ES2427893T3

ES2427893T3 - Material compuesto de aluminio estable frente a la corrosión para una carrocería de vehículo

Info

Publication number: ES2427893T3
Application number: ES09170293T
Authority: ES
Inventors: Henk-Jan Brinkman; Manfred Mrotzek; Olaf Engler; Dietmar Schröder; Thomas Wirtz; Werner Kehl
Original assignee: Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
Current assignee: Speira GmbH
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2013-11-04
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: PT2302086E; EP2302086A1; EP2302086B1

Abstract

Material compuesto de aluminio (1) que comprende una capa de aleación de núcleo de aluminio (4) con al menosuna capa de aleación de aluminio exterior (2, 3) en un lado o en los dos lados, en el que la capa de aleación denúcleo de aluminio (4) presenta los siguientes componentes de aleación en porcentaje en peso: 3,5 % < Mg 7,0 %, Mn 1,0 %, Fe 0,5 %, Si 0,4 %, Cu 0,15 %, Cr 0,25 %, Zn 0,25 %, Ti 0,2 %, resto Al con impurezas individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 % y estandocompuesta la capa de aleación de aluminio exterior (2, 3) de una aleación de aluminio que presenta lossiguientes componentes de aleación en porcentaje en peso: Mg 1,1 %, Mn 1,3 %, Fe 0,5 %, Si 0,3 %, Cu 0,2 %, Cr 0,15 %, Zn 0,25 %, Ti 0,2 %, resto aluminio e impurezas inevitables individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del0,15 %, caracterizado porque entre la capa de aleación de aluminio exterior y la capa de aleación de núcleo dealuminio está prevista una capa intermedia de aluminio o de una aleación de aluminio, que presenta uncontenido de Mg más bajo que la capa de aleación de aluminio exterior.

Description

Material compuesto de aluminio estable frente a la corrosión para una carrocería de vehículo

La invención se refiere a un material compuesto de aluminio que comprende una capa de aleación de núcleo de aluminio con al menos una capa de aleación de aluminio exterior en un lado o en los dos lados. Además del material compuesto de aluminio y su uso ventajoso, la presente invención se refiere también a un procedimiento para la fabricación del material compuesto de aluminio.

Las aleaciones de aluminio altamente resistentes, entre otras aleaciones de aluminio con proporciones de magnesio del 3 % en peso al 7 % en peso, se usan por ejemplo en la construcción de automóviles, en la fabricación de aeronaves, en la construcción naval o en la fabricación de vehículos sobre carriles. Se caracterizan por resistencias especialmente altas con al mismo tiempo buenas propiedades de conformación y por tanto pueden contribuir sobre todo a la reducción de peso de componentes que están expuestos a grandes fuerzas o cargas. Es problemático en estas aleaciones de aluminio altamente resistentes y con alto contenido de magnesio que tiendan a la corrosión intercristalina y con ello existe bajo carga principalmente un riesgo de rotura para los componentes fabricados al aparecer la corrosión intercristalina. Para mitigar el problema de la corrosión se conoce, por ejemplo por la solicitud de patente alemana DE 198 38 017 A1, añadir por aleación manganeso y escandio en una determinada proporción a la aleación de aluminio, de modo que se mejora la estabilidad frente a la corrosión de los componentes fabricados a partir de la misma. Sin embargo, la adición por aleación de escandio es problemática con respecto a la capacidad de reciclaje de los materiales de aluminio usados. El escandio representa además un componente de aleación muy caro.

Una chapa de material compuesto de aluminio para la carrocería de un vehículo se conoce por ejemplo por la solicitud de patente europea EP 1 852 251 A1. Con esta chapa conocida resultan sin embargo también problemas de corrosión debido a los altos contenidos de magnesio de las capas de aleación de aluminio exteriores.

Partiendo de esto, la presente invención se basa en el objetivo de proporcionar un material para la construcción de vehículos, construcción de aviones, construcción naval y construcción de vehículos sobre carriles que combine valores de resistencia excelentes con una buena conformabilidad así como una alta estabilidad frente a la corrosión.

De acuerdo con una primera enseñanza de la presente invención, el objetivo mostrado anteriormente se consigue mediante un material compuesto de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1.

