186046. lajstromszámú szabadalom • Növelt szilárdságú, hegeszthető alumíniumötvözetből készült szalagok és lemezek, valamint eljárás az előállításukra
1 186046 2 A találmány növelt szilárdságú alumíniumötvözetből készült lemezekre és szalagokra, valamint az előállításukra vonatkozik. A találmány szerinti félkésztermékek AFI és AWI eljárásokkal (AWI = argonvédőgázos wolfram-elektródos ívhegesztés, AFI = argonvédőgázos fogyóelektródos ívhegesztés) hegeszthetők. Alumínium-magnézium-mangán ötvözetekből eddig is gyártottak hegesztett csöveket, de ezen anyagok szilárdsága nem haladta meg a 240 N/mm2 értéket. A felhasználók részéről számos igény merült fel ennél magasabb (legalább 300 N/mm2) szakítószilárdságú anyagra, mivel felhasználásával egyrészt anyagmegtakarítás érhető el, másrészt olyan új konstrukciók valósíthatók meg, amelyekhez korábban nem állt rendelkezésre megfelelő anyag. A 300 N/mm2 feletti szilárdságú, hegeszthető alumínium alapanyagot ezideig csak nemesíthető ötvözetekből (például AlMgSi, AIZnMg), illetve a melegen és hidegen egyaránt nehezen alakítható, drága AlMg3-4 ötvözetekből készítették. Mind a nemesítés, mind a nehéz alakíthatóság jelentősen növeli a félgyártmány árát, továbbá kapacitáshiányt és egyéb műszaki nehézségeket eredményez. A találmány feladata jól alakítható, hegeszthető, olcsó ötvözőanyagokat tartalmazó, ugyanakkor nagyszilárdságú alumíniumötvözet létrehozása volt. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy az ötvözök szilárd oldat állapotban növelik a szilárdságot, ugyanakkor rontják az alakíthatóságot, ötvözőnként különböző mértékben. Ezért olyan ötvözőket kellett kiválasztani, amelyek egységnyi szilárdságnövelő hatásukhoz képest az alakíthatóságot rontó hatásuk a legkisebb, ugyanakkor jelentős mennyiségben oldódnak az alumíniumban. Ezen meggondolások alapján kiválasztható a magnézium, amely súlyszázalékonként 50 N/mm2-el, valamint a réz, amely 120 N/mm2-el növeli a szilárdságot. A réz azonban 0,30% felett kiválik, így az ötvözetbe maximum ennyi tehető. A további szilárdságnövekedés a magnézium növelésével érhető el, amelynek határt szab az a tény, hogy 2—2,5% felett az alakíthatóság erősen csökken. A mangántartalmat 1,5% fölé nem célszerű emelni, ugyanis efölötti mennyiség durva primér fázisok formájában kiválik, és így a szilárdsági értékeket már tovább nem növeli, az alakithatóságot viszont rontja. A mangán egy része cirkóniummal helyettesíthető, amely kisebb koncentrációban nagyobb hatást fejt ki, de az alakíthatóságot kevésbé rontja. A krómtartalmat 0,1%-ban maximálni kell, mivel hatása azonos a mangánéval, de az oldékonysága lényegesen rosszabb, így a mangán oldékonyságát is lerontja. Azt találtuk, hogy igen jó szilárdságú, AFI és AWI eljárásokkal hegeszthető alumínium-szalagot és -lemezt állíthatunk elő, ha Cu = 0,20—0,50% Mg = 1,60—2,50% Si max. 0,5% Fe max. 0,7% Ti = 0,01—0,5% Zn max. 0,25% Crmax.0,10% és Mn = l,0—1,5% vagy Mn = 0,6—1,0% és Zr = 0,10—0,15%. ötvözőket tartalmazó alapanyagtól indulunk ki. A fenti ötvözetből készített félkészgyártmányok mechanikai értékei a végmérettől függően az alábbiak szerint alakulnak: kemény Rm = 280—310 N/mm2 2 Rp = 230—260 N/mm2 A,0 = 10—15% — kemény Rn, = 300—330 N/mm2 4 Rp = 250—280 N/mm2 A,0 = 6—10% A találmány szerinti ötvözetet nem kell nemesíteni, alakíthatósága nem különbözik lényegesen az alacsony szilárdságú, eddig használatos AlMnlMgl ötvözettől, ugyanakkor csak olcsó ötvözőanyagokat tartalmaz. Az új ötvözet előállításához kevés technológiai lépés szükséges, ezért gyártása növelhető anélkül, hogy az kapacitáscsökkenést okozna. A találmány szerinti ötvözet felhasználási területeként általában a csőgyártás (öntözőcső, kempingbútor, teherviselő csövek stb.) és a hengerelt zártüreges profilok jöhetnek szóba, ezen túlmenően az ötvözet mindenütt alkalmazható, ahol a 300 N/mm2-es szilárdságra szükség van és a 7—12%-os nyúlás megfelel. Az 1,0—1,5% mangánt tartalmazó ötvözet nagyjában egyenértékű a 0,6—1,0% mangánt és 0,10—0,15% cirkóniumot tartalmazó ötvözettel, de az utóbbinak a Zr beötvözése miatt az az előnye, hogy jobban alakítható, és így az olyan területeken, ahol a nagyobb alakíthatóságra van szükség, használata előnyösebb. Azt találtuk továbbá, hogy a fenti ötvözetből a megadott paraméterekkel rendelkező félkészgyártmányokat úgy állíthatjuk elő, hogy az olvasztott, utána tuskóvá öntött ötvözetet meleghengereljük, utána hideghengereljük és a terméket végső hőkezelésnek vetjük alá. Az eljárásra jellemző, hogy a meleghengerlés során a végső szalagvastagságot a második hengerlő lépésként következő hideghengerléssel előállítandó végső vastagságnak 2—5 szőröse, előnyösen 2—3 szorosára állítjuk be. Ez azt jelenti, hogy ha pl. 2 mm vastag szalagot akarunk előállítani, a meleghengerlést akkor hagyjuk abba, ha a szalag vastagsága még 6 mm, azaz a végméret 3-szorosa. Ha a hideghengerlés részét még jobban növelnénk a meleghengerlés rovására, az anyag repedne, vagy pedig közbenső lágyítást kellene alkalmazni, ami ront a kristályszerkezeten. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy az AlMgMnCu-ötvözetet hagyományos módon, az AlMnlMgl ötvözet esetén alkalmazott technológiával félfolyamatosan tuskóvá öntjük. A tuskót 350— 400 °C-on végzett feszültségmentesítő hőkezeléssel homogenizáljuk. Ugyanerre a célra a nagyhőmérsékletű, azaz 600 °C feletti homogenizálás is alkalmas; lényeges csupán az, hogy a mangán ki ne váljék, hanem szilárd oldat állapotában maradjon az ötvözetben. A meleghengerlést 470 °C-nál magasabb hőfokon végezzük, mert így biztosítható, hogy a melegen hengerelt szalag kvázi újrakristályosodjék, azaz lágyítás nélkül jól alakítható legyen hideghengerléssel a kívánt méretre. A melegen hengerelt szalag, lemez vastagságát a fentiek szerint úgy választjuk meg, hogy a melegen hengerelt szalag végmérete a késztermék végméretének 2—3 szorosa legyen. 5 10 15 20 O £ 20 35 40 a c; 50 55 30 65 2
