DE20312889U1

DE20312889U1 - Stranggepresstes Profil aus einer hochfesten, schweißbaren Al-Legierung

Info

Publication number: DE20312889U1
Application number: DE20312889U
Authority: DE
Original assignee: Otto Fuchs KG
Current assignee: Otto Fuchs KG
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2013-08-22

Abstract

Stranggepresstes Profil aus einer hochfesten, schweißbaren Al-Legierung mit einem ein freies Ende zur Ausbildung eines Schweißstoßes (3) mit einem weiteren Element (1) aufweisenden Schenkel (4), dadurch gekennzeichnet, dass die durch das freie Ende des Schenkels (4) gebildete Aufstandsfläche (5) des Profils (2, 2') seiner Querrichtung der Materialstärke des Schenkels (4) entspricht und das Gefüge des Schenkels (4) an der Oberfläche der Aufstandsfläche (5) rekristallisationsfrei ist, wobei das Gefüge in sich parallel zu den an die Aufstandfläche (5) grenzenden Seitenflächen (7, 7') des Schenkels (4) erstreckenden Randbereichen (8, 8') Rekristallisationszonen aufweisen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein stranggepresstes Profil aus einer hochfesten, schweißbaren Al-Legierung mit einem ein freies Ende zur Ausbildung eines Schweißstoßes mit einem weiteren Element aufweisenden Schenkel.
Bei derartigen hochfesten, scheißbaren Al-Legierungen handelt es sich beispielsweise um AlMgSi-Legierungen. AlMgSi-Strangpressprofile, beispielsweise als L-Profile ausgebildet, werden mitunter als Längsversteifungsrippen im Flugzeugbau zur Versteifung des Rumpfes eingesetzt. Herkömmlich werden derartige Längsversteifungsrippen mit dem Flugzeugrumpf durch eine Vielzahl von Nieten verbunden. Zu diesem Zweck trägt der zum Flugzeugrumpf weisende Schenkel des Längsversteifungsprofils einen Anlageschenkel, so dass das Längsversteifungsprofil T-förmig ausgebildet ist. Dieser Anlageschenkel wird benötigt, damit eine solche Längsversteifungsrippe mit dem Flugzeugrumpf vernietet werden kann. Zur Reduzierung des für die Herstellung eines Flugzeugrumpfes benötigten Gewichtes ist man bestrebt, die Längsversteifungsrippen zum integralen Bestandteil des Flugzeugrumpfes zu machen, in dem man L-förmige Längsversteifungsrippen als stranggepresste Profile herstellt, wobei das freie Ende des längeren Schenkels mit der Innenseite des Rumpfbleches verschweißt werden soll. Bei einem Einsatz von derartigen Profilen mit Materialstärken von mehr als 4 mm konnten zufriedenstel lende T-Stoß-Schweißverbindungen hergestellt werden. Vergleichbar zufriedenstellende Schweißergebnisse konnten dagegen bei einem Einsatz von dünnwandigen Profilen nicht erzielt werden.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes stranggepresstes Profil aus einer AlMgSi-Legierung dergestalt weiterzubilden, dass mit diesem auch bei einer dünnwandigen Ausbildung mit herkömmlichen Methoden bestimmungsgemäß ein T-Stoß verschweißt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes stranggepresstes Profli gelöst, bei dem die durch das freie Ende des Schenkels gebildete Aufstandsfläche des Profils in seiner Querrichtung der Materialstärke des Schenkels entspricht und das Gefüge des Schenkels an der Oberfläche der Aufstandsfläche rekristallisationsfrei ist, wobei das Gefüge in sich parallel zu den an die Aufstandsfläche grenzenden Seitenflächen des Schenkels erstreckenden Randbereichen Rekristallisationszonen aufweisen kann.
Bei dem Gegenstand dieses Profils ist das freie zur Ausbildung des Stoßes vorgesehene Ende scharfkantig, so dass die Aufstandsfläche auch bei dünnwandigen Profilschenkeln maximiert ist. Das Maximieren der Aufstandsfläche hat zum Vorteil, dass die Kontaktfläche zwischen den beiden Elementen – Profil und beispielsweise Rumpfblech – möglichst groß ist und somit auch ein Fixieren der beiden Elemente zum Schweißen bei einer vollständigen Anlage erleichtert ist. Überdies ist die Oberfläche der Aufstandsfläche des Kopfendes des Profils Rekristallisationsfrei. Zur Erzielung eines bestimmungsgemäßen Schweißergebnisses kann der die Aufstandsfläche an seinem freien Ende bildende Schenkel Rekristallisationszonen in sich parallel zu den Seitenflächen des Schenkels erstreckenden Randbereichen aufweisen. Wesentlich ist, dass in einem zusammenhängenden Abschnitt zwischen diesen beiden sich gegenüberliegenden Randbereichen die Aufstandsfläche einen Bereich aufweist, der rekristallisationsfrei ist.
Bestimmungsgemäße Schweißergebnisse lassen sich bei einem solchen Profil auch erzielen, wenn der die Aufstandsfläche tragende Schenkel eine Stärke (Wanddicke) von weniger als 3 mm und sogar von weniger als 2 mm aufweist. Auch Schweißversuche mit solchen Profilen, die lediglich eine Wandstärke von 1,6 mm aufweisen, brachten ein bestimmungsgemäßes Schweißergebnis.
