Das Crash-Verhalten ist im Fahrzeugbau ein zunehmend wichtiger Aspekt ; dies gilt für den Strassenverkehr ebenso wie für den Schienenverkehr. Hersteller von Strassen-und Schienenfahrzeugen gehen immer mehr dazu über, spezi- elle Bauelemente oder sogar ganze Baugruppen des Fahrzeugs so zu dimen- sionieren, dass diese bei einem Zusammenstoss möglichst viel Energie absor- bieren, um damit das Verletzungsrisiko der Passagiere zu verringern. Neben der konstruktiven Gestaltung dieser sogenannten Crash-Elemente sind die me- chanischen Eigenschaften der eingesetzten Werkstoffe und Fügezonen von ausschlaggebender Bedeutung. Angestrebt wird eine möglichst grosse Ab- sorption von Energie vor dem Bruch. Dies kann durch ein niedriges Verhältnis von Streckgrenze zu Festigkeit erreicht werden. Ein wichtiges Werkstoffmerk- mal ist auch eine hohe Dehnung. Zu beachten sind auch die Anforderungen an das fertige Bauteil. Von der Konstruktion her können beispielsweise ein be- stimmtes Festigkeitsniveau, bestimmte Mindestwerte der Dehnung, Korrosi- onsbeständigkeit oder andere wesentliche Kennwerte vorgegeben sein.

Die wachsende Bedeutung der Herstellung leichterer Automobile zur Energie- einsparung hat zur Entwicklung einer grossen Anzahl von Aluminiumlegierun- gen für Automobilanwendungen geführt. Ideal wäre eine einzige Aluminiumle- gierung, die für verschiedene Teile im Automobiibau eingesetzt werden könnte.

Besonders im Hinblick auf die Schrottverwertung oder die Rezyklierbarkeit von sogenannten Space frame Strukturen im Automobilbau wäre es wünschens-

wert, die heute aus stranggepressten Profilen hergestellten Rahmenteile, die Karosseriebleche als auch die Strukturkomponenten aus ein und derselben Legierung fertigen zu können. Unterschiedliche Komponenten in einem Auto- mobil erfordern jedoch häufig unterschiedliche Eigenschaften. Beispielsweise sollte eine Aluminiumlegierung für Aussenblechanwendungen sehr gut um- formbar sein, um Streckziehen, Tiefziehen und Biegen zu ermöglichen, gleich- zeitig aber eine hohe Festigkeit nach dem Lackeinbrennen erreichen. Insbe- sondere Bleche zur Herstellung von Zweiblechstrukturen wie Motorhauben, Türen und Kofferraumdeckel sollten eine hohe Biegefähigkeit ohne Riss-und Orangenhautausbildung aufweisen, da diese Komponenten oft durch Bördeln verbunden werden.

Die EP-A-0805219 offenbart ein Strukturbauteil aus einer AlMgSi-Legierung für den Einsatz im Fahrzeugbau. Das Strukturbauteil wird auf herkömmliche Weise durch Strangpressen gefertigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strukturbauteil der eingangs ge- nannten Art zu schaffen, welches die mit stranggepressten Strukturbauteilen erreichten Anforderungen bezüglich des Crashverhaltens erfüllt. Zudem soll die für Strukturbauteile verwendete Legierung auch zur Herstellung von Karosse- rieteilen eingesetzt werden können.

Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Legierung (in Gew. %) Silizium 0.45 bis 0.85 Magnesium 0.35 bis 1.0 Kupfer 0.05 bis 0.30 Eisen 0.05 bis 0.25 Vanadium max. 0.25 Mangan max. 0.10

sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen max. 0.05, insgesamt max. 0.15 und Aluminium als Rest enthält, und das Strukturbauteil aus gewalztem Band oder Blech der Legierung gefertigt ist.

Für die genannten Legierungselemente gelten die folgenden Vorzugsbereiche : Silizium 0.50 bis 0.80 Magnesium 0.40 bis 0.65 Kupfer 0.05 bis 0.20 Eisen 0.05 bis 0.20 Vanadium max. 0.20.

Das erfindungsgemässe Strukturbauteil weist bevorzugt ein aus Blech geform- tes und zu einen rohrförmigen Teil oder Hohtkörper verbundenes Teil auf. Der rohrförmige Teil ist bevorzugt querschnittlich rechteckig, kann jedoch grund- sätzlich eine beliebige Querschnittsform aufweisen. Für komplexere Bauteil- geometrien kann der rohrförmige Teil durch Innenhochdruckumformen weiter umgeformt werden.

