ES2900103T3 - Lámina de aluminio para automóviles altamente conformable con estriado superficial reducido o ausente y procedimiento de preparación - Google Patents

Abstract

Una aleación de aluminio que comprende 0,65 - 0,90 % en peso de Si, 0,11 - 0,40 % en peso de Fe, 0,05 - 0,20 % en peso de Cu, 0,05 - 0,22 % en peso de Mn, 0,60 - 0,83 % en peso de Mg, 0,0 - 0,25 % en peso de Cr, 0,0 - 0,006 % en peso de Ni, 0,0 - 0,15 % en peso de Zn, 0,0 - 0,17 % en peso de Ti, 0 - 0,05 % en peso de Pb, 0 - 0,005 % en peso de Sea, hasta 0,15 % en peso de impurezas, con el resto como Al.

Description

DESCRIPCIÓN

Lámina de aluminio para automóviles altamente conformable con estriado superficial reducido o ausente y procedimiento de preparación

CAMPO

[0001] La presente invención se refiere a los campos de la ciencia de los materiales, la química de los materiales, la metalurgia, las aleaciones de aluminio, la fabricación de aluminio, la industria del transporte, la industria de los vehículos de motor, la industria automotriz, la fabricación de vehículos de motor y campos relacionados. La presente invención se refiere a productos de láminas de aluminio para automóviles altamente conformables con estrías reducidas o ausentes. La presente invención también se refiere a un procedimiento para producir los productos de láminas de aluminio. En particular, estos productos tienen aplicación en la industria automotriz.

ANTECEDENTES

[0002] La industria automotriz, con el fin de reducir el peso de los automóviles, ha sustituido cada vez más con paneles de aleación de aluminio los paneles de acero. Paneles más livianos ayudan a reducir el peso del automóvil, lo que reduce el consumo de combustible. Sin embargo, la introducción de paneles de aleación de aluminio crea su propio conjunto de necesidades. Para ser útil en aplicaciones de automóviles, un producto de lámina de aleación de aluminio debe poseer buenas características de conformación en la condición de temple T4 tal como se recibe, de modo que pueda doblarse o moldearse según se desee sin agrietarse, rasgarse o arrugarse. Al mismo tiempo, el panel de aleación, después de pintarlo y hornearlo, debe tener la fortaleza suficiente para resistir abolladuras y otros impactos.

[0003] Además de los requisitos mencionados anteriormente, otro requisito es que las aleaciones de aluminio para componentes de automóviles no tengan defectos superficiales objetables y/o perjudiciales denominados crestas, estrías o líneas de pincel, que aparecen en la superficie de los componentes de la lámina de aluminio estampada o conformada. Las líneas de crestas o estrías aparecen en la dirección de laminación solo tras la aplicación de una tensión transversal suficiente, como la que se produce en las operaciones típicas de estampado o conformado.

[0004] Este defecto de estriado es lo suficientemente grave como para que sea visible en el componente del automóvil después de pintarlo. En consecuencia, el aspecto de la superficie acabada de estas aleaciones de aluminio es objetable y no es adecuado para aplicaciones automotrices exteriores. Este defecto de estriado también puede servir como un sitio de concentración de tensión durante el conformado, limitando así la conformabilidad. La solicitud de patente japonesa JP 2004-315878 A describe una lámina de aleación de aluminio de la serie 6000 para uso como lámina de carrocería de automóvil que tiene una capacidad superior de endurecimiento por horneado de pintura, una capacidad de flexión superior para dobleces y una calidad de superficie superior libre de estrías y piel de naranja después de ser conformada.

[0005] Además, los procedimientos conocidos para fabricar material en láminas de la serie 6xxx adecuado para paneles exteriores de automóviles han implicado un procedimiento bastante complejo, costoso y lento que generalmente implica las siguientes etapas: fundición en frío directo (FD) semicontinua de la aleación fundida para formar un lingote, raspado del lingote, homogeneización del lingote por períodos de tiempo entre 1 a 48 horas, laminado en caliente, autorrecocido y laminado en frío hasta el calibre deseado. A continuación, el material laminado puede recibir un tratamiento térmico en solución sólida en una línea continua de tratamiento térmico, enfriarlo rápidamente y a continuación envejecerlo.

[0006] Normalmente, el procedimiento de autorrecocido para paneles exteriores de automóviles incluye altas temperaturas de salida que se requieren para cumplir con los requisitos de estriado Las altas temperaturas de salida promueven grandes partículas gruesas solubles, como partículas que contienen Mg2Si y cobre. Para lograr la combinación deseada de resistencias en los temples de horneado de pintura y tal como se suministran, las líneas de tratamiento térmico en solución sólida de recocido continuo (CASH - Continuous Anneal Solution Heat treatment) deben usar altas temperaturas de solución sólida y tiempos de remojo prolongados para disolver las partículas solubles grandes. Se sabe que estas partículas solubles afectan las propiedades de tracción tanto en T4 como en temples de horneado de pintura y también en las características de conformación. Las partículas solubles grandes pueden finalmente disminuir la productividad de la línea de tratamiento CASH a un nivel inaceptable. Además, el procedimiento de autorrecocido reduce la capacidad de diferenciar las aleaciones en términos de resistencias al horneado de pintura y T4, a pesar de las diferencias significativas en la composición química de las aleaciones.

[0007] Los productos automotrices interiores y estructurales se producen generalmente a partir de rebobinados que se enrollan a temperaturas relativamente más bajas. Estos productos cumplen con las propiedades de tracción, pero no con los requisitos de estriado de los productos exteriores que utilizan temperaturas máximas de metal y tiempos de remojo más bajos en tratamiento CASH. Por lo tanto, láminas de metal para paneles interiores/estructurales tienden a correr entre un 25 y un 50% más rápido en la línea de tratamiento CASH que las láminas de metal para paneles exteriores. En este procedimiento general, el procesamiento de paneles exteriores para aplicaciones automotrices puede llevar un tiempo de solución sólida sustancialmente largo, lo que reduce la productividad de un activo costoso.

[0008] Por lo tanto, existe la necesidad de aleaciones de aluminio mejoradas que tengan defectos de estriado reducidos y de procedimientos más eficientes para fabricar material de lámina a partir de tales aleaciones.

RESUMEN

[0009] Las realizaciones abarcadas de la invención están definidas por las reivindicaciones, no por este resumen. Este resumen es una descripción general de alto nivel de diversos aspectos de la invención e introduce algunos de los conceptos que se describen con más detalle en la sección Descripción detallada a continuación. Este resumen no pretende identificar las características claves o esenciales de la materia objeto reivindicada, ni se pretende que se utilice de forma aislada para determinar el alcance de la materia objeto reivindicada. La materia objeto debe entenderse como referencia a las partes apropiadas de la memoria descriptiva completa, cualquiera o todos los dibujos y a cada reivindicación.

[0010] La presente invención resuelve los problemas descritos anteriormente con un nuevo procedimiento para aumentar la productividad en la línea de tratamiento CASH y proporciona productos de láminas de aluminio automotrices tratables térmicamente con alto T4 y resistencia al horneado post-pintura y formación mínima o nula de estrías. Como ejemplo no limitativo, el procedimiento de la presente invención tiene una aplicación particular en la industria automotriz. Por ejemplo, los paneles exteriores utilizados en las cabinas de los camiones necesitan tanto la buena resistencia al horneado de pintura como la apariencia de la superficie libre de estrías. Sin embargo, se sabe que las aleaciones y procedimientos tratables térmicamente de la presente invención pueden ser aplicables a las industrias marina, aeroespacial y de transporte, solo por nombrar algunas.

[0011] Las aleaciones de la presente invención se pueden usar para fabricar productos en forma de extrusiones, placas, láminas y piezas forjadas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Y TABLAS

[0012]

La Figura 1 es una representación de la estructura del grano no recristalizado en la condición de laminado en caliente (a) y la estructura del grano recristalizado después del recocido por lotes a 375 °C (b), 400 °C (c) y 425 °C (d) para 1 hora cada uno.

La Figura 2 es una representación del tamaño de partícula de Mg2Si más grande después del autorrecocido usando la práctica de producción estándar. La micrografía de microscopía electrónica de barrido (SEM) muestra los precipitados de Mg2Si relativamente gruesos (partículas oscuras indicadas por las flechas) en la bobina autorrecocida.

La Figura 3 es una representación del tamaño de partícula de Mg2Si más pequeño después del recocido por lotes a 400 °C durante 1 hora. La micrografía SEM muestra las partículas más finas de Mg2Si (partículas oscuras indicadas por las flechas) en una bobina recocida en lotes.

