NO343790B1

NO343790B1 - Fremgangsmåte for fremstilling av pressede deler av aluminiumlegering

Info

Publication number: NO343790B1
Application number: NO20053989A
Authority: NO
Inventors: Pierre Litalien; Alain Legendre; Dominique Daniel; Guy-Michel Raynaud
Original assignee: Constellium Neuf Brisach
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2019-06-11
Also published as: JP4829774B2; WO2004076092A1; AU2004216425A1; NO20053989D0; ES2295824T3; CN100354056C; FR2851579A1; DE602004009545D1; NO20053989L; EP1601478A1; CA2516636A1; CN1753740A; KR20050106452A; US20060130941A1; DE602004009545T2; BRPI0407807A; JP2006519105A; MXPA05008819A; US8486206B2; FR2851579B1

Description

Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen angår fremstilling, ved varmpressing, dvs. ved en temperatur mellom 150 og 350<o>C, av sterkt deformerte deler av aluminiumlegering, særlig en legering av typen Al-Mg (serie 5000 ifølge normen EN 573-3), særlig beregnet for bilproduksjon.

Kjent teknikk

Det er kjent at fra 150<o>C øker bruddforlengelsen til aluminiumlegeringer, og denne virkningen er mer tydelig når deformasjonshastigheten er liten. I motsetning til superplastisk forming, som skjer ved temperaturer over 450<o>C, og som krever legeringer som har en særskilt mikrostruktur med meget fine korn, muliggjør varmforming, ved en temperatur mellom 150 og 350<o>C, en økning av duktiliteten til konvensjonelle legeringer, særlig de i serie 5000.

De første forsøk på varmpressing av aluminiumlegeringer i bilindustrien ble utført i USA i 1970-årene, i den hensikt å erstatte stål med aluminium uten å modifisere verktøyene. US 4 090889, Chrysler, søkt i 1976, beskriver en presseprosess ved en temperatur mellom 100 og 315<o>C, av deler til biler av forskjellige typer legeringer, deriblant legeringen 5252-H25. Oppvarmingen av emner, belagt med et grafittbasert smøremiddel, utføres fortrinnsvis ved infrarød oppvarming. Siden den gangen har det ikke skjedd noen industriell anvendelse, sannsynligvis på grunn av mangel på termisk styring av prosessen, og på grunn av problemet med å oppnå produksjonsrater som nærmer seg konvensjonell kaldpressing.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å unngå denne ulempen, og å muliggjøre varmpressing av deler av aluminiumlegering, særlig av en Al-Mg-legering for biler, med en produktivitet som er kompatibel med det som kreves i bilindustrien, enten for å oppnå deler som ikke kan fremstilles kaldt eller å forenkle fremstillingen, særlig ved å minske antall pressetrinn, eller ved å anvende mere økonomiske legeringer som er mindre formbare i kald tilstand.

Gjenstand for oppfinnelsen

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av pressede deler av aluminiumlegering, omfattende følgende trinn:

- fremstilling av et bånd med tykkelse mellom 0,5 og 5 mm, av en legering med sammensetning (vekt%): Mg = 1-6, Mn < 1,2, Cu < 1, Zn < 1, Si < 3, Fe < 2, Cr < 0,4, Zr < 0,3, andre elementer < 0,1 hver og < 0,5 samlet, resten Al,

- tilskjæring av et emne av dette båndet,

- lokal eller total oppvarming av emnet ved en temperatur mellom 150 og 350<o>C og varighet < 30 s,

- pressing av det oppvarmede emnet ved hjelp av et verktøy som i det minste delvis er oppvarmet, ved en temperatur mellom 150 og 350<p>C, i nærvær av et smøremiddel som er kompatibelt med de etterfølgende operasjoner.

Smøremiddelet kan enten være påført på det tilskårne emnet eller påsprøytet på presseverktøyet like før pressingen av emnet. Pressingen utføres fortrinnsvis i ett enkelt trinn.

Oppfinnelsen angår også en del ifølge krav 17.

Delen er presset av et emne av aluminiumlegering med den angitte sammensetning, omfattende soner som er lite eller ikke deformert og soner som er sterkt deformert, idet de minst deformerte partier har en elastisitetsgrense R0,2som er i det minste 30% høyere (eller en Vickers-hardhet i det minste 20% høyere) enn i sonene som er mest deformert.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av den angitte fremgangsmåten ifølge krav 15 og 16.

