DE102013018744A1 - Making component for motor vehicle involves preparing melt of aluminum alloy, continuously casting melt in casting matrix, cooling melt in matrix to form continuous casting mass with solidified outer shell, and performing annealing of mass - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1.The invention relates to a method for producing a component for a motor vehicle according to claim 1.
Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Zur Herstellung hochbelastbarer Bauteile aus Leichtmetallen, insbesondere aus Aluminium, ist es bekannt, Aluminium-Bleche kaltumzuformen, wobei die Bleche zur Steigerung ihres Umformvermögens lokal wärmebehandelt werden. Dabei ist es allerdings möglich, dass aufgrund von Verzügen Geometriefehler entstehen, die nur schwer nachzurichten sind. Weiterhin müssen mechanisch besonders hochbeanspruchte Bauteile mit Verstärkungsbauteilen gefügt werden, was den Herstellungsprozess verkompliziert und das Gewicht des Bauteils erhöht. Es sind auch Aluminium-Gussteile bekannt, die jedoch aufgrund von Einschlüssen und Lunkern mechanisch nur begrenzt belastbar sind. Weiterhin ist es bekannt, insbesondere hochbelastbare Bauteile aus Leichtmetallen oder Leichtmetalllegierungen, insbesondere Aluminium, zu schmieden, wobei typischerweise Aluminium-Knetlegierungen zum Einsatz kommen. Diese Schmiedebauteile weisen jedoch nicht immer die geforderten Eigenschaften auf.Method of the type discussed here are known. For the production of heavy-duty components made of light metals, especially aluminum, it is known to cold-form aluminum sheets, the sheets are locally heat treated to increase their formability. However, it is possible that geometrical errors occur due to delays, which are difficult to correct. Furthermore, mechanically highly stressed components must be joined with reinforcing components, which complicates the manufacturing process and increases the weight of the component. There are also aluminum castings known, but due to inclusions and voids are mechanically limited limited. Furthermore, it is known to forge particularly heavy-duty components made of light metals or light metal alloys, in particular aluminum, with aluminum wrought alloys typically being used. However, these forged components do not always have the required properties.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit Hilfe dessen reproduzierbar und zuverlässig mechanisch hochbelastbare Aluminium-Bauteile für Kraftfahrzeuge geschaffen werden können.The invention is therefore based on the object to provide a method by means of which reproducible and reliable mechanically heavy-duty aluminum components for motor vehicles can be created.
Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird. Es wird eine Schmelze einer Aluminium-Legierung bereitet. Die Schmelze wird in einer Gussmatrize stranggegossen und in der Gussmatrize abgekühlt oder abkühlen gelassen, bis eine Stranggussmasse mit erstarrtem Außenmantel gebildet ist. Der Abkühlvorgang wird demnach so lange durchgeführt, bis sich aus der Schmelze eine Stranggussmasse gebildet hat, die einen erstarrten Außenmantel, mithin eine erstarrte äußere Schicht, aufweist. Anschließend wird die Stranggussmasse einem ersten Lösungsglühen unterworfen. Die lösungsgeglühte Stranggussmasse wird vorverdichtet, vorzugsweise stranggepresst, und zwar derart, dass sich ihre Querschnittsfläche beim Vorverdichten auf mindestens 15% bis höchstens 25%, vorzugsweise auf 20%, der ursprünglichen Querschnittsfläche der Stranggussmasse vor dem Vorverdichten verringert. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Stranggussmasse durch Walzen vorverdichtet wird. Bevorzugt wird die Stranggussmasse zu Profilen mit großem Verhältnis von Breite zu Dicke vorverdichtet. Die vorverdichtete Stranggussmasse wird auf Raumtemperatur abgeschreckt. Dabei wird sie bevorzugt schnell abgeschreckt, besonders bevorzugt in Wasser. Anschließend wird die vorverdichtete und abgeschreckte Stranggussmasse in Einzelstücke vereinzelt. Die Stranggussmasse liegt nämlich als Endlos-Stangenmaterial vor, welches zur Weiterverarbeitung in Einzelstücke zugeschnitten wird. Anschließend wird ein Einzelstück einem zweiten Lösungsglühen unterzogen. Das lösungsgeglühte Einzelstück wird zu einem Bauteil warmgeschmiedet. Anschließend wird das Bauteil abgeschreckt. Es folgt eine Warmauslagerung des Bauteils bei höchstens 260°C. Dadurch ist das warmausgelagerte Bauteil ausscheidungsgehärtet.The object is achieved by providing a method with the steps of claim 1. It is preparing a melt of an aluminum alloy. The melt is continuously cast in a cast die and allowed to cool in the casting die or allowed to cool until a continuous casting mass with solidified outer shell is formed. The cooling process is therefore carried out until a continuous casting material has formed from the melt, which has a solidified outer shell, thus a solidified outer layer. Subsequently, the continuous casting material is subjected to a first solution annealing. The solution-annealed continuous casting compound is precompressed, preferably extruded, in such a way that its pre-compacted cross-sectional area decreases to at least 15% to at most 25%, preferably to 20%, of the original cross-sectional area of the continuous casting compound prior to precompression. Alternatively or additionally, it is also possible that the continuous casting material is precompressed by rolling. Preferably, the continuous casting material is precompressed into profiles with a large ratio of width to thickness. The precompressed continuous casting material is quenched to room temperature. In this case, it is preferably quenched rapidly, particularly preferably in water. Subsequently, the precompressed and quenched continuous casting material is separated into individual pieces. In fact, the continuous casting material is in the form of endless rod material which is cut into individual pieces for further processing. Subsequently, a single piece is subjected to a second solution annealing. The solution-annealed single piece is hot-forged into a component. Subsequently, the component is quenched. This is followed by a thermal aging of the component at a maximum of 260 ° C. As a result, the heat-aging component is precipitation-hardened.
Durch das erste Lösungsglühen der Stranggussmasse wird bewirkt, dass insbesondere beim Abkühlen der Schmelze erfolgte Ausscheidungen von Silizium und Magnesium, die Hauptlegierungsbestandteile einer Aluminiumlegierung der Serie 6xxx sind, wieder in Lösung gehen. Die dem ersten Lösungsglühen nachfolgende, rasche Abkühlung sorgt dafür, dass ein feinkörniges Gefüge eingefroren wird. Durch die Vorverdichtung, deren Größe abhängig ist von der angewendeten Pressenkraft, die wiederum vom Material, der Temperatur des Materials und der Werkzeuggeometrie abhängt, werden die Eigenschaften der Stranggussmasse verbessert, weil Poren und Lunker aufgrund der Verdichtung verschwinden, wobei dem Material zugleich eine Ausrichtung, also eine Faserrichtung oder Textur, verliehen wird.The first solution heat treatment of the continuous casting compound has the effect that, in particular when the melt is cooled, precipitates of silicon and magnesium, which are the main constituents of an aluminum alloy of the 6xxx series, are dissolved again. The rapid cooling following the first solution annealing ensures that a fine-grained microstructure is frozen. The pre-compaction, the size of which depends on the applied pressing force, which in turn depends on the material, the temperature of the material and the tool geometry, improves the properties of the continuous casting mass because pores and voids disappear due to compaction, whereby the material also has an orientation, So a fiber direction or texture is awarded.