La Figura 4 es una comparación de los límites elásticos por tracción T4 (TYS - Tensile Yield Strengths - en MPa) y los límites elásticos finales (UTS - Ultimate Yield Strengths - en MPa) de aleaciones ejemplares después del autorrecocido (SA - Self-Anneal) y recocido por lotes (BA - Batch Anneal). En el recuadro, las instrucciones de prueba se indican de la siguiente manera: L = longitudinal, T = transversal, D = diagonal. Estándar SA es un rebobinado autorrecocido, un producto del molino de laminado en caliente donde la temperatura y las condiciones de laminación son tales que se produce una lámina recristalizada. Rebobinado BA es un producto en el que la etapa del procedimiento de recocido por lotes se produce en el espesor del rebobinado. Inter BA es un producto en el que la etapa del procedimiento de recocido por lotes se produce después de al menos una pasada del molino de laminado en frío pero antes de la pasada final del molino de laminado en frío. Los números de bobina mostrados en la Figura 4 son los mismos números y en el mismo orden en las Figuras 5 y 6. La primera barra de histograma en cada conjunto representa TYS-L; la segunda barra de histograma de cada conjunto representa TYS-T; la tercera barra de histograma de cada conjunto representa TYS-D; la cuarta barra de histograma de cada conjunto representa UTS-L; la quinta barra de histograma de cada conjunto representa UTS-T; y la sexta barra de histograma de cada conjunto representa UTS-D.

La Figura 5 es una representación de los resultados del límite elástico por tracción (en MPa) probados en la dirección transversal para 180 °C /20 min de horneado de pintura de las aleaciones reivindicadas después del autorrecocido y el recocido por lotes. La primera barra de histograma de cada conjunto representa el límite elástico de horneado post-pintura. La barra del medio del histograma de cada conjunto representa el límite elástico de T4. La barra de histograma de la derecha en cada conjunto representa la diferencia entre el límite elástico de horneado post-pintura y el límite elástico T4.

La Figura 6 es una representación de los resultados del límite elástico por tracción (en MPa) probados en las direcciones transversal (T), longitudinal (L) y diagonal (D 45 °) para 180 °C /60 horneado mínimo de pintura de las aleaciones reivindicadas después del autorrecocido y el recocido por lotes. La primera barra de histograma de cada conjunto representa los resultados en la dirección longitudinal. La barra de histograma del medio de cada conjunto representa los resultados en la dirección transversal. La barra de histograma de la derecha en cada conjunto representa los resultados en la dirección diagonal.

La Figura 7 muestra el límite elástico de T4 (en MPa) a lo largo de la longitud de las bobinas de ensayo de producción. La Figura 8 muestra imágenes de las muestras de estriado y sus clasificaciones para las bobinas de ensayo junto con una bobina autorrecocida de producción estándar (SA Re-bobinada).

La Figura 9A muestra los resultados del límite elástico de láminas de T4 preparadas a partir de Aleaciones 1 -5 ensayadas en la dirección transversal.

La Figura 9B muestra el ángulo interno de plegado de láminas de T4 preparadas a partir de Aleaciones 1 -5 ensayadas en la dirección transversal.

La Figura 10A muestra los resultados del límite elástico de láminas de T6 preparadas a partir de Aleaciones 1-5 usando enfriamiento con aire y ensayadas en la dirección transversal.

La Figura 10B muestra los resultados del límite elástico de láminas de T6 preparadas a partir de las Aleaciones 1 -5 usando enfriamiento con agua y ensayadas en la dirección transversal.

La Figura 10C muestra el ángulo interno de plegado de las láminas T6 preparadas a partir de las Aleaciones 1 -5 usando enfriamiento por aire y ensayadas en la dirección transversal.

La Figura 10D muestra el ángulo interno de plegado de las láminas T6 preparadas a partir de las Aleaciones 1 -5 usando enfriamiento con agua y ensayadas en la dirección transversal.

La Figura 11 muestra los resultados de la prueba de choque vertical de tubos empernados preparados a partir de láminas como se describe en esta invención.

La Figura 12 muestra los resultados de la prueba de choque horizontal de tubos empernados preparados a partir de láminas como se describe en esta invención.

La Figura 13A muestra muestras de estriado para los diámetros interior y exterior de la bobina 0127619 en la dirección de laminación y 45° a la dirección de laminación.

La Figura 13B muestra muestras de estriado para los diámetros interior y exterior de la bobina 0127622 en la dirección de laminación.

La Figura 13C muestra muestras de estriado para los diámetros interior y exterior de la bobina 0127602 en la dirección de laminación y para el diámetro exterior de la bobina 0127681 en la dirección de laminación.

La Figura 14 muestra el límite elástico transversal representado frente al tiempo de envejecimiento natural para la bobina 0127622 para muestras preparadas mediante enfriamiento con aire y enfriamiento con agua y para los diámetros interior y exterior de la bobina.

La Tabla 1 enumera las propiedades mecánicas de la lámina de T4 y después del horneado de pintura (180 °C /20 min y 180 °C /60 min) de aleaciones ejemplares después del recocido.

La Tabla 2 enumera la evaluación del estriado de la lámina de T4 de aleaciones ejemplares después del autorrecocido y del recocido por lotes.

La Tabla 3 enumera las calificaciones de prueba de doblez plano para bobinas autorrecocidas en comparación con el material recocido por lotes en T4 para 550 °C/15 seg de tratamiento CASH seguido de 60 días de envejecimiento natural. La Tabla 4 enumera las calificaciones de prueba de doblez plano para el material recocido por lotes en T4 con un 10 y 15% de pre-tensión.

La Tabla 5 enumera las propiedades mecánicas de las láminas de T4 de las bobinas de ensayo.

La Tabla 6 enumera las propiedades mecánicas de las condiciones de horneado post-pintura para las bobinas de ensayo. La Tabla 7 enumera las propiedades mecánicas de las láminas a lo largo de la longitud de las bobinas de ensayo después de 4 o 5 días de envejecimiento natural.

La Tabla 8 enumera las clasificaciones de plegado para la bobina 0127619 después 0% de pre-tensión, 5% de pre-tensión, 10% de pre-tensión y 15% de pre-tensión.

La Tabla 9 enumera las clasificaciones de plegado para la bobina 0127622 después 5% de pre-tensión, 10% de pre­ tensión y 15% de pre-tensión.

La Tabla 10 enumera las clasificaciones de plegado para la bobina 0127602 después 5% de pre-tensión, 10% de pre­ tensión y 15% de pre-tensión.

La Tabla 11 enumera las clasificaciones de plegado para la bobina 0127681 después 5% de pre-tensión, 10% de pre­ tensión y 15% de pre-tensión.

La Tabla 12 enumera las propiedades mecánicas de láminas de bobinas de ensayo después de 24-45 días de envejecimiento natural.

La Tabla 13 enumera las propiedades mecánicas de láminas de bobinas de ensayo después de 24-45 días de envejecimiento natural y después de horneado de pintura.

La Tabla 14 enumera las clasificaciones de plegado para las bobinas 0127619, 0127622, 0127681, y 0127602 después de 0% de pre-tensión, 5% de pre-tensión, 10% de pre-tensión y 15% de pre-tensión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0013] La presente invención está dirigida a nuevos procedimientos para aumentar la productividad en la línea de tratamiento CASH para productos de láminas de aluminio tratables térmicamente con alto T4 y resistencias al horneado post-pintura que presentan un estriado aceptable. Las aleaciones tratables térmicamente de la presente invención 2. son una aleación de aluminio 6xxx. Como otro ejemplo no limitativo, el procedimiento de la presente invención puede usarse en la industria automotriz.

Definiciones y descripciones:

[0014] Como se usan en esta invención, los términos "invención", "la invención", "esta invención" y "la presente invención" pretenden referirse ampliamente a toda la materia objeto de esta solicitud de patente y a las reivindicaciones a continuación. Debe entenderse que las declaraciones que contienen estos términos no limitan la materia objeto descrita en esta invención ni limitan el significado o el alcance de las reivindicaciones de la patente a continuación.

[0015] En esta descripción, se hace referencia a las aleaciones identificadas por números AA y otras designaciones relacionadas, como "series" o "6xxx". Para comprender el sistema de designación de números más comúnmente utilizado para nombrar e identificar aluminio y sus aleaciones, véase "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" o "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot", ambos publicados por The Aluminum Association.

[0016] Como se usa en esta invención, el término "aleación tratable térmicamente" se pretende que se refiera ampliamente a cualquier aleación de aluminio 2xxx, 6xxx y 7xxx.

