DE10101960A1 - Plastisch bearbeitetes Aluminiumlegierungsgußprodukt, ein Verfahren zur Herstellung davon und ein Verfahren zum Verbinden unter Verwendung plastischer Verformung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumlegierungsgußprodukt mit der Zusammensetzung, bestehend auf 6,5-8,0 Masse-% Si, 0,25-0,45 Masse-% Mg, 0,08-0,40 Masse-% Fe, 0,001-0,01 Masse-% Ca, P weniger als 0,001 Masse-%, 0,02-0,1 Masse-% Ti, 0,001-0,01 Masse-% B, gegebenenfalls einem oder zwei von 0,05-0,3 Masse-% Cr und 0.05-0,2 Masse-% Mn und als Rest Al, ausgenommen vermeidbare Verunreinigungen. Die metallurgische Struktur ist dadurch gekennzeichnet, daß eine alpha-Al-Phase in der Oberflächenschicht eine mittlere Korngröße aufweist, die um 50 mum oder weniger von einer alpha-Al-Phase im Inneren abweicht und daß die maximale Größe der eutektischen Si-Teilchen 400 mum oder geringer ist. Es wird durch Einspritzen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung in Metallpreßformen mit einer Einspritzgeschwindigkeit von 0,05-0,25 m/s und anschließendes Abkühlen der eingespritzten Legierung mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 20 DEG C/s oder höher in einem Temperaturbereich zwischen der Liquidus- und der Soliduskurve in einem Beschickungszustand bei einem Druck von etwa 30 MPa oder höher hergestellt. Da das Gußprodukt eine gute Duktilität aufweist, wird es als ein Bauteil zum Verbinden eines anderen Bauteils damit durch Stemmen oder dergleichen eingesetzt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumlegierungsgußprodukt, an das ein anderes Bauteil durch plastische Verformung, wie Stemmen bzw. Umformen, ver­ bunden werden kann, ein Verfahren zur Herstellung davon und ebenfalls ein Verfah­ ren zum Verbinden unter Verwendung plastischer Verformung.

Ein Bauteil, wie eine Schutzvorrichtung bei einem Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Hydraulikkreis darin, weist eine Regelvorrichtung am Ausgang des Hy­ draulikkreises zum Regulieren der Strömungsgeschwindigkeit des Öls auf. Da die im allgemeinen aus Stahl oder einem Kunstharz bestehende Regelvorrichtung an die Schutzvorrichtung aus Aluminium nicht durch Schweißen befestigt werden kann, wurde zur Befestigung der Regelvorrichtung die plastische Verformung (beispielsweise Stemmen bzw. Einstemmen bzw. Umformen) des Aluminiumbauteils angewendet.

Die Aluminiumschutzvorrichtung wird, wie vorstehend erwähnt, für ein Bremssystem eines Kraftfahrzeugs zur Befestigung anderer Bauteile plastisch verformt. Hierfür wurde bislang eine Knetlegierung mit relativ hoher Zähigkeit, wie Al-Si-Mg, einge­ setzt. Da die Knetlegierung verglichen mit einer Gußlegierung jedoch relativ kost­ spielig ist, wird die Bereitstellung einer Schutzvorrichtung aus einer kostengünstigen Gußlegierung gewünscht.

Ein Aluminiumlegierungsgußprodukt schließt im allgemeinen Gießmängel, wie Lun­ ker bzw. Gußblasen bzw. Gaseinschlüsse, ein und umfaßt eine metallurgische Struktur, in der die α-Al-Phase als Matrix mit ungleichförmiger Korngröße auftritt. Se­ gregation einer grob gewachsenen eutektischen Si-Phase sowie Dispersion von pri­ märem Si werden in der Matrix häufig beobachtet. Aufgrund einer solchen metallur­ gischen Struktur ist das Aluminiumlegierungsgußprodukt in der Duktilität bzw. Ver­ formbarkeit mangelhaft und wird somit als Bauteil angesehen, das zum Verbinden mit anderen Bauteilen mittels plastischer Verformung ungeeignet ist.

