EP3176275A1 - Aluminium-silizium-druckgusslegierung. verfahren zur herstellung eines druckgussbauteils aus der legierung und karosseriekomponente mit einem druckgussbauteil - Google Patents

Aluminium-silizium-druckgusslegierung. verfahren zur herstellung eines druckgussbauteils aus der legierung und karosseriekomponente mit einem druckgussbauteil Download PDF

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EP3176275A1
EP3176275A1 EP16002462.6A EP16002462A EP3176275A1 EP 3176275 A1 EP3176275 A1 EP 3176275A1 EP 16002462 A EP16002462 A EP 16002462A EP 3176275 A1 EP3176275 A1 EP 3176275A1
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EP
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Marc Hummel
Andreas Schubert
Jan Gaugler
Steffen Otterbach
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Friedrich Alexander Univeritaet Erlangen Nuernberg FAU
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing

Definitions

  • the invention relates to a bondable aluminum-silicon die cast alloy, a method for producing a die-cast component from the alloy and a body component with a die-cast component.
  • the cast components produced with these aluminum-silicon die cast alloys are usually subjected to a T5, T6 or T7 heat treatment in accordance with DIN EN 515.
  • a T5 heat treatment results in components with good dimensional stability and high strength and T6 or T7 heat treatment gives components with good deformation properties and high strength at the same time.
  • the EP 2 735 621 A1 an aluminum alloy for higher strength components with a yield strength Rp 0.2 > 120MPa and a simultaneous elongation at break A> 7% as cast, a yield strength Rp 0.2 > 200 MPa and a high elongation at break A> 6% after a T5 heat treatment or a Yield strength Rp 0.2 > 200 MPa and simultaneously high elongation at break A> 9% after a T6 heat treatment, in particular for structural and chassis parts of a motor vehicle, containing 9 to 11.5 wt.% Silicon, 0.45 to 0.8 wt % Manganese, 0.2 to 1.0% by weight magnesium, 0.1 to 1.0% by weight copper, max. 0.2% by weight of zinc, max.
  • an aluminum-silicon casting alloy containing 5 to 12 mass% silicon, 0.5 to 3.0 mass% zinc, 0.1 to 0.7 mass% magnesium, 0.2 to 0.8 mass% manganese, 0.05 to 0.3 Ma% zirconium, a maximum of 0.05 Ma% and a maximum of 0.4 Ma% impurities and balance aluminum.
  • This publication also describes a method of manufacturing a die-cast component wherein a casting member is cast from one of the proposed casting alloys and after casting the casting member is subjected to a heat treatment to the condition T5, T6 or T7.
  • the aluminum-silicon casting alloy has a very good flowability for components with wall thicknesses below 2 mm and the components produced therefrom are characterized by a high strength and at the same time a good deformability.
  • a manganese content (Mn) of 0.3 to 0.8% by weight improves mold cavity mold release at low iron contents ⁇ 0.3% by weight.
  • Magnesium content (Mg) of min. 0.25 wt.% Leads to the formation of hardening Mg 2 Si phases, the upper limit of 0.5 wt.% Prevents excessive embrittlement of the material.
  • Zinc (Zn) is used for further strength enhancement by solid solution hardening of the alloy.
  • the zinc content in the aluminum-silicon die-casting alloy according to the present invention is limited to a maximum of 0.35 wt.%, Since a higher content greatly reduces the adhesive adhesion when installing such a component, and increases the tendency to corrosion.
  • a finer grain can be formed by the addition of zirconium (Zr).
  • the optimum content is between 0.05% by weight and 0.30% by weight of zirconium.
  • strontium content (Sr) in the range of 0.006 wt.% To 0.025 wt.%, Refining of the alloy according to the present invention can be achieved.
  • the objects of the present invention are particularly well resolved, provided that the magnesium content in the alloy more than 0.35 wt.% To 0.50 wt. %, preferably in the range of 0.38 wt.% To 0.45 wt.% Is.
  • the zinc content in the aluminum-silicon die casting alloy according to the present invention is limited to 0.35 wt% at most, because a higher content greatly reduces the adhesive adhesion when installing such a component and increases the tendency to corrosion. On the other hand, a higher zinc content would advantageously increase the strength further.
  • the aluminum-silicon diecasting alloy according to the present invention advantageously, depending on the strength level (eg., For very high-strength properties) tin (Sn) and / or cobalt (Co) to those specified maximum levels.
  • Tin leads to an increase in the number of vacancies after quenching, resulting in an accelerated precipitation kinetics.
  • the tin and cobalt content should, however, be limited to max. 0.30 wt .-%, otherwise embrittling intermetallic phases occur in cobalt and low-melting microstructural constituents in the case of tin.
  • V vanadium
  • Mo molybdenum
  • Ti titanium
  • the aluminum-silicon die-casting alloy according to the present invention individually has a maximum of 0.3% by weight, in total not more than 0.5% by weight of impurities, that is to say the aluminum-silicon diecasting alloy is produced from very pure starting materials ,
  • the requirement for high purity can be met, for example, by the use of pure aluminum from electrolysis or from unmixed aluminum recyclates, e.g. from the construction or packaging industry.
  • the maximum values of the impurity elements, especially copper (maximum 0.05% by weight), must be adhered to in order to fulfill the desired properties.
  • annealing and / or aging involves three or more stages, it is advantageous if the total duration of annealing and / or the total duration of thermal aging corresponds substantially to the abovementioned values, i. the time periods given above for the respective stages are proportionally reduced.
  • a three-stage annealing for example, as a first stage annealing at a temperature in the range of 320 ° C to 380 ° C may be provided (to reduce residual stresses), then a second annealing stage at about 440 ° C and a third annealing stage at about 490 ° C.
  • a thermal aging at a temperature in the range of 240 ° C to 300 ° C for a short period of time in the range of about 5 minutes to about 45 minutes be provided (to increase the ductility).
  • the present invention also encompasses a body component, in particular for a motor vehicle, which is characterized in that it at least partially consists of a die-cast component which has been produced using the method according to the invention or one of its advantageous developments or refinements.