[0017] Como se usan en esta invención, el significado de "un", "una" y "el/la" incluyen las referencias en singular y plural, a menos que el contexto dicte claramente lo contrario.

[0018] En los siguientes ejemplos, las aleaciones de aluminio se describen en términos de su composición elemental en porcentaje en peso (% en peso). En cada aleación, el resto es aluminio, con un % en peso máximo del 0,15% para la suma de todas las impurezas.

Aleaciones:

[0019] En esta invención se describen nuevas aleaciones de aluminio 6xxx como se define en la reivindicación 1. Se proporciona una aleación de aluminio que comprende 0,65 - 0,90 % en peso de Si, 0,11 - 0,40 % en peso de Fe, 0,05 -0,20 % en peso de Cu, 0,05 - 0,22 % en peso de Mn, 0,60 - 0,83 % en peso de Mg, 0,0 - 0,25 % en peso de Cr, 0,0 -0,006 % en peso de Ni, 0,0 - 0,15 % en peso de Zn, 0,0 - 0,17 % en peso de Ti, 0,0 a 0,05 % en peso de Pb, 0,0 a 0,005 % en peso de Be, hasta 0,15 % en peso de impurezas, resto Al.

[0020] En un ejemplo, se proporciona una aleación de aluminio que comprende 0,65-0,90 % en peso de Si, 0,20-0,35 % en peso de Fe, 0,05 - 0,20 % en peso de Cu, 0,05 - 0,20 % en peso de Mn, 0,60 - 0,75 % en peso de Mg, 0,0 - 0,15 % en peso de Cr, 0,0 - 0,006 % en peso de Ni, 0,0 - 0,15 % en peso de Zn, 0,0 - 0,15 % en peso de Ti, 0,0 a 0,05 % en peso de Pb, 0,0 a 0,005 % en peso de Be, hasta 0,15 % en peso de impurezas, resto Al.

[0021] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud también incluye silicio (Si) en una cantidad de 0,65 % a 0,90 % basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,65 %, 0,66 %, 0,67 %, 0,68 %, 0,69 %, 0,70 %, 0,71 %, 0,72 %, 0,73 %, 0,74 %, 0,75 %, 0,76 %, 0,77 %, 0,78 %, 0,79 %, 0,80 %, 0,81 %, 0,82 %, 0,83 %, 0,84 %, 0,85 %, 0,86 %, 0,87 %, 0,88 %, 0,89 %, o el 0,90 % de Si. Todos expresados en % en peso.

[0022] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye hierro (Fe) en una cantidad de entre 0,11 % y 0,40 % (por ejemplo, entre 0,20 % y 0,35 % o entre 0,25 % y 0,30 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 %, 0,20 %, 0,21 %, 0,22 %, 0,23 %, 0,24 %, 0,25 %, 0,26 %, 0,27 %, 0,28 %, 0,29 %, 0,30 %, 0,31 %, 0,32 %, 0,33 %, 0,34 %, 0,35 %, 0,36, 0,37 %, 0,38 %, 0,39 %, o el 0,40 % de Fe. Todos expresados en % en peso.

[0023] La aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye cobre (Cu) en una cantidad de 0,05 % a 0,20 % (por ejemplo, de 0,1 % a 0,15 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 % o el 0,20 % de Cu. Todos expresados en % en peso.

[0024] Una aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye manganeso (Mn) en una cantidad de 0,05 % a 0,22 % (por ejemplo, de 0,05 a 0,20 %, o de 0,1 % a 0,15 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12%, 0,13 %, 0,14 %, 0,15%, 0,16 %, 0,17%, 0,18 %, 0,19 %, 0,20%, 0,21 % o el 0,22 % de Mn. Todos expresados en % en peso.

[0025] Una aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye manganeso (Mg) en una cantidad de 0,60 % a 0,83 % (por ejemplo, de 0,60 % a 0,70 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir 0,60 %, 0,61 %, 0,62 %, 0,63 %, 0,64 %, 0,65 %, 0,66 %, 0,67 %, 0,68 %, 0,69 %, 0,70 %, 0,71 %, 0,72 %, 0,73 %, 0,74 %, 0,75 %, 0,76 %, 0,77 %, 0,78 %, 0,79 %, 0,80 %, 0,81 %, 0,82 %, o 0,83 % de Mg. Todos expresados en % en peso.

[0026] En algunos ejemplos, una aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye cromo (Cr) en una cantidad de entre 0 % y 0,25 % (por ejemplo, entre 0 % y 0,15 % o entre 0,05 % y 0,20 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,010 %, 0,011 %, 0,012 %, 0,013 %, 0,014 %, 0,015 %, 0,016 %, 0,017 %, 0,018 %, 0,019 %, 0,020 %, 0,021 %, 0,022 %, 0,023 %, 0,024 %, 0,025 %, 0,026 %, 0,027 %, 0,028 %, 0,029 %, 0,030 %, 0,031 %, 0,032 %, 0,033 %, 0,034 %, 0,035 %, 0,036 %, 0,037 %, 0,038 %, 0,039 %, 0,040 %, 0,041 %, 0,042 %, 0,043 %, 0,044 %, 0,045 %, 0,046 %, 0,047 %, 0,048 %, 0,049 %, 0,050 %, 0,051 %, 0,052 %, 0,053 %, 0,054 %, 0,055 %, 0,056 %, 0,057 %, 0,058 %, 0,059 %, 0,060 %, 0,061 %, 0,062 %, 0,063 %, 0,064 %, 0,065 %, 0,066 %, 0,067 %, 0,068 %, 0,069 %, 0,070 %, 0,071 %, 0,072 %, 0,073 %, 0,074 %, 0,075 %, 0,076 %, 0,077 %, 0,078 %, 0,079 %, 0,080 %, 0,081 %, 0,082 %, 0,083 %, 0,084 %, 0,085 %, 0,086 %, 0,087 %, 0,088 %, 0,089 %, 0,090 %, 0,091 %, 0,092 %, 0,093 %, 0,094 %, 0,095 %, 0,096 %, 0,097 %, 0,098 %, 0,099 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, 0,17 %, 0,18 %, 0,19 %, 0,20 %, 0,21 %, 0,22 %, 0,23 %, 0,24 % o el 0,25 % de Cr. En algunos casos, Cr no está presente en la aleación (es decir, 0 %). Todos expresados en % en peso.

[0027] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye níquel (Ni) en una cantidad de entre 0 % y 0,006 % (por ejemplo, entre 0 % y 0,005 % o entre 0,001 % y 0,004 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir 0,001 %, 0,002 %, 0,003 %, 0,004 %, 0,005 %, o 0,006 % de Ni. En algunos casos, el Ni no está presente en la aleación (es decir, 0 %). Todos expresados en % en peso.

[0028] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye zinc (Zn) en una cantidad de entre 0 % y 0,15 % (por ejemplo, entre 0,01 % y 0,15 % o entre 0,05 % y 0,1 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,01 %, 0,011 %, 0,012 %, 0,013 %, 0,014 %, 0,015 %, 0,016 %, 0,017 %, 0,018 %, 0,019 %, 0,02 %, 0,03 %, 0,04 %, 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, o el 0,15 % de Zn. En algunos casos, Zn no está presente en la aleación (es decir, 0 %). Todos expresados en % en peso.

[0029] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye titanio (Ti) en una cantidad de entre 0 % y 0,17 % (por ejemplo, entre 0,01 % y 0,15 % o entre 0,05 % y 0,1 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,01 %, 0,011 %, 0,012 %, 0,013 %, 0,014 %, 0,015 %, 0,016 %, 0,017 %, 0,018 %, 0,019 %, 0,02 %, 0,03 %, 0,04 %, 0,05 %, 0,06 %, 0,07 %, 0,08 %, 0,09 %, 0,10 %, 0,11 %, 0,12 %, 0,13 %, 0,14 %, 0,15 %, 0,16 %, o el 0,17 % de Ti. En algunos casos, Ti no está presente en la aleación (es decir, 0 %). Todos expresados en % en peso.

