Neue hochfeste Legierung der Serie 3xx Fallstudie : Gewichtsreduzierung bei Kfz-Felgen

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GIESSEREI PRAXIS 04/2020
Forschung
Legierungen

Die am häufigsten verwendeten Aluminiumlegierungen in der Gießereiindustrie sind die Legierungen A356.2 und A357.2. Diese bieten eine mittlere bis hohe Festigkeit bei ausgezeichneter Fließfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Bei Ausführungen mit höherer Festigkeit können sich grobe eisenhaltige Bestandteile bilden, die sich negativ auf die Festigkeit und Duktilität auswirken. Es wurden spezifische Legierungszusätze zu A356.2 und 357.2 zugegeben, um die Bildung der β- und π-Phase zu eliminieren ; daraus ergab sich eine Verbesserung des Verhältnisses von Festigkeit zu Duktilität. Der Einfluss der Wandstärke auf die mechanischen Eigenschaften und die Eisenphasen-Morphologie wurde untersucht. Unter Verwendung eines optimierten Kfz-Felgendesigns wurden industrielle Versuche mit der neuen Legierung durchgeführt. Aufgrund der inhärent höheren mechanischen Eigenschaften wurde eine Gewichtsreduzierung von 7 % im Vergleich zu dem ursprünglichen Design erzielt. Die Anforderungen an die Aufprallprüfung bei 13 Grad und 90 Grad sowie die Anforderungen einer Rotations-/ Kurvenlauf-Ermüdungsprüfung wurden ebenfalls erfolgreich erfüllt. Die neue Legierung kann daher eine Gewichtsreduzierung bei Kfz-Felgen ermöglichen, könnte aber auch auf andere Marktsegmente anwendbar sein.

New High Strength 3xx Series Alloy Case Study : Automotive Wheel Weight Reduction

A356.2 and 357.2 are the most commonly used aluminum alloys in the foundry industry. They provide medium to high strength with excellent fluidity and corrosion resistance. Higher strength variants can be associated with the formation of coarse iron-bearing constituents which have a negative impact on strength and ductility. Specific alloying additions were made to A356.2 and 357.2 to eliminate the β- and π-phase formation and, as a result, improved the strength/ductility ratio. The influence of part thickness on mechanical properties and iron phase morphology was studied. Industrial trials of the new alloy were performed using an optimized automotive wheel design. Due to the inherent higher mechanical properties, a 7 % weight reduction was obtained
compared to the original design. Thirteen degree and ninety-degree impact as well as rotary/cornering fatigue testing requirements were also successfully met. The new alloy can therefore allow automotive wheel weight reduction but could also be applicable to other market segments.

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