JP 6-145866A offenbart ein Aluminiumlegierungsgußprodukt zur Verwendung als Schutzvorrichtung eines Kraftfahrzeugbremssystems, wobei das Wachstum isome­ trischer Kristalle durch Zugabe von Ti und B zur Verminderung des Auftretens von Lunkern begünstigt wird. Das vorgeschlagene Aluminiumlegierungsprodukt ist aber auch hinsichtlich der Duktilität bzw. Verformbarkeit unzureichend, so daß es noch nicht als mit einem anderen Bauteil zu verbindendes Bauteil eingesetzt werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aluminiumlegierungs­ gußprodukt bereitzustellen, das als Bauteil verwendbar ist, welches ohne die vorste­ hend genannten Mängel mit einem anderen Bauteil durch plastische Verformung, wie Stemmen, verbunden werden kann. Das Gußprodukt soll hinsichtlich der Dukti­ lität bzw. Verformbarkeit verbessert sein.

Das erfindungsgemäße Aluminiumlegierungsgußprodukt weist die Zusammenset­ zung, bestehend aus 6,5-8,0 Masse-% Si, 0,25-0,45 Masse-% Mg, 0,08-0,40 Masse-% Fe, 0,001-0,01 Masse-% Ca, P weniger als 0,0015 Masse-%, 0,02-0,1 Masse-% Ti, 0,001-0,01 Masse-% B, gegebenenfalls einem oder zwei von 0,05-0,3 Masse-% Cr und 0,05-0,2 Masse-% Mn und als Rest Al, ausgenommen unver­ meidbare Verunreinigungen, auf. Das Aluminiumlegierungsgußprodukt besitzt eine metallurgische Struktur, worin ein α-Al-Phasenkorn bzw. ein Korn mit α-Al-Phase mit in einer Oberflächenschicht von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 1 mm eine mittlere Korngröße aufweist, die sich um 50 µm oder weniger von einem α-Al- Phasenkorn im inneren Teil unterscheidet, und die eutektische Si-Phase ist auf eine Teilchengröße von 400 µm oder weniger gesteuert bzw. kontrolliert.

Das Aluminiumlegierungsgußprodukt wird mit einem anderen Bauteil durch teilweise plastische Verformung des Aluminiumlegierungsgußprodukts verbunden.

Nachdem die geschmolzene Aluminiumlegierung für die ausgewiesene Zusammen­ setzung eingestellt ist, wird sie in eine Kavität von Metallpreßformen bzw. einen Me­ tallpreßformhohlraum mit einer Geschwindigkeit von 0,05-0,25 m/s gespritzt und dann mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 20°C/s oder höher in einem Temperatur­ bereich zwischen der Liquidus- und der Soliduskurve im beschickten Zustand bei einem Druck von 30 MPa oder höher abgekühlt.

Der Gießling weist einen Hohlraum oder ein Loch zum Verbinden des anderen Bau­ teils daran auf. Das anzufügende Bauteil kann mit dem Aluminiumlegierungsgußpro­ dukt durch Anordnen des anzufügenden Bauteils in dem Hohlraum oder dem Loch und anschließendes plastisches Verformen eines Teils darüber oder um den Hohl­ raum oder das Loch, so daß ein Metallfluß zu dem Hohlraum oder dem Loch ver­ wirklicht wird, verbunden werden.

