用于制造由可硬化的铝合金制成的机动车构件的方法

摘要

本发明涉及一种用于制造由可硬化的铝合金制成的机动车构件的方法，其特征在于下述方法步骤：准备由6000系列或7000系列铝合金制成的可沉淀硬化的板坯，在350℃至550℃之间的温度下将板坯固溶退火2至30分钟，将已固溶退火的板坯局部不同地淬火，将第一区域淬火至150℃至250℃之间而将另一区域淬火至低于150℃，在局部不同地淬火期间或在局部不同地淬火后将板坯成型，通过加热进行热时效处理，且在至少第一区域中将屈服强度调节为小于200MPa且大于120MPa并且在另一区域中将屈服强度调节为小于或等于550MPa且大于200MPa并且将在两个区域之间的屈服强度差调节为大于50MPa。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的特征的、用于制造由可沉淀硬化 的铝合金制成的机动车构件的方法。

背景技术

从现有技术已知，车辆构件以及机动车结构构件由金属材料制成。 在此，为了正常的车辆运行而赋予承载式的机动车车身必要的刚度。但 是在过去的几年中对这种机动车车身的要求急剧升高。不再仅是纯成型 受重视，而且同时有针对性地调整在撞车情况下的特性以及对轻型结构 的持续要求也受重视。

对此，从背景技术中已知使用钢材，利用钢材能够提供具有高强度 的或甚至最高强度的特性的构件。所述高强度的或最高强度的特性是有 针对性地在部件上局部制成。

备选地，已知机动车构件由铝制成。在此，铝被作为轻金属构件使 用并且由于它的低比重而能够相应地减少重量。例如由DE102009008 282A1已知用于机动车的铝构件的制造。

发明内容

本发明的任务在于，从现有技术出发，提供一种用于制造由轻金属 合金制成的机动车构件的方法，利用该方法能够工艺上经济地并且低成 本地制造机动车构件。

按照本发明，上述任务利用具有权利要求1的特征的制造方法来实 现。

有利的变型方案是从属权利要求的主题。

按照本发明的用于制造机动车构件的方法的特征在于下述方法步 骤：

——准备由优选具有主合金元素AlZnMg、AlZnMgCu或AlSiMg 的6000系列或7000系列铝合金制成的可沉淀硬化的板坯，

——在350℃至550℃之间的温度下、尤其是在7000系列铝合金的 情况下在440℃至480℃之间的温度下和在6000系列铝合金的情况下在 490℃至545℃之间的温度下将所述板坯固溶退火2至30分钟、特别是 3至20分钟并且优选5至15分钟的时间，

——将已固溶退火的板坯进行局部不同地淬火，其中，将第一区域 淬火至150℃至250℃之间的温度而将至少另一区域淬火至低于150℃ 的温度，

——在局部不同地淬火期间或之后将板坯成型，

——通过加热进行热时效处理，并且在至少所述第一区域中将屈服 强度调节为小于200MPa且大于120MPa并且在所述另一区域中将屈服 强度调节为小于或等于550MPa且大于200MPa并且将在两个区域之间 的屈服强度差(Dehngrenzendelta)调节为大于50MPa、优选大于 100MPa。

利用按照本发明的方法能够并且尤其是特别节约时间地、特别优选 以生产线的节奏制造具有局部互相不同的强度区域的铝机动车构件。在 此，尤其准备由优选具有主合金成分锌以及高的镁含量的7000系列铝合 金在T4、T6或T7状态下制成的板坯。然后在350℃至500℃之间、特 别是在440℃至480℃之间的温度下使如此准备的由铝合金制成的板坯 经受2至30分钟、特别是3至20分钟、更是特别优选5至15分钟的时 间的退火处理。在此，基于将热量输送到材料的晶格之中来实现能量输 入。在此形成一种混晶，在所述混晶中原子无序地占据矩阵形式的晶格 位置。屈服强度是屈服强度RP0.2。

备选地可以使用由6000系列铝合金制成的板坯。特别优选在490℃ 至545℃之间的温度下将所述板坯固溶退火2至30分钟、特别是3至 20分钟、并且优选5至15分钟的时间。

相应的状态通过淬火被冻结，从而原子被强制分解地以矩阵的形式 保留。所述状态也被称作过度饱和的混晶，所述混晶具有在热力学上不 稳定的状态。但是按照本发明可以的是，退火之后的板坯在长达一天的 过渡时间内在具有特别高的成型自由度的该状态下是可以容易成型的。 因此，在淬火之后进行成型。但是此外按照本发明规定，淬火本身向局 部彼此不同的温度进行。通过淬火至不同的温度，已经调节出具有混晶 的以及晶界布局的彼此不同的状态的区域，从而在随后的时效处理过程 (Auslagerungsprozess)中调节出彼此不同的强度。