La capa de aleación de núcleo de aluminio garantiza debido a los altos contenidos de magnesio una resistencia excelente que se requiere precisamente en áreas de aplicación, tales como por ejemplo construcción de vehículos, construcción de aviones o construcción de vehículos sobre carriles y construcción naval. La estabilidad de esta capa de aleación de núcleo de aluminio con respecto a la corrosión intercristalina se mejora mediante la capa de aleación de aluminio exterior que presenta un contenido de magnesio reducido de como máximo el 1,1 % en peso. La capa de aleación de aluminio exterior, debido al contenido de Mg, es insensible con respecto a la corrosión intercristalina, de modo que la capa de aleación de núcleo de aluminio está protegida al menos en el lado en el que está dispuesta la capa de aleación de aluminio exterior, antes del comienzo de la corrosión intercristalina. El material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención puede usarse por ejemplo también en entornos con elevadas temperaturas, por ejemplo en el intervalo de 70 ºC a 180 ºC, sin que se produzcan problemas con respecto a la estabilidad frente a la corrosión. Con ello es adecuado de manera excelente el material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención sobre todo para áreas de aplicación en vehículos, vehículos sobre carriles, aviones y barcos, que comprenden requerimientos de temperaturas elevadas. Con respecto a la capa de aleación de núcleo de aluminio, el contenido de magnesio de más del 3,5 % en peso al 7,0 % en peso garantiza una resistencia muy alta de la capa de aleación de núcleo de aluminio con al mismo tiempo muy buena conformabilidad. La limitación del contenido de manganeso a como máximo el 1,0 % en peso, del contenido de hierro a como máximo el 0,5 % en peso así como del contenido de silicio al 0,4 % en peso conduce a que en combinación con los altos contenidos de magnesio no se formen depósitos gruesos en el procedimiento de fabricación de la aleación de núcleo de aluminio, que principalmente influirían negativamente en el comportamiento de conformación de la capa de aleación de núcleo de aluminio. Puede añadirse por aleación cobre hasta como máximo el 0,15 % en peso para mejorar la resistencia de la aleación de núcleo de aluminio, sin que a este respecto se ponga en peligro la estabilidad frente a la corrosión. Además, la aleación de núcleo de aluminio puede contener hasta un 0,25 % en peso de cromo para mejorar la estabilidad frente a la corrosión de la aleación de núcleo y para conseguir al mismo tiempo un tamaño de grano pequeño, evitándose fases gruesas en estos contenidos. Una buena soldabilidad se consigue debido a que el contenido de zinc asciende como máximo al 0,25 % en peso. Además, un contenido de titanio de como máximo el 0,2 % en peso contribuye igualmente al finamiento del grano. La estabilidad con respecto a la corrosión intercristalina se consigue, tal como se ha mencionado ya, esencialmente mediante la capa de aleación de aluminio exterior con un contenido de magnesio de cómo máximo el 1,1 % en peso. Los contenidos reducidos de manganeso de como máximo el 1,3 % en peso, hierro de como máximo el 0,5 % en peso y silicio de como máximo el 0,3 % en peso reducen su tendencia a la formación de deposiciones gruesas en la primera capa de aleación de aluminio exterior y mejoran igualmente la estabilidad con respecto a la corrosión intercristalina. Puede añadirse por aleación cobre en la capa de aluminio o capa de aleación de aluminio exterior hasta como máximo el 0,2 % en peso para mejorar la resistencia de esta capa de aluminio o capa de aleación de aluminio, sin que se originen problemas de

corrosión. Además, la capa de aluminio o capa de aleación de aluminio exterior puede contener hasta un 0,15 % en peso de cromo para mejorar igualmente la estabilidad frente a la corrosión, reducir el tamaño de grano y al mismo tiempo evitar fases gruesas. Una buena soldabilidad se consigue debido a que el contenido de zinc asciende como máximo al 0,25 % en peso. Además, un contenido de titanio de como máximo el 0,2 % en peso da como resultado un finamiento del grano mejorado. Opcionalmente puede elevarse el límite inferior del contenido de Mg de la capa de aleación de aluminio exterior en al menos el 0,5 % en peso para garantizar una resistencia mínima de la capa de aleación de aluminio exterior. Debido a que las capas de aluminio o capas de aleación de aluminio exteriores están plaqueadas por laminación sobre la capa de aleación de aluminio de núcleo, resulta además una estructura especialmente homogénea del material compuesto de aluminio, es decir con respecto al espesor, la superficie y la composición de las capas de material compuesto de aluminio. La consecuencia es un comportamiento de procesamiento y corrosión más homogéneo en su uso.

