 A1 be made, e.g. B. by extrusion or forging a pre-cast Blanks or by using an AL wrought alloy.
  • the rim 10 is a solution heat treatment at a temperature in a known manner subjected to about 550 ° C and quenched.
  • the inner horn 16 and the rim well 18 are hardened to the state T6 in accordance with the region 22 shown or outsourced warm, while at the same time section 24 with the outer horn 14 and the radially outer region 26 of the rim bowl 12 Heat extraction or cooling kept at a temperature of approx. 100 ° C and thus only the state T4 or T5 with a correspondingly reduced Takes firmness.
  • the radially inner heat treatment area 28 or the hub area 20 the rim 10 can in turn with reduced cooling or possibly even the same Warm aging temperature of 200 ° C strengths according to T4, T5 or T6, depending on the load profile and geometry of the corresponding Light metal rim.
  • the strength-reduced area 24 and / or 28 can also be produced be in which the rim 10 after the conventional hot aging in the relevant areas briefly annealed and is deterred. It is understood that apart from z. B. one favorable transition area 30 between the rim well 18 and the outer horn 14 the set strength of the adjacent areas is not reduced will, e.g. B. by appropriate cooling measures.
  • the reduced-strength area 24 and or 28 can also be produced in which the rim 10 after solution annealing targeted cooling is slow in this area in the deterrent process.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leichtmetall-Felgen aus einer Aluminium-Legierung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die zum Erzeugen einer definierten Gefügestruktur und Festigkeit einem Lösungsglühen und einer Warmauslagerung unterzogen werden, wobei zum Ausgleich unterschiedlicher Steifigkeiten der Felge (10) unterschiedliche Wärmebehandlungen von Teilbereichen der Felge (10) vorgeschlagen werden. Bevorzugt sollen das Innenhorn (16) der Felge und das Felgenbett mit einer höheren Festigkeit als das Außenhorn (14) und/oder die Felgenschüssel (12) hergestellt werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Leichtmetall-Felgen aus einer Aluminium-Legierung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise der DE 44 42 465 A1 entnehmbar, bei dem ein vorzugsweise im Gießverfahren hergestellter Rohling unter Wärmezufuhr im Fließpressverfahren zu einer Felge umgeformt wird. Das Felgenmaterial hat als wesentlichen Bestandteil Aluminium und als Sekundärbestandteile Silizium, Magnesium, etc. Durch gezielte Wärmebehandlung wie Lösungsglühen und Warmauslagern (Altern) bei definierten Behandlungszeiten werden Verspannungen abgebaut, die Gefügestruktur des Materials verbessert und eine definierte Festigkeit vom T4-Zustand bis zum T6-Zustand eingestellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit dem den unterschiedlichen Belastungsfällen der Leichtmetall-Felge in Kraftfahrzeugen verbessert Rechnung getragen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, durch unterschiedliche Wärmebehandlungen von Teilbereichen der Felge (natürlich rotationssymmetrische Bereiche) unterschiedliche Festigkeiten einzustellen, bevorzugt einen T6-Zustand höherer Festigkeit an dem Innenhorn der Felge und an dem Felgenbett und im übrigen einen T4/T5-Zustand niedriger Festigkeit.
Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, das Felgen insbesondere in Kraftfahrzeugen unterschiedlichen Lasteinleitungen unterliegen. So kann beim Überfahren von positiven und negativen Hindernissen
  • zuerst das Außenhorn der Felge das Hindernis treffen; oder
  • zuerst das Innenhorn das Hindernis treffen; oder
  • beide Hörner gleichzeitig das Hindernis treffen.
Die dabei entstehenden Kräfte, die in die Radauhängung des Kraftfahrzeuges eingeleitet werden, sind im wesentlichen durch die Beschleunigungen der ungefederten Massen hervorgerufen. Die Beschleunigung selber hängt wiederum ab von der Steifigkeit der Felge an den Lasteinleitungsstellen.
So erzeugt das aufgrund seiner Nähe zur Felgenschüssel gebildete Außenhorn beim Auftreffen höhere Kräfte als das weniger steife Felgen-Innenhorn, welches an das dazwischen befindliche Felgenbett anschließt. Aufgrund der durch die Felgengeometrie geringeren Steifigkeit des Innenhornes neigt dieses deutlich stärker zu plastischen Verformungen.
Der erfindungsgemäße Vorschlag schafft somit einen Ausgleich, in dem der weniger steife Teilbereich der Felge mit dem Felgenbett und den Innenhorn durch eine T6-Wärmebehandlung auf ein hohes Festigkeitsniveau angehoben wird, während der steife Außenhornbereich mit zumindest dem radial äußeren Bereich der Felgenschüssel mit einer T4 oder T5-Behandlung auf einem niedrigerfesten Niveau gehalten wird. Insbesondere der radial innen liegende Nabenbereich der Felgenschüssel kann je nach sonstigen Kriterien entweder T6 oder T4/T5 aufweisen.
Die unterschiedliche Wärmebehandlung der Felge kann angepasst an den verwendeten Legierungswerkstoff und an das verwendete Fertigungsverfahren in einer unterschiedlichen Warmauslagerung oder einem nach der Warmauslagerung zusätzlich durchgeführtem Lösungsglühen oder einer unterschiedlichen Abkühlgeschwindigkeit beim Abschrecken aus der Lösungsglühtemperatur zur Festigkeitsverminderung von Teilbereichen der Felge durchgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die Zeichnung dazu zeigt eine nur in der oberen Hälfte dargestellte Leichtmetall-Felge für Kraftfahrzeuge in einem Längsmittelschnitt mit durch Pfeile eingezeichneten Festigkeitsbereichen.