在对板坯的第一和第二区域进行局部不同的淬火之后优选保持温度 0.05至30分钟、特别是0.1至20分钟并且优选0.2至15分钟。

按照本发明，时效处理过程又利用通过对成型为机动车构件的板坯 来加热而实现的热时效处理来进行。在此，在以下也被称作第一类型的 区域的至少一个第一区域中屈服强度被调节为小于200MPa且大于 120MPa并且在以下也被称作第二区域或第二类型的区域的另外的区域 中，屈服强度被调节为小于或等于550MPa且大于200MPa。在此，在 这些区域之间的屈服强度差大于50MPa、优选大于100MPa。此外，优 选在第二类型的区域中将屈服强度调节为300MPa至450MPa并且特别 优选将屈服强度调节为350MPa至450MPa。

按照本发明又可以在一个炉子中进行多个机动车构件的热时效处 理，从而所有构件被均匀地加热到热时效温度。此外可以规定，在具有 不同的温度-时间曲线的多阶段中实施热时效处理。通过不同的淬火温度 以及不同的冷却曲线和固溶退火的板坯在对应的淬火温度上的保持时间 来实现彼此不同的强度区域。

因此，在本发明的范围内能够以简单的、节约时间和成本的方式制 造由铝制成的具有彼此不同的强度区域的机动车构件。在此，机动车构 件尤其可以由具有相同壁厚的板坯构成。但是，在本发明的范围内机动 车构件也可以通过由铝材制成的板坯构成，其中，板坯具有彼此不同的 壁厚。在板坯上通过将具有不同壁厚的各个板坯轧制加工或热接合来制 成彼此不同的壁厚。所有上述和下述的过程步骤都可以在具有均匀的或 彼此不同的壁厚的板坯中实施。

此外，在优选的变型方案中可能的是，在第一类型的区域中第一次 淬火至低于250℃的温度并且在第二类型的区域中淬火至低于150℃的 温度，随后进行至少一个第二淬火阶段，其中，在第二或另一个淬火阶 段中特别是将整个板坯淬火至低于100℃的温度并且尤其淬火至15℃ 至40℃之间的室温。这可以在第一淬火阶段中尤其在调温站中通过在温 度方面局部调节的接触冷却来实施，然后优选进行完全的接触冷却。但 是这也可以是已经从第二淬火阶段开始例如在淬火池中通过将板坯完全 浸入来实施。

在通过单阶段或多阶段的淬火方法进行淬火之后，然后在基本上淬 火温度下实施成型或者在室温下实施成型。因此，在淬火温度下的成型 可以在第一类型的区域中直至大约250℃和在第二类型的区域中直至大 约150℃时实施。在延迟淬火的区域中存在较高的沉淀压力，从而在淬 火期间就已经导致部分较粗大的沉淀形成，所述沉淀形成在之后的热时 效处理过程中导致较低的强度。在较强烈地淬火的区域中、即在第二类 型的区域中形成混晶结构，所述混晶结构最大程度地处于分解中并且由 于沉淀硬化而在之后的热时效处理中形成精细并且尽可能均匀分布的沉 淀物，从而相应地调节出较高的强度。

在大致淬火温度下成型的情况下，第一类型的区域和第二类型的区 域具有彼此不同的温度，在室温下成型的情况下，该成型已由其它的淬 火过程造成或者备选地已由首先对在第一淬火阶段中局部不同地淬火的 板坯所进行的时效处理(Lagerung)造成。但是，在6000系列铝合金的 情况下时效处理不应超过72小时的时间，而在7000系列铝合金的情况 下不应超过36小时的时间，这是因为对板坯进行的随时间的自然时效处 理降低变形能力。

此外按照本发明可以规定，在成型之后在少于7天内、优选在少于3 天内开始热时效处理。借此实现，在成型之后在室温下的环境条件下进 行的自然时效处理过程不会不利地影响构件强度特性的随后的通过热时 效处理进行的可调节性。

