JP2009543944A - Aluminum alloy and its use especially for automotive casting parts - Google Patents
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Abstract
Description
[説明]
本発明は、特に圧力鋳造合金であるアルミニウム合金、及び特に自動車用の鋳造部品におけるその使用に関する。本発明は、このタイプのアルミニウム合金で作られている特に自動車用の鋳造部品にも関する。
[Explanation]
The present invention relates to an aluminum alloy, in particular a pressure casting alloy, and its use, in particular in automotive casting parts. The invention also relates to cast parts, especially for automobiles, made of this type of aluminum alloy.
現在は、一般に、特に自動車産業で用いるアルミニウム−ケイ素系圧力鋳造合金から鋳造部品を製造するための2つの選択肢がある。 Currently, there are generally two options for producing cast parts from aluminum-silicon pressure cast alloys, particularly for use in the automotive industry.
1つの選択肢には、例えばAlSi10Mgタイプの比較的安価な二次合金の使用が含まれるが、こうした合金はFe約0.5〜1.2重量%の比較的高い鉄含有量及びMn約0.1重量%の低いマンガン含有量を有する。この場合には、圧力鋳造用鋳型に付着するアルミニウム合金の傾向を減少させ、製造される鋳造部品をこの鋳型から確実に外すことができることを保証するために加えられる、とりわけ、比較的少量のマンガンを考慮して高い鉄含有量が必要である。 One option includes the use of a relatively inexpensive secondary alloy of the AlSi10Mg type, for example, which alloy has a relatively high iron content of about 0.5 to 1.2 wt% Fe and a Mn of about 0. It has a low manganese content of 1% by weight. In this case, in particular, a relatively small amount of manganese is added to reduce the tendency of the aluminum alloy to adhere to the pressure casting mold and to ensure that the cast part produced can be removed from the mold. In view of the above, a high iron content is required.
しかし、このタイプの二次合金の欠点は、金属間AlFeSi相が、鉄の高含有量のために材料構造中に形成され、この相が極端に大きな針状組織を有し、そのため鋳造部品が極端に脆い材料特性を示すことである。更に、比較的粗大な針状ケイ素の形成が、ケイ素含有量が高いこのタイプのアルミニウム鋳造合金中のAlSi共晶内部に起こり、鋳造部品の延性の相当な低下を起こす。そのため、例えばその硬度及び延性に関して適度に十分な機械的性質を得るために、このタイプの二次合金を鋳型から外した後、熱処理することが必要である。しかし、こうすると、鋳造部品のひずみが生じる恐れがある。 However, the disadvantage of this type of secondary alloy is that an intermetallic AlFeSi phase is formed in the material structure due to the high content of iron, and this phase has an extremely large needle-like structure, so that the cast part is It is to exhibit extremely brittle material properties. Furthermore, the formation of relatively coarse needle-like silicon occurs within the AlSi eutectic in this type of aluminum cast alloy with a high silicon content, resulting in a substantial reduction in the ductility of the cast part. Thus, for example, to obtain a reasonably sufficient mechanical property with respect to its hardness and ductility, it is necessary to heat-treat this type of secondary alloy after removing it from the mold. However, this may cause distortion of the cast part.
自動車用のオイルパンの形態にこのタイプの二次合金から製造される鋳造部品は、欧州特許第0611832B1号に開示され、この中で、それぞれ適切な温度及び適切な期間の局部熱処理工程が、様々な硬度の鋳造部品を製造するために行われる。この場合には、オイルパンは、ベース領域で適切に熱処理され、55〜80HBの硬度及び4%超の延性を生じるが、前記オイルパンは、フランジ領域では最大限可能な限り未処理のままであり、したがって85〜110HBの硬度及び0.5〜2.5%の延性を示すことが特に規定されている。言い換えれば、こうすることで、石の衝突によるオイルパン中のこのタイプの亀裂又は損傷のリスクを減少させるために、ベース領域中では硬度を減少させ、延性を増加させているのに対し、鋳造した際にフランジ領域中に既に示された、それぞれ高レベルの硬度及び低レベルの延性を保持することを保証することを意図している。しかし、このタイプの熱処理は、時間がかかり、したがって費用がかかり、その結果、二次合金の使用によりなされる経費節減をこの工程で全て使い切るだけでは済まなくなろう。 Cast parts made from this type of secondary alloy in the form of automotive oil pans are disclosed in EP 0611832 B1, in which various local heat treatment steps at different temperatures and for different periods of time are disclosed. This is done to produce cast parts with a certain hardness. In this case, the oil pan is properly heat treated in the base region, resulting in a hardness of 55-80 HB and a ductility of over 4%, but the oil pan remains as untreated as possible in the flange region. It is specifically specified that it exhibits a hardness of 85-110 HB and a ductility of 0.5-2.5%. In other words, this reduces the risk of this type of cracking or damage in the oil pan due to stone impact, while reducing the hardness and increasing the ductility in the base region. It is intended to ensure that it retains a high level of hardness and a low level of ductility, respectively, already shown in the flange region. However, this type of heat treatment is time consuming and therefore expensive, so that all the cost savings made by the use of secondary alloys may not be used up in this process.