[0030] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye plomo (Pb) en una cantidad de entre 0 % y 0,05 % (por ejemplo, entre 0 % y 0,04 % o entre 0,001 % y 0,01 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir 0,001 %, 0,002 %, 0,003 %, 0,004 %, 0,005 %, 0,006 %, 0,007 %, 0,008 %, 0,009 %, 0,010 %, 0,011 %, 0,012 %, 0,013 %, 0,014 %, 0,015 %, 0,016 %, 0,017 %, 0,018 %, 0,019 %, 0,020 %, 0,021 %, 0,022 %, 0,023 %, 0,024 %, 0,025 %, 0,026 %, 0,027 %, 0,028 %, 0,029 %, 0,030 %, 0,031 %, 0,032 %, 0,033 %, 0,034 %, 0,035 %, 0,036 %, 0,037 %, 0,038 %, 0,039 %, 0,040 %, 0,041 %, 0,042 %, 0,043 %, 0,044 %, 0,045 %, 0,046 %, 0,047 %, 0,048 %, 0,049 % o 0,050 % de Pb. En algunos casos, Pb no está presente en la aleación (es decir, 0 %). Todos expresados en % en peso.

[0031] En algunos ejemplos, la aleación de aluminio descrita en esta solicitud incluye berilio (Be) en una cantidad de entre 0 % y 0,005 % (por ejemplo, entre 0 % y 0,004 % o entre 0 % y 0,001 %) basada en el peso total de la aleación. Por ejemplo, la aleación puede incluir el 0,0001 %, 0,0002 %, 0,0003 %, 0,0004 %, 0,0005 %, 0,0006 %, 0,0007 %, 0,0008 %, 0,0009 %, 0,001 %, 0,002 %, 0,003 %, 0,004 %, o el 0,005 % de Be. En algunos casos, Be no está presente en la aleación (es decir, 0 %). Todos expresados en % en peso.

[0032] La aleación de aluminio 6xxx puede incluir una variedad de elementos terciarios, a veces denominados en esta invención impurezas, para diversos fines, como mejorar las propiedades mecánicas, físicas o de corrosión (p. ej., resistencia, tenacidad, resistencia a la fatiga, y/o resistencia a la corrosión), para mejorar las propiedades a temperaturas elevadas, para facilitar la fundición, para controlar la estructura del grano fundido o forjado, y/o para mejorar la maquinabilidad, entre otros propósitos. Cuando están presentes, estos elementos terciarios pueden incluir uno o más de Ag, Li, Sn, Bi, Sr, Sb, V, Zr, Sc, Hf, Mo, Co y elementos de tierras raras. Cuando está presente, un elemento terciario suele estar contenido en la aleación en una cantidad de como máximo 0,05 % en peso.. La suma de todos los elementos terciarios no supera el 0,15 % en peso. El porcentaje restante de cada aleación es aluminio.

[0033] A continuación se enumeran intervalos ejemplares para aleaciones de aluminio como se describe en esta invención. En los ejemplos de aleaciones de aluminio 6xxx que siguen, debe entenderse que el resto no indicado en cada ejemplo es Al.

[0034] En un ejemplo, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

[0035] En otro ejemplo, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

[0036] En más otro ejemplo, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

[0037] En otro ejemplo más, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

[0038] En otro ejemplo, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

[0039] En más otro ejemplo, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

[0040] En otro ejemplo más, en esta invención se describe una aleación de aluminio 6xxx que comprende:

Propiedades

[0041] Se ha descubierto inesperadamente que las aleaciones de aluminio 6xxx descritas tienen una serie de propiedades únicas y favorables. Los expertos en la materia saben que las propiedades del aluminio, tales como, pero no limitadas a, resistencia, alargamiento, capacidad de flexión y apariencia, pueden adaptarse mediante el procedimiento en el que se fabrica la lámina de aluminio. También se sabe que producir una lámina de aluminio con varias de estas propiedades es difícil e impredecible porque aumentar una propiedad puede disminuir otra propiedad. Sin embargo, las aleaciones descritas muestran una combinación de propiedades favorables sin afectar negativamente a otras propiedades de las láminas de aluminio. Por ejemplo, las aleaciones descritas muestran inesperadamente tanto una alta resistencia como una capacidad de flexión adecuada. Las siguientes son propiedades mejoradas no limitantes de las aleaciones descritas.

Alta resistencia de T4:

[0042] Las aleaciones de aluminio descritas pueden tener un límite elástico para T4 de al menos 100 MPa (por ejemplo, al menos 105 MPa, al menos 110 MPa, al menos 115 MPa, al menos 120 MPa, al menos 125 MPa, al menos 130 MPa, al menos 135 MPa, al menos 140 MPa, o al menos 145 MPa) y una resistencia a la tracción para T4 de al menos 200 MPa (por ejemplo, al menos 205 MPa, al menos 210 MPa, al menos 215 MPa, al menos 220 MPa, al menos 225 MPa, al menos 230 MPa, al menos 235 MPa, al menos 240 MPa, al menos 245 MPa, al menos 250 MPa o al menos 255 MPa) después del recocido por lotes. Esto equivale a aproximadamente 25 MPa de límite elástico más alto y aproximadamente 35 MPa más de resistencia a la tracción que las aleaciones autorrecocidas de la presente invención en condiciones de solución sólida similares, como se muestra en la Figura 4. Además, otra ventaja es que la lámina recocida por lotes exhibe límites elásticos similares. en una variedad de condiciones de solución sólida, lo que sugiere que las partículas de Mg2Si son lo suficientemente finas para disolverse a una temperatura máxima del metal más baja a diferencia de los productos autorrecocidos. En esencia, el presente procedimiento es adecuado para diferenciar los efectos de la química de la aleación mejor que el producto autorrecocido.

Alta resistencia al horneado post-pintura:

[0043] Las aleaciones de aluminio descritas pueden tener un límite elástico del horneado post-pintura de al menos 160 MPa (p. ej., al menos 165 MPa, al menos 170 MPa, al menos 175 MPa, al menos 180 MPa, al menos 185 MPa, al menos 190 MPa, o al menos 200 MPa) después del recocido por lotes para condiciones de horneado de pintura de 180 °C durante 20 minutos. Esto equivale a aproximadamente 45 MPa a 55 MPa de límite elástico más alto que las aleaciones autorrecocidas, como se muestra en la Figura 5. La diferencia de límite elástico de 50 MPa entre las condiciones de horneado post-pintura y T4 se cumple muy fácilmente con la aleación y el procedimiento de la invención como se muestra en la Figura 5. De manera similar, la resistencia al horneado post-pintura para la condición de horneado de pintura de 180 °C durante 60 minutos se muestra en la Figura 6. En comparación con el material autorrecocido estándar, una respuesta significativamente mayor al horneado de la pintura en la aleación de la invención y el procedimiento se puede ver. La nueva combinación de aleación y procedimiento permite materiales que exceden la resistencia mínima requerida por el cliente. La Tabla 1 enumera las propiedades mecánicas tanto para la solución sólida tratada térmicamente (T4) como las condiciones de horneado post-pintura para la aleación y el procedimiento tanto estándar como inventivo.

Capacidad de flexión:

[0044] Las aleaciones de aluminio descritas muestran una alta capacidad de flexión. La capacidad de flexión se puede evaluar mediante el ángulo de flexión. Las aleaciones de aluminio descritas en esta invención pueden tener ángulos de flexión inferiores a aproximadamente 10° en el temple T4. Por ejemplo, las aleaciones de aluminio descritas en esta invención pueden tener ángulos de flexión de menos de aproximadamente 9°, menos de aproximadamente 8°, menos de aproximadamente 7°, menos de aproximadamente 6°, menos de aproximadamente 5°, menos de aproximadamente 4°, menos de aproximadamente 3°, menos de aproximadamente 2°, o menos de aproximadamente 1° en el temple T4.

Estrías reducidas:

[0045] Después del tratamiento térmico en solución sólida a 550 °C durante 15 segundos y 45 segundos, las aleaciones de aluminio descritas mostraron un estriado significativamente mejor en comparación con la aleación autorrecocida. El estriado se midió estirando primero la lámina un 10 % y a continuación desbastando la superficie con una piedra de afilar para resaltar las características de interés. A continuación, se compararon las muestras de láminas con los estándares. En la Figura 8 y la Tabla 2 se muestran los resultados de la prueba de estriado y la escala de clasificación de estriado utilizada.

Rendimiento de doblez plano mejorado:

[0046] Después del tratamiento térmico de la solución sólida a 550 °C durante 15 segundos, las aleaciones de aluminio descritas mostraron una respuesta de doblez plano similar o mejor que la aleación autorrecocida como se muestra en la Tabla 3. La prueba de doblez se realizó después de pretensar la lámina por 7 % y 15 % en las tres direcciones. A continuación, las muestras con doblez se compararon con los estándares y se les asignaron calificaciones basadas en la apariencia del doblez.