Beim Warmschmieden wird die Wandstärke des zu erzeugenden Bauteils lokal verschieden und so insbesondere belastungsgerecht gemäß den zu erwartenden Anforderungen lokal gezielt eingestellt, sodass lokal jeweils nur so viel Material vorhanden ist, wie auch für die mechanischen Eigenschaften des Bauteils benötigt wird beziehungsweise wo verschieden starke Umformgrade aufgebracht werden müssen. Es wird so also ein Bauteil mit lokal variablem Querschnitt beziehungsweise lokal variabler Stärke ausgebildet, welches nicht bezüglich seiner Wandstärke auf die größte zu erwartende mechanische Belastung angepasst sein muss. Vielmehr ermöglicht die lokale Variabilität des Querschnitts eine Anpassung hochbelasteter Bereiche an die zu erwartenden Belastungen, während weniger belastete Bereiche dünnwandiger ausgebildet sein können. Hierdurch trägt das Bauteil – über die Verwendung eines Leichtmetalls hinaus – dem Leichtbaugedanken Rechnung. Solche lokalen Wandstärkeunterschiede können zumindest wirtschaftlich nur durch Warmschmieden hergestellt werden. Beim Kaltschmieden ist dies nicht möglich, vielmehr resultiert hier eine höhere Wandstärke, eine geringere Umformtiefe und größere Radien. Demnach ist insbesondere der Aspekt, dass das Bauteil durch Warmschmieden hergestellt wird, geeignet, einer auch lokal beanspruchungsgerechten Ausbildung des Bauteils und dem Leichtbaugedanken Rechnung zu tragen.In hot forging, the wall thickness of the component to be produced is locally different and so specifically targeted according to the expected requirements locally adjusted so that locally only as much material is available as is required for the mechanical properties of the component or where applied different degrees of deformation Need to become. Thus, a component with locally variable cross-section or locally variable strength is thus formed, which does not have to be adapted with respect to its wall thickness to the largest expected mechanical load. Much more allows the local variability of the cross section, an adaptation of highly loaded areas to the expected loads, while less stressed areas may be formed thin-walled. As a result, the component - beyond the use of a light metal - contributes to the concept of lightweight construction. Such local differences in wall thickness can be produced at least economically only by hot forging. When cold forging this is not possible, but rather results in a higher wall thickness, a lower forming depth and larger radii. Accordingly, in particular, the aspect that the component is produced by hot forging, suitable to take into account also a locally stress-oriented design of the component and the lightweight design.
Beim Warmschmieden ist darauf zu achten, dass die Temperatur des Schmiedewerkzeugs hoch genug ist, wobei zugleich die Handhabungszeit für die Verlagerung des Einzelstücks aus dem für das Lösungsglühen verwendeten Ofen in das Schmiedewerkzeug, für das Schmieden selbst, und für das Verlagern des geschmiedeten Bauteils aus dem Schmiedewerk zu einer Abschreckstation kurz und vorzugsweise konstant ist, da sonst erhebliche Ausscheidungsprozesse von Magnesium und Silizium, sowie erhebliche Eigenschaftsänderungen zu erwarten sind. Die Zeitskala für die Handhabung bemisst sich daher nach der Kinetik der Ausscheidungsprozesse von Magnesium und Silizium und wird auf diese derart abgestimmt, dass es nicht zu einer erheblichen, die Eigenschaften des Bauteils beeinträchtigenden Ausscheidung von Magnesium und Silizium oder anderen spezifischen Legierungsbestandteilen kommt.When hot forging is to ensure that the temperature of the forging tool is high enough, and at the same time the handling time for the displacement of the single piece from the used for the solution annealing furnace in the forging, forging itself, and for moving the forged component of the Forging plant to a quenching station is short and preferably constant, otherwise significant precipitation processes of magnesium and silicon, as well as significant property changes are to be expected. The time scale for the handling is therefore measured according to the kinetics of the precipitation processes of magnesium and silicon and is tuned to them so that there is no significant, affecting the properties of the component excretion of magnesium and silicon or other specific alloy constituents.
Es zeigt sich, dass es mittels des Verfahrens möglich ist, in reproduzierbarer Weise ein Bauteil für ein Kraftfahrzeug auf Basis einer Aluminium-Knetlegierung herzustellen, welches zugleich leicht und mechanisch hochbelastbar ist.It turns out that it is possible by means of the method to reproducibly produce a component for a motor vehicle based on an aluminum wrought alloy, which is at the same time lightweight and mechanically highly resilient.
Das Abschrecken des vorverdichteten Stranggussmaterials, insbesondere eines vorverdichteten Walzprofils, und/oder das Abschrecken des Bauteils nach dem Warmschmieden erfolgt bevorzugt in Wasser, wobei ein Eintauchen in Wasser, ein Begießen mit Wasser und/oder ein Besprühen mit einem Wasser-Nebel möglich ist. Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist es auch möglich, das Abschrecken mit Luft, insbesondere mit temperierter oder untemperierter Luft zu bewirken.The quenching of the precompressed continuous casting material, in particular a precompressed rolled profile, and / or the quenching of the component after the hot forging preferably takes place in water, immersion in water, watering and / or spraying with a water mist being possible. In an alternative embodiment of the method, it is also possible to effect the quenching with air, in particular with tempered or untempered air.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Ausscheidungshärten an Luft.In a preferred embodiment of the method, precipitation hardening takes place in air.