Forklaring av figurene

Fig. 1 viser i perspektiv en innerdel av en bildør fremstilt med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen beskrevet i eksempel 1.

Fig. 2 viser den forvarmede sonen av emnet som anvendes i eksemplene 1 og 2.

Fig. 3 viser et snitt av pressedelen (presset utbuktning («drawing die»)) ved et hjørne av delen i eksempel 2.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen angår fremstilling av pressede deler av en aluminiumlegering som inneholder 1-6%, og fortrinnsvis 3,5-5%, magnesium. Mg bidrar til den mekaniske styrken til legeringen, slik som også Cu, Mn eller Zn, som kan foreligge i en andel på 1% for Cu og Zn og 1,2% for Mn. Disse legeringer er hovedsakelig legeringer i serie 5000, for eksempel legeringene 5052, 5083, 5182 eller 5754, men kan være i serie 4000 dersom andelen av Si er høyere enn for Mg, eller i serie 3000 dersom andelen av Mn er litt høyere enn for Mg. Slike legeringer 3000 eller 4000 kan være fremstilt ved at det er tilsatt resirkulert produksjonsavfall, hvilket gjør legeringene økonomiske.

Båndene kan på tradisjonell måte være dannet ved støping av plater, varmvalsing, kaldvalsing, men også ved kontinuerlig støping av bånd, enten mellom to metallbelter ("belt casting") og varmvalsing og eventuelt kaldvalsing, eller mellom to kjølte valser ("rollcasting") og kaldvalsing. Når det gjelder støping mellom belter, kan det være aktuelt både teknisk og økonomisk å anvende varmvalsede bånd dersom tykkelsen som skal oppnås muliggjør dette.

Ved tradisjonell støping er Fe begrenset til 0,8%, men kan komme opp i 2% i legeringer dannet ved kontinuerlig støping. Tilsvarende kan silisium være høyere, opp til 3%, ved kontinuerlig støping, mens det bør være begrenset til 2% ved tradisjonell støping.

Det siste valsetrinnet kan utføres med en teksturert sylinder, for eksempel ved elektronstrålebehandling (EBT), ved elektroerosjon (EDT) eller med laserstråler, hvilket forbedrer formbarheten og overflateutseendet til delen etter maling.

Båndene kan mykglødes (tilstand O) dersom det ønskes store forlengelser, for å danne sterkt deformerte deler som er vanskelige å presse, og når den endelige mekaniske styrken er av mindre betydning. En av fordelene med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at det kan startes med en herdet eller delvis glødet tilstand (tilstand H1x eller H2x). Foruten den økonomiske fordelen med å unngå gløding unngås også at det oppstår Lüders linjer ved pressingen, hvilket er tilfellet når det startes med glødet tilstand. Dette er en betydelig fordel, ettersom, foruten en utilstrekkelig motstandsevne mot inntrykking som skyldes anvendelsen av glødet tilstand, faren for Lüders linjer hittil har forhindret anvendelsen av Al-Mg-legeringer for ytre karosserideler beregnet til å males, selv om de i stor grad anvendes for ikke synlige styrkedeler. Det kan nevnes at de samme utseendefeil likeledes forsvinner ved varmforming av plater i glødet tilstand, hvilket utgjør en fordel ved anvendelser som nødvendiggjør høy formbarhet og pent utseende, men ikke særlig mekanisk styrke, slik som for eksempel synlige innerdeler av dører. Anvendelsen av samme typen legering for ytterkledningen og styrkedelene forenkler resirkuleringen.

Båndene blir deretter tilskåret til emner med en form som er tilpasset delen som skal dannes. På dette stadium kan emnene påføres et smøremiddel som er relativt stabilt ved pressetemperaturen, og som ved denne temperaturen ikke avgir giftig røk. Smøremiddelet må også være enkelt å fjerne ved avfetting og være kompatibelt med etterfølgende operasjoner, slik som sveising eller liming, uten ekstra behandling av overflaten, og med kataforese. Som et eksempel kan det anvendes smøremidler basert på syntetiske estere med høyt kokepunkt og høyt flammepunkt, og som smørende tilsetninger inneholder stearater av sink, natrium eller litium, eller faste smøremidler av typen bornitrid.