Velocidad de tratamiento CASH más rápida:

[0047] Como se describe en esta invención, una temperatura de salida baja después de la última pasada de laminación en caliente seguida de un procedimiento de recocido por lotes produce partículas de Mg2Si significativamente más pequeñas en comparación con el material autorrecocido (véanse las Figuras 2 y 3), lo que, a su vez, permite velocidades de tratamiento c As H más rápidas. El procedimiento descrito en esta invención aumenta la capacidad, velocidad y eficiencia del tratamiento CASH, solo por nombrar algunos, al menos en 10%, al menos en 15%, al menos en 20%, o al menos en 25%.

Procedimiento:

[0048] También se describe un procedimiento novedoso para producir productos de aleación de aluminio de la serie 6xxx que implica al menos una combinación de temperaturas de salida de laminado en caliente de no más de 300 °C y recocido (por ejemplo, recocido por lotes), tanto en rebobinado como en calibre intermedio. Además, el procedimiento descrito en esta invención proporciona productos de aleación de aluminio 6xxx que tienen resistencias de T4 y horneado post-pintura significativamente más altas, mejor control de las estrías, velocidad de línea de tratamiento CASH más rápida y doblabilidad mejorada.

[0049] En un ejemplo, el procedimiento descrito en esta invención implica homogeneización, laminado en caliente (a -después del bobinado a la temperatura de salida, colocarlo inmediatamente en un horno de recocido; b - después del bobinado a la temperatura de salida, enfriarlo a temperatura ambiente y a continuación colocarlo en un horno de recocido), recocido ( por ejemplo, recocido por lotes), laminado en frío y tratamiento CASH.

Homogeneización

[0050] La homogeneización de lingotes puede incluir, entre otros, calentar el lingote entre 500 - 600 °C (p. ej., 500 °C, 510 °C, 520 °C, 530 °C, 540 °C, 550 °C, 560 °C, 570 °C, 580 °C, 590 °C o 600 °C) durante un máximo de 10 horas. Por ejemplo, el lingote se puede calentar durante 10 horas o menos, 9 horas o menos, 8 horas o menos, 7 horas o menos, 6 horas o menos, 5 horas o menos, 4 horas o menos, 3 horas o menos, 2 horas o menos, o 1 hora o menos. En una realización, el lingote se calienta a 560 °C durante > 6 horas y a continuación se calienta a 540 °C >1 horas. El lingote se puede preparar mediante varios procedimientos de fundición, como por fundición en frío directo (FD).

Laminado en caliente:

[0051] Durante el laminado en caliente, las temperaturas y otros parámetros operativos pueden controlarse de modo que la temperatura del producto intermedio laminado en caliente de aleación de aluminio al salir del laminador en caliente no sea más de 300 °C, no más de 290 °C, no más de 280 °C, o no más de 270 °C. En un ejemplo, la temperatura de salida es de aproximadamente 260 °C. En un ejemplo, la temperatura de salida es de aproximadamente 250 °C. En otro ejemplo, la temperatura de salida es de aproximadamente 240 °C. En otro ejemplo más, la temperatura de salida es de aproximadamente 230 °C. En más un ejemplo, la temperatura de salida es de aproximadamente 220 °C.

[0052] El lingote se puede laminar en caliente entre aproximadamente 200 °C y 500 °C. Por ejemplo, el lingote se puede laminar en caliente a una temperatura que varía de aproximadamente 225 °C a 475 °C, de aproximadamente 250 °C a 450 °C, de aproximadamente 275 °C a 425 °C, o de aproximadamente 300 °C a 400 °C. La hoja laminada en caliente puede tener un calibre de 10 mm o menos (por ejemplo, entre 3 y 10 mm). Por ejemplo, la hoja laminada en caliente puede tener un calibre de 10 mm o menos, 9 mm o menos, 8 mm o menos, 7 mm o menos, 6 mm o menos, 5 mm o menos, 4 mm o menos, o 3 mm. o menos.

[0053] Como se describe en esta invención, el control de la temperatura de salida de la etapa de laminación en caliente proporciona la microestructura deseada, es decir, inhibe la precipitación de partículas grandes y gruesas de Mg2Si, que cuando se procesan adicionalmente, proporcionan un producto con alto T4 y alta resistencia al horneado post-pintura, mejor estriado, y una velocidad de tratamiento CASH más rápida.

[0054] El control de la temperatura de salida del producto intermedio de aleación de aluminio laminado en caliente se puede realizar de cualquier manera convencional, como mediante el control de las condiciones de funcionamiento del molino de laminado en caliente, como la extensión del lubricante de enfriamiento, la velocidad de laminación o los retrasos de tiempo entre las distintas etapas en un típico molino de laminado en caliente. La temperatura del producto intermedio laminado en caliente se puede controlar a continuación usando técnicas conocidas, tales como termopares de contacto o pirómetro óptico. La temperatura de salida del molino de laminado en caliente monitoreada se puede usar en una forma de control de retroalimentación junto con el enfriamiento de los bloques o controlando las temperaturas durante el laminado en caliente usando lubricantes de enfriamiento, velocidades del molino de laminado o similares como se describió anteriormente. Es decir, la temperatura de salida del molino de laminado puede dictar un ajuste en la operación de laminación para mantener la temperatura de salida dentro del intervalo especificado.

Recocido por lotes:

[0055] El recocido por lotes, ya sea con un calibre de banda en caliente o algún calibre intermedio en el procedimiento de laminación en frío, puede generar una textura adecuada para un producto con poco o ningún estriado. Durante el calentamiento de las bobinas en la etapa de recocido por lotes, la microestructura se llena con una alta densidad de partículas solubles relativamente más finas, como Mg2Si. Estos precipitados finos producen una combinación deseada de propiedades de tracción en el temple tal como se suministra (T4) y el temple de horneado de pintura junto con excelentes características de estriado y doblez en el producto final con requisitos de tratamiento térmico de temperatura y tiempo de remojo relativamente más bajos en una línea de tratamiento térmico en solución sólida. en comparación con el producto autorrecocido convencional.

[0056] Durante el recocido por lotes, la lámina de aluminio enrollada se puede calentar a una velocidad de aproximadamente 40 °C/hora a 60 °C/hora (p. ej., 40 °C/hora, 45 °C/hora, 50 °C/hora, 55 °C/hora, o 60 °C/hora) a una temperatura de entre 350 °C y 450 °C (por ejemplo, 350 °C, 360 °C, 370 °C, 380 °C, 390 °C, 400 °C, 410 °C, 420 °C, 430 °C, 440 °C o 450 °C).

[0057] En algunos casos, la lámina de aluminio se puede calentar a una velocidad de aproximadamente 50 °C/hora a una temperatura de aproximadamente 400 °C. El tiempo de espera puede ser de hasta 1 hora, hasta 2 horas, hasta 3 horas, hasta 4 horas o hasta 5 horas. En un ejemplo, el tiempo de espera es de 2 horas. En un ejemplo, la lámina de aluminio se puede a continuación enfriar a una velocidad de al menos 5 °C/hora a temperatura ambiente. En otro ejemplo, la lámina de aluminio se puede enfriar a una velocidad de al menos 7 °C/hora a temperatura ambiente. En un ejemplo, la lámina de aluminio se puede enfriar a una velocidad de al menos 9 °C/hora a temperatura ambiente. En otro ejemplo, la lámina de aluminio se puede enfriar a una velocidad de al menos 10 °C/hora a temperatura ambiente.

[0058] Debe entenderse que el procedimiento de recocido no debe limitarse al recocido por lotes. El procedimiento de recocido también puede incluir recocido continuo. Por ejemplo, la lámina se puede recocer continuamente pasando la lámina a través de una línea de tratamiento térmico de solución sólida de recocido continuo (CASH).

Laminado en frío:

[0059] La lámina de aluminio se puede laminar en frío utilizando tecnología y molinos de laminación en frío convencionales. La hoja laminada en frío puede tener un calibre entre 0,5 - 4,5 mm, entre 0,7 - 4,0 mm o entre 0,9 - 3,5 mm. En un ejemplo, la hoja laminada en frío tiene un calibre de aproximadamente 1,0 mm. En otro ejemplo, la hoja laminada en frío tiene un calibre de aproximadamente 0,8 mm. En más un ejemplo, la hoja laminada en frío tiene un calibre de aproximadamente 1,2 mm. La cantidad de reducción trabajada en frío puede ser de hasta 65%, hasta 70%, hasta 75%, hasta 80% o hasta 85%.

