ES2271139T3

ES2271139T3 - ALLOCATION OF ALUMINUM FOUNDATION ALLOYS THROUGH THE ADDITION OF BORO.

Info

Publication number: ES2271139T3
Application number: ES02009964T
Authority: ES
Inventors: Ute Lohrey
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2007-04-16
Anticipated expiration: 2022-05-03
Also published as: EP1264903A3; DE50208178D1; EP1264903B1; EP1264903A2

Abstract

REIVINDICACIONES 1.- Procedimiento para eliminar componentes perturbadores de una aleación de fundición de aluminio, que comprende los pasos siguientes: - fusión completa de la aleación de fundición de aluminio, - adición de boro hasta un contenido de boro - remanente como máximo en la masa fundida para los propósitos de afino - de 0, 005% en peso de tal manera que la adición de boro se efectúa varias veces en cantidades parciales de boro individuales con una respectiva permanencia subsiguiente en situación de espera de la masa fundida durante un periodo de tiempo mínimo necesario para la reacción de la respectiva cantidad parcial de boro con los componentes perturbadores de la aleación, y - retirada de sólidos producidos de la masa fundida antes o durante su colada o retención de éstos en la misma.CLAIMS 1. Procedure for removing disturbing components of an aluminum cast alloy, comprising the following steps: - complete melting of the aluminum casting alloy, - addition of boron to a boron content - maximum remaining in the mass melting for refining purposes - 0.005% by weight such that the addition of boron is carried out several times in partial quantities of individual boron with a respective subsequent permanence in the molten standby for a period of time minimum necessary for the reaction of the respective partial amount of boron with the disturbing components of the alloy, and - removal of solids produced from the melt before or during casting or retention thereof.

Description

Afino de aleaciones de fundición de aluminio por medio de la adición de boro.Tuning of cast aluminum alloys by means of adding boron.

La invención concierne a un procedimiento para eliminar componentes perturbadores de una aleación de fundición de aluminio.The invention concerns a method for remove disturbing components of a cast alloy aluminum.

Para la fabricación de componentes de metal ligero a base de aleaciones de fundición de aluminio se utiliza cada vez más, especialmente en la construcción de vehículos automóviles, un material de reciclado que, además de los componentes de aleación deseados, como, por ejemplo, silicio, cobre, manganeso, magnesio o níquel, presenta también vanadio, circonio u otros componentes no deseados que, como elementos perturbadores, influyen negativamente sobre el comportamiento de fluencia y de llenado de la masa fundida y conducen a una porosidad incrementada de la pieza de fundición. Componentes de aleación en sí deseados pueden repercutir negativamente de la misma manera en el caso de concentraciones demasiado elevadas. A esto se añade como efecto agravante el hecho de que las proporciones de los componentes de aleación anteriormente mencionados en el material de reciclado pueden fluctuar considerablemente.For the manufacture of metal components Lightweight cast aluminum alloy alloys are used every again, especially in the construction of motor vehicles, a recycling material that, in addition to the alloy components desired, such as silicon, copper, manganese, magnesium or nickel, also has vanadium, zirconium or other components not desired that, as disturbing elements, negatively influence on the creep and filling behavior of the melt and lead to an increased porosity of the casting. Alloyed components themselves may impact negatively in the same way in the case of concentrations too high To this is added as an aggravating effect the fact that the proportions of the alloy components above mentioned in the recycled material may fluctuate considerably.

Por tanto, el cometido de la presente invención consiste en crear un procedimiento para eliminar componentes perturbadores de una aleación de fundición de aluminio que esté en condiciones de tanto retirar elementos perturbadores en amplio grado como reducir concentraciones demasiadas altas de componentes en sí deseados.Therefore, the purpose of the present invention is to create a procedure to remove components disturbers of an aluminum cast alloy that is in conditions of both removing disturbing elements to a large extent how to reduce too high concentrations of components themselves desired

Este problema se resuelve según la invención con un procedimiento dotado de las características de la reivindicación 1.This problem is solved according to the invention with a method endowed with the features of the claim one.