Deretter forvarmes emnene til en temperatur mellom 150 og 350<o>C. Denne forvarmingen må være tilstrekkelig hurtig, på mindre enn 30 s, og fortrinnsvis mindre enn 20 s eller til og med mindre enn 10 s, for å tilføre presseverktøyet med den nødvendige raten. Om nødvendig kan det være flere forvarmestasjoner for tilførsel av det samme verktøyet. Forvarmingen kan utføres homogent på hele emnet, men også på en selektiv måte, slik at det oppstår en temperaturgradient mellom forskjellige soner av emnet. Denne lokale forvarmingen muliggjør optimalisering av de mekaniske egenskaper, enten ved å forenkle formingen ved en bedre fordeling av deformasjoner, eller ved å føre til en endelig del med heterogene mekaniske egenskaper, tilpasses funksjonen for hver sone på den formede delen. Derved kan for eksempel sonene beregnet til å deformeres mest forvarmes selektivt. Når det gjelder sammenføyde emner, kan forvarming konsentreres til nær sonen for sammenføyning for å unngå brudd i denne sonen ved pressingen.

Det kan også startes med et emne av en sterkt herdet legering, ved å oppvarme omkretsen lokalt for etter formingen å oppnå en del med et midtre parti som ikke har vært oppvarmet og som opprettholder en høy elastisitetsgrense, idet omkretsen gjennomgår en gløding under formingen og derfor oppviser gode egenskaper for etterfølgende falsing.

Et passende middel for å oppnå en hurtig og om nødvendig lokal forvarming er å anvende kontaktoppvarming ved hjelp av en varmesko som anbringes på emnet og har form som den sonen eller de sonene som skal oppvarmes. En slik anordning muliggjør en økning av temperaturen fra 20 til 300<o>C på mindre enn 15 s, hvilket muliggjør tilførsel til en presselinje med høy rate med et lite antall anordninger for forvarming. Dessuten, når det gjelder å starte med et herdet emne som er mer følsomt overfor temperaturen og varigheten, muliggjør denne anordningen nøyaktig styring og god reproduserbarhet for temperaturene som oppnås, med god styring av syklustidene.

Når det finnes en sterkt deformert sone beliggende ved midten av delen, slik som for eksempel en presset utbuktning, er det overraskende påvist at for å unngå brudd ved pressingen bør sonen for forvarming av emnet ikke være i sonen som skal formes, men i nærheten av denne. Tilførselen av varme kan bare komme fra forvarmingen av emnet og ikke fra verktøyet, ettersom kontakten mellom verktøyet og emnet i et slikt tilfelle er for hurtig til tilstrekkelig oppvarming. Forvarmingen av emnet utføres for eksempel ved bruk av et varmeelement som fortrinnsvis befinner seg i en avstand større enn 5 mm fra sonen på emnet som tilsvarer den lokalt sterkt deformerte sonen på delen.

Deretter overføres emnet til presseverktøyet, og for å oppnå den ønskede temperatur under pressen må det tas hensyn til en eventuell avkjøling av emnet mellom utløpet av ovnen og pressen, hvilket medfører at emnet oppvarmes til noe over temperaturen til verktøyet.

Deretter presses det forvarmede emnet. Ett av kjennetegnene ved oppfinnelsen er at presseverktøyet også oppvarmes, i det minste delvis, til en temperatur mellom 150 og 350<o>C. Dette oppnås ved at verktøyet inneholder elektriske motstander. Det kan bare oppvarmes visse soner av verktøyet, fortrinnsvis matrisen og emneholderen i stedet for stempelet. Særlig fordelaktig er å benytte en matrise av to deler som oppvarmes hver for seg av en luftstrøm. Det er således en varm matrisekant dekket av emnet som utsettes for pressing og en kaldere matrisebunn for å optimalisere den mekaniske motstandsevnen til emnet langs radiene til matrisen.

Andre midler kan også benyttes for å holde et parti av verktøyet kaldt i nærheten av et varmt parti, for eksempel en stråle av komprimert luft for å fjerne varmen på partiet som skal holdes kaldt, eller sirkulasjon av et kjølefluid i det indre av dette partiet. Temperaturen i de forskjellige partier av verktøyet styres ved regulering.

