ES2146467T5 - Utilizacion de aleacion aluminio-silicio-magnesio para la fabricacion de piezas de carroceria automovil y procedimiento de fabricacion de tales piezas. - Google Patents
Utilizacion de aleacion aluminio-silicio-magnesio para la fabricacion de piezas de carroceria automovil y procedimiento de fabricacion de tales piezas.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UNA ALEACION DE ALUMINIO DESTINADA PARTICULARMENTE A LA FABRICACION DE PIEZAS EXTERIORES DE CARROCERIA DE AUTOMOVIL, DE COMPOSICION ( EN PESO): SI 0,5-0,8 MG: 0,45-0,65 CU: 0,55-0,75 MN Y/O CR: 0,1-0,3 CON 1,6 INFERIOR O IGUAL A SI + MN + CU INFERIOR O IGUAL A 2,0. LA COMPOSICION SEGUN LA INVENCION CONDUCE A UNA BUENA RESISTENCIA MECANICA DESPUES DE UNA FACIL DISOLUCION Y UNA COCCION DE PINTURA ENTRE 150 Y 170õ C.
Description
Utilización de aleación
aluminio-silicio-magnesio para la
fabricación de piezas de carrocería automóvil y procedimiento de
fabricación de tales piezas
Aleación
aluminio-silicio-magnesio para
carrocería automóvil.
La invención se refiere al ámbito de las
aleaciones de aluminio de tipo AlSiMg, o aleaciones de la serie
6000 según la clasificación de la Aluminum Association, destinadas
en particular a la fabricación de elementos de carrocería
automóvil, para los que el revenido final de la aleación se hace
durante la operación de recocido de la pintura.
Las chapas de aleaciones de tipo AlSiMg ya se
utilizan desde hace numerosos años para la fabricación de elementos
exteriores de carrocería automóvil, porque presentan una buena
conformabilidad previo endurecimiento, una ausencia de líneas de
Lüders durante la embutición y una resistencia mecánica elevada
después de un tratamiento térmico que comprende una disolución, un
temple, una maduración y un revenido para endurecimiento.
Ventajosamente, este revenido para endurecimiento puede hacerse
durante la operación de recocido de la pintura aplicada en el
elemento de carrocería, lo que permite ahorrar un tratamiento
específico. Es lo que se suele llamar efecto de endurecimiento por
recocido, o en inglés "bake hardening".
Para esta aplicación, ya se han desarrollado
numerosas aleaciones. La patente US 4082678 de ALCOA describe
aleaciones para carrocería automóvil de competición (% en peso): Si:
0,4 - 1,2 Mg: 0,4 - 1,1 Cu: 0,1 - 0,6 Fe: 0,05 - 0,35 con adición
de uno o varios de los elementos Mn, Cr o Zr. Aleaciones de este
tipo han sido registradas en la Aluminum Association con las
denominaciones 6009 y 6010. El revenido para endurecimiento de
estas aleaciones se efectúa de forma adecuada entre 190 y
205ºC.
La patente US 4589932, también de ALCOA, se
refiere a una aleación, ulteriormente registrada con la
denominación AA 6013, que tiene la composición:
Si: 0,4 - 1,2 Mg: 0,5 - 1,3 Cu: 0,6 - 1,1 Mn: 0,1
- 1,0 y preconiza un revenido de 2 a 15 h a una temperatura
superior a los 182ºC. Esta aleación presenta una mayor resistencia
mecánica y una mayor resistencia a la indentación que la 6009 o la
6010, así como una respuesta más estable al endurecimiento.
La patente US 461 4552 de ALCAN es relativa a la
aleación AA 6111, que tiene la composición:
Si: 0,6 - 1,0 Mg: 0,62 - 0,82 Cu: 0,65 - 0,79
Mn: 0,1 - 0,5 Fe < 0,4.
Esta aleación presenta una resistencia mecánica
superior a la de la 6009 y una conformabilidad superior a la de la
6010, así como una buena respuesta al endurecimiento por recocido
de la pintura, que la patente aconseja efectuar durante
aproximadamente 1 h entre 177 y 204ºC. La figura 2 de la patente
compara, para las aleaciones 6009, 6010 y 6011, las curvas del
límite de elasticidad según la temperatura de endurecimiento
respecto a diferentes índices de deformación, y muestra claramente
que a 150ºC, no ha empezado todavía el endurecimiento, en ninguno
de los casos representados, y que sólo empieza a ser significativo a
partir de los 180ºC.
