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WO2011000635A1 - Almgsi-band für anwendungen mit hohen umformungsanforderungen - Google Patents

Almgsi-band für anwendungen mit hohen umformungsanforderungen Download PDF

Info

Publication number
WO2011000635A1
WO2011000635A1 PCT/EP2010/057071 EP2010057071W WO2011000635A1 WO 2011000635 A1 WO2011000635 A1 WO 2011000635A1 EP 2010057071 W EP2010057071 W EP 2010057071W WO 2011000635 A1 WO2011000635 A1 WO 2011000635A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
strip
hot
aluminum strip
aluminum
state
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/057071
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henk-Jan Brinkman
Dietmar Schröder
Eike Brünger
Kai-Friedrich Karhausen
Thomas Wirtz
Original Assignee
Hydro Aluminium Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=40910784&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2011000635(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hydro Aluminium Deutschland Gmbh filed Critical Hydro Aluminium Deutschland Gmbh
Priority to CA2766327A priority Critical patent/CA2766327C/en
Priority to JP2012518057A priority patent/JP5981842B2/ja
Priority to RU2012102976/02A priority patent/RU2516214C2/ru
Priority to KR1020127001479A priority patent/KR101401060B1/ko
Priority to CN201080029594.9A priority patent/CN102498229B/zh
Priority to EP10723562.4A priority patent/EP2449145B1/de
Priority to ES10723562T priority patent/ES2746846T3/es
Publication of WO2011000635A1 publication Critical patent/WO2011000635A1/de
Priority to US13/340,225 priority patent/US10047422B2/en
Priority to US14/928,122 priority patent/US10612115B2/en

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
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    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
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    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/05—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys of the Al-Si-Mg type, i.e. containing silicon and magnesium in approximately equal proportions

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a strip from an AlMgSi alloy, in which an ingot of AlMgSi alloy is cast, the roll ingot is subjected to homogenization, the roll bar rolled to rolling temperature is hot rolled and then optionally cold rolled to final thickness. Moreover, the invention relates to an aluminum strip of an AlMgSi alloy and its advantageous use.
  • Aluminum alloy sheets for the production of hoods and other body parts of a motor vehicle particularly important.
  • AlMgSi alloys whose main alloying components are magnesium and Are silicon, have relatively high strengths at the same time good forming behavior and excellent
  • AlMgSi alloys are the same
  • Alloy types AA6XXX for example, the alloy types AA6016, AA6014, AA6181, AA6060 and AA6111.
  • Aluminum strips are made of an AlMgSi alloy
  • the state T6 is set after quenching by thermal aging at temperatures between 100 0 C and 220 0 C.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method for producing an aluminum strip of an AlMgSi alloy and an aluminum strip available, which has a higher elongation in the state T4 and thus allows higher degrees of deformation in the production of structural components.
  • the present invention is based on the object to propose advantageous uses of a sheet produced from the aluminum strip according to the invention.
  • the above-indicated object for a method for producing a strip from an AlMgSi alloy is achieved in that the hot strip immediately after the discharge from the last hot roll pass a temperature of 130 0 C,
  • the hot strip preferably has a maximum temperature of 100 0 C and the hot strip is wound at this or a lower temperature.
  • Quenching ie by accelerated cooling, can be significantly reduced. Due to the rapid cooling of a hot strip temperature between 230 0 C and 550 0 C to a maximum of 130 0 C, preferably at most 100 0 C at the outlet of the last hot rolling pass, the structural state of the hot strip is frozen, so that coarse precipitates can no longer form.
  • the resulting aluminum strip has a clear after solution heat treatment and quenching to final thickness improved elongation at normal strengths in state T4 and equal or even improved curability to state T6. This combination of properties has not yet been achieved for strips of AlMgSi alloys.
  • this cooling process takes place within the last two hot rolling passes, i. the
  • a board cooler consists of an arrangement of cooling or
  • Lubricant nozzles which a rolling emulsion on the
  • the sinker cooler is often present in a hot rolling mill to roll rolled hot strip before
  • the invention To set the winding temperature.
  • the hot rolling temperature is above the recrystallization temperature of a metal, ie at
  • penultimate hot rolling pass at least 230 0 C, preferably above 400 ° C, according to a next embodiment of
  • inventive method achieved that particularly small MgaSi excretions are present in the quenched hot strip, since the largest proportion of alloying components
  • Magnesium and silicon are present at these temperatures in the dissolved state in the aluminum matrix. This advantageous state of the hot strip is quasi “frozen” by quenching.
  • the thickness of the finished hot strip is 3 mm to 12 mm, preferably 3.5 mm to 8 mm, so that conventional cold rolling stands for cold rolling can be used.
  • the aluminum alloy used is from
  • Alloy type AA ⁇ xxx preferably AA6014, AA6016, AA6060, A ⁇ III or AA6181.
  • All alloy types AA ⁇ xxx have in common that they have a particularly good forming behavior characterized by high elongation values in the state T4 and very high
  • the finished rolled aluminum strip is a
  • Heat treatment wherein the aluminum strip is heated to more than 100 0 C and then at a temperature of more than 55 0 C, preferably more than 85 0 C wound and outsourced.
  • This embodiment of the method after cold aging by a shorter heating phase at lower temperatures, allows to set the state T6 in the aluminum strip or sheet in which the sheet-formed or strip-formed components are used in the application.
  • This rapid curing aluminum strip is for this purpose heated to temperatures of about 185 0 C for only 20 min. In order to achieve the higher yield limits in the state T ⁇ .
  • the elongation at break values Aso of the aluminum strips produced with this embodiment of the method according to the invention are slightly below 29%.
  • the aluminum strip produced according to the invention is still characterized by a very good uniform elongation A 9 of more than 25% after aging in state T4.
  • Equal expansion A g is the maximum elongation of the sample at which no constriction of the sample is observed during the tensile test.
  • the sample is in the range of
  • the uniform elongation significantly influences the forming behavior, since this determines the maximum degree of deformation of the material used in practice. In this respect, with the inventive method a
  • An aluminum alloy of the type AA6016 has the following
  • the strength of the aluminum tape is suitable for magnesium contents of less than 0.25% by weight.
  • Proportion should be limited to a maximum of 0.5% by weight in order to prevent gross precipitation.
  • Copper content to a maximum of 0.2 wt .-% leads above all to improved corrosion resistance of the aluminum alloy in the specific application.
  • the manganese content of less than 0.2% by weight reduces the tendency to form coarser Mangangausscheidungen.
  • chromium ensures a fine microstructure, it should be limited to 0.1% by weight in order to avoid coarse precipitation.
  • a reduction of the zinc content to a maximum of 0.1% by weight improves in particular the corrosion resistance of the aluminum alloy or of the finished sheet in the respective application.
  • titanium provides grain refining during casting, but should be limited to a maximum of 0.1% by weight for a good grain size
  • An aluminum alloy of the type AA6060 has the following
  • Residual Al and unavoidable impurities up to a total of 0.15%, individually up to a maximum of 0.05%.
  • inventive method can be prevented, so that a sheet having an improved elongation and high
  • Sheets can be provided. The lesser
  • An aluminum alloy of the type AA6014 has the following
  • Residual Al and unavoidable impurities up to a total of 0.15%, individually up to a maximum of 0.05%.