Tratamiento térmico en solución sólida de recocido continuo (CASH - Continuous Anneal Solution Heat treatment)

[0060] El tratamiento térmico en solución sólida puede ser cualquier tratamiento convencional para la aleación que dé como resultado la solución sólida de las partículas solubles. La lámina de aluminio se puede calentar a una temperatura máxima del metal que varía de aproximadamente 500 °C a 580 °C (por ejemplo, 500 °C, 510 °C, 520 °C, 530 °C, 540 °C, 550 °C, 560 °C, 570 °C o 580 °C) y remojado (es decir, mantenido a la temperatura indicada) durante un período de tiempo por encima de una temperatura predeterminada. En algunos ejemplos, las láminas se dejan en remojo durante hasta aproximadamente 10 minutos (por ejemplo, de 1 segundo a 10 minutos, inclusive). Por ejemplo, la lámina se puede remojar durante aproximadamente 5 segundos o menos, 10 segundos o menos, 15 segundos o menos, 30 segundos o menos, 45 segundos o menos, 1 minuto o menos, 2 minutos o menos, 3 minutos o menos, 4 minutos o menos, 5 minutos o menos, 6 minutos o menos, 7 minutos o menos, 8 minutos o menos, 9 minutos o menos, o 10 minutos o menos. Condiciones ejemplares para el tratamiento térmico de la solución sólida incluyen tiempos de remojo de 30 segundos o 60 segundos a temperaturas superiores a 540 °C. En un ejemplo, la aleación de aluminio se calienta a 550 °C con la tira mantenida por encima de 540 °C durante 15 o 45 segundos. Después de calentar y remojar, la tira se enfría rápidamente a velocidades superiores a 10 °C/s (p. ej., 15 °C/s o mayor, 20 °C/s o más, o 25 °C/s o más) a una temperatura entre 500 - 200 °C. En un ejemplo, la aleación de aluminio tiene una velocidad de enfriamiento superior a 20 °C/s donde la tira se enfría entre 450 - 250 °C. Las velocidades de enfriamiento pueden ser más rápidas en otros ejemplos.

[0061] Después del enfriamiento, la tira de aluminio puede someterse a un etapa de recalentamiento antes de ser enrollada. El etapa de recalentamiento se puede llevar a cabo pasando la lámina a través de un dispositivo de calentamiento que consiste en calentamiento radiante, calentamiento por convección, calentamiento por inducción o calentamiento por infrarrojos, etc. De aproximadamente 55 °C a 110 °C (por ejemplo, 55 °C, 60 °C, 65 °C, 70 °C, 75 °C, 80 °C, 85 °C, 90 °C, 95 °C, 100 °C , 105 °C o 110 °C).

[0062] Las aleaciones y procedimientos descritos en esta invención se pueden utilizar en aplicaciones automotrices, marinas, aeroespaciales, y/o de transporte, solo por nombrar algunas. En algunos casos, las aleaciones y los procedimientos se pueden utilizar para preparar productos de partes de carrocería de vehículos de motor, incluidos los paneles exteriores.

[0063] Los siguientes ejemplos servirán para ilustrar adicionalmente la presente invención sin que, al mismo tiempo, constituyan ninguna limitación de la misma. Por el contrario, debe entenderse claramente que puede recurrirse a diversas realizaciones, modificaciones y equivalentes de la misma que, después de leer la descripción en esta invención, pueden sugerirse a los expertos en la técnica sin apartarse del espíritu de la invención. Durante los estudios descritos en los siguientes ejemplos, se siguieron procedimientos convencionales, a menos que se indique de otra forma. Algunos de los procedimientos se describen a continuación con fines ilustrativos.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

Preparación de láminas de aluminio

[0064] Cinco muestras conteniendo 98,03 - 98,06 % en peso de Al, 0,78-0,83 % en peso de Si, 0,22 - 0,24 % en peso de Fe, 0,10 - 0,11 % en peso de Cu, 0,08 - 0,09 % en peso de Mn, 0,64 - 0,65 % en peso de Mg, 0,015 - 0,019 % en peso de Cr, 0,006 % en peso de Ni, 0,011 - 0,016 % en peso de Zn y 0,016 % en peso de Ti pasaron por fundición en frío directo (FD). Los lingotes se homogeneizaron a 560 °C durante más de 6 horas, se enfriaron a 540 °C y se mantuvieron a esa temperatura durante más de 1 hora. A continuación, los lingotes se sacaron en caliente de los pozos de homogeneización y se colocaron sobre una mesa para su laminación en caliente. La etapa de laminación en caliente incluyó hacer pasar los lingotes a través de un laminador inverso seguido de laminación en caliente en un laminador en tándem donde el espesor se redujo aún más. Las temperaturas finales de salida del material laminado en caliente se apuntaron a obtener temperaturas de bobinado en el intervalo de 200 a 300 °C. Se llevó a cabo una etapa de recocido por lotes, que incluyó calentar la bobina a una temperatura deseada de 375 °C a 425 °C, seguido de remojo durante un mínimo de 60 minutos. El recocido se llevó a cabo en una atmósfera de nitrógeno con un tiempo de ciclo de tratamiento térmico de recocido por lotes de aproximadamente 8 horas. Las bobinas se sacaron del horno y se dejaron enfriar a temperatura ambiente antes del laminado en frío. El laminado en frío se llevó a cabo después del recocido completo de las bobinas. Todas las bobinas se laminaron en frío desde el calibre de banda en caliente hasta el calibre de acabado sin recocidos intermedios.

[0065] El tratamiento CASH se llevó a cabo a temperaturas máximas del metal de aproximadamente 550 °C, aproximadamente 562 °C y aproximadamente 575 °C con tiempos de remojo de 15, 30 o 45 segundos. Se usó un enfriamiento de aire forzado estándar para todos los productos con velocidades de enfriamiento entre aproximadamente 450 °C y aproximadamente 250 °C a una velocidad de aproximadamente 18 °C/s a unos 50 °C/s. La temperatura del metal de rebobinado fue de aproximadamente 95 °C.

Ejemplo 2

Determinación de la resistencia a la tracción y el límite elástico finales

[0066] Las bobinas se prepararon como se describió anteriormente en el Ejemplo 1 y se trataron térmicamente en solución sólida hasta una temperatura máxima del metal de aproximadamente 550 °C durante 15 y 45 segundos. El alargamiento total y uniforme y el límite elástico por tracción se determinaron usando procedimientos conocidos por un experto en la técnica según a St M B557 y ASTM E8-11.

[0067] Los resultados de las propiedades mecánicas de la prueba del ensayo en planta de 5 bobinas en las láminas de temple T4 se muestran en la Tabla 4. La Figura 4 es una comparación de los límites elásticos por tracción T4 (TYS -Tensile Yield Strengths - en MPa) y los límites elásticos finales (UTS - Ultimate Yield Strengths - en MPa) de las aleaciones reivindicadas después del autorrecocido (SA - Self-Anneal) y recocido por lotes (BA - Batch Anneal). Se obtuvo un límite elástico de T4 más alto en la aleación y el procedimiento de la invención en comparación con un límite elástico promedio de bobinas de producción autorrecocidas estándar, como se muestra en la Figura 7.

Ejemplo 3

Determinación del alargamiento total y uniforme de T4

[0068] Se determinó el alargamiento uniforme y total para las láminas de las bobinas descritas anteriormente usando procedimientos conocidos por un experto en la técnica según ASTM B557 y ASTM E8-11. Las Tablas 5 y 6 muestran los resultados de alargamiento total y uniforme de las pruebas del ensayo en planta.

Ejemplo 4

Determinación del límite elástico por tracción del horneado de pintura

[0069] El límite elástico por tracción de horneado de pintura para láminas de las bobinas descritas anteriormente se determinó usando procedimientos conocidos por un experto en la técnica según ASTM B557 y ASTM E8-11. La Figura 5 ilustra el límite elástico del horneado post-pintura obtenido de la prueba con 2% de pretensado seguido de 180 °C/20 min de exposición. Las resistencias del horneado post-pintura son significativamente más altas en la aleación y el procedimiento de la invención en comparación con el límite elástico típico del cliente.

Ejemplo 5

Distribución de tamaño de Mg ² Si

[0070] La distribución del tamaño de Mg2Si se observó usando SEM (Scanning Electron Microscopy - Microscopía Electrónica de Barrido). Las muestras tomadas de bobinas recocidas por lotes mostraron tamaños de partículas más pequeños que las tomadas de bobinas autorrecocidas (Figuras 2 y 3).