La patente US 4840852 de ALCOA se refiere a una
aleación que presenta un índice de cobre más elevado, lo que
explica su designación AA 2008 en la categoría de las aleaciones
Al-Cu de la serie 2000. Tiene la composición: Si:
0,5 - 0,85 Mg: 0,25 - 0,55 Cu: 0,75 - 1,10 Fe: 0,05 - 0,4. El
intervalo preferente para el revenido es 177 - 218ºC, y más
exactamente, el intervalo 190 - 204ºC. El único ejemplo indica un
revenido a 204ºC.
La solicitud internacional WO 95/14113 de la
solicitante es relativa a una gama de aleaciones que tienen la
composición: Si: 0,5 - 1,3 Mg: 0,25 0,8 Cu < 0,8 Mn: 0,1 - 0,8
Fe < 0,5, con finos precipitados de manganeso de tipo Al (Mn,
Fe) Si y preconiza un revenido previo entre el temple y la
maduración. Todos los ejemplos indican un revenido de 30 min. a
180ºC.
Desde hace unos años, existe una tendencia clara
a bajar la temperatura de recocido de las pinturas en la industria
automóvil, que pasó de 180ºC a unos 150ºC. Esta reducción de
temperatura de recocido tiene como consecuencia que el
endurecimiento de las aleaciones durante esta operación tiende a
disminuir mucho. Resultó necesario pues, para los paneles
exteriores de carrocería, proponer aleaciones que sean lo
suficientemente duras a bajas temperaturas de recocido y que
conserven a la vez una buena conformabilidad después de una
disolución, de un temple y de una maduración a la temperatura
ambiente.
\newpage
Por otra parte, los imperativos de coste y de
facilidad de fabricación imponen que se elijan aleaciones fáciles
de disolver, con el fin de evitar fases gruesas no disueltas,
nefastas para la conformabilidad.
El objeto de la presente invención es elegir, en
las aleaciones
Al-Si-Mg-Cu, un
campo estrecho de composición que permita a la vez alcanzar una
resistencia mecánica suficiente después de un recocido a unos 150 -
155ºC y disolver fácilmente la aleación.
La invención tiene por objeto la utilización de
una aleación de aluminio para la fabricación de piezas exteriores
de carrocería automóvil, que tiene la composición (% en peso):
Si: 0,5 - 0,8 Mg: entre 0,50 y 0,60 Cu: entre
0,60 y 0,70 Mn y/o Cr: 0,1 - 0,3, resto aluminio con las impurezas
inevitables, con: 1,6 < Si + Mg + Cu < 2.
El campo de composición de las aleaciones según
la invención se sitúa, para Si y Mg, dentro del campo 6009/5010,
pero con un índice de cobre más elevado. Con respecto al campo de
la 6111, está menos cargada de magnesio, mientras que al contrario,
lo está más con respecto a la 2008. Pero su principal
característica es que tiene, con respecto a las aleaciones de
carrocería recientes que presentan una alta resistencia y una buena
conformabilidad, una cantidad total de elementos adicionales,
representada por la suma Si + Mg + Cu, menos importante. Esta
especificidad permite proceder a la homogeneización y a la
disolución en condiciones más fáciles, pero, en el campo de
composición estrecho de la invención, esta disminución no induce,
como se podía esperar, una disminución de la resistencia mecánica
en la pieza acabada, después de una disolución corta y de un
revenido realizado durante un recocido de pintura a unos
150ºC.
150ºC.
La aleación según la invención se cuela en forma
de chapas, se homogeneiza entre 500 y 580ºC, se lamina en caliente
hasta un espesor incluido entre 10 y 3 mm, y después se lamina en
frío hasta el espesor final, generalmente incluido, para las
aplicaciones de carrocería automóvil, entre 0,8 y 1,5 mm. Después
del laminado en caliente o durante el laminado en frío, es posible
efectuar en la banda un recocido de 1 h a 10 h entre 300 y
500ºC.
La disolución de la banda se hace entre 500 y
560ºC durante un tiempo incluido entre 20 s y 2 min. Se sigue de un
temple y de una maduración a la temperatura ambiente durante un
tiempo superior a una semana. Las piezas de carrocería,
generalmente conformadas por embutición y revestidas de pintura, se
someten a una operación de recocido de la pintura a una
temperatura inferior a los 170ºC, que suele situarse alrededor de
los 150ºC, y el revenido provocado por este recocido permite
alcanzar, para la pieza, un límite elástico P_{0,2} > 170
MPa.