  • the die cast component of the body component may advantageously have a wall thickness in the range of 0.6 mm to 10 mm. Furthermore, in the case of the body component, the die cast component can be glued to at least one sheet metal component, sheet steel component, aluminum component or cast component.
  • the body component may be formed, for example, in the form of a strut mount, a longitudinal member, a connecting part, a seat receptacle, a hinge receptacle or a baffle plate.
  • novel aluminum-silicon die-casting alloy in combination with the inventively provided heat treatment unexpected advantages can be achieved.
  • a two-stage or multi-stage solution annealing allows the annealing of a component at temperatures of 460 ° C. to 520 ° C. (for example above 480 ° C., preferably above 490 ° C., particularly preferably above 500 ° C.) for a short time of 5 minutes to 35 minutes (eg in the range of 5 minutes to 25 minutes) in the last stage.
  • the strength level can be adjusted according to the invention on the Abschreckgradienten after the solution annealing.
  • the relationship is that the higher the quench gradient is chosen, the higher the strength to be achieved.
  • a two- or multi-stage outsourcing allows the reduction of the aging time by means of separation of the removal mechanisms (nucleation, germ growth, etc.). Surprisingly, it has been shown that especially the second stage has a positive effect on the strength / ductility ratio at the indicated contents of zinc and zirconium.
  • the second aging stage is designed so that the temperature is higher than in the first Auslagerungsease and is in the range of 195 to 300 ° C.
  • Comparative examples 1 to 5 do not use an aluminum-silicon die casting alloy according to the present invention
  • comparative example 6 an aluminum-silicon die casting alloy according to the present invention is treated with only one-step solution heat treatment and single-stage thermal aging
  • examples 1 to 3 are examples in which aluminum-silicon die cast alloys according to the present invention were subjected to a heat treatment according to the present invention.
  • the specified time periods during the solution annealing and hot aging correspond to the furnace times.
  • the components can be transported, for example, either with the aid of a multi-chamber furnace into the chamber at the respectively indicated temperatures or heated by means of ramp heating from a first temperature to a second temperature.
  • the quenching is done without specifying a lower limit temperature and it was regularly cooled to about room temperature or slightly above, but at least to less than 200 ° C.
  • Table 1 shows the alloys used and the heat treatment carried out in each case.
  • Table 1 example Alloy (# #) Heat treatment (WBH Nr. #) Comparative Example 1 1 1 Comparative Example 2 2 1 Comparative Example 3 3 1 Comparative Example 4 1 2 Comparative Example 5 2 2 Comparative Example 6 4 1 example 1 4 2 Example 2 5 2 Example 3 4 3
  • Table 2 shows the resulting property profiles.
  • Table 2 example Rm (MPa) Rp 0.2 (MPa) A5 (%) FDI corrosion resistance flowability adhesive bond Comparative Example 1 205 133 16.3 25 + 0 + Comparative Example 2 233 169 13.1 24 0 + - Comparative Example 3 246 183 11.7 23 - - - Comparative Example 4 230 158 13.5 24 + 0 + Comparative Example 5 252 206 12.6 27 0 + - Comparative Example 6 235 163 14.7 27 + ++ + example 1 253 192 14.8 31 + ++ ++ Example 2 263 210 14.3 32 + ++ ++ Example 3 340 265 12.3 35 + ++ ++ ++: surprisingly very good; +: good 0: average -: bad; --: insufficient
  • the strength values were weighted after prioritization in the body shop (Rm: simple, Rp 0.2 : three times). The averaged strength value is multiplied by the corresponding strain (Rm: single, Rp 0.2 : triply) by the elongation at break A5 and divided by the divisor 100 for reasons of clarity.
  • Fig. 1 the dependence of the adhesive adhesion (tensile shear strength) in the immersion test after 2 and 4 weeks of the zinc content is shown.
  • Fig. 2 the dependence of adhesive adhesion (tensile shear strength) in the immersion test is plotted after 2 and 4 weeks depending on the copper content.
  • the alloys investigated according to these figures respectively correspond to Example 1.
  • Alloys No. 4 and No. 5 have particularly good mechanical properties at quench gradients> 3 K / s, in particular> 4 K / s.
  • Typical tensile shear strength values after 4 weeks Immersionstest are about 25 MPa. Very good results are between 27-30 MPa, poor values have tensile shear strengths ⁇ 23 MPa. The results were then normalized to alloy no. 1 (reference alloy).
  • a particular advantage of the present invention is that aluminum-silicon die-cast alloys are provided by which castings can be obtained that stick through the vehicle body can be connected to each other. Compared to previously known alloys, the alloy according to the invention has a significantly increased adhesive adhesion at a high level of strength.
  • body components die-cast components in the wall thickness range in the range of ⁇ 1.0 mm and 10 mm wall thickness can be produced, particularly advantageous also very thin-walled components.
  • wall thicknesses of ⁇ 1.0 mm to a minimum of 0.6 mm are possible by the present invention.
  • strut mountings As some non-exhaustive examples of body components that can be produced by the present invention, mention may be made of strut mountings, side members, connecting parts, seat mounts, hinge mounts and / or baffle plates.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine klebbare Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung zur Herstellung eines Druckgussbauteils, insbesondere einer dünnwandigen Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug, enthaltend 6,5 Gew.% bis 12,0 Gew.% Silizium, 0,30 Gew.% bis 0,80 Gew.% Mangan, 0,25 Gew.% bis 0,50 Gew.% Magnesium, 0,08 Gew.% bis 0,35 Gew.% Zink, 0,05 Gew.% bis 0,30 Gew.% Zirconium, 0,006 Gew.% bis 0,025 Gew.% Strontium, einzeln maximal 0,3 Gew.%, insgesamt maximal 0,5 Gew.% Verunreinigungen und als Rest Aluminium. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils, insbesondere für eine dünnwandige Karosseriekomponente, umfassend die Schritte: Gießen eines Druckgussbauteils aus einer Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung und Unterziehen des Druckgussbauteils einer Wärmebehandlung umfassend in der angegebenen Reihenfolge ein mehrstufiges Glühen umfassend wenigstens ein erstes Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 320°C bis 450°C für eine Zeitdauer von 20 Minuten bis 75 Minuten, und ein zweites Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 460°C bis 520°C für eine Zeitdauer von 5 Minuten bis 35 Minuten, eine Abschreckung mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 3 K/s bis 200 K/s, und einer mehrstufigen Warmauslagerung umfassend wenigstens eine erste Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 180°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 150 Minuten, und eine zweite Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 195°C bis 300°C für eine Zeitdauer von 30 Minuten bis 100 Minuten.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine klebbare Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung, ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils aus der Legierung und eine Karosseriekomponente mit einem Druckgussbauteil.