  • An aluminum alloy of type AA6181 has the following
  • Residual Al and unavoidable impurities up to a total of 0.15%, individually up to a maximum of 0.05%.
  • An aluminum alloy of type AA6111 has the following
  • Residual Al and unavoidable impurities up to a total of 0.15%, individually up to a maximum of 0.05%. Due to the increased copper content, the AA6111 alloy generally shows higher strength values in the T6 operating condition, but is known as
  • an aluminum strip consisting of an AlMgSi alloy, characterized in that the
  • the delivery state T4 is usually by a solution treatment with quenching and a
  • Aluminum strip according to the invention therefore permits maximum degrees of deformation due to the high elongation values with maximum values for the yield strength RpO, 2 in the finished sheet metal or
  • the uniform elongation A g is more than 25%.
  • the uniform expansion significantly determines the maximum degree of deformation of the aluminum strip or the sheet produced therefrom in the manufacture of components, since uncontrolled constrictions during manufacture avoided Need to become.
  • the aluminum strip according to the invention has a particularly high forming reserve with respect to constrictions and can therefore be converted to components with greater process reliability.
  • the aluminum strip according to the invention in state T6 that is to say in the use state or application state, has a yield strength RpO, 2 of more than 185 MPa at an elongation A ⁇ 0 of at least 15%.
  • the aluminum strip according to the invention produced aluminum tapes in the state T6, which have undergone a hot aging at 205 ° C / 30 min. After a solution heat treatment and quenching (state T4). Due to the high yield strengths in the state T6 with very good elongation values in the state T4, the aluminum strip according to the invention is suitable, for example, for use in the
  • T6 temper an Dehngrenzendifferenz ⁇ RpO, 2 between T6 and T4 of at least 80 MPa.
  • the increase in the yield strength from state T4 to state T6 is particularly high in the case of the aluminum strip according to the invention.
  • Aluminum strip can therefore be converted very well in the condition T4 and then put into a high-strength condition (state T6) by heat aging.
  • state T6 For the necessary, complex shapes and the required high strength values or elongation limits, for example in the
  • Automotive engineering is a good hardenability for the
  • the aluminum strip produced according to the invention after its preparation is subjected to a solution annealing with subsequent heat treatment and in the state T4 a uniform elongation A g of more than 25% in a
  • Condition T ⁇ can be 185 0 C for 20 min
  • the aluminum strip has a uniform elongation A g of more than 25% in the rolling direction, transversely to the rolling direction and diagonally to the rolling direction, a particularly isotropic forming capability can be achieved.
  • the aluminum strips have a thickness of 0.5 mm to 12 mm.
  • Aluminum strips with thicknesses of 0.5 mm to 2 mm are preferably used for body parts, for example in the automotive industry, while aluminum strips with larger thicknesses of 2 to 4.5 mm, for example, in
  • Individual components can also be manufactured in a cold-rolled strip with a thickness of up to 6 mm.
  • aluminum strips with thicknesses of up to 12 mm can be used. These very thick aluminum strips are usually provided only by hot rolling.
  • the aluminum alloy of Alloy-type aluminum tape A ⁇ xxx preferably
  • the above object is according to a third teaching of the present invention by the use of a sheet produced from an aluminum strip according to the invention as a component, chassis or Structural part and sheet in automotive, aircraft or rail vehicle construction, in particular as a component, chassis part, exterior or
  • Inner panel in the automotive industry, preferably as
  • Bodywork component solved. Especially visible
  • Body parts such as hoods, fenders, etc.
  • the outer skin parts of a rail vehicle or aircraft benefit from the high yield strengths RpO, 2 with good
  • FIG. 1 is a schematic ⁇ ffaufdiagramm an embodiment of the A method according to the invention for producing a strip of a MgSi-aluminum alloy comprising the steps of a) producing and homogenizing the rolling ingot, b) hot rolling, c)
  • an aluminum alloy ingot 1 having the following alloy constituents in weight percent is poured: 0.35% ⁇ Mg ⁇ 0.6%,
  • Residual Al and unavoidable impurities up to a total of 0.15%, individually up to a maximum of 0.05%.
  • the rolled ingot thus produced is at a
  • Fig Ib is shown as the rolling ingot 1 in the present embodiment of the invention
  • the ingot 1 has a temperature of 230 to 550 0 C during hot rolling.
  • this Embodiment has after leaving the hot rolling mill 3 and before the penultimate hot rolling pass the hot strip. 4
  • this hot strip temperature of at least 400 0 C, the quenching of the hot strip 4 under
  • the sinker cooler 5 shown only schematically sprayed the hot strip 4 with cooling
  • Embodiment only a temperature of 95 0 C and will then be wound on the take-up reel 6.
  • the hot strip 4 has a maximum temperature of 130 ° C. or a maximum of 100 ° C. directly at the outlet of the last hot rolling pass or optionally in the last two hot rolling passes using the sinker 5 and the work rolls of the hot rolling stand 3 to one
  • the hot strip with a thickness of 3 to 12 mm, preferably 3.5 to 8 mm is wound on the take-up reel 6. As already stated, is the
  • Coiling temperature in the present embodiment less than 95 0 C.
  • no or only a few coarse Mg 2 Si precipitates can now form in the wound hot strip 4.
  • the hot strip 4 has a very favorable for further processing crystal state and can be unwound from the unwinding reel 7, for example, fed to a cold rolling mill 9 and back on a
  • the resulting cold-rolled strip 11 is wound up. Subsequently, it is supplied to a solution annealing and quenching 10, Fig. Id). For this purpose, it is again unwound from the coil 12, solution-annealed in an oven 10 and quenched again wound into a coil 13.
  • the aluminum strip can then be delivered after a cold aging at room temperature in the state T4 with maximum formability.
  • the aluminum strip 11 can be singulated into individual sheets, which after a
  • Chassis applications or components such as brake anchor plates may alternatively be performed piece annealing and the sheets are then quenched.
  • the aluminum strip or the aluminum sheet is brought by hot aging at 100 0 C to 220 0 C to achieve maximum values for the yield strength. For example, a hot aging at 205 0 C / 30 min. Performed.
  • the aluminum strips produced according to the illustrated embodiment for example, after cold rolling a thickness of 0.5 to 4.5 mm. Tape thicknesses of 0.5 to 2 mm are usually for bodywork applications or
  • Forming of the sheets are carried out and still high strengths in the operating condition (T6) of the final product are needed.
  • the aluminum strips contain aluminum and impurities as a residual proportion, individually not more than 0.05% by weight and in total not more than 0.15% by weight.
  • the bands (samples) 409 and 410 were with a
  • the T6 state was achieved by heat aging at 205 ° C. for 30 minutes. It was found that the advantageous Gefuge, which was adjusted by the inventive method in the band 409 and 410, with increased yield strength RpO, 2 and strength Rm an increase in the elongation Aso enabled.
  • This structure leads to the particularly advantageous combination of high elongation At break A 8 o of at least 30% or at least 30% at very high values for the yield strength RpO, 2 of 80 to 140 MPa.
  • the yield strength can increase to over 185 MPa, with the elongation A 80
  • Embodiments of the invention despite the increased elongation values of more than 15%, a very good increase in the yield strength in the heat-aging state T6 at a
  • the elongation at break values A g and A 8 o, the elongation limit values RpO, 2 and the tensile strength values Rm in the following tables were measured according to DIN EN. The measured values could be verified in state T4 by measurements on other strips.
