KR20220113793A - 자동차 차체용 구조 컴포넌트를 제조하기 위한 개선된 방법 - Google Patents

자동차 차체용 구조 컴포넌트를 제조하기 위한 개선된 방법 Download PDF

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KR20220113793A
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브루노 우시크
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콩스텔리움 뇌프-브리작
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Abstract

잉곳을 캐스팅하는 단계로부터 자동차 차체 부품을 형성하고 도장하는 단계까지의 여러 공정 단계를 포함하는, Si: 0.75 내지 1.10, Fe: 최대 0.4, Cu: 0.5 내지 0.8, Mn: 0.1 내지 0.4, Mg: 0.75 내지 1, Ti: 최대 0.15; Cr: 최대 0.1 및 V: 최대 0.1을 함유하는 합금으로 자동차 차체 또는 바디 구조용 압연 제품을 제조하기 위한 방법이 개시된다. 시트의 사전 시효 처리와 부품 열처리의 다양한 가능성은 성형 시의 유리한 재료 특성, 재료 강도 및 자동차 바디에서의 부품 위치에 따라 달라질 수 있는 베이킹 경화 공정에 대한 민감도를 제공한다.

Description

자동차 차체용 구조 컴포넌트를 제조하기 위한 개선된 방법
본 발명은 특히 알루미늄 합금 시트, 더욱 구체적으로 알루미늄 협회(Aluminium Association)의 지정에 따른 AA6xxx 시리즈에서의 합금을 스탬핑함으로써 제조되고, 충격 시 비가역적으로 에너지를 흡수하도록 의도되고, 특히 충격 흡수기(impact absorber) 또는 "크래시박스", 보강 부품, 라이닝 또는 다른 차체 구조 부품과 같이, 사고(crash)에서의 양호한 거동과 높은 기계적 강도 사이에 우수한 절충안을 갖는, "바디 인 화이트(body in white)"라고도 불리는 자동차 구조의 부품 혹은 컴포넌트의 분야에 관한 것이다.
더욱 정확하게는, 본 발명은 용체화 경화되고(solution-hardened), ??칭되고, 자연 시효 처리되는 템퍼 상태에서 스탬핑(stamping)한 후, 부품 상의 시효 처리(on-part ageing)에 의한 경화와 페인트를 베이킹하거나 "베이크 경화(bake hardening)하는" 처리에 의한 이러한 컴포넌트의 제조에 관한 것이다.
알루미늄 합금은, 차량의 중량을 줄이고 이에 따라 연료 소비 및 온실 가스 배출을 줄이기 위해 자동차 구조에서 점점 더 널리 사용되고 있다.
알루미늄 합금 시트는 특히 "바디 인 화이트"의 다수의 부품을 제조하는 데 사용되고, 이러한 컴포넌트 중에는, 프론트 윙, 루프, 보닛, 부츠(boot) 또는 도어 스킨과 같은 차체 스킨 부품(또는 외부 차체 패널)과, 예를 들어 도어, 보닛, 테일게이트 또는 루프 라이닝 또는 보강재, 또는 스파(spar), 벌크헤드, 하중 지지 바닥, 터널 및 전방, 중간 및 후방 기둥, 그리고 마지막으로 충격 흡수기 또는 "크래시박스"와 같은 라이닝 부품 또는 차체 구조 컴포넌트가 있다.
수많은 스킨 부품이 이미 알루미늄 합금 시트로부터 생산되고 있지만, 복잡한 기하학적 구조를 갖는 라이닝 또는 구조 부품에 대해 강철로부터 알루미늄으로의 변경은 더 곤란한 것으로 판명된다. 첫째로, 강철에 비한 알루미늄 합금의 덜 양호한 성형성 때문이고, 둘째로, 이러한 유형의 부품에 사용되는 강철의 기계적 특성에 비해 대체로 열등한 알루미늄 합금의 기계적 특성 때문이다.
이것은 이러한 유형의 용례가 예를 들어 다음과 같은 종종 상충되는 특성의 집합을 필요로 하기 때문이다:
- 특히 스탬핑 작업을 위한 전달 템퍼(delivery temper)인 템퍼 T4에서의 높은 성형성(formability),
- 성형 시의 스프링 백(spring back)을 억제하기 위하여 시트의 이송 상태에서의 제어된 인장 항복 강도,
- 스폿 용접, 레이저 용접, 접착제 접합, 클린칭(clinching) 또는 리벳팅과 같은 자동차 차체에서 사용되는 다양한 조립 방법에서의 양호한 거동,
- 부품의 중량을 최소화하면서도 사용 중에 양호한 기계적 강도를 획득하기 위한 페인트의 전기 영동(cataphoresis) 및 베이킹 이후의 높은 강도,
- 차체 구조 부품에 대한 적용을 위한 충격 시에서의 양호한 에너지 흡수 능력,
- 완성된 부품의 부식, 특히 입자간 부식(intergranular corrosion), 응력 부식 및 사상 부식(filiform corrosion)에 대한 양호한 내성,
- 제조 폐기물의 재활용 또는 재활용 차량에 관한 요건에 대한 적합성,
- 대량 생산에 대한 허용 가능한 비용.
그러나, 주로 알루미늄 합금으로 구성된 바디 인 화이트를 갖는 대량 생산된 자동차가 지금 존재한다. 예를 들면, 포드 F-150 모델 2014 버전은 AA6111 구조 합금으로 구성된다. 이 합금은 1980 내지 1990년에 Alcan 그룹에 의해 개발되었다. 2가지 참고 문헌이 이러한 개발 연구를 설명한다:
- P. E. Fortin 등의 "An optimized Al alloy for auto body sheet applications", SAE technical conference, March 1984은 다음의 조성을 설명한다: Si: 0.85; Fe: 0.20; Cu: 0.75; Mn: 0.20 및 Mg: 0.72.
- M. J. Bull 등의 "Al sheet alloys for structural and skin applications", 25th ISATA symposium, Paper 920669, June 1992.
초기에는 스킨 유형의 용례에 대해 만입(indentation)에 견디도록 설계되었지만, 주요 특성은 여전히 높은 기계적 강도를 유지한다: "280 ㎫의 항복 강도가 2%의 사전 변형(pre-strain) 및 177℃에서의 30분 후에 성취된다."
더욱이, 높은 기계적 특성을 갖는 AA6xxx 패밀리에서의 다른 합금이 우주 항공 또는 자동차 용례를 위해 개발되었다. 따라서, 기계적 특성을 최적화하거나 입자간 부식에 대한 내성을 개선하기 위해, Pechiney에서 1980년대로부터 개발이 시작된 AA6056 유형의 합금이 많은 연구 및 수많은 간행물의 대상이었다. 이것은 특허 출원(WO 2004/113579 A1)의 대상이었다.
