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Patent Searching and Data


Title:
ALUMINUM ALLOY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/149626
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an aluminum alloy for producing a wire for cold working, in particular for producing connection elements, consisting of 0.4 to 1.0% by mass of silicon; 0.05 to 0.2% by mass of iron; 5.0 to 6.1% by mass of copper; 0.15 to 0.5% by mass of manganese; 1.5 to 2.2% by mass of magnesium; 0.1 to 0.2% by mass of chromium; 0.15 to 1.0% by mass of nickel; 0.0 to 0.3% by mass of zinc; 0.05 to 0.25% by mass of titanium; and a remainder of aluminum and common impurities, which individually do not exceed 0.05% by mass and in total 0.15% by mass, wherein the content of aluminum is greater than 90% by mass. The invention further relates to a wire and to a connection element made of such an aluminum alloy.

Inventors:
WINGEN, Theodor (Pater-Kilian-Straße 7, Neuenrade, 58809, DE)
DRUSKUS, Janina (Berliner Straße 77b, Lüdenscheid, 58511, DE)
Application Number:
EP2018/052134
Publication Date:
August 23, 2018
Filing Date:
January 29, 2018
Export Citation:
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Assignee:
DRAHTWERK ELISENTAL W. ERDMANN GMBH & CO. (Werdohler Straße 40, Neuenrade, 58809, DE)
International Classes:
C22C21/14; C22C21/16; F16B25/00
Foreign References:
US3984260A1976-10-05
Other References:
ISAO IWAYIMA ET AL: "AUTOMOTIVE 74 . 6056 Aluminum Alloy Wire for Automotive Fasteners", SEI TECHNICAL REVIEW, 1 October 2013 (2013-10-01), pages 74 - 78, XP055391532, Retrieved from the Internet [retrieved on 20170717]
None
Attorney, Agent or Firm:
PATENTANWÄLTE DÖRNER & KÖTTER PARTG MBB (Körnerstraße 27, Hagen, 58095, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Aluminiumlegierung zur Drahtherstellung für die Kaltumformung, insbesondere zur Herstellung von Verbindungselementen, bestehend aus

0,4 bis 1 ,0 Massen-% Silizium,

0,05 bis 0,2 Massen-% Eisen,

5,0 bis 6,1 Massen-% Kupfer,

0,15 bis 0,5 Massen-% Mangan,

1 ,5 bis 2,2 Massen-% Magnesium,

0,1 bis 0,2 Massen-% Chrom,

0,15 bis 1 ,0 Massen-% Nickel,

0,05 bis 0,3 Massen-% Zink,

0,05 bis 0,25 Massen-% Titan und

Rest Aluminium,

sowie übliche Verunreinigungen, die einzeln 0,05 Massen-% und insgesamt 0,15 Massen-% nicht überschreiten dürfen, wobei der Anteil von Aluminium größer 90 Massen-% ist.

Draht zur Herstellung von Verbindungselementen, insbesondere von Schrauben, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 hergestellt ist.

Verbindungselement, insbesondere Schraube, dadurch gekennzeichnet, dass dieses aus einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 , insbesondere aus einem Draht nach Anspruch 2 hergestellt ist.