  • the aluminum alloys of bands A and B had the following composition: 0.25% ⁇ Mg ⁇ 0, 6%,
  • the hot strip was wound up to 95 ° C. within the last two hot rolling passes and then cold rolled to a final thickness of 1.0 mm or 3.0 mm.
  • the bands A and B were solution-annealed and after one
  • Aluminum strips were this briefly heated to about 100 0 C and then wound at a temperature of greater than 85 0C, in this case at 88 ° C and aged cold.
  • Table 4 shows the composition of tape 342 which was treated with the additional heat treatment after solution heat treatment and quenching.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus einer AlMgSi-Legierung, bei welchem ein Walzbarren aus einer AlMgSi-Legierung gegossen wird, der Walzbarren einer Homogenisierung unterzogen wird, der auf Walztemperatur gebrachte Walzbarren warmgewalzt und anschließend optional auf Enddicke kaltgewalzt wird. Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes aus einer AlMgSi-Legierung sowie ein Aluminiumband zur Verfügung zu stellen, welches bei gleichbleibender Festigkeit eine höhere Bruchdehnung aufweist und insofern höhere Umformgrade bei der Herstellung von Strukturblechen ermöglicht, wird dadurch gelöst, dass das Warmband unmittelbar am Auslauf des letzten Walzstichs eine Temperatur von maximal 130 °C, vorzugsweise auf eine Temperatur maximal als 100 °C aufweist und das Warmband mit dieser oder einer geringeren Temperatur aufgewickelt wird.

Description

AlMgSi-Band für Anwendungen mit hohen Umformungsanforderungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus einer AlMgSi-Legierung, bei welchem ein Walzbarren aus einer AlMgSi-Legierung gegossen wird, der Walzbarren einer Homogenisierung unterzogen wird, der auf Walztemperatur gebrachte Walzbarren warmgewalzt wird und anschließend optional auf Enddicke kaltgewalzt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Aluminiumband aus einer AlMgSi- Legierung sowie dessen vorteilhafte Verwendung.
Vor allem im Kraftfahrzeugbau aber auch in anderen
Anwendungsgebieten, beispielsweise dem Flugzeugbau oder Schienenfahrzeugbau werden Bleche aus Aluminiumlegierungen benötigt, welche sich nicht nur durch besonders hohe
Festigkeitswerte auszeichnen, sondern gleichzeitig ein sehr gutes Umformverhalten aufweisen und hohe Umformgrade
ermöglichen. Im Kraftfahrzeugbau sind typische
Anwendungsgebiete die Karosserie und Fahrwerkteile. Bei sichtbaren, lackierten Bauteilen, beispielsweise außen sichtbaren Karosserieblechen, kommt hinzu, dass das Umformen der Werkstoffe so erfolgen muss, dass die Oberfläche nach der Lackierung nicht durch Fehler wie Fließfiguren oder
Zugrilligkeit (Roping) beeinträchtigt ist. Dies ist
beispielsweise für die Verwendung von
Aluminiumlegierungsblechen zur Herstellung von Motorhauben und anderen Karosseriebauteilen eines Kraftfahrzeuges besonders wichtig. Es schränkt die Werkstoffwahl hinsichtlich der Aluminiumlegierung allerdings ein. Insbesondere AlMgSi- Legierungen, deren Hauptlegierungsbestandteile Magnesium und Silizium sind, weisen relativ hohe Festigkeiten auf bei gleichzeitig gutem Umformverhalten sowie hervorragender
Korrosionsbeständigkeit. AlMgSi-Legierungen sind die
Legierungstypen AA6XXX, beispielsweise der Legierungstyp AA6016, AA6014, AA6181, AA6060 und AA6111. Üblicherweise werden Aluminiumbänder aus einer AlMgSi-Legierung durch
Gießen eines Walzbarrens, Homogenisieren des Walzbarrens, Warmwalzen des Walzbarrens und Kaltwalzen des Warmbandes hergestellt. Die Homogenisierung des Walzbarrens erfolgt bei einer Temperatur von 380 bis 580 0C für mehr als eine Stunde. Durch ein abschließendes Lösungsglühen mit nachfolgendem Abschrecken und Kaltauslagern etwa bei Raumtemperatur für mindestens drei Tage können die Bänder im Zustand T4
ausgeliefert werden. Der Zustand T6 wird nach dem Abschrecken durch eine Warmauslagerung bei Temperaturen zwischen 100 0C und 220 0C eingestellt.
Problematisch ist, dass in warmgewalzten Aluminiumbändern aus AlMgSi-Legierungen grobe Mg2Si-Ausscheidungen vorliegen, welche im anschließenden Kaltwalzen durch hohe Umformgrade gebrochen und verkleinert werden. Warmbänder einer AlMgSi- Legierung werden in der Regel in Dicken von 3 mm bis 12 mm hergestellt und einem Kaltwalzen mit hohen Umformgraden zugeführt. Da der Temperaturbereich in dem sich die AlMgSi- Phasen bilden, beim konventionellen Warmwalzen sehr langsam durchlaufen wird, bilden sich diese Phasen sehr grob aus. Der Temperaturbereich zur Bildung der obengenannten Phasen ist legierungsabhängig aber liegt zwischen 5500C und 2300C. Es konnte experimentell nachgewiesen werden, dass diese groben Phasen im Warmband die Dehnung des Endprodukts negativ beeinflussen. Das bedeutet, dass das Umformverhalten von Aluminiumbändern aus AlMgSi-Legierungen bisher nicht
vollständig ausgeschöpft werden konnte.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes aus einer AlMgSi-Legierung sowie ein Aluminiumband zur Verfügung zu stellen, welches im Zustand T4 eine höhere Dehnung aufweist und insofern höhere Umformgrade bei der Herstellung von beispielsweise Strukturbauteilen ermöglicht. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, vorteilhafte Verwendungen eines aus dem erfindungsgemäßen Aluminiumband hergestellten Blechs vorzuschlagen.
Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung eines Bandes aus einer AlMgSi-Legierung dadurch gelöst, dass das Warmband unmittelbar nach dem Auslauf aus dem letzten Warmwalzstich eine Temperatur von maximal 130 0C,
vorzugsweise eine Temperatur von maximal 100 0C aufweist und das Warmband mit dieser oder einer geringeren Temperatur aufgewickelt wird.