I det tilfelle at emnet ikke på forhånd er dekket av et lag av smøremiddel, slik som angitt ovenfor, kan smøremiddelet påføres direkte på presseverktøyet, for eksempel ved forstøvning av en tåke. På denne måten minskes tiden som smøremiddelet utsettes for høye temperaturer, hvilket hindrer tidlig nedbrytning under forvarmingen.

Ved utformingen av verktøyet må det tas hensyn til den uensartede ekspansjonen av verktøyet når temperaturen ikke er jevn. Verktøyet kan overflatebehandles for å unngå at det fester seg. Formesyklusen kan fortrinnsvis omfatte ett eneste pressetrinn, etterfulgt av etterbehandling for trimming eller avskjæring av kanter. Raten for pressing er i det minste 6 per minutt.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for fremstilling av deler som omfatter sterkt deformerte soner, særlig deler for bilproduksjon, både deler for kledning av karosseriet og strukturelle deler eller styrkedeler.

På grunn av den optimale kombinasjonen av forvarming av emnene i visse soner og oppvarmingen av verktøyet med en temperaturgradient mellom forskjellige partier, kan det oppnås synlige deler for kledning av karosseriet, slik som for eksempel dør- eller takplater, dannet av emner med tykkelse mellom 0,6 og 1,5 mm, med uvanlige mekaniske egenskaper som en funksjon av de egenskaper som kreves for de forskjellige partier av den formede delen, for eksempel motstandsevnen mot inntrykking eller oppførselen ved et sammenstøt. Ved den klassiske fremgangsmåten med kaldpressing er de mest deformerte sonene mest herdet og derfor de hardeste. Derimot, med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, når utgangspunktet er en herdet tilstand, er de mest deformerte soner, generelt langs omkretsen, i en delvis glødet tilstand under pressingen, på grunn av oppvarmingen av verktøyet som vender mot disse soner, hvilket muliggjør god flytning av metall i verktøyet. Disse soner herdes derfor ikke, mens de lite deformerte, kaldere soner bevarer sin høye, opprinnelige mekaniske styrke.

For disse lite deformerte soner kan det derfor oppnås en elastisitetsgrense R0,2> 250 MPa, eller en Vickers-hardhet > 97 Hv, for særlig å oppnå god motstandsevne mot inntrykking og også et utmerket overflateutseende uten Lüders linjer, og liten tilbakefjæringsevne. De perifere soner som delvis er glødet under forvarmingen og pressingen er myknet og oppviser således gode egenskaper for etterfølgende falsing. Kombinasjonen av god motstandsevne mot inntrykking ved midten og gode egenskaper for falsing ved periferien er særlig godt egnet til bruk som ytre karosseriplate, slik som panser, dører og tak.

For tak av aluminiumlegering, som kan monteres på en stålramme, muliggjør fremgangsmåten, med en legering med høy elastisitetsgrense før kataforesetrinnet, at det unngås dannelse av permanente deformasjoner som skyldes forskjellig termisk ekspansjon som inntreffer under denne operasjonen.

For strukturelle deler og styrkedeler, for eksempel bjelker for støtdempere, forbindelser til underlaget, bærebjelker, vanger og dørforsterkninger, fremstilt av emner med tykkelse mellom 2 og 5 mm, kan det oppnås pressedybder som ikke kan oppnås ved kaldpressing, mindre tilbakefjæring og høyere mekanisk styrke.

I visse tilfeller, særlig for innerdeler av dører, kan den høye mekaniske styrken for partier som er lite deformert, slik som for eksempel båndet som befinner seg under vindusrammen, være fordelaktig i tilfelle av en frontkollisjon, og muliggjør mindre vekt av forsterkningsprofilet i denne sonen.