前述の二次合金に対する代替選択肢には、例えばやはりAlSi10の一次合金の使用が含まれ、このタイプの残留アルミニウムは、合金元素に加えて、個々には最大0.05重量%、又は合計で最大0.2重量%の製造関連汚染物質を含有する。 Alternative options for the aforementioned secondary alloys include, for example, the use of primary alloys of AlSi10 as well, and this type of residual aluminum, in addition to the alloy elements, individually can be up to 0.05% by weight, or up to a total Contains 0.2% by weight manufacturing related contaminants.
このタイプの一次合金は、例えば欧州特許第0997550B1号に開示され、前述の二次合金とは異なり、Fe0.15〜0.35重量%の低い鉄含有量及びMn0.3〜0.6重量%の比較的高いマンガン含有量を有する。このタイプの一次合金は、圧力鋳造用鋳型に付着する傾向が減少しており、したがってこの鋳型から容易に外すことができるという事実に加えて、二次合金に共通する金属間AlFeSi相は、このタイプの一次合金には生じない。その代わりに、例えば、円形により近い形態である金属間Al12(Mn、Fe)Si−2相が生成され、それ故に顕著な針状の形成を全く又は全く示さない。これは、相当に改良された形態を生じるので、鋳造したとき、約80〜100HBの硬度を有する材料を製造することが可能である。AlSi系共晶内部でケイ素の針状成長を停止させるストロンチウムは、前記AlSi系共晶中におけるケイ素の粗大又は針状形成を減少させるために上記の一次合金に添加することが好ましい。 A primary alloy of this type is disclosed for example in EP 0 997 550 B1 and, unlike the aforementioned secondary alloy, has a low iron content of 0.15 to 0.35% by weight of Fe and 0.3 to 0.6% by weight of Mn. Has a relatively high manganese content. In addition to the fact that primary alloys of this type have a reduced tendency to adhere to pressure casting molds and can therefore be easily removed from the mold, the intermetallic AlFeSi phase common to secondary alloys is It does not occur in types of primary alloys. Instead, for example, an intermetallic Al 12 (Mn, Fe) Si- 2 phase is produced that is more nearly circular in shape, and therefore exhibits no or no significant acicular formation. This results in a considerably improved form, so that it is possible to produce a material having a hardness of about 80-100 HB when cast. Strontium, which stops the acicular growth of silicon inside the AlSi-based eutectic, is preferably added to the above primary alloy in order to reduce silicon coarseness or acicular formation in the AlSi-based eutectic.
しかし、このタイプの一次合金から形成される少なくともいくつかの鋳造部品は、鋳造したとき及び鋳型から外した後、<5%の破断点伸びA5を示すに過ぎないので、自動車産業において安全部品として使用するために、これらの鋳造部品は、その後の熱処理工程で400〜490℃の温度、20〜120分の期間で最初に部分的に溶体化熱処理され、次いで空冷される。これは、鋳造部品の延性を相当に増加させるので、>12%の破断点伸びA5を得ることが可能である。熱処理は、鋳造部品の硬度を約60〜65HBの値に下げる。 However, at least some of the cast component is formed from this type of primary alloy, after disconnecting from the time and the mold was cast, since only shows the elongation at break A 5 of <5%, the safety in the automotive industry parts For use as these, these cast parts are first partly solution heat treated in a subsequent heat treatment step at a temperature of 400 to 490 ° C. for a period of 20 to 120 minutes and then air cooled. Since this increases the ductility of the cast component considerably, it is possible to obtain an elongation at break A 5 of> 12%. The heat treatment reduces the hardness of the cast part to a value of about 60-65 HB.
したがって、本発明の目的は、アルミニウム合金、及び最初に述べたタイプの特に自動車の鋳造部品のためのその使用を提供することであり、この合金を用いると、このタイプの鋳造部品が、相当に単純化し、したがって費用効率を向上させて製造できる。本発明の更なる目的は、このタイプのアルミニウム合金から作製される特に自動車産業用の高度な機械仕様の鋳造部品を単純化し、費用効率を向上させて製造することである。 The object of the present invention is therefore to provide an aluminum alloy and its use for cast parts, in particular of the type mentioned at the outset, with which this type of cast part It can be manufactured in a simplified manner and thus cost-effective. It is a further object of the present invention to simplify and cost-effectively produce highly mechanical specification cast parts made from this type of aluminum alloy, especially for the automotive industry.
