192114. lajstromszámú szabadalom • Közepes 320-450 N/mm négyzeten, szakítószilárságú korróziónak gokozottan ellenálló oldható alumínium kötőelemek, előnyösen csavarok és gyártási eljárásuk
1 192,114 2 A találmány tárgya közepes 320-450 N/mm2 szakítószilárdságú, korróziónak fokozottan ellenálló, oldható alumínium kötőelemek, előnyösen csavarok illetve ötvözetük és gyártási eljárásuk. A kötőelemként használatös csavarokat általában nagy termelékenység mellett automata célgépeken huzalból, fejtömítéssel és menetmángorlással — vagy hengerléssel, az anyákat pedig zömítéses hidegfolyatással, lyukasztással és menetfúrási technológiával gyártják. A gyártás során alkalmazott zömítéses hidegfolyatási technológia a kötőelemek gyártására felhasznált alapanyagoktól nagyfokú alakithatóságot követel meg. így például a fej kialakításánál a zömítési viszonynak s = l/d=3— 3,5 között kell lenni, ahol 1 a pogácsa magassága, d pedig az átmérője. Az anyag túlzott képlékenysége ugyanakkor a menetprofil kialakításánál és egyéb műveleteknél (pl. hornyolás) hátrányt jelent. Alumíniumcsavarok gyártásánál kiinduló anyagként általában a nem nemesíthető AlMg ötvözeteket, vagy a nemesíthető AlMgSi, AlCuMg, AIZnMg, esetenként AIZnMgCu ötvözeteket használják. Az AIMg ötvözeteknél a gyártmány szilárdságát félkemény állapotú előtermék és az alakítási keményedés biztosítja. Az ilyen ötvözetből legyártott csavarok végső szilárdsága 250—300 N/mm2 érték között van. Hátránya az AlMg ötvözetű anyagból, mint alapanyagból kiinduló eljárásnak, hogy az alakítási keményedéssel létrehozott szilárdság viszonylag csekély nyúlási értékkel párosul. Ebből következik, hogy a gyártott csavarok nem rendelkeznek szívóssági tartalékkal, meghúzásnál könnyen eltörnek. Hátrányt jelent az is, hogy az alkalmazott meghúzó erő a kúszás miatti relaxáció következtében idővel lecsökken, aminek eredményeképpen a csavarok meghúzás után kötéserősségüket sem tartják meg. Az AÍMgSi és az AIZnMg ötvözetekből készült csavaroknál a végső szilárdsági érték a legyártott csavarok nemesítésekor, azaz edzéskor, továbbá egy vagy több lépcsős megeresztéskor alakul ki. A nemesítéskor kialakuló 320—450 N/mm2 szilárdsági értékek megfelelő nyúlással is párosulnak. A nyúlási készség azután megfelelő szívósságot biztosít a csavarnak, az jól meghúzható és a relaxációnak is ellenáll. Az AIZnMg ötvözetek - amint az ismeretes - öjínemesednek. A szobahőmérsékleten azaz 10—30 C hőméisékleten történő hevertetéskor úgynevezett Guinier-Preston I. típusú zónák alakulnak ki, amelyek növelik az ötvözet szilárdságát és rontják annak alakíthatóságát. Ez a zónaképződési folyamat olyan gyors, hogy már 24—48 óra elteltével az anyag annyire felkeményedhet, hogy a csavargyártásnál a fejzömítésre alkalmatlanná válhat. A gyakorlatban ennél lényegesen több idő eltelik, míg az alumínium félgyártmányműben leedzett anyag egy csavargyárban felkerül az automatasorra. Ezt eddig úgy küszöbölik ki, hogy az alapanyagot 350—400 CT hőmérsékleten kiválásos lágyításnak vetik alá. A kiválásos lágyítás azonban egyrészt károsítja az anyag szövetszerkezetét, másrészt szükségessé teszi a kész csavarok oldóhőkezelését és edzését. Az AIZnMg ötvözetekből készült kötőelemek gyártás utáni oldóhőkezelése és edzése több hátrányos következménnyel jár, ami az eljárás alkalmazását megnehezíti. így például a 460-540 C° edzési hőmérsékleten a legyártott csavarok menetprofilja sérülhet, deformálódhat, az edzési hőmérsékleten lejátszódó