또한, 유형 AA6013의 합금은 수많은 연구의 대상이 되어 왔다. 예를 들면, 2002년에 공개된 출원 US 2002/039664에서의 Alcoa에서는, 템퍼 T6에서 사용되는 0.6 내지 1.15%의 Si, 0.6 내지 1%의 Cu; 0.8 내지 1.2%의 Mg; 0.55 내지 0.86%의 Zn; 0.1% 미만의 Mn; 0.2 내지 0.3%의 Cr 및 대략 0.2%의 Fe를 포함하는 합금은 입자간 부식에 대한 양호한 내성과 380 ㎫의 Rp0.2를 조합한다.
Aleris에서, 2003년에 공개된 출원 WO 03006697은 0.2 % 내지 0.45%의 Cu를 갖는 AA6xxx 시리즈에서의 합금과 관련된다. 이 발명의 과제는 감소된 Cu 레벨을 갖고 템퍼 T6에서의 355 ㎫의 Rm과 입자간 부식에 대해 양호한 내성을 목표로 하는 AA6013 유형의 합금을 제안하는 것이다. 청구되는 조성 다음과 같다: 0.8 내지 1.3%의 Si; 0.2 내지 0.45%의 Cu; 0.5 내지 1.1%의 Mn; 0.45 내지 1.0%의 Mg.
또한, 예를 들어, 출원 EP 2 581 218에서 설명된 바와 같은 7xxx 합금으로부터 제조되는 자동차 용례를 위한 구조적 부품이 알려져 있다.
게다가, 앞서 언급된 합금을 이용한 통상적인 스탬핑에 의해 성취될 수 없는, 예를 들어 라이닝 도어와 같은, 복잡한 기하학적 구조를 갖는 부품을 알루미늄으로부터 생산하기 위하여, 과거에 다양한 해결 방안이 고려되고 및/또는 구현되어 왔다:
- 몰딩에 의해 이러한 유형의 부품, 특히 "압력을 받는(under-pressure)" 유형의 부품을 생산함으로써 스탬핑과 관련된 난제를 회피. 2000년의 우선권을 주장한 Nothelfer GmbH의 특허 EP 1 305 179 B1은 이를 입증한다.
- 성형에 대한 더 양호한 적합성으로부터 이익을 얻기 위해 소위 "중온(warm)" 스탬핑을 수행. 이는, 프레스 하에서의 거동을 개선하기 위해 소위 중간 온도로, 즉 150 내지 350℃로 전체적으로 또는 국지적으로 알루미늄 합금 블랭크를 가열하는 단계로 구성되며, 프레스의 공구는 또한 예열될 수 있다. 2003년의 우선권을 주장한 출원인의 특허 EP 1 601 478 B1은 이 해결 방안에 기초한다.
- AA5xxx 시리즈에서의 합금 자체의 스탬핑 위한 적합성을 이의 조성을 통해 변경; 특히, 마그네슘 함량을 5% 넘게 증가시키는 것이 제안된 바 있다. 그러나, 이는 부식에 대한 내성의 측면에서 중립적이지 않다.
- 더 양호한 성형성을 위해 Mg 함량이 5%를 넘는 AA5xxx 시리즈에서의 합금 코어 및 부식에 대해 더 큰 내성을 갖는 합금으로부터 제조된 클래드 시트(clad sheet)로 구성되는 복합 시트를 이용. 그러나, 펀칭된 구역에서 또는 더욱 일반적으로 코어가 노출되는 곳에서, 그리고 특히 조립체에서, 시트의 에지에서의 내식성은 충분하지 않은 것으로 판명될 수도 있다.
- 또한, 문헌 EP 1702995 A1은, 중량%로서, Mg: 0.30 내지 1.00%, Si: 0.30 내지 1.20%, Fe: 0.05 내지 0.50%, Mn: 0.05 내지 0.50%, Ti: 0.005 내지 0.10%, 선택적으로 Cu: 0.05 내지 0.70% 및 Zr: 0.05 내지 0.40% 중의 하나 이상 및 잔부: Al와 불가피한 불순물의 화학 조성을 갖는 용융 알루미늄 합금의 공급, 40 내지 150℃/s의 판 두께의 1/4에서에서 냉각 속도를 갖는 이중 스트립 캐스팅 방법에 의한 5 내지 15 ㎜의 두께를 갖는 플레이트에서의 용융 합금의 캐스팅, 릴 형태의 권취, 균질화 처리, 적어도 500℃/h 이상의 냉각 속도로 250℃의 온도까지의 결과적인 릴의 냉각, 이후의 냉간 압연 및 그 다음의 용제화 열처리를 포함하는 알루미늄 합금 시트를 제조하기 위한 방법을 설명한다. 이 문서는 성형 이후의 부품에서의 시효 처리를 언급하지 않는다.
- WO 2018/185425 발명은, Si: 0.60 내지 0.85; Fe: 0.05 내지 0.25; Cu: 0.05 내지 0.30; Mn: 0.05 내지 0.30; Mg: 0.50 내지 1.00; Ti: 0.02 내지 0.10; V: 0.00 내지 0.10, Ti + V ≤ 0.10, 각각 < 0.05이고 전체가 < 0.15인 기타 성분, 잔부 알루미늄이고, Mg < -2.67 x Si +2.87인 조성(중량%)의 합금에서 1.0 내지 3.5 ㎜의 두께를 갖는 금속 시트 또는 스트립을 생산하고, 용해 및 침지하고, 사전 템퍼링하고, 72시간 내지 6개월 동안 숙성하고, 스탬핑하고, 30 내지 170분의 유지 시간으로 약 205℃의 온도에서 탬퍼링하거나 동일한 시간-온도에서 탬퍼링하고, 150 내지 190℃의 온도에서 15 내지 30분 동안 페인트를 도장 및 "베이킹 경화"하는 단계를 포함하는, 자동차 차체 또는 바디 구조의 스탬핑된 컴포넌트를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 이 발명은 이러한 방법에 의해 생산된 "바디 인 화이트"라고도 불리는 자동차 차체 또는 바디 구조의 스탬핑된 컴포넌트에 관한 것이다.
US 20180119261은 예상치 못한 특성을 갖는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 및 이러한 알루미늄 합금을 제조하는 신규 방법을 설명하였다. 알루미늄 합금은 성형성이 높고 높은 강도를 발휘한다. 합금은 연속 캐스팅으로 생산되고 최종 게이지 및/또는 최종 템퍼까지 열간 압연될 수 있다. 합금은 몇 가지 예를 들면 자동차, 운송, 산업 및 전자 용례에 사용될 수 있다.
US 20180171452는 고강도이고 고도로 변형 가능한 알루미늄 합금 및 이러한 합금을 제조 및 가공하는 방법을 개시하였다. 더욱 구체적으로, 개선된 기계적 강도 및 성형성을 발휘하는 열처리 가능한 알루미늄 합금이 개시된다. 가공 방법은 캐스팅, 균질화, 열간 압연, 용체화, 사전 시효 처리 및 일부 경우에서의 사전 변형을 포함한다. 일부 경우에, 가공 단계는 냉간 압연 및/또는 열처리를 추가로 포함할 수 있다.