Description:
Aluminiumleqierunq

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zur Drahtherstellung für die Kaltumformung, insbesondere zur Herstellung von Verbindungselementen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Im Automobilbereich hat die Gewichtsreduzierung von Bauteilen einen hohen Stellenwert, da das Gewicht eines Automobils unmittelbaren Einfluss auf Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß hat. Ein Schwerpunkt liegt hier auf der Ver- wendung von Leichtmetallen, wie Aluminium und Magnesium. Als Verbindungselement für aus diesen Metallen hergestellte Bauteile, insbesondere zur Verbindung von Gehäusebauteilen kommen Aluminiumschrauben zum Einsatz. Der Vorteil der Verwendung gleichartiger Verbindungselemente liegt nicht allein in der Gewichtsersparnis in Vergleich zu Stahlschrauben; vielmehr ergeben sich besondere Vorteile durch das geringere Korrosionspotential sowie die epitaktische Ausdehnung von Verbindungselement und Bauteil im Betrieb. Aluminiumlegierungen und ihre chemische Zusammensetzung sind in der DIN EN 573-3 aufgeführt. Als Kompromiss hinsichtlich Umformbarkeit, Festigkeit und Korrosionsstabilität wird für die Herstellung von Aluminiumschrauben eine Aluminiumlegierung gemäß EN AW-6056 (AI Sil MgCuMn) verwendet. Als nachteilig hat sich bei dieser Aluminiumlegierung jedoch erwiesen, dass diese nur eine beschränkte Temperaturbeständigkeit aufweist. Daher sind aus dieser Legierung gefertigte Verbin- dungselemente nur in Temperaturbereichen bis zu 150°C einsetzbar, bspw. zur Verschraubung der Ölwanne oder des Getriebegehäuses. Für Bereiche, in denen höhere Temperaturen auftreten, insbesondere im Motorbereich, wo Temperaturen von 180°C und höher vorherrschen, sind aus dieser Legierung hergestellte Verbindungselemente nicht geeignet. Zusätzlich weisen diese Legierun- gen mechanische Kenngrößen auf, die für zahlreiche Anwendungen im Automobilbereich nicht ausreichend sind. Daher kommen beispielsweise zur Verschraubung des Zylinderkopfes weiterhin Stahlschrauben zum Einsatz, obwohl der Motorblock regelmäßig aus Leichtmetall hergestellt ist. Im Bereich der Luft- und Raumfahrt kommen Verbindungselemente zum Einsatz, die aus einer Aluminiumlegierung gemäß EN AW-2024 (AI Cu4Mg1 ) hergestellt sind. Hierbei handelt es sich um hochfeste Legierungen, die durch Ausscheiden der A Cu-Phasen durch eine effektive Ausscheidungshärtung Zugfes- tigkeiten bis zu R m = 570 MPa ermöglichen. Die Drahtherstellung aus dieser Legierung gestaltet sich jedoch sehr aufwendig.

Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung zur Verfü- gung zu stellen, die eine hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, eine wirtschaftliche Drahtherstellung ermöglicht und die zur Herstellung von Verbindungselementen zum Einsatz in Temperaturbereichen von 180°C und höher geeignet ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Aluminiumlegierung nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Dabei ist der Anteil von Aluminium größer 90 Massen-%.

Dadurch, dass Magnesium mit einem Legierungsanteil von zwischen 1 ,5 Mas- sen-% und 2,2 Massen-% enthalten ist, wird eine gute Grundfestigkeit der Legierung bewirkt, die durch die Zugabe des weiteren Legierungsbestandteils Nickel sehr gute Festigkeitseigenschaften der Legierung bewirkt.

Mangan (0,15 bis 0,5 Massen-%) und Titan (0,05 bis 0,25 Massen-%) sind wei- tere Legierungsbestandteile. Dabei wirkt sich Mangan positiv auf die Wärmebeständigkeit der Legierung aus, während Titan kornfeinend wirkt, wodurch die Umformfähigkeit verbessert wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Draht aus einer sol- chen Legierung nach dem Patentanspruch 2 sowie auch ein Verbindungsmittel, hergestellt aus einer solchen Legierung nach dem Patentanspruch 3, insbesondere aus einem Draht nach dem Patentanspruch 2. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben:

Die als Ausführungsbeispiel gewählte Legierung umfasst die nachfolgende Zu- sammensetzung:

Sonstige Beimengungen bzw. Verunreinigungen überschreiten einzeln nicht 0,05 Massen-% und insgesamt nicht 0,15 Massen-%.

Ein Gießwalzdraht auf Basis einer Legierung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ermöglicht einen wirtschaftlichen Drahtziehprozess, in dem der Draht auf den gewünschten Enddurchmesser gezogen wird. Dieser Draht ermöglicht wiederum eine wirtschaftliche Herstellung von Verbindungsmitteln, insbesondere von Schrauben. Aufgrund der verbesserten Eigenschaften der Legierung weisen auf Basis dieses Drahtes hergestellte kaltumgeformte Schrauben eine hohe mechanische und korrosionstechnische Stabilität bei gleichzeitig hoher Warmfestigkeit auf. Aufgrund ihrer Temperaturbeständigkeit sind solche Verbindungsmittel auch in Temperaturbereichen von 180°C und höher einsetzbar.

Die Zusammensetzung der Legierungselemente einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung gemäß dem Patentanspruch 1 mit ihren Legierungsanteilen und deren Spannbreite ist in der nachstehenden Tabelle 1 nochmals angegeben:

Übliche Beimengungen bzw. Verunreinigungen dürfen einzeln 0,05 Massen-% und insgesamt 0,15 Massen-% nicht überschreiten.