EP3550036B1 - Direct aging - Google Patents

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EP3550036B1
EP3550036B1 EP18166034.1A EP18166034A EP3550036B1 EP 3550036 B1 EP3550036 B1 EP 3550036B1 EP 18166034 A EP18166034 A EP 18166034A EP 3550036 B1 EP3550036 B1 EP 3550036B1
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EP
European Patent Office
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temperature
light metal
alloy component
age
metal casting
Prior art date
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EP18166034.1A
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EP3550036A1 (de
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Christophe Buch
Julian HOSSINGER
Michael Just
Loic VAISSIERE
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GF Casting Solutions AG
Original Assignee
GF Casting Solutions AG
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Publication date
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Priority to CN201910272096.XA priority patent/CN110343980B/zh
Priority to JP2019072815A priority patent/JP2019183279A/ja
Priority to KR1020190040401A priority patent/KR20190117396A/ko
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/02—Hardening articles or materials formed by forging or rolling, with no further heating beyond that required for the formation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—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
    • C22F1/043—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 silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/06—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of magnesium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C

Definitions

  • the invention relates to a method for heat treatment of a light metal cast alloy component, preferably a light metal cast alloy component produced by the die casting process, preferably with mechanical properties of R p0.2 120 MPa and an elongation at break A greater than 5%.
  • the components When manufacturing or subsequent heat treatment of components made of aluminum alloys, in particular die-cast components preferably for use in vehicle construction, the components usually have to be subjected to a heat treatment after casting in order to achieve the necessary material properties.
  • a solution heat treatment or renewed heating is used according to the prior art after casting and cooling of the component.
  • solution annealing as many hardening alloy components as possible are dissolved in the mixed crystal.
  • the actual hardening takes place after the solution heat treatment by artificial aging at elevated temperatures ⁇ 150 ° C.
  • the alloy constituents which are less soluble as the temperature drops, separate out again, which results in the desired hardening effect.
  • the DE 10 2008 046 803 A1 discloses a method for producing a cast component in which the cast component is solution annealed after the casting process and is then outsourced in a multi-stage process.
  • the DE 10 2012 008 245 A1 discloses a method in which it is advantageous to subject the cast component to a solution heat treatment prior to aging. The aging then takes place in two stages, the first aging temperature being lower and the cast component being then brought to a higher aging temperature and also being held there for a certain time at this aging temperature.
  • EP0 796 926 A1 and US 6 224 693 B1 disclose methods of heat treating a light metal cast alloy component.
  • the object of the invention is to propose a method which optimizes the expenditure of energy and time and comparable material properties of the light metal cast alloy component are achieved as in the case of components that have been subjected to the heat treatment known from the prior art. Another task is to shorten the process time of a light metal casting alloy component.
  • the method according to the invention for heat treatment of a light metal cast alloy component includes the following steps:
  • the light metal casting alloy component is brought to an aging temperature above room temperature immediately after demolding, i.e. after the casting process.
  • a complete cooling to room temperature is dispensed with at this point in time, as is known and customary from the prior art.
  • the cooling of the light metal casting alloy component to the aging temperature takes place in a controlled and regulated manner, that is, the intensity of the cooling is regulated accordingly on the basis of the determination of the component temperature.
  • the cooling is preferably carried out continuously.
  • the component temperature is preferably monitored and the cooling is regulated accordingly at time intervals, or constant monitoring with constant regulation is conceivable.
  • the cooling down to artificial aging temperature is supported by means of a liquid medium, this being applied partially or to the entire light metal cast alloy component. This supports the achievement of the required material properties, as well as, with the partial use of the liquid medium, that specific areas have certain material properties and the areas that are not cooled by the liquid medium have other properties or lower values.
  • the light metal casting alloy component is kept at the aging temperature for a defined aging time immediately after demolding and the subsequent controlled and regulated cooling.
  • the light metal casting alloy component is then cooled to room temperature, this preferably being carried out in the ambient air.
  • the component temperature is preferably monitored during the cooling process and the cooling is regulated accordingly, thereby ensuring a controlled cooling of the Component reached.
  • the controlled cooling ensures that the required material properties are achieved, which correspond to the properties of a component manufactured using a state-of-the-art process, which are achieved by means of a heat treatment that includes solution heat treatment and mechanical properties of R p0.2 ⁇ 120 MPa and an elongation at break A greater than 5%.