자동차 차체 컴포넌트에 대한 알루미늄 합금 시트의 사용에 관한 증가하는 개발 및 대량 생산을 고려하면, 항상 경량화를 개선시키기 위해 다른 특성을 악화시키지 않으면서 두께를 감소시키는 것을 가능하게 하는 더욱 개선된 등급에 관한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명은, 주변 온도에서의 자연 시효 처리 후 T4 템퍼에서 성형하는 단계와, 그 후에 선택적으로, 형성된 부품에 대한 시효 처리 경화하는 단계 및 페인트의 베이킹 또는 베이킹 경화하는 단계를 포함하는 컴포넌트를 제조하기 위한 방법을 제안함으로써, 리벳팅 및 사고 시 완성된 컴포넌트의 우수한 거동뿐만 아니라 T4 템퍼에서의 성형성 및 높은 기계적 강도 사이의 우수한 절충안을 얻는 것을 목적으로 한다. 또한, 한 가지 문제점은 짧고 경제적으로 유리한 방법을 성취하고 AA 6111 합금으로 이루어진 제품에 비교하여 개선하는 것이다.
또한, 이러한 컴포넌트는 스폿 용접, 레이저 용접, 접착제 접합, 클린칭 또는 리벳팅과 같은 다양한 조립 공정에서 매우 양호한 내식성 및 양호한 거동을 가져야 한다.
본 발명의 과제는, 다음의 연속적인 단계들을 포함하는, 알루미늄으로부터 "바디 인 화이트"라고도 하는 자동차 차체 또는 바디 구조용 압연 제품을 제조하기 위한 방법이다:
a. 잉곳을 캐스팅하는 단계로서, 잉곳은,
Si: 0.75 내지 1.10;
Fe: 최대 0.4;
Cu: 0.5 내지 0.8;
Mn: 0.1 내지 0.4;
Mg: 0.75 내지 1;
Ti: 최대 0.15;
Cr: 최대 0.1;
V: 최대 0.1
각각 최대 0.05%이고 전체가 최대 0.15%인 불가피 성분 및 불순물;
잔부 알루미늄
의 조성(중량%)을 갖는 것인 단계,
b. 잉곳을 균질화하는 단계,
c. 잉곳을 열간 압연하는 단계,
d. 시트로 냉간 압연하는 단계,
e. 시트를 용체화 열처리하고, ??칭하는 단계,
f. 시트를 사전 시효 처리하는 단계,
g. 시트를 자연 시효 처리하는 단계.
본 발명의 또 다른 과제는 본 발명의 방법으로 획득 가능한 압연 제품이다.
본 발명의 다른 과제는 본 발명의 방법으로 획득 가능한 부품이다.
본 발명의 또 다른 과제는 프론트 윙, 루프, 보닛, 부츠 또는 도어 스킨과 같은 차체 스킨 부품(또는 외부 차체 패널), 및 예를 들어 도어, 보닛, 테일게이트 또는 루프 라이닝 또는 보강재, 또는 스파, 벌크헤드, 하중 지지 바닥, 터널 및 전방, 중간 및 후방 기둥, 그리고 마지막으로 충격 흡수기 또는 "크래시박스"와 같은 라이닝 부품 또는 차체 구조 컴포넌트로서의 자동차에서의 부품의 용도이다.
도 1은 두께 t인 압연 제품(T)의 굽힘을 수행하기 위해 반경 r인 펀치(B) 및 2개의 롤러(R)로 구성되는 "3점 굽힘 시험(three-point bending test)"을 위한 디바이스를 도시한다.
도 2는 내부 각도(β) 및 측정된 시험 결과인 외부 각도(α)와 함께 "3점 굽힘" 시험이 동봉된 결과에 보고되는 압연 제품(T)을 도시한다. 또한, 시험 절차 동안의 최대 강도도 보고된다.
도 3은 방법에 대한 특정 실시예를 도시한다:
본 설명 내에 달리 정의되지 않는 한, 일반적인 용어는 NF EN 12258-1에 정의된다. 시트는 0.20 ㎜ 내지 6 ㎜의 균일한 두께를 갖는 직사각형 단면의 평평한 압연 제품이다.
아래에서의 논의 대상인 모든 알루미늄 합금은, 반대로 표시되지 않는 한, 정기적으로 간행되는 레지스트레이션 레코드 시리즈(Registration Record Series)에서 알루미늄 협회에 의해 정의되는 명칭에 의해 지정된다.
합금의 화학적 조성에 관한 모든 표시는 합금의 전체 중량에 기초한 중량%로서 표현된다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 야금 템퍼의 정의는 유럽 표준 EN 515에 표시된다.
정적이고 기계적인 인장 특성, 다시 말하면 극한 인장 강도(Rm), 0.2% 연신율(elongation)에서의 인장 항복 강도(Rp0.2) 및 파단 시 연신율(A%)은 NF EN ISO 6892-1에 따른 인장 시험에 의해 결정된다.
굽힘 각도는 NF EN ISO 7438 및 VDA 238-100 절차와 VDA 239-200 절차에 따른 3점 굽힘 시험에 의해 결정된다.
또한, 굽힘성은 표준 ASTM E290-97a로 측정된다.
본 발명자들은 부품을 생산하기 위한 흥미로운 특성을 자동차 제조업체에 제공하는 적절한 방법과 함께 알루미늄 합금의 조성 세트를 선택했다.
본 발명의 대상은, 다음의 단계들을 포함하는, 알루미늄으로부터 "바디 인 화이트"라고도 하는 자동차 차체 또는 바디 구조용 압연 제품을 제조하기 위한 방법이다. 다음의 조성(중량%)을 갖는 잉곳을 캐스팅하는 단계:
Si: 0.75 내지 1.10. 바람직하게는, Si 함량 최대값은 1.0%이고, 더욱 바람직하게는, 최대 Si 함량은 0.95%이다.
Fe: 최대 0.4. 바람직하게는, 최소 Fe 함량은 0.15%이고 및/또는 최대 Fe 함량은 0.30%이다.
Cu: 0.5 내지 0.8. 바람직하게는, 잉곳의 Cu 최대 함량은 0.70%이고 및/또는 Cu 최소 함량은 0.55%이다. 더욱 바람직하게는, 최대 Cu 함량은 0.65%이다. Cu를 0.8%, 0.70% 또는 심지어 0.65%로 제한하는 것은, Cu가 일반적으로 알루미늄보다 더 비싸기 때문에, 경제적인 이유로 흥미롭다. 또한, 재료의 재활용성을 용이하게 하는 것도 유리하다. 또한, 이는 내식성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, Cu 최소 함량은, 특히 강도를 증가시키기 위해, 0.65%이다.