Es hat sich gezeigt, dass die Größe der Mg2Si-Ausscheidungen in einem Warmband einer AlMgSi-Legierung durch ein
Abschrecken, d.h. durch eine beschleunigte Abkühlung, deutlich verringert werden kann. Durch das schnelle Abkühlen von einer Warmbandtemperatur zwischen 230 0C und 550 0C auf maximal 130 0C, vorzugsweise maximal 100 0C am Auslauf des letzten Warmwalzstichs wird der Gefügezustand des Warmbandes eingefroren, so dass sich grobe Ausscheidungen nicht mehr bilden können. Das resultierende Aluminiumband weist nach einem Lösungsglühen und Abschrecken an Enddicke eine deutlich verbesserte Dehnung bei üblichen Festigkeiten im Zustand T4 auf und eine gleiche oder sogar verbesserte Aushärtbarkeit zum Zustand T6. Diese Eigenschaftskombination ist bei Bändern aus AlMgSi-Legierungen bisher nicht erreicht worden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dieser Abkühlvorgang innerhalb der letzten beiden Warmwalzstiche, d.h. die
Abkühlung auf 130 0C und weniger erfolgt innerhalb von
Sekunden, maximal innerhalb von fünf Minuten. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Vorgehensweise die erhöhten
Dehnungswerte bei üblichen Festigkeits- bzw. Dehngrenzwerten im Zustand T4 und die verbesserte Aushärtbarkeit im Zustand T6 besonders prozesssicher erreicht werden.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird eine besonders wirtschaftliche Realisierung des Verfahrens dadurch erzielt, dass das Warmband unter Verwendung von mindestens einem Platinenkühler und der mit Emulsion beaufschlagten Warmwalzstiche selbst auf
Aufwickeltemperatur abgeschreckt wird. Ein Platinenkühler besteht aus einer Anordnung von Kühl- bzw.
Schmiermitteldüsen, welche eine Walzemulsion auf das
Aluminiumband sprühen. Der Platinenkühler ist häufig in einem Warmwalzwerk vorhanden, um gewalzte Warmbänder vor dem
Warmwalzen auf Walztemperatur zu kühlen und die
Aufwickeltemperatur einzustellen. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann somit auf konventionellen Anlagen ohne spezielle Zusatzeinrichtungen zum Einsatz gebracht werden. Per Definition liegt die Warmwalztemperatur oberhalb der Rekristallisationstemperatur eines Metalls, also bei
Aluminium oberhalb ca. 230 0C. Entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung liegt die Aufwickeltemperatur mit 130 0C aber deutlich unterhalb dieser prozessüblichen
Bedingungen . Beträgt die Warmwalztemperatur des Warmbandes vor dem
vorletzten Warmwalzstich mindestens 230 0C, vorzugsweise über 400 °C, wird gemäß einer nächsten Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht, dass besonders kleine MgaSi-Ausscheidungen im abgeschreckten Warmband vorhanden sind, da der größte Anteil der Legierungsbestandteile
Magnesium und Silizium bei diesen Temperaturen im gelösten Zustand in der Aluminiummatrix vorliegen. Dieser vorteilhafte Zustand des Warmbandes wird durch das Abschrecken quasi "eingefroren" .
Die Dicke des fertigen Warmbandes beträgt 3 mm bis 12 mm, vorzugsweise 3,5 mm bis 8 mm, so dass übliche Kaltwalzgerüste für das Kaltwalzen verwendet werden können. Vorzugsweise ist die verwendete Aluminiumlegierung vom
Legierungstyp AAβxxx, vorzugsweise AA6014, AA6016, AA6060, AÄβlll oder AA6181. Allen Legierungstypen AAβxxx ist gemein, dass sie ein besonders gutes Umformverhalten gekennzeichnet durch hohe Dehnungswerte im Zustand T4 sowie sehr hohe
Festigkeiten bzw. Dehngrenzen im Einsatzzustand T6,
beispielsweise nach einem Warmauslagern bei 205 °C / 30 Min. aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das fertig gewalzte Aluminiumband einer
Wärmebehandlung unterzogen, wobei das Aluminiumband auf mehr als 100 0C erwärmt wird und anschließend mit einer Temperatur von mehr als 55 0C, vorzugsweise mehr als 85 0C aufgewickelt und ausgelagert. Diese Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht es nach der Kaltauslagerung durch eine kürzere Erwärmungsphase mit niedrigeren Temperaturen den Zustand T6 in dem Aluminiumband oder Blech einzustellen, in welchem die zu Bauteilen umgeformten Bleche oder Bänder in der Anwendung eingesetzt werden. Diese schnellaushärtende Aluminiumbänder werden hierzu auf Temperaturen von etwa 185 0C für lediglich 20 Min. erwärmt, um die höheren Streckgrenzwerte im Zustand Tβ zu erreichen. Zwar liegen die Bruchdehnungswerte Aso der mit dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Aluminiumbänder leicht unterhalb von 29 %. Das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband zeichnet sich aber nach der Auslagerung im Zustand T4 weiterhin durch eine sehr gute Gleichmaßdehnung A9 von mehr als 25 % aus. Unter der Gleichmaßdehnung Ag versteht man die maximale Dehnung der Probe, bei welcher sich beim Zugversuch keine Einschnürung der Probe zeigt. Die Probe wird im Bereich der
Gleichmaßdehnung also gleichmäßig gedehnt. Der Wert für die Gleichmaßdehnung lag bisher bei ähnlichen Werkstoffen bei maximal 22 % bis 23 %. Die Gleichmaßdehnung beeinflusst maßgeblich das Umformverhalten, da diese den in der Praxis verwendeten maximalen Umformgrad des Werkstoffs bestimmt. Insofern kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein
Aluminiumband mit sehr guten Umformeigenschaften zur
Verfügung gestellt werden, welches auch über eine
beschleunigte Warmauslagerung (185°C/120 Min.) in den Zustand T6 überführt werden kann. Eine Aluminiumlegierung vom Typ AA6016 weist folgende
Legierungsbestandteile in Gewichtsprozent auf: 0 , 25 % < Mg < 0 , 6 % ,
1 , 0 % < Si < 1 , 5 % ,
Fe < 0 , 5 % ,
Cu < 0 , 2 % ,
Mn < 0 , 2 % ,
Cr < 0 , 1 % ,
Zn < 0 , 1 % ,
Ti < 0 , 1 %
und Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %.
Bei Magnesiumgehalten von weniger als 0,25 Gew.-% ist die Festigkeit des Äluminiumbandes, welches für
Strukturanwendungen vorgesehen ist zu gering, andererseits verschlechtert sich die ümformbarkeit bei Magnesiumgehalten oberhalb von 0,6 Gew.-%. Silizium ist im Zusammenspiel mit Magnesium im Wesentlichen für die Aushärtbarkeit der
Aluminiumlegierung verantwortlich und somit auch für die hohen Festigkeiten, welche im Anwendungsfall beispielsweise nach einem Lackiereinbrennen erzielt werden können. Bei Si- Gehalten von weniger als 1,0 Gew.-% ist die Aushärtbarkeit des Aluminiumbandes verringert, so dass im Anwendungsfall nur verringerte Festigkeiten bereitgestellt werden können. Si- Gehalte von mehr als 1,5 Gew.-% führen aber zu Gießproblemen im Hinblick auf die Herstellung des Walzbarrens. Der Fe-
Anteil sollte auf maximal 0,5 Gew-% begrenzt werden, um grobe Ausscheidungen zu verhindern. Eine Beschränkung des
Kupfergehalts auf maximal 0,2 Gew.-% führt vor allem zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierung in der spezifischen Anwendung. Der Mangangehalt von weniger als 0,2 Gew.-% verringert die Tendenz zur Bildung von gröberen Mangangausscheidungen. Chrom sorgt zwar für ein feines Gefüge, ist aber auf 0,1 Gew.-% zu beschränken, um ebenfalls grobe Ausscheidungen zu vermeiden. Das
Vorhandensein von Mangan verbesserte dagegen die
Schweißbarkeit durch Verringerung der Rissneigung
beziehungsweise Abschreckempfindlichkeit des
erfindungsgemäßen Aluminiumbandes. Eine Reduzierung des Zink- Gehaltes auf maximal 0,1 Gew.-% verbessert insbesondere die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierung bzw. des fertigen Blechs in der jeweiligen Anwendung. Dagegen sorgt Titan für eine Kornfeinung während des Gießens, sollte aber auf maximal 0,1 Gew.-% beschränkt werden, um eine gute
Gießbarkeit der Aluminiumlegierung zu gewährleisten. Eine Aluminiumlegierung vom Typ AA6060 weist folgende
Legierungsbestandteile in Gewichtsprozent auf:
0,35 % < Mg < 0, 6 %,
0,3 % < Si < 0, 6 %,
0,1 % < Fe < 0,3 %
Cu < 0,1 %,
Mn < 0,1 %,
Cr < 0,05 %,
Zn < 0, 10 %,
Ti < 0,1 % und
Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %.
