TW530093B - Structural part made from an AlMgSi type of aluminium alloy - Google Patents

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Description

530093 A7 B7 五、發明説明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明有關一種AlMgSi型鋁合金，其適用於製造在塑 性變形時有高吸收動能能力之結構件。本發明亦包括一種 具有高彎曲能力而不會形成裂縫或出現橘皮效應之車體構 件，特別是兩片式結構型構件，像自用小汽車之引擎蓋、 車門及行李箱蓋。 碰撞行爲是車輛製造之日漸重要之考慮點；這點適用 於在馬路及鐵軌上行駛之車輛。汽車及火車製造商逐漸偏 愛將車輛中特殊部份甚至整個構造單元尺寸如是設計，俾 使碰撞時之能量儘可能被吸收以降低乘客受傷的危險爲原 則。除了這些所謂碰撞元件之設計外，材料及接點之機械 性質具有決定性的重要性。其目的在於能在破裂前吸收最 大的能量。這點可利用低屈服強度對破裂強度比達成。另 一個重要的材料特徵爲高伸長度。也必須注意構件完成品 之要求。從構造觀點（例如特定強度水準）而言，可對有 關伸長度、抗腐蝕性或其它主要特徵之特定最小値加以指 定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了省能源而生產之較輕汽車之重要性導致很多汽車 用鋁合金之發展。理論上，應可只用一種合金於汽車之不 同構件。特別是著眼於碎片之處理或冋收汽車中所謂空車 架結構，希望能夠用相同合金製造車架構件（現今其係用 擠軋零件製成）、車身板片及結構組件。然而，汽車中不 同的組件經常需要不同的性質。例如，爲了能拉引、深弓丨 及彎曲以及同時可在烤漆後展現高強度，外車身板片用銘 合金應具高成形性。特別是，製造兩片式結構（像引擎蓋、 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 530093 A7 B7 五、發明説明（） 車門及行李箱蓋）用之外車身板片應展現高彎曲能力而不 會形成裂縫或出現橘皮效應，因爲這些組件常常利用凸緣 接合。 專利案EP-A-0805219揭露一種用在車輛製造中之AlMgSi 合金製結構件。該結構件係以傳統方式，利用擠軋法製成。 本發明之目的在提供最初描述之那種結構件，該結構 件能滿足擠乳結構件所達到之碰撞行爲要求。此外，用於 結構件之合金也應該可用於製造車體構件。 該目的係利用本發明達成，其中合金含 矽 0.45 %至0.85% (重量） 鎂 0.35%至1.0% (重量） 銅 0.05 %至0.30% (重量） 鐵 0.05%至0.25% (重量） 釩 最多0.25 % (重量） 鐘 最多0.10% (重量） 及生產合金時個別元素最多含〇.〇5 % (重量）雜質’總雜 質最多0.15 % (重量），其餘爲鋁，及結構件係由輥軋合金 板或片製成。 以下爲上述合金元素較適宜之組成範圍： 矽 0.50 %至 0.8 % (重量） 鎂 0.40 °/〇 至 0.65 % (重量） 銅 0.05 %至 0.20% (重量） 鐵 0.05 %至 0.20% (重量） 飢 最多0.20 % (重量）。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 530093 Λ7 B*7 ________ 五、發明説明（） 本發明之結構件較偏愛爲一板片狀構件並與—管狀構 件或空心體連接。管狀構件之橫截面宜爲矩形，但原則上 可爲任何希望之橫截面形狀。對於幾何形狀較複雜的組 件，管狀構件可利用液壓成形法進一步成形。 板與管狀構件之連接可利用任何希望之接合法實施， 例如，利用熔接、黏劑黏合、鉚接或螺旋接合。 用於結構件之合金亦可用於製造車身構件，特別是兩 片式結構體型構件，像自用小汽車之引擎蓋、車門及行李 箱蓋，其大大地簡化了碎片之處理或結構件及車身板片之 回收。 本發明之結構件特別適合在車輛製造中作爲安全構 件，特別是用在汽車中。 本發明之合金可以正常方式，利用擠軋、板片鑄造、 熱及/或冷輥軋加工成板或片。爲了達成有關碰撞行虑及 彎曲行爲之最佳性質，已發現固溶體處理最好是在520 °C 至580 °C之溫度範圍內，在一連續板片處理爐中進行，接 著淬火。淬火可以正常方式實施，視合金板厚度而定，通 常是用水或空氣。在固溶體處理時，必須十分確定所有可 溶組成份（像Si及Mg2Si)都已進入固溶體中且冷卻時處 於過飽和狀態。冷卻速率對機械性質有重大的影響，若冷 卻速率太慢，Si及Mg2Si在晶粒邊界沉澱出，會大大埤減 弱碰撞及彎曲行爲。此外，也會減弱時效硬化能力及腐蝕 行爲。 結構件及車體構件宜用人工時效硬化條件，特別是熱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 處理條件T6處理。在車體構件之情況，這種熱處理條件 可在烤漆循環中產生。 