Die hälftig dargestellte Felge 10 aus einer AL-Legierung setzt sich im wesentlichen zusammen aus einer scheibenförmigen Felgenschüssel 12, einem daran anschließenden, ringförmigen Außenhorn 14, einem ebenfalls ringförmigen Innenhorn 16 und einem dazwischen befindlichen Felgenbett 18. Die Felge 10 ist in bekannter Weise über den Material stärkeren radial innenliegenden Nabenbereich 20 der Felgenschüssel 12 an einem Aufnahmeflansch der Radlagerung des Kraftfahrzeuges befestigt und trägt einen nicht dargestellten Reifen.
Die Felge 10 kann beispielsweise wie in der vorgenannten DE 44 42 465 A1 hergestellt sein, z. B. durch Fließpressen oder Schmieden eines vorgegossenen Rohlings oder durch Verwendung einer AL-Knetlegierung.
Die Felge 10 wird in bekannter Weise einem Lösungsglühen bei einer Temperatur von ca. 550 ° C unterzogen und abgeschreckt.
Nach der Endverformung bzw. maßlichen Kalibrierung der Felge 10 wird diese zur Herstellung der erforderlichen Festigkeit einer Warmauslagerung bzw. künstlichen Alterung bei einer definierten Temperatur von ca. 200 ° C und einer definierten Aushärtezeit unterzogen.
Dabei werden erfindungsgemäß das Innenhorn 16 und das Felgenbett 18 gemäß dem eingezeichneten Bereich 22 auf den Zustand T6 gehärtet bzw. warm ausgelagert, während gleichzeitig der Teilbereich 24 mit dem Außenhorn 14 und dem radial äußeren Bereich 26 der Felgenschüssel 12 durch Wärmeentzug bzw. Kühlung auf eine Temperatur von ca. 100 ° C gehalten und damit lediglich den Zustand T4 oder T5 mit einer entsprechend verminderten Festigkeit annimmt.
Der radial innere Wärmebehandlungsbereich 28 bzw. der Nabenbereich 20 der Felge 10 wiederum kann bei verringerter Kühlung oder ggf. sogar gleicher Warmauslagerungstemperatur von 200 ° C Festigkeiten gemäß T4, T5 oder T6 aufweisen, je nach Belastungsprofil und Geometrie der entsprechenden Leichtmetall-Felge.
Anstelle der beschriebenen unterschiedlichen Warmauslagerung der Felge 10 kann der Festigkeits verminderte Bereich 24 und/oder 28 auch hergestellt werden, in dem die Felge 10 nach dem herkömmlichen Warmauslagern in den entsprechenden Bereichen nochmals kurzzeitig Lösungsgeglüht und abgeschreckt wird. Es versteht sich, dass dabei abgesehen von z. B. einem günstigen Übergangsbereich 30 zwischen dem Felgenbett 18 und dem Außenhorn 14 die eingestellte Festigkeit der angrenzenden Bereiche nicht vermindert wird, z. B. durch entsprechende Kühlmaßnahmen.
Als weitere Möglichkeit kann der festigkeitsverminderte Bereich 24 und oder 28 auch hergestellt werden, in dem die Felge 10 nach dem Lösungsglühen im Abschreckungsvorgang in diesem Bereich gezielt langsam gekühlt wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Herstellen von Leichtmetall-Felgen aus einer Aluminium-Legierung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die zum Erzeugen einer definierten Gefügestruktur und Festigkeit einem Lösungsglühen und einer Warmauslagerung unterzogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch unterschiedliche Wärmebehandlungen von Teilbereichen der Felge unterschiedliche Festigkeiten erzeugt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenhorn (16) der Felge (10) und das Felgenbett (18) mit einer höheren Festigkeit als das Außenhorn (14) und/oder die Felgenschüssel (12) hergestellt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Festigkeiten durch ein unterschiedlich gesteuertes Warmauslagern erzeugt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass während des künstlichen Warmauslagerns der Felge (10) Teilbereiche (24,28) bzw. das äußere Felgenhorn (14) und die Felgenschüssel (12) auf einer niedrigeren Warmauslagerungstemperatur gehalten werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Teilbereiche (24,28) der Felge (10) nach dem Warmauslagern durch zusätzliches Lösungsglühen wieder festigkeitsvermindert werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Felgenschüssel (12) zumindest im radial äußeren Bereich (26) und das Außenhorn (14) einem zusätzlichen Lösungsglühen unterzogen werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Festigkeiten durch unterschiedlich gesteuertes Abschrecken nach dem Lösungsglühen und anschließende Warmauslagerung der Felgen (10) erzeugt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilbereiche (24,28) bzw. das äußere Felgenhorn (14) und die Felgenschüssel (12) während des Abschreckungsvorgangs aus der Lösungsglühtemperatur gezielt langsam abgekühlt werden, mit anschließender Warmauslagerung der gesamten Felge (10).
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenhorn (16) der Felge (10) und das Felgenbett (12) im T6-Zustand und das Außenhorn (14) der Felge (10) und die Felgenschüssel (12) zumindest teilweise im T4/T5-Zustand gehalten werden.
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