  • Es ist seit längerem bekannt, Gussbauteile für Karosserie- und Fahrwerksanwendungen im Druckguss aus Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen herzustellen. Diese Legierungen enthalten üblicherweise etwa 6 bis 12 Gew.% Silizium, zeigen gute Gießeigenschaften, eine geringe Schrumpfungsneigung und eine sehr geringe Anfälligkeit für Heißrisse und Lunker.
  • Die mit diesen Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen hergestellten Gussbauteile werden üblicherweise einer T5-, T6-, oder T7-Wärmebehandlung gemäß DIN EN 515 unterzogen. Durch eine T5-Wärmebehandlung werden Bauteile mit einer guten Maßhaltigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit und durch eine T6- oder T7-Wärmebehandlung werden Bauteile mit guten Verformungseigenschaften bei gleichzeitig hoher Festigkeit erhalten.
  • So beschreibt bspw. die EP 2 735 621 A1 eine Aluminium-Legierung für Bauteile mit erhöhter Festigkeit mit einer Dehngrenze Rp0.2>120MPa und gleichzeitiger Bruchdehnung A > 7% im Gusszustand, einer Dehngrenze Rp0,2 > 200 MPa und gleichzeitig hoher Bruchdehnung A > 6% nach einer T5-Wärmebehandlung oder einer Dehngrenze Rp0,2 > 200 MPa und gleichzeitig hoher Bruchdehnung A > 9% nach einer T6-Wärmebehandlung, insbesondere für Struktur- und Fahrwerksteile eines Kraftwagens, enthaltend 9 bis 11,5 Gew.% Silizium, 0,45 bis 0,8 Gew.% Mangan, 0,2 bis 1,0 Gew.% Magnesium, 0,1 bis 1,0 Gew.% Kupfer, max. 0,2 Gew.% Zink, max. 0,4 Gew.% Zirkon, max. 0,4 Gew.% Chrom, max. 0,3 Gew.% Molybdän, max. 0,2 Gew.% Eisen, max. 0,15 Gew.% Titan, 0,01 bis 0,02 Gew.% Strontium und als Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen von insgesamt max. 0,5 Gew.%.
  • Und aus der DE 10 2013 002 632 A1 ist eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung bekannt, enthaltend 5 bis 12 Ma% Silizium, 0,5 bis 3,0 Ma% Zink, 0,1 bis 0,7 Ma% Magnesium, 0,2 bis 0,8 Ma% Mangan, 0,05 bis 0,3 Ma% Zirconium, einzelnen höchstens 0,05 Ma% und insgesamt höchstens 0,4 Ma% Verunreinigungen und als Rest Aluminium. Diese Offenlegungsschrift beschreibt auch ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils wobei ein Gussbauteil aus einer der vorgeschlagenen Gusslegierungen gegossen wird und das Gussbauteil nach dem Gießen einer Wärmebehandlung auf den Zustand T5, T6 oder T7 unterworfen wird. Die Aluminium-Silizium-Gusslegierung weist eine sehr gute Fließfähigkeit für Bauteile mit Wandstärken unter 2 mm auf und die daraus hergestellten Bauteile zeichnen sich durch eine hohe Festigkeit und gleichzeitig eine gute Verformbarkeit aus.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung insbesondere für dünnwandigen Karosseriekomponenten, ein neues Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils und neuartige Karosseriekomponenten mit einem Druckgussbauteil, insbesondere für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, wobei sich die neue Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung durch eine sehr gute Fließfähigkeit auszeichnet und die daraus hergestellten Druckgussbauteile bzw. Karosseriekomponenten eine gute Klebstoffhaftung, eine hohe Korrosionsresistenz und ein gutes Crashverhalten aufweisen.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß Anspruch 1, das Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils gemäß Anspruch 5 und die Karosseriekomponente gemäß Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung zur Herstellung eines Druckgussbauteils, insbesondere einer dünnwandigen Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug, enthält
    • 6,5 Gew.% bis 12,0 Gew.% Silizium,
    • 0,30 Gew.% bis 0,80 Gew.% Mangan,
    • 0,25 Gew.% bis 0,50 Gew.% Magnesium,
    • 0,08 Gew.% bis 0,35 Gew.% Zink,
    • 0,05 Gew.% bis 0,30 Gew.% Zirconium,
    • 0,006 Gew.% bis 0,025 Gew.% Strontium,
    • einzeln maximal 0,3 Gew.%, insgesamt maximal 0,5 Gew.% Verunreinigungen und
    • als Rest Aluminium.
  • Durch einen Gehalt von mindestens 6,5 Gew.% Silizium (Si) wird eine ausreichende Gießbarkeit gewährleistet und Erstarrungsschrumpfungen vermieden. Die Obergrenze von maximal 12 Gew.% ist einzuhalten, damit keine primären Siliziumphasen auftreten.
  • Ein Mangangehalt (Mn) von 0,3 bis 0,8 Gew.% verbessert die Entformbarkeit aus der Werkzeugkavität bei geringen Eisengehalten < 0,3 Gew.%.
  • Ein Magnesiumgehalt (Mg) von min. 0,25 Gew.% führt zur Ausbildung von aushärtenden Mg2Si-Phasen, die Obergrenze von 0,5 Gew.% verhindert eine zu starke Versprödung des Werkstoffs.