Mn: 0.1 내지 0.4. 바람직하게는, 최대 Mn 함량은 0.35%이고 및/또는 최소 Mn 함량은 0.24%이거나, 바람직하게는 0.25%이다. Mn의 첨가는 특히 굽힘 거동을 향상시킨다.
Mg : 0.75 내지 1이고, 바람직하게는, Mg의 최소 함량은 0.80%이고 및/또는 최대 Mg 함량은 0.90%이다.
Ti: 최대 0.15이고, 바람직하게는, 최소 Ti 함량은 0.01%이고 및/또는 최대 Ti 함량은 0.05%이다.
Cr: 최대 0.1이고, 바람직하게는, Cr은 불가피 성분 또는 불순물이다.
V: 최대 0.1이고, 바람직하게는 V는 불가피 성분 또는 불순물이다.
그리고, 불가피 성분과 불순물은 각각 최대 0.05%이고, 전체 최대 0.15%이며, 잔부는 알루미늄이다.
캐스팅은 다양한 캐스팅 공정으로 이루어질 수 있다. 일반적으로 수평 캐스팅인 연속 캐스팅이 가능하다. 또한, 직냉 캐스팅(direct chill casting)의 명칭으로도 알려져 있는 수직 반연속 캐스팅을 사용하는 것이 바람직하다. 수직 반연속 캐스팅은 시트의 두께를 통해 더 균질하기 때문에 바람직하다.
잉곳은 균질화되고, 열간 압연되고, 시트로 냉간 압연된다. 시트는 용체화 열처리되고 ??칭된다. 바람직하게는, 잉곳의 균질화 처리는 바람직하게는 2 내지 8시간 동안 520 내지 560℃의 온도에서 수행된다. 바람직하게는, 열간 압연은 잉곳을 3 내지 10 ㎜의 두께를 갖는 압연된 중간 제품으로 압연한다. 바람직하게는, 냉간 압연은 압연된 중간 제품을 1 내지 4 ㎜의 두께를 갖는 시트로 압연한다. 그 다음, 시트는 초기 용융을 피하면서 통상적으로 합금의 솔버스(solvus) 온도를 넘는 온도에서 용체화 열처리된다. 바람직하게는, 용체화 열처리 온도는 바람직하게는 1초 내지 5분 동안 530℃, 바람직하게는 540℃ 내지 580℃이다. 그 다음, ??칭이 시트에 적용된다. 물 ??칭은 약 15 내지 60℃, 바람직하게는 15 내지 40℃의 온도에서 적합하다. 사전 시효 처리는 바람직하게는 50 내지 120℃의 온도에서 바람직하게는 적어도 8시간 동안 적용된다. 그 다음, 자연 시효 처리가 적용된다. 자연 시효 처리는 NF EN 12258-1에 정의되고 실온은 NF EN ISO 6892-1에 정의된다. 바람직하게는, 자연 시효 처리의 지속 시간은 72시간 내지 6개월이다.
사전 시효 처리 단계는 바람직하게는 권취 온도(coiling temperature)에서 시트를 권취하고 실온의 야외에서 냉각함으로써 성취된다.
사전 시효 처리를 실현하기 위한 편리한 연속 어닐링 라인 디바이스는 도 3에 의해 설명된다. 시트(3)는 언코일러(1)에 의해 언코일링되고 용체화로(4)와 ??칭 유닛(5)을 거친 다음 시트(3)가 표면 처리 기계(6)에 진입하고, 이는 자동차 바디 시트에 대한 매우 일반적인 단계이며, 그 후, 사전 시효 처리 오븐(7)이 뒤따르고 마지막으로 야외에서 권취기(8)에서 권취된다. 따라서, 사전 시효 처리 오븐(7)의 출구에서, 시트는 고온이고, 시트는 야외에서 권취 온도로 권취기(2)에서 권취된다. 권취된 시트(8)는 고온이고, 플랜트에서 주변 온도로 저장되고 주변 온도로 냉각된다. 이 냉각 동안 사전 시효 처리가 발생한다. 자연 시효 처리는 권취된 시트(8)의 냉각이 끝난 후 시작되며, 바람직하게는 사전 시효 처리 기간은 적어도 8시간이다.
바람직하게는, 사전 시효 처리는 50 내지 120℃, 바람직하게는 60 내지 120℃의 권취 온도에서 시트를 권취한 후, 야외에서 권취된 시트를 냉각함으로써 획득되고, 이의 지속 시간은 적어도 8시간이다.
본 발명의 압연 제품은 캐스팅으로부터 자연 시효 처리까지의 상기 방법으로 획득 가능한 제품을 포함한다. 자연 시효 처리 후 압연 제품의 템퍼는 T4이다.
T4 템퍼 압연 제품 인장 항복 강도는 동일한 압연 제품 내에서 가로 방향과 45°방향으로의 인장 항복 강도 사이에서 5 ㎫ 미만, 바람직하게는 3 ㎫로 변동한다. 동일한 시트는 동일한 잉곳, 동일한 균질화, 동일한 열간 및 냉간 압연, 동일한 용체화 열처리, 동일한 ??칭, 동일한 사전 시효 처리, 동일한 자연 시효 처리로부터 제조된 압연 제품으로 정의되고, 인장 시험 샘플은 가능한 한 가깝게 압연 제품으로부터 절단된다. 이것은 부품 스탬핑을 위한 유용한 특성이다.
T4 템퍼에서의 압연 제품은 부품의 재료 특성을 추정하는 T8A, T8C, T8D, T6B, T6C 및 T8D의 6가지 다른 특정 템퍼로 특성화될 수 있다.
T8A, T8C 및 T8D 템퍼는 T4 압연 제품에 2% 스트레인을 적용한 후 각각 특정 열처리를 적용하여 성취된다. T8A 템퍼는 180℃의 온도에서 20분의 베이킹 경화 열처리를 사용한다. T8C 템퍼는 160℃의 온도에서 5분의 가볍고 짧은 베이킹 경화 열처리를 사용한다. T8D 템퍼는 160℃의 온도에서 20분의 가볍고 긴 베이킹 경화 열처리를 사용한다.
T6B, T6C 및 T6D 템퍼는 T4 압연 제품에 특정 열처리를 적용하여 성취된다. T6B 템퍼는 225℃의 온도에서 30분 동안 열처리를 사용한다. T6C 템퍼는 160℃의 온도에서 5분의 가볍고 짧은 베이킹 경화 열처리를 사용한다. T6D 템퍼는 160℃의 온도에서 20분의 가볍고 긴 베이킹 경화 열처리를 사용한다.
그 다음, T4 압연 제품은 형상을 획득하기 위해, 특히 프레스 스탬핑에 의해, 형성될 수 있다. 선택적으로, 형상은 시효 처리된다. 형상은 150 내지 190℃, 바람직하게는 170 내지 190℃의 온도에서, 5 내지 30분, 바람직하게는 15 내지 30분 동안 부품으로 도장 및 베이킹 경화될 수 있다.