用於製造本發明結構件及車體構件之合金板或片之厚 度範圍茸爲Q.8至4毫米。 \ 又，合金板或片可用化學方法或電化學方法預處理及 /或在最後加工前塗上一層乾潤滑劑^ 用於製造結構件及車體構件之本發明合金板之其它優 點、特徵及細節在以下較偏愛之具體實施例中加以說明。 實施例1 將一具有下列組成之合金： 0.82 % (重量）Si 〇,57% (重量）Mg 0·22 % (童量）Fe 0·07 % (重量）Cu 0.005 % (重量）V 0·08 % (重量）Μη 及（爲了比較）一汽車用標準合金ΑΑ6〇1$以正常方式， 利用連續鑄造、熱及冷輥軋加工製成1·2毫米厚板片。固 溶體處理係在540 °C下實施，接著在水中淬火。 將對本發明之合金板片樣品及比較用合金（兩者皆用T4 熱處理條件處理）測得之機械性賛及成形性數値列於表1 中作比較。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) _#衣. 訂 530093 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 B*7 五、發明説明（ 表1
Hp〇,2 Aj〇 乜5% r MPk MPa % 本5¾ 261 146 26.8 0.29 0.61 '一 ^_<αι AA 6016 254 B8 28,5 0.29 0.59 0.3 ~ ~— 由表1中之結果淸楚地看出，本發明合金之彎曲行爲優於 合金AA 6016之彎曲行爲。 實施例2 將一具有下列組成之合金： 0.59 % (重量 > Si 〇,55 % (重量）Mg 〇·15% (重量）Fe 0·〇7% (童量）Cu ΟΛΟ% (重量）V 0*08% (重量）Μη 及（爲了比較）一汽車用標準合金ΑΑ 6〇16以正常方式， 利用連續鑄造、熱及冷輥軋加工製成1·5毫米厚板片^目 溶體處理係在54〇°C下實施，接著在水中淬火。 表2 條件 MPa MPa Ai〇 % %% r f-r/t 碰撞 行爲 本發明 T4 222 ll3 25.S 0.30 0.57 <0.l 3 本發明 T6 263 229 11.5 - _ 0.25 3 AA6016 T4 254 138 28.5 0.29 0.59 0,30 3 AA6016 T6 295 258 142 - - 0.60 l 由表2中之結果淸楚地看出，本發明合金之碰撞行爲優於 合金AA6016之碰撞行爲，特別是用人工時效硬化條件處 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - --------衣丨1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} -訂. 530093 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 五、發明説明（ 理後。 實施例3 將一具有下列組成之合金： 0.60 % (重量）Si 0.53 % (重量）Mg 0.20% (重量）Fe 0.14% (重量）Cu 0,0% (重量）V 0.07 % (重量）Μη 及（爲了比較）一汽車用標準合金ΑΑ 6016以正常方式， 利用連攀鑄造、熱及冷輥軋加工製成I·5毫米厚板片。固 溶體處理係在560Τ下實施，接著在水中淬火。 表3 條件 MP^ Ϊ^ρ0.2 MPa A】〇 % r f-r/t 碰撞 行爲 本發明 T4 212 112 26.4 0.28 0.52 0.15 3 本發明 T6 24} 199 13.8 0.25 3 AA6016 T4 232 124 27.6 0.29 0.61 0.40 2 AA6016 T6 283 211 17.9 - _ 0.65 1 由表彡中之結果淸楚地看出，本發明合金之碰撞行爲優於 合金ΑΑ 6016之碰撞行爲，特別是用人工時效硬化條件處 理後。 實施例4 將一具有下列組成之合金： 0.57 % (重量）Si 0·53 % (重量）Mg 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
9- 530093 A7 B7 五、發明説明（） 0.18% (重量）Fe 0·07 % (重量）Cu 0.006 % (重量）V 0.07 % (重量）Μη 及（爲了比較）一汽車用標準合金ΑΑ 6〇16以正常方式， 利用連續鑄造、熱及冷輥軋加工製成2.0毫米厚板片。固 溶體處理係在56〇°C下實施，接著在水中淬火。 表4 條件 MPa Rp0.2 MPa Ah) % n5% r f=r/t 碰撞 行爲 本發明 T4 191 120 24.4 0.22 0.50 0.10 3 本發明 T6 257 226 11.5 - 0.30 3 AA 6016 T4 215 131 24.8 0.24 0.58 0.40 2 AA6016 T6 297 223 12.8 - - 0.70 1 由表4中之結果淸楚地看出，本發明合金之碰撞行爲優於 合金AA 6016之碰撞行爲，特別是用人工時效硬化條件處 理後。 在以上之實施例1至4中， T4二熱處理條件：固溶體處理，淬火， T6 =熱處理條件：固溶體處理，淬火，在210 QC下人工時 效硬化3〇分鐘（T6條件亦可在烤漆循環中產生），