  • Zink (Zn) wird für die weitere Festigkeitssteigerung mittels Mischkristallhärtung der Legierung verwendet. Dabei ist der Zink-Gehalt in der Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung auf maximal 0,35 Gew.% begrenzt, da ein höherer Gehalt die Klebstoffhaftung beim Verbau eines solchen Bauteils stark reduziert, sowie die Korrosionsneigung erhöht.
  • Zur weiteren Erhöhung der mechanischen Eigenschaften kann durch die Zugabe von Zirconium (Zr) ein feineres Korn ausgebildet werden. Der optimale Gehalt liegt zwischen 0,05 Gew.-% und 0,30 Gew.-% Zirconium.
  • Durch einen Strontiumgehalt (Sr) im Bereich von 0,006 Gew.% bis 0,025 Gew.% kann eine Veredelung der Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung enthält diese
    • mehr als 0,35 Gew.% bis 0,50 Gew.% Magnesium, bevorzugt
    • 0,38 Gew.% bis 0,45 Gew.% Magnesium.
  • Wie Versuche überraschend ergeben haben und wie unter Bezug auf die in dieser Anmeldung erläuterten erfindungsgemäßen Beispiele gezeigt wird, werden die Aufgaben der vorliegenden Erfindung besonders gut gelöst, sofern der Magnesiumgehalt in der Legierung mehr als 0,35 Gew.% bis 0,50 Gew.%, bevorzugt im Bereich von 0,38 Gew.% bis 0,45 Gew.% beträgt.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung enthält diese weiter
    • maximal 0,2 Gew.% Vanadium,
    • maximal 0,2 Gew.% Molybdän,
    • maximal 0,3 Gew.% Zinn,
    • maximal 0,3 Gew.% Kobalt, und/oder
    • maximal 0,2 Gew.% Titan
    als optionale(n) Legierungsbestandteil(e).
  • Wie oben bereits erwähnt, ist der Zink-Gehalt in der Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung auf maximal 0,35 Gew.% begrenzt, da ein höherer Gehalt die Klebstoffhaftung beim Verbau eines solchen Bauteils stark reduziert sowie die Korrosionsneigung erhöht. Andererseits würde ein höherer Zink-Gehalt die Festigkeit in vorteilhafter Weise weiter erhöhen.
  • Um einen Festigkeitsausgleich zu schaffen, kann für die Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, je nach Festigkeitsniveau (bspw. für höchstfeste Eigenschaften) Zinn (Sn) und/oder Kobalt (Co) bis zu den jeweils angegebenen maximalen Gehalten hinzulegiert. Zinn führt dabei zu einer Erhöhung der Anzahl an Leerstellen nach der Abschreckung, was eine beschleunigte Ausscheidungskinetik zur Folge hat. Der Zinn- und Kobalt-Gehalt sollte jedoch auf jeweils max. 0,30 Gew.-% begrenzt werden, da sonst versprödende intermetallische Phasen bei Kobalt und niedrigschmelzende Gefügebestandteile im Falle von Zinn auftreten.
  • Mit einer Zugabe von Vanadium (V), Molybdän (Mo) und/oder Titan (Ti) einzeln oder in Kombination mit jeweils einem Gehalt von max. 0,2 Gew.% kann eine weitere Kornfeinung bei der Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden.
  • Wie oben bereits angegeben ist, weist die Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung einzeln maximal 0,3 Gew.%, insgesamt maximal 0,5 Gew.% Verunreinigungen auf, die Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung wird also aus sehr reinen Ausgangsmaterialien hergestellt.
  • Diesbezüglich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung
    • maximal 0,05 Gew.% Kupfer,
    • maximal 0,002 Gew.% Phosphor,
    • maximal 0,002 Gew.% Calcium,
    • maximal 0,002 Gew.% Natrium, und/oder
    • maximal 0,30 Gew.% Eisen
    als Verunreinigung(en) aufweist.
  • Bezüglich des Legierungsbestandteils Aluminium kann dem Erfordernis nach großer Reinheit bspw. durch die Verwendung von Reinaluminium aus der Elektrolyse oder aus sortenreinen Aluminiumrecyclaten, z.B. aus der Bau- oder Verpackungsindustrie Rechnung getragen werden. Die Maximalangaben der Verunreinigungselemente, vor allem Kupfer (maximal 0,05 Gew.%), sind zur Erfüllung der gewünschten Eigenschaften einzuhalten.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils, insbesondere für eine dünnwandige Karosseriekomponente, umfassend die Schritte:
    • Gießen eines Druckgussbauteils aus einer erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung oder einer ihrer vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen, und
    • Unterziehen des Druckgussbauteils einer Wärmebehandlung umfassend in der angegebenen Reihenfolge
      • ein mehrstufiges Glühen umfassend wenigstens
        • ein erstes Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 320°C bis 450°C für eine Zeitdauer von 20 Minuten bis 75 Minuten, und
        • ein zweites Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 460°C bis 520°C für eine Zeitdauer von 5 Minuten bis 35 Minuten,
      • eine Abschreckung mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 3 K/s bis 200 K/s, und
      • einer mehrstufigen Warmauslagerung umfassend wenigstens
      • eine erste Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 180°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 150 Minuten, und
      • eine zweite Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 195°C bis 300°C für eine Zeitdauer von 30 Minuten bis 100 Minuten.
  • Umfasst das Glühen und/oder die Warmauslagerung drei oder mehr Stufen, ist es von Vorteil, wenn die Gesamtdauer des Glühens und/oder die Gesamtdauer der Warmauslagerung im Wesentlichen den oben genannten Werten entspricht, d.h. die oben angegebenen Zeitdauern für die jeweiligen Stufen anteilig reduziert werden.
  • Bei einem dreistufigen Glühen kann bspw. als erste Stufe ein Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 320°C bis 380°C vorgesehen sein (zum Abbau von Eigenspannungen), daran anschließend eines zweite Glühstufe bei etwa 440°C und eine dritte Glühstufe bei etwa 490°C.