본 발명의 또 다른 과제는 프론트 윙, 루프, 보닛, 부츠 또는 도어 스킨과 같은 차체 스킨 부품(또는 외부 차체 패널), 및 예를 들어 도어, 보닛, 테일게이트 또는 루프 라이닝 또는 보강재, 또는 바람직하게는 스파, 벌크헤드, 하중 지지 바닥, 터널 및 전방, 중간 및 후방 기둥, 그리고 마지막으로 충격 흡수기 또는 "크래시박스"와 같은 라이닝 부품 또는 차체 구조 컴포넌트로서 자동차에서 사용될 수 있다.
제1 실시예에서, 권취 온도는 50℃ 내지 95℃이고 95℃는 제외되며, 바람직하게는 60 내지 95℃이고, 95℃는 제외된다. 이 제1 실시예의 T4 템퍼 압연 제품은 165 ㎫ 미만의 인장 항복 강도를 특징으로 하며, 이는 프레스 스탬핑 시 고객 성형성에 유용할 수 있다. 이 제1 실시 형태의 T6B 템퍼 압연 제품은, 공식적으로 설명된 바와 같이, 345 ㎫의 최소 인장 항복 강도, 바람직하게는 350 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 갖는다.
제1 실시예에 따른 방법을 위한 바람직한 조성은
Si: 0.75 내지 1.10, 더욱 바람직하게는 0.95% 미만;
Fe: 최대 0.4, 더욱 바람직하게는 0.15% 내지 0.30%;
Cu: 0.5 내지 0.70, 바람직하게는 0.5 내지 0.65;
망간: 0.1 내지 0.4;
Mg: 0.75 내지 1;
Ti: 0.01 내지 0.05;
Cr : 최대 0.1;
불순물로서의 V이고,
그리고, 불가피 성분과 불순물은 각각 최대 0.05%이고 전체가 최대 0.15%이고, 잔부는 알루미늄이다.
이러한 바람직한 조성과, 50℃ 내지 95℃이고 95℃가 제외되는, 바람직하게는 60 내지 95℃이고 95℃가 제외되는 권취 온도를 사용하여, 제1 실시예의 T4 압연 제품의 굽힘성은 최대 0.19이다. 이는 부품 성형에 유리하다.
제1 실시예의 더욱 더 바람직한 조성물은
Si: 0.75 내지 1.10, 더욱 바람직하게는 0.95% 미만;
Fe: 최대 0.4, 더욱 바람직하게는 0.15% 내지 0.30%;
Cu: 0.5 내지 0.70, 바람직하게는 0.5 내지 0.65;
Mn: 0.24 내지 0.30, 바람직하게는 최소 0.25%;
Mg: 0.75 내지 1;
Ti: 0.01 내지 0.05;
Cr : 최대 0.1;
불순물로서의 V이고,
그리고, 불가피 성분과 불순물은 각각 최대 0.05%이고 전체가 최대 0.15%이고, 잔부는 알루미늄이다.
50℃ 내지 70℃, 바람직하게는 60 내지 70℃의 권취 온도와 함께, 이러한 더욱 더 바람직한 조성을 사용하여, T4 템퍼 압연 제품의 VDA 각도는 125°보다 크다. T4 압연 제품의 굽힘성은 0.19보다 훨씬 더 작다. 이것은 일부 프레스 스탬핑 용례에서 유용할 수 있다.
제1 실시예의 다른 바람직한 방법에서, 권취 온도는 70℃ 내지 95℃이다. 이 방법을 사용하여, T8A 템퍼 압연 제품은 275 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 가진다. 이 실시예의 더욱 바람직한 방법에서, T8A 템퍼 압연 제품은 70℃ 내지 95℃의 권취 온도와 다음의 조성으로 280 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 가진다:
Si: 0.75 내지 1.10, 더욱 바람직하게는 0.90% 미만;
Fe: 최대 0.4, 더욱 바람직하게는 0.15% 내지 0.30%;
Cu: 0.65 내지 0.8;
Mn: 0.1 내지 0.4, 더욱 바람직하게는 0.24% 미만 및 최소 0.15%;
Mg: 0.75 내지 1, 더욱 바람직하게는 0.95% 미만;
Ti: 0.01 내지 0.05;
Cr: 최대 0.1;
불순물로서의 V이고,
그리고, 불가피 성분과 불순물은 각각 최대 0.05%이고 전체가 최대 0.15%이고, 잔부는 알루미늄인 조성을 가진다.
본 발명의 제2 실시예에서, 권취 온도는 95℃ 내지 120℃, 바람직하게는 95℃ 내지 105℃이고, 바람직하게는 다음과 같은 조성을 갖는다:
Si: 0.75 내지 1.10, 더욱 바람직하게는 0.90% 미만;
Fe: 최대 0.4, 더욱 바람직하게는 0.15% 내지 0.30%;
Cu: 0.5 내지 0.70, 바람직하게는 0.5 내지 0.65;
Mn: 0.1 내지 0.4, 바람직하게는 최소 0.25%, 바람직하게는 0.35% 미만;
Mg: 0.75 내지 1;
Ti: 0.01 내지 0.05;
Cr: 최대 0.1;
불순물로서의 V이고,
그리고, 불가피 성분과 불순물은 각각 최대 0.05%이고 전체가 최대 0.15%이고, 잔부는 알루미늄인 조성을 가진다,
이러한 제2 실시예의 이점은 특히 베이킹 경화 처리의 변화에 대한 부품의 항복 강도의 낮은 민감도이다. 베이킹 경화 조건은 자동차 바디 조립체 내부의 위치에 따라 달라지며, 따라서 베이킹 경화 조건에 대해 낮은 민감도를 갖는 부품은 자동차 제조업체가 더 많은 유연성을 가지기 때문에 유리하다. 이러한 낮은 민감도는 T6C 템퍼에서의 특성을 T6D 템퍼에서의 특성에 비교하고 및/또는 T8C 템퍼에서의 특성을 동일한 T4 템퍼 압연 제품으로부터 획득되는 T8D 템퍼에서의 특성에 비교함으로써 평가될 수 있다.
제2 실시예의 방법으로 획득되는 압연 제품을 사용하여, T4 템퍼에서의 동일한 압연 제품으로부터 제조되는 T8C 및 T8D 템퍼에서의 압연 제품의 인장 항복 강도는 5 ㎫ 미만만큼 상이하다. T8C 및 T8D 압연 제품 샘플은 온도가 160℃인 베이킹 경화의 지속 시간에 의해서만 상이하다.
T6C 및 T6D 압연 제품 샘플은 온도가 160℃인 베이킹 경화의 지속 시간에 의해서만 상이하다. 제2 실시예의 방법으로 획득되는 압연 제품을 사용하여, T4 템퍼에서의 동일한 압연 제품으로부터 제조되는 T6C 및 T6D 템퍼에서의 압연 제품의 인장 항복 강도는 5 ㎫ 미만만큼 상이하다.