Entre la primera capa de aleación de aluminio exterior y la capa de aleación de núcleo de aluminio está prevista una capa intermedia de una aleación de aluminio que presenta un contenido de Mg más bajo que la capa de aleación de aluminio exterior. Esta capa intermedia es más blanda debido al contenido de Mg más bajo y sirve en la fabricación para poder unir la capa de aleación de aluminio exterior mejor con la capa de aleación de núcleo de aluminio.

En relación con la capa intermedia se ha mostrado que debido al contenido de Mg más bajo de esta capa se tienen en cuenta igualmente las siguientes composiciones para las capas de aleación de aluminio exteriores en porcentaje

en peso

Mg: � 3,0 %,

Mn: � 1,3 %,

Fe: � 0,5 %,

Si: � 0,3 %,

Cu: � 0,2 %,

Cr: � 0,15 %,

Zn: � 0,25 %,

Ti: � 0,2 %,

resto Al e impurezas individualmente como máximo del 0,05 % en total como máximo del 0,15 %, sin que se ponga en peligro la estabilidad deseada frente a la corrosión intercristalina del material compuesto de aluminio. Esto se aplica sobre todo considerando un material compuesto de aluminio revestido en ambos lados, o sea de un material compuesto de aluminio al menos de cinco capas y considerando los espesores de 0,5 mm a 2,5 mm bajos que van a considerarse para un uso como pieza de carrocería. También en este caso puede preverse opcionalmente un contenido mínimo de magnesio del 0,5 % en peso en la capa de aluminio o la capa de aleación de aluminio exterior.

Preferentemente, la capa intermedia está compuesta de una aleación de aluminio del tipo 1xxx, 3xxx u 8xxx, que presentan los contenidos de Mg bajos necesarios. Se consiguieron muy buenos resultados con respecto a la unión de la capa de aleación de aluminio exterior con la capa de aleación de núcleo de aluminio por ejemplo con una capa intermedia de aluminio puro 99,5.

La capa de aleación de núcleo de aluminio del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención puede proteger mejor de acuerdo con otra forma de realización del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención con respecto a la corrosión intercristalina debido a que está prevista una segunda capa de aleación de aluminio exterior que está dispuesta en el lado opuesto de la capa de aleación de núcleo de aluminio y opcionalmente entre la capa de aleación de núcleo de aluminio y la segunda capa de aleación de aluminio exterior está prevista una segunda capa intermedia de una aleación de aluminio que presenta un contenido de Mg más bajo que la capa de aleación de aluminio exterior. Esta forma de realización del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención corresponde con ello a una estructura tipo sándwich de capas de aleación de aluminio exteriores con bajo contenido de magnesio y una capa de aleación de núcleo de aluminio que se encuentra en el interior con contenido de magnesio muy alto. Las capas de aleación de aluminio exteriores y con ello todo el material compuesto de aluminio presenta entonces por un lado una estabilidad especialmente buena frente a la corrosión intercristalina y facilita por otro lado una resistencia especialmente alta mediante la capa de núcleo. Las capas de aleación de aluminio exteriores pueden ser distintas en sus composiciones de aleación dentro de la especificación de la primera capa de aleación de aluminio exterior sin embargo también en sus espesores de capa, para garantizar una adaptación óptima al campo de uso del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención. La capa intermedia entre las capas de aleación de aluminio exteriores y la capa de aleación de núcleo sirve para simplificar el procedimiento de fabricación.

Si los espesores de capa de las capas de aleación de aluminio exteriores ascienden a del 1 % al 12 %, preferentemente del 3 % al 8 % del espesor total del material compuesto de aluminio, la proporción en volumen de la capa de aleación de núcleo de aluminio en esta forma de realización de acuerdo con la invención del material compuesto de aluminio es especialmente grande, de modo que pueden conseguirse las resistencias más altas. Al mismo tiempo son suficientes los espesores de capa de las capas de aleación de aluminio exteriores previstas en un lado o en los dos lados para garantizar la protección frente a la corrosión deseada.

