DE102015007929A1 - Cast aluminum alloy, method of manufacturing an aluminum cast alloy component and using an aluminum casting alloy - Google Patents
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Abstract
Aluminium-Gusslegierung, bestehend aus – mindestens 4 Gew.-% bis höchstens 7 Gew.-% Silizium, – mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 1,5 Gew.-% Mangan, – mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% Zirkonium, – sonstige Elemente: jedes weniger als 0,3 Gew.-% und in Summe höchstens 1,2 Gew.-%, – Rest Aluminium.Cast aluminum alloy, consisting of - at least 4 wt .-% to at most 7 wt .-% silicon, - at least 0.5 wt .-% to at most 1.5 wt .-% manganese, - at least 0.03 wt. % to at most 0.3% by weight of zirconium, - other elements: each less than 0.3% by weight and in total not more than 1.2% by weight, - balance aluminum.
Description
Die Erfindung betrifft eine Aluminium-Gusslegierung, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einer Aluminium-Gusslegierung und eine Verwendung einer Aluminium-Gusslegierung.The invention relates to an aluminum casting alloy, a method for producing a component from an aluminum casting alloy and a use of an aluminum casting alloy.
Aus der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
Aus der europäischen Patentanmeldung
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Aus der US-amerikanischen Patentanmeldung US 2006/0115375 A1 ist eine Aluminium-Gusslegierung bekannt, welche Zirkonium aufweist, wobei sich der Vorteil der Zirkoniumzugabe bei dieser Legierung nur bei einer T6-Wärmebehandlung ergibt, ohne dass Vorteile im Gusszustand auftreten.US 2006/0115375 A1 discloses an aluminum casting alloy which has zirconium, the advantage of zirconium addition in this alloy being obtained only in the case of a T6 heat treatment, without any advantages in the cast state.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aluminium-Gusslegierung, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einer solchen Aluminium-Gusslegierung und eine Verwendung einer solchen Aluminium-Gusslegierung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide an aluminum casting alloy, a method for producing a component from such an aluminum casting alloy and a use of such an aluminum casting alloy, said disadvantages do not occur.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Aluminium-Gusslegierung geschaffen wird, welche besteht aus:
- – mindestens 4 Gew.-% bis höchstens 7 Gew.-% Silizium,
- – mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 1,5 Gew.-% Mangan,
- – mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% Zirkonium,
- – sonstige Elemente: jedes für sich genommen weniger als 0,3 Gew.-% und in Summe höchstens 1,2 Gew.-%,
- – Rest Aluminium.
- At least 4% by weight to at most 7% by weight of silicon,
- At least 0.5% by weight to at most 1.5% by weight of manganese,
- At least 0.03% by weight to at most 0.3% by weight of zirconium,
- - other elements: each taken by itself less than 0.3% by weight and in total not more than 1.2% by weight,
- - Rest aluminum.
