ES2238955T3 - USE OF AN ALUMINUM ALLOY SHEET FOR HEAT INSULATION. - Google Patents
USE OF AN ALUMINUM ALLOY SHEET FOR HEAT INSULATION.Info
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Abstract
Description
Uso de chapa de una aleación de aluminio para el aislamiento del calor.Use of an aluminum alloy sheet for the heat insulation
La invención se refiere al uso de chapa de una aleación de aluminio con un porcentaje de aleación de aluminio superior al 97%, para el aislamiento del calor en automóviles.The invention relates to the use of sheet metal of a aluminum alloy with a percentage of aluminum alloy higher than 97%, for heat insulation in cars.
Debido a las propiedades físicas del aluminio que son especialmente ventajosas para el aislamiento de calor - alto grado de reflexión en el intervalo infrarrojo y muy buena termoconductividad - las aleaciones de aluminio se han impuesto como material para la fabricación de chapas antitérmicas como solución estándar. Para aprovechar ampliamente las propiedades físicas del aluminio y satisfacer los elevados requisitos respecto a la conformabilidad del material para la fabricación de chapas antitérmicas, en la actualidad, el 80% aproximadamente de las chapas antitérmicas se fabrican de Al 99,5 (AA1050). Una conformabilidad suficientemente buena de ese material por embutición profunda queda garantizada, ya que el alargamiento (A5) de Al 99,5 asciende al 45%, aproximadamente.Due to the physical properties of aluminum that They are especially advantageous for heat insulation - high degree of reflection in the infrared range and very good thermoconductivity - aluminum alloys have been imposed as material for the manufacture of thermal plates as a solution standard. To take full advantage of the physical properties of aluminum and meet the high requirements regarding the conformability of the material for the manufacture of sheets At present, approximately 80% of the plates Anti-thermal are manufactured from Al 99.5 (AA1050). A conformability good enough of that material by deep drawing remains guaranteed, since the elongation (A5) of Al 99.5 amounts to 45%, approximately.
Según DIN, el Al 99,5 presenta además del aluminio los siguientes porcentajes de aleación dentro de los límites indicados:According to DIN, Al 99.5 also presents Aluminum the following percentages of alloy within indicated limits:
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Aunque el uso de Al 99,5 es ventajoso bajo el
aspecto del gran aislamiento de calor y la gran conformabilidad,
resulta problemático bajo diversos aspectos. Por una parte, el Al
99,5 presenta una reducida resistencia. Al emplear chapas
antitérmicas en la construcción de automóviles, sin embargo, existen
considerables requisitos en cuanto a la resistencia que resultan,
por ejemplo, de la acción del viento de marcha o del agua proyectada
a altas velocidades, así como la acción del choque de piedras. La
menor resistencia del Al 99,5 hace que para garantizar la
resistencia necesaria haya que emplear piezas moldeadas de chapa con
un mayor grosor, lo que, por una parte, incrementa los gastos y, por
otra, aumenta el peso de la chapa de aislamiento de calor. La baja
resistencia térmica de Al 99,5 - la deformación plástica comienza ya
a temperaturas superiores a 150ºC - conduce a una menor estabilidad
de forma durante el empleo, la cual, sin embargo, es necesaria para
mantener las separaciones de la chapa de aislamiento de calor, por
ejemplo, respecto al catalizador y a los bajos del automóvil, para
garantizar el aislamiento de calor deseado. El Al 99,5 presenta,
gracias a los altos valores de alargamiento, una buena aptitud para
la embutición profunda, como ya se ha mencionado. El límite de
elasticidad, sin embargo, es bajo con aprox. 30 N/mm^{2}. El bajo
límite de elasticidad del Al 99,5 limita las posibilidades durante
el proceso de conformación al fabricar chapas
antitérmicas.Although the use of Al 99.5 is advantageous under the aspect of high heat insulation and great formability, it is problematic under various aspects. On the one hand, Al 99.5 has a reduced resistance. When using anti-thermal plates in the construction of automobiles, however, there are considerable requirements in terms of resistance that result, for example, from the action of running wind or water projected at high speeds, as well as the action of stone collision. . The lower resistance of Al 99.5 means that in order to guarantee the necessary resistance, it is necessary to use molded pieces of sheet metal with a greater thickness, which, on the one hand, increases expenses and, on the other, increases the weight of the insulation sheet of heat The low thermal resistance of Al 99.5 - the plastic deformation begins at temperatures above 150ºC - leads to a lower form stability during use, which, however, is necessary to maintain the separations of the insulation sheet of heat, for example, with respect to the catalyst and the underside of the car, to ensure the desired heat insulation. The Al 99.5 presents, thanks to the high elongation values, a good aptitude for deep drawing, as already mentioned. The elasticity limit, however, is low with approx. 30 N / mm2. The low elasticity limit of Al 99.5 limits the possibilities during the forming process when manufacturing sheets