더욱 일반적으로, 압연 제품은 5 내지 30분, 바람직하게는 15 내지 30분 동안 150 내지 190℃, 바람직하게는 170 내지 190℃의 온도로 열처리될 수 있다. 상기 온도 범위 내의 주어진 온도에서 열처리된 압연 제품의 항복 강도는 상기 지속 시간 범위 내의 임의의 지속 시간 동안 15 ㎫ 미만, 바람직하게는 10 ㎫, 더욱 바람직하게는 5 ㎫만큼 변한다.
더욱 일반적으로, 2% 변형된 압연 제품은 5 내지 30분, 바람직하게는 15 내지 30분 동안 150 내지 190℃, 바람직하게는 170 내지 190℃의 온도로 열처리될 수 있다. 상기 온도 범위 내의 주어진 온도에서 열처리된 2% 변형된 압연 제품의 항복 강도는 상기 지속 시간 범위 내의 임의의 지속 시간 동안 15 ㎫ 미만, 바람직하게는 10 ㎫, 더욱 바람직하게는 5 ㎫만큼 변한다.
제2 실시예를 사용하여, T4 템퍼 압연 제품은 190 ㎫의 최대 인장 항복 강도를 갖는다. 제2 실시예를 사용하여, T6B 템퍼 압연 제품은 340 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 갖는다. 제2 실시예를 사용하여, T8A 템퍼 압연 제품은 280 ㎫, 바람직하게는 290 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 갖는다.
임의의 합금의 재활용 가능성은 중요한 기술적 및 경제적 파라미터이다. 임의의 성분의 범위를 줄이는 것은 미래 용융물에 대한 예측 가능성을 제공하기 때문에 재활용 공정을 강화하는 데 유용하다. 또한, 첨가 성분의 최대값을 줄이는 것도 이것이 알루미늄보다 비쌀 수 있기 때문에 유리하다. Si 함량을 줄이는 것은 많은 합금에서 이 성분이 불순물일 뿐만 아니라 알루미늄 제품 특성에 해롭기 때문에 재활용에 유리하다. 따라서, 본 발명의 유리한 실시예는 최대 0.95%까지 Si 함량을 줄이는 것이다. 또한, Fe 최대값을 0.30%로 감소시키고 및/또는 Fe 최소값을 0.15%로 증가시키는 것도 유리한 실시예이다. 다른 유리한 실시예는 Cu 최대값을 0.70%, 바람직하게는 0.65%로 감소시키고 및/또는 Cu 최소값을 0.55%로 증가시키는 것이다. 다른 유리한 실시예는 Mn 최대 함량을 0.35%, 더욱 바람직하게는 0.30%로 감소시키고 및/또는 이의 최소 함량을 0.15%, 더욱 바람직하게는 0.25%로 증가시키는 것이다. 또한, 다른 실시예는 Ti 최대 함량을 0.05%로 감소시키고 및/또는 최소 함량을 0.01%로 증가시키는 것이다. 다른 실시예는 V를 최대 0.05%의 불순물로 분류하는 것이다.
본 발명의 합금 조성 및 권취 온도의 이러한 모든 조합은 상이한 성형 특성을 갖는 자동차 제조업체에게 많은 가능성을 제공한다. 또한, 자동차 제조업체는 이의 가공 및 이의 부품 설계를 최적화할 수 있다. 형상 시효 처리는 고강도 부품을 가능하게 하지만 이는 형상 시효 처리의 특정 열처리가 필요로 한다. 고강도 합금은 경량 부품에 유용하다. 부품이 고강도 재료를 필요로 하지 않는다면, 자동차 제조업체는 형상 시효 처리를 피할 수 있고, 이는 생산을 단순화하는 데 유리하다. 따라서, 본 발명은 자동차 제조업체에 유연성을 제공한다.
예
전제부
표 1은 시험 동안 사용된 합금의 화학적 조성(중량%)을 요약한다. 다른 불가피 성분 및 불순물의 비율은 0.05% 미만이었고, 전체는 0.15% 미만이었으며, 잔부는 알루미늄이다. 합금 G는 예시적인 AA6111 합금이고 합금 H는 개질된 AA6056의 예시이다.
Figure pct00001
이러한 다양한 합금의 압연 잉곳은 수직 반연속 캐스팅에 의해 획득되었다. 스캘핑(scalping) 후, 이러한 다양한 잉곳은 약 4시간 동안 540℃에서 균질화 열처리를 거친 직후 5 ㎜ 중간 압연 제품으로 열간 압연되었다. 5 ㎜ 중간 압연 제품이 냉간 압연되어 2 ㎜의 두께를 갖는 시트를 획득하였다.
압연 단계 다음에는 용체화 열처리가 이어진 후, ??칭이 이어졌다. 용체화 열처리는 초기 용융을 피하면서 합금의 솔버스 온도를 넘는 온도에서 수행되었다. 이 비제한적인 예에서, 용체화 온도는 570℃였다. 그 다음, 용체화된 시트는 20℃ 물에서 물 ??칭되었다. 시트 샘플은 8시간의 사전 시효 처리 동안 100℃, 80℃ 및 60℃의 3가지 권취 온도로 권취된 후, 자연 시효 처리되었다. T4 템퍼 압연 제품을 획득하기 위해 실온에서 7일 및 30일의 두 가지 자연 시효 처리가 사용되었다.
T4 압연 제품은 2% 스트레인으로 T8A 템퍼로 변형된 다음, 20분 동안 180℃의 통상의 베이킹 경화 열처리로 열처리되었다. 그 다음, T8A 샘플이 특성화되었다.
또한, T4 압연 제품은 30분 동안 225℃의 열처리로 T6B 템퍼로 열처리되었다. 그 다음, T6B 샘플이 특성화되었다.
시험 결과
주변 온도에서의 인장 시험은 NF EN ISO 6892-1에 따라 시트에 대하여 널리 사용되고 상기 표준의 부록 B의 표 B.1에서의 시험편 2의 유형에 대응하는 비비례(non-proportional) 시험편으로 수행되었다. 이 시험편은 특히 20 ㎜의 폭과, 120 ㎜의 캘리브레이션된 길이를 가진다. 인장 시험은 T4, T8A 및 T6B 템퍼에서의 압연 제품에 대해 수행되었다. 80℃의 권취 온도와 30일의 자연 시효 처리로 획득된 결과가 표 2에 제공된다. 60℃의 권취 온도와 30일의 자연 시효 처리로 획득된 결과가 표 3에 제공된다. 60℃, 80℃ 및 100℃의 권취 온도와 7일의 자연 시효 처리로 획득된 결과가 표 4에 제공된다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
권취 온도는 T4 템퍼 인장 항복 강도에 대한 중요한 파라미터이다. 60 및 80℃에서, T4 인장 항복 강도를 165 ㎫ 미만으로 제한할 수 있으며, 이는 스탬핑 용이성을 유지하는 것이 필요한 경우 자동차 제조업체에 유리할 수 있다.