Ein Aluminiumlegierungsgußprodukt schließt im allgemeinen Gießmängel, wie Lun­ ker und Segregate einer zu groben Teilchen gewachsenen eutektischen Phase, bei einem starken Unterschied in der mittleren Korngröße der α-Al-Phase zwischen der Oberfläche und dem inneren Teil ein. Der starke Unterschied in der mittleren Korn­ größe sowie Gießmängel und Segregation der eutektischen Si-Phase verursachen teilweise eine Abnahme der Dehnung des Aluminiumlegierungsgußprodukts, was zu einer Unregelmäßigkeit der Dehnung oder plastischen Verformung sowie zu einer Rißbildung führt, so daß das Aluminiumlegierungsgußprodukt nicht als Bauteil auf­ gefaßt werden kann, das zum Verbinden mit einem anderen Bauteil geeignet ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde die Wirkung des Unterschieds bezüg­ lich der mittleren Korngröße, Gießmängel und Segregation auf die Verformbarkeit aus verschiedensten Aspekten untersucht und überprüft. Es wurde festgestellt, daß durch den Zusatz von Ca, Ti, B zu einer Aluminiumlegierung bei Verminderung des P-Anteils zur Reformierung einer eutektischen Phase zu feinen Teilchen und durch Steuerung bzw. Kontrolle der Gießbedingungen, um das Auftreten von Gießmängeln zu inhibieren und den Unterschied in der mittleren Korngröße einer Al-Phase zwi­ schen der Oberflächenschicht und einem inneren Teil des Gußprodukts zu vermin­ dern, ein Aluminiumlegierungsgußprodukt erhalten wird, das durch plastische Ver­ formung mit einem anderen Bauteil verbunden werden kann.

Fig. 1 ist eine Ansicht, die das Verstemmen bzw. Umformen einer Legierungsvor­ richtung in einen Hohlraum eines Aluminiumlegierungsgußprodukts zeigt.

Fig. 2 ist eine mikroskopische Aufnahme, die eine metallurgische Struktur eines er­ findungsgemäßen Aluminiumlegierungsgußprodukts zeigt.

Fig. 3 ist eine weitere mikroskopische Aufnahme, die eine metallurgische Struktur eines Aluminiumlegierungsgußprodukts mit einer anderen Zusammensetzung zeigt.

Fig. 4 ist eine grafische Darstellung zum Vergleich der maximalen Größe von Segre­ gaten in Probe Nr. 1 und Probe Nr. 9 durch Image-Analyse metallurgischer Struktu­ ren.

Die Zusammensetzung, die metallurgische Struktur und die Herstellungsbedingun­ gen, die in der vorliegenden Erfindung ausgewiesen sind, weisen die nachstehend erläuterten Bedeutungen auf:

[Legierungsaufbau]

Si: 6,5-8,0 Masse-%:
Si ist ein Legierungselement, das als Mg₂Si, eutektisches Si, usw., ausfällt, die zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Gießbarkeit wirksam sind. Eine der­ artige Wirkung wird deutlich durch Zugabe von Si bei einem Verhältnis von 6,5 Mas­ se-% oder mehr erzielt. Zu hohe Zugabe von Si oberhalb von 8,0 Masse-% ruft je­ doch Segregation von groben eutektischen Si-Teilchen hervor und vermindert die Zähigkeit der Gußlegierung.

Mg: 0,25-0,45 Masse-%:
Mg ist ein Legierungselement, das als Mg₂Si ausfällt, welches zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit wirksam ist. Die Wirkung von Mg auf die mechanische Fe­ stigkeit wird deutlich durch die Zugabe von Mg bei einem Verhältnis von 0,25 Masse-% oder mehr erreicht. Zu hohe Zugabe von Mg oberhalb 0,45 Masse-% ruft jedoch verschiedene Mängel, wie Einschluß von Oxiden und mangelhafte Fluidität während des Gießens, hervor.

Fe: 0,08-0,40 Masse-%:
Fe ist ein Legierungselement, das zur Inhibierung des Verbrennens der Metallpreß­ formen wirksam ist. Eine derartige Wirkung wird deutlich durch Zugabe von Fe bei einem Verhältnis von 0,08 Masse-% oder mehr erreicht. Übermäßige Zugabe von Fe oberhalb 0,40 Masse-% ruft jedoch die Erzeugung von groben intermetallischen AI- Fe-Mg-Si-Verbindungen hervor, was zu einer Verminderung der Zähigkeit führt.