anti-thermal
Otro problema, particularmente en caso del uso permanente de las chapas antitérmicas, consiste en que el Al 99,5 presenta una tendencia a la formación de granos gruesos, especialmente después de pequeñas conformaciones en frío. Esta formación de granos gruesos, especialmente durante la carga térmica obligatoria de las chapas antitérmicas, conduce a que, en especial en los radios, exista el peligro de la formación de grietas, por ejemplo en los puntos de fijación de la chapa de aislamiento de calor.Another problem, particularly in case of use permanent of the anti-thermal plates, is that the Al 99.5 it presents a tendency to the formation of coarse grains, especially after small cold conformations. This thick grain formation, especially during thermal loading mandatory of the thermal plates, leads to that, especially in radios, there is a danger of cracking, for example in the fixing points of the insulation sheet of hot.
También son insuficientes las absorciones de
cargas dinámicas de las chapas antitérmicas fabricadas a partir de
Al 99,5, debido a la fuerte formación de granos gruesos. El uso de
chapas con botones, que en principio es deseable por razones
estructurales, resulta problemático en combinación con el uso de Al
99,5, porque no se puede garantizar la estabilidad de forma. Esta
estabilidad de forma se ve perjudicada, porque en las chapas con
botones, en las zonas conformadas con botones hay que contar con una
mayor formación de granos gruesos después de una carga de
calor.The absorption of dynamic loads of the anti-thermal plates manufactured from Al 99.5 is also insufficient, due to the strong formation of coarse grains. The use of button plates, which in principle is desirable for structural reasons, is problematic in combination with the use of Al 99.5, because shape stability cannot be guaranteed. This stability of shape is impaired, because in the sheets with buttons, in the areas formed with buttons you have to have a greater formation of coarse grains after a load of
hot.
Partiendo del estado de la técnica, descrito anteriormente, la invención tiene el objetivo de proporcionar una aleación de aluminio para el aislamiento del calor en automóviles que, frente al Al 99,5, presente una conformabilidad aún mejor, una resistencia mejorada, una mayor estabilidad térmica y una menor tendencia a la formación de granos gruesos.Starting from the state of the art, described previously, the invention has the objective of providing a aluminum alloy for heat insulation in cars that, against Al 99.5, present an even better formability, a improved resistance, greater thermal stability and lower tendency to the formation of coarse grains.
Según la invención, el objetivo descrito y expuesto anteriormente se consigue por el hecho de que se usa chapa de una aleación de aluminio con un porcentaje de aleación de aluminio superior al 97% para el aislamiento del calor en automóviles, constituyendo el hierro y dado el caso el manganeso los únicos componentes principales de la aleación, cuyo porcentaje en la aleación supera, al menos en el factor 5, los porcentajes de los componentes restantes en la aleación. Mediante la preponderancia según la invención del hierro y dado el caso del manganeso, por tanto de como máximo dos de los componentes principales de la aleación admisibles para Al 99,5 según DIN, frente a los componentes restantes de aleación admisibles para Al 99,5 según DIN, se garantiza que la aleación de aluminio usada según la invención presente una estructura claramente más homogénea, por lo que mejora la resistencia y la aptitud para la embutición profunda y, al mismo tiempo, se reduce la tendencia a la formación de granos gruesos. Al mismo tiempo, la extensibilidad se mantiene como mínimo en el mismo nivel.According to the invention, the objective described and exposed above is achieved by the fact that sheet metal is used of an aluminum alloy with an alloy percentage of aluminum higher than 97% for heat insulation in automobiles, constituting iron and, if necessary, manganese only major components of the alloy, whose percentage in the alloy exceeds, at least in factor 5, the percentages of remaining components in the alloy. Through the preponderance according to the invention of iron and given the case of manganese, by both of at most two of the main components of the allowable alloy for Al 99.5 according to DIN, compared to the components Alloy remaining allowable for Al 99.5 according to DIN, guarantees that the aluminum alloy used according to the invention present a clearly more homogeneous structure, so it improves resistance and aptitude for deep drawing and at the same time, the tendency to the formation of coarse grains is reduced. To the at the same time, the extensibility is kept at least in the same level.
