TY - BOOK

T1 - Untersuchungen von bleifreien Aluminium-Automatenlegierungen

AU - Koch, Susanne

N1 - nicht gesperrt

PY - 2010

Y1 - 2010

N2 - Aufgrund der in Kraft getretenen EU-Richtlinien ist die Herstellung von Aluminium-Automatenlegierungen mit einem Bleigehalt von mehr als 0,4 Gew.-% seit 1. Juli 2008 verboten. Ein Bleizusatz von bis zu 2,0 Gew.-% gewährleistete die erforderliche Zerspanbarkeit. Die vorliegende Studie stellt die Auswirkungen der Substitution von Blei durch Zinn auf Materialcharakteristika wie Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften, sowie geändertes Verhalten bei Umformung, Wärmebehandlung, Anodisierung, Korrosion und Zerspanung dar. Im Mittelpunkt steht somit eine umfassende Legierungsspezifikation. Ausgehend von der Norm bleihältiger AlCu-Legierungen sind die Konsequenzen einer Mengenvariation der Hauptlegierungselemente Sn, Cu, Mn und Mg Gegenstand der Untersuchung. Dabei stellte sich heraus, dass ein erhöhter Sn-Gehalt die Umformbarkeit begünstigt, die Warmauslagerung beschleunigt und die Kaltauslagerung verzögert. Sehr gute Zerspanbarkeit ist bei AlCuMgSn-Legierungen mit > 1 % Sn gegeben. Weiters gewährleistet eine Harteloxierschicht einen guten Schutz vor interkristalliner Korrosion. Mittels statistischer Versuchsplanungssoftware wurden Legierungszusammensetzungen für optimale mechanische Eigenschaften bzw. bestmögliche Zerspanbarkeit modelliert. Mittlere Cu-Gehalte bieten den Kompromiss zwischen ausreichend hoher Legierungsfestigkeit und guter Zerspanbarkeit bei gleichzeitig gutem Eloxier- sowie Korrosionsverhalten. Höhere Mn-Konzentrationen fördern die Zerspanbarkeit. Der Mg-Gehalt muss an der Untergrenze des Legierungsfensters liegen, um die Spanbarkeit nicht negativ zu beeinflussen. Ebenso Teil der Arbeit ist die Erforschung möglicher Effekte von Mikrolegierungselementen wie Ce oder Y und von Zusätzen an Co, Hf, Sr, Ti, V und Zr. Hinsichtlich der Zerspanbarkeit sind höhere Elementgehalte an Hf und Ti unbedingt zu vermeiden. Hingegen verbessert Zr bedeutend die Zerspanbarkeit von AlCuMgSn-Legierungen.

AB - Aufgrund der in Kraft getretenen EU-Richtlinien ist die Herstellung von Aluminium-Automatenlegierungen mit einem Bleigehalt von mehr als 0,4 Gew.-% seit 1. Juli 2008 verboten. Ein Bleizusatz von bis zu 2,0 Gew.-% gewährleistete die erforderliche Zerspanbarkeit. Die vorliegende Studie stellt die Auswirkungen der Substitution von Blei durch Zinn auf Materialcharakteristika wie Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften, sowie geändertes Verhalten bei Umformung, Wärmebehandlung, Anodisierung, Korrosion und Zerspanung dar. Im Mittelpunkt steht somit eine umfassende Legierungsspezifikation. Ausgehend von der Norm bleihältiger AlCu-Legierungen sind die Konsequenzen einer Mengenvariation der Hauptlegierungselemente Sn, Cu, Mn und Mg Gegenstand der Untersuchung. Dabei stellte sich heraus, dass ein erhöhter Sn-Gehalt die Umformbarkeit begünstigt, die Warmauslagerung beschleunigt und die Kaltauslagerung verzögert. Sehr gute Zerspanbarkeit ist bei AlCuMgSn-Legierungen mit > 1 % Sn gegeben. Weiters gewährleistet eine Harteloxierschicht einen guten Schutz vor interkristalliner Korrosion. Mittels statistischer Versuchsplanungssoftware wurden Legierungszusammensetzungen für optimale mechanische Eigenschaften bzw. bestmögliche Zerspanbarkeit modelliert. Mittlere Cu-Gehalte bieten den Kompromiss zwischen ausreichend hoher Legierungsfestigkeit und guter Zerspanbarkeit bei gleichzeitig gutem Eloxier- sowie Korrosionsverhalten. Höhere Mn-Konzentrationen fördern die Zerspanbarkeit. Der Mg-Gehalt muss an der Untergrenze des Legierungsfensters liegen, um die Spanbarkeit nicht negativ zu beeinflussen. Ebenso Teil der Arbeit ist die Erforschung möglicher Effekte von Mikrolegierungselementen wie Ce oder Y und von Zusätzen an Co, Hf, Sr, Ti, V und Zr. Hinsichtlich der Zerspanbarkeit sind höhere Elementgehalte an Hf und Ti unbedingt zu vermeiden. Hingegen verbessert Zr bedeutend die Zerspanbarkeit von AlCuMgSn-Legierungen.

KW - Aluminum-Copper alloys

KW - 2xxx aluminium alloys

KW - 2000 series alloys

KW - wrought alloy

KW - tin

KW - forming precipitation

KW - hardening turning

KW - surface finishing

KW - surface treatment

KW - manufacturing processing

KW - impact extrusion

KW - 2000er-Serie

KW - 2xxx-Aluminiumlegierungen

KW - Knetlegierung

KW - Zinn

KW - Formgebung

KW - Fließpressen

KW - Ausscheidungshärten

KW - Spanen

KW - Drehen

KW - Oberflächenbehandlung

KW - Eloxieren

KW - Legierungscharakterisierung

M3 - Dissertation

ER -