Ejemplo 6

Determinación del estriado

[0071] El estriado es una deformación colectiva de grandes conjuntos de granos orientados que dan como resultado una topología de superficie en bandas, que se encuentra en las aleaciones 6xxx. Estos conjuntos de granos se activan durante la deformación plástica y se orientan en paralelo a la dirección de laminación. Estas bandas son generalmente imperceptibles en muestras desnudas, pero debido a que estos conjuntos de granos tienen diferentes posiciones de altura (picos y valles), son visualmente perceptibles, por ejemplo, después del lacado o de la lapidación de la superficie. Los criterios de estriado se calificaron visualmente como se muestra en la Tabla 2.

[0072] La Figura 8 muestra las muestras de estriado de las bobinas de ensayo junto con la bobina autorrecocida de producción estándar. Las muestras se pre-tensaron en un 10% en la dirección transversal a la del laminado seguido de lapidación para resaltar la condición de estriado. En general, las aleaciones y los procedimientos descritos proporcionan calificaciones de estriado de superficie que son aceptables.

Ejemplo 7

Rendimiento de doblez plano

[0073] La Tabla 3 enumera los resultados de las pruebas de doblez plano para bobinas autorrecocidas en comparación con bobinas recocidas por lotes en el temple T4. El material se pasó por una línea de tratamiento CASH a 550 °C durante 15 segundos seguido de 60 días de envejecimiento natural.

[0074] La Tabla 4 enumera las clasificaciones de rendimiento del doblez plano para las bobinas de ensayo recocidas por lotes en temple T4 con 10 y 15% de pretensado. En general, las calificaciones son 1 y 2, que se consideran aceptables (consultar la Tabla 3). Una muestra de bobina probada en la dirección L con un 15% de pre-tensión mostró una calificación de 3. Esta calificación de doblez más alta se atribuyó al alto límite elástico observado para esa bobina.

Ejemplo 8

Efecto del Cr y el Mn sobre las propiedades de tracción y la capacidad de rotura de la aleación

[0075] Las aleaciones de aluminio que tienen las composiciones que se muestran en la siguiente tabla se prepararon según el procedimiento descrito en el Ejemplo 1. La Aleación 1 y la Aleación 2 son aleaciones de referencia. La Aleación 3 es una aleación que incluye una mayor cantidad de Mn que las aleaciones de referencia y no contiene cobre. La Aleación 4 es una aleación que incluye una mayor cantidad de Cr que las aleaciones de referencia. La Aleación 5 es una aleación que incluye una mayor cantidad de Mn y Cr que las aleaciones de referencia. En cada una de las aleaciones 1, 2, 3, 4 y 5, el resto de la composición es aluminio.

[0076] Las aleaciones 1-5 se homogeneizaron calentando a 530 °C durante 8 horas. Las aleaciones se laminaron en caliente a través de un molino laminador inverso y a continuación se laminaron en frío. El espesor de calibre final de cada una de las láminas preparadas a partir de las Aleaciones 1-5 fue de aproximadamente 1 mm. Las láminas se llevaron a solución sólida durante 20 segundos (indicados como "20 s") o 60 segundos (indicados como "60 s") a 550 °C, y a continuación se enfriaron con agua (indicado como "WQ - Water Quenching") o aire (indicado como "AQ - Air Quenching"). . El temple T6 se logró calentando las láminas T4 a 215 °C durante 30 minutos o a 225 °C durante 30 minutos. El límite elástico y la flexión de las láminas T4 y T6 se determinaron en la dirección transversal usando procedimientos conocidos por un experto en la técnica. Los ensayos de tracción se realizaron según ISO/DIS 6892-1 y las pruebas de ángulo de flexión se realizaron según VDA238-100.

[0077] Se determinaron las propiedades del límite elástico de las láminas T4 preparadas a partir de las aleaciones 1-5, preparadas usando una etapa de solución sólida de 20 segundos seguida de enfriamiento con aire y enfriamiento con agua, así como una etapa de solución sólida de 60 segundos seguida de enfriamiento con agua. Véase la Figura 9A. Los resultados muestran que la resistencia de T4 fue aproximadamente la misma para las cinco láminas. Las propiedades de flexión de las láminas T4 se determinaron después del 10% de preesfuerzo de tracción. Vea la Figura 9B. Los resultados muestran que las láminas que contienen mayores cantidades de Cr y/o Mn (es decir, las láminas preparadas a partir de las aleaciones 3, 4 y 5) preparadas mediante enfriamiento con aire mostraron propiedades de flexión mejoradas.

[0078] Se determinaron las propiedades de resistencia a la tracción de las láminas de T6 preparadas a partir de las aleaciones 1-5, preparadas usando una etapa de solución sólida de 20 segundos seguida de enfriamiento con aire y enfriamiento con agua. Véanse las Figuras 10A y 10B. Los resultados muestran que la lámina de T6 enfriada al aire que contiene mayores cantidades de Cr y/o Mn (es decir, láminas preparadas a partir de las Aleaciones 3, 4 y 5) mostraron una pérdida de resistencia de aproximadamente 10-20 MPa más que las láminas preparadas a partir de las Aleaciones de referencia 1 y 2. Véase la Figura 10A. La resistencia de la lámina enfriada con agua que excluyó el Cu (es decir, la lámina preparada a partir de la Aleación 3) fue aproximadamente 10 MPa menor que la de las láminas preparadas a partir de las Aleaciones de referencia 1 y 2.

[0079] Se determinaron las propiedades de flexión de las láminas T6. Véanse las Figuras 10C y 10D. Los resultados muestran que las láminas que contienen mayores cantidades de Cr y/o Mn (es decir, las láminas preparadas a partir de las aleaciones 3, 4 y 5) mostraron propiedades de flexión mejoradas con respecto a las aleaciones de referencia 1 y 2. Además, la flexión con T6 mejoró aún más para las láminas que contenían Cr y/o Mn preparadas por enfriamiento con agua en comparación con las muestras enfriadas con aire. Véanse las Figuras 10C y 10D.

[0080] Se realizaron pruebas para evaluar el comportamiento de aplastamiento para determinar la capacidad de rotura de las muestras. Las láminas (de 3 mm de espesor) se doblaron y atornillaron para formar tubos de choque. Los tubos se probaron en compresión vertical a una velocidad cuasiestática constante en una prensa (pruebas de choque vertical) o en una configuración cuasiestática de flexión de 3 puntos (pruebas de choque horizontal). La capacidad de rotura se determinó para tubos de choque preparados a partir de láminas que incluían Cr y Mn, similar a la Aleación 5, y también a partir de una lámina de referencia similar a las Aleaciones 1 y 2. Se realizaron ensayos verticales y horizontales. Para las pruebas horizontales, las láminas utilizadas para preparar los tubos de choque se trataron térmicamente a 180 °C durante 10 horas. Las láminas utilizadas para preparar los tubos de choque para las pruebas verticales se calentaron a 185 °C durante 15 minutos. Como se muestra en la Figura 11, los tubos de choque que contienen mayores cantidades de Cr y Mn se doblaron exitosamente al aplastarse sin rasgarse en la prueba de choque vertical, mientras que los tubos de choque de referencia exhibieron rasgaduras. Los tubos de choque que contienen mayores cantidades de Cr y Mn también mostraron una capacidad de choque mejorada en una prueba de choque horizontal en comparación con el dispositivo de referencia. Véase la Figura 12,

Ejemplo 9

Rendimiento de resistencia, estriado y doblez

Composiciones de bobinas:

[0081] Las bobinas se prepararon a partir de aleaciones de aluminio que tenían las composiciones que se muestran en la tabla siguiente.

Preparación de muestras:

[0082] Los lingotes de las composiciones mostradas anteriormente se homogeneizaron cada uno calentando los lingotes a 560 °C durante 6 horas, enfriando los lingotes a 540 °C y dejando que los lingotes se remojaran a 540 °C durante 2 horas. A continuación, los lingotes se laminaron en caliente y se enrollaron a una temperatura en el intervalo de 209 °C a 256 °C. La bobina 0127619 se laminó en caliente hasta un calibre de 2,54 mm y las otras bobinas se laminaron en caliente hasta un calibre de 5 mm. El rebobinado de cada una de las bobinas estaba relativamente libre de partículas gruesas de Mg2Si/Si y la estructura del grano no se recristalizó. Las cuatro bobinas se recocieron por lotes de rebobinado con un tiempo de remojo de 100 minutos a temperaturas de remojo que variaban de 398 °C a 418 °C. Los rebobinados se recristalizaron completamente y exhibieron una estructura de partículas relativamente más fina que la del rebobinado convencional autorrecocido. El tratamiento CASH se llevó a cabo a temperaturas que variaban de aproximadamente 539 °C a 555 °C con tiempos de remojo que variaban de 8 a 15 segundos. El enfriamiento se realizó usando agua o aire. La temperatura del metal de rebobinado osciló entre 73 °C y 85 °C.