  • Und bei einer dreistufigen Warmauslagerung kann bspw. als letzte Stufe eine Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 240°C bis 300°C für eine kurze Zeitdauer im Bereich von etwa 5 Minuten bis etwa 45 Minuten vorgesehen sein (zur Erhöhung der Duktilität).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann dahin in vorteilhafter Weise weitergebildet sein, dass
    • das erste Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 380°C bis 440°C für eine Zeitdauer von 20 Minuten bis 45 Minuten,
    • das zweite Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 490°C bis 510°C für eine Zeitdauer von 5 Minuten bis 20 Minuten,
    • die Abschreckung mittels Luft mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 3 K/s bis 12 K/s oder mittels Wasser mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 80 K/s bis 200 K/s,
    • die erste Warmauslagerung bei einer Temperatur von 120°C bis 170°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 90 Minuten, und
    • die zweite Warmauslagerung bei einer Temperatur von 200°C bis 240°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 80 Minuten
    durchgeführt werden.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst auch eine Karosseriekomponente, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie zumindest anteilig aus einem Druckgussbauteil besteht, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner vorteilhaften Weiterbildungen oder Ausgestaltungen hergestellt wurde.
  • Das Druckgussbauteil der Karosseriekomponente kann in vorteilhafter Weise eine Wandstärke im Bereich von 0,6 mm bis 10 mm aufweisen. Des Weiteren kann bei der Karosseriekomponente das Druckgussbauteil mit wenigstens einem Blechbauteil, Stahlblechbauteil, Aluminiumbauteil oder Gussbauteil verklebt sein.
  • Die Karosseriekomponente kann bspw. in Form einer Federbeinaufnahme, eines Längsträgers, eines Verbindungsteils, einer Sitzaufnahme, einer Scharnieraufnahme oder einer Prallplatte ausgebildet sein.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    den Einfluss des Zink-Gehalts auf die Zugscherfestigkeit nach zwei und vier Wochen Immersionstest bei einer Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einer Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurde;
    Fig. 2
    den Einfluss des Kupfer-Gehalts auf die Zugscherfestigkeit nach zwei und vier Wochen Immersionstest bei einer Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung, die einer Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurde;
    Fig. 3
    einen Vergleich der Materialeigenschaften von Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen nach dem Stand der Technik und Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt.
  • Die in der obigen Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen, Ausführungsbeispielen und der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Durch die neuartige Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung können in Kombination mit der erfindungsgemäß vorgesehene Wärmebehandlung unerwartete Vorteile erzielt werden.
  • Die Durchführung einer zwei- oder mehrstufigen Lösungsglühung erlaubt die Glühung eines Bauteils bei Temperaturen von 460°C bis 520°C (bspw. über 480°C, bevorzugt über 490°C, besonders bevorzugt über 500°C) für kurze Zeiten von 5 Minuten bis 35 Minuten (bspw. im Bereich von 5 Minuten bis 25 Minuten) in der letzten Stufe.
  • Hierdurch werden noch vorhandene organische Trennmittelrückstände aus dem Gießprozess (die sehr temperaturbeständige Mischungen aus Ölen, Wachsen, Polysiloxanen und weiteren Additiven aufweisen können) besonders wirkungsvoll vercrackt und können damit sehr gut und zumindest nahezu rückstandslos entfernt werden. Im Ergebnis kann so eine deutliche Steigerung der Klebstoffhaftung gegenüber herkömmlich wärmebehandelten Legierungen erzielt werden.
  • Resultierend daraus ergeben sich als sekundärer Effekt hohe Werte für die Zugscherfestigkeiten, insbesondere nach Einwirkung korrosiver Medien. Die kurze Haltedauer der letzten Lösungsglühstufe reduziert außerdem die Gefahr des Verzugs des Bauteils.
  • Das Festigkeitsniveau kann erfindungsgemäß über den Abschreckgradienten nach der Lösungsglühung eingestellt werden. Dabei gilt der Zusammenhang, dass je höher der Abschreckgradient gewählt wird, desto höher die zu erreichende Festigkeit ist.
  • Eine zwei- oder mehrstufige Auslagerung erlaubt die Reduzierung der Auslagerungsdauer mittels Separation der Auslagerungsmechanismen (Keimbildung, Keimwachstum, etc.). Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass sich insbesondere die zweite Stufe positiv auf das Festigkeits-Duktilitäts-Verhältnis bei den angegebenen Gehalten aus Zink und Zirconium auswirkt. Dabei ist die zweite Auslagerungsstufe so gestaltet, dass die Temperatur dabei höher als bei der ersten Auslagerungsstufe ist und im Bereich von 195 bis 300°C liegt.
  • Sollen verschiedene Bauteile unterschiedliche Festigkeiten aufweisen, ist es besonders vorteilhaft, eine einheitliche (d.h. die gleiche) Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung zu verwenden und auch die Glüh- sowie Auslagerungsprozesse gleich bezüglich Temperatur- und Zeitverläufe zu gestalten. Die unterschiedlichen Festigkeiten können dann auf einfache Weise durch unterschiedlich hohe Abschreckgradienten nach dem letzten Glühprozess eingestellt werden (siehe hierzu nachfolgend Beispiele 1 und 3). Hierüber ist es möglich, besonders gute Klebstoffhaftungs- und Crasheigenschaften über alle Festigkeitsklassen zu erreichen.
  • Die vorliegende Erfindung und die durch sie erzielbaren Vorteile werden nachfolgend durch einen Vergleich zwischen verschiedenen Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen und den jeweils angegebenen Wärmebehandlungen näher erläutert. Bei den angegebenen Vergleichsbeispielen 1 bis 5 wird keine Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, bei Vergleichsbeispiel 6 wird eine Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß der vorliegenden Erfindung mit nur einem einstufigen Lösungsglühen und einer einstufigen Warmauslagerung behandelt und bei den Beispielen 1 bis 3 handelt es sich um Beispiele, bei denen Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen gemäß der vorliegenden Erfindung einer Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen wurden.
