DE19619034C2 - Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit bei der Herstellung von Bauteilen aus Leichtmetallband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit bei der Herstellung Bauteilen aus Leichtmetallband gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Bei der Herstellung von Bauteilen aus nicht aushärtbaren Al-Legierungen insbesondere der Typen AlMg bzw. AlMg-Mn treten beim Kalt-Umformen des Bandes Probleme an den Schnittkanten vom Längsteilen auf, die neben den durch das Längsteilen oder Spalten bedingten Mikrorissen vor allem auf die dadurch entstehende Kaltverfestigung zurückzuführen sind. Um eine höchstmögliche Umformbarkeit zu gewährleisten werden die gesamten Platinen im Stapel weichgeglüht oder das gesamte Coil in sogenannten Haubenöfen. Beim Abziehen des Bandes vom weichgeglühten Coil wird die Coilkrümmung plan gerichtet. Dabei entsteht eine gewisse zusätzliche Kaltverfestigung, die zu einer weiteren Erhöhung der Streckgrenze und Verringerung der Dehnung führt. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist der energetische und zeitliche Aufwand für das Weichglühen des gesamten Materials.

Aus der DE 32 47 698 C2 ist ein Zwischenglühen von Band aus einer AlMgMn- Legierung bekannt. Diese Zwischenglühung, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kaltwalzstichen erfolgt, wird als Bundglühung bei einer Temperatur von 300 bis 410°C während einer Dauer von 1/2 bis 8 Stunden durchgeführt. Alternativ kann die Glühung auch bei 300 bis 440° C als Banddurchlaufglühung für eine Dauer von 2 Sekunden bis 2 Minuten erfolgen. Beide Glühverfahren sind energetisch (Zeit, Temperatur) sehr aufwendig und auch der Aufwand für das Handling ist nicht unbeachtlich. Das letztgenannte Glühverfahren als Banddurchlaufglühung erfordert zudem einen enormen apparativen Aufwand.

Aus der DE 43 13 543 C1 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung kontinuierlich durchlaufender Leichtmetallbänder bekannt. Insbesondere für dünnwandige Bänder mit einer Dicke von 0,02 bis 1,5 mm treten bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten und/oder großen Bandbreiten Probleme im Randbereich auf. Diese werden oft wellig, was für die spätere Verarbeitung störend sein kann. Dieser Randbereicheffekt kann dadurch vermieden werden, wenn zumindest auf einem Teil der Behandlungsstrecke den Randbereichen des Bandes pro Flächeneinheit mehr Wärme zugeführt wird als dem Bandmittenbereich. Vom Prinzip entspricht diese Art der Glühung der Banddurchlaufglühung mit einem steileren Temperaturgradienten im Randbereich zur Vermeidung der Wellenbildung. Die bereits bekannten Nachteile der Banddurchlaufglühung sind hier ebenfalls zutreffend.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit bei der Herstellung von Bauteilen aus Leichtmetallband anzugeben, das gegenüber dem bekannten Verfahren im Hinblick auf Energieverbrauch, Taktzeit und apparativen Aufwand kostengünstiger ist.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst. Nach dem Längsteilen der Bänder wird nur der Bereich der Längskanten der Bänder kurzfristig so erwärmt, daß ein für das Weichglühen üblicher Temperatur-Zeit-Bereich durchlaufen wird. Dies ist dann gegeben, wenn die Wärme im Längskantenbereich bis zu einer in Bandbreite liegenden Tiefe von mindestens 1 mm bis max. 10 mm eindringt und die Wärmezufuhr so bemessen ist, daß über einen Zeitraum von mehr als 0,1 Sekunden bis maximal 10 Sekunden eine Temperatur von mehr als 150°C erreicht wird. Untersuchungen in diesem Zusammenhang haben ergeben, daß die Schnittkanten des Spaltbandes als kritisch für die nachfolgenden Kalt-Umformungen anzusehen sind. Man hat festgestellt, daß in diesem Bereich beim Spalten Mikrorisse entstehen, die bei der Kalt-Umformung zu unzulässigen Anrissen führen können. Bekannt ist es bereits, diese Schnittkanten abzufräsen, um auf diese Weise den kritischen Bereich zu beseitigen. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und die Spänebeseitigung bereitet erhebliche Probleme. Außerdem ist es unwirtschaftlich, da die Spaltbänder entsprechend der Bearbeitungstiefe breiter geschnitten werden müssen, um das angestrebte Sollmaß zu erreichen.