Análisis de estriado:

[0083] Los diámetros internos (DI) y los diámetros externos (DE) de las bobinas se analizaron para el estriado, utilizando la escala de clasificación proporcionada en la Tabla 2, en la dirección de laminación (90°) y 45° a la dirección de laminación. Todas las bobinas mostraron resultados de estriado adecuados y se les asignó una calificación de 1. Véase la Figura 13A para la bobina 0127619; Figura 13B para la bobina 0127622; y Figura 13C para las bobinas 0127602 y 0127681.

Muestras de 4 a 5 días de edad: propiedades de tracción y calificaciones de flexión

[0084] Las propiedades de tracción se determinaron para las bobinas después de 4 o 5 días de envejecimiento natural. Específicamente, las propiedades de tracción para la Bobina 0127619 se determinaron después de 4 días de envejecimiento natural y las propiedades de tracción para las Bobinas 0127622, 0127602 y 0127681 se determinaron después de 5 días de envejecimiento natural. Los resultados se muestran en la Tabla 7. Todas las muestras de bobinas mostraron niveles de resistencia a la tracción final superiores a 215 MPa y valores de límite elástico dentro del intervalo de 100-155 MPa. Además, el alargamiento promedio de cada bobina fue superior al 27 %. El alargamiento promedio se calculó de la siguiente manera:

Average Elongation = (Transverse 2* Diagonal Longitudinal) / 4.

[0085] Se determinaron las calificaciones de flexión de las bobinas. Las muestras de las bobinas 0127622. 0127602 y 0127681 se doblaron previamente a 160° usando una garra de 0,50 mm y un espacio de 3,85 mm en una configuración de doblado de tres puntos con rodillos de 15 mm. Las muestras se doblaron con una cuña de 0,82 mm en una prensa Arbor de 1 tonelada. La muestra de la Bobina 0127619 se pre-dobló a 180°. Las Tablas 8-11 enumeran las clasificaciones de rendimiento del doblez plano para las bobinas de ensayo recocidas por lotes 0127619 (Tabla 8), 0127622 (Tabla 9), 0127602 (Tabla 10) y 0127681 (Tabla 11) después de 4 o 5 días de envejecimiento natural con 0 %, 5 %, 10%, y/o 15% de pretensado. La prueba se realizó en el diámetro interior (DI) y/o el diámetro exterior (DE) de las bobinas. En general, las calificaciones son 1 y 2, que se consideran aceptables (consultar la Tabla 3).

Muestras de 24 a 45 días de edad: propiedades de tracción y calificaciones de flexión

[0086] Las propiedades de tracción se determinaron para las bobinas después de 24-45 días de envejecimiento natural. Específicamente, las propiedades de tracción para la Bobina 0127619 se determinaron después de 29 días de envejecimiento natural, las propiedades de tracción para la Bobina 0127622 se determinaron después de 24 días de envejecimiento natural y las propiedades de tracción para las Bobinas 0127602 y 0127681 se determinaron después de 45 días de envejecimiento natural. Los resultados se muestran en la Tabla 12. Todas las muestras de bobinas mostraron niveles de resistencia a la tracción final superiores a 215 MPa y valores de límite elástico dentro del intervalo de 100-155 MPa. Además, el alargamiento promedio de cada bobina fue superior al 27 %. El alargamiento promedio se calculó de la siguiente manera:

Average Elongation = (Transverse 2* Diagonal Longitudinal) / 4.

[0087] Las propiedades de tracción de las muestras de bobinas descritas anteriormente también se determinaron después del horneado de la pintura. Los resultados se muestran en la Tabla 13. Todas las muestras de bobinas mostraron niveles de resistencia a la tracción final superiores a 280 MPa y valores de límite elástico mayores que 200 MPa. Además, el alargamiento promedio de cada bobina fue superior de un 24 % o más. El alargamiento promedio se calculó según la ecuación mostrada anteriormente.

[0088] Se determinaron las calificaciones de flexión de las bobinas. Las muestras se pre-doblaron a 180° y tenían un radio de mandril de 0,45 mm. La Tabla 14 enumera las calificaciones de rendimiento del doblez para las bobinas 0127619, 0127622, 0127602 y 0127681 después del número indicado de días de envejecimiento natural con 0%, 5%, 10%, y/o 15% de pretensado. La prueba se realizó en el diámetro interior (DI), en el medio y/o en el diámetro exterior (DE) de las bobinas. En general, las clasificaciones de las bobinas sometidas a un 5% y a un 10% de pretensado fueron 1 y 2, que se consideran aceptables (consulte la Tabla 3).

[0089] Los límites elásticos obtenidos por enfriamiento con agua y enfriamiento con aire de las muestras de la bobina 0127622, así como los límites elásticos obtenidos de los diámetros interior y exterior de las muestras, se representaron frente al tiempo de envejecimiento natural, en días. Véase la figura 14, Como se muestra en la Figura 14, el límite elástico transversal se controló a un valor entre 100 y 135 MPa durante hasta 100 días de envejecimiento natural.

[0090] Se han descrito diversas realizaciones de la invención en cumplimiento de los diversos objetivos de la invención. Debe reconocerse que estas realizaciones son meramente ilustrativas de los principios de la presente invención. Numerosas modificaciones y adaptaciones de la misma serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la presente invención, como se define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Una aleación de aluminio que comprende 0,65 - 0,90 % en peso de Si, 0,11 - 0,40 % en peso de Fe, 0,05 - 0,20 % en peso de Cu, 0,05 - 0,22 % en peso de Mn, 0,60 - 0,83 % en peso de Mg, 0,0 - 0,25 % en peso de Cr, 0,0 - 0,006 % en peso de Ni, 0,0 - 0,15 % en peso de Zn, 0,0 - 0,17 % en peso de Ti, 0 - 0,05 % en peso de Pb, 0 - 0,005 % en peso de Sea, hasta 0,15 % en peso de impurezas, con el resto como Al.

2. La aleación de aluminio de la reivindicación 1, que comprende 0,65 - 0,90 % en peso de Si, 0,20-0,35 % en peso de Fe, 0,05 - 0,20 % en peso de Cu, 0,05 - 0,20 % en peso de Mn, 0,60 - 0,75 % en peso de Mg, 0,0 - 0,15 % en peso de Cr, 0,0-0,006 % en peso de Ni, 0,0 - 0,15 % en peso de Zn, 0,0 - 0,15 % en peso de Ti, 0 - 0,05 % en peso de Pb, 0 - 0,005 % en peso de Be, hasta 0,15 % en peso de impurezas, con el resto como Al.

3. Una parte de la carrocería de un vehículo de motor que comprende la aleación de aluminio de la reivindicación 1 o 2.

4. La parte de la carrocería de un vehículo de motor de la reivindicación 3, donde la parte de la carrocería de un vehículo de motor comprende un panel exterior.

5. Un procedimiento para producir una lámina de aluminio de la serie 6xxx que comprende:

fundir una aleación de aluminio de la serie 6xxx según la reivindicación 1 o 2 para formar un lingote; homogeneizar el lingote;

laminar en caliente del lingote para producir un producto intermedio laminado en caliente, seguido de:

a) después del bobinado a la temperatura de salida, colocarla inmediatamente en un horno de recocido, o

b) después de enrollar a la temperatura de salida, enfriar a temperatura ambiente y a continuación colocar en un horno de recocido;

recocido;

laminado en frío; y

someter la lámina a un procedimiento continuo de recocido y tratamiento térmico en solución sólida.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, donde la etapa de homogeneización se realiza a una temperatura de entre 500 - 600 °C durante un período de hasta 10 horas y/o

donde la etapa de laminación en caliente se realiza a una temperatura entre 200 °C y 500 °C y/o

donde la etapa de laminación en caliente incluye mantener una temperatura intermedia del producto laminado en caliente a 300 °C o menos al salir de un molino laminador en caliente y/o

donde la etapa de recocido incluye calentar a una temperatura de entre 350 °C y 450 °C y/o

donde el etapa de someter la lámina a un procedimiento de tratamiento térmico de recocido y solución sólida continuo comprende calentar la lámina a una temperatura que varía de 500 °C a 580 °C durante un período de tiempo y, en particular, donde el período de tiempo es de 1 minuto o menos .

7. El procedimiento de la reivindicación 5 o la reivindicación 6 , que comprende además el enfriamiento de la lámina.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además recalentar la lámina enfriada para conformar una lámina recalentada y enrollar la lámina recalentada.