| DE20017071U1 | 2001-02-15 |
| 1. | Hoch dauerfeste AluminiumGusslegierung, mit hohen Werten für die statische Dehnung (A5) und geringer Abhängigkeit der Dauerfestigkeit von der angelegten Mittelspannung (GoodmannDiagramm), wobei 'die Legierung (A. Tec) R ist wie folge zusammengesetzt Si 0.10 Fe 0.10 Cu 4.004. 50 Mn 0.10 Mg 0.03 Zn 0.07 Ti 0.150. 50 'die in realen Bauteilen erreichbaren statischen Dehnwerte zwischen 5 % und 20 % liegen. Die Werte für Streckgrenze (R p 0, 2) und Zugfestigkeit (R M) sind hierbei grösser oder gleich den Mindestwerten nach EN 1706 für den Werkstoff AC Al Cu 4 Ti S T6. 'die Bildung niedrig schmelzender (T = 300 °C) intermetallischer Phasen (AIMnFe) mit hoher Kerbwirkung weitgehend ausgeschlossen wird. |
| 2. | AluminiumGusslegierung nach Schutzanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungsparameter innerhalb folgender Grenzen einzuhalten sind Lösungsglühen 520 °C (+/5 °C), 12 h bei Teilen mit Wanddicken > 30 mm ist ein Stufenglühen 250 °C (+/5 °C), 3 h anschliessend 520 °C (+/5 °C), 12 h notwendig. 'Abschrecken in Wasser 20 °C. |
Da reale Bauteile aus diesen Legierungen bei dynamischen Belastungen nur in den seltensten Fällen im Spannungszustand R =-1 belastet werden, wird bei den Legierungen nach EN 1706, bedingt durch den höheren Cu-Gehalt und den höheren Anteil an zulässigen Elementen (Mn, Fe), die Mittespannungsempfindlichkeit dieser Bauteile sehr hoch, d. h. die ertragbare Amplitude der Spannung bezogen auf die angelegte Vorspannung fällt auf Werte unter denen der Legierungen vom Typ AI Si Mg.
Weiterhin können die in den Legierungen nach EN 1706 vorhandenen intermetallischen Phasen mit niedrigen Schmelzpunkten (T = 300 °C) während der Wärmebehandlung aufgeschmolzen werden. Die daraus resultierende Korngrenzentrennung hat nur Öffnungsweiten von 2-5 um und ist am realen Bauteil nur sehr schwierig zu festzustellen.
Die die Verformung steuernden Teilchen auf der Korngrenze werden durch eine ungenügende Wärmebehandlung zu groß, oder aber durch den hohen Gehalt an zulässigen Elementen der Legierungen nach EN 1706, sehr scharfkantig. Sie erzeugen damit zwar zum Teil sehr hohe statische Festigkeiten, bei geringer Dehnung, die Dauerfestigkeitswerte sinken dadurch jedoch sehr stark ab.
Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Legierung zu entwickeln, die sowohl eine ausreichende statische Festigkeit (analog EN 1706), bei hohen Dehnwerten (5 %-20 %), als auch eine geringe Abhängigkeit der ertragbaren Lastamplitude von der im realen Einsatzfall vorhandenen Mittelspannung aufweist.
Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen die Legierung (A. Tec) R ist wie folgt zusammengesetzt Si 0.10 FE 0.10 Cu 4.00-4. 50 Mn 0.10 Zn 0.07 Ti 0.15-0. 50 'Zwischenlagern bei Raumtemperatur, 24 h Auslagern 155'C (+/-2'C), 12 h Mit der Erfindung wird erreicht, daß eine Aluminium-Gusslegierung zur Verfügung steht, die hohe statische Dehnwerte bei Werten von Streckgrenze und Zugfestigkeit analog EN 1706 aufweist. Die geringe Abhängigkeit der ertragbaren Lastampulitude von der im realen Einsatzfall vorhandenen Mittelspannung ermöglicht den Einsatz von gegossenen Aluminium- Bauteilen in Sicherheitsbereiche, in denen bisher nur Teile aus Aluminium- Profilen, Sphäro-Guss oder Stahl-Guss eingesetzt wurden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Schutzanspruch 2 angegeben.
Lösungsglühen 520 °C (+/-5 °C), 12 h bei Teilen mit Wanddicken > 30 mm ist ein Stufenglühen 250 °C (+/-5 °C), 3 h anschliessend 520 °C (+/-5 °C), 12 h notwendig.
'Abschrecken in Wasser 20 °C Zwischenlagern bei Raumtemperatur, 24 h Auslagern 155 °C (+/-2 °C), 12 h Die so ausgeführte Wärmebehandlung verhindert, daß die in den Legierungen vorhandenen intermetallischen Phasen mit niedrigen Schmelzpunkten (T _ 300 °C) während der Wärmebehandlung aufgeschmolzen werden. Die daraus resultierende Korngrenzentrennung hat nur Öffnungsweiten von 2-5 u. m und ist am realen Bauteil nur sehr schwierig festzustellen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Untersuchung von Proben mit Gussoberfläche und entsprechenden Gussdefekten im Zug- Druck-Versuch dargelegt.
Erreichte statische Festigkeitswerte Probe 1 Probe 2 Probe 3 R P. 0, 2 201 MPa 203 MPa 206 MPa RM 284 MPa 344 MPa 345 MPa Rpo, 2 6. 2% 11. 6% 13. 6% Die erreichten Werte für die ertragbare Lastamplitude bei 20 Mio.
Lastechseln, Konfidenz 95 %, Überlebenswahrscheinlichkeit 95 %, sind aus dem beiliegenden Goddmann Diagramm ersichtlich.