Bevorzugt werden solche hochfesten, schweißbaren Al-Legierungen eingesetzt aus der Gruppe AlMgSi, wobei diese Legierung auch Kupfer enthalten kann. Ferner eignen sich zur Ausbildung des bestimmungsgemäßen Profils ebenfalls AlZnMgCu-Legierungen sowie AlCuMgLi-Legierungen. Diese Aufzählung ist beispielhaft und daher nicht beschränkend.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
1: einen Teilquerschnitt durch einen Flugzeugrumpf mit einer innenseitig an der äußeren Hülle angebrachten Längsversteifungsrippe zusammen mit einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung;
2: die Ausbildung eines T-Stoßes gemäß dem vorbekannten Stand der Technik und
3: eine schematisierte Darstellung zum Herstellen eines Profils entsprechend der in 1 gezeigten Längsversteifungsrippe.
An der Innenseite einer Flugzeughülle 1 ist eine Längsversteifungsrippe 2 unter Ausbildung eines T-Stoßes 3 angeordnet und in nicht näher dargestellter Art und Weise mit der Flugzeughülle 1 verschweißt. Die Längsversteifungsrippe 2 ist Teil eines stranggepressten Profils aus einer AlMgSi-Legierung. Die Längsversteifungsrippe 2 ist L-förmig ausgebildet und umfasst einen Schenkel 4, an dessen freiem Ende eine Aufstandsfläche 5 angeordnet ist, mit der die Längsversteifungsrippe 2 an die Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 grenzt.
Die in 1 vergrößerte Darstellung der Anlageanordnung zwischen der Längsversteifungsrippe 2 und der Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 zeigt vor Durchführen des Schweißvorganges, dass die Längsversteifungsrippe 2 mit der gesamten Breite ihrer Aufstandsfläche 5 an der Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 grenzt. Der Schenkel 4 der Längsversteifungsrippe 2 zeigt zwei der Längserstreckung der Seitenflächen 7, 7' des Schenkels 4 folgende Randbereiche 8, 8', deren Gefüge sich durch Rekristallisationserscheinungen von dem Gefüge des Kerns 9 des Schenkels 4 unterscheidet. Der Kern 9 ist Rekristallisationsfrei. Die parallele Anordnung zwischen den Randbereichen 8, 8' und dem durch die Randbereiche 8, 8' eingefassten Kern 9 erstreckt sich bis zur Aufstandsfläche 5. Das Gefüge im Bereich der Oberfläche der Aufstandsfläche 5 ist somit im Bereich des Kerns 9 Rekristallisationsfrei; lediglich im Bereich der beiden Randbereiche 8, 8' ist das Gefüge der Aufstandsfläche 5 auch durch Rekristallisationen gekennzeichnet. Der Anteil der Randbereiche 8, 8' bezogen auf die Breite der Aufstandsfläche 5 beträgt bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 15 %. Wesentlich für die Erzielung eines bestimmungsgemäßen Schweißergebnisses ist, dass deutlich mehr rekristallisationsfreie Oberflächenbereiche an die Innenseite der Flugzeughülle 1 grenzen als Bereiche mit Rekristallisationserscheinungen.
Die Längsversteifungsrippe 2 ist Teil eines komplexeren Strangpressprofils 12, von dem die Längsversteifungsrippe 2 abgetrennt worden ist. Die Aufstandsfläche 5 ist die Schnitt- oder Fräskante, mit der der zur Ausbildung der Längsversteifungsrippe 2 dienende Profilabschnitt mit den anderen Profilabschnitten verbunden war. Das Anordnen des Profilabschnittes zur Ausbildung der Längsversteifungsrippe 2 als Teil eines umfangreicheren, bzw. komplexeren Profils hat zum Vorteil, dass im Wege des Abtrennschrittes die Höhe des Schenkels 4 sehr viel exakter eingestellt werden kann, als dies allein im Wege eines Strangpressverfahrens möglich ist. Überdies ist eine solche Schnitt- oder Fräsfläche erheblich ebener als die sich beim Strangpressen im Bereich eines Kopfendes realisierbare Maßhaltigkeit. Die Längsversteifungsrippe 2 liegt mit ihrer Aufstandsfläche 5 somit satt und über die gesamte Länge der Längsversteifungsrippe an der Innenseite 6 der Flugzeughülle 1 auf.
2 zeigt eine T-Stoß-Ausbildung zwischen dem Kopfende eines stranggepressten Profils 10 einer AlMgSi-Legierung und einem Blech 11, beispielsweise einer Flugzeughülle gemäß dem vorbekannten Stand der Technik. Aus der Darstellung dieses vorbekannten Standes der Technik wird deutlich, dass insbesondere die Aufstandsfläche des Profils 10 deutlich kleiner ist und dass durch die angrenzenden Rundungen eine positionsgenaue Fixierung des Profils 10 auf dem Blech 11 nicht unproblematisch ist.
3 zeigt in einem Querschnitt ein Strangpressprofil 12, das als gegenüber der Längsversteifungsrippe 2 komplexeres Profil angesprochen werden kann. Das Strangpressprofil 12 ist zur Ausbildung von zwei Längsversteifungsrippen 2, 2' konzipiert. Das Strangpressprofil 12 verfügt über einen Verbindungsschenkel 13, der der doppelten Höhe eines Schenkels 4 der Längsversteifungsrippe 2 entspricht. In einem sich an das Pressen des Strangpressprofils 12 anschließenden Schritt wird dieses in der Mitte des Verbindungsschenkels der Längserstreckung des Profils 12 folgend geteilt, so dass anschließend daraus zwei Längsversteifungsrippen 2, 2' gebildet sind, wie dies in 3 unten erkennbar ist. Die beiden Längsversteifungsrippen 2, 2' sind auseinandergezogen dargestellt, um den Trennvorgang deutlicher sichtbar zu machen.