  • the component temperature is monitored optically or by means of a contact on the light metal cast alloy component.
  • An optical temperature measurement can be carried out, for example, by means of a thermal imaging camera and a contact measurement can be carried out by means of a heat sensor.
  • the light metal cast alloy components are not subjected to any solution annealing, this has the advantage that only a small amount of energy is required to achieve the desired material properties, since the desired material properties are achieved by simply cooling the components in a controlled and regulated manner to the aging temperature and holding them there for a certain time can be achieved. This saves at least one renewed warm-up process, which results in a reduction in energy and time.
  • the light metal alloy component is no longer heated after demolding or the component does not experience a temperature increase after demolding, which means that energy can be reduced, since only enough energy has to be introduced to keep the component at temperature during the aging process.
  • a further embodiment of the method according to the invention is that the light metal casting alloy component is brought to an aging temperature which is between 80-280.degree. C., preferably between 120-260.degree. It is advantageous if the light metal casting alloy component is at the aging temperature T A for an aging time of 10 minutes to 10 hours is held, preferably over an aging time of 20 minutes to 400 minutes, especially preferably over an aging time of 30 minutes to 240 minutes Time intervals as well as temperature ranges support the formation of the desired material properties.
  • the cooling to room temperature is preferably carried out after exposure to calm or agitated air or with water, preferably in a water bath. This makes it possible to store the components in a mere memory or to support the air circulation by means of a fan.
  • cooling to room temperature after aging is supported by means of a liquid medium, this being applied partially or to the entire light metal cast alloy component.
  • a liquid medium this being applied partially or to the entire light metal cast alloy component.
  • the light metal casting alloy component is subjected to a downstream surface refinement process, preferably a cathode dip painting process, this surface refinement process including reheating, preferably by means of an oven, and the aging time being shortened by the time of reheating.
  • a downstream surface refinement process preferably a cathode dip painting process
  • this surface refinement process including reheating, preferably by means of an oven
  • the aging time being shortened by the time of reheating.
  • the aging time is shortened by the time in which the light metal cast alloy component is reheating in the downstream surface refinement process and the entire process duration after the demolding of the light metal cast alloy component is not extended by a downstream process.
  • FIG. 1 The diagram shown shows a time-temperature diagram of the method according to the invention for heat treatment of a light metal cast alloy component after the light metal cast alloy component has been removed from the mold.
  • the light metal cast alloy component which has a demolding temperature T E , is brought directly to an aging temperature T A , preferably by cooling, at which the light metal cast alloy component is exposed over a time t A.
  • the cooling to the aging temperature T A takes place in a controlled and regulated manner, preferably by recording the temperature of the component, which can be constant or over time, and the corresponding regulation of preferably active cooling based on the measured component temperature.
  • Fig. 2 shows the method according to the invention in a time-temperature diagram in which, after cooling to room temperature T R or after carrying out the method according to the invention for heat treatment of a light metal cast alloy component, a subsequent surface finishing process takes place, preferably a cathode coating, in which the light metal cast alloy component is then supplied with heat at a temperature T Experienced warm and kept warm for a certain time t.
  • the period of storage t A is correspondingly reduced beforehand, which means that the period of time t DA_Kurz des
  • the present process for heat treatment is shortened, despite this shortening of the aging process t A , the material properties are achieved as required or correspond to the values of a heat process known from the prior art with solution heat treatment as well as the process according to the invention over the period t A_Lang .

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils vorzugsweise eines im Druckgussverfahren hergestellten Leichtmetallgusslegierungsbauteils vorzugsweise mit mechanischen Eigenschaften von Rp0,2 ≥ 120 MPa und einer Bruchdehnung A grösser 5%.
  • Beim Herstellen bzw. bei der anschliessenden Wärmebehandlung von Bauteilen aus Aluminiumlegierungen, insbesondere von Druckgussbauteilen vorzugsweise für die Anwendung im Fahrzeugbau, müssen die Bauteile nach dem Giessen in der Regel einer Wärmebehandlung unterzogen werden, um die notwendigen Materialeigenschaften zu erreichen.