Die Verbindung des Blechs zu einem rohrförmigen Teil kann durch eine belie- bige Verbindungsart erfolgen, beispielsweise durch Schweissen, Kleben, Niete oder Verschrauben.

Die für das Strukturbauteil eingesetzte Legierung kann auch zur Herstellung von Karosserieteilen, insbesondere in Form einer Zweiblechstruktur wie Motor- haube, Tür und Kofferraumdeckel eines Personenkraftwagens eingesetzt wer- den, was die Schrottverwertung oder Rezyklierbarkeit von Strukturbauteilen und Karosserieblechen wesentlich vereinfacht.

Das erfindungsgemässe Strukturbauteil ist besonders geeignet als Sicher- heitsteil im Fahrzeugbau, insbesondere im Automobilbereich.

Die erfindungsgemässe Legierung kann auf übliche Weise durch Strang-oder Bandgiessen, Warm-und/oder Kaltwalzen zum Blech oder Band verarbeitet werden. Zur Erzielung optimaler Eigenschaften bezüglich Crash-und Biege- verhalten hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn eine Lösungsglü- hung in einem Banddurchlaufofen in einem Temperaturbereich von 520°C bis 580°C mit anschliessendem Abschrecken durchgeführt wird. Das Abschrecken kann auf übliche Weise, je nach Blechdicke zumeist mit Wasser oder mit Luft erfolgen. Bei der Lösungsglühung ist darauf zu achten, dass alle löslichen Be- standteile wie Si und Mg2 Si in feste Lösungen übergehen und nach dem Ab- kühlen im übersättigtem Zustand vorliegen. Die Abkühtgeschwindigkeit kann einen wesentlichen Effekt auf die mechanischen Eigenschaften ausüben, denn Si und Mg2Si scheiden sich bei zu langsamer Abkühirate an den Korngrenzen aus und verschlechtern damit deutlich das Crash-und Biegeverhalten. Ausser- dem wird die Aushärtbarkeit und das Korrosionsverhalten beeinträchtigt.

Die erfindungsgemässen Strukturbauteile und Karosserieteile werden bevor- zugt im warm ausgehärteten Zustand, insbesondere im Wärmebehandlungszu- stand T6, eingesetzt. Dieser Wärmebehandlungszustand kann bei Karosse- rieteilen während eines Lackeinbrennzyklus erzeugt werden.

Die zur Herstellung der erfindungsgemässen Strukturbauteile und der Karosse- rieteile eingesetzten Bänder oder Bleche liegen bevorzugt in einem Dickenbe- reich von 0.8 bis 4 mm.

Die Bänder und Bleche können vor der Endbearbeitung zusätzlich chemisch oder elektrochemisch vorbehandelt und/oder mit einer Trockenschmierstoff- Beschichtung versehen werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der für die Herstellung der erfin- dungsgemässen Strukturbauteile und Karosserieteile eingesetzten Legie-

rungsbleche ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.

Beispiel 1 Eine Legierung der Zusammensetzung (Gew. %) 0.82 Si 0.57 Mg 0.22 Fe 0.07 Cu 0.005 V 0.08 Mn und eine für Automobilanwendungen eingesetzte Standardlegierung AA 6016 als Vergleichslegierung wurden auf übliche Weise durch Stranggiessen, Warm-und Kaltwalzen zu einem Blech mit einer Dicke von 1.2 mm verarbeitet.

Die Lösungsglühung erfolgte bei 540°C mit anschliessender Abschreckung in Wasser.

Die an Blechproben im Wärmebehandlungszustand T4 ermittelten mechani- schen Eigenschaften und Umformkennwerte der erfindungsgemäss eingesetz- ten Legierung und der Vergleichslegierung sind einander in Tabelle 1 gegen- übergestellt.

Tabelle 1 Rm RP0. 2 Aro ns% f=rj/t Mpa MPa % Erfindung 261 146 26. 8 0. 29 0. 61 < 0. 1 AA 6016 254 138 28. 5 0. 29 0. 59 0. 3

Die Ergebnisse von Tabelle 1 zeigen deutlich das bessere Biegeverhalten der erfindungsgemässen Legierung im Vergleich zur Standardlegierung AA 6016.

Beispiel 2 Eine Legierung der Zusammensetzung (Gew. %) 0.59 Si 0.55 Mg 0.15 Fe 0.07 Cu 0.10 V 0.08 Mn und eine für Automobilanwendungen eingesetzte Standardlegierung AA 6016 als Vergleichslegierung wurden auf übliche Weise durch Stranggiessen, Warm-und Kaltwalzen zu einem Blech mit einer Dicke von 1.5 mm verarbeitet.