Ved at det anvendes plater i herdet tilstand, muliggjør fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen et stort reguleringsområde for å oppnå den endelige fasong med de ønskede egenskaper. Ved å kombinere en mellomliggende metallurgisk tilstand (Hn4 eller Hn2) og oppvarming av emnene og verktøyene, er det mulig midlertidig å minske elastisitetsgrensen under formingen. Etter avkjøling gjenvinner delen en høy mekanisk styrke, lite nedsatt i forhold til det opprinnelige emnet. Dette valget er meget nyttig når det skal markeres detaljer på en synlig del, mens det bevares en høy elastisitetsgrense etter forming.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen muliggjør tilførsel til en presse med en rate på i det minste 6 deler per minutt. I forhold til kaldpressing muliggjør den optimalisering av de mekaniske egenskaper for forming og fører til, for de formede produkter, gradienter for de mekaniske egenskaper som bidrar til å forbedre funksjonen under bruk av den ferdige delen (for eksempel motstandsevnen ved sammenstøt eller inntrykking) eller å forenkle de etterfølgende operasjoner ved montering av den formede delen (for eksempel falsing).

Trinnet med forvarming av emnet i fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen sikrer en god termisk stabilitet i fremgangsmåten ved å begrense varmevekslingen mellom emnet og verktøyet, og muliggjør en forenkling av anordningen for oppvarming av verktøyene, og gjør disse verktøyene mindre følsomme overfor temperaturvariasjoner under forming med høy rate.

Eksempler

Eksempel 1 (pressing av en indre dørdel)

Med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er det, i ett eneste pressetrinn, fremstilt den indre dørdelen vist i fig.1, som omfatter en integrert vindusramme med en dybde som er i det minste 100 mm. Krumningsradiene i delen er begrenset (opp til 6-8 mm).

Trimming og tilskjæring av åpningene utføres deretter med tradisjonelle skjæreverktøy.

Det startes med et parallellogramformet emne av legering 5754-O med 1 mm tykkelse, smurt med en vandig emulsjon som etter fordampning etterlater en tørr film basert på mineralolje (paraffin C14-C28).

Denne delen kan ikke dannes med den konvensjonelle fremgangsmåten for pressing (kald tilstand) i ett eneste trinn: det oppstår sprekker i avrundingen ved stempelet, der metallet blir utsatt for høy påkjenning ved bøyning under strekk i plandeformasjon. Metallet har ikke tilstrekkelig styrke til å trekke med seg materiale som klemmes av emneholderen. En minskning av trykket fra emneholderen fører til dannelse av folder.

Utførelsen av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen består i forvarming av periferien til emnet, tilsvarende sonen 1 i fig.2 som vil befinne seg under emneholderen, for å nedsette elastisitetsgrensen og således forenkle flytingen av metallet i verktøyet, selv når trykket fra emneholderen er høyt. Derimot er midten av emnet kaldt, særlig i sonen som bøyes under strekk ved avrundingen av stempelet, for ikke å minske den mekaniske styrken.

Emnet forvarmes i 10 s ved kontakt. For å utføre en lokal oppvarming skrus et element som har formen til sonen som skal oppvarmes under en varmeplate. Emnet presses deretter mot dette elementet og bringes til en temperatur på 250<o>C. Fig.2 illustrerer formen til elementet som er skrudd under varmeplaten. Tiden for hurtig oppvarming (10 s) muliggjør tilførsel til pressen med fast rate, og det opprettholdes en termisk gradient i emnet.

Emnet tas ut under pressen, som er en hydraulisk presse for 900 tonn. Presseverktøyet er dannet av fire elementer: et stempel, en emneholder og en matrise i 2 deler. Den første, ringmatrisen, vender mot emneholderen. Den andre, bunnmatrisen, vender mot stempelet. Bare ringmatrisen og emneholderen oppvarmes til 250<o>C av U-motstander langs innløpslinjen til matrisen. Bunnmatrisen, isolert fra ringmatrisen av et luftsjikt, og stempelet, holdes på en temperatur lavere enn 130<o>C under hele prøven.

Emnet presses med en stempelhastighet på 200 mm/s. Den formede delen tas deretter ut av pressen. Det kan oppnås en rate på 6-10 pressinger per minutt, som er raten for konvensjonell pressing av indre dørdeler av stål. Kombinasjonen av lokal forvarming av emnet og oppvarming av verktøyet muliggjør at varmevekslingen mellom emnet og verktøyet kan begrenses, og sikrer den termiske stabiliteten i fremgangsmåten.