  • Verwendete Wärmebehandlungsverfahren:
    • WBH Nr. 1:
      Lösungsglühung, einstufig:
      460°C/1,5 h
      Abschreckung:
      Luftabschreckung 0,5-2 K/s
      Warmauslagerung, einstufig:
      220°C/3 h
    • WBH Nr. 2 (erfindungsgemäß):
      Lösungsglühung, zweistufig:
      400°C/1 h + 510°C/30 min
      Abschreckung:
      Luftabschreckung >3 K/s
      Warmauslagerung, zweistufig:
      120°C/2 h + 230°C/1 h
    • WBH Nr. 3 (erfindungsgemäß):
      Lösungsglühung, zweistufig:
      400°C/1 h + 510°C/30 min
      Abschreckung:
      Wasserabschreckung >80 K/s
      Warmauslagerung, zweistufig:
      120°C/2 h + 230°C/1 h
  • Die angegebenen Zeitdauern bei der Lösungsglühung und Warmauslagerung entsprechen den Ofenzeiten. Die Bauteile können hierzu bspw. entweder mit Hilfe eines Mehrkammerofens in die Kammer mit den jeweils angegebenen Temperaturen (weiter)transportiert werden oder mittels einer Rampenaufheizung von einer ersten Temperatur auf eine zweite Temperatur erwärmt werden.
  • Die Abschreckung erfolgt ohne genaue Festlegung einer unteren Grenztemperatur und es wurde regelmäßig bis in etwa Raumtemperatur oder etwas darüber abgekühlt, mindestens jedoch auf kleiner 200°C.
  • Verwendete Legierungen:
    • Legierung Nr. 1:
    AlSi10,5Mn0,60Mg0,30Sr0,012Ti0,06 (genormte Referenzlegierung)
    Legierung Nr. 2:
    AlSi10,5Mn0,60Mg0,40Sr0,012Ti0,06Zn0,90Zr0,10 (Legierung gemäß DE 10 2013 002 632 A1 )
    Legierung Nr. 3:
    AlSi10,5Mn0,60Mg0,32Sr0,012Ti0,06Zn0,10Cu0,25 (Legierung gemäß EP 2 735 621 A1 )
    Legierung Nr. 4:
    AlSi9,5Mn0,60Mg0,42Sr0,015Ti0,12Zn0,20Zr0,20 (Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung, Variante 1)
    Legierung Nr. 5:
    AlSi9,5Mn0,60Mg0,42Sr0,015Ti0,12Zn0,20Zr0,020Sn0,15Co0,10 (Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung; Variante 2)
  • Tabelle 1 zeigt die verwendeten Legierungen und die damit jeweils durchgeführten Wärmebehandlung. Tabelle 1
    Beispiel Legierung (Nr. #) Wärmebehandlung (WBH Nr. #)
    Vergleichsbeispiel 1 1 1
    Vergleichsbeispiel 2 2 1
    Vergleichsbeispiel 3 3 1
    Vergleichsbeispiel 4 1 2
    Vergleichsbeispiel 5 2 2
    Vergleichsbeispiel 6 4 1
    Beispiel 1 4 2
    Beispiel 2 5 2
    Beispiel 3 4 3
  • Tabelle 2 zeigt die resultierenden Eigenschaftsprofile. Tabelle 2
    Beispiel Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A5 (%) FDI Korrosionsbeständigkeit Fließfähigkeit Klebstoffhaftung
    Vergleichsbeispiel 1 205 133 16,3 25 + 0 +
    Vergleichsbeispiel 2 233 169 13,1 24 0 + -
    Vergleichsbeispiel 3 246 183 11,7 23 - - -
    Vergleichsbeispiel 4 230 158 13,5 24 + 0 +
    Vergleichsbeispiel 5 252 206 12,6 27 0 + -
    Vergleichsbeispiel 6 235 163 14,7 27 + ++ +
    Beispiel 1 253 192 14,8 31 + ++ ++
    Beispiel 2 263 210 14,3 32 + ++ ++
    Beispiel 3 340 265 12,3 35 + ++ ++
    ++: überraschend sehr gut; +: gut 0: durchschnittlich -: schlecht; --: ungenügend
  • In Tabelle 2 bedeuten
    Rm: Zugfestigkeit
    Rp0,2: 0,2%-Dehngrenze
    A5: Bruchdehnung
    FDI: Festigkeits-Duktilitäts-Index, berechnet aus den für Fahrzeugkarosserie-Bauteile auslegungsrelevanten Materialkennwerten Rm, Rp0,2 und A5; FDI = (Rm+3*RP0,2)/4*A5/100
  • Für den FDI wurden die Festigkeitswerte nach Priorisierung im Karosseriebau gewichtet (Rm: einfach; Rp0,2: dreifach). Der gemittelte Festigkeitswert wird mit entsprechender Gewichtung (Rm: einfach, Rp0,2: dreifach) mit der Bruchdehnung A5 multipliziert und aus Gründen der Übersichtlichkeit durch den Divisor 100 dividiert.
  • Mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen können nur FDI-Werte bis maximal ≤27 erreicht werden (siehe Vergleichsbeispiele 5 und 6).
  • Auf Basis der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 3 ist ersichtlich, dass nur durch eine Kombination der neuen Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung mit der optimierten Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung ein FDI > 30 erreicht werden kann und weitere Eigenschaftsvorteile hinsichtlich Klebstoffhaftung, Fließfähigkeit sowie Korrosions- und Crashverhalten erzielt werden können.
  • Demgegenüber können, wenn aus dem Stand der Technik bekannte Legierungen (Legierung Nr. 1 oder Nr. 2) einer Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung unterzogen werden (WBH Nr. 2), lediglich FDI-Werte < 30 erreicht werden (siehe Vergleichsbeispiele 4 und 5). Gleiches gilt, wenn eine Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung (Legierung Nr. 4) einer nur einfachen Wärmebehandlung (WBH Nr. 1) mit jeweils einer Lösungsglühung und einer Warmauslagerung unterzogen wird (siehe Vergleichsbeispiel 6).
  • In Fig. 1 ist die Abhängigkeit der Klebstoffhaftung (Zugscherfestigkeit) im Immersionstest nach 2 und 4 Wochen vom Zinkgehalt dargestellt. In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Klebstoffhaftung (Zugscherfestigkeit) im Immersionstest nach 2 und 4 Wochen in Abhängigkeit vom Kupfergehalt aufgetragen. In Bezug auf die übrigen Legierungsbestandteile sowie die Wärmebehandlung entsprechen die gemäß dieser Figuren untersuchten Legierungen jeweils Beispiel 1.
  • Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass besonders vorteilhafte Klebstoffhaftungseigenschaften dann erreicht werden, wenn bei der Legierung Nr. 4 der Zinkgehalt zwischen 0,08 Gew.% und 0,35 Gew.% liegt und Kupfer nicht als Legierungselement verwendet wird. Kupfer ist lediglich als Verunreinigungselement mit Gehalten bis maximal 0,05 Gew.% zulässig, damit die geforderten Zugscherfestigkeiten von prozesssicheren > 25 MPa nach 4 Wochen Immersionstest erreicht werden können.
  • Neben den Klebstoffhaftungseigenschaften hat sich bei der Legierung gemäß Beispiel 1 (Legierung Nr. 4, Wärmebehandlung Nr. 2) überraschenderweise gezeigt, dass neben sehr hohen 0,2%-Dehngrenzen im Bereich von 0,08 Gew.% bis 0,35 Gew.% Zink vor allem die Fließfähigkeit der Legierung besonders gute Werte liefert. Es konnte hier ein Maximum in Abhängigkeit vom Zinkgehalt der Legierung festgestellt werden. Die Zusammenhänge sind in Fig. 3 dargestellt.
  • Eine weitere Erhöhung der mechanischen Kennwerte ohne weitere Eigenschaftsnachteile konnten durch geringe Gehalte von Kobalt (Co) und/oder Zinn (Sn) zur Erhöhung der 0,2%-Dehngrenze erzielt werden (vgl. Beispiele 1 und 2).
  • Eine deutliche Steigerung der mechanischen Kennwerte kann auch durch Erhöhung des Abschreckgradienten erzielt werden (siehe Beispiel 3 mit Legierung Nr. 4 und Wasserabschreckung). Die Legierungen Nr. 4 und Nr. 5 besitzen besonders gute mechanische Kennwerte bei Abschreckgradienten >3 K/s, insbesondere >4 K/s.
  • Vor allem bei Legierung Nr. 4 konnten durch die optimierte Wärmebehandlung WBH Nr. 2 sehr gute Festigkeits-Duktilitäts-Eigenschaften von Versuchsbauteilen der erzeugten Gussbauteile erzielt werden (vgl. Vergleichsbeispiel 6 und Beispiel 1).
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, zeigen lediglich Kombinationen der Legierungszusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung mit der Wärmebehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung die geforderten Eigenschaftsprofile (Beispiele 1 bis 3). Alle in Fig. 3 dargestellten Eigenschaften sind referenziert auf Vergleichsbeispiel 1 mit einer Standardlegierung für Karosseriegussanwendungen und einer Wärmebehandlung gemäß dem Stand der Technik (WBH Nr. 1). Bei den Beispielen Nr. 1 bis 3 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen sich sämtliche betrachteten Eigenschaften gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 deutlich verbessert.
  • Für die in den Figuren verwendeten Begriffe gilt folgendes:
    • Fließfähigkeit:
      • Die jeweilige Legierung wurde auf ca. 700°C erwärmt und anschließend in eine Prüfkokille (max. Länge 300 mm) gegossen. Je nach Eigenschaft der Legierung ergeben sich unterschiedliche Fülllängen. Diese Fülllänge wurde zur Ermittlung der Fließfähigkeit gemessen und zwischen den Legierungsvarianten verglichen. Übliche Fließlängen liegen bei 200-250 mm. Legierungen mit einer Fließfähigkeit > 250 mm wurden als "gut" bewertet; Legierungen mit einer Fließfähigkeit von < 200 mm wurden als "schlecht" bewertet. Die Auftragung erfolgte relativ normiert zur Legierung Nr. 1 (Referenzlegierung).
    • Korrosionsresistenz:
      • Eine gegossene Probe wurde in künstlichen Atmosphären einer Salzsprühnebelprüfung nach DIN EN ISO 9227 über eine Dauer von 3024h (18 Wochen) unterzogen. Die Bewertung des Korrosionsverhaltens, also der Angriff, auf die Probe erfolgte nach DIN EN ISO 9227 und wurde entsprechend ausgewertet. Die Proben mit dem geringsten bzw. höchsten Korrosionsangriff wurden unter dem Begriff Korrosion zu -100% (größter Angriff) bzw. 0% (geringster Angriff) normiert.
    • Immersionstest:
      • Je zwei gegossene Gussplatten wurden mit einer definierten Überlappung verklebt und nach der Aushärtung des Klebstoffs in den Immersionstest gegeben. Hier werden die Probestreifen 2 bzw. 4 Wochen in einer 5-prozentigen NaCl-Lösung bei einer definieren Temperatur zwischen 50-80°C gelagert. Nach Beendigung des Tests werden die Zugproben mit Hilfe einer Zugprüfmaschine zerstört, d.h. die Kleberaupe bis zum Versagen auseinandergezogen und die auftretende Zugkraft (Zugscherfestigkeit) ermittelt.
  • Übliche Zugscherfestigkeitswerte nach 4 Wochen Immersionstest liegen bei ca. 25 MPa. Sehr gute Ergebnisse liegen zwischen 27-30 MPa, schlechte Werte weisen Zugscherfestigkeiten < 23 MPa auf. Die Resultate wurden anschließend zur Legierung Nr. 1 (Referenzlegierung) normiert.
  • Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass Aluminium-Silizium-Druckgusslegierungen zur Verfügung gestellt werden, durch die Gussteile erhalten werden können, die in der Fahrzeugkarosserie durch kleben miteinander verbunden werden können. Gegenüber bisher bekannten Legierungen weist die erfindungsgemäße Legierung ein deutlich erhöhte Klebstoffhaftung bei einem hohen Festigkeitsniveau auf.
  • Bezüglich der hierbei verwendbaren Klebstoffe und der Klebverfahren ergeben sich keine Besonderheiten bzw. keine Einschränkungen im Bezug auf die aus dem Stand der Technik bekannten Klebstoffe und -verfahren. Gleiches gilt für die Materalien, mit denen die Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung verklebt werden können. Diesbezüglich kann ein Fachmann somit auf die ihm aufgrund seines Fachwissens bekannten Lösungen zurückgreifen, so dass in der vorliegenden Anmeldung hierauf auch nicht näher eingegangen zu werden braucht.