El espesor total preferente del material compuesto de aluminio de 0,5 mm a 2,5 mm conduce a una idoneidad óptima del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención para partes de carrocería de un vehículo, dado que se combinan el modo de construcción ligera con alta resistencia y buena estabilidad frente a la corrosión.

De acuerdo con una segunda enseñanza de la presente invención se consigue el objetivo mostrado anteriormente debido a que se usa un material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención en la construcción de vehículos, construcción de aviones, construcción naval y construcción de vehículos sobre carriles, en particular como chapa de carrocería. El material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención presenta para estas aplicaciones, sobre todo aplicaciones en entornos con elevadas temperaturas, por ejemplo con temperaturas en el intervalo de 70 ºC a 180 ºC, una estabilidad excelente con respecto a la corrosión intercristalina con la facilitación simultánea de valores de resistencia muy buenos con bajos espesores de pared y bajo peso total. El material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención puede usarse sin embargo también ventajosamente en la construcción de vehículos para piezas del chasis o piezas estructurales de la carrocería.

De acuerdo con una tercera enseñanza de la presente invención se consigue el objetivo mostrado anteriormente mediante un procedimiento para la fabricación de un material compuesto de aluminio de acuerdo con la reivindicación 5.

Con respecto a las ventajas del material compuesto de aluminio fabricado de acuerdo con la invención se remite a las realizaciones con respecto al material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención. La laminación de plaqueado es por definición una etapa de laminación en caliente y debe soldar el lingote de núcleo implicado y el material de plaqueado entre sí. Las altas temperaturas del material de aproximadamente 250 ºC a 550 ºC durante la laminación de plaqueado garantizan junto con el calentamiento del material laminado que se produce durante la laminación de plaqueado, o sea mediante la conformación, que el lingote de núcleo y el material de plaqueado colocado suelden entre sí, de modo que se genera una capa de aleación de aluminio exterior, unida de manera fija. En la fabricación del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención, que está constituido por dos capas de aluminio con propiedades de resistencia distintas y con ello propiedades de laminación, ha resultado que la laminación de plaqueado debería realizarse respectivamente con una pasada ciega en una dirección de laminación para llegar de manera segura del procedimiento a una unión suficientemente estable entre el lingote de núcleo y la capa de aleación de aluminio exterior. Esto es consecuencia de la resistencia extraordinaria del material de núcleo con del 3,5 % en peso al 7,0 % en peso de magnesio. Como pasada ciega se designa un recorrido por los cilindros de trabajo, en el que no se realiza ninguna reducción de espesor del material que va a laminarse por los cilindros de trabajo. La abertura entre cilindros se abre un poco para ello antes de que el lingote pase los cilindros de trabajo en la dirección de pasada ciega. Se ha mostrado que mediante el uso al menos de una pasada ciega en una dirección de laminación durante la laminación de plaqueado inversa, la fabricación del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención pasó a ser claramente de procedimiento más seguro.

El material de plaqueado puede fabricarse por un lado mediante laminación en caliente de una barra de una aleación de aluminio con una composición de aleación de la capa de aleación de aluminio exterior. Sin embargo existe también la posibilidad de fabricar el material de plaqueado mediante separación con el uso de sierras de un lingote de un material de plaqueado. Mediante esto se ahorra la etapa de la laminación en caliente. Habitualmente es necesario entonces adicionalmente un mecanizado de superficie del material de plaqueado, por ejemplo mediante fresado y cepillado o similares, antes de que éste pueda plaquearse.

Preferentemente se realiza durante la laminación de plaqueado inversa al menos una pasada ciega hasta que el material de plaqueado esté soldado con la capa de aleación de núcleo de aluminio de manera fija. En este caso puede reducirse el tiempo para la laminación de plaqueado del material compuesto de acuerdo con la invención, dado que a continuación puede laminarse en caliente de nuevo en las dos direcciones de manera inversa.

