EP1466992B1 - Flächiges, gewalztes Halbzeug aus einer Aluminiumlegierung - Google Patents

Flächiges, gewalztes Halbzeug aus einer Aluminiumlegierung Download PDF

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EP1466992B1
EP1466992B1 EP03008147A EP03008147A EP1466992B1 EP 1466992 B1 EP1466992 B1 EP 1466992B1 EP 03008147 A EP03008147 A EP 03008147A EP 03008147 A EP03008147 A EP 03008147A EP 1466992 B1 EP1466992 B1 EP 1466992B1
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EP
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semi
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aluminium alloy
finished product
aluminum alloy
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Werner Dr. Kehl
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Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/06Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047Changing 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001Aluminium or its alloys

Definitions

  • the present invention has the object to provide a method for producing a flat, rolled semi-finished aluminum alloy, which allows the use of standard alloys without the addition of Zn and Cu or other elements, without elaborate production facilities and ensures improved process reliability in terms of a flow line freedom of the deep-drawn or deformed final product.
  • the previously derived and indicated object is achieved by stretching the semifinished product by 0.1 to 0.5% after the final soft annealing.
  • the semi-finished product according to the invention has a long shelf life of several years, during which the properties do not change significantly.
  • it is not necessary to set a specific grain size so that the risk of the appearance of an orange peel during deformation is eliminated. It can thus be achieved with grain sizes below 50 microns flow line freedom.
  • no soft or solution annealing in a continuous furnace with subsequent deterrence is necessary.
  • the manufacturing process for producing the flat, rolled semi-finished product according to the invention has a high degree of robustness.
  • the process reliability during production of the semifinished product according to the invention is further increased.
  • the stretching of the flat, rolled semi-finished product can be done in different ways. Conceivable, for example, stretching in a strip stretching machine but also stretching with the help of alternate deflection of the strip or sheet in a so-called leveling system, in which the band is stretched at each deflection on the outer radius and compressed in the inner radius.
  • the deformability of the semifinished product in subsequent deformation or deep drawing steps can be improved by the associated heat treatment, without impairing the flow line freedom.
  • the single figure shows an embodiment of a plant for the realization of a method for producing a flat, rolled semi-finished aluminum alloy.
  • the embodiment of the plant for producing a flat, rolled semi-finished product according to the invention from an aluminum alloy, in particular a semifinished product for the production of body panels, has a hot rolling mill 1 with a Reversiergerüst 2 and optional a subsequent multi-stage hot rolling stand 3 on.
  • a billet 4 is rolled off, for example, from a standard alloy such as AA5052, AA5754 or AA5182 and then wound up in a coiling station to form a coil 5.
  • the strip After cooling of the coil 5, the strip is subjected to one or more cold rolling passes on a first cold rolling train 6, the degree of forming being at least 50% in order to reduce the recrystallization temperature of the strip.
  • the cold rolled, rewound strip is annealed in a box furnace 7.
  • the relatively coarse microstructure of the strip recrystallises almost completely, so that the strip is present in a soft and recrystallized state after the intermediate annealing.
  • the intermediate soft annealed strip on a second cold rolling line 8 again subjected to cold rolling with a degree of deformation of at most 30%.
  • the rewound strip is subjected to final soft annealing in a second chamber furnace 9.
  • the cooled strip is stretched by 0.1 to 0.5% on a so-called leveling system 10.
  • a strip stretching machine can be used, on which the strip is stretched over its entire cross section.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen, gewalzten Halbzeugs aus einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung die folgenden Legierungsanteile in Gewichtsprozenten aufweist:
    • 2 ≤ Mg ≤ 5
      • Mn ≤ 0,5
      • Cr ≤ 0,35
      • Si ≤ 0,4
      • Fe ≤ 0,4
      • Cu ≤ 0,3
      • Zn ≤ 0,3
      • Ti ≤ 0,15
    andere in Summe maximal 0,15, einzeln maximal 0,05, Rest A1, wobei das Halbzeug aus einem Barren abgewalzt wird, im Walzprozess mindestens einem Zwischenweichglühen zwischen zwei Kaltwalzstichen und einem Schlussweichglühen jeweils in einem Kammerofen unterworfen wird und der Umformgrad vor dem ersten Zwischenglühen mindestens 50 % und vor dem Schlussweichglühen höchstens 30 % beträgt.
  • Bei diesen flächigen, gewalzten Halbzeugen handelt es sich um Aluminiumbänder oder -bleche zur Weiterverarbeitung durch Verformen bzw. Tiefziehen beispielsweise zur Herstellung von Karosserieblechen für die Automobilindustrie. Es ist bekannt, dass Standardlegierungen wie z.B. AA5052, AA5754 oder AA5182, die Legierungsanteile in den angegebenen Bereichen aufweisen, beim Tiefziehen anfällig für die Bildung von Fließfiguren, insbesondere Fließlinien, sind. Derartige Fließfiguren sind für gehobene Ansprüche an die Oberfläche bei Karosserieaußenteilen in hohem Maße unerwünscht, dass sie auch nach dem Lackieren noch sichtbar sind.
  • Aus dem Stand der Technik sind darüber hinaus verschiedene Ansätze bekannt, die zu einer Reduzierung bzw. vollständigen Vermeidung der unerwünschten Fließlinien nach dem Verformen bzw. Tiefziehen führen. Hierbei sind insbesondere zu nennen der Zusatz von Zn und/oder Cu, der Entfall der Zwischenweichglühung und/oder die Schlussweichglühung im Durchlaufofen. Die Einstellung der Korngrößen durch den Zusatz von Zn und/oder Cu führt zu einer Erhöhung des Risikos, dass beim Verformen bzw. Tiefziehen eine sogenannte Orangenhaut entsteht. Bei fehlender Zwischenweichglühung entstehen erhöhte Anforderungen an den Kaltwalzprozess bzw. den vorgelagerten Warmwalzprozess, da die Stichabnahmen beim Kaltwalzen eingeschränkt sind. Die Verwendung eines Durchlaufofens ist schließlich zumindest mit hohen Anschaffungskosten verbunden.