Según una primera configuración de la aleación de aluminio usada según la invención se garantiza la duplicación del límite de elasticidad a la vez que un aumento de la resistencia en hasta el 50%, haciendo que la suma de los porcentajes de aleación de los componentes principales de aleación supere la suma de los porcentajes de los componentes restantes en la aleación al menos en el factor 10.According to a first configuration of the alloy of aluminum used according to the invention duplication of the elasticity limit while increasing resistance in up to 50%, making the sum of the alloy percentages of The main alloy components exceed the sum of the percentages of the remaining components in the alloy at least in the factor 10.
Una aleación de aluminio que se ha de usar según la invención, con un límite de elasticidad especialmente alto y una buena resistencia con una alargamiento constante frente a Al 99,5, queda garantizada haciendo que el hierro y el manganeso constituyan los componentes principales de la aleación.An aluminum alloy to be used according to the invention, with an especially high elasticity limit and a good resistance with a constant elongation against Al 99.5, is guaranteed by making iron and manganese constitute The main components of the alloy.
Una optimización del límite de elasticidad y de la resistencia queda garantizada en una aleación de aluminio que se ha de usar según la invención, haciendo que el porcentaje de manganeso en la aleación se encuentre entre 0,35% y 0,45%.An optimization of the elasticity limit and of resistance is guaranteed in an aluminum alloy that has to use according to the invention, making the percentage of Manganese in the alloy is between 0.35% and 0.45%.
Una aleación de aluminio que se ha de usar según la invención, en la que el hierro constituye el único componente principal de la aleación, presenta un límite de elasticidad y una resistencia mejoradas frente a Al 99,5 a la vez que un alargamiento mejorado.An aluminum alloy to be used according to the invention, in which iron constitutes the only component main alloy, has an elasticity limit and a improved resistance against Al 99.5 at the same time as an elongation improved.
Las propiedades de una aleación de aluminio usada según la invención, tanto en caso de que los componentes principales de la aleación sean el hierro y el manganeso, como en caso de que el hierro sea el único componente principal de la aleación, quedan garantizadas haciendo que el porcentaje de hierro en la aleación se sitúa entre 1,25% y 1,35%.The properties of a used aluminum alloy according to the invention, both in case the main components of the alloy are iron and manganese, as if the iron is the only main component of the alloy, they remain guaranteed by making the percentage of iron in the alloy It ranks between 1.25% and 1.35%.
Para aprovechar al máximo las propiedades físicas del aluminio, ventajosas para las chapas antitérmicas, resulta ventajoso que en una aleación de aluminio usada según la invención, el porcentaje de aluminio en la aleación sea del 98%, como mínimo.To take full advantage of physical properties of aluminum, advantageous for anti-thermal plates, is advantageous that in an aluminum alloy used according to the invention, the percentage of aluminum in the alloy is 98%, as minimum.
Gracias a que el porcentaje de silicio en la aleación no excede el 0,2%, se garantiza que se consiga el aumento deseado del límite de elasticidad y de la resistencia, con un alargamiento al menos constante y una formación reducida de granos gruesos. Por las mismas razones resulta ventajoso que el porcentaje de magnesio en la aleación no exceda del 0,003% y/o que el porcentaje de cinc en la aleación no exceda de 0,03.Thanks to the percentage of silicon in the alloy does not exceed 0.2%, the increase is guaranteed desired of the limit of elasticity and resistance, with a at least constant elongation and reduced grain formation thick. For the same reasons it is advantageous that the percentage of magnesium in the alloy does not exceed 0.003% and / or that the Zinc percentage in the alloy does not exceed 0.03.