Ca: 0,001-0,01 Masse-% und P weniger als 0,0015 Masse-%:
Der Zusatz von Ca bei einer Verminderung des P-Gehalts auf ein möglichst geringes Maß drängt die Erzeugung von Si-Primärteilchen zurück und modifiziert eutektische Si-Teilchen, so daß ein Aluminiumlegierungsgußprodukt in der Verformbarkeit sowie der Festigkeit und Zähigkeit verbessert wird. Die Wirkung von Ca auf die Modifizie­ rung von eutektischen Si-Teilchen wird deutlich durch Zugabe von Ca bei einem Verhältnis von 0,001 Masse-% oder mehr, vorzugsweise 0,002 Masse-% oder mehr, erreicht. Eine solche Wirkung wird jedoch nicht verwirklicht, wenn der P-Gehalt 0,0015 Masse-% übersteigt. Fluidität und Gießbarkeit einer geschmolzenen Alumini­ umlegierung werden durch einen P-Anteil von mehr als 0,0015 Masse-% oder Zuga­ be von Ca oberhalb 0,01 Masse-% beeinträchtigt.

0,02-0,1 Masse-% Ti und 0,001-0,01 Masse-% B:
Ti und B sind bekannte Legierungselemente, die zur Verringerung des α-Al- Phasenkorns wirksam sind. Zusätzlich zu einer derartigen Wirkung wurde im Rah­ men verschiedener Untersuchungen festgestellt, daß Ti und B ebenfalls zum Zu­ rückdrängen der Segregation einer eutektischen Si-Phase wirksam sind, wenn eine Aluminiumlegierung bei einer Kühlgeschwindigkeit von 20°C/s oder höher in einem Temperaturbereich zwischen der Liquidus- und der Soliduskurve nach dem Spritzen in die Metallpreßformen abgekühlt wird. Die Wirkung auf das Zurückdrängen der Se­ gregation wird deutlich durch Zusatz von Ti bei einem Verhältnis von 0,02 Masse-% oder mehr oder B bei einem Verhältnis von 0,001 Masse-% oder mehr erzielt. Eine zu hohe Zugabe von Ti oberhalb 0,1 Masse-% und B oberhalb 0,01 Masse-% ruft jedoch in der Regel grobe Verbindungen hervor und vermindert die Verformbarkeit eines Aluminiumgußprodukts.

Eines oder zwei von Cr: 0,05-0,3 Masse-% und Mn: 0,05-0,2 Masse-%:
Cr und Mn sind optionale Elemente, die im Bedarfsfall zu einer Aluminiumlegierung zugegeben werden. Rekristallisation, welche die mechanische Festigkeit eines pla­ stisch geformten, mit einem anderen Bauelement verbundenen Teils ungünstig ver­ mindert, wird durch Zusatz von Cr inhibiert. Eine derartige Wirkung von Cr wird deut­ lich durch Zugabe von Cr bei einem Verhältnis von 0,05 Masse-% oder mehr erzielt. Der Zusatz Mn fällt als Al(Fe, Mn)Si aus und ist wirksam zum Zurückdrängen der Erzeugung von groben intermetallischen Al-Fe-Mg-Si Verbindungen, die schädliche Einflüsse auf die Zähigkeit eines Aluminiumlegierungsgußprodukts ausüben. Ein sol­ cher Mn-Effekt wird deutlich bei Zusatz von Mn in einem Verhältnis von 0,05 Masse-% oder mehr beobachtet. Zu hohe Zugabe von Cr oberhalb 0,3 Masse-% oder Mn oberhalb 0,2 Masse-% vermindert jedoch das Gießvermögen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung.

[Metallurgische Struktur]

Das erfindungsgemäße Aluminiumlegierungsgußprodukt weist eine metallurgische Struktur auf, in der sich ein α-Al-Phasenkorn in einer Oberflächenschicht von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 1 mm in der mittleren Korngröße um 50 µm oder weniger von einem α-Al-Phasenkorn im inneren Teil unterscheidet und die Größe der eutektischen Si-Teilchen auf 400 µm oder weniger kontrolliert ist. Derartige ge­ ringe Unterschiede in der Größe von α-Al-Körnern zwischen der Oberflächenschicht und dem inneren Teil sowie die Größensteuerung von eutektischen Si-Teilchen wer­ den durch die ausgewiesene Legierungszusammensetzung zusammen mit der Steuerung bzw. Regelung bzw. Kontrolle der Herstellungsbedingungen verwirklicht.