本発明は、請求項1の特徴を有するアルミニウム合金、請求項6の特徴を有する特に自動車の鋳造部品でのその使用、及び請求項10の特徴を有する特に自動車用のこのタイプのアルミニウム合金で作られる鋳造部品により、本発明に従って実現される。本発明の適切で意味のある開発を伴う有利な構成は、従属請求項に明記されている。
The present invention is made of an aluminum alloy having the features of
本発明による目的を実現するために、特に圧力鋳造合金として使用することになるアルミニウム合金は、以下の合金元素:
ケイ素 6.5〜<9.5重量%
マンガン 0.3〜0.6重量%
鉄 0.15〜0.35重量%
マグネシウム 0.02〜0.6重量%
チタン 最大0.1重量%
ストロンチウム 90〜180ppm
及びその他としてアルミニウムを含み、製造関連汚染物質が個々には最大0.05重量%、及び合計で最大0.2重量%含まれる。
In order to achieve the object according to the invention, aluminum alloys which are to be used in particular as pressure casting alloys are the following alloy elements:
Silicon 6.5- <9.5% by weight
Manganese 0.3-0.6% by weight
Iron 0.15-0.35 wt%
Magnesium 0.02-0.6% by weight
Titanium up to 0.1% by weight
Strontium 90-180ppm
And other aluminum, production-related contaminants individually up to 0.05% by weight, and in total up to 0.2% by weight.
欧州特許第0997550B1号により以前に知られている一次合金より低いケイ素含有量のために、AlSi共晶の比率は相当に減少し、それとは対照的に、アルミニウム固溶体の比率は相当に増加している。本発明によるアルミニウム−ケイ素系合金は、それ自体が相反する2種の特性の併有を可能にする。一方では、鋳造済みの鋳型から外すとき、すなわち追加の熱処理を全くせずに、>80HB、好ましくは84HB〜88HBの硬度を示す鋳造部品を製造するために、本発明によるアルミニウム合金を使用することが可能である。この点については、これらの値が、鋳造部品の内部すなわちこの部品の鋳膚(cast skin)下で測定されることに注目すべきである。他方では、本発明によるアルミニウム合金は、比較的高硬度にもかかわらず、鋳造部品の極めて高レベルの延性を得ることを可能にし、しかも鋳型から外すとき、すなわち鋳造し、更なる熱処理を何らしない場合の破断点伸びが、>5%、好ましくは8%〜12%のA5値を達成することを可能にする。 Due to the lower silicon content than the primary alloys previously known from EP 0997550B1, the proportion of AlSi eutectic is significantly reduced, whereas the proportion of aluminum solid solution is considerably increased. Yes. The aluminum-silicon based alloy according to the present invention enables the coexistence of two kinds of properties which are contradictory to each other. On the one hand, the aluminum alloy according to the invention is used to produce cast parts exhibiting a hardness of> 80 HB, preferably 84 HB to 88 HB, when removed from the cast mold, ie without any additional heat treatment. Is possible. In this regard, it should be noted that these values are measured inside the cast part, i.e. under the cast skin of the part. On the other hand, the aluminum alloy according to the invention makes it possible to obtain a very high level of ductility of the cast part, despite its relatively high hardness, and when it is removed from the mold, i.e. cast, without any further heat treatment. elongation at break of the case is> 5%, preferably it possible to achieve the a 5 values of 8% to 12%.
したがって、欧州特許第09970550B1号によるアルミニウム合金から製造され、約4%の比較的低い破断点伸びA5値を示す恐れがある鋳造部品は、特に自動車製造産業で必要とされる機械特性を得るために熱処理を受けることが必要であるのに対し、本発明によるアルミニウム合金から製造される鋳造部品には、このタイプの後処理をそれ故に無しで済ませることができる。本発明によるアルミニウム合金を使用すると、鋳造部品の破断点伸びA5の値が5%超であると、十分なレベルの延性を実現することが保証される。このアルミニウム合金では、鋳造部品の硬度が>80HBと十分に高いということが同様に保証される。したがって、熱処理無しに優れた機械特性を示し、それ故に製造するのに極めて簡単で費用効率が高い鋳造部品を、特に自動車製造産業用に製造できる合金を製造することが可能である。 Accordingly, it produced from an aluminum alloy according to EP 09970550B1, cast components which may exhibit relatively low elongation at break A 5 value of about 4%, in order to obtain the mechanical properties required in particular in the automotive manufacturing industry However, this type of post-treatment can therefore be dispensed with for cast parts made from the aluminum alloy according to the invention. Use an aluminum alloy according to the present invention, the value of elongation at break A 5 of the cast parts When it is more than 5%, is guaranteed to realize a sufficient level of ductility. With this aluminum alloy, it is likewise ensured that the hardness of the cast part is sufficiently high,> 80 HB. It is therefore possible to produce cast parts that exhibit excellent mechanical properties without heat treatment and are therefore very simple and cost-effective to produce, especially for the automobile manufacturing industry.
