EP1592819A1 - Hoch dauerfeste aluminium-gusslegierung - Google Patents
Hoch dauerfeste aluminium-gusslegierungInfo
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- EP1592819A1 EP1592819A1 EP02735050A EP02735050A EP1592819A1 EP 1592819 A1 EP1592819 A1 EP 1592819A1 EP 02735050 A EP02735050 A EP 02735050A EP 02735050 A EP02735050 A EP 02735050A EP 1592819 A1 EP1592819 A1 EP 1592819A1
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- alloy
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Links
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Classifications
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Definitions
- the alloys according to EN 1706 are due to the higher Cu content and the higher proportion of permissible elements (Mn, Fe) , the medium voltage sensitivity of these components is very high, d. H. the tolerable amplitude of the stress in relation to the applied prestress drops to values below that of the alloys of the type AI Si Mg.
- the intermetallic phases with low melting points (T ⁇ 300 ° C) present in the alloys according to EN 1706 can be melted during the heat treatment.
- the resulting grain boundary separation only has opening widths of 2 - 5 ⁇ m and is very difficult to determine on the real component.
- the particles controlling the deformation on the grain boundary become too large due to insufficient heat treatment or very sharp-edged due to the high content of permissible alloy elements according to EN 1706. Although they sometimes generate very high static strengths with low elongation, the fatigue strength values decrease significantly as a result.
- the invention specified in protection claim 1 is based on the problem of developing an alloy which has both sufficient static strength (analogous to EN 1706), with high elongation values (5% - 20%), and also a low dependence of the tolerable load amplitude on the has medium voltage in real use.
- an aluminum casting alloy which has high static elongation values with values of yield strength and tensile strength analogous to EN 1706.
- the low dependence of the tolerable load amplitude on the medium voltage present in real use enables cast aluminum components to be used in safety areas in which previously only parts made of aluminum profiles, spheroidal cast iron or cast steel were used.
- the heat treatment carried out in this way prevents the intermetallic phases with low melting points (T ⁇ 300 ° C.) present in the alloys from being melted during the heat treatment.
- the resulting grain boundary separation only has opening widths of 2 -5 ⁇ m and is very difficult to determine on the real component.
- An embodiment of the invention is set out on the basis of the examination of samples with a casting surface and corresponding casting defects in the tensile-compression test.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract
Bei dem angemeldeten internationalen Patent nach PCT handelt es sich um eine hochdauerfeste Aluminium-Gusslegierung, welche sowohl eine ausreichende statische Festigkeit bei hohen Dehnwerten als auch eine geringe Abhängigkeit der ertragbaren Lastamplitude von der im realen Einsatzfall vorhandenen Mittelspannung aufweist.
Description
Beschreibung
Hoch dauerfeste Aluminium-Gusslegierung
1. Aluminium-Gusslegierung von Typ Al-Cu nach En 1706 weisen zwar zum Teil hohe statische Festigkeiten auf, haben jedoch nur geringe oder keine Vorteile im dauerfesten Einsatz im Vergleich zu den wesentlich leichter zu verarbeitenden Gusslegierungen vom Typ AI SI Mg.
Da reale Bauteile aus diesen Legierungen bei dynamischen Belastungen nur in den seltensten Fällen im Spannungszustand R = - 1 belastet werden, wird bei den Legierungen nach EN 1706, bedingt durch den höheren Cu-Gehalt und den höheren Anteil an zulässigen Elementen (Mn, Fe), die Mittespannungsempfindlichkeit dieser Bauteile sehr hoch, d. h. die ertragbare Amplitude der Spannung bezogen auf die angelegte Vorspannung fällt auf Werte unter denen der Legierungen vom Typ AI Si Mg.
Weiterhin können die in den Legierungen nach EN 1706 vorhandenen intermetallischen Phasen mit niedrigen Schmelzpunkten (T ≡ 300 °C) während der Wärmebehandlung aufgeschmolzen werden. Die daraus resultierende Korngrenzentrennung hat nur Öffnungsweiten von 2 - 5 μm und ist am realen Bauteil nur sehr schwierig zu festzustellen.