Aufgrund des geringen Unterschiedes in der Größe von α-Al-Phasenkörnern zwi­ schen der Oberflächenschicht und dem inneren Teil weist das Aluminiumlegierungs­ gußprodukt eine gute Verformbarkeit ohne Diskontinuität der physikalischen Eigen­ schaften auf. Das Aluminiumlegierungsgußprodukt wird zum Verbinden eines ande­ ren Bauteils daran ohne das Auftreten von Rissen verformt, da die Erzeugung von groben eutektischen Si-Teilchen, die als Ursprung für den Beginn des Zusammen­ fallens während der plastischen Verformung wirken, zurückgedrängt wird. Wenn ein Aluminiumlegierungsgußprodukt eutektische Si-Teilchen oberhalb von 400 µm in der maximalen Teilchengröße enthält, kann es andererseits aufgrund der mangelhaften Rißbeständigkeit nicht als Schutzvorrichtung für ein Bremssystem, das einen Hy­ draulikkreis darin einschließt, verwendet werden, da derartig grobe eutektische Si- Teilchen als Ursprung für die Rißbildung dienen.

[Gießbedingungen)

Nachdem eine geschmolzene Aluminiumlegierung zu einer vorbestimmten Zusam­ mensetzung eingestellt worden ist, wird sie durch ein Preßformgießverfahren in eine Kavität von Metallpreßformen bzw. einen Metallpreßformhohlraum eingespritzt. Das Einspritzen der geschmolzenen Legierung erfolgt mit einer Geschwindigkeit von 0,05-0,25 m/s. Die Spritzgeschwindigkeit von 0,05 m/s oder höher gewährleistet die Fluidisierung der geschmolzenen Legierung für jede nach innen und außen weisen­ de Ecke des Hohlraums, während eine Spritzgeschwindigkeit von 0,25 m/s oder we­ niger das Auftreten von Lunkern, die schädliche Einflüsse auf die Luftdichtheit aus­ üben, inhibiert.

Die eingespritzte geschmolzene Legierung wird mit ausreichendem Druck in die Ka­ vität bzw. den Hohlraum gepreßt, um Lunker zu zerstören bzw. zusammenzudrüc­ ken, die in der Regel als Ursprünge für ein Zusammenfallen bzw. Einfallen bzw. ei­ nen Kollaps während der plastischen Verformung wirken. Die Lunker werden durch Anwenden eines Drucks von 30 MPa oder höher wirksam zerstört.

Die eingespritzte geschmolzene Aluminiumlegierung wird in der Kavität mit einer Ge­ schwindigkeit von 20°C/s oder höher in einem Temperaturbereich zwischen der Li­ quidus- und der Soliduskurve abgekühlt. Eine derartig gesteuerte Abkühlgeschwin­ digkeit in dem Temperaturbereich ermöglicht die gleichzeitige Anwesenheit von Ti und B, auch nachdem die geschmolzene Legierung eine Temperatur auf der Soli­ duskurve erreicht hat, so daß Ti und B noch wirksam α-Al-Körner minimieren und die Segregation von eutektischen Si-Teilchen zurückdrängen. Wenn die geschmolzene Legierung langsam mit einer Geschwindigkeit unterhalb 20°C/s abgekühlt wird, wer­ den Ti und B zum Minimieren von α-Al-Körnern vor dem Ausscheiden bzw. Abschei­ den der eutektischen Si-Phase verbraucht. Die Wirkung von Ti und B auf das Zu­ rückdrängen der Segregation von eutektischen Si-Teilchen würde daher nicht ver­ wirklicht werden.