Se ha visto que mediante una adición de boro a la aleación de fundición de aluminio fundida se inicia una especie de proceso de afino que se desarrolla de manera relativamente lenta a lo largo de un tiempo de reacción bastante largo y en el transcurso del cual se reduce el contenido de boro en la masa fundida hasta un pequeño contenido residual. La adición de boro a aleaciones de fundición de aluminio es ciertamente en sí conocida, pero con un fin distinto y con concentraciones remanentes claramente mayores en la masa fundida, así como sin observación de unos tiempos mínimos de reacción. Así, en el documento DE 3739187 C1 se describe un procedimiento para fabricar prealeaciones de aluminio que contiene elementos de alto punto de fusión, en el que, para la fabricación de, por ejemplo, 100 kg de una prealeación de Al Ti5 B1, se añaden, entre otros, 11,6 kg de fluoruro de potasio y boro. Las piezas de fundición producidas a partir de ellas se caracterizan especialmente por su finura de grano y su homogeneidad. Asimismo, se conoce por el documento DE 3632609 C2 el empleo de una aleación de aluminio que contiene 0,05 0,3% de boro. Se mejoran así especialmente la resistencia a la tracción y la dilatación de piezas moldeadas.It has been seen that by adding boron to the cast aluminum alloy cast starts a kind refining process that develops relatively slowly over a fairly long reaction time and in the during which the boron content in the mass is reduced melted to a small residual content. The addition of boron to cast aluminum alloys is certainly known per se, but with a different purpose and with remaining concentrations clearly older in the melt, as well as without observing a few times reaction minimums Thus, document DE 3739187 C1 describes a process for manufacturing aluminum prealloys that it contains elements of high melting point, in which, for the manufacture of, for example, 100 kg of a pre-alloy of Al Ti5 B1, 11.6 kg of potassium and boron fluoride are added, among others. The castings produced from them are characterized especially for its fine grain and homogeneity. It also known from DE 3632609 C2 the use of an alloy of aluminum containing 0.05 0.3% boron. They get better like this especially tensile strength and part dilation molded

Procedimientos semejantes para el afino de masas fundidas de aluminio y de aleación de aluminio por adición de boro son conocidos por las patentes US-A-4507150 y RU-A-2084548.Similar procedures for mass refining cast aluminum and aluminum alloy by addition of boron are known by patents US-A-4507150 and RU-A-2084548.

En el procedimiento según la invención el boro se une, en el transcurso de un tiempo de reacción de al menos una hora y aceptando un agrandamiento del grano, con los componentes de aleación perturbadores de la masa fundida de aluminio y precipita junto con éstos en forma de escoria (roña) que se retira de la masa fundida antes o durante su colada o bien se retiene en ella. En este caso, se calcula la adición de boro necesaria para propósito de afino de modo que, después de transcurrido el tiempo de reacción, esta adición se haya separado de la masa fundida en una proporción preponderante con mucho, concretamente de hasta aproximadamente de un 90% o más, y quede aún en dicha masa fundida tan solo un contenido de boro de como máximo 0,005% en peso.In the process according to the invention boron joins, in the course of a reaction time of at least one hour and accepting an enlargement of the grain, with the components of Alloy disturbing the aluminum melt and precipitates along with these in the form of slag (rock) that is removed from the dough melted before or during laundry or retained in it. In this case, the addition of boron necessary for the purpose of refine so that, after the reaction time has elapsed, this addition has separated from the melt in a proportion preponderant with much, specifically up to about 90% or more, and there is still only one boron content of at most 0.005% by weight.

Se ha manifestado como especialmente ventajoso que la cantidad de boro prevista para los fines de este tratamiento se mezcle con la masa fundida en varias cantidades parciales, manteniéndose después de cada adición de una cantidad parcial el tiempo mínimo de reacción de una hora.It has manifested itself as especially advantageous that the amount of boron expected for the purposes of this treatment mix with the melt in several partial quantities, being maintained after each addition of a partial amount the minimum reaction time of one hour.

Dado que el boro se disuelve deficientemente en el aluminio, es ventajoso que la cantidad de boro necesaria para los fines de este tratamiento sea añadida en forma de una prealeación de aluminio y boro que, como, por ejemplo, la fase de Al B2, funda ya a 660ºC y, por tanto, se disuelva fácilmente en la masa fundida de aluminio.Since boron dissolves poorly in aluminum, it is advantageous that the amount of boron needed for purposes of this treatment be added in the form of a pre-alloy of aluminum and boron which, for example, the Al B2 phase, already founds 660 ° C and therefore dissolves easily in the melt of aluminum.

Después de desarrollado el proceso de afino antes citado, la aleación de fundición de aluminio puede ser sometida entonces a otro tratamiento en fusión en sí conocido con el fin de afinar el grano; en este caso, se utilizan también prealeaciones de aluminio, como, por ejemplo, Al Ti5 B1.After developing the refining process aforementioned, the cast aluminum alloy can be then subjected to another fusion treatment known per se with the order to fine tune the grain; in this case, they are also used aluminum prealloys, such as Al Ti5 B1.