Una capa intermedia está prevista entre la capa de aleación de aluminio exterior y la capa de aleación de núcleo de aluminio, presentando la capa intermedia un contenido de Mg más bajo que la capa de aleación de aluminio exterior. Debido a ello puede facilitarse la unión de la capa de aleación de núcleo de aluminio con las capas de aleación de aluminio exteriores. La capa intermedia con contenido de Mg aún más bajo es más blanda, de modo que ésta suelda de manera especialmente rápida tanto con la capa de aleación de aluminio exterior como la capa de aleación de núcleo de aluminio. La capa intermedia está compuesta preferentemente de aleación de aluminio 1xxx, 3xxx u 8xxx.

La capa intermedia puede proporcionarse de manera especialmente sencilla de acuerdo con otra forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención debido a que el material compuesto de aluminio se fabrica mediante plaqueado de un material compuesto de plaqueado, proporcionando el material compuesto de plaqueado al mismo tiempo la capa intermedia y la capa de aleación de aluminio exterior.

Un aumento de la seguridad del procedimiento durante la laminación de plaqueado inversa se consigue de acuerdo con otra variante debido a que el material de plaqueado está soldado con el lingote de núcleo por medio de un cordón de soldadura en el lado del lingote de núcleo corto. Se ha mostrado que la unión por soldadura puntiforme usada hasta ahora entre el lingote de núcleo y el material de plaqueado en forma de chapa no es suficiente. Sin embargo también una multiplicidad de puntos de soldadura que están colocados a distancia corta puede conseguir la misma acción que un cordón de soldadura en el lado del lingote de núcleo corto.

Además se ha demostrado de acuerdo con otra forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención que es ventajoso que el material de plaqueado presente al inicio de la laminación de plaqueado una longitud más baja que el lingote de núcleo, ascendiendo preferentemente la diferencia de longitud a del 3 % al 20 % de la longitud total del lingote de núcleo. Mediante la elección de las longitudes del material de plaqueado se consigue que al final de la laminación de plaqueado pueda proporcionarse un material compuesto de aluminio en forma de banda, que por un lado puede fabricarse con alta seguridad del procedimiento y por otro lado presenta por toda la longitud al menos una capa de aleación de aluminio exterior y una capa de aleación de núcleo de aluminio. Lógicamente considerando esta diferencia de longitud puede fabricarse también un material compuesto de aluminio de tres capas que presenta por toda la longitud de banda la estructura de tres capas.

Antes de la laminación de plaqueado se homogeneiza preferentemente el lingote de núcleo. La homogeneización puede realizarse en una o varias etapas, ascendiendo habitualmente las temperaturas en el intervalo de 390 ºC a 550 ºC. Se consiguieron buenos resultados en la homogeneización cuando el lingote de núcleo se mantuvo durante un periodo de al menos 0,5 h a estas temperaturas. La superficie del lingote de núcleo se mecaniza mecánicamente tras la homogeneización para eliminar por ejemplo capas de óxido de magnesio depositadas. Antes de la laminación de plaqueado puede precalentarse el lingote de núcleo, preferentemente con material de plaqueado colocado hasta la temperatura de laminación. Mediante fresado y cepillado u otros procedimientos de mecanizado de superficie puede llevarse por ejemplo la superficie del lingote de núcleo a un estado óptimo para la realización de la laminación de plaqueado.

Tras la laminación de plaqueado se lamina en frío el material compuesto de aluminio en forma de banda de acuerdo con otra forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención con o sin recocido intermedio y finalmente se somete a un recocido blando, de modo que es máxima la conformabilidad del material compuesto de aluminio. El recocido blando puede realizarse sin embargo como alternativa también directamente antes del procedimiento de conformación.

El material compuesto de aluminio se lamina preferentemente en un espesor final de 0,5 mm a 2,5 mm. Se ha mostrado que este intervalo de espesor es óptimo para el uso del material compuesto de aluminio como chapa de carrocería en vehículos. Seguramente son posibles también otras aplicaciones ventajosas en estos intervalos de espesor.

Existen multitud de posibilidades de perfeccionar y configurar el material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención, su uso o el procedimiento para la fabricación del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención. Para ello se remite a las reivindicaciones subordinadas a las reivindicaciones 1 y 6 así como a la descripción de ejemplos de realización en relación con el dibujo. El dibujo muestra en

la figura 1 un primer ejemplo de realización de un material compuesto de aluminio no de acuerdo con la invención en una vista en corte esquemática,

la figura 2 en una vista en perspectiva esquemática un lingote de núcleo con material de plaqueado colocado antes del plaqueado por laminación,

la figura 3 un ejemplo de realización de un material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención en una vista en corte esquemática,

las figuras 4a) y 4b) un ejemplo de realización del procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación del material compuesto de aluminio y

la figura 5 un ejemplo de realización de un uso de acuerdo con la invención del material compuesto de aluminio.