  • Ferner ist zur Vermeidung von Fließlinien beim Verformen oder Tiefziehen von Halbzeugen aus der US Patentschrift US 4,151,013 ein Herstellverfahren für Halbzeuge bekannt, bei dem ein Barren aus einer Aluminiumlegierung nach dem Warmwalzen direkt oder nach einem Zwischenglühen mit einer Dickenreduktion von mindestens 40%, zumeist 60% - 80%, zu einem Halbzeug kaltgewalzt wird, anschließend das Halbzeug in einem Durchlaufofen einem Schlussweichglühen unterzogen wird und schließlich um 0,25% bis 1% gereckt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit dem bekannten Verfahren hergestellte Halbzeuge eine sichere Vermeidung von Fließlinien beispielsweise in einem nachfolgenden Tiefziehen nicht gewährleisten.
  • Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines flächigen, gewalzten Halbzeuges aus einer Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen, welches die Verwendung von Standardlegierungen ohne Zusatz von Zn und Cu oder anderen Elementen ermöglicht, ohne aufwendige Fertigungsanlagen auskommt und eine verbesserte Prozesssicherheit im Hinblick auf eine Fließlinienfreiheit des tiefgezogenen bzw. verformten Endproduktes gewährleistet.
  • Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Halbzeug nach dem Schlussweichglühen um 0,1 bis 0,5 % gereckt wird.
  • Zunächst wird durch einen hohen Umformgrad von mindestens 50% vor dem ersten Zwischenglühen ein grobes Gefüge im Halbzeug erzeugt, so dass die Rekristallisationstemperatur der Aluminiumlegierung herabgesetzt wird und eine möglichst vollständige Rekristallisation des Halbzeuges beim Zwischenglühen stattfindet. Beim anschließenden Kaltwalzen mit einem maximalen Umformgrad von 30% werden nur wenige Fehlstellen in das weiche, rekristallisierte Halbzeug eingebracht, so dass das Halbzeug mit einem feinkörnigen Gefüge dem Schlussweichglühen zugeführt wird. Durch die Kombination der vorangegangen Verarbeitungsschritte mit dem abschließenden Recken und den Eigenschaften der Legierung ist überraschender Weise gewährleistet, dass beim Verformen bzw. Tiefziehen des Halbzeuges keine Fließlinien auftreten. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Halbzeug eine lange Lagerbeständigkeit von mehreren Jahren auf, während derer sich die Eigenschaften nicht wesentlich verändern. Insbesondere ist es nicht notwendig, eine spezielle Korngröße einzustellen, so dass das Risiko des Auftretens einer Orangenhaut beim Verformen entfällt. Es kann also auch mit Korngrößen unter 50 µm eine Fließlinienfreiheit erzielt werden. Schließlich ist kein Weich- bzw. Lösungsglühen im Durchlaufofen mit nachfolgender Abschreckung notwendig. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Fertigungsprozess zur Herstellung des erfindungsgemäßen flächigen, gewalzten Halbzeuges eine große Robustheit aufweist.
  • Wird das Halbzeug nach dem Schlussweichglühen um mindestens 0,2 % gereckt, wird die Prozesssicherheit bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Halbzeuges weiter erhöht.
  • Das Recken des flächigen, gewalzten Halbzeuges kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Denkbar ist beispielsweise das Recken in einer Bandreckanlage aber auch das Recken mit Hilfe durch wechselweises Umlenken des Bandes bzw. Bleches in einer sogenannten Levelling-Anlage, bei der das Band bei jeder Umlenkung auf dem äußeren Radius gereckt und im inneren Radius gestaucht wird.
  • Weist das Halbzeug eine unter Verwendung des Coil-Coating-Verfahrens nachträglich aufgebrachte Beschichtung auf, so kann durch die damit verbundene Wärmebehandlung die Verformbarkeit des Halbzeuges in nachfolgenden Verformungs- oder Tiefziehschritten verbessert werden, ohne die Fließlinienfreiheit zu beeinträchtigen.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das Verfahren zur Herstellung eines derartigen flächigen, gewalzten Halbzeuges auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung verwiesen.
  • In der Zeichnung zeigt die einzige Figur ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Verwirklichung eines Verfahrens zur Herstellung eines flächigen, gewalzten Halbzeuges aus einer Aluminiumlegierung.
  • Das Ausführungsbeispiel der Anlage zur Herstellung eines erfindungsgemäßen flächigen, gewalzten Halbzeuges aus einer Aluminiumlegierung, insbesondere eines Halbzeuges zur Herstellung von Karosserieblechen, weist eine Warmwalzstraße 1 mit einem Reversiergerüst 2 und optional einem anschließenden mehrstufigen Warmwalzgerüst 3 auf. In dieser Warmwalzstraße 1 wird ein Barren 4 beispielsweise aus einer Standardlegierung wie AA5052, AA5754 oder AA5182 abgewalzt und anschließend in einer Aufhaspelstation zu einem Coil 5 aufgehaspelt.
  • Nach dem Abkühlen des Coils 5 wird das Band auf einer ersten Kaltwalzstraße 6 einem oder mehreren Kaltwalzstichen unterzogen, wobei zur Reduzierung der Rekristallisationstemperatur des Bandes der Umformgrad mindestens 50 % beträgt.
  • Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das kaltgewalzte, erneut aufgehaspelte Band in einem Kammerofen 7 zwischenweichgeglüht. Beim Zwischenweichglühen rekristallisiert das relativ grobe Gefüge des Bandes nahezu vollständig, so dass das Band in weichem und rekristallisiertem Zustand nach dem Zwischenglühen vorliegt. Anschließend wird das zwischenweichgeglühte Band auf einer zweiten Kaltwalzstraße 8 erneut einem Kaltwalzen mit einem Umformgrad von höchstens 30 % unterzogen. Durch diese Maßnahme wird nur eine geringe Anzahl von Fehlstellen im Band erzeugt, so dass das Band nach dem letzten Kaltwalzen ein feinkörniges Gefüge aufweist.
  • Im Anschluss an den letzten Kaltwalzstich wird das erneut aufgehaspelte Band in einem zweiten Kammerofen 9 einer Schlussweichglühung unterzogen.
  • Abschließend wird das abgekühlte Band auf einer sogenannten Levelling-Anlage 10 um 0,1 bis 0,5 % gereckt.
  • Statt der Levelling-Anlage 10 kann auch eine Bandreckanlage eingesetzt werden, auf der das Band über seinen gesamten Querschnitt gereckt wird.