Durch Absenken der Siliziumkonzentration auf mindestens 4 Gew.-% bis höchstens 7 Gew.-% kann der Anteil von sprödem Aluminium-Silizium-Eutektikum herabgesetzt werden. Hierdurch steigen insbesondere eine Brucheinschnürung und auch der Biegewinkel als Maß für die Duktilität der Legierung an. Der damit verbundene Festigkeitsabfall wird vorteilhaft durch Zugabe von Mangan und Zirkonium in den angegebenen Mengen ausgeglichen. Hierdurch wird es insbesondere möglich, eine 0,2%-Dehngrenze von mehr als 80 MPa, insbesondere von mehr als 100 MPa, zu erhalten. Die Mangan- und speziell die Zirkoniumzugabe führen zu einer Mischkristallverfestigung, welche die Dehngrenze im Gusszustand auf das gewünschte Niveau anhebt. Die hier vorgeschlagene Aluminium-Gusslegierung weist ihre vorteilhaften, mechanischen Eigenschaften völlig ohne Wärmebehandlung auf. Eine solche kann vielmehr vollständig entfallen. Dadurch wird bei der Herstellung eines Bauteils aus der Aluminium-Gusslegierung ein beim Wärmebehandeln auftretender Bauteilverzug vermieden, und der nachfolgende Richtprozess für das Bauteil kann entfallen. Dies verringert die Prozesszeiten und senkt die Investitions- und Bauteilkosten. Die Legierung ist außerdem im Gusszustand problemlos stanznietbar und korrosionsstabil. Zusätzlich vermindern sich Energieverbrauch und Kohlendioxid-Ausstoß, was letztlich bei einer Verwendung der Aluminium-Gusslegierung im Kraftfahrzeugbau eine Kohlendioxid-Bilanz des Gesamtfahrzeugs bereits während der Produktion verbessert.By lowering the silicon concentration to at least 4 wt .-% to at most 7 wt .-%, the proportion of brittle aluminum-silicon eutectic can be reduced. As a result, in particular a fracture constriction and also the bending angle increase as a measure of the ductility of the alloy. The associated decrease in strength is advantageously compensated by the addition of manganese and zirconium in the specified amounts. This makes it possible in particular to obtain a 0.2% proof stress of more than 80 MPa, in particular of more than 100 MPa. The addition of manganese and especially the addition of zirconium leads to solid solution hardening, which raises the yield strength in the cast state to the desired level. The aluminum casting alloy proposed here has its advantageous mechanical properties completely without heat treatment. Instead, such can be completely eliminated. As a result, in the production of a component from the aluminum casting alloy, a component distortion occurring during heat treatment is avoided, and the subsequent straightening process for the component can be dispensed with. This reduces the process times and lowers the investment and component costs. In addition, the alloy is easily punch-riveted and corrosion-resistant in the cast state. In addition, energy consumption and carbon dioxide emissions decrease, which ultimately improves the carbon footprint of the entire vehicle during production when using the aluminum casting alloy in the automotive industry.
Die Mangan-Zugabe steigert außerdem bei hohen Abkühlraten im dünnwandigen Druckguss die 0,2%-Dehngrenze durch Mischkristallverfestigung der Aluminiumdendriten. Als Indikator hierfür steigt die Martenshärte der Legierung, welche mittels Nanoindenter im Aluminiumdendriten gemessen wird. Dieser Effekt tritt besonders stark durch die Zugabe schon geringer Mengen von Zirkonium auf. Außerdem steigt durch die Zirkonium-Zugabe die Festigkeit bei gleichbleibendem Biegewinkel als Maß für die Duktilität.The manganese addition also increases at high cooling rates in thin-walled die casting, the 0.2% proof strength by solid solution strengthening of the aluminum dendrites. An indicator of this is the Martens hardness of the alloy, which is measured by nanoindenter in the aluminum dendrites. This effect is particularly pronounced by the addition of even small amounts of zirconium. In addition, zirconium addition increases strength while maintaining the bend angle as a measure of ductility.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung Silizium mit einem Anteil von mindestens 4 Gew.-% bis höchstens 5 Gew.-% aufweist. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile. An advantageous development of the invention provides that the aluminum casting alloy has silicon with a proportion of at least 4 wt .-% to at most 5 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung Mangan mit einem Anteil von mindestens 0,81 Gew.-% bis höchstens 1,5 Gew.-% aufweist. In diesem Bereich verwirklichen sich die bereits genannten Vorteile in besonderem Umfang.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has manganese with a proportion of at least 0.81 wt .-% to at most 1.5 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized to a special extent.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung Zirkonium mit einem Anteil von mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 0,49 Gew.-% aufweist. In diesem Bereich verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits genannten Vorteile.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has zirconium in a proportion of at least 0.03 wt .-% to at most 0.49 wt .-%. In this area, the already mentioned advantages are realized in a special way.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die sonstigen Elemente in der Aluminium-Gusslegierung in Summe mit höchstens 1,1 Gew.-%, vorzugsweise mit höchstens 1,08 Gew.-%, vorgesehen sind.A development of the invention provides that the other elements in the aluminum casting alloy in total with at most 1.1 wt .-%, preferably at most 1.08 wt .-%, are provided.