Die erforderliche Wärmeeintragung für das Weichglühen der Bereiche der Längskanten kann wahlweise oder in Kombination mittels Strahlung, Konvektion oder Durchleitung eines elektrischen Stroms erfolgen. Als besonders günstig hat sich die induktive Erwärmung herausgestellt, da bei diesen Verfahren in relativ kurzer Zeit erhebliche Wärmemengen eingebracht werden können, so daß diese Operation nicht zum taktbestimmenden Arbeitsschritt wird. Alternativ ist es auch möglich, die Wärme über Laser oder konventionelle Gasbrenner einzubringen.

Die Glühoperation kann je nach Anwendungsfall am Band nach dem Spalten und vor dem Aufcoilen oder nach dem Aufcoilen und vor dem Richten oder nach dem Richten und vor dem Querteilen durchgeführt werden oder am einzelnen quergeteilten Streifen oder im Stapelmagazin. Für den Sonderfall der Felgenherstellung ist auch eine Wärmebehandlung an der Bandage vor oder sogar während der Kalt-Profilierung möglich.

Das Verfahren ist anwendbar vor allen kritischen Kalt-Umformoperationen insbesondere bei der Herstellung von längsnahtgeschweißten auf Zustand geglühten Rohren sowie bei der Herstellung von Kfz-Felgen aus Leichtmetallband in einem Dickenbereich von 2-6 mm.

Für den erstgenannten Fall werden zweckmäßigerweise in der Einformstrecke und vor dem Verschweißen die Kantenbereiche weichgeglüht. Der zweitgenannte Fall der Felgenfertigung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Im Walzwerk werden die Brammen zu mehrfachbreiten Muttercoils auf Dicke ausgewalzt. Diese werden in einer nachfolgenden Operation auf Nennbreite kalt längsgeteilt und wieder aufgecoilt, wobei die oben genannten Mikrorisse und Bandkantenaufhärtungen bzw. Kaltverfestigungen entstehen.

Beim Verarbeiten zu Felgen wird das Band abgehaspelt, gerichtet und auf Länge quergeteilt. Dabei kann eine mechanische Behandlung der Längskanten, z. B. Arondieren, in den Ablauf integriert sein. Die einzelnen Streifen werden in Stapelmagazinen zwischengepuffert, dann in einer Maschine gebogen oder gerundet. Vor der Übergabe in die Schweißmaschine können die Enden flachgedrückt werden. Nach dem Stumpfschweißen wird die Naht bearbeitet und ggf. die Bandage wieder gerundet.

Die so hergestellte Bandage wird anschließend nach bekannten Verfahren zu einer Felge profiliert.

In diesem Fertigungsprozeß wird vorzugsweise nach dem Querteilen an den einzelnen Streifen die erfindungsgemäße Wärmebehandlung durchgeführt.

Claims (13)

1. Verfahren zur Verbesserung der Umformbarkeit bei der Herstellung von Bauteilen aus Leichtmetallband, vorzugsweise aus nicht aushärtbaren Aluminium- Legierungen der Typen AlMg oder AlMgMn, wobei durch mindestens einen Kaltumformgebungsschritt aus dem Band das gewünschte Bauteil hergestellt wird und mittels einer Weichglühung vor der Kaltumformung die Umformbarkeit verbessert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Längsteilen der Bänder nur der Bereich der Längskanten in einer in Bandbreite liegenden Tiefe von mindestens 1 mm bis maximal 10 mm so erwärmt wird, daß eine Temperatur von mehr als 150° C über einen Zeitraum von mehr als 0,1 bis maximal 10 Sekunden erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme durch Strahlung, Konvektion und/oder Durchleiten eines elektrischen Stroms eingebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühung innerhalb eines Taktes der Fertigungsanlage zur Herstellung eines Bauteiles aus Leichtmetallband durchgeführt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation nach dem Längsteilen und vor dem Aufcoilen durchgeführt wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation nach dem Abcoilen und vor dem Richten durchgeführt wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation nach dem Richten und vor dem Querteilen durchgeführt wird, um die durch den Richtvorgang entstandene zusätzliche Kaltverfestigung zu eliminieren.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation nach dem Querteilen an einzelnen Streifen erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation nach dem Querteilen im Stapelmagazin erfolgt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation an der Bandage vor dem Kalt-Profilieren erfolgt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühoperation beim Kalt-Profilieren vor der kritischen Umformstufe erfolgt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme über Induktion eingebracht wird.

12. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung weich oder auf Zustand geglühter längsnahtgeschweißter Rohre aus Leichtmetall, wobei die Glühung im Fertigungsablauf in der Einformstrecke vor dem Verschweißen erfolgt.

13. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Kfz-Felgen aus Leichtmetallband im Dickenbereich von 2-6 mm, wobei vor der kritischen Kalt-Umformung die Bereiche der Längskanten der nach dem Querteilen entstandenen einzelnen Streifen weichgeglüht werden.