EP0982410A1 - Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an aluminum alloy according to the Preamble of claim 1.
- Wrought alloys suitable as machine materials on the Basis AlCu and AlMgSi contain as a chip-breaking additive Lead, possibly in combination with bismuth. Alloys of this type are designated according to EN 573: 1994 as follows: EN AW-AlCu6BiPb, possibly EN AW-AlCu6BiPb (A) and EN AW-AlMg1SiPb, EN AW-AlMg1SiPbMn, possibly EN AW-AlMgSiPb.
- the inventor has the Task, a suitable as a machine material, to provide lead-free aluminum alloy with good machinability, compared to conventional machine materials comparable or better mechanical properties having.
- the preferred range lies in the alloy according to the invention for bismuth at 0.4 to 0.9, especially 0.6 to 0.8 % By weight, the preferred range for tin at 0.3 to 0.6, in particular 0.4 to 0.6% by weight.
- the alloy according to the invention can in a known manner semi-continuous casting and extrusion processed become. Usually they become semi-continuous continuously cast ingots subjected to an annealing; however, this can also be omitted. Extruded products are then by heat treatment or thermomechanical processing in various final states transferred.
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Abstract
Eine Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit enthält in Gew.-% Kupfer, 4,6 bis 6,0; Wismut, 0,2 bis 1,0; Zinn, 0,2 bis 0,7; Zink, max. 0,45; Eisen, max. 0,7; Silizium, max. 0,4 sowie unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,05, insgesamt max. 0,15 und Aluminuium als Rest. Durch die kombinierte Anwendung von Zinn und Wismut kann auf einen gesundheitsschädlichen Zusatz von Blei verzichtet werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
Als Automatenwerkstoffe geeignete Knetlegierungen auf der
Basis AlCu und AlMgSi enthalten als spanbrechenden Zusatz
Blei, ggf. in Kombination mit Wismut. Derartige Legierungen
werden gemäss EN 573:1994 wie folgt bezeichnet: EN AW-AlCu6BiPb,
ggf. EN AW-AlCu6BiPb(A) und EN AW-AlMg1SiPb, EN
AW-AlMg1SiPbMn, ggf. EN AW-AlMgSiPb.
Wegen der gesundsheitsschädlichen Wirkung von Blei ist man
derzeit bemüht, dessen Anwendung in der Industrie auf ein
Minimum zu beschränken. Hinzu kommt, dass bereits die Anwesenheit
kleiner Bleimengen in einer Aluminium-Knetlegierung
zu einer Erhöhung der Spannungsrissanfälligkeit unter Dauerbelastung
bei Raumtemperatur führt.
Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder die
Aufgabe gestellt, eine als Automatenwerkstoff geeignete,
bleifreie Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit bereitzustellen,
die gegenüber herkömmlichen Automatenwerkstoffen
vergleichbare oder bessere mechanische Eigenschaften
aufweist.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt eine Legierung
mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Bei der erfindungsgemässen Legierung liegt der Vorzugsbereich
für Wismut bei 0,4 bis 0,9, insbesondere 0,6 bis 0,8
Gew.-%, der Vorzugsbereich für Zinn bei 0,3 bis 0,6, insbesondere
0,4 bis 0,6 Gew.-%.
Die erfindungsgemässe Legierung kann in bekannter Art durch
halbkontinuierliches Stranggiessen und Strangpressen verarbeitet
werden. Ueblicherweise werden die halbkontinuierlich
stranggegossenen Barren einer Hochglühung unterworfen;
diese kann jedoch auch entfallen. Die stranggepressten Erzeugnisse
werden sodann durch eine Wärmebehandlung oder
thermomechanische Verarbeitung in verschiedene Endzustände
überführt.