Sonstige Elemente können beispielsweise herstellungsbedingte Verunreinigungen von Blei, Nickel, Zink, oder andere, insbesondere unvermeidbare, Verunreinigungen sein.Other elements may be, for example, lead, nickel, zinc, or other, especially unavoidable, impurities.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% Titan aufweist. Insbesondere eine Titan-Zugabe führt – besonders in Kombination mit der bereits beschriebenen Zugabe von Mangan und Zirkonium, dazu, den mit dem gesenkten Siliziumgehalt verbundenen Festigkeitsabfall auszugleichen, und eine 0,2%-Dehngrenze insbesondere von mehr als 100 MPa zu erzielen.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has at least 0.05 wt .-% to at most 0.3 wt .-% titanium. In particular, a titanium addition, especially in combination with the above-described addition of manganese and zirconium, tends to balance the decrease in strength associated with the lowered silicon content, and to achieve a 0.2% proof stress, especially greater than 100 MPa.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung Titan mit einem Anteil von mindestens 0,1 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% aufweist.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has titanium with a proportion of at least 0.1 wt .-% to at most 0.3 wt .-%.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung Titan mit einem Anteil von mindestens 0,15 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% aufweist. In den hier genannten Bereichen verwirklichen sich die bereits beschriebenen Vorteile in besonderer Weise.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has titanium with a proportion of at least 0.15 wt .-% to at most 0.3 wt .-%. In the areas mentioned here, the advantages already described are realized in a special way.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung mindestens 50 ppm bis höchstens 300 ppm – bezogen auf das Gewicht – Strontium aufweist. Dabei dient eine Strontium-Zugabe insbesondere zur Dauerveredelung.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has at least 50 ppm to at most 300 ppm - based on the weight - strontium. Here, a strontium addition is used in particular for permanent finishing.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung höchstens 0,2 Gew.-% Eisen aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung höchstens 0,1 Gew.-% Magnesium, vorzugsweise höchstens 0,08 Gew.-% Magnesium, auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung bevorzugt höchstens 0,1 Gew.-% Kupfer auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung höchstens 0,1 Gew.-% Zink auf. Insbesondere die Limitierung der in anderen Legierungen typischen Aushärtungselemente Magnesium, Kupfer und Zink auf jedenfalls weniger als 0,1 Gew.-% bewirkt, dass die hier vorgeschlagene Aluminium-Gusslegierung keinerlei duktilitätsmindernde Aushärtungseffekte zeigt, insbesondere bis zu einer Temperatur von 230°C. Dadurch wird eine Stabilität der mechanischen Eigenschaften auch unter Langzeittemperaturbelastung gewährleistet. Weiterhin eignet sich die Aluminium-Gusslegierung hervorragend zum Stanznieten und weist durch die Limitierung von Zink, Kupfer und Eisen zusätzlich eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit auf.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy has at most 0.2 wt .-% iron. Alternatively or additionally, the aluminum casting alloy comprises at most 0.1% by weight of magnesium, preferably at most 0.08% by weight of magnesium. Alternatively or additionally, the aluminum casting alloy preferably has at most 0.1% by weight of copper. Alternatively or additionally, the aluminum casting alloy has at most 0.1% by weight of zinc. In particular, the limitation of the curing elements magnesium, copper and zinc which are typical in other alloys, in any case less than 0.1% by weight, has the effect that the aluminum casting alloy proposed here does not exhibit any ductility-reducing curing effects, in particular up to a temperature of 230 ° C. This ensures stability of the mechanical properties even under long-term temperature stress. Furthermore, the aluminum casting alloy is ideal for punch riveting and has the additional limitation of zinc, copper and iron increased corrosion resistance.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung mindestens 0,01 Gew.-% bis höchstens 0,15 Gew.-% Molybdän, vorzugsweise mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 0,09 Gew.-% Molybdän, aufweist. Durch die Zugabe von Molybdän kann die Dehnung ohne Einbuße bei den anderen mechanischen Eigenschaften weiter verbessert werden.A development of the invention provides that the aluminum casting alloy at least 0.01 wt .-% to at most 0.15 wt .-% molybdenum, preferably at least 0.05 wt .-% to at most 0.09 wt .-% molybdenum , having. By adding molybdenum, the elongation can be further improved without sacrificing the other mechanical properties.
Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung vorzugsweise mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 0,15 Gew.-% Chrom auf. Dadurch lässt sich die Morphologie der Fe/Mn-haltigen intermetallischen Phasen positiv beeinflussen durch die Bildung von Al15(Fe, Mn, Cr)3Si2-Phasen.Alternatively or additionally, the aluminum casting alloy preferably has at least 0.05 wt% to at most 0.15 wt% chromium. As a result, the morphology of the Fe / Mn-containing intermetallic phases can be positively influenced by the formation of Al15 (Fe, Mn, Cr) 3Si2 phases.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung eine 0,2%-Dehngrenze von größer als 80 MPa, vorzugsweise von größer als 90 MPa, vorzugsweise von größer als 100 MPa aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung bevorzugt eine Zugfestigkeit Rm von größer als 180 MPa auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung bevorzugt eine Bruchdehnung A5 von größer als 8%, vorzugsweise von größer als 10% auf. Alternativ oder zusätzlich weist die Aluminium-Gusslegierung vorzugsweise einen Biegewinkel nach
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Mangan-Konzentration der Aluminium-Gusslegierung derart auf eine Silizium- und/oder eine Eisen-Konzentration abgestimmt ist, dass die Festigkeit der Aluminium-Gusslegierung erhöht ist. Insbesondere wird bevorzugt die Mangan-Konzentration auf den Eisen- und Silizium-Gehalt der Schmelze bei der Herstellung der Aluminium-Gusslegierung abgestimmt. Alternativ oder zusätzlich ist die Mangan-Konzentration bevorzugt derart auf eine Silizium- und/oder eine Eisen-Konzentration abgestimmt, dass die Aluminium-Gusslegierung feinblockige, feinverteile Al15(Fe, Mn)3Si2-Phasen bildet, welche die Festigkeit erhöhen.A development of the invention provides that a manganese concentration of the aluminum casting alloy is matched to a silicon and / or an iron concentration such that the strength of the aluminum casting alloy is increased. In particular, the manganese concentration is preferably matched to the iron and silicon content of the melt in the production of the aluminum casting alloy. Alternatively or additionally, the manganese concentration is preferably matched to a silicon and / or an iron concentration such that the aluminum casting alloy forms fine-block, finely divided Al15 (Fe, Mn) 3Si2 phases, which increase the strength.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Aluminium-Gusslegierung geschaffe n wird, welche besteht aus:
- – mindestens 4 Gew.-% bis höchstens 7 Gew.-% Silizium,
- – mindestens 0,5 Gew.-% bis höchstens 1,5 Gew.-% Mangan,
- – mindestens 0,15 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% Titan,
- – mindestens 0,03 Gew.-% bis höchstens 0,3 Gew.-% Zirkonium,
- –
mindestens 50 ppm bis höchstens 300 ppm – in Gewichtsanteilen – Strontium, - – höchstens 0,2 Gew.-% Eisen,
- – höchstens 0,08 Gew.-% Magnesium,
- – höchstens 0,1 Gew.-% Kupfer,
- – höchstens 0,1 Gew.-% Zink,
- – optional mindestens 0,01 Gew.-% bis höchstens 0,15 Gew.-% Molybdän, und/oder
- – optional mindestens 0,05 Gew.-% bis höchstens 0,15 Gew.-% Chrom,
- – Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen.