本発明の1つの実施形態では、アルミニウム合金から製造される鋳造部品の硬度が、共晶だけではなく生成する析出物にも依存するので、本発明によるアルミニウム合金は、欧州特許第0997550B1号による合金とは対照的に、0.22〜0.4重量%の選択範囲のマグネシウムを含有する。鋳造部品の強度又は硬度を調整できる微細なMg2Si析出物は、特に選択されたマグネシウム含有量の結果として形成される。言い換えれば、本発明によるアルミニウム合金から製造される鋳造部品の硬度は、マグネシウム含有量の関数でもある。したがって、マグネシウム含有量が、0.3〜0.4重量%、好ましくは0.32〜0.36重量%の選択された範囲にあれば、>5%の破断点伸びA5の値をなお維持しながら本発明によるアルミニウム合金から作製される鋳造部品が、特に高い硬度を得ることは可能である。 In one embodiment of the invention, the aluminum alloy according to the invention is an alloy according to EP 0997550B1, since the hardness of the cast part produced from the aluminum alloy depends not only on the eutectic but also on the precipitates that form. In contrast, it contains 0.22-0.4% by weight of the selected range of magnesium. Fine Mg 2 Si precipitates that can adjust the strength or hardness of the cast part are formed as a result of a particularly selected magnesium content. In other words, the hardness of the cast part produced from the aluminum alloy according to the invention is also a function of the magnesium content. Accordingly, the magnesium content is 0.3 to 0.4 wt%, preferably if the selected range of 0.32 to 0.36 wt%, still the value of the elongation at break A 5 of> 5% It is possible to obtain a particularly high hardness for cast parts made from the aluminum alloy according to the invention while maintaining.
その上、本発明によるアルミニウム合金中に90〜180ppmの量のストロンチウムを使用すると、合金の凝固中にAlSi系共晶の内部で針状ケイ素の成長が停止し、したがって、ケイ素結晶がさほどの針状の形態を帯びないことが保証される。 Moreover, the use of 90-180 ppm amounts of strontium in the aluminum alloy according to the present invention stops the growth of acicular silicon inside the AlSi-based eutectic during solidification of the alloy, so that the silicon crystals are not much needles It is guaranteed that it does not take on the shape of the shape.
本発明によるアルミニウム合金に更なる合金元素として0.1〜0.4重量%の銅を添加することが有利であることが更に証明された。これにより、アルミニウム合金から製造される鋳造部品の硬度に影響を及ぼすことも可能である、自然な時効プロセスが促進される。 It has further proved advantageous to add 0.1 to 0.4% by weight of copper as a further alloying element to the aluminum alloy according to the invention. This promotes a natural aging process that can also affect the hardness of cast parts made from aluminum alloys.
本発明によるアルミニウム合金又はそれから製造される鋳造部品は、鋳造時に既に、それぞれ、上記の高レベルの硬度及び被断点伸びを示すので、それは自動車産業での使用に極めて適している。特に自動車の底部への石の衝突により生ずる恐れがあるオイルパン内部の亀裂に対して十分な耐性を備えるために、オイルパンが、>5%の破断点伸びA5と共に比較的高レベルの延性を示すことが必要であるので、自動車用オイルパンに本発明によるアルミニウム−ケイ素系合金を使用することが特に有利であることが判明した。オイルパンは、接続領域又はフランジ領域において対応する各エンジンハウジングにしっかりと固定する必要があるので、オイルパンは>80HBの適切に高い硬度を示さなければならない。本アルミニウム−ケイ素系合金から製造される鋳造部品は、鋳造時に、更なる熱処理を全くせずにこれらの要件を満たすことができるので、したがって、製造することが簡単であり、それ故に費用効率が高い自動車用のオイルパン又は別の部品を製造することが可能である。 The aluminum alloy according to the invention or the cast parts produced therefrom are already very suitable for use in the automotive industry, as they already exhibit the above-mentioned high levels of hardness and elongation at break, respectively, during casting. To particularly with sufficient resistance to oil pan inside the crack that might occur by the collision of stone to the bottom of the motor vehicle, the oil pan,> 5% relatively high levels of ductility with elongation at break A 5 of It has been found to be particularly advantageous to use an aluminum-silicon based alloy according to the present invention in an automotive oil pan. The oil pan must exhibit a reasonably high hardness of> 80 HB, since the oil pan needs to be securely fastened to each corresponding engine housing in the connection area or flange area. Cast parts made from the present aluminum-silicon alloys can meet these requirements at the time of casting without any further heat treatment, and are therefore easy to manufacture and therefore cost effective. It is possible to produce expensive automotive oil pans or other parts.