  • Für Bauteile aus Aluminium-Silizium-Legierungen, die eine besonders gute Härte bzw. Festigkeit aufweisen sollen, wird nach Stand der Technik hierfür nach dem Giessen und dem Abkühlen des Bauteils ein Lösungsglühen bzw. erneutes Aufheizen angewandt. Beim Lösungsglühen werden möglichst viele aushärtende Legierungsbestandteile im Mischkristall gelöst. Die eigentliche Aushärtung erfolgt im Anschluss an die Lösungsglühung durch ein Warmauslagern bei erhöhten Temperaturen ≥ 150 °C. Beim Warmauslagern scheiden sich die mit sinkender Temperatur weniger gut löslichen Legierungsbestandteile wieder aus, was den gewünschten Aushärtungseffekt ergibt.
  • Die DE 10 2008 046 803 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Gussbauteils bei dem das Gussbauteil nach dem Giessprozess lösungsgeglüht wird und anschliessend in einem mehrstufigen Prozess ausgelagert wird.
  • In der DE 10 2010 061 895 A1 wird ein Verfahren offenbart, bei dem das Gussbauteil auf eine Glühtemperatur gebracht und über eine vorgegebene Zeit dort gehalten und anschliessend abgeschreckt wird, wobei zwischen dem Glühen und Abschrecken eine Zwischenabkühlung und ein Auslagern erfolgt, wobei nach der Zwischenabkühlung das Gussbauteil wieder eine Erwärmung auf die Auslagerungstemperatur erfährt und dort über eine vorgegeben Zeitdauer gehalten wird.
  • Auch die DE 10 2012 008 245 A1 offenbart ein Verfahren in dem es vorteilhaft ist das Gussbauteil vor einem Auslagern einem Lösungsglühen zu unterziehen. Das Auslagern erfolgt dann in zwei Stufen, wobei die erste Auslagerungstemperatur tiefer ist und das Gussbauteil anschliessend auf eine höhere Auslagerungstemperatur gebracht wird und auch dort über eine gewisse Zeit auf dieser Auslagerungstemperatur gehalten wird.
  • EP0 796 926 A1 und US 6 224 693 B1 offenbaren Verfahren zur Wärmebehandlung Leichtmetallgusslegierungsbauteils.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Wärmebehandlungsverfahren zum Erreichen der geforderten Materialeigenschaften weisen den Nachteil auf, dass sie durch ein Abkühlen auf Raumtemperatur nach dem Entformen und ein anschliessendes Lösungsglühen wieder einen hohen Energieaufwand einbringen müssen um das Lösungsglühen nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur umzusetzen. Ebenso sind diese Arten von Wärmebehandlungen sehr zeitaufwendig.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, welches den Energie-und Zeitaufwand optimiert und vergleichbare Materialeigenschaften des Leichtmetallgusslegierungsbauteils erreicht werden wie bei Bauteilen, die der aus dem Stand der Technik bekannten Wärmbehandlung unterzogen wurden. Des Weiteren ist es Aufgabe die Prozesszeit eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils zu verkürzen.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils vorzugsweise eines im Druckgussverfahren hergestellten Leichtmetallgusslegierungsbauteils beinhaltet folgende Schritte:
    Das Leichtmetallgusslegierungsbauteil wird direkt nach dem Entformen, somit also nach dem Giessprozess, auf eine Auslagerungstemperatur oberhalb der Raumtemperatur gebracht. Es wird darauf verzichtet eine komplette Abkühlung auf Raumtemperatur zu diesem Zeitpunkt durchzuführen wie das aus dem Stand der Technik bekannt und üblich ist.
  • Die Abkühlung des Leichtmetallgusslegierungsbauteils auf Auslagerungstemperatur erfolgt kontrolliert und geregelt, das heisst, aufgrund der Ermittlung der Bauteiltemperatur wird entsprechend die Intensität der Kühlung geregelt. Vorzugsweise erfolgt die Abkühlung stetig.