- At least 4% by weight to at most 7% by weight of silicon,
- At least 0.5% by weight to at most 1.5% by weight of manganese,
- At least 0.15% by weight to at most 0.3% by weight of titanium,
- At least 0.03% by weight to at most 0.3% by weight of zirconium,
- At least 50 ppm to at most 300 ppm by weight - strontium,
- Not more than 0.2% by weight of iron,
- At most 0.08% by weight of magnesium,
- At most 0.1% by weight of copper,
- At most 0.1% by weight of zinc,
- Optionally at least 0.01% by weight to at most 0.15% by weight of molybdenum, and / or
- Optionally at least 0.05% by weight to at most 0.15% by weight of chromium,
- - Remaining aluminum and unavoidable impurities.
Unvermeidbare Verunreinigungen treten dabei vorzugsweise höchstens mit einem Anteil von 0,1 Gew.-% auf.Unavoidable impurities preferably occur at most in a proportion of 0.1% by weight.
Bei der hier konkret vorgeschlagenen Aluminium-Gusslegierung verwirklichen sich in besonderer Weise die bereits zuvor genannten Vorteile.In the aluminum casting alloy specifically proposed here, the advantages already mentioned above are realized in a special way.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils geschaffen wird, wobei das Bauteil aus einer Aluminium-Gusslegierung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele hergestellt wird, wobei im Rahmen des Verfahrens folgende Schritte angewendet werden: Es wird die Aluminium-Gusslegierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder chemischen Elementen, insbesondere reinen chemischen Elementen, erschmolzen, und die Aluminium-Gusslegierung wird bei einer Temperatur von mindestens 700°C bis höchstens 750°C in eine Form abgegossen. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminium-Gusslegierung entfällt eine bei bisher etablierten Legierungen notwendige Wärmebehandlung vollständig, und das derart hergestellte Bauteil kann nach der Endbearbeitung idealerweise ohne weiteren Richtaufwand weiterverarbeitet und verbaut werden.The object is also achieved by providing a method for producing a component, wherein the component is produced from an aluminum casting alloy according to one of the embodiments described above, wherein the following steps are used in the context of the method: The aluminum casting alloy is made at least one master alloy and / or chemical elements, in particular pure chemical elements, melted, and the aluminum casting alloy is poured at a temperature of at least 700 ° C to at most 750 ° C in a mold. By using the aluminum casting alloy according to the invention, a heat treatment necessary for previously established alloys is completely eliminated, and the component produced in this way can, after the finishing, ideally be further processed and installed without further straightening effort.
Vorzugsweise erfolgt das Abgießen der Aluminium-Gusslegierung in eine temperierte und/oder zwangs- oder vakuumentlüftete Form, besonders bevorzugt in eine temperierte und/oder zwangs- oder vakuumentlüftete Dauerform. Dabei hat die Temperierung der Form, insbesondere der zwangs- oder vakuumentlüfteten Dauerform, den Vorteil, dass durch die Temperierung die Aluminium-Gusslegierung gezielt und gesteuert abgekühlt wird und somit die Standzeit des Gusswerkzeugs durch deren Kühlung erhöht wird. Bei zu niedriger Gießtemperatur besteht im Übrigen die Gefahr von unzureichender Formfüllung und Kaltläufen.Preferably, the casting of the cast aluminum alloy is carried out in a tempered and / or forced or vacuum-vented mold, more preferably in a tempered and / or forced or vacuum-vented permanent mold. The tempering of the mold, in particular the forced or vacuum-vented permanent mold, has the advantage that the aluminum casting alloy is cooled in a targeted and controlled manner by the temperature control and thus the service life of the casting tool is increased by cooling it. Incidentally, if the casting temperature is too low, there is a risk of insufficient mold filling and cold runs.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Aluminium-Gusslegierung im Druckguss- oder in einem Niederdruckgussverfahren vergossen wird.A development of the invention provides that the cast aluminum alloy is cast in the die-casting or in a low-pressure casting process.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das derart gegossene Bauteil nach Entnahme aus der Form an Luft und/oder in Wasser abgekühlt wird. Hierbei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile der Aluminium-Gusslegierung. A development of the invention provides that the thus cast component is cooled after removal from the mold to air and / or water. This realizes in a special way the advantages of the aluminum casting alloy.