本アルミニウム合金の使用により実現できる硬度及び延性に関する機械的性質は、自動車産業に用いられる多数の鋳造部品における使用に十分であるので、これらの鋳造部品は、更なる熱処理を必要とせずに現在使用できる。これは、より簡単でより費用効率の高い製造工程に関して有利であるだけではなく、したがって、後処理が不要であるという事実のために、熱処理中に生じる恐れがある鋳造部品のひずみを簡単に回避することも可能である。 The mechanical properties related to hardness and ductility that can be achieved with the use of this aluminum alloy are sufficient for use in many cast parts used in the automotive industry, so these cast parts are currently used without the need for further heat treatment. it can. This is not only advantageous with respect to simpler and more cost-effective manufacturing processes, thus easily avoiding cast part distortion that may occur during heat treatment due to the fact that no post-treatment is required. It is also possible to do.
鋳造部品を特に迅速で費用効率を良くして製造することはしたがって可能であるので、該アルミニウム合金は、特に自動車用の鋳造部品を製造するための圧力鋳造工程で特に有利に使用できる。 Since it is thus possible to produce cast parts particularly quickly and cost-effectively, the aluminum alloys can be used particularly advantageously in pressure casting processes, especially for producing cast parts for automobiles.
鋳造時の鋳造部品が示すものとは異なる機械的性質、特にその延性又は硬度に関する性質を有する鋳造部品が、例えば車体、シャーシ若しくは自動車の動力伝達系の部品として使用するために必要とされるのであれば、この目的に使用される本発明によるアルミニウム−ケイ素系合金は、鋳造工程後、熱処理を受けることができる。 Because casting parts having mechanical properties different from those exhibited by casting parts, particularly those relating to ductility or hardness, are required for use as parts of, for example, vehicle bodies, chassis or power transmission systems of automobiles. If present, the aluminum-silicon alloy according to the present invention used for this purpose can be subjected to a heat treatment after the casting process.
この場合には、鋳造部品が400〜490℃、特に420〜460℃の温度範囲で20〜120分の期間、溶体化処理され、その後に空冷されれば、特に有利であることが判明した。鋳造部品のこの極めて穏やかな熱処理及び空冷により、鋳造部品が、反らなくなり又は過剰に反らないことが特に保証される。 In this case, it has been found to be particularly advantageous if the cast part is solution treated for a period of 20 to 120 minutes in the temperature range of 400 to 490 ° C., in particular 420 to 460 ° C. and then air cooled. This extremely gentle heat treatment and air cooling of the cast part in particular guarantees that the cast part will not warp or excessively warp.
所望の強度レベルを達成するために、部品は、部分的な溶体化処理(solution treatment)後、Mg2Si析出硬化温度範囲で人工的に時効処理することもできる。この人工的時効プロセスは、約190〜240℃、特に約190〜220℃の温度範囲で行われることが好ましい。
To achieve the desired strength level, the part can also be artificially aged in the
新しいアルミニウム−ケイ素系合金から形成される鋳造部品は、鋳造時のこの部品の全領域が>80HB、好ましくは84〜88HBの少なくともほぼ均一な硬度を示すという事実により特に際立っている。更に、部品の全領域は、>5%、好ましくは8%〜12%の少なくともほぼ均一な破断点伸びA5を示すことが有利である。 Cast parts formed from new aluminum-silicon alloys are particularly distinguished by the fact that the entire area of the part during casting exhibits at least approximately uniform hardness of> 80 HB, preferably 84-88 HB. Furthermore, the total area of the parts,> 5%, preferably advantageously to exhibit elongation A 5 at least substantially uniform at break of 8% to 12%.
本発明の更なる利点、特徴及び詳細は、図面に関する好ましい実施形態の以下の説明から明らかとなろう。 Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings.