1: Flugzeughülle
2, 2': Längsversteifungsrippe
3: T-Stoß
4: Schenkel
5: Aufstandsfläche
6: Innenseite
7, 7': Seitenfläche
8, 8': Randbereich
9: Kern
10: Profil
11: Blech
12: Strangpressprofil
13: Verbindungsschenkel

Claims

Stranggepresstes Profil aus einer hochfesten, schweißbaren Al-Legierung mit einem ein freies Ende zur Ausbildung eines Schweißstoßes (3) mit einem weiteren Element (1) aufweisenden Schenkel (4), dadurch gekennzeichnet, dass die durch das freie Ende des Schenkels (4) gebildete Aufstandsfläche (5) des Profils (2, 2') seiner Querrichtung der Materialstärke des Schenkels (4) entspricht und das Gefüge des Schenkels (4) an der Oberfläche der Aufstandsfläche (5) rekristallisationsfrei ist, wobei das Gefüge in sich parallel zu den an die Aufstandfläche (5) grenzenden Seitenflächen (7, 7') des Schenkels (4) erstreckenden Randbereichen (8, 8') Rekristallisationszonen aufweisen kann.
Profil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Schenkels kleiner als 3 mm, insbesondere kleiner als 2 mm ist.
Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil der abgetrennte Teil eines mit einem Übermaß bezüglich der Höhe des die Aufstandfläche aufweisenden Schenkels gepressten Profils ist und zum Einstellen der Höhe dieses Schenkels und zum Ausbilden der Aufstandsfläche das Übermaß dieses Schenkels abgetrennt ist.
Profil nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (2, 2') der abgetrennte Teil eines komplexeren Strangpressprofils (12) ist, wobei durch das Abtrennen das komplexere Strangpressprofil in einzelne Profile (2, 2') geteilt wird.
Profil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (2, 2') der abgetrennt Abschnitt eines komplexeren, zwei Profile (2, 2') umfassenden Strangpressprofils (12) ist, das einen Verbindungsschenkel (13) aufweist, dessen Höhe der zweifachen Höhe eines eine Aufstandsfläche (5) tragenden Schenkels (4) des Profils (2, 2') entspricht, und das in der Mitte des Verbindungsschenkels (13) der Längserstreckung des Strangpressprofils (12) folgend geteilt worden ist.
Profil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das stranggepresste Profil aus einer AlMgSi-Legierung besteht.