Eksempel 2: indre dørdel med presset utbuktning

2a - Det dannes en del som ligner den i eksempel 1, men som ved et vindushjørne oppviser en presset utbuktning 3 som er særlig kritisk, med en geometri som vist i fig.2. Ved å anvende de samme tilstander som i eksempel 1, dvs. forvarming av emnet bare i den perifere sonen 1 vist i fig.2, oppstår et brudd ved slutten av bevegelsen, ved dannelsen av den pressede utbuktningen 3. Med sikte på å unngå dette bruddet er forvarmingen av emnet modifisert ved å anbringe et element 2 under skoen for forvarming, for i tillegg til periferien å forvarme til 300<o>C en hjørnesone, slik som vist i fig.2. Det er påvist at dersom elementet dekker hele hjørnesonen, blir metallet for mykt, og delen kan ikke tas ut uten brudd. Derimot, dersom det bare oppvarmes i nærheten, på hver side av sonen som skal danne den pressede utbuktningen 3, minst 5 mm fra denne, kan delen tas ut uten brudd. I et slikt tilfelle vil det ikke være mulig å oppvarme denne sonen ved hjelp av verktøyet, idet tiden for kontakt er for kort til å oppnå 300<o>C. Det er funnet at stillingen til elementet 2 er kritisk. Ved å forskyve den komplementære sonen for oppvarming 2 cm mot periferien, er det påvist en brist i bøyen til den pressede utbuktningen. Ved å forskyve denne 2 cm innover er det påvist en brist innenfor sonen for vinduet.

Kombinasjonen av optimal forvarming av emnet og oppvarmingen av verktøyet muliggjør pressing av denne vanskelige delen med en rate på 6 deler per minutt, under opprettholdelse av den termiske stabiliteten ved fremgangsmåten.

2b - Det utføres de samme operasjoner som i eksempel 2a, men med en legering 5052-O dannet ved kontinuerlig støping av bånd mellom sylindre ("twin-roll casting"). Det oppnås, med de samme parametere for fremgangsmåten, en formet del uten brister, hvilket er umulig med dette materiale i kald tilstand.

2c - Det gjentas de samme operasjoner som i eksempel 2b, men med en ubehandlet, varmvalset legering 5052 dannet ved kontinuerlig støping av bånd mellom to belter ("twinbelt casting"). Resultatet er det samme.

Eksempel 3: indre dørdel av herdet emne

Det dannes den samme delen som i eksempel 1, men av et emne av 5182-H18, med elastisitetsgrense høyere enn 300 MPa og Vickers-hardhet høyere enn 110 Hv. Emnet er smurt med en mettet litiumstearatemulsjon.

Emnet er for hardt til å formes. Hensikten med forvarming er å forenkle deformasjonen i de soner som skal deformeres sterkt, dvs. de perifere sonene. Disse soner blir derfor forvarmet med den samme anordningen som angitt ovenfor, men ved en temperatur på 350<o>C. Den hurtige og lokale forvarmingen muliggjør at det kan opprettholdes en stor temperaturgradient inne i emnet (250<o>C på 10 cm).

Verktøyene oppvarmes til 300<o>C. En enkel regulering muliggjør at verktøyene kan holdes på 300<o>C, fordi varmevekslingen med det litt varmere emne er mindre. Under formingen bevirker oppvarmingen av de deformerte partier en minskning av flytespenningen, hvilket muliggjør en vellykket pressing, idet det mykgjorte metallet kan flyte i verktøyet og formes.

Derimot beholder båndsonen ved vinduet, som er lite deformert og ikke oppvarmet, en høy mekanisk styrke (Rm> 340 MPa, eller Vickers-hardhet > 105 Hv), som er gunstig i tilfelle av frontalt støt. Avstivningsprofilet i denne sonen kan derfor minskes uten tap av de samlede egenskaper.

Eksempel 4 (del for karosserikledning: tak)

Ved varmpressing med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen dannes et tak av legering 5182. En av egenskapene ved bruk av denne typen del er motstandsevnen mot inntrykking, direkte knyttet til elastisitetsgrensen. Ettersom legeringene 5000 ikke har herdet struktur, i motsetning til legeringene 6000 som herder ved oppvarmingen av malingen, må delen ha en elastisitetsgrense etter forming som er tilstrekkelig høy til å oppfylle spesifikasjonene. Dette er grunnen til at det startes med et emne med tykkelse 1 mm, av sterkt herdet legering, 5182 i tilstanden H14, med elastisitetsgrense høyere enn 240 MPa og en Vickers-hardhet > 95 Hv. Med den konvensjonelle fremgangsmåten med kaldpressing kan et slikt emne ikke formes.