[実施例1]
この場合には、自動車用のオイルパンの形態をした複数の鋳造部品を、以下の組成:
ケイ素 6.0〜<9.5重量%
マンガン 0.3〜0.6重量%
鉄 0.15〜0.35重量%
マグネシウム 0.22〜0.4重量%
チタン 最大0.1重量%
ストロンチウム 90〜180ppm
及びその他としてアルミニウム、並びに個々には最大0.05重量%で合計では最大0.2重量%の製造関連汚染物質を有する(しかし、場合により0.1〜0.4重量%の銅も供給してよい)アルミニウム−ケイ素系鋳造合金から圧力鋳造工程で製造した。本実施形態では、ケイ素含有量は、したがって7〜9重量%であり、マンガン含有量は、0.32〜0.36重量%である。
[Example 1]
In this case, a plurality of cast parts in the form of oil pans for automobiles have the following composition:
Silicon 6.0- <9.5% by weight
Manganese 0.3-0.6% by weight
Iron 0.15-0.35 wt%
Magnesium 0.22-0.4% by weight
Titanium up to 0.1% by weight
Strontium 90-180ppm
And, in addition, aluminum and, individually, up to 0.05% by weight and in total up to 0.2% by weight of production-related contaminants (but in some cases also 0.1 to 0.4% by weight of copper It may be produced by a pressure casting process from an aluminum-silicon casting alloy. In this embodiment, the silicon content is therefore 7-9% by weight and the manganese content is 0.32-0.36% by weight.
圧力鋳造工程後、引張用試料は、鋳造部品又はオイルパンから取り出し、以下の表に挙げられている機械的性質を有することが判明した。 After the pressure casting process, the tensile sample was removed from the cast part or oil pan and found to have the mechanical properties listed in the table below.
表には、全ての試料が8〜12%の破断点伸びA5を示したことが示されている。したがって、本アルミニウム合金は、特に、自動車の運転時石の衝突で起こる亀裂の形成を阻止するために>5%の破断点伸びA5が必要とされるオイルパンを、圧力鋳造により製造することに使用するために極めて適している。 Table has been shown that all the samples showed an elongation at break A 5 of 8% to 12%. Accordingly, the aluminum alloy is particularly to prevent the formation of cracks occurring in the collision of the driver during stone automobile> 5% break oil pan which is the required elongation A 5, be produced by pressure casting Very suitable for use in.
更なる試験では、本アルミニウム−ケイ素系合金を使用するオイルパン鋳造物は、>80HB、特に84〜88HBの硬度を示すので、オイルパンのフランジ領域の接続部を自動車の対応するエンジンハウジングにしっかりと固定できることも判明した。オイルパンの鋳造時の実際的な硬度値を決定できることを保証するために、本オイルパンの鋳造時の鋳膚(cast skin)を、ミーリング(milling)などの機械操作で適切に除去した。 In further tests, oil pan castings using the present aluminum-silicon alloys exhibit a hardness of> 80 HB, in particular 84-88 HB, so that the connection in the flange area of the oil pan is securely attached to the corresponding engine housing of the vehicle. It was also found that it can be fixed. In order to ensure that the actual hardness value at the time of casting of the oil pan could be determined, the cast skin at the time of casting of the oil pan was appropriately removed by a mechanical operation such as milling.
[実施例2]
この場合には、自動車用オイルパンの形態をした複数の鋳造部品を、以下の組成:
ケイ素 7.8〜8.2重量%
マンガン 0.5〜0.6重量%
鉄 0.15〜0.2重量%
マグネシウム 0.27〜0.33重量%
チタン 0.04〜0.08重量%
ストロンチウム 140〜180ppm
及びその他としてアルミニウム、並びに個々には最大0.05重量%で合計では最大0.2重量%の製造関連汚染物質を有するアルミニウム−ケイ素系鋳造合金から圧力鋳造工程で再び製造した。本実施形態では、マグネシウム含有量は、特に約0.3重量%である。
[Example 2]
In this case, a plurality of cast parts in the form of an oil pan for an automobile have the following composition:
Silicon 7.8-8.2% by weight
Manganese 0.5-0.6% by weight
Iron 0.15-0.2% by weight
Magnesium 0.27 to 0.33 wt%
Titanium 0.04-0.08% by weight
Strontium 140-180ppm
And others as aluminum, and individually from aluminum-silicon based casting alloys with production-related contaminants of up to 0.05 wt. In this embodiment, the magnesium content is particularly about 0.3% by weight.
この場合には、個々のオイルパンを熱処理しなかった。したがって、測定値は鋳造時の部品に関わり、鋳膚(cast skin)はやはりミーリングなどの機械操作により各試料領域から除去する。 In this case, the individual oil pans were not heat treated. Therefore, the measured value relates to the part during casting, and the cast skin is also removed from each sample region by a mechanical operation such as milling.