Los porcentajes de cromo y de titanio en la aleación, que también son admisibles para Al 99,5 según DIN, no perjudican las propiedades deseadas de la aleación de aluminio usada según la invención, tampoco por encima de los porcentajes de aleación determinadas según DIN. Pero para garantizar las propiedades deseadas de la aleación de aluminio usada según la invención resulta ventajoso que el porcentaje de titanio en la aleación no exceda del 0,03% y/o que el porcentaje de cromo en la aleación no exceda del 0,02%.The percentages of chromium and titanium in the alloy, which are also permissible for Al 99.5 according to DIN, not impair the desired properties of the used aluminum alloy according to the invention, also not above the percentages of alloy determined according to DIN. But to guarantee the desired properties of the aluminum alloy used according to the invention it is advantageous that the percentage of titanium in the alloy does not exceed 0.03% and / or the percentage of chromium in the alloy does not exceed 0.02%.
Los porcentajes en la aleación de los demás componentes admisibles según DIN, el cobre, el sodio y el calcio, en las cantidades admisibles en la aleación según DIN, afectan sólo ligeramente las propiedades garantizadas según la invención.The percentages in the alloy of others admissible components according to DIN, copper, sodium and calcium, in the allowable amounts in the alloy according to DIN, affect only slightly guaranteed properties according to the invention.
Ahora, existen múltiples posibilidades de
configurar y perfeccionar la aleación de aluminio usada según la
invención, para la fabricación de chapas antitérmicas. Para ello,
por una parte, se remite, por ejemplo, a las reivindicaciones
subordinadas a la reivindicación 1 y, por otra, a la siguiente
descripción de composiciones ventajosas de la alea-
ción.Now, there are multiple possibilities of configuring and perfecting the aluminum alloy used according to the invention, for the manufacture of anti-thermal plates. For this, on the one hand, it refers, for example, to the claims subordinate to claim 1 and, on the other, to the following description of advantageous compositions of the alloy.
tion.
Un límite de elasticidad mejorado en aprox. 100 N/mm^{2} queda garantizado con una aleación de aluminio con unos porcentajes de los componentes de aleación admitidos para Al 99,5 también según DIN, dentro de los siguientes límites:An improved elasticity limit of approx. 100 N / mm2 is guaranteed with an aluminum alloy with about Percentages of alloy components admitted for Al 99.5 also according to DIN, within the following limits:
Dentro de los límites establecidos, los porcentajes de la aleación se pueden variar de forma selectiva para ajustar diferentes propiedades de la aleación de aluminio.Within the established limits, the Alloy percentages can be varied selectively to adjust different properties of aluminum alloy.
A continuación, se indican los porcentajes de aleación para un primer ejemplo de realización de una aleación de aluminio usada según la invención que presenta un límite de elasticidad de aprox. 110 N/mm^{2}, una resistencia a la rotura de 124 N/mm^{2} y un alargamiento del 45%, aproximadamente. Los porcentajes de aleación para una aleación de aluminio de este tipo son los siguientes:The percentages of alloy for a first embodiment of an alloy of aluminum used according to the invention that has a limit of elasticity of approx. 110 N / mm2, a breaking strength of 124 N / mm2 and an elongation of approximately 45%. The Alloy percentages for such an aluminum alloy They are as follows:
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A continuación, se indican los porcentajes de aleación para un segundo ejemplo de realización de una aleación de aluminio usada según la invención que presenta un límite de elasticidad de aprox. 66 N/mm^{2}, una resistencia de aproximadamente 108 N/mm^{2} y un alargamiento del 52%, aproximadamente. Los porcentajes de aleación para una aleación de aluminio de este tipo son los siguientes:The percentages of alloy for a second embodiment of an alloy of aluminum used according to the invention that has a limit of elasticity of approx. 66 N / mm2, a resistance of approximately 108 N / mm2 and an elongation of 52%, approximately. Alloy percentages for an alloy of Aluminum of this type are as follows:
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