Im Rahmen des Verfahrens wird vorzugsweise eine Schmelze einer Aluminium-Legierung der Serie 6xxx bereitet.As part of the process, a melt of a series 6xxx aluminum alloy is preferably prepared.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Stranggussmasse beim ersten Lösungsglühen auf eine Temperatur von mindestens 450°C bis höchstens 570°C geheizt wird. Dabei ist die beim Umformen entstehende Reibungswärme zu berücksichtigen. Vorzugsweise wird die Stranggussmasse beim ersten Lösungsglühen auf eine Temperatur von mindestens 480°C bis höchstens 540°C geheizt. In den genannten Temperaturbereichen gehen die insbesondere beim Abkühlen der Schmelze aufgetretenen Ausscheidungen von Silizium und Magnesium wieder in Lösung. Dabei wird die Temperatur beim ersten Lösungsglühen – insbesondere legierungsspezifisch und entsprechend dem Ausscheidungsverhalten – vorzugsweise für mindestens 30 Minuten bis höchstens 60 Minuten auf einem Wert innerhalb eines der genannten Bereiche gehalten. Dies gewährleistet ein effektives In-Lösung-Gehen der Ausscheidungen von Silizium und Magnesium.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the continuous casting compound is heated to a temperature of at least 450 ° C to at most 570 ° C during the first solution annealing. The frictional heat generated during forming must be taken into account. Preferably, the continuous casting material is heated at the first solution annealing to a temperature of at least 480 ° C to at most 540 ° C. In the temperature ranges mentioned, the precipitates of silicon and magnesium which have occurred, in particular, during cooling of the melt, go into solution again. In this case, the temperature during the first solution annealing - in particular alloy-specific and in accordance with the precipitation behavior - is preferably maintained at a value within one of the ranges for at least 30 minutes to at most 60 minutes. This ensures effective dissolution of the precipitates of silicon and magnesium.
Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Stranggussmasse für das erste Lösungsglühen auf die hierfür vorgesehene Temperatur über einen Zeitraum von mindestens 1,5 Stunden bis höchstens 2 Stunden aufgeheizt wird. Die Aufheizzeit auf den für das erste Lösungsglühen gewählten Temperaturwert beträgt also bevorzugt mindestens 1,5 Stunden bis höchstens 2 Stunden. Es erfolgt somit eine relativ homogene Aufheizung, durch welche das In-Lösung-Gehen der Ausscheidungen von Silizium und Magnesium unterstützt wird. Wie bereits angedeutet, bewirkt die rasche Abkühlung nach dem ersten Lösungsglühen, dass das beim Lösungsglühen eingestellte und vorzugsweise durch die Vorverdichtung verdichtete und ausgerichtete, feinkörnige Gefüge eingefroren wird.A method is also preferred which is characterized in that the continuous casting compound for the first solution annealing is heated to the temperature provided for this purpose over a period of at least 1.5 hours to at most 2 hours. The heating time to the temperature value selected for the first solution annealing is thus preferably at least 1.5 hours to at most 2 hours. There is thus a relatively homogeneous heating, by which the in-solution going of the precipitates of silicon and magnesium is supported. As already indicated, the rapid cooling after the first solution annealing causes the fine-grained microstructure set in the solution heat treatment and preferably compacted and aligned by the precompression to be frozen.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Stranggussmasse beim Strangpressen oder Walzen so verdichtet wird, dass ein runder Querschnitt gebildet wird. Alternativ ist es möglich, dass ein flacher oder mehreckiger Querschnitt gebildet wird. Die Querschnittsfläche der Stranggussmasse wird also beim Vorverdichten nicht einfach nur verkleinert, sondern auch in vorherbestimmter Weise vorgeformt, wobei der resultierende, kleinere Querschnitt rund, mehreckig, oder auch flach sein kann.