PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE UNA CHAPA DE ALEACIÓN DE ALUMINIO CON EXCELENTE PLEGABILIDAD.

Procedimiento para la fabricación de una chapa de aleación de aluminio con excelente plegabilidad. Campo técnico [0001] Esta invención se refiere a la fabricación de una chapa de aleación de aluminio para la industria de la automoción, particularmente para aplicaciones de panel de carrocería, con una excelente plegabilidad, junto con una buena respuesta de secado de pintura y reciclabilidad. Antecedentes de la técnica [0002] Se han desarrollado y utilizado varios tipos de aleaciones de aluminio en la producción de automóviles, particularmente como paneles de carrocería de automóvil. El uso de aleaciones de aluminio para este propósito tiene la ventaja de reducir sustancialmente el peso de los automóviles. No obstante, la introducción de paneles de aleación de aluminio crea su propio conjunto de necesidades. Para ser útil en las aplicaciones automovilísticas, un producto de chapa de aleación de aluminio debe poseer buenas características de modelado en la condición en que se recibe, de modo que puede ser doblado o modelado como se desea sin quebrarse, romperse o arrugarse. En particular, los paneles deben ser capaces de resistir un plegado severo, como ocurre durante las operaciones de engatillado, sin quebrase. El engatillado es la forma común de pegar las chapas de cierre externas a paneles de soporte subyacentes, y resulta en que los bordes de la chapa quedan doblados casi sobre si mismos. Además de esta excelente plegabilidad, los paneles de aleación de aluminio, después de pintarse y secarse, deben tener suficiente resistencia para resistir abolladuras y soportar otros impactos. [0003] Las aleaciones de aluminio de la serie AA (Asociación de Aluminio) 6000 se utilizan generalmente para aplicaciones de panel automovilísticas. Es bien conocido que un límite de elasticidad (LE) inferior T4, y una cantidad reducida de Fe, fomentará una modelabilidad mejorada, particularmente posibilidad de engatillado. Un límite de elasticidad inferior puede lograrse reduciendo el contenido de soluto (Mg, Si, Cu) de la aleación, pero esto generalmente ha dado como resultado una respuesta de secado de la pintura pobre, menor que 200 MPa T8 (0% tensión). Esta pobre respuesta de secado de pintura puede contrarrestarse mediante el incremento del espesor, o por el envejecimiento artificial de los paneles formados. No obstante, ambos métodos aumentan el coste y son opciones poco atractivas. Además, un contenido reducido de Fe no es sostenible con el uso de cantidades significativas de desechos en forma de metal reciclado. Esto se debe a que la corriente de desechos de las plantas de estampación tiende a estar contaminada con algunos desechos de acero que causa un aumento en nivel el Fe. [0004] Además, las características de material necesarias de los paneles externos e internos son lo suficientemente diferentes para que la tendencia natural sea la especialización de las aleaciones y las vías de procedimiento. Por ejemplo, una aleación AA5000 se puede utilizar para paneles internos y una aleación AA6000 para paneles externos. No obstante, para promover un reciclaje eficaz es muy conveniente disponer de las aleaciones usadas para construir ambos, el panel interior y exterior de un capó, tapa de maletero etc., para tener una química común o altamente compatible. Como mínimo, la corriente de desecho debe ser capaz de hacer una de las aleaciones, p. ej., la aleación para el panel interno. [0005] En la patente estadounidense 5,266,130 por Uchida y colaboradores se describe un procedimiento para la fabricación de paneles de aleación de aluminio para la industria de la automoción. Su aleación incluye como componentes esenciales niveles muy amplios de Si y Mg y puede incluir también Mn, Fe, Cu, Ti, etc. Los ejemplos de la patente muestran un tratamiento de preenvejecimiento que incorpora una velocidad de enfriamiento de 4°C/min de 150°C a 50°C. [0006] En la patente estadounidense 5,616,189 por Jin y colaboradores se describe otro procedimiento para fabricar paneles de aluminio para la industria de la automoción. Nuevamente, las aleaciones utilizadas contienen Cu, Mg, Mn y Fe. La chapa de aluminio producida a partir de estas aleaciones se sometió a un tratamiento de preenvejecimiento de 5 horas a 85°C. La descripción expone además que la chapa se puede bobinar a 85°C y se le permite enfriarse lentamente a temperatura ambiente a una velocidad de menos de 10°C/hr. La chapa de aluminio usada en esta patente era una chapa de fundición continua (FC) y los productos de chapa producidos de esta manera se ha descubierto que muestran una plegabilidad pobre. Otro procedimiento se divulga en el documento WO-A-98/37251. [0007] Es un objeto de la presente invención proporcionar una técnica de tratamiento mejorada con la que se forma una chapa de aleación de aluminio que tiene excelente plegabilidad. [0008] Es otro objeto de la invención proporcionar un producto de chapa de aleación de aluminio con buena respuesta de secado de pintura. [0009] Es otro objeto de la invención proporcionar un producto de chapa de aleación de aluminio que es capaz de ser reciclado para uso en la fabricación de paneles de carrocería de automóvil. 