Die die Verformung steuernden Teilchen auf der Korngrenze werden durch eine ungenügende Wärmebehandlung zu groß, oder aber durch den hohen Gehalt an zulässigen Elementen der Legierungen nach EN 1706, sehr scharfkantig. Sie erzeugen damit zwar zum Teil sehr hohe statische Festigkeiten, bei geringer Dehnung, die Dauerfestigkeitswerte sinken dadurch jedoch sehr stark ab.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Legierung zu entwickeln, die sowohl eine ausreichende statische Festigkeit (analog EN 1706), bei hohen Dehnwerten (5 % - 20 %), als auch eine geringe Abhängigkeit der ertragbaren Lastamplitude von der im realen Einsatzfall vorhandenen Mittelspannung aufweist.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen
• die Legierung (A.Tec)R ist wie folgt zusammengesetzt
Si 0.10
FE 0.10
Cu 4.00 - 4.50
Mn 0.10
Zn 0.07
Ti 0.15-0.50
• Zwischenlagern bei Raumtemperatur, 24 h
• Auslagern 155 °C (+/- 2 °C), 12 h
Mit der Erfindung wird erreicht, daß eine Aluminium-Gusslegierung zur Verfügung steht, die hohe statische Dehnwerte bei Werten von Streckgrenze und Zugfestigkeit analog EN 1706 aufweist. Die geringe Abhängigkeit der ertragbaren Lastampulitude von der im realen Einsatzfall vorhandenen Mittelspannung ermöglicht den Einsatz von gegossenen Aluminium- Bauteilen in Sicherheitsbereiche, in denen bisher nur Teile aus Aluminium- Profilen, Sphäro-Guss oder Stahl-Guss eingesetzt wurden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.
• Lösungsglühen 520 °C (+/- 5 °C), 12 h
bei Teilen mit Wanddicken > 30 mm ist ein Stufenglühen 250 °C (+/- 5 °C), 3 h anschliessend 520 °C (+/- 5 °C), 12 h notwendig.
• Abschrecken in Wasser 20 °C
• Zwischenlagern bei Raumtemperatur, 24 h
• Auslagern 155 °C (+/- 2 °C), 12 h
Die so ausgeführte Wärmebehandlung verhindert, daß die in den Legierungen vorhandenen intermetallischen Phasen mit niedrigen Schmelzpunkten (T ≡ 300 °C) während der Wärmebehandlung aufgeschmolzen werden. Die daraus resultierende Korngrenzentrennung hat nur Öffnungsweiten von 2 -5 μm und ist am realen Bauteil nur sehr schwierig festzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Untersuchung von Proben mit Gussoberfläche und entsprechenden Gussdefekten im Zug- Druck- Versuch dargelegt.
Erreichte statische Festigkeitswerte
Probe 1 Probe 2 Probe 3
R P.0,2 201 MPa 203 MPa 206 MPa
R M 284 MPa 344 MPa 345 MPa
R P 0,2 6.2 % 11.6 % 13.6 %
Die erreichten Werte für die ertragbare Lastamplitude bei 20 Mio. Lastechsein, Konfidenz 95 %, Überlebenswahrscheinlichkeit 95 %, sind aus dem beiliegenden Goddmann Diagramm ersichtlich.
Claims
1. Hoch dauerfeste Aluminium-Gusslegierung, mit hohen Werten für die statische Dehnung (A5) und geringer Abhängigkeit der Dauerfestigkeit von der angelegten Mittelspannung (Goodmann-Diagramm),
wobei
• die Legierung (A.Tec)R ist wie folge zusammengesetzt
Si 0.10
Fe 0.10
Cu 4.00 - 4.50
Mn 0.10
Mg 0.03
Zn 0.07
Ti 0.15 - 0.50
• die in realen Bauteilen erreichbaren statischen Dehnwerte zwischen 5 % und 20 % liegen.
Die Werte für Streckgrenze (R P 0)2 ) und Zugfestigkeit (R M) sind hierbei grösser oder gleich den Mindestwerten nach EN 1706 für den Werkstoff AC - Al Cu 4 Ti S T6.
• die Bildung niedrig schmelzender (T = 300 °C) intermetallischer Phasen (AIMnFe) mit hoher Kerbwirkung weitgehend ausgeschlossen wird.
2. Aluminium-Gusslegierung nach Schutzanspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmebehandlungsparameter innerhalb folgender Grenzen einzuhalten sind
• Lösungsglühen 520 °C (+/- 5 °C), 12 h
bei Teilen mit Wanddicken > 30 mm ist ein Stufenglühen 250 °C (+/- 5 °C), 3 h anschliessend 520 °C (+/- 5 °C), 12 h notwendig.
Abschrecken in Wasser 20 °C
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/DE2002/001451 WO2003089678A1 (de) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | Hoch dauerfeste aluminium-gusslegierung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=29224126
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|---|---|---|---|
| EP02735050A Withdrawn EP1592819A1 (de) | 2002-04-19 | 2002-04-19 | Hoch dauerfeste aluminium-gusslegierung |
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2002
- 2002-04-19 WO PCT/DE2002/001451 patent/WO2003089678A1/de not_active Ceased
- 2002-04-19 EP EP02735050A patent/EP1592819A1/de not_active Withdrawn
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Also Published As
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