[Verbindungsverfahren]

Eine geschmolzene Aluminiumlegierung wird zu einem Profil mit einem Hohlraum oder einem Loch gegossen. Ein solcher Hohlraum oder ein solches Loch werden in einfacher Weise durch Verwendung von Metallpressformen gebildet, die einen Wulst oder einen Vorsprung aufweisen, der sich zu einer Kavität bei einer Position ent­ sprechend dem Hohlraum oder Loch erstreckt. Beispielsweise weist ein Aluminium­ legierungsgußprodukt eine Form auf, die teilweise in Fig. 1 gezeigt wird, wobei ein Durchgang 1, der als Teil eines Hydraulikkreises dient, in einen Aluminiumlegie­ rungsgußkörper 2 gebildet ist und ein Hohlraum 3 an einer Position gebildet ist, an welcher der Durchgang 1 an eine Oberfläche des Gußkörpers 2 mündet. Nachdem eine Regelvorrichtung 4 bzw. ein Stellglied in dem Hohlraum 3 angeordnet ist (Fig. 1(a)), wird ein Arbeitsdruck F auf einen Teil oberhalb des Hohlraums 3 angewendet, so daß ein plastisch verformter Teil 5 durch Metallfluß an dem Hohlraum 3 (Fig. 1(b)) gebildet wird. Folglich wird die Regelvorrichtung 4 zwischen dem Bodenteil von Hohl­ raum 3 und dem plastisch verformten Teil 5 eingeklemmt.

Beispiel

Nachdem eine geschmolzene Aluminiumlegierung zu der in Tabelle 1 jeweils ange­ gebenen Zusammensetzung eingestellt wurde, wurde sie entgast und durch Entfer­ nung von Schlacken gereinigt. Die in dieser Weise hergestellte geschmolzene Alu­ miniumlegierung wurde zu einer rechteckigen Parallelepipedform unter den in Ta­ belle 2 ausgewiesenen Bedingungen durch ein Laminarstrom-Preßform-Gieß­ verfahren gegossen.

Tabelle 1

Aluminiumlegierungen, die in dem Beispiel verwendet werden

Tabelle 2

Gießbedingungen

Nachdem jeder Gußkörper einem Lösungsglühen bzw. Vergütungsglühen für zwei Stunden bei 520°C unterzogen wurde, wurde er in Wasser abgeschreckt und dann vier Stunden bei 180°C gealtert.

Der gealterte Gußkörper wurde einer Beobachtung hinsichtlich seiner metallurgi­ schen Struktur und einem mechanischem Test unterzogen. Bei der Beobachtung der metallurgischen Struktur wurden die mittleren Größen von α-Al-Körnern in der Ober­ flächenschicht von der Oberfläche zu einer Tiefe von 1 mm und im inneren Teil des Gußkörpers gemessen und der Unterschied dazwischen wurde berechnet. An den Grenzen von α-Al-Körnern segregierte eutektische Si-Teilchen wurden ebenfalls be­ obachtet, um ihre maximale Teilchengröße zu messen. Die spezifische Dichte von jedem preßformgegossenen Produkt zusammen mit Gußprodukten, die durch Schwerkraftgießen derselben Aluminiumlegierungen hergestellt wurden, wurden ge­ mäß dem Archimedesverfahren vermessen. Unter der Annahme, daß die relative Dichte des preßformgegossenen Produkts einen Meßwert darstellt, während die re­ lative Dichte des Druckgußprodukts ein tatsächlicher Wert ist, wurde die Porosität von jedem preßformgegossenen Produkt gemäß der Formel berechnet:

Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Es wird angemerkt, daß Proben Nr. 1 und 5, die eine spezifische Legierungszusammensetzung und die gemäß der vorlie­ genden Erfindung gesteuerte metallurgische Struktur aufwiesen, in der Zugfestigkeit, Streckgrenze und Verformbarkeit bzw. Duktilität ausgezeichnet sind. Es gibt nur ei­ nen geringen Unterschied in der Größe der α-Al-Körner zwischen der Oberflächen­ schicht und dem inneren Teil, und der Porositätswert von Proben Nr. 1 oder 5 ist ebenfalls gering.

Wie in Fig. 2 dargestellt, wurde in der mikroskopischen Aufnahme, die eine metallur­ gische Struktur eines durch Gießen der Aluminiumlegierung Nr. 1 unter den Gießbe­ dingungen Nr. 1 erhaltenen Gießprodukts zeigt, nicht die Segregation grober eutekti­ scher Teilchen beobachtet.