  • Vorzugsweise erfolgt die Kontrolle der Bauteiltemperatur und die entsprechende Regelung der Kühlung in Zeitintervallen oder auch eine konstante Überwachung mit konstanter Regelung ist denkbar.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung hat sich auch gezeigt, dass beim erfindungsgemässen Verfahren die Abkühlung bis auf Warmauslagerungstemperatur mittels eines flüssigen Mediums unterstützt wird, wobei dies partiell oder auf das ganze Leichtmetallgusslegierungsbauteil angewandt wird. Dies unterstützt das Erreichen der geforderten Materialeigenschaften, sowie bei der partiellen Anwendung des flüssigen Mediums, dass gezielte Bereiche gewisse Materialeigenschaften aufweisen und die Bereiche, die nicht mittels des flüssigen Mediums gekühlt werden, andere Eigenschaften bzw. tiefere Werte aufweisen.
  • Das Leichtmetallgusslegierungsbauteil wird direkt nach dem Entformen und der daran anschliessenden kontrollierten und geregelten Abkühlung während einer definierten Auslagerungszeit auf der Auslagerungstemperatur gehalten. Anschliessend wird das Leichtmetallgusslegierungsbauteil auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei dies vorzugsweise an der Umgebungsluft durchgeführt wird.
  • Vorzugsweise wird die Bauteiltemperatur während des Abkühlens überwacht und die Kühlung entsprechend geregelt, dadurch wird eine kontrollierte Abkühlung des Bauteils erreicht. Unter anderem gewährleistet die kontrollierte Abkühlung das Erreichen der geforderten Materialeigenschaften, welche den Eigenschaften eines Bauteils hergestellt nach einem Verfahren aus dem Stand der Technik entsprechen, die mittels einer Wärmebehandlung erreicht werden, die ein Lösungsglühen beinhaltet und mechanische Eigenschaften von Rp0,2 ≥ 120 MPa und einer Bruchdehnung A grösser 5% aufweist.
  • Vorteilhaft ist es, wenn die Bauteiltemperatur optisch oder mittels Kontakt am Leichtmetallgusslegierungsbauteil überwacht wird. Eine optische Temperarturmessung kann beispielsweise mittels einer Wärmebildkamera durchgeführt werden sowie eine Kontaktmessung mittels Wärmetaster durchgeführt werden kann.
  • Die Leichtmetallgusslegierungsbauteile werden keinem Lösungsglühen unterziehen, dies bringt den Vorteil mit sich, dass zur Erreichung der gewünschten Materialeigenschaften nur eine geringe Energiezufuhr erforderlich ist, da die gewünschten Materialeigenschaften mittels blossem kontrolliertem und geregeltem Abkühlen der Bauteile bis zur Auslagerungstemperatur und dem dortigen Halten für eine gewisse Zeit erreicht werden. Dadurch wird mindestens ein erneuter Aufwärmvorgang eingespart, was eine Energie- und Zeitreduktion mit sich bringt.
  • Das Leichtmetallgusslegierungsbauteil wird nach dem Entformen nicht mehr erwärmt bzw. das Bauteil erfährt keinen Temperaturanstieg nach dem Entformen wodurch eine Energiereduktion möglich ist, da nur so viel Energie eingebracht werden muss, um das Bauteil während der Auslagerung auf Temperatur zu halten.
  • Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das Leichtmetallgusslegierungsbauteil auf eine Auslagerungstemperatur gebracht wird die zwischen 80 - 280°C liegt, vorzugsweise zwischen 120 - 260°C. Vorteilhaft ist es wenn das Leichtmetallgusslegierungsbauteil auf der Auslagerungstemperatur TA über eine Auslagerungszeit von 10 min. bis 10 h gehalten wird, bevorzugt über eine Auslagerungszeit von 20 min. bis 400 min. speziell bevorzugt über eine Auslagerungszeit von 30 min. bis 240 min. Diese Zeitintervalle wie auch Temperaturbereiche unterstützen die Bildung der gewünschten Materialeigenschaften.