Claims (1)

  1. Verfahren zur Herstellung eines flächigen, gewalzten Halbzeugs aus einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung die folgenden Legierungsanteile in Gewichtsprozenten aufweist:
    2 ≤ Mg ≤ 5
    Mn ≤ 0,5
    Cr ≤ 0,35
    Si ≤ 0,4
    Fe ≤ 0,4
    Cu ≤ 0,3
    Zn ≤ 0,3
    Ti ≤ 0,15
    andere in Summe maximal 0,15, einzeln maximal 0,05, Rest A1,
    wobei das Halbzeug aus einem Barren (4) abgewalzt wird, im Walzprozess mindestens einem Zwischenweichglühen zwischen zwei Kaltwalzstichen und einem Schlussweichglühen jeweils in einem Kammerofen (7, 9) unterworfen wird und der Umformgrad vor dem ersten Zwischenweichglühen mindestens 50 % und vor dem Schlussweichglühen höchstens 30 % beträgt dadurch gekennzeichnet, d a s s das Halbzeug nach dem Schlussweichglühen um 0,1 bis 0,5 % gereckt wird.
EP03008147A 2003-04-08 2003-04-08 Flächiges, gewalztes Halbzeug aus einer Aluminiumlegierung Expired - Lifetime EP1466992B1 (de)

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