újrakristályosodási folyamat következtében az elérhető szilárdsági értékek csökkennek és ugyanakkor a csavaranyag korrózióérzékenysége megnő, ami gyakorlatilag a kötések tartósságát rontja. A nemesítés során a jó szívósság mellett a csavar felületén közepes keménység alakul ki, ami a csavarok berágódási hajlamát növeli. Külön gondot jelent az, hogy a nemeatési folyamat igen bonyolult művelet, amely biztonsággal csak alumínium félgyártmány gyártással foglalkozó üzemekben speciális berendezések és szakismeret mellett biztosítható. Végezetül, de nem utolsó sorban a nemesítés, de legfőképpen az edzés után a készre munkált csavarok felülete elváltozik és ezért esztétikai okokból a már kész nemesített csavarok további bonyolult felületkikészítő eljárásokat igényelnek, amelyek ezen felül a csavarok méretpontosságát is rontják. A találmány célja közepes, 320-450 N/mm2 szakítószilárdságú, korróziónak fokozottan ellenálló, oldható alumínium kötőelemek, főleg csavarok gyártásának megvalósítása olyan eljárás és ötvözet kialakításával, amelyek az eddig ismert alumíniumcsavar gyártás során alkalmazott eljárások felsorolt hárányait és nehézségeit kiküszöbölve az energiatakarékosság figyelembevételével lehetővé teszik a legegyszerűbb gyártási technológiával és berendezésekkel a kötőelemek gyártását olyan üzemekben is, amelyek egyéb fémanyagból készült csavarok gyártására rendezkedtek be, tehát csupán csavargyártó automata célgépekkel rendelkeznek. A találmány tárgya tehát olyan közepes, 320—450 N/mm2 szakítószilárdságú, korróziónak fokozottan ellenálló oldható alumínium kötőelemek, előnyösen csavarok, amelyek huzal előtermékét ismert módon öntött, homogenizált tüskéből sajtolással (amennyiben szükséges, még húzással) állítunk elő, majd fejzömítéssel, mángorlással (hengerléssel), illetve menetfurással ebből oldható kötőelemeket gyártunk. A találmány lényege abban van,hogy tömeg%-ban kifejezve 3,6-5,8% Zn, 0,7-1,8% Mg, 0,05-0,15% Zr, szükség szerint maximálisan 0,5% Cu, maximálisan 0,45% Mn, vagy 0,35% Cr ötvözőanyagot tartalmazó AIZnMg ötvözetű öntött homogenizált fiaskóból sajtolással előállított és 420—480 C° hőmérsékletről prés mellett edzett előtermékből kiindulva, az élőterméket közvetlen a2. alakító műveletek előtt 140—250 C° hőmérsékletű 0,5—5 percig tartó reverziós hőkezelésnek vetjük alá, majd az alakítási és/vagy csavargyártási műveleteket elvégezve kialakított csavarokat közvetlenül többlépcsős ismert hőkezeléssel Öregítjük. A találmány szerinti kötőelem gyártás minden hasonló eljárástól eltérően, ínra a meglepő felismerésre épül fel, hogy a legyártott csavarok edzése, tehát a hemesítés legkritikusabb művelete, elhagyható abban az esetben, ha a szokásos sajtolt majd lágyított elő termék helyett edzett előtermékből indulunk ki és ezt a csavargyártó műveletek előtt közvetlenül 140—250 C°-os 0,5-5 percig tartó íreverziós hőkezelésnek vetjük alá. Ehhez az eljáráshoz alapanyagként AIZnMg típusú ötvözetet kell választani, mivel csak ezen végezhető el a találmány szerinti reverziós hőkezelés, illetve a nemesíthető alumíniumötvözetek közül egyedül ezeknél előnyös a találmány szerinti termomechanikus kezelés a tulajdonságok alakulása szempontjából. Az alapanyag előállítása sajtolással, illetve sajtolással és húzással történik. A nagyobb átmérőjű csavarokhoz szükséges alapanyagot sajtolással célszerű előállítani, a sajtolási hőmérsékletről történő prés mellett 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