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Rahmen des Verfahrens ein sicherheitsrelevantes, insbesondere crashrelevantes, vorzugsweise dünnwandiges Bauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, hergestellt wird. Die hier vorgeschlagene Aluminium-Gusslegierung sowie das hier vorgeschlagene Herstellungsverfahren sind besonders geeignet zur Herstellung von crashrelevanten, dünnwandigen Bauteilen zur Verwendung in Kraftfahrzeugbau.A development of the invention provides that in the context of the method a safety-relevant, in particular crash-relevant, preferably thin-walled component, in particular for a motor vehicle, is produced. The aluminum casting alloy proposed here and the production method proposed here are particularly suitable for the production of crash-relevant, thin-walled components for use in motor vehicle construction.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass auf eine Wärmebehandlung verzichtet wird. Das Bauteil wird ohne Wärmebehandlung aus der Aluminium-Gusslegierung im Gusszustand hergestellt. Ein Entfallen einer Wärmebehandlung verringert die Prozesszeiten und senkt die Investitions- und Bauteilkosten. Zugleich vermindern sich der Energieverbrauch und der Kohlendioxid-Ausstoß, was insbesondere die Kohlendioxid-Bilanz eines Gesamtfahrzeugs bereits während dessen Produktion verbessert.A development of the invention provides that is dispensed with a heat treatment. The component is produced without heat treatment from the cast aluminum alloy in the cast state. Eliminating heat treatment reduces process times and lowers capital and component costs. At the same time, energy consumption and carbon dioxide emissions are reduced, which in particular improves the carbon dioxide balance of an entire vehicle during its production.
Die Aufgabe wird schließlich auch gelöst, indem eine Verwendung einer Aluminium-Gusslegierung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele zur Herstellung eines Bauteils im Kraftfahrzeugbau geschaffen wird. Dabei verwirklichen sich im Rahmen der Verwendung die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Aluminium-Gusslegierung und dem Herstellungsverfahren erläutert wurden. Besonders bevorzugt wird die Aluminium-Gusslegierung zur Herstellung eines Sicherheitsbauteils, insbesondere eines crashrelevanten, dünnwandigen Bauteils im Kraftfahrzeugbau verwendet.Finally, the object is also achieved by providing use of an aluminum casting alloy according to one of the previously described exemplary embodiments for producing a component in motor vehicle construction. As part of the use, the advantages that have already been explained in connection with the aluminum casting alloy and the production process are realized. The aluminum casting alloy is particularly preferably used for producing a safety component, in particular a crash-relevant, thin-walled component in motor vehicle construction.
Die Beschreibung der Aluminium-Gusslegierung sowie des Herstellungsverfahrens und der Verwendung sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren und/oder der Verwendung erläutert wurden, sind bevorzugt Merkmale einer bevorzugten Ausgestaltung der Aluminium-Gusslegierung. Verfahrens- oder Verwendungsschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Aluminium-Gusslegierung beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte eine bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens oder der Verwendung. Diese zeichnen sich insbesondere durch wenigstens einen Schritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform der Aluminium-Gusslegierung bedingt ist. Die Aluminium-Gusslegierung zeichnet sich insbesondere durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahrens und/oder der Verwendung bedingt ist.The description of the aluminum casting alloy as well as the manufacturing process and the use are to be understood as complementary to each other. Features that have been explained explicitly or implicitly in connection with the manufacturing process and / or use are preferably features of a preferred embodiment of the aluminum casting alloy. Process or use steps that have been explicitly or implicitly described in the context of the aluminum casting alloy are preferably individually or in combination with each other Steps A preferred embodiment of the manufacturing process or use. These are characterized in particular by at least one step, which is due to at least one feature of an inventive or preferred embodiment of the aluminum casting alloy. The cast aluminum alloy is characterized in particular by at least one feature which is due to at least one step of an inventive or preferred embodiment of the manufacturing method and / or the use.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:
Der mit dem gesenkten Silizium-Gehalt verbundene Festigkeitsabfall wird erfindungsgemäß bei der Aluminium-Silizium-Legierung durch Zugabe von Mangan und Zirkonium sowie vorzugsweise von Titan ausgeglichen. Hierdurch kann insbesondere eine 0,2%-Dehngrenze von größer als 100 MPa erzielt werden. The strength decrease associated with the lowered silicon content is compensated according to the invention in the aluminum-silicon alloy by addition of manganese and zirconium and preferably of titanium. As a result, in particular a 0.2% proof stress greater than 100 MPa can be achieved.