Andererseits waren die Proben Nr. 2 bis 4 und 6 bis 8, die durch Gießen derselben Aluminiumlegierungen unter unterschiedlichen Gießbedingungen erhalten wurden, hinsichtlich der Verformbarkeit mangelhaft und weisen metallurgische Strukturen auf, bei der sich die Größe von α-Al-Körnern in der Oberflächenschicht stark von jenen im inneren Teil unterscheidet und deren eutektische Si-Teilchen deutlich segregiert sind.

Probe Nr. 9, die durch Gießen der Aluminiumlegierung Nr. 3 mit einer anderen Zu­ sammensetzung unter den Gießbedingungen Nr. 1 erhalten wurde, ist hinsichtlich der Verformbarkeit mangelhaft, obwohl ein Unterschied in der Größe von α-Al- Körnern zwischen einer Oberflächenschicht und einer inneren Schicht nahezu auf demselben Niveau wie bei Probe Nr. 1 ist. Bei Beobachtung der metallurgischen Struktur von Probe Nr. 9 wurde die Segregation von groben eutektischen Si- Teilchen, wie in Fig. 3 gezeigt, nachgewiesen.

Maximale Durchmesser von Segregaten von eutektischen Si-Teilchen wurden durch Imageanalyse der metallurgischen Strukturen (Fig. 2 und 3) gemessen und in 10 Grade eingeteilt. Die Größen von Segregaten bei jedem Grad wurden miteinander verglichen, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt auch, daß die Segregate in Pro­ be Nr. 1 (vorliegende Erfindung) geringer waren als jene in Probe Nr. 9 (Vergleichsbeispiel).

Tabelle 3

Wirkungen von legierungsbildenden Zusammensetzungen und Gießbe­ dingungen auf die Eigenschaften und metallurgischen Strukturen

10 Prüfstücke wurden aus jedem Gußprodukt von Proben Nr. 1-9 hergestellt und einem Stemmtest wie nachstehend unterzogen: Eine Regelvorrichtung 4 wurde in einem Hohlraum 3 eines Gießprodukts 2, wie in Fig. 1(a) gezeigt, angeordnet. Ein Arbeitsdruck F wurde auf einen Teil oberhalb des Hohlraums 3 ausgeübt, um die Regelvorrichtung 4 zwischen dem Boden des Hohlraumes 4 und einem plastisch verformten Teil 5, wie in Fig. 1(a) gezeigt, einzuklemmen. Anschließend wurde der plastisch verformte Teil 5 untersucht, um das Auftreten von Rissen zu untersuchen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Proben Nr. 1 und 5 zum Verbinden bzw. Zusammenfügen bzw. Kuppeln der Regelvorrichtung 4 ohne das Auftreten von Rissen verformt wurden. Andererseits waren die Prüfstücke mit den Proben Nr. 2-4 und 6-9 häufig nach der plastischen Verformung gerissen. Durch Untersuchung der metallurgischen Struktur des Prüfstücks, das nach der pla­ stischen Verformung gerissen war, wurde festgestellt, daß Segregate von groben eutektischen Teilchen als Ursprünge für die Rißbildung wirken.

Tabelle 4

Tendenz von Rißbildungen bei jedem Gußprodukt nach einem Stemmtest (n = 10)

Ein erfindungsgemäßes Aluminiumlegierungsgußprodukt wird durch Zusatz von Ti, B und Ca bei Verminderung des P-Anteils zu einer solchen metallurgischen Struktur reformiert, daß ohne Segregation von groben eutektischen Si-Teilchen die mittlere Größe von α-Al-Körnern in der Oberflächenschicht nahe der mittleren Größe der α- Al-Körner im inneren Teil liegt. Aufgrund der reformierten Struktur kann das Gußpro­ dukt durch Stemmen oder dergleichen zum Verbinden eines anderen Bauteils damit plastisch verformt werden. Das Gußprodukt ist daher statt einer kostspieligen ver­ formbaren Aluminiumlegierung, die bislang für einen solchen Zweck verwendet wur­ de, auf verschiedenen technischen Gebieten verwendbar. Das Gußprodukt ist auch in der Luftdichtheit ausgezeichnet und ist somit als Schutzvorrichtung für ein Kraft­ fahrzeugbremssystem, einschließlich eines Hydraulikkreises darin, geeignet.