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the continuous casting compound is compressed during extrusion or rolling in such a way that a round cross-section is formed. Alternatively, it is possible that a flat or polygonal cross section is formed. The cross-sectional area of the continuous casting mass is thus not simply reduced during precompression, but also preformed in a predetermined manner, wherein the resulting, smaller cross section may be round, polygonal, or even flat.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das Bauteil nach dem Warmschmieden einem dritten Lösungsglühen unterzogen wird. Mithilfe des dritten Lösungsglühens ist es möglich, Ausscheidungen von Silizium und Magnesium zu bereinigen, die während der Handhabung des Einzelstücks nach dem zweiten Lösungsglühen aus dem Ofen in das Schmiedewerkzeug, dem Schmieden selbst, und der Verlagerung aus dem Schmiedewerkzeug zu der Abschreckstation, aufgetreten sind. Dabei geht insbesondere beim Schmieden eine relevante Wärmemenge aus dem Einzelstück in das Werkzeug über, wobei durch die Schmiedekraft eine hohe Wärmeleitung von dem Einzelstück in das Werkzeug gegeben ist. Es kommt so zu einer Temperaturabsenkung des Einzelstücks und daher zu Ausscheidungen, insbesondere von Silizium und Magnesium. Diese Überlegung zeigt auch, dass es von Bedeutung sein kann, die Werkzeugtemperatur für das Schmiedewerkzeug entsprechend hoch und bevorzugt gleichmäßig zu wählen, um den Wärmeübergang von dem Einzelstück auf das Schmiedewerkzeug zu verringern.An embodiment of the method in which the component is subjected to a third solution annealing after hot forging is also preferred. Using the third solution anneal, it is possible to clean up precipitates of silicon and magnesium which have occurred during handling of the single piece after the second solution heat treatment from the furnace to the forging tool, the forging itself, and the transfer from the forge tool to the quench station. In particular, during forging a relevant amount of heat from the single piece is in the tool, which is given by the forging high heat conduction from the single piece in the tool. It thus comes to a temperature reduction of the single piece and therefore to precipitates, in particular of silicon and magnesium. This consideration also indicates that it may be important to set the tool temperature for the forging tool to be high, and preferably uniform, to reduce heat transfer from the single piece to the forging tool.
Zum Warmschmieden wird – insbesondere je nach Kontur des Bauteil oder des Einzelstücks – das Einzelstück vorzugsweise mindestens 20 Minuten bis höchstens 60 Minuten auf einer Temperatur von mindestens 500°C bis höchstens 570°C gehalten. Die Werkzeugtemperatur beim Warmschmiden beträgt bevorzugt von mindestens 200°C bis höchstens 350°C. Beim Warmschmieden wird vorzugsweise eine Schmiedeendtemperatur von mehr als 480°C erreicht.For hot forging is - especially depending on the contour of the component or the single piece - the single piece preferably at least held for a minimum of 20 minutes to a maximum of 60 minutes at a temperature of at least 500 ° C to 570 ° C. The mold temperature during hot-rolling is preferably from at least 200 ° C to at most 350 ° C. In hot forging, a final forging temperature of more than 480 ° C is preferably achieved.
Entsprechend beträgt bevorzugt auch die Eingangstemperatur für den Abschreckvorgang nach dem Warmschmieden mehr als 480°C. Als Medium für das Abschrecken kommen insbesondere je nach Legierungs- und/oder Bauteilanforderungen Luft, Wasser und/oder ein Wasser-Nebel in Frage. Dabei hat das für die Abschreckung gewählte Medium – insbesondere verzugsbedingt – bevorzugt eine Temperatur von mindestens 20°C bis höchstens 40°C.Accordingly, preferably, the entrance temperature for the quenching operation after hot forging is more than 480 ° C. As a medium for quenching come in particular depending on the alloy and / or component requirements air, water and / or a water mist in question. In this case, the medium chosen for the quenching preferably has a temperature of at least 20 ° C. to at most 40 ° C., in particular due to distortion.