La figura 1 muestra en primer lugar en una vista en corte esquemática un ejemplo de realización de un material compuesto de aluminio 1 no de acuerdo con la invención con dos capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 y una capa de aleación de núcleo de aluminio 4. La capa de aleación de núcleo de aluminio 4 tiene los siguientes

componentes de aleación en % en peso:

3,5 % <: Mg Fe Si Cu Cr Zn Ti 7,0 %, 0,5 %, 0,4 %, 0,2 %, 0,15 %, 0,25 %, 0,2 %,

resto Al con impurezas inevitables, individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 %. Las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 presentan los siguientes componentes de aleación en porcentaje en peso:

0,5 %: Mg 1,1 %,

Mn: 1,3 %,

Fe: 0,5 %,

Si: 0,3 %,

Cu: 0,2 %,

Cr: 0,15 %,

Zn: 0,25 %,

Ti: 0,2 %,

resto aluminio e impurezas inevitables individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 % y son por tanto estables con respecto a la corrosión intercristalina. El contenido de Mn reducido de este ejemplo reduce el riesgo de deposiciones gruesas en la capa de aleación de aluminio exterior y mejora la conformabilidad del material compuesto de aluminio. El espesor del material compuesto de aluminio 1 asciende a entre 0,5 mm y 2,5 mm. Estos espesores de pared dan como resultado un peso óptimo con estabilidad suficiente para la aplicación como pieza de carrocería de un vehículo.

Las resistencias muy altas del material compuesto de aluminio 1 que se proporcionan mediante la capa de aleación de núcleo de aluminio 4 pueden usarse debido a la alta estabilidad frente a la corrosión también en áreas de aplicación que no se tenían en cuenta hasta ahora para aleaciones de aluminio de este tipo debido a las elevadas temperaturas del entorno. Por ejemplo puede usarse el material compuesto de aluminio muy bien para componentes de carrocería de un vehículo que están previstos en la zona del motor o de la conducción de gas de escape. Las elevadas temperaturas conducen concretamente en caso de la capa de aleación de núcleo de aluminio 4 desprotegida a una sensibilización de la misma a la corrosión intercristalina y en el transcurso posterior al daño de esta capa mediante corrosión intercristalina. Por el contrario, las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 no son propensas a la corrosión intercristalina y protegen la capa de aleación de núcleo de aluminio 4 de alta resistencia.

En la fabricación del material compuesto de aluminio con el uso de una laminación de plaqueado se coloca en primer lugar, tal como se representa en la figura 2, un material de plaqueado 5 que está compuesto de la aleación de aluminio de las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 sobre un lingote de núcleo 6 de una aleación de núcleo de aluminio y preferentemente se suelda con éste por medio de un cordón de soldadura continuo 7 en el lado del lingote de núcleo corto. El cordón de soldadura 7 puede producirse, tal como se ha expuesto ya, sin embargo también mediante puntos de soldadura colocados de manera estrecha y puede dar como resultado una fijación suficiente del material de plaqueado 5 en el lingote de núcleo 6.

La figura 3 muestra en una vista en corte esquemática aumentada un ejemplo de realización de un material compuesto de aluminio 1’ de acuerdo con la invención que está plaqueado en los dos lados con un material de plaqueado 2, 2a, 3, 3a de dos capas. Las capas intermedias 2a y 3a están compuestas de una aleación de aluminio del tipo 1xxx, 3xxx u 8xxx y presentan un contenido de Mg más bajo que las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3. Éstas sirven para poder plaquear mejor en la capa de aleación de núcleo de aluminio 4 muy dura de acuerdo con el ejemplo de la figura 1 las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 de acuerdo con el ejemplo de la figura 1. Debido a que las capas intermedias 2a, 3a son relativamente blandas, se realiza en la propia laminación de plaqueado una soldadura más rápida de las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 con la capa de aleación de núcleo de aluminio 4. Las capas intermedias pueden proporcionarse o bien mediante plaqueado por laminación de las capas de aleación de aluminio exteriores 2, 3 o de manera separada de éstas. El espesor de capa intermedia asciende en el material compuesto de aluminio recién laminado a menos de 100 μm.