Die Kombination aus genau vorgegebenem Magnesiumgehalt mit einem im Vergleich zur ersten Ausführungsform reduzierten Si- Gehalt und eng spezifiziertem Fe-Gehalt ergibt eine Aluminiumlegierung, bei welcher besonders gut die Bildung Mg2Si Ausscheidungen nach dem Warmwalzen mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren verhindert werden kann, so dass ein Blech mit einer verbesserten Dehnung und hohen
Dehngrenzen im Vergleich zu konventionell hergestellten
Blechen bereitgestellt werden kann. Die geringeren
Obergrenzen der Legierungsbestandteile Cu, Mn und Cr
verstärken den Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich. Hinsichtlich der Auswirkungen der Obergrenze von Zn und Ti wird auf die Ausführungen zur ersten
Ausführungsform der Aluminiumlegierung verwiesen.
Eine Aluminiumlegierung vom Typ AA6014 weist folgende
Legierungsbestandteile in Gewichtsprozent auf:
0,4 % < Mg < 0,8 %,
0,3 % < Si < 0,6 %,
Fe < 0,35 %
Cu < 0,25 %,
0,05 % < Mn < 0,20 %,
Cr < 0,20 %,
Zn < 0, 10 %,
0,05 % < V < 0,20 %,
Ti < 0,1 % und
Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %.
Eine Aluminiumlegierung vom Typ AA6181 weist folgende
Legierungsbestandteile in Gewichtsprozent auf:
0,6 % < Mg < 1,0 %, 0,8 % < Si ≤ 1,2 %,
Fe < 0,45 %
Cu < 0,10 %,
Mn < 0, 15 %,
Cr < 0,10 %,
Zn < 0,20 %,
Ti < 0,1 % und
Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %.
Eine Aluminiumlegierung vom Typ AA6111 weist folgende
Legierungsbestandteile in Gewichtsprozent auf:
0,5 % < Mg < 1, 0 %,
0,7 % < Si < 1,1 %,
Fe < 0,40 %
0,50 % < Cu < 0,90 %,
0, 15 % < Mn < 0,45 %,
Cr < 0, 10 %,
Zn < 0, 15 %,
Ti < 0,1 % und
Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %. Die Legierung AA6111 zeigt grundsätzlich augrund des erhöhten Kupfergehaltes höhere Festigkeitswerte im Einsatzzustand T6, ist aber als
korrosionsanfälliger anzustufen.
Alle aufgezeigten Aluminiumlegierungen sind spezifisch in ihren Legierungsbestandteilen auf unterschiedliche
Anwendungen angepasst. Wie bereits ausgeführt, zeigen Bänder aus diese Aluminiumlegierungen, welche unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden, besonders hohe Dehnungswerte im Zustand T4 gepaart mit einer besonders ausgeprägten Steigerung der Dehngrenze beispielsweise nach einem Warmauslagern bei 205 0C / 30 Min.. Dies gilt auch für die nach dem Lösungsglühen einer Wärmebehandlung unterzogenen Aluminiumbändern im Zustand T4.
Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Aluminiumband bestehend aus einer AlMgSi-Legierung, dadurch erreicht, dass das
Aluminiumband im Zustand T4 eine Bruchdehnung Ago von
mindestens 30 % bei einer Dehngrenze RpO, 2 von 80 bis 140 MPa aufweist. Der Auslieferungszustand T4 wird üblicherweise durch ein Lösungsglühen mit Abschrecken und einer
anschließenden Lagerung bei Raumtemperatur für mindestens drei Tage erreicht, da dann die Eigenschaften der
lösungsgeglühten Bleche oder Bänder stabil sind. Die
Kombination aus Bruchdehnung Aso und Dehngrenze RpO, 2 des erfindungsgemäßen Aluminiumbandes ist mit bisher bekannten AlMgSi-Legierungen nicht erreicht worden. Das
erfindungsgemäße Aluminiumband ermöglicht daher maximale Umformgrade aufgrund der hohen Dehnungswerte mit maximalen Werten für die Dehngrenze RpO, 2 im fertigen Blech bzw.
Bauteil .
Besonders vorteilhafte Umformeigenschaften erreicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen MgSi-Aluminiumbands dadurch, dass zusätzlich die Gleichmaßdehnung Ag mehr als 25 % beträgt. Die Gleichmaßdehnung bestimmt maßgeblich den maximalen Umformgrad des Aluminiumbandes bzw. des daraus hergestellten Blechs bei der Herstellung von Bauteilen, da unkontrollierte Einschnürungen bei der Herstellung vermieden werden müssen. Das erfindungsgemäße Aluminiumband hat eine besonders hohe Umformreserve in Bezug auf Einschnürungen und kann deshalb prozesssicherer zu Bauteilen umgeformt werden. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Aluminiumband im Zustand T6, also im Einsatzzustand bzw. Änwendungszustand, eine Dehngrenze RpO, 2 von mehr als 185 MPa bei einer Dehnung Aβo von mindestens 15 % auf. Diese Werte wurden bei
erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbändern im Zustand T6 gemessen, welche eine Warmauslagerung bei 205 °C/30 Min. nach einem Lösungsglühen und Abschrecken (Zustand T4) durchlaufen haben. Aufgrund der hohen Dehngrenzen im Zustand T6 bei sehr guten Dehnungswerten im Zustand T4 ist das erfindungsgemäße Aluminiumband beispielsweise für die Verwendung im
Kraftfahrzeugbau besonders gut geeignet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das lösungsgeglühte und abgeschreckte Aluminiumband nach einer Warmauslagerung bei 205 0C / 30 Min. im Zustand T6 eine Dehngrenzendifferenz ΔRpO,2 zwischen Zustand T6 und T4 von mindestens 80 MPa auf. Die Steigerung der Dehngrenze vom Zustand T4 in den Zustand T6 ist bei dem erfindungsgemäßen Aluminiumband besonders hoch. Das erfindungsgemäße
Aluminiumband kann deshalb im Zustand T4 sehr gut umgeformt und anschließend durch ein Warmauslagern in einen hochfesten Einsatzzustand (Zustand T6) versetzt werden kann. Bei den notwendigen, komplexen Formgebungen und den geforderten hohen Festigkeitswerten bzw. Dehngrenzen, beispielsweise im
Kraftfahrzeugbau, ist eine gute Aushärtbarkeit für die
Herstellung komplexer Bauteile von besonderem Vorteil. Ein schnell aushärtendes MgSi-Aluminiumband mit
hervorragenden Umformeigenschaften kann dadurch
bereitgestellt werden, dass das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband nach dessen Herstellung einem Lösungsglühen mit anschließender Wärmebehandlung unterzogen wird und im Zustand T4 eine Gleichmaßdehnung Ag von mehr als 25 % bei einer
Dehngrenze RpO, 2 von 80 bis 140 MPa aufweist. Wie ausgeführt, kann mit dieser Variante ein schnellaushärtbares und zugleich sehr gut umformbares MgSi-Aluminiumband zur Verfügung
gestellt werden. Die Warmauslagerung zur Erzielung des
Zustandes Tβ kann 185 0C für 20 Min. erfolgen, um die
erforderlichen Dehngrenzsteigerungen zu erzielen.