Det anvendes det samme smøremiddelet som i eksempel 3.

Emnet forvarmes i 10 s under et jern som kommer i kontakt med hele emnet. I motsetning til eksempel 1 foretrekkes det å oppvarme hele emnet til 275<o>C for å ha bedre styring med den endelige geometrien og god markering av linjene på delen.

Verktøyet består av 3 elementer: et stempel, en emneholder og en matrise.

Varmepatroner innsettes i elementene for ensartet å bringe disse til 275<o>C. Pressingen utføres med den samme hydrauliske pressen for 900 tonn som i eksemplene ovenfor, med en stempelhastighet på 200 mm/s. Raten er 6 deler per minutt.

Fra den formede delen tas prøvestykker som innføres i en ovn for å simulere en syklus med oppvarming av malingen (holdes på 180<o>C i 20 minutter). Strekkprøver viser at det er opprettholdt en elastisitetsgrense høyere enn 220 MPa og en hardhet > 90 Hv, hvilket er tilstrekkelig til at en plate med tykkelse 1 mm har en tilfredsstillende motstandsevne mot inntrykking.

Denne høye elastisitetsgrensen muliggjør at det kan unngås permanente feil som kan dannes under oppvarmingen av malingen. Dersom delen festes til en ramme av stål, bevirker forskjellen i varmeutvidelseskoeffisient en større ekspansjon av taket, med fare for bukling. Dersom elastisitetsgrensen for taket er lav, kan denne buklingen bevirke irreversible deformasjoner (plastifisering), men med en høy elastisitetsgrense bortfaller denne faren.

Eksempel 5 - Del for kledning av karosseri: ytterplate for motorpanser

Som i eksempel 4 anvendes en herdet legering 5182 for å danne en ytterplate for et motorpanser. Kriteriene for utseende og motstandsevne mot inntrykking er de samme som ovenfor. Ytterplaten må imidlertid falses til en indre del. Konturene til platen må derfor være egnet for falsing, og det er nødvendig med et formbart emne. Sonene som er beregnet til å falses befinner seg under emneholderen under det første pressetrinnet.

Det startes derfor med en sterkt herdet tilstand, H18, som er følsom overfor temperaturen ved forming.

Det utføres en lokal forvarming ved 300<o>C av den perifere sonen av emnet, både for å forenkle pressingen og for å mykne den sonen som senere skal falses. Som i eksempel 3 muliggjør den hurtige oppvarmingen ved kontakt at det kan opprettholdes en høy termisk gradient inne i delen.

Presseverktøyene oppvarmes ensartet til 300<o>C. På anleggsflaten til emneholderen bevirker dette mykgjøring av sonene som skal falses, initiert ved forvarmingen, mens oppvarmingen i stempelsonen bidrar til midlertidig å nedsette elastisitetsgrensen og klart markere formen til delen.

Det endelige produktet er således en plate som i den midtre sonen har mistet meget lite av de mekaniske egenskaper før pressing, fordi den i meget kort tid har vært utsatt for 300<o>C (bare under pressingen): derved oppnås en elastisitetsgrense R0,2> 250 MPa eller en Vickers-hardhet > 97 Hv. Denne sonen oppviser derfor god motstandsevne mot inntrykking. Den perifere sonen oppviser derimot en meget lav elastisitetsgrense R0,2< 160 MPa eller en Vickers-hardhet < 75 Hv. Den er derfor godt formbar og egnet til falsing på en indre del.