  • Vorzugsweise erfolgt das Abkühlen auf Raumtemperatur nach dem Auslagern an beruhigter oder bewegter Luft oder mit Wasser, vorzugsweise im Wasserbad. Dies ermöglicht die Bauteile in einem blossen Speicher zu lagern oder auch mittels eines Lüfters die Luftzirkulation zu unterstützen.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung hat sich gezeigt, dass beim erfindungsgemässen Verfahren das Abkühlen auf Raumtemperatur nach dem Auslagern mittels eines flüssigen Mediums unterstützt wird, wobei dies partiell oder auf das ganze Leichtmetallgusslegierungsbauteil angewandt wird. Dies unterstützt das Erreichen der geforderten Materialeigenschaften, sowie bei der partiellen Anwendung des flüssigen Mediums gezielte Bereiche gewisse Materialeigenschaften aufweisen werden und die Bereiche, die nicht mittels des flüssigen Mediums gekühlt werden andere Eigenschaften bzw. tiefere Werte aufweisen werden.
  • Vorzugsweise wird das Leichtmetallgusslegierungsbauteil nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur einem nachgeschalteten Oberflächenveredelungsprozess unterworfen, vorzugsweise einem Kathodentauchlackierprozess, wobei dieser Oberflächenveredelungsprozess eine Wiedererwärmung beinhaltet, vorzugsweise mittels Ofen, und die Auslagerungszeit um die Zeit der Wiedererwärmung verkürzt wird. Dadurch kann die Verfahrenszeitdauer reduziert werden und die geforderten Materialeigenschaften werden dennoch erreicht. Somit verkürzt sich die Auslagerungszeit um die Zeitdauer in der sich das Leichtmetallgusslegierungsbauteil in der Wiedererwärmung des nachgeschalteten Oberflächenveredelungsprozesses befindet und die gesamte Verfahrensdauer nach dem Entformen des Leichtmetallgusslegierungsbauteils verlängert sich nicht durch einen nachgeschalteten Prozess.
  • Alle Ausgestaltungmöglichkeiten sind untereinander frei kombinierbar.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figuren beschrieben, wobei sich die Erfindung nicht nur auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Zeit-Temperatur-Diagramm des erfindungsgemässen Verfahrens zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils und
    Fig. 2
    ein Zeit-Temperatur-Diagramm des erfindungsgemässen Verfahrens zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils mit anschliessendem Kathodentauchlackieren.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Diagramm zeigt ein Zeit-Temperatur-Diagramm des erfindungsgemässen Verfahrens zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils nach dem Entformen des Leichtmetallgusslegierungsbauteils. Nach dem Entformen wird das Leichtmetallgusslegierungsbauteil, das eine Entformungstemperatur TE aufweist, direkt auf eine Auslagerungstemperatur TA gebracht, vorzugsweise durch Abkühlen, bei welcher das Leichtmetallgusslegierungsbauteil über eine Zeit tA ausgelagert wird. Die Abkühlung bis zur Auslagerungstemperatur TA erfolgt kontrolliert und geregelt, vorzugsweise über die Erfassung der Temperatur des Bauteils, wobei diese konstant oder über Zeitintervalle erfolgen kann, und die entsprechende Regelung einer vorzugsweise aktiven Kühlung aufgrund der gemessenen Bauteiltemperatur. Es erfolgt beim erfindungsgemässen Verfahren kein Lösungsglühen oder sonstiger Temperaturanstieg nach dem Entformen und vor dem ersten Abkühlen auf Raumtemperatur. Direkt nach dem Auslagern bei einer Temperatur TA wird das Leichtmetallgusslegierungsbauteil auf Raumtemperatur TR abgekühlt, wodurch sich das erfindungsgemässe Verfahren zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils auf eine Zeitdauer von tDA-Lang erstreckt.
  • Fig. 2 zeigt das erfindungsgemässe Verfahren in einem Zeit-Temperatur-Diagramm bei welchem nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur TR bzw. dem Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils ein nachgeschalteter Oberflächenveredelungsprozess erfolgt, vorzugsweise eine Kathodenlackierung, bei welchem das Leichtmetallgusslegierungsbauteil eine anschliessende Wärmezufuhr einer Temperatur TWarm erfährt und über eine bestimmte Zeit tWarm gehalten wird.
  • Aufgrund einer anschliessenden Wärmezufuhr während des Oberflächenveredelungsprozess über die Zeitdauer tWarm wird entsprechend vorab die Zeitdauer des Auslagerns tA reduziert, wodurch sich die Zeitdauer tDA_Kurz des vorliegenden Verfahrens zur Wärmebehandlung verkürzt, trotz dieser Verkürzung der Auslagerung tA werden die Materialeigenschaften erreicht wie gefordert bzw. entsprechen den Werten eines aus dem Stand der Technik bekannten Wärmeverfahrens mit Lösungsglühen wie auch dem erfindungsgemässen Verfahren über die Zeitdauer tA_Lang.