Vorzugsweise wird die Temperatur für das dritte Lösungsglühen bei einem Wert von mindestens 500°C bis höchstens 570°C gewählt. Beim dritten Lösungsglühen wird das Bauteil vorzugsweise für mindestens 15 Minuten bis höchstens 60 Minuten auf dieser Temperatur gehalten. Alternativ ist es möglich, dass die gesamte Zeit für das dritte Lösungsglühen einschließlich einer Aufheizzeit mindestens 15 Minuten bis höchstens 60 Minuten beträgt.Preferably, the temperature for the third solution annealing is selected at a value of at least 500 ° C to at most 570 ° C. In the third solution annealing, the component is preferably kept at this temperature for at least 15 minutes to at most 60 minutes. Alternatively, it is possible that the total time for the third solution annealing including a heating time is at least 15 minutes to at most 60 minutes.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Bauteil nach dem Warmschmieden oder gegebenenfalls nach dem dritten Lösungsglühen – insbesondere je nach Eigenschaftsanforderungen – mit einer Abschreckintensität von mindestens 20 K/s bis höchstens 1.000 K/s abgeschreckt wird. Bevorzugt beträgt die Abschreckintensität 500 K/s.It is also preferred an embodiment of the method, which is characterized in that the component is quenched after hot forging or optionally after the third solution annealing - in particular depending on the property requirements - with a quenching intensity of at least 20 K / s to at most 1000 K / s. The quenching intensity is preferably 500 K / s.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens liegt die Prozessdauer des Abschreckens bei einem dünnwandigen Bauteil, welches eine Wandstärke von ungefähr 1 mm bis ungefähr 4 mm aufweist, bei 5 bis 10 Sekunden, bei einem dicken Teil, welches eine Stärke von ungefähr 40 mm aufweist, dagegen bei bis zu einer Minute.In a preferred embodiment of the method, the quenching process time is 5 to 10 seconds for a thin-walled member having a wall thickness of about 1 mm to about 4 mm and a thick portion having a thickness of about 40 mm for it at up to a minute.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Bauteil einer Warmauslagerung unterzogen wird, die in einem Zwischenbereich zwischen einem T6- und einem T7-Warmauslagerungszustand angeordnet ist. In diesem Bereich bilden die Duktilitätskurve und die Festigkeitskurve ein gemeinsames oder einstellbares Optimum. Das heißt, dass weder die Duktilität noch die Festigkeit für sich am größten ist, wobei jedoch in der Gesamtbetrachtung die bestmögliche Festigkeit bei bestmöglicher Duktilität erreicht wird. Die Warmauslagerung wird also insbesondere derart geführt oder abgestimmt, dass insgesamt für das Bauteil eine bestmögliche Festigkeit bei zugleich bestmöglicher Duktilität erreicht wird.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the component is subjected to a heat aging, which is arranged in an intermediate region between a T6 and a T7-hot aging state. In this area, the ductility curve and the strength curve form a common or adjustable optimum. This means that neither the ductility nor the strength is greatest for itself, but in the overall view the best possible strength is achieved with the best possible ductility. The hot aging is thus in particular conducted or tuned so that overall the best possible strength is achieved at the same time the best possible ductility for the component.
Die Warmauslagerung erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich von mindestens 160°C bis höchstens 260°C. Dabei beträgt die Dauer der Warmauslagerung bevorzugt von mindestens 30 Minuten bis höchstens 120 Minuten.The thermal aging is preferably carried out in a temperature range of at least 160 ° C to at most 260 ° C. The duration of the artificial aging is preferably from at least 30 minutes to at most 120 minutes.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens liegt die Temperatur für die Warmauslagerung im Bereich der Temperatur, die bei einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) einer Kraftfahrzeug-Rohbaustruktur erreicht wird, mithin im Bereich der KTL-Lackierungswärme. Dies hat den Vorteil, dass sich für das Bauteil bei einer späteren kathodischen Tauchlackierung keine Eigenschaftsänderungen mehr ergeben.In one embodiment of the method, the temperature for the hot aging in the range of temperature, which is achieved in a cathodic dip painting (KTL) of a motor vehicle bodyshell structure, thus in the range of KTL coating heat. This has the advantage that there are no property changes for the component in a later cathodic dip coating.
Es wird auch eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Bauteil beim Warmauslagern in zumindest einem Bereich lokal abgekühlt wird. Hierdurch ist es möglich, verschiedene Festigkeiten an dem Bauteil gezielt einzustellen, und dieses so weiter bedarfsgerecht auf die spätere Verwendung und die zu erwartenden mechanischen Beanspruchungen maßzuschneidern. Die lokale Abkühlung kann beispielsweise durch lokales Beaufschlagen mit einem Kühlmedium, insbesondere mit Wasser, Luft und/oder einem Wassernebel, bewirkt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, eine lokale Abkühlung durch gezielte Wahl einer Auflagestelle des Bauteils zu erreichen, wo sich insoweit ein erhöhter Wärmeabfluss über eine Kontaktfläche ergibt.An embodiment of the method is also preferred, which is characterized in that the component is locally cooled during heat aging in at least one area. This makes it possible to selectively adjust different strengths of the component, and this tailored as needed to tailor the use and the expected mechanical stresses. The local cooling can be effected, for example, by local application of a cooling medium, in particular with water, air and / or a water mist. Alternatively or additionally, it is possible to achieve a local cooling by targeted selection of a support point of the component, where this results in an increased heat dissipation over a contact surface.