Für die erfindungsgemässe Legierung eignen sich zur Erzielung
unterschiedlicher Auslagerungszustände die folgenden
Wärmebehandlungsverfahren:
- Lösungsglühen mit nachfolgender Warmaushärtung
- Lösungsglühen, Abbau innerer Spannungen durch Recken, nachfolgende Warmaushärtung
- Lösungsglühen, Kaltverformung mit nachfolgender Kaltaushärtung während mindestens drei Tagen
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
In einem Tiegelwiderstandsofen wurden drei Legierungen mit
einer Zusammensetzung gemäss Tabelle 1 aus Aluminium 99,5,
einer Vorlegierung AlCu 45, Zinn 99,95 und Wismut 99,9 erschmolzen.
Aus jeder Schmelzcharge wurden durch halbkontinuierliches
Stranggiessen mittels einer wassergekühlten
Kokille aus einer Aluminiumlegierung unter Anwendung eines
Schmiermittels Bolzen mit einem Durchmesser von 135 mm abgegossen.
Nach dem Abdrehen auf einen Durchmesser von 110 mm
wurde ein Teil der Bolzen hochgeglüht, ein anderer Teil wurde
ohne Hochglühung im Gusszustand belassen. Nach Anwärmung
auf Strangpresstemperatur in einem Durchlaufinduktionsofen
wurden die Bolzen zu Stangen mit einem Durchmesser von 36 mm
sowie zu Sechskantprofilen stranggepresst.
Die auf diese Weise hergestellten Strangpresserzeugnisse
wurden durch unterschiedliche Wärmebehandlungen auf die
gewünschten Endzustände verarbeitet. Die mit den verschiedenen
Wärmebehandlungsverfahren erzeugten Endzustände und
die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierung
sind in Tabelle 2 zusammengestellt.
| Si | Fe | Cu | Sn | Bi | Zn | sonstige | Rest | |
| einzeln max. | gesamt max. | |||||||
| 0,11 | 0,21 | 5,06 | 0,49 | 0,60 | 0,42 | 0,05 | 0,15 | Al |
| 0,16 | 0,27 | 5,67 | 0,52 | 0,72 | 0,41 | 0,05 | 0,15 | Al |
| 0,10 | 0,16 | 5,24 | 0,50 | 0,63 | 0,02 | 0,05 | 0,15 | Al |
| Zustand nach EN 515 | Rp 0,2 (MPa) | Rm (MPa) | A5 (%) | HB |
| T6, T651 | min. 280 | min. 370 | min. 10 | 110 |
| T3 | min. 150 | min. 270 | min. 20 | 80 |
Die in Tabelle 2 verwendeten Kurzbezeichnungen bedeuten:
- EN 515
- Europäische Norm EN 515: 1993 Aluminium und Aluminiumlegierungen-Halbzeug-Bezeichnung der Werkstoffzustände
- Rp 0,2
- Streckgrenze
- Rm
- Zugfestigkeit
- A5
- Bruchdehnung
- HB
- Brinellhärte
Claims (6)
- Aluminiumlegierung mit guter Spanbarkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Gew.-%
Kupfer 4,6 bis 6,0 Wismut 0,2 bis 1,0 Zinn 0,2 bis 0,7 Zink max. 0,45 Eisen max. 0,7 Silizium max. 0,4 - Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,4 bis 0,9 Gew.-%, vorzugsweise 0,6 bis 0,8 Gew.-% Wismut enthält.
- Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,3 bis 0,6 Gew.-%, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 Gew.-% Zinn enthält.
- Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach halbkontinuierlichem Stranggiessen, Hochglühen und Strangpressen mit nachfolgendem Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern auf maximalen Aushärtungsgrad eine Zugfestigkeit von mindestens 370 MPa, eine Streckgrenze von mindestens 280 MPa, eine Brinellhärte von mindestens 110 sowie eine Bruchdehnung A5 von mindestens 10% aufweist.
- Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung nach halbkontinuierlichem Stranggiessen, Hochglühen und Strangpressen mit nachfolgendem Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern auf weniger als maximalen Aushärtungsgrad eine Zugfestigkeit von mindestens 270 MPa, eine Streckgrenze von mindestens 150 MPa, eine Brinellhärte von mindestens 80 sowie eine Bruchdehnung A5 von mindestens 20% aufweist.
- Verwendung einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Automatenwerkstoff.
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