Weist das Äluminiumband gemäß einer nächsten Ausgestaltung eine Gleichmaßdehnung Ag von mehr als 25 % in Walzrichtung, quer zur Walzrichtung und diagonal zur Walzrichtung auf, kann ein besonders isotropes Umformvermögen ermöglicht werden.
Vorzugsweise weisen die Aluminiumbänder eine Dicke von 0,5 mm bis 12 mm auf. Aluminiumbänder mit Dicken von 0,5 mm bis 2 mm werden vorzugsweise für Karosserieteile beispielsweise im Kraftfahrzeugbau verwendet, während Aluminiumbänder mit größeren Dicken von 2 bis 4,5 mm beispielsweise in
Fahrwerksteilen im Kraftfahrzeugbau Anwendungen finden.
Einzelne Komponenten können im Kaltband auch mit einer Dicke von bis 6 mm gefertigt werden. Daneben können in spezifischen Anwendungen auch Äluminiumbänder mit Dicken von bis zu 12 mm verwendet werden. Diese Aluminiumbänder mit sehr großer Dicke werden üblicherweise nur durch Warmwalzen bereitgestellt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aluminiumbandes ist die Aluminiumlegierung des Aluminiumbandes vom Legierungstyp AÄβxxx, vorzugsweise
AA6014, AA6016, AA6060, AA6111 oder AA6181. Hinsichtlich der Vorteile dieser Aluminiumlegierungen wird auf die
Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen.
Aufgrund der hervorragenden Kombination zwischen guter
Umformbarkeit im Zustand T4, hoher Korrosionsbeständigkeit sowie hohen Werten für die Dehngrenze RpO, 2 im Einsatzzustand (Zustand Tβ) wird die oben aufgeführte Aufgabe gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung eines aus einem erfindungsgemäßen Aluminiumband hergestellten Blechs als Bauteil, Fahrwerks- oder Strukturteil und -blech im Kraftfahrzeug-, Flugzeug- oder Schienenfahrzeugbau, insbesondere als Komponente, Fahrwerksteil, Außen- oder
Innenblech im Kraftfahrzeugbau, vorzugsweise als
Karosseriebauelement, gelöst. Vor allem sichtbare
Karosserieteile, beispielsweise Motorhauben, Kotflügel etc. sowie Außenhautteile eines Schienenfahrzeugs oder Flugzeugs profitieren von den hohen Dehngrenzen RpO, 2 bei guten
Oberflächeneigenschaften auch nach einem Umformen mit hohen Umformgraden .
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das
erfindungsgemäße Verfahren sowie das erfindungsgemäße
Aluminiumband und die Verwendung eines daraus hergestellten Blechs auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die in den Patentansprüchen 1 und 6 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur 1 ein schematisches Äblaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Bandes aus einer MgSi-Aluminiumlegierung mit den Schritten a) Herstellen und Homogenisieren des Walzbarrens, b) Warmwalzen, c)
Kaltwalzen und d) mit Lösungsglühen mit Abschrecken.
Zunächst wird ein Walzbarren 1 aus einer Aluminiumlegierung mit den folgenden Legierungsbestandteilen in Gewichtsprozent gegossen : 0,35 % < Mg < 0, 6 %,
0,3 % < Si < 0, 6 %,
0,1 % < Fe < 0,3 %
Cu < 0,1 %,
Mn < 0,1 % ,
Cr < 0,05 %,
Zn < 0,1 %,
Ti < 0,1 % und
Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %.
Der so hergestellte Walzbarren wird bei einer
Homogenisierungstemperatur von etwa 550 0C für 8 h in einem Ofen 2 homogenisiert, so dass die zulegierten
Legierungsbestandteile besonders homogen verteilt im
Walzbarren vorliegen, Fig Ia) .
In Fig Ib) ist dargestellt, wie der Walzbarren 1 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßes
Verfahrens durch ein Warmwalzgerüst 3 reversierend
warmgewalzt wird, wobei der Walzbarren 1 eine Temperatur von 230 bis 550 0C während des Warmwalzens aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel hat nach Verlassen des Warmwalzgerüsts 3 und vor dem vorletzten Warmwalzstich das Warmband 4
vorzugsweise eine Temperatur von mindestens 400 °C.
Vorzugsweise erfolgt bei dieser Warmbandtemperatur von mindestens 400 0C die Abschreckung des Warmbandes 4 unter
Verwendung eines Platinenkühlers 5 und der Arbeitswalzen des Warmwalzgerüstes 3. Der Platinenkühler 5, nur schematisch dargestellt, besprüht das Warmband 4 mit kühlender
Walzemulsion und sorgt für eine beschleunigte Abkühlung des Warmbandes 4. Die Arbeitswalzen des Warmwalzgerüstes 3 sind mit Emulsion beaufschlagt und kühlen das Warmband 4 weiter herunter. Nach dem letzten Walzstich hat das Warmband 4 am Ausgang des Platinenkühlers 5' im vorliegenden
Ausführungsbeispiel lediglich eine Temperatur von 95 0C und wird anschließend über die Aufwickelhaspel 6 aufgewickelt werden .
Dadurch, dass das Warmband 4 unmittelbar am Auslauf des letzten Warmwalzstichs eine Temperatur von maximal 130 0C bzw. maximal 100 0C aufweist bzw. optional in den letzten beiden Warmwalzstichen unter Verwendung des Platinenkühlers 5 und der Arbeitswalzen des Warmwalzgerüstes 3 auf eine
Temperatur unterhalb von 130 0C bzw. unter 1000C gebracht wird, weist das Warmband 4 einen eingefrorenen
Kristallgefügezustand auf, da keine zusätzliche Energie in Form von Wärme für nachfolgende Ausscheidungsvorgänge zur Verfügung steht. Das Warmband mit einer Dicke von 3 bis 12 mm, vorzugsweise 3,5 bis 8 mm wird über die Aufwickelhaspel 6 aufgewickelt. Wie bereits ausgeführt, beträgt die
Aufwickeltemperatur im vorliegenden Ausführungsbeispiel weniger als 95 0C. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können sich in dem aufgewickelten Warmband 4 jetzt keine oder nur wenige grobe Mg2Si-Ausscheidungen bilden. Das Warmband 4 hat einen für die Weiterverarbeitung sehr günstigen Kristallzustand und kann von der Abwickelhaspel 7 abgewickelt beispielsweise einem Kaltwalzgerüst 9 zugeführt und wieder auf einer
Aufwickelhaspel 8 aufgewickelt werden, Fig. Ic) .