Tras la colocación del lingote de núcleo con el material de plaqueado se realiza una laminación de plaqueado inversa, homogeneizándose el lingote de núcleo 6, antes del montaje del lingote de núcleo 6 y del material de plaqueado 5. A continuación de la homogeneización se prepara la superficie del lingote de núcleo 6 mediante fresado y cepillado posterior en el procedimiento de plaqueado. El lingote de núcleo 6 y el material de plaqueado 5 se precalientan posteriormente hasta la temperatura de laminación en caliente.

La laminación en caliente o laminación de plaqueado está representada esquemáticamente en las figuras 4a) y 4b). En la laminación inversa se realiza una reducción de espesor en una dirección, tal como se representa en la figura 4a), usando una caja de laminación en caliente 8, soldándose al mismo tiempo el material de plaqueado 5 colocado con el lingote de aleación de núcleo de aluminio 6. Con el movimiento inverso posterior del lingote de núcleo 6 con espesor reducido con material de plaqueado 5 en forma de chapa colocado no se realiza, tal como se representa en la figura 4b), en una dirección de laminación ninguna reducción de espesor, dado que la abertura entre cilindros se abre ligeramente. Por tanto se realiza en esta dirección de laminación una pasada ciega. Durante la pasada ciega no se produce ninguna reducción de espesor del material laminado.

Tal como muestran las figuras 4a) y 4b), el material de plaqueado 5 colocado y el lingote de núcleo 6 no presentan la misma longitud. Mediante esto se considera que durante la laminación de plaqueado debido a la alta dureza del lingote de núcleo 6, el material de plaqueado 5 realiza una extensión mayor, de modo que la banda recién laminada por plaqueado de material compuesto de aluminio presenta preferentemente una capa de aleación de aluminio exterior continua del material de plaqueado 5. La diferencia de longitud entre el lingote de núcleo y el material de

plaqueado asciende a entre el 3 % y el 20 %.

Tras la laminación de plaqueado puede someterse el material compuesto de aluminio 1 en forma de banda aún a una laminación en frío, no estando representada la laminación en frío en las figuras. La laminación en frío 5 puede realizarse con o sin recocido intermedio. Es particularmente ventajoso cuando se realiza un recocido blando antes 5 de la conformación del material compuesto de aluminio para obtener la pieza de construcción. Esto puede realizarse

o bien en forma de banda después de la laminación en frío o directamente antes del procedimiento de conformación en el dispositivo de conformación.

Como resultado pueden fabricarse piezas de construcción que pueden usarse debido al material compuesto de aluminio 1 usado no sólo en entornos con temperaturas elevadas, por ejemplo, en intervalos de temperaturas de 70

10 ºC a 180 ºC, presentan también una capacidad de carga especialmente alta. En la figura 5 está representado un uso típico del material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención. La figura 5 muestra en una vista esquemática un guardabarros 9 de un vehículo, fabricado de un material compuesto de aluminio 1 de acuerdo con la invención. El guardabarros 9 debido a la alta resistencia del material compuesto de aluminio 1 puede fabricarse con espesores de pared muy bajos, sin que se produzcan problemas con respecto a los requisitos de resistencia.

15 En conjunto el material compuesto de aluminio de acuerdo con la invención contribuye a desarrollar nuevas aplicaciones y otras reducciones de peso en el área de la construcción de vehículos, de la construcción de aviones, de la construcción de vehículos sobre carriles y de la construcción naval.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Material compuesto de aluminio (1) que comprende una capa de aleación de núcleo de aluminio (4) con al menos una capa de aleación de aluminio exterior (2, 3) en un lado o en los dos lados, en el que la capa de aleación de núcleo de aluminio (4) presenta los siguientes componentes de aleación en porcentaje en peso:

3,5 % <

Mg 7,0 %,

Mn

1,0 %,

Fe

0,5 %,

Si

0,4 %,

Cu

0,15 %,

Cr

0,25 %,

Zn

0,25 %,

Ti

0,2 %,

resto Al con impurezas individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 % y estando compuesta la capa de aleación de aluminio exterior (2, 3) de una aleación de aluminio que presenta los siguientes componentes de aleación en porcentaje en peso:

Mg 1,1 %, Mn 1,3 %, Fe 0,5 %, Si 0,3 %, Cu 0,2 %, Cr 0,15 %, Zn 0,25 %, Ti 0,2 %,

resto aluminio e impurezas inevitables individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 %, caracterizado porque entre la capa de aleación de aluminio exterior y la capa de aleación de núcleo de aluminio está prevista una capa intermedia de aluminio o de una aleación de aluminio, que presenta un contenido de Mg más bajo que la capa de aleación de aluminio exterior.
2.

Material compuesto de aluminio según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa intermedia está compuesta de aluminio del tipo 1xxx o de una aleación de aluminio del tipo 3xxx u 8xxx.
3.

Material compuesto de aluminio según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los espesores de capa de las capas de aleación de aluminio exteriores (2, 3) ascienden a del 1 % al 12 %, preferentemente del 3 % al 8 % del espesor total del material compuesto de aluminio (1).
4.

Uso de un material compuesto de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 3 en la construcción de vehículos, construcción de aviones, construcción naval y construcción de vehículos sobre carriles, en particular como chapa de carrocería en la construcción de vehículos.
5.

Procedimiento para la fabricación de un material compuesto de aluminio con una capa de aleación de núcleo de aluminio con al menos una capa de aleación de aluminio exterior en un lado o en los dos lados de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, con el que se proporciona un lingote de núcleo para la capa de aleación de núcleo de aluminio de una aleación de aluminio con los siguientes componentes de aleación en porcentaje en peso

3,5 % < Mg 7,0 %, Mn 1,0 %, Fe 0,5 %, Si 0,4 %, Cu 0,15 %, Cr 0,25 %, Zn 0,25 %, Ti 0,2 %,

resto Al con impurezas inevitables individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 %, y para la al menos una capa de aleación de aluminio exterior se proporciona un material de plaqueado de aluminio o de una aleación de aluminio con los siguientes componentes de aleación en porcentaje en peso

Mg 1,1 %, Mn 1,3 %, Fe 0,5 %, Si 0,3 %, Cu 0,2 %, Cr 0,15 %, Zn 0,25 %, Ti 0,2 %,

resto aluminio e impurezas individualmente como máximo del 0,05 %, en total como máximo del 0,15 %, estando colocado el material de plaqueado proporcionado para la capa de aleación de aluminio exterior al menos en un lado en el lingote de núcleo que está compuesto de la aleación de núcleo de aluminio, realizándose al menos una pasada ciega durante la laminación de plaqueado inversa del lingote de núcleo con material de plaqueado colocado

5 en una dirección de laminación, en el que una capa intermedia está prevista entre la capa de aleación de aluminio exterior y la capa de aleación de núcleo de aluminio, la capa intermedia presenta un contenido de Mg más bajo que la capa de aleación de aluminio exterior y las dos capas se plaquean en el lingote de núcleo.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque se realiza una pasada ciega durante la laminación

de plaqueado inversa al menos en una dirección de laminación hasta que el material de plaqueado esté soldado de 10 manera fija con la capa de aleación de núcleo de aluminio.
7. Procedimiento según la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque el material compuesto de aluminio se fabrica mediante plaqueado de un material compuesto de plaqueado, en el que el material compuesto de plaqueado proporciona al mismo tiempo la capa intermedia y la capa de aleación de aluminio exterior.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el material de plaqueado se suelda 15 con el lingote de núcleo por medio de un cordón de soldadura en el lado corto del lingote de núcleo.
9.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque el material de plaqueado presenta al inicio de la laminación de plaqueado una longitud más pequeña que el lingote de núcleo, en donde preferentemente la diferencia de longitud asciende a del 3 % al 20 % de toda la longitud del lingote de núcleo.
10.

Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque tras la laminación de plaqueado

20 se lamina en frío la banda del material compuesto de aluminio con o sin recocido intermedio y opcionalmente tiene lugar un recocido blando final.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque el material compuesto de aluminio se lamina hasta un espesor final de 0,5 mm a 2,5 mm.