この表は、この場合のオイルパンが250〜260N/mm2超の引張強度Rm、120N/mm2超の耐力Rp0.2及び6.25〜14.38%の範囲の破断点伸びA5の値を示したことを特に示している。したがって、本アルミニウム合金は、>5%の破断点伸びA5を達成しなければならないオイルパンの圧力鋳造による製造において特に適していることが証明された。この合金組成物で>80HBの硬度を実現することも可能であった。 This table, oil pan 250~260N / mm 2 greater than the tensile strength R m in this case, 120 N / mm 2 greater proof stress R p0.2 and 6.25 to 14.38% in the range elongation at break A of It shows in particular that a value of 5 was shown. Accordingly, the aluminum alloy, to be particularly suitable in the production due to the pressure casting of oil pan must achieve an elongation at break A 5 of> 5% was demonstrated. It was also possible to achieve a hardness of> 80 HB with this alloy composition.
[実施例3]
本実施例は、自動車用ドアピラー又はBピラーの形態で部品に対して行われたテストプログラムに基づいている。これらのドアピラーは、したがって150〜180MPaの耐力Rp0.2及び7%に等しい破断点伸びA5を示すべきである。
[Example 3]
This embodiment is based on a test program performed on a part in the form of an automobile door pillar or B pillar. These door pillar is therefore should exhibit an elongation at break A 5 equals strength R p0.2 and 7% 150~180MPa.
この場合には、Bピラーは、以下の組成:
変異組成:1
ケイ素 7.8〜8.2重量%
マンガン 0.5〜0.6重量%
鉄 0.15〜0.2重量%
マグネシウム 0.27〜0.33重量%
チタン 0.04〜0.08重量%
ストロンチウム 140〜180ppm
及びその他としてアルミニウム、並びに個々には最大0.05重量%で合計では最大0.2重量%の製造関連汚染物質を有するアルミニウム−ケイ素系合金の2種の変異組成から圧力鋳造工程で製造した。
In this case, the B pillar has the following composition:
Mutant composition: 1
Silicon 7.8-8.2% by weight
Manganese 0.5-0.6% by weight
Iron 0.15-0.2% by weight
Magnesium 0.27 to 0.33 wt%
Titanium 0.04-0.08% by weight
Strontium 140-180ppm
And, in addition, aluminum, and individually from two variant compositions of aluminum-silicon alloys with production-related contaminants of up to 0.05% by weight and up to 0.2% by weight in total, were produced in a pressure casting process.
変異組成:2
ケイ素 7.8〜8.2重量%
マンガン 0.5〜0.6重量%
鉄 0.15〜0.2重量%
マグネシウム 0.5〜0.6重量%
チタン 0.04〜0.08重量%
ストロンチウム 140〜180ppm
及びその他としてアルミニウムを含み、製造関連汚染物質が個々には最大0.05%重量、及び合計で最大0.2重量%が含まれる。
Mutant composition: 2
Silicon 7.8-8.2% by weight
Manganese 0.5-0.6% by weight
Iron 0.15-0.2% by weight
Magnesium 0.5-0.6% by weight
Titanium 0.04-0.08% by weight
Strontium 140-180ppm
And aluminum as the other, and manufacturing-related contaminants individually include up to 0.05% by weight, and up to a total of 0.2% by weight.
2種の変異組成は、それらの異なるマグネシウム含有量、すなわち変異組成1で0.27〜0.33重量%及び変異組成2で0.5〜0.6重量%に関して実質的に異なるということはしたがって明らかである。
The two variant compositions are substantially different with respect to their different magnesium contents, ie 0.27 to 0.33% by weight for
[熱処理]
工程1:
アルミニウム−ケイ素系鋳造合金の2種の変異組成、及びより具体的には約0.6重量%のマグネシウム含有量を有する変異組成2は、この場合には、図1と2の工程図に関して記載されている例えば以下の熱処理を受けた。
[Heat treatment]
Step 1:
Two variant compositions of aluminum-silicon casting alloy, and more specifically
図1には、Bピラー(製品P)が、ステップ1で鋳造後、多少の鋳造熱を利用して、ステップ2で溶体化処理され、次いでファンにより空冷される方法が示されている。言い換えれば、鋳型から外した後、製品Pは、例えば室温に冷やされないで、その代わりにステップ2で約200℃の温度で溶体化処理される。スプルーA又は他の鋳造残渣は、ステップ2で溶体化処理中に製品P上に残る。
FIG. 1 shows a method in which a B-pillar (product P) is cast in
ステップ2で溶体化処理後、この部品は、それでもまだ比較的軟質で又は延性であり、それ故にステップ3でバリ取りをすることができる。この工程では、スプルーA又は他の鋳造残渣は、製品Pから外される。製品Pは、この工程中軟質のままである。
After solution treatment in