예시적인 합금 B, D, E 및 F는 T8B 템퍼에서의 350 ㎫의 인장 항복 강도 최소값을 가진다. 이러한 예시적인 합금은 T8A 템퍼에서 275 ㎫의 인장 항복 강도 최소값을 가진다.
또한, Ti의 범위를 최대 0.05%로, V의 범위를 최대 0.05%의 불순물로 줄이고, Cu를 0.65% 미만으로 줄이는 것도 이것이 굽힘성을 권취 온도에 독립적으로 컴포넌트의 제조성을 용이하게 하는 0.15로 줄이기 때문에 합금 E 및 D에 의해 예시된 바와 같이 유리하다.
위의 감소된 V, Ti 및 Cu 범위 외에도, 0.25 내지 0.35%의 최적화된 Mn 범위는 60℃ 권취 온도에서 성형성에 좋은 높은 VDA 각도를 사용하여 매우 유리한 3점 굽힘 시험을 제공한다. 이것은 60℃의 권취 온도를 갖는 합금 E에 의해 예시된다.
예 2
압연 제품이 권취 온도 80℃ 및 100℃로 합금 E로 제조되었고, 7일의 자연 시효 처리 후에 다른 시험에 사용되었다. 두 권취 온도에서의 샘플은 두 그룹으로 분할되었다: 제1 그룹에는 2%의 스트레인이 적용되었고, 제2 그룹에는 어떠한 스트레인도 없었다. 그 다음, 5분과 20분의 두 가지 상이한 지속 시간으로 160℃의 베이킹 경화 온도가 적용되었다.
80℃의 권취 온도에 대해 표 5에 제공되고 100℃의 권취 온도에 대해 표 6에 제공된 이러한 결과는 다른 유리한 실시예를 보여준다: 100℃의 권취 온도의 경우, 압연 제품 인장 항복 강도는 베이킹 경화 지속 시간으로부터 독립적이다. 이는 항복 강도가 유사하게 유지되기 때문에 다수의 부품 조립체의 표면 또는 내부 깊숙이 자동차 바디 조립체에 설치될 수 있는 부품에 대해 유리한 거동이다. 이는 자동차 제조업체의 부품 설계에 유연성을 제공한다.
Figure pct00005
Figure pct00006
예 3
다음 조성의 잉곳이 캐스팅되었다.
표 7에서의 화학 조성(중량%)을 갖는 잉곳은 수직 반연속 캐스팅를 사용하여 캐스팅되었다. 기타 불가피 성분 및 불순물의 비율은 0.05% 미만이었고, 전체는 0.15% 미만이었으며, 잔부는 알루미늄이다.
Figure pct00007
압연 잉곳은 4시간 동안 554℃에서 가열되었다. 잉곳은 직접 열간 압연되었다. 열간 압연 시작 직전의 잉곳의 온도는 540℃였다. 열간 압연 종료 시의 두께는 5 ㎜이었다. 냉간 압연 종료 시의 두께는 2 ㎜였다. 시트는 3개의 상이한 온도인 535℃, 544℃에서, 525℃ 이상에서 각각 상이한 지속 시간인 20초, 45초 및 68초에서 용체화하기 위해 3개로 분할되었다. 시트는 22℃ 물에서 ??칭되었다. 시트는 96℃의 온도에서 시트를 권취하고 야외에서 냉각함으로써 사전 시효 처리된 후, 3일 동안 약 20℃의 실온에서의 자연 시효 처리되어 T4 템퍼 압연 제품을 획득하였다.
T4 압연 제품은 2% 스트레인로 T8A 템퍼로 변형된 다음, 20분 동안 180℃의 통상적인 베이킹 경화 열처리로 열처리되었다. 그 다음, T8A 샘플이 특성화되었다.
또한, T4 압연 제품은 30분 동안 225℃의 열처리로 T6B 템퍼로 열처리되었다. 그 다음, T6B 샘플이 특성화되었다.
인장 시험은 압연 방향(L), 압연 방향(T)에 대한 가로 방향 및 45°압연 방향(45°)으로 수행되었다.
Figure pct00008
표 8은 용체화 열처리가 기계적 특성을 획득하기 위해 온도 또는 지속 시간에 대한 변화를 처리하는 데 신뢰할 수 있다는 것을 보여준다.
T4 템퍼 인장 항복 강도는 표 8에서 볼 수 있는 바와 같이 동일한 압연 제품 내에서 T 방향과 45°방향으로의 인장 항복 강도 사이에 3 ㎫ 미만의 이방성을 보여준다.
또한, 압연 제품의 사고 거동을 확인하기 위해 T6B 템퍼에서도 굽힘 반경이 측정되었다. 결과는 표 9에 개시된다.
Figure pct00009
1: 언코일러 2: 권취기
3: 시트 4: 용체화로
5: ??칭 유닛 6: 표면 처리 기계
7: 사전 시효 처리 오븐 8: 저장된 코일

Claims (17)

  1. 알루미늄으로부터 "바디 인 화이트(body in white)"라고도 지칭되는 자동차 차체 또는 바디 구조용 압연 제품을 제조하는 방법으로서,
    a. 잉곳을 캐스팅하는 단계로서, 상기 잉곳은,
    Si: 0.75 내지 1.10;
    Fe: 최대 0.4;
    Cu: 0.5 내지 0.8;
    Mn: 0.1 내지 0.4;
    Mg: 0.75 내지 1;
    Ti: 최대 0.15;
    Cr: 최대 0.1;
    V: 최대 0.1;
    각각 최대 0.05%이고 전체가 최대 0.15%인 불가피 성분 및 불순물;
    잔부 알루미늄
    의 조성(중량%)을 갖는 것인 단계,
    b. 상기 잉곳을 균질화하는 단계,
    c. 상기 잉곳을 열간 압연하는 단계.
    d. 시트로 냉간 압연하는 단계,
    e. 상기 시트를 용체화 열처리하고, ??칭하는 단계.