Claims

PATENTKRAV

1. Fremgangsmåte for fremstilling av pressede deler av aluminiumlegering, k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter følgende trinn:

- fremstilling av et bånd med tykkelse mellom 0,5 og 5 mm av en legering med sammensetning (vekt%): Mg = 1-6, Mn < 1,2, Cu < 1, Zn < 1, Si < 3, Fe < 2, Cr < 0,4, Zr < 0,3, andre elementer < 0,1 hver og < 0,5 samlet, resten Al,

- tilskjæring av et emne av dette båndet,

- pressing av det oppvarmede emnet ved hjelp av et verktøy som i det minste delvis er oppvarmet, ved en temperatur mellom 150 og 350<o>C, i nærvær av et smøremiddel som er kompatibelt med de etterfølgende operasjoner.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,

k a r a k t e r i s e r t v e d at båndet som det startes med er i herdet tilstand eller delvis glødet.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2,

k a r a k t e r i s e r t v e d at båndet som det startes med er en 5182-, 5052-, 5083- eller 5754-legering.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-3,

k a r a k t e r i s e r t v e d at båndet er dannet ved kontinuerlig støping.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4,

k a r a k t e r i s e r t v e d at båndet er dannet ved kontinuerlig støping mellom to belter, varmvalset og anvendt i denne tilstand.

6. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-5,

k a r a k t e r i s e r t v e d at smøremiddelet inneholder et litium-natriumstearat i en vandig emulsjon.

7. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-6,

k a r a k t e r i s e r t v e d at smøremiddelet påføres på det tilskårne emnet.

8. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-6,

k a r a k t e r i s e r t v e d at smøremiddelet påføres på verktøyet like før pressingen.

9. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-8,

k a r a k t e r i s e r t v e d at oppvarmingen av emnet utføres ved kontakt ved hjelp av en varmesko som har formen til sonen som skal oppvarmes.

10. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-9,

k a r a k t e r i s e r t v e d at oppvarmingen av emnet utføres i en perifer sone (1).

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 9,

k a r a k t e r i s e r t v e d at emnet oppvarmes lokalt ved hjelp av et element (2) fastgjort til varmeskoen.

12. Fremgangsmåte som angitt i ett av kravene 1-11,

k a r a k t e r i s e r t v e d at delen omfatter en lokal, sterkt deformert sone ved midten, og at den forvarmede sonen befinner seg i en avstand på mer enn 5 mm fra sonen på emnet som tilsvarer den lokale, sterkt deformerte sonen av delen.

13. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-12,

k a r a k t e r i s e r t v e d at presseverktøyet er dannet av et stempel, en emneholder og en matrisering beliggende overfor emneholderen og en matrisebunn beliggende overfor stempelet, og at bare matriseringen og emneholderen oppvarmes.

14. Fremgangsmåte som angitt i et av kravene 1-13,

k a r a k t e r i s e r t v e d at pressingen utføres i ett eneste trinn.

15. Anvendelse av fremgangsmåten som angitt i et av kravene 1-14 for fremstilling av styrkedeler eller indre deler av et bilkarosseri.

16. Anvendelse av fremgangsmåten som angitt i ett av kravene 1-14 for fremstilling av ytre kledningsdeler for et bilkarosseri.

17. Del som er presset av et emne med tykkelse mellom 0,5 og 5 mm, av en legering med sammensetning (vekt%): Mg = 1 - 6, Mn < 1,2, Cu < 1, Zn < 1, Si < 3, Fe < 2, Cr < 0,4, Zr < 0,3, andre elementer < 0,1 hver og < 0,5 samlet, resten Al, omfattende soner som er lite eller ikke deformert og soner som er sterkt deformert,

k a r a k t e r i s e r t v e d at elastisitetsgrensen R0,2for de minst deformerte soner er større enn i det minste 30%, eller Vickers-hardheten Hv er større enn i det minste 20%, i forhold til sonene som er mest deformert.

18. Del som angitt i krav 17,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den er en ytre kledningsdel for et bilkarosseri.

19. Del som angitt i krav 17,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter mykgjorte soner for etterfølgende forming.

20. Del som angitt i krav 19,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den er en del for falsing på en indre del.

21. Del som angitt i krav 17,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den er en indre dørdel for en bil.

22. Del som angitt i krav 21,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den omfatter en båndformet sone beliggende under vinduet, og at bruddstyrken Rmfor denne sonen er høyere enn 340 MPa eller hardheten er større enn 105 Hv.

23. Del som angitt i krav 18,

k a r a k t e r i s e r t v e d at den er et tak fastgjort til en ramme av stål.