Das resultierende, kaltgewalzte Band 11 wird aufgewickelt. Anschließend wird es einem Lösungsglühen und Abschrecken 10 zugeführt, Fig. Id). Hierzu wird es erneut vom Coil 12 abgewickelt, in einem Ofen 10 lösungsgeglüht und abgeschreckt wieder zu einem Coil 13 aufgewickelt. Das Aluminiumband kann dann nach einer Kaltauslagerung bei Raumtemperatur im Zustand T4 mit maximaler Umformbarkeit ausgeliefert werden.
Alternativ (nicht dargestellt) kann das Aluminiumband 11 in einzelne Bleche vereinzelt werden, welche nach einem
Kaltauslagern im Zustand T4 vorliegen. Bei größeren Aluminiumbanddicken, beispielsweise bei
Fahrwerksanwendungen oder Komponenten wie beispielsweise Bremsankerplatten können auch alternativ Stückglühungen durchgeführt werden und die Bleche anschließend abgeschreckt werden .
Im Zustand T6 wird das Aluminiumband oder das Aluminiumblech durch eine Warmauslagerung bei 100 0C bis 220 0C gebracht, um maximale Werte für die Dehngrenze zu erzielen. Beispielsweise kann eine Warmauslagerung bei 205 0C/ 30 Min. durchgeführt.
Die gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel hergestellten Aluminiumbänder weisen nach dem Kaltwalzen beispielsweise eine Dicke von 0,5 bis 4,5 mm auf. Banddicken von 0,5 bis 2 mm werden üblicherweise für Karosserieanwendungen bzw.
Banddicken von 2,0 mm bis 4,5 mm für Fahrwerkstelle im
Kraftfahrzeugsbau verwendet. In beiden Anwendungsbereichen sind die verbesserten Dehnungswerte bei der Herstellung der Bauteile von entscheidendem Vorteil, da zumeist starke
Umformungen der Bleche durchgeführt werden und trotzdem hohe Festigkeiten im Einsatzzustand (T6) des Endprodukt benotigt werden .
In Tabelle 1 sind die Legierungszusammensetzungen von
Aluminiumlegierungen angegeben, aus welchen konventionell oder erfindungsgemaß Aluminiumbander hergestellt wurden.
Neben den gezeigten Gehalten an Legierungsbestandteilen enthalten die Aluminiumbander als Restanteil Aluminium und Verunreinigungen, einzeln maximal 0,05 Gew.-% und in Summe maximal 0,15 Gew.-%.
Figure imgf000020_0001
Tabelle 1
Die Bander (Proben) 409 und 410 wurden mit einem
erfindungsgemaßen Verfahren hergestellt, bei welchem das Warmband innerhalb der letzten beiden Warmwalzstiche von etwa 400°c auf 95 0C unter Verwendung eines Platinenkuhlers sowie der Warmwalzen selbst abgekühlt und aufgewickelt wurde. In Tabelle 2 sind die Messwerte dieser Bander mit „Inv." gekennzeichnet. Anschließend erfolgte ein Kaltwalzen auf eine Enddicke von 1,04 mm.
Die Bander (Proben) 491-1 und 491-11 wurden mit einem
konventionellen Warmwalzen und Kaltwalzen hergestellt und mit einem „Konv." gekennzeichnet.
Die in Tabelle 2 dargestellten Resultate der mechanischen Eigenschaften zeigen deutlich den Unterschied in den
erzielbaren Dehnungswerten
Figure imgf000021_0001
Tabelle2
Zur Erzielung des T4-Zustands wurden die Bander einem
Losungsgluhen mit nachfolgender Abschreckung und einer anschließender Kaltauslagerung bei Raumtemperatur
unterworfen. Der T6-Zustand wurde durch eine Warmauslagerung bei 205 0C für 30 Minuten erreicht. Es zeigte sich, dass das vorteilhafte Gefuge, welches über das erfindungsgemaße Verfahren in den Bander 409 und 410 eingestellt wurde, bei gestiegener Dehngrenze RpO, 2 und Festigkeit Rm eine Steigerung der Dehnung Aso ermöglichte. Dieses Gefüge führt zu der besonders vorteilhaften Kombination aus hoher Bruchdehnung A8o von mindestens 30 % bzw. mindestens 30 % bei sehr hohen Werten für die Dehngrenze RpO, 2 von 80 bis 140 MPa. Im Zustand T6 kann die Dehngrenze bis auf über 185 MPa ansteigen, wobei die Dehnung A80
weiterhin bei mehr als 15 % verbleibt. Die Aushärtbarkeit mit einem ΔRpO,2 von 87 bzw. 97 MPa zeigt, dass die
erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele trotz der erhöhten Dehnungswerte von mehr als 15 % eine sehr gute Steigerung der Dehngrenze im warmausgelagerten Zustand T6 bei einer
Warmauslagerung bei 205 0C / 30 Min. erreichen.
Auch der Vergleich der Gleichmaßdehnungen Ag der
erfindungsgemäßen Bänder und der konventionellen Bänder zeigt, dass die Gleichmaßdehnung A9 mit mehr als 25 % bei den erfindungsgemäßen Bändern 409 und 410, die Werte der
konventionellen Bänder, welche mit 23 % gemessen wurden, deutlich übersteigen. In der Tabelle 2 sind die Werte für die Gleichmaßdehnung quer zur Walzrichtung gemessen worden. An in der Tabelle 2 nicht dargestellten Bändern, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermessen wurden, sind Werte über 25 % für die Gleichmaßdehnung A9 auch diagonal und in
Walzrichtung bestimmt worden. Diese Ergebnisse unterstreichen das außergewöhnliche Umformvermögen der erfindungsgemäßen Bänder.
Die Bruchdehnungswerte Ag und A8o, die Dehngrenzwerte RpO, 2 und die Zugfestigkeitswerte Rm in den nachfolgenden Tabellen wurden nach DIN EN gemessen. Die Messwerte konnten im Zustand T4 durch Messungen an weiteren Bandern verifiziert werden. Die Aluminiumlegierung der Bander A und B wiesen folgende Zusammensetzung auf: 0,25 % < Mg < 0, 6 %,
1,0 % < Si < 1,5 %,
Fe < 0,5 % ,
Cu < 0,2 %,
Mn < 0,2 % ,
Cr < 0, 1 %,
Zn < 0, 1 %,
Ti < 0, 1 %
und Rest Al sowie unvermeidbare Verunreinigungen maximal in Summe 0,15 %, einzeln maximal 0,05 %.
Die Bander A und B wurden unter Verwendung des
erfindungsgemaßen Verfahrens mit einem Abschrecken des
Warmbandes innerhalb der letzten zwei Warmwalzstiche auf 95 0C aufgewickelt und anschließend auf eine Enddicke von 1,0 mm respektive 3,0 mm kaltgewalzt. Um den Zustand T4 zu erreichen wurden die Bander A und B losungsgegluht und nach einem
Abschrecken kalt ausgelagert.
Folgende Messwerte konnten an beiden Bander ermittelt werden:
Figure imgf000023_0001
Tabelle 3 Die noch einmal gesteigerten Dehnungswerte A8o zeigen die herausragende Eignung dieser Aluminiumbänder für die
Herstellung von Bauteilen, bei welchen sehr hohe Umformgrade während der Herstellung im Zustand T4 mit maximalen
Zugfestigkeiten Rm und Dehngrenzen RpO, 2 im Zustand T6 kombiniert werden müssen.