    f. 상기 시트를 사전 시효 처리하는 단계,
    g. 상기 시트를 자연 시효 처리하는 단계
    를 순차적으로 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잉곳의 Cu 최대 함량이 0.70%이고 및/또는 Cu 최소 함량이 0.55%인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 잉곳의 Mn 최대 함량이 0.35%이고 및/또는 Mn 최소 함량이 0.15%이며, 바람직하게는 0.24%이고, 더욱 바람직하게는 0.25%인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 잉곳의 Ti 최대 함량이 0.05%이고 및/또는 Ti 최소 함량이 0.01%인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, V는 상기 불가피 성분 또는 불순물 중에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제조 단계들은,
    b. 잉곳의 균질화는 520 내지 560℃의 온도로 바람직하게는 2 내지 8시간 동안 수행되고, 및/또는
    c. 잉곳의 열간 압연은 3 내지 10 ㎜의 두께까지 수행되고, 및/또는
    d. 시트로의 냉간 압연은 1 내지 4 ㎜의 두께까지 수행되고, 및/또는
    e. 용체화 열처리는 540 내지 580℃의 온도에서 바람직하게는 1초 내지 5분 동안 수행되고, 및/또는
    f. 사전 시효 처리는 바람직하게는 50℃ 내지 120℃의 온도로, 바람직하게는 50℃ 내지 120℃의 권취 온도로 시트를 권취함으로써 적어도 8시간 동안 수행되고, 및/또는
    g. 자연 시효 처리는 주변 온도에서 바람직하게는 72시간 내지 6개월 동안 수행되는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캐스팅 단계 a는 수직 반연속 캐스팅(vertical semi continuous casting) 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 사전 시효 처리는 70℃ 내지 95℃이고 95℃는 제외되는 권취 온도로 시트를 권취함으로써 획득되는 것인 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 자연 시효 처리는 50℃ 내지 70℃의 권취 온도로 시트를 권취함으로써 획득되는 것인 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서, 사전 시효 처리는 95℃보다 더 높은, 바람직하게는 95℃ 내지 105℃인 권취 온도에서 시트를 권취함으로써 획득되는 것인 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 따라 획득 가능한 압연 제품.
  12. 제11항에 있어서, 제8항 또는 제9항의 방법으로 획득 가능하고, T4 템퍼에서의 상기 압연 제품의 인장 항복 강도는 165 ㎫ 미만이고, T6B 템퍼에서의 상기 압연 제품의 인장 항복 강도는 적어도 345 ㎫인 것인 압연 제품.
  13. 제11항에 있어서, 제9항의 방법으로 획득 가능하고, T8A 템퍼에서의 상기 압연 제품의 인장 항복 강도는 적어도 275 ㎫인 것인 압연 제품.
  14. 제11항에 있어서, T4 템퍼에서의 동일한 압연 제품으로부터 제조되는 T8C 및 T8D 템퍼에서의 상기 압연 제품의 인장 항복 강도는 5 ㎫ 미만만큼 상이하고, T4 템퍼에서의 동일한 압연 제품으로부터 제조되는 T6C 및 T6D 템퍼에서의 상기 압연 제품의 인장 항복 강도는 5 ㎫ 미만만큼 상이하고, 및/또는 T4 템퍼 압연 제품은 190 ㎫의 최대 인장 항복 강도를 갖고, 및/또는 T6B 템퍼 압연 제품은 340 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 갖고, 및/또는 T8A 템퍼 압연 제품은 280 ㎫, 바람직하게는 290 ㎫의 최소 인장 항복 강도를 갖는 것인 압연 제품.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    g. 상기 압연 제품을, 특히 프레스 스탬핑에 의해, 형상으로 성형하는 단계,
    h. 선택적으로, 상기 형상을 인공 시효 처리하는 단계,
    i. 5 내지 30분 동안, 바람직하게는 15 내지 30분 동안, 150 내지 190℃, 바람직하게는 170 내지 190℃의 온도에서 상기 형상을 부품으로 도장하고 "베이킹 경화"하는 단계
    를 추가로 순차적으로 포함하는 방법.
  16. 제15항에 따른 방법으로 획득 가능한 부품.
  17. 프론트 윙, 루프, 보닛, 부츠(boot) 또는 도어 스킨과 같은 차체 스킨 부품(또는 외부 차체 패널), 및 예를 들어 도어, 보닛, 테일게이트 또는 루프 라이닝 또는 보강재, 또는 바람직하게는 스파(spar), 벌크헤드, 하중 지지 바닥, 터널 및 전방, 중간 및 후방 기둥, 그리고 마지막으로 충격 흡수기(impact absorber) 또는 "크래시박스(crashbox)"와 같은 라이닝 부품 또는 차체 구조 컴포넌트로서의 자동차에서의 제16항에 따른 부품의 용도.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117467872B (zh) * 2023-12-27 2024-03-19 中铝材料应用研究院有限公司 具有高电极打点数的6000系列铝合金板材及其制备方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002508030A (ja) 1997-06-20 2002-03-12 アルキャン・インターナショナル・リミテッド 熱処理可能なアルミニウム合金薄板の製法
EP1290235B2 (en) 2000-06-01 2009-10-07 Alcoa Inc. Corrosion resistant 6000 series alloy suitable for aerospace applications
DE10037303A1 (de) 2000-07-28 2002-02-21 Thyssenkrupp Technologies Ag Verfahren zur Herstellung einer Tür eines Kraftfahrzeuges und nach diesem Verfahren hergestellte rahmenlose Tür
US6780259B2 (en) * 2001-05-03 2004-08-24 Alcan International Limited Process for making aluminum alloy sheet having excellent bendability
WO2003006697A1 (en) 2001-07-09 2003-01-23 Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh Weldable high strength al-mg-si alloy
FR2835533B1 (fr) * 2002-02-05 2004-10-08 Pechiney Rhenalu TOLE EN ALLIAGE Al-Si-Mg POUR PEAU DE CARROSSERIE AUTOMOBILE
FR2851579B1 (fr) 2003-02-26 2005-04-01 Pechiney Rhenalu PROCEDE D'EMBOUTISSAGE A TIEDE DE PIECES EN ALLIAGE A1-Mg
FR2856368B1 (fr) 2003-06-18 2005-07-22 Pechiney Rhenalu Piece de peau de carrosserie automobile en tole d'alliage ai-si-mg fixee sur structure acier
TW200536946A (en) 2003-12-11 2005-11-16 Nippon Light Metal Co Method for producing Al-Mg-Si alloy excellent in bake-hardenability and hemmability
EP2581218B2 (en) 2012-09-12 2018-06-06 Aleris Aluminum Duffel BVBA Production of formed automotive structural parts from AA7xxx-series aluminium alloys
EP3303648B1 (en) 2015-05-29 2023-06-28 Arconic Technologies LLC Methods of making sheets products of 6xxx-aluminum alloys
FR3036986B1 (fr) * 2015-06-05 2017-05-26 Constellium Neuf-Brisach Tole pour carrosserie automobile a resistance mecanique elevee
US10161027B2 (en) 2015-08-10 2018-12-25 Ford Motor Company Heat treatment for reducing distortion
FR3042140B1 (fr) * 2015-10-12 2017-10-20 Constellium Neuf-Brisach Composant de structure de caisse automobile presentant un excellent compromis entre resistance mecanique et comportement au crash
KR20190075992A (ko) * 2016-10-27 2019-07-01 노벨리스 인크. 고강도 6xxx 시리즈 알루미늄 합금 및 그 제조 방법
WO2018111813A1 (en) * 2016-12-16 2018-06-21 Novelis Inc. High strength and highly formable aluminum alloys resistant to natural age hardening and methods of making the same
FR3065013B1 (fr) 2017-04-06 2020-08-07 Constellium Neuf-Brisach Procede ameliore de fabrication de composant de structure de caisse automobile

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