ステップ3で行われるバリ取り工程後、Bピラー又は製品Pは、ステップ4でくせ取りをされる。製品Pは、この目的のために軟質のままである。
After the deburring process performed in
最終的に、ステップ5で、製品Pは、下で更に詳細に説明する、より具体的には析出硬化温度の1つで析出硬化を受ける。ステップ4の後まで軟質である製品は、次いでそれの所望の物質特性を得る。
Finally, in
工程2:
特にステップ2と3の順序は取り換えられ、それ故にこの工程は多少の鋳造熱を利用しないので図2は図1とは異なる工程を示す。
Step 2:
In particular, the order of
ステップ1の後、製品Pは、それ故にゲートA又は他の鋳造残渣と共に、室温若しくは約20℃に冷却される。スプルー及び鋳造残渣は、その後バリ取り3をされ又は除去され、製品はそれでもまだこの工程中軟質である。
After
バリ取り工程3の後、溶体化処理工程2及び例えばファンを用いて空冷がその後行われる。製品Pは、この工程中軟質のままである。
After the
ステップ4と5、すなわち下でより非常に詳細に記載されることになろう析出硬化温度の1つで、Bピラー又は製品Pのくせ取り及び析出硬化が、図1の工程に類似の方法でその後に行われる。ステップ5の後、ステップ4の後まで軟質である製品は、再びそれの所望の材料特性を達成する。
図1と図2による両方法の共通の特徴は、両工程では、寸法試験はポイントQ1で行われ、強度試験又は引張試験はポイントQ2で行われるということである。 A common feature of both methods according to FIGS. 1 and 2 is that in both steps, a dimensional test is performed at point Q1, and a strength test or tensile test is performed at point Q2.
それぞれ、図1と図2による2つの工程のうち、ステップ2で行われる溶体化処理は、様々な試験において、460〜490℃の異なる温度、15〜120分の異なる処理期間で行われた。
In each of the two steps shown in FIGS. 1 and 2, the solution treatment performed in
それぞれ、図1と図2による2つの工程のうち、ステップ5で行われる析出処理は、様々な試験において160〜240℃の異なる温度、20〜240分の異なる析出期間でも行われた。
In each of the two steps according to FIG. 1 and FIG. 2, the precipitation treatment performed in
熱処理により、90〜180MPaの耐力Rp0.2、180〜250MPaの引張強度Rm及び8〜22%の範囲における破断点伸びA5の値を示した自動車の例えば車体、シャーシ又は動力伝達系における使用部品が製造された。本アルミニウム合金は、それ故に自動車における使用にはやはり特に十分に適している。 By heat treatment, proof stress R p0.2 of 90~180MPa, for example in a vehicle body, a chassis or a power transmission system of an automobile showing the value of elongation at break A 5 of the tensile strength R m and the range from 8 to 22% of the 180~250MPa Used parts were manufactured. The aluminum alloy is therefore particularly well suited for use in motor vehicles.
[実施例4]
本実施例は、テストプログラムに基づいており、その中で変異組成1(Mg0.27〜0.33重量%)による合金組成物を有する高強度の自動車部品は前記部品が下記の熱処理後180MPaに等しい耐力Rp0.2を有するような方法で加工される。
[Example 4]
This example is based on a test program, in which a high-strength automobile part having an alloy composition with a mutation composition 1 (Mg 0.27 to 0.33% by weight) is 180 MPa after the heat treatment described below. It is processed in such a way as to have an equal yield strength R p0.2 .
この目的のために、高強度部品は、160〜240℃の異なる温度、20〜240分の異なる期間で、T5の熱処理を受けた。 For this purpose, the high-strength parts were subjected to a T5 heat treatment at different temperatures of 160-240 ° C. and different periods of 20-240 minutes.
Claims (14)
ケイ素 6.5〜<9.5重量%
マンガン 0.3〜0.6重量%
鉄 0.15〜0.35重量%
マグネシウム 0.02〜0.6重量%
チタン 最大0.1重量%
ストロンチウム 90〜180ppm
及びその他としてアルミニウム、製造関連汚染物質が個々には最大0.05重量%、及び合計で最大0.2重量%が含まれることを特徴とする、好ましくは自動車の鋳造部品用、特に圧力鋳造合金であるアルミニウム合金。 The following alloying elements:
Silicon 6.5- <9.5% by weight
Manganese 0.3-0.6% by weight
Iron 0.15-0.35 wt%
Magnesium 0.02-0.6% by weight
Titanium up to 0.1% by weight
Strontium 90-180ppm
And, in particular, aluminum, production-related contaminants individually comprising up to 0.05% by weight, and in total up to 0.2% by weight, preferably for automotive casting parts, in particular pressure cast alloys Is an aluminum alloy.
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