此外，特别优选多阶段地实施热时效处理，其中，在第一阶段中在 80℃至150℃、特别优选在80℃至120℃下进行热时效处理6至24小 时的时间，并且在紧接着所述第一阶段的第二阶段中在100℃至200℃、 特别优选在100℃至150℃下进行热时效处理6至24小时的时间。第一 和/或第二阶段也可以细分为其它中间阶段。因此，通过按照本发明的选 择单阶段的或多阶段的热时效处理过程以及参数(时间和温度)能够基 于之前所实施的局部淬火通过热时效处理在已成型的铝板坯上有针对性 地局部调节期望的强度特性。

备选地也可以在100℃至200℃之间的温度下、尤其在140℃至 160℃的温度下实施紧接着成型的热时效处理5至24小时的时间。因此， 所有通过板坯的成型而制成的机动车构件可以放在炉子中进行时效处 理。

此外特别优选对板坯进行表面处理，优选对板坯进行涂层并且更是 特别优选转化涂层。但是在本发明的范围内也可以设想，在板坯成型之 后对机动车构件进行涂层。

利用按照本发明的方法尤其是制造由铝合金制成的机动车柱，其中， 机动车柱此外与加强板件、止动板件和/或连接板件联接。在成型方法结 束之后安装这些构件。在此，所述构件特别是内部加强板和/或外部加强 板。内部加强板例如可以按补丁的形式安装到制成的机动车构件上、特 别是机动车柱上。

但是，在本发明范围内也可以利用内部加强板和/或外部加强板来制 造相应的空心构件。加强板尤其也是铝构件。但是加强板也可以作为钢 构件来安装或由纤维复合材料构成。特别优选的是，加强板优选通过可 热激活的胶粘剂与机动车构件、特别是机动车柱粘接。但是在本发明的 范围内也可以将两个构件互相焊接。此外，形锁合的联接方法(如铆接、 特别是冲压铆接或钉牢工艺)也是可以的。此外可以实施焊接铆接 (Schweissnieten)或进行点焊与粘接的组合。

附图说明

本发明的其它优点、特征、特性和方面在接下来的说明中进行阐述 并以示意图示出。这有助于简单理解本发明。其中：

图1a和1b示出按照本发明制成的机动车B柱的侧视图以及横截面 图，

图2a和2b示出用于按照图1的机动车B柱的外部加强板和

图3a至3c示出内部加强板。

具体实施方式

在图中对于相同或类似构件使用同一附图标记，并且出于简化原因 而取消重复说明。

图1a以侧视图示出按照本发明的以B柱形式的机动车构件1。该B 柱具有用于连接到未进一步示出的车顶梁的头部区域2以及用于连接到 未进一步示出的侧门槛的足部区域3。具有开口的中间部段4在头部 区域2与足部区域3之间延伸。现在，按照本发明，足部区域3以及中 间部段4的下部部分构成为第一区域5，该第一区域在进行局部不同地淬 火和必要时成型期间优选在150℃至250℃上保持0.05至30分钟、特 别是0.1至20分钟并且优选0.2至15分钟的时间，从而在此取得一个较 软的或较具有延展性的结构。上部的中间部段4以及头部区域2在此构 成为第二区域6，该第二区域相比于第一区域5具有较硬的特性并且具有 在350MPa至450MPa之间的屈服强度。第一区域5和其它或者说第二 区域6通过过渡部分开，所述过渡部在0.1mm至80mm、优选1mm 至50mm上延伸。在图1b中示出按照剖线B-B的横截面，从而可以看 出，在成型方法期间，至少中间部段4已经以横截面为罩形轮廓的形式 构成。因此，构件被三维成型。

此外，在图2a和b中以侧视图以及横截面图示出外部加强板7。该 外部加强板7具有基本上均匀的横截面分布并且按照图1b构成为U形 的加强板。按照图2b，所述加强板构成为横截面为U形的外部加强板7。 所述外部加强板尤其通过粘接、特别优选利用可热激活的胶粘剂安装到 机动车构件1的按照图1b的外侧8上。

此外，在图3a至c中示出内部加强板9，其中，在图3a中作为侧 视图、在图3b中作为纵剖视图和在图3c中作为横截面示出。内部加强 板9被安装在B柱的按照图1b的内侧上。按照纵剖线D-D，内部加强板 9在纵向变化中具有局部彼此不同的壁厚11。在按照剖线A-A的图3c 中示出横截面分布，其中，所述横截面分布均匀地构成。内部加强板9 优选通过粘接安装在按照图1b的内侧10上。

附图标记列表：

1机动车构件

2头部区域

3足部区域

4中间部段

5第一区域

6另一区域

7外部加强板

8机动车构件1的外侧

9内部加强板

10机动车构件1的内侧

11壁厚

开口

过渡部