Las composiciones según la invención conducen así
a una disolución completa, favorable a la conformabilidad de la
chapa, en un tiempo compatible con las exigencias industriales de
productividad. De forma inesperada, la resistencia mecánica,
después de esta disolución corta y de un revenido asociado a un
recocido de las pinturas a unos 150 a 155ºC, es del mismo orden, y
a veces mejor, que la de aleaciones del arte anterior aunque más
cargadas de elementos adicionales.
Se colaron chapas con un formato de 30 x 180 x
250 mm de 6 aleaciones cuya composición se indica en el cuadro 1
(en % en peso).
\vskip1.000000\baselineskip
| Aleación | Si | Mg | Cu | Mn | Cr |
| A | 0,53 | 0,55 | 0,63 | 0,22 | 0,04 |
| B | 0,74 | 0,54 | 0,63 | 0,22 | 0,05 |
| C | 0,97 | 0,66 | 0,64 | 0,01 | 0,05 |
| D | 0,63 | 0,75 | 0,64 | 0,21 | 0,05 |
| E | 0,99 | 0,55 | 0,65 | 0,21 | 0,06 |
| F | 0,51 | 0,79 | 0,62 | 0,21 | 0,05 |
Las aleaciones A y B son conformes a la
invención, la suma Si + Mg + Cu es respectivamente 1,71 y 1,91.
La aleación C, de tipo AA 6056, está más cargada,
con Si > 0,8, la suma Si + Mg + Cu = 2,27, y los índices de Mn
y Cr se sitúan por debajo de los de las aleaciones de la invención.
La aleación D es una AA 6111 clásica con Mg > 0,65 y Si + Mg +
Cu = 2,02. La aleación E tiene un Si > 0,6 y una suma Si + Mg +
Cu = 2,19. La aleación F, de tipo AA 6013, tiene un índice de Mg
> 0,85.
Las chapas se homogeneizaron durante 24 h a una
temperatura de 555ºC para la aleación C, y de 570ºC para las otras
5. La eficacia de esta homogeneización puede evaluarse, de forma
conocida en sí, por un análisis entálpico diferencial (AED) en las
chapas homogeneizadas. En efecto, si la homogeneización está bien
hecha, este análisis conduce a bajas áreas de pico (medidas en J/g)
y a elevadas temperaturas de principio de pico. Los resultados
obtenidos fueron los siguientes (cuadro 2):
\vskip1.000000\baselineskip
| Aleación | Área de pico (J/g) | Temperatura (ºC) |
| A | - 0,015 | 580 |
| B | - 0,088 | 569 |
| C | - 1,52 | 583 |
| D | - 1,04 | 575 |
| E | - 0,075 | 563 |
| F | - 0,39 | 580 |
\vskip1.000000\baselineskip
Se observa que las dos aleaciones según la
invención presentan un área de pico inferior a las otras 4, lo que
indica que su homogeneización fue más completa.
Las chapas se sometieron después a un recocido de
simulación del laminado en caliente por mantenimiento de 9 h a
500ºC y refrigeración a una velocidad de 25ºC/h. A continuación, se
realizó un laminado en frío hasta el espesor de 1 mm y después una
disolución en baño de sal, en parte a 550ºC y en parte a 525ºC,
durante tiempos respectivos de 30, 60, 300 y 1900 s, y por último
un temple. Tal como para la homogeneización, es posible evaluar la
calidad de la disolución por análisis antálpico diferencial de las
muestras disueltas. Los resultados de este análisis son los
siguientes para una disolución de 30 s a 550ºC (cuadro 3):
\vskip1.000000\baselineskip
| Aleación | Área de pico (J/g) | Temperatura (ºC) |
| A | 0 | 565 |
| B | - 1,31 | 572 |
| C | - 4,52 | 565 |
| D | - 6,57 | 574 |
| E | - 1,47 | 566 |
| F | - 5,28 | 578 |
\vskip1.000000\baselineskip
Se observa que las 2 aleaciones según la
invención tiene un área de pico inferior a las otras 4, lo que
muestra una mayor disolución.
Las muestras disueltas se sometieron después a
una maduración a temperatura ambiente durante 3 semanas, a una
tracción a 2% de deformación y a un revenido en baño de aceite de
20 min. a 155ºC.
Los límites elásticos R_{0,2} (en MPa) en
estado T4 obtenidos para las 4 aleaciones A, B, C y D según la
temperatura y la duración de disolución, se indican en el cuadro
4.