Claims (3)

1. Plastisch bearbeitetes Aluminiumlegierungsgußprodukt, das eine Zusammen­ setzung, bestehend aus 6,5-8,0 Masse-% Si, 0,25-0,45 Masse-% Mg, 0,08-0,40 Masse-% Fe, 0,001-0.01 Masse-% Ca, P weniger als 0,0015 Masse-%, 0,02-0,1 Masse-% Ti, 0,001-0,01 Masse-% B, gegebenenfalls einem oder zwei von 0,05-0,3 Masse-% Cr und 0,05-0,2 Masse-% Mn und als Rest Al, ausgenommen unvermeidbare Verunreinigungen, umfaßt und eine metallurgische Struktur aufweist, worin ein α-Al-Phasenkorn in einer Oberflächenschicht von der Oberfläche bis zu einer Tiefe von 1 mm eine mitt­ lere Korngröße aufweist, die sich um 50 µm oder weniger von einem α-Al- Phasenkorn im inneren Teil unterscheidet und worin die maximale Teilchen­ größe einer eutektischen Si-Phase weniger als 400 µm beträgt.

2. Verfahren zur Herstellung eines verformbaren Aluminiumlegierungsgußpro­ dukts, umfassend die Schritte:
Zubereiten einer geschmolzenen Aluminiumlegierung mit einer Zusammen­ setzung, bestehend aus 6,5-8,0 Masse-% Si, 0,25-0,45 Masse-% Mg, 0,08-0,40 Masse-% Fe, 0,001-0,01 Masse-% Ca, P weniger als 0,0015 Masse-%, 0,02-0,1 Masse-% Ti, 0,001-0,01 Masse-% B, gegebenenfalls einem oder zwei von 0,05-0,3 Masse-% Cr und 0,05-0,2 Masse-% Mn und als Rest Al, ausgenommen unvermeidbare Verunreinigungen;
Einspritzen der geschmolzenen Legierung in eine Kavität von Metallpreßfor­ men mit einer Geschwindigkeit von 0,05-0,25 m/s und
Abkühlen der eingespritzten geschmolzenen Legierung mit einer Abkühlge­ schwindigkeit von 20°C/s oder höher in einem Temperaturbereich zwischen der Liquidus- und der Soliduskurve der Aluminiumlegierung im beschickten Zustand bei einem Druck von 30 MPa oder mehr.

3. Verfahren zum Verbinden eines Aluminiumlegierungsgußproduktes mit einem anderen Bauteil unter Verwendung plastischer Verformung, umfassend die Schritte:
Zubereiten einer geschmolzenen Aluminiumlegierung mit einer Zusammenset­ zung, bestehend aus 6,5-8,0 Masse-% Si, 0,25-0,45 Masse-% Mg, 0,08-0,40 Masse-% Fe, 0,001-0,01 Masse-% Ca, P weniger als 0,0015 Masse-%, 0,02-0,1 Masse-% Ti, 0,001-0,01 Masse-% B, gegebenenfalls einem oder zwei von 0,05-0,3 Masse-% Cr und 0,05-0,2 Masse-% Mn und als Rest Al, ausgenommen unvermeidbare Verunreinigungen;
Einspritzen der geschmolzenen Legierung in eine Kavität von Metallpreßfor­ men mit einer Geschwindigkeit von 0,05 bis 0,25 m/s, so daß ein Gießling zu einem Profil, das einen Hohlraum oder ein Loch aufweist, geformt wird;
Abkühlen der eingespritzten geschmolzenen Legierung mit einer Abkühlge­ schwindigkeit von 20°C/s oder höher in einem Temperaturbereich zwischen der Liquidus- und der Soliduskurve der Aluminiumlegierung in einem be­ schickten Zustand bei einem Druck von 30 MPa oder mehr,
Anordnen eines weiteren Bauteils in dem Hohlraum oder Loch des Gießlings und
Verbinden des anderen Bauteils mit dem Gießling durch plastisches Fließen der Legierung bei einem Teil oberhalb oder um den Hohlraum oder das Loch zu dem Hohlraum oder Loch.