Rm =抗拉強度，
Rp0.2二屈服強度， A10 =伸長度， n5%=在5%伸長度下之工作硬化係數， r二r値（垂直各向異性平均値）， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ，飞0 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、v"
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 530093 Λ 7 ..... r' '— ~~:~ ---— 五、發明説明（） f二r!/t 9彎曲因數（q :最小半徑，t :板片厚）。 碰撞行爲係利用半靜力壓縮試驗評估，評估値爲1到3， 其中3爲最佳値半靜力壓縮試驗係用來評估吸能部份° 所希望行爲之特徵爲均勻折疊而不形成裂縫。被壓縮樣1^ 之外觀係用數値3 (未形成裂縫，均勻折疊）、2 (變粗糖’ 有小裂痕）及1 (形成裂縫）加以評估。 >n m·* ϋϋ ϋ_ι ϋϋ ——.^ι ——^1 mf >^ιϋ 11— W (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨訂. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇Χ297公釐） ，11

Claims (1)

  1. 530093 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第1項之鋁合金結構件，其特徵爲，其 合金最多含0.20 % (重量）釩。 7·如申請專利範圍第1項之鋁合金結構件，其特徵爲，其 構件係利用液壓成形法進一步成形。 8.如申請專利範圍第1項之銘合金結構件，其特徵爲，其 板片係利用連續淀或板片纟尋造、熱及/或冷輕亂及’在 52〇至58〇 °c之溫度下，連續墀固溶體處理，接著淬火而 製成。. 9.如申請專利範圍第1項之錫合金結構件，其係用作車輛 製造中之安全構件。 1· —I *aKa -1·-— ίί _ li ίι 1 Is -i ^----- fn (請先Mrt背面之注意事項存填寫本頁) 訂「l· · 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ΓΧΙΡΤΤ·〜- ' 心知（210X297公釐 1 J) 申請曰期 案 號 類 別 C 以上各欄由本局填註） L 92. 1. 27 A4 Ύα 公告本 530093 力費合作社印製 || 1專利説明書 發明 一、名稱 新型 中 文 AlMgSi型銘合金製之結構件 英 文 Structural part made from an AlMgSi type of aluminium alloy — 發明 一、創作人 姓 名 國 籍 住、居所 尤根•提姆 可拉多•巴茲 德國 瑞士 德國，1>78256史太茲林根，索倫街4號 瑞士，CH-3968法拉斯，穆措特街 三、申請人 姓 名 (名稱） 國 籍 住、居所 (事務所） 代表人 姓 名 鋁肯科技及管理有限公司 瑞士 瑞士，CH-8212萊茵瀑布紐豪森 漢斯•布爾卡特 伊斯特•芳•陸爾 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -裝- 訂 線 530093
    Λ 8" Β8 C8： D8 .嘵: 、申請專利範圍 I 一種用作在塑性變形時有高吸收動能能力之AlSiMg型銘 合金結構件，其特徵爲，其鋁合金含 矽 0.45 % 至 0.85 % (重量） 鎂 0.35 % 至 1.0% (重量） 銅 0.05 % 至 0.30% (重量） 鐵 0.05 % 至 0.25 % (重量） 釩 最多0·25 % (重量） 猛 最多0.10% (重量） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 及含在生產合金時個別元素辱多0.05 % (重量）之雜質， 總雜質最多爲0.15 % (重量），其餘爲銘，該結構件係由輕 軋合金板或片成形並與一管狀構件或空心體連接。 2·如申請專利範圍第1項中之鋁合金結構件，其特徵爲， 其合金含〇·5〇%至0.80% (重量）矽。 3 ·如申請專利範圍第1或2項中之鋁合金結構件，其特徵 爲，其合金含〇.4〇%至〇·65% (重量）鎂。 4·如申請專利範圍第1項之鋁合金結構件，其特徵爲，其 合金含〇·〇5%至0.20% (重量）銅。 5 ·如申請專利範圍第1項之鋁合金結構件，其特徵爲，其 合金含0.05%至0.20% (重量）鐵。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ2们公犛） -12- 讀先閱瀆背面之注意事項再填寫本C ) 7/ 、\s im
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