Anhand von Tabelle 1 zeigt sich, dass durch die Zirkonium-Zugabe auch die Festigkeit bei – nahezu – gleichbleibendem Biegewinkel als Maß für die Duktilität steigt: Dabei zeigt Tabelle 1 einen Vergleich der mechanischen Eigenschaften von Beispiellegierungen im Gusszustand mit und ohne Zirkonium. Dabei ist als Legierung 1 in der Tabelle eine Legierung mit 5 Gew.-% Silizium, 0,5 Gew.-% Mangan, 0,15 Gew.-% Titan und 0,15 Gew.-% Molybdän, Rest Aluminium, angegeben. Diese weist eine 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 von 86 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 216 MPa, eine Bruchdehnung A5 von 11,6% und einen Biegewinkel α von 53,5° auf. Als Legierung 2 ist in Tabelle 1 eine Legierung angegeben, welche 5 Gew.-% Silizium, 0,5 Gew.-% Mangan, 0,1 Gew.-% Titan, 0,15 Gew.-% Molybdän, und 0,1 Gew.-% Zirkonium, Rest Aluminium, aufweist. Diese zeigt eine 0,2%-Dehngrenze Rp0,2 von 92 MPa, eine Zugfestigkeit Rm von 214 MPa, eine Bruchdehnung A5 von 8,8% und einen Biegewinkel α von 53,2°.Table 1 shows that zirconium addition also increases the strength at almost constant bending angle as a measure of ductility. Table 1 shows a comparison of the mechanical properties of example alloys in as-cast condition with and without zirconium. In this case, as alloy 1 in the table, an alloy with 5 wt .-% silicon, 0.5 wt .-% manganese, 0.15 wt .-% titanium and 0.15 wt .-% molybdenum, balance aluminum specified. This has a 0.2% proof stress R p0.2 of 86 MPa, a tensile strength R m of 216 MPa, an elongation at break A5 of 11.6% and a bending angle α of 53.5 °. As alloy 2 in Table 1 is given an alloy comprising 5% by weight of silicon, 0.5% by weight of manganese, 0.1% by weight of titanium, 0.15% by weight of molybdenum, and 0.1 Wt .-% zirconium, balance aluminum. This shows a 0.2% proof stress R p0.2 of 92 MPa, a tensile strength R m of 214 MPa, an elongation at break A5 of 8.8% and a bending angle α of 53.2 °.
Somit zeigt sich anhand von Tabelle 1 insbesondere, dass durch die Zirkonium-Zugabe eine Festigkeit der Aluminium-Gusslegierung bei – nahezu – gleichbleibendem Biegewinkel als Maß für die Duktilität gesteigert werden kann.Thus, it can be seen from Table 1, in particular, that by adding zirconium, a strength of the aluminum casting alloy can be increased at a virtually constant bending angle as a measure of the ductility.
Insgesamt zeigt sich, dass mit der hier vorgeschlagenen Aluminium-Gusslegierung, dem Herstellungsverfahren und der Verwendung einer Aluminium-Gusslegierung in vorteilhafter Weise eine mechanisch sehr günstige Legierung bereitgestellt werden kann, welche ihre günstigen mechanischen Eigenschaften bereits im Gusszustand ohne zusätzliche Wärmebehandlung aufweist.Overall, it is found that with the aluminum casting alloy proposed here, the production method and the use of an aluminum casting alloy, a mechanically very favorable alloy can be provided which has its favorable mechanical properties already in the cast state without additional heat treatment.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- VDA 238-100 [0041] VDA 238-100 [0041]
Claims (10)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=57466700
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