\newpage
| Aleación | Temperatura de | 30 s | 60 s | 300 s | 1800 s |
| disolución | |||||
| A | 525ºC | 122 | 131 | 120 | 123 |
| A | 550ºC | 129 | 127 | 123 | 129 |
| B | 525ºC | 147 | 151 | 149 | 152 |
| B | 550ºC | 154 | 160 | 157 | 151 |
| C | 525ºC | 151 | 159 | 169 | 179 |
| C | 550ºC | 145 | 153 | 173 | 185 |
| D | 525ºC | 133 | 132 | 147 | 162 |
| D | 550ºC | 126 | 118 | 134 | 154 |
De estos resultados se pueden sacar las
siguientes conclusiones: para las aleaciones A y B según la
invención, el aumento del tiempo de disolución no conduce a un
aumento significativo de la resistencia mecánica. Se alcanza el
límite elástico máximo para un tratamiento de 30 s a 525ºC para la
aleación A, y para un tratamiento de 30 s a 550ºC para la aleación
B. En cambio, la disolución no está completa después de 1800 s a
550ºC para las aleaciones C y D. Esta disolución incompleta es
nefasta para la conformabilidad.
Por otra parte, después de una disolución corta
(30 s), el límite elástico de la aleación A es del mismo orden que
el de D, y el de B es superior al de C y D, mientras que las
aleaciones A y B están menos cargadas de elementos adicionales que
las aleaciones C y D (suma Si + Mg + Cu inferior).
Los límites de elasticidad obtenidos después de
la disolución de 1 min. a 550ºC, del temple, de la deformación de
2% y del recocido de 20 min. a 155ºC se indican en el cuadro 5:
| Aleación | A | B | C | D | E | F |
| P_{0,2} MPa | 180 | 203 | 170 | 183 | 190 | 179 |
Se observa que la aleación A presenta el mismo
nivel de límite de elasticidad que las aleaciones C, D y F,
mientras que está claramente menos cargada de elementos adicionales
endurecedores, y que, de forma asombrosa, la aleación B tiene un
límite de elasticidad superior al de las aleaciones C a F.
Claims (3)
1. Utilización de una aleación de aluminio que
tiene la composición (% en peso):
Si: 0,5 - 0,8 Mg: entre 0,50 y 0,60 Cu: entre
0,60 y 0,70 Mn y/o Cr: 0,1 - 0,3, resto aluminio con las impurezas
inevitables, con: 1,6 < Si + Mg + Cu < 2,0 para la
fabricación de piezas exteriores de carrocería automóvil.
2. Procedimiento de fabricación de una pieza de
carrocería pintada, de aleación, que comprende:
- -
- la colada de una chapa de aleación que tiene una composición (% en peso):
- Si: 0,5 - 0,8 Mg: entre 0,50 y 0,60 Cu: entré 0,60 y 0,70 Mn y/o Cr: 0,1 - 0,3, resto aluminio con las impurezas inevitables, con: 1,6 < Si + Mg + Cu < 2,0.
- -
- la homogeneización de esta chapa a una temperatura incluida entre 500 y 580ºC,
- -
- el laminado en caliente de la chapa en una banda que tiene un espesor incluido entre 10 mm y 3 mm, seguido de un laminado en frío a un espesor incluido entre 0,8 y 1,5 mm,
- -
- la disolución de la banda laminada a una temperatura incluida entre 500 y 560ºC durante un tiempo incluido entre 20 s y 2 min., seguida de un temple y de una maduración de más de una semana a la temperatura ambiente,
- -
- la fabricación de una pieza a partir de esta banda y su revestimiento de una pintura líquida,
- -
- el recocido de esta pintura a una temperatura incluida entre 150 y 170ºC.
3. Procedimiento según la reivindicación 2 en el
que, después del laminado en caliente o durante el laminado en
frío, la banda se somete a un recocido de 1 h a 10 h entre 300 y
500ºC.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR9605595A FR2748035B1 (fr) | 1996-04-29 | 1996-04-29 | Alliage aluminium-silicium-magnesium pour carrosserie automobile |
| FR9605595 | 1996-04-29 |
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|---|---|
| ES2146467T3 ES2146467T3 (es) | 2000-08-01 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES97921897T Expired - Lifetime ES2146467T5 (es) | 1996-04-29 | 1997-04-28 | Utilizacion de aleacion aluminio-silicio-magnesio para la fabricacion de piezas de carroceria automovil y procedimiento de fabricacion de tales piezas. |
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| ES (1) | ES2146467T5 (es) |
| FR (1) | FR2748035B1 (es) |
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1997
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