En lo que sigue, se describe la invención con más detalle ayudándose de un ejemplo de realización:In the following, the invention is described with more detail using an example of realization:

Se tomó como base una aleación secundaria de aluminio 226 según DIN que se había fundido a aproximadamente 760ºC y que como elementos perturbadores presentaba sobre todo vanadio, circonio y cromo, pero también una proporción demasiado alta de titanio.A secondary alloy of aluminum 226 according to DIN that had melted at approximately 760 ° C and that as disturbing elements it presented above all vanadium, zirconium and chromium, but also a too high proportion of titanium.

En una primera serie de ensayos se añadió a esta masa fundida 0,12% en peso de boro en forma de una prealeación de aluminio y boro. Después de un tiempo de reacción de más de 3 horas se midió entonces la respectiva proporción de los elementos perturbadores anteriormente citados. En este caso, la proporción de vanadio y circonio en la masa fundida se había reducido como media en un 30% para cada uno de ellos y la de titanio se había reducido como media en un 35%, mientras que la proporción de cromo había permanecido inalterada. El contenido de boro en la masa fundida había disminuido a 0,0031% en peso.In a first series of trials it was added to this melt 0.12% by weight of boron in the form of a pre-alloy of aluminum and boron. After a reaction time of more than 3 hours the respective proportion of the elements was then measured disruptors mentioned above. In this case, the proportion of vanadium and zirconium in the melt had been reduced on average by 30% for each of them and the titanium had been reduced on average 35%, while the proportion of chromium had remained unchanged The boron content in the melt had decreased to 0.0031% by weight.

En una segunda serie de ensayos se añadieron sucesivamente a la misma masa fundida de partida dos cantidades parciales de 0,025% en peso de boro cada una de ellas, también en forma de una prealeación de aluminio y boro, habiéndose esperado durante un tiempo de reacción de más de 20 horas después de la adición de cada cantidad parcial y habiéndose medido entonces la respectiva proporción de los elementos perturbadores antes citados.In a second series of trials were added successively at the same starting melt two quantities partials of 0.025% by weight of boron each, also in form of a pre-alloy of aluminum and boron, having been expected for a reaction time of more than 20 hours after addition of each partial quantity and having then measured the respective proportion of the disturbing elements before cited.

Después de la adición de la primera cantidad parcial y de un tiempo de reacción de 24 horas se redujo la proporción de vanadio en la masa fundida en un promedio de 50% y la de circonio y cromo en un 33% para cada uno de ellos. La proporción de titanio había disminuido en aproximadamente un 60%. El contenido de boro en la masa fundida se había reducido entonces a 0,0005% en peso. Después de la adición de la segunda cantidad parcial de boro y de un nuevo tiempo de espera de 24 horas se redujo la proporción de vanadio en un total de 90% en comparación con el valor de partida y la de circonio y cromo en un 60% para cada uno de ellos. La proporción de titanio se había reducido en más de 90% después del segundo proceso de afino. La proporción de boro seguía siendo pequeña.After the addition of the first amount partial and a reaction time of 24 hours the proportion of vanadium in the melt in an average of 50% and the of zirconium and chromium in 33% for each of them. The proportion of titanium had decreased by approximately 60%. The content of boron in the melt had then been reduced to 0.0005% in weight. After the addition of the second partial amount of boron and from a new waiting time of 24 hours the proportion of vanadium in a total of 90% compared to the starting value and that of zirconium and chromium in 60% for each of them. The proportion of titanium had been reduced by more than 90% after Second refining process. The proportion of boron remained little.

En la fase de colada, la masa fundida mostró un comportamiento de llenado y de fluencia netamente mejorado y en las piezas de fundición producidas se pudo acreditar una calidad de fundición notablemente incrementada y especialmente una porosidad de fundición sensiblemente menor.In the casting phase, the melt showed a Filling and creep behavior clearly improved and in the castings produced could prove a quality of remarkably increased casting and especially a porosity of noticeably smaller casting.

Claims

1. Procedure to remove components disruptors of an aluminum cast alloy, which It comprises the following steps:

- full melting of the casting alloy aluminum,

- addition of boron to a boron content - maximum remaining in the melt for the purposes of refining - from 0.005% by weight such that the addition of boron is performs several times in partial quantities of individual boron with a subsequent subsequent stay in a waiting situation of the melt for a minimum necessary period of time for the reaction of the respective partial amount of boron with the disturbing alloy components, and

- removal of solids produced from the dough melted before or during casting or retention thereof in the same.

2. Method according to claim 1, characterized in that the boron is mixed with the melt in the form of a pre-alloy of aluminum and boron.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a reaction time of at least one hour is maintained.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the aluminum smelting alloy is subjected, after the reaction time has elapsed, to another known melt treatment with a view to fine-tuning the grain.

5. Method according to claim 4, characterized in that, after the reaction time has elapsed, a pre-alloy of titanium and boron is added to the melt with a view to fine-tuning the grain.