Darüber hinaus wurden weitere Aluminiumbänder untersucht, welche einer zusätzlichen Wärmebehandlung, die vorzugsweise unmittelbar nach dem Fertigstellen des Produktes,
beispielsweise unmittelbar nach dem Lösungsglühen und
Abschrecken am Aluminiumband durchgeführt wurde. Die
Aluminiumbänder wurden hierzu kurzzeitig auf über 100 0C erwärmt und anschließend mit einer Temperatur von mehr als 85 0C, vorliegend mit 88 °C aufgewickelt und kalt ausgelagert.
Tabelle 4 zeigt die Zusammensetzung des Bandes 342, welches mit der zusätzlichen Wärmebehandlung nach dem Lösungsglühen und Abschrecken behandelt wurde.
Figure imgf000024_0001
Tabelle 4
Die Wärmebehandlung, ein sogenannter Pre-Bake-Schritt, führte zwar dazu, dass die Bruchdehnungseigenschaften sich
verschlechterten, da die Bruchdehnung A8o nunmehr unter 30 % betrug. Überraschender Weise blieb die Gleichmaßdehnung des Aluminiumbandes P342 unverändert gegenüber den nicht Wärme behandelten Varianten bei mehr als 25%, wie Tabelle 5 zeigt. Die Gleichmaßdehnung ist ein sehr wichtiger Faktor bei der Umformung des Aluminiumbandes zu einem Bauteil, da eine verbesserte Gleichmaßdehnung höhere Umformgrade und damit entweder eine prozesssichere Fertigung oder weniger
Umformschritte ermöglicht.
In Tabelle 5 sind verschiedene Messwerte dargestellt.
Einerseits wurden drei Messungen am Bandanfang P342-BA und am Bandende P342-BE durchgeführt. In der Spalte „Zustand" ist angegeben, dass sich das Band im Zustand T4, also
lösungsgeglüht und abgeschreckt, nach einer Kaltauslagerung bei Raumtemperatur von 8 Tagen befanden. Die Bänder vom
Bandanfang und Bandende wurden in Längsrichtung (L) also in Walzrichtung, quer zur Walzrichtung (Q) und diagonal (D) zur Walzrichtung ausgeschnitten und vermessen. Es zeigte sich zwar ein Abfall der Bruchdehnungswerte A8omm auf teilweise unter 30 %, die Gleichmaßdehnung Ag wurde aber in allen
Richtungen mit größer als 25 % gemessen und blieb im
Vergleich zur Bruchdehnung der nicht Wärme behandelten überraschenderweise konstant.
Figure imgf000025_0001
Tabelle 5 Bei einer späteren Warmauslagerung konnte der Zustand T6 nach 20 Min. bei 185 0C erreicht werden. Typische Werte gemessene im Zustand T6 lagen für die Streckgrenze bei mehr als 140 MPa nach der Warmauslagerung bzw. mehr als 165 MPa nach einer Warmauslagerung und einem anschließenden Recken um 2%. Das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband, welches
zusätzlich einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, kombiniert daher zwei wichtige Eigenschaften. Es lässt sich im Zustand T4 aufgrund der hohen Gleichmaßdehnung sehr gut Umformen und erreicht gleichzeitig nach einer Warmauslagerung bei 185 0C für 20 Min. die gewünschte Festigkeit.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bands aus einer AlMgSi- Legierung, bei welchem ein Walzbarren aus einer AlMgSi- Legierung gegossen wird, der Walzbarren einer
Homogenisierung unterzogen wird, der auf
Warmwalztemperatur gebrachte Walzbarren warmgewalzt wird und anschließend optional auf Enddicke kaltgewalzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Warmband unmittelbar nach dem Auslauf aus dem letzten Warmwalzstich eine Temperatur von maximal 130 0C, vorzugsweise eine Temperatur von maximal 100 0C aufweist und das Warmband mit dieser oder einer geringeren
Temperatur aufgewickelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Warmband unter Verwendung von mindestens einem
Platinenkühler und der emulsionsbeaufschlagten
Warmwalzstiche selbst auf die Auslauftemperatur
abgeschreckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Warmwalztemperatur des Warmbandes vor dem
Abkühlprozess während des Warmwalzens, insbesondere vor vorletzten Warmwalzstich mindestens 230 0C, vorzugsweise über 400 0C liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Dicke des fertigen Warmbandes 3 mm bis 12 mm, vorzugsweise 3,5 mm bis 8 mm beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Aluminiumlegierung vom Legierungstyp AAβxxx,
vorzugsweise AA6014, AA6016, AA6060, AA6111 oder AA6181 ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das fertig gewalzte Aluminiumband einer Wärmebehandlung unterzogen, bei welcher das Aluminiumband auf mehr als 100 0C erwärmt wird und anschließend mit einer Temperatur von mehr als 55 0C, vorzugsweise mehr als 85 0C
aufgewickelt und ausgelagert wird.
7. Aluminiumband bestehend aus einer AlMgSi-Legierung,
insbesondere hergestellt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Aluminiumband im Zustand T4 eine Bruchdehnung A80 von mindestens 30 % bei einer Dehngrenze von RpO, 2 von 80 bis 140 MPa aufweist.
8. Aluminiumband nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Aluminiumband im Zustand T4 eine Gleichmaßdehnung Ag von mehr als 25 % aufweist.
9. Aluminiumband nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das lösungsgeglühte und abgeschreckte Aluminiumband nach einer Warmauslagerung bei 205 0C / 30 Minuten im Zustand T6 eine Dehngrenze von RpO, 2 von mehr als 185 MPa.
10. Aluminiumband nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das lösungsgeglühte und abgeschreckte Aluminiumband nach einer Warmauslagerung bei 205 0C / 30 Minuten im Zustand Tβ eine Dehngrenzendifferenz ΔRpO,2 zwischen Zustand T6 und T4 von mindestens 80 MPa aufweist.
11. Aluminiumband bestehend aus einer AlMgSi-Legierung,
hergestellt mit einem Verfahren gemäß Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Aluminiumband eine Gleichmaßdehnung Ag von mehr als 25 % bei einer Dehngrenze von RpO, 2 von 80 bis 140 MPa aufweist .
12. Aluminiumband nach Anspruch 11 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Aluminiumband eine Gleichmaßdehnung Ag von mehr als 25 % in Walzrichtung, quer zur Walzrichtung und/oder diagonal zur Walzrichtung aufweist.
13. Aluminiumband nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s Aluminiumband eine Dicke von 0,5 bis 12 mm aufweist.
14. Aluminiumband einem der Ansprüche 7 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Aluminiumlegierung vom Legierungstyp AAβxxx, vorzugsweise AA6014, AA6016, AA6060, AA6111 oder AA6181 ist.
15. Verwendung eines Blechs hergestellt aus einem
Aluminiumband nach einem der Ansprüche 7 bis 14 als Bauteil, Fahrwerks- oder Strukturteil bzw. Blech im Kraftfahrzeug-, Flugzeug- oder Schienenfahrzeugbau, insbesondere als Komponente, Fahrwerksteil, Außen- oder Innenblech im Kraftfahrzeugbau, vorzugsweise als
Karosseriebauelement.
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