  • Durch die Erfindung können Karosseriekomponenten (Druckgussbauteile) im Wandstärkenbereich im Bereich von < 1,0 mm und 10 mm Wanddicke hergestellt werden, besonders vorteilhaft auch sehr dünnwandige Bauteile. Entgegen dem vorbekannten Stand der Technik sind durch die vorliegende Erfindung Wandstärken von < 1,0 mm bis minimal 0,6 mm möglich.
  • Als einige, nicht abschließende Beispiele für durch die vorliegende Erfindung herstellbare Karosseriekomponenten seien erwähnt Federbeinaufnahmen, Längsträger, Verbindungsteile, Sitzaufnahmen, Scharnieraufnahmen und/oder Prallplatten.
  • Durch die vorliegende Erfindung ergeben sich somit insbesondere die folgenden Vorteile:
    • hohe Korrosionsresistenz durch begrenzten Zink-Gehalt;
    • durch begrenzten Zink-Gehalt bedingtes erniedrigtes Festigkeitsniveau wird durch mehrstufige Wärmebehandlung kompensiert, wahlweise auch durch Zugabe von Zinn und/oder Kobalt;
    • gute Klebstoffhaftung auch unter Feuchteeinfluss im Immersionstest;
    • sehr guter Festigkeits-Duktilitäts-Index (FDI), d.h. gutes Crashverhalten;
    • sehr gute Fließfähigkeit, daher sehr dünnwandige Bauteile möglich;
    • durch den Entfall von Kupfer als Legierungsbestandteil hohe Korrosionsbeständigkeit und Crashfestigkeit der Legierung; ebenso ist eine sehr gute Stanznieteignung gegeben.

Claims (10)

  1. Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung zur Herstellung eines Druckgussbauteils, insbesondere einer dünnwandigen Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug, enthaltend
    - 6,5 Gew.% bis 12,0 Gew.% Silizium,
    - 0,30 Gew.% bis 0,80 Gew.% Mangan,
    - 0,25 Gew.% bis 0,50 Gew.% Magnesium,
    - 0,08 Gew.% bis 0,35 Gew.% Zink,
    - 0,05 Gew.% bis 0,30 Gew.% Zirconium,
    - 0,006 Gew.% bis 0,025 Gew.% Strontium,
    - einzeln maximal 0,3 Gew.%, insgesamt maximal 0,5 Gew.% Verunreinigungen und
    - als Rest Aluminium.
  2. Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung nach Anspruch 1, enthaltend
    - mehr als 0,35 Gew.% bis 0,50 Gew.% Magnesium, bevorzugt
    - 0,38 Gew.% bis 0,45 Gew.% Magnesium.
  3. Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter enthaltend
    - maximal 0,2 Gew.% Vanadium,
    - maximal 0,2 Gew.% Molybdän,
    - maximal 0,3 Gew.% Zinn,
    - maximal 0,3 Gew.% Kobalt, und/oder
    - maximal 0,2 Gew.% Titan
    als optionale(n) Legierungsbestandteil(e).
  4. Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, enthaltend als Verunreinigung(en)
    - maximal 0,05 Gew.% Kupfer,
    - maximal 0,002 Gew.% Phosphor,
    - maximal 0,002 Gew.% Calcium,
    - maximal 0,002 Gew.% Natrium, und/oder
    - maximal 0,30 Gew.% Eisen.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Druckgussbauteils, insbesondere für eine dünnwandige Karosseriekomponente, umfassend die Schritte:
    - Gießen eines Druckgussbauteils aus einer Aluminium-Silizium-Druckgusslegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, und
    - Unterziehen des Druckgussbauteils einer Wärmebehandlung umfassend in der angegebenen Reihenfolge
    - ein mehrstufiges Glühen umfassend wenigstens
    - ein erstes Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 320°C bis 450°C für eine Zeitdauer von 20 Minuten bis 75 Minuten, und
    - ein zweites Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 460°C bis 520°C für eine Zeitdauer von 5 Minuten bis 35 Minuten,
    - eine Abschreckung mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 3 K/s bis 200 K/s, und
    - einer mehrstufigen Warmauslagerung umfassend wenigstens
    - eine erste Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 180°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 150 Minuten, und
    - eine zweite Warmauslagerung bei einer Temperatur im Bereich von 195°C bis 300°C für eine Zeitdauer von 30 Minuten bis 100 Minuten.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem
    - das erste Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 380°C bis 440°C für eine Zeitdauer von 20 Minuten bis 45 Minuten,
    - das zweite Glühen bei einer Temperatur im Bereich von 490°C bis 510°C für eine Zeitdauer von 5 Minuten bis 20 Minuten,
    - die Abschreckung mittels Luft mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 3 K/s bis 12 K/s oder mittels Wasser mit einem Temperaturgradienten im Bereich von 80 K/s bis 200 K/s,
    - die erste Warmauslagerung bei einer Temperatur von 120°C bis 170°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 90 Minuten, und
    - die zweite Warmauslagerung bei einer Temperatur von 200°C bis 240°C für eine Zeitdauer von 40 Minuten bis 80 Minuten durchgeführt werden.
  7. Karosseriekomponente für ein Kraftfahrzeug,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    es zumindest anteilig aus einem Druckgussbauteil besteht, das gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6 hergestellt ist.
  8. Karosseriekomponente gemäß Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Druckgussbauteil eine Wandstärke im Bereich von 0,6 mm bis 10 mm aufweist.
  9. Karosseriekomponente gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Druckgussbauteil mit wenigstens einem Blechbauteil, Stahlblechbauteil, Aluminiumbauteil oder Gussbauteil verklebt ist.
  10. Karosseriekomponente gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9 in Form einer Federbeinaufnahme, eines Längsträgers, eines Verbindungsteils, einer Sitzaufnahme, einer Scharnieraufnahme oder einer Prallplatte.
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