Die Lösungsglühung erfolgte bei 540°C mit anschliessender Abschreckung in Wasser.

Tabelle 2 Zustand Rm RP0. 2 A. 0 nS% r f=rj/t Crashver- MPa MPa % halten Erfindung T4 222 113 25. 8 0.30 0.57 < 0. 1 3 Erfindung T6 263 229 11. 5--0. 25 3 AA 6016 T4 254 138 28. 5 0.29 0.59 0.30 3 AA 6016 T6 295 258 14. 2--0. 60 1

Die Ergebnisse von Tabelle 2 zeigen deutlich das bessere Crashverhalten der erfindungsgemässen Legierung im Vergleich zur Standardlegierung AA 6016, insbesondere im warmausgehärteten Zustand.

Beispiel 3 Eine Legierung der Zusammensetzung (Gew. %) 0.60 Si 0.53 Mg 0.20 Fe 0.14 Cu 0.15 V 0.07 Mn und eine für Automobilanwendungen eingesetzte Standardlegierung AA 6016 als Vergleichslegierung wurden auf übliche Weise durch Stranggiessen, Warm-und Kaltwalzen zu einem Blech mit einer Dicke von 1.5 mm verarbeitet.

Die Lösungsglühung erfolgte bei 560°C mit anschliessender Abschreckung in Wasser.

Tabelle 3 Zustand Rm Rpo 2 A, 0 n5% r f-ri/t Crashver- MPa MPa % halten Erfindung T4 212 112 26. 4 0. 28 0 52 0. 15 3 Erfindung T6 243 199 13. 8--0. 25 3 AA 6016 T4 232 124 27. 6 0. 29 0. 61 0. 40 2 AA 6016 T6 283 211 17. 9--0. 65 1 Die Ergebnisse zeigen deutlich das bessere Crashverhalten der erfindungsge-

mässen Legierung im Vergleich zur Standardlegierung AA 6016, insbesondere im warmausgehärteten Zustand.

Beispiel 4 Eine Legierung der Zusammensetzung (Gew. %) 0.57 Si 0.53 Mg 0.18 Fe 0.07 Cu 0.006 V 0.07 Mn und eine für Automobilanwendungen eingesetzte Standardlegierung AA 6016 als Vergleichslegierung wurden auf übliche Weise durch Stranggiessen, Warm-und Kaltwalzen zu einem Blech mit einer Dicke von 2.0 mm verarbeitet.

Die Lösungsglühung erfolgte bei 560°C mit anschliessender Abschreckung in Wasser.

Tabelle 4 Zustand Rm RP0. 2 A, 0 n5% r f=r/t Crashver- MPa MPa % halten Erfindung T4 191 120 24. 4 0. 22 0. 50 0. 10 3 Erfindung T6 257 226 11. 5--0. 30 3 AA 6016 T4 215 131 24. 8 0. 24 0. 58 0. 40 2 AA 6016 T6 297 223 12. 8--0. 70 1 Die Ergebnisse von Tabelle 4 zeigen deutlich das bessere Crashverhalten der erfindungsgemässen Legierung in Vergleich zur Standardlegierung AA 6016,

insbesondere im warmausgehärteten Zustand.

In den vorangehenden Beispielen 1 bis 4 bedeuten T4 Wärmebehandlungszustand Lösungsglühen, Abschrecken T6 Wärmebehandlungszustand Lösungsglühen, Abschrecken, Warmausta- gerung 210°C/30 min (T6 kann auch während eines Lackeinbrennzyklus erreicht werden) Rm Zugfestigkeit Rpo 2 Streckgrenze Alo Dehnung n5% Verfestigungsexponent n bei 5% Dehnung r r-Wert = mittlere senkrechte Anisotropie f = t Biegefaktor (ri minimaler lnnenradius, t Blechdicke) Das Crashverhalten wurde in einem quasi-statischen Stauchversuch mit Noten von 1 bis 3 bewertet, wobei 3 die Bestnote ist. Der quasi-statische Stauchver- such dient zur Beurteilung von energieabsorbierenden Komponenten. Das ge- wünschte Verhalten ist charakterisiert durch ein regelmässiges Falten ohne Rissbildung. Das Erscheinungsbild der gestauchten Proben wurde mit den Noten 3 (keine Rissbildung, gleichmässige Faltung), 2 (aufgerauht, leicht ein- gerissen), und 1 (Rissbildung) beurteilt.