Schließlich wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher das Bauteil insbesondere je nach Schrumpfungsverhalten – vorzugsweise nach dem Warmauslagern – noch einem Richtprozess unterzogen wird. Dies wird vorzugsweise angewandt, wenn beim Abschrecken des Bauteils Verzüge entstanden sind. Allerdings ist es alternativ oder zusätzlich möglich, Verzüge durch entsprechendes Vorhalten der Werkzeuggeometrie beim Warmschmieden zu kompensieren, sodass ein Richtprozess im optimalen Fall vollständig entfallen kann.Finally, an embodiment of the method is preferred in which the component is subjected to a straightening process, in particular depending on the shrinkage behavior - preferably after hot aging. This is preferably used when warping occurs during quenching of the component. However, it is alternatively or additionally possible for delays compensate for the corresponding holding of the tool geometry during hot forging, so that a straightening process can be completely eliminated in the optimal case.
Insgesamt zeigt sich, dass mithilfe des Verfahrens insbesondere flächige, dünnwandige Bauteile aus Aluminium-Knetlegierungen mit gezielter Variation der Wandstärke und Funktionalität bei zugleich gezielter und beanspruchungsgerechter Einstellung der Bauteileigenschaften, insbesondere einer Dehnung, Festigkeit, und/oder Duktilität für hochfeste Bauteile und/oder für Aufprallbeanspruchungen, herstellbar sind. Dabei können insbesondere aufgrund der Prozessführung deutlich höhere Festigkeiten und/oder Dehnungen als bei kaltumgeformten Teilen erzielt werden. Zugleich entstehen höchstens minimale Eigenspannungen, sodass verzugsbedingte Geometrieabweichungen reduziert werden. Mithilfe des Verfahrens ist es ohne weiteres möglich, auch innerhalb des Bauteils verschiedene Anforderungen einzustellen.Overall, it turns out that using the method, in particular flat, thin-walled components made of wrought aluminum alloys with targeted variation of the wall thickness and functionality at the same time targeted and stress-sensitive adjustment of the component properties, in particular an elongation, strength, and / or ductility for high-strength components and / or for Impact stresses can be produced. In this case, in particular due to the process control significantly higher strengths and / or strains than cold-formed parts can be achieved. At the same time, at most minimal residual stresses occur, so that distortion-related geometric deviations are reduced. Using the method, it is readily possible to set various requirements within the component.
Mithilfe des Verfahrens sind insbesondere dünnwandige Bauteile mit einer Wandstärke von mindestens 1,5 mm bis höchstens 6 mm, sowie auch Bauteile mit starkem Wandstärkensprung zwischen mindestens 1,5 mm bis höchstens 20 mm durch den Warmumformprozess mit anschließender prozessintegrierter Wärmebehandlung aus Leichtmetall herstellbar. Im Rahmen der Verfahrens ergibt sich eine deutlich höhere Gestaltungsfreiheit der Bauteile gegenüber kaltumgeformten Teilen, sowie eine Verbesserung der Bauteilqualität durch verringerte verfestigungsbedingte Eigenspannungen aus dem Umformprozess. Eigenschaftsprofile der herzustellenden Bauteile können durch Prozessvariation und nicht nur durch Variation von Vormaterialabmessungen und/oder der Zusammensetzung des Vormaterials eingestellt werden.Using the method in particular thin-walled components with a wall thickness of at least 1.5 mm to a maximum of 6 mm, as well as components with a strong wall thickness jump between at least 1.5 mm to a maximum of 20 mm by the hot forming process with subsequent process-integrated heat treatment of light metal produced. As part of the process, there is a significantly higher freedom of design of the components compared to cold-formed parts, as well as an improvement in the quality of the component due to reduced solidification stresses resulting from the forming process. Property profiles of the components to be produced can be adjusted by process variation and not only by varying pre-material dimensions and / or the composition of the starting material.
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