    • Bezugszeichenliste
    • T
    Temperatur
    t
    Zeit
    TE
    Bauteiltemperatur nach dem Entformen (ca. 280-350°C)
    TA
    Auslagerungstemperatur (ca. 80-280°C)
    TWarm
    Temperatur während der Wiedererwärmung durch den nachgeschalteten Oberflächenveredelungsprozess (ca. 200°C)
    TR
    Raumtemperatur
    tA
    Zeitdauer Auslagern (ca. 10min.-10h)
    tDA_Lang
    Zeitdauer des erfindungsgemässen Verfahrens ohne anschliessenden nachgeschalteten Oberflächenveredelungs-prozess
    tDA_Kurz
    Zeitdauer des erfindungsgemässen Verfahrens mit anschliessendem nachgeschalteten Oberflächenveredelungs-prozess
    tWarm
    Zeitdauer während der Wiedererwärmung durch den nachgeschalteten Oberflächenveredelungsprozess

Claims (10)

  1. Verfahren zur Wärmebehandlung eines Leichtmetallgusslegierungsbauteils vorzugsweise eines im Druckgussverfahren hergestellten Leichtmetallgusslegierungsbauteils vorzugsweise mit mechanischen Eigenschaften von Rp0,2 ≥ 120 MPa und einer Bruchdehnung A grösser 5% dadurch gekennzeichnet, dass
    • das Leichtmetallgusslegierungsbauteil direkt nach dem Entformen mit einer Entformtemperatur TE auf eine Auslagerungstemperatur TA oberhalb der Raumtemperatur TR gebracht wird,
    • wobei die Abkühlung des Leichtmetallgusslegierungsbauteils auf die Auslagerungstemperatur TA kontrolliert und geregelt erfolgt, und
    • das Leichtmetallgusslegierungsbauteil direkt anschliessend an die Abkühlung während einer definierten Auslagerungszeit tA auf der Auslagerungstemperatur TA gehalten wird
    • wobei das Leichtmetallgusslegierungsbauteil nach dem Entformen und vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur bzw. zwischen Entformen und Erreichen der Raumtemperatur TR keinen Temperaturanstieg mehr erfährt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur während des Abkühlens überwacht und die Kühlung entsprechend geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur optisch oder mittels Kontakt am Leichtmetallgusslegierungsbauteil überwacht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallgusslegierungsbauteil nach dem Entformen und vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur TR bzw. zwischen Entformen und Erreichen der Raumtemperatur TR ausschliesslich gekühlt oder auf Temperatur gehalten wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallgusslegierungsbauteil auf eine Auslagerungstemperatur TA gebracht wird, wobei die Auslagerungstemperatur TA zwischen 80 - 280°C liegt, speziell bevorzugt zwischen 120 - 260°C.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallgusslegierungsbauteil auf der Auslagerungstemperatur TA über eine Auslagerungszeit tA von 10 min. bis 10 h gehalten wird, bevorzugt über eine Auslagerungszeit tA von 20 min. bis 400 min. speziell bevorzugt über eine Auslagerungszeit tA von 30 min. bis 240 min.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen auf Raumtemperatur TR nach dem Auslagern tA an beruhigter oder bewegter Luft erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen auf Raumtemperatur TR nach dem Auslagern tA mittels eines flüssigen Mediums unterstützt wird, wobei dies partiell oder auf das ganze Leichtmetallgusslegierungsbauteil angewandt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leichtmetallgusslegierungsbauteil nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur TR einen Oberflächenveredelungsprozess erfährt, wobei die Auslagerungszeit tA um die Zeit tWarm der Wiedererwärmung des Oberflächenveredelungsprozesses verkürzt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenveredelungsprozess als Kathodentauchlackierung erfolgt.
EP18166034.1A 2018-04-06 2018-04-06 Direct aging Active EP3550036B1 (de)

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US16/364,224 US20190309401A1 (en) 2018-04-06 2019-03-26 Direct aging of a light metal casting alloy component
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