2 E02727102 25-11-2011   Descripción de la invención [0010] Conforme a esta invención, se obtiene una chapa de aleación de aluminio de plegabilidad mejorada utilizando una aleación de la serie AA6000, con contenidos de Mg y Si cuidadosamente seleccionados y, con un contenido aumentado de manganeso y un tratamiento de preenvejecimiento específico. La aleación usada de acuerdo con esta invención es una con contenido en porcentaje en peso de 0.50 - 0.75% de Mg, 0.7 - 0.85% de Si, 0.1- 0.3% de Fe y 0.15 - 0.35% de Mn. Según una forma de realización alternativa, la aleación también puede contener de 0.2 - 0.4% de Cu. [0011] El procedimiento usado para la fabricación del producto de chapa es el procedimiento T4 con preenvejecimiento, es decir, T4P. El tratamiento preenvejecimiento es el último paso del procedimiento. Por consiguiente, la invención proporciona un procedimiento según la reivindicación 1. [0012] Las propiedades físicas objetivo para los productos de chapa de esta invención son los siguientes: T4P, LE 90 - 120 MPa T4P UTS >200 MPa T4P E1 >28% ASTM, >30°/a (usando muestra JIS) PLEGADO, rmin /e <0.5 T8 (tensión 0%), LE >210 MPa T8 (tensión 2%), LE >250 MPa [0013] En el listado anterior, T4P indica un procedimiento en el que la aleación ha sufrido un tratamiento térmico en solución, un tratamiento de preenvejecimiento y un envejecimiento natural durante al menos 48 horas. UTS indica la resistencia a la tracción, LE indica el límite de elasticidad y E1 indica alargamiento total. PLEGADO representa el radio de curvatura en relación al espesor de la chapa y se determina según el método estándar ASTM 290C de prueba de plegado de cubrimiento. T8 (tensión 0% o 2%) representa el LE después de un simulado de secado de pintura de bien 0% o 2% de tensión y 30 min a 177°C. [0014] Para aleaciones sin Cu se revelan las relaciones funcionales que permiten a las resistencias T4P ser relacionadas con la composición de aleación, y la resistencia del secado de pintura con la resistencia T4P. [0015] El límite de elasticidad T4P viene dado por: T4P LE (MPa)= 130 (Mg% en peso) + 80 (Si% en peso) - 32 donde el T4P se obtiene por una simulación de preenvejecimiento de 85°C durante 8 hrs. [0016] El límite de elasticidad T8 (tensión 0%) viene dado por: T8 (MPa) = 0.9 (T4P) + 134 [0017] Utilizando estas relaciones las siguientes aleaciones cumplirán los requisitos de T4P/T8 (0%): T4P 90 MPa, T8 215 MPa - (0.5% en peso de Mg - 0.7% en peso de Si) T4P 110 MPa, T8 233 MPa - (0.6% en peso de Mg - 0.8% en peso de Si) T4P 120 MPa, T8 242 MPa - (0.75%en peso de Mg - 0.7% en peso de Si) y esto da el intervalo de composición nominal para las aleaciones de la invención de A1-0.5 a 0.75% en peso de Mg - 0.7 a 0.85% en peso de Si. [0018] Para aleaciones con Cu, las relaciones funcionales no están tan claras y dependen del contenido de Mg y de Si. Es deseable un contenido de Cu de aproximadamente 0.2 - 0.4% en peso para un rendimiento mejorado del secado de la pintura. [0019] Por cuestiones de control de tamaño de grano, es preferible tener al menos un 0.2% en peso de Mn. El Mn también proporciona cierto fortalecimiento a la aleación. El Fe debería ser mantenido en el mínimo límite práctico, no menos de un 0.1% en peso, o más de un 0.3% en peso para evitar dificultades en el modelado. [0020] Para el panel externo el nivel de Fe en la aleación tenderá en dirección al mínimo para un plegado mejorado. [0021] La aleación usada según esta invención se funde por fundición semicontinua, por ejemplo, por el sistema de fundición DC (Direct Chill). Los lingotes son homogenizados y laminados en caliente para recuperar el espesor, luego se laminan en frío y se... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de una chapa de aleación de aluminio con una excelente plegabilidad para uso en el modelado de paneles para automóviles, comprendiendo el procedimiento los pasos de: fundir de forma semicontinua una aleación de aluminio de la serie AA 6000 que comprende de 0.50 a 0.75 en peso de Mg, de 0.7 a 0.85% en peso de Si, de 0.1 a 0.3% en peso de Fe, de 0.15 a 0.35% en peso de Mn, opcionalmente de 0.2 a 0.4% de Cu, y el resto de Al e impurezas incidentales, someter el lingote de aleación fundido a homogenización, laminación en caliente y laminación en frío, seguido de tratamiento térmico en solución de la chapa formada, enfriar rápidamente la chapa tratada térmicamente a una temperatura de 60-120°C y bobinar la chapa a una temperatura de bobinado de 60-120°C, y preenvejecer la bobina mediante enfriamiento lento de la bobina de una temperatura de bobina inicial de 60-120°C a temperatura ambiente a una velocidad de enfriamiento inferior a 10°C/hr. 2. Procedimiento según la reivindicación 1 donde la aleación contiene de 0.2 a 0.4% de Cu. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2 donde la bobina se enfría a una velocidad de menos de 5°C/hr. 4. Procedimiento según la reivindicación 3 donde la bobina se enfría a una velocidad de menos de 3°C/hr. 5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-4 donde la chapa tratada térmicamente se enfría rápidamente a una temperatura de 70-100°C. 6. Procedimiento según la reivindicación 5 donde la chapa tratada térmicamente se enfría rápidamente a una temperatura de 80-90°C. 7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-6 donde la chapa laminada en caliente es laminada en frío a un calibre intermedio, recocida en lotes, y entonces laminada al calibre final. 8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-7 donde después del preenvejecimiento, la bobina es envejecida naturalmente a temple T4P. 9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 donde la chapa obtenida tiene un LE inferior a 125 MPa en el temple T4P y superior a 250 MPa en el temple T8(2%). 10. Procedimiento según la reivindicación 7 donde la chapa obtenida tiene un LE inferior a 120 MPa en el temple T4P y superior a 245 MPa en el temple T8 (2%). 11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-10 donde la chapa obtenida tiene un valor de plegabilidad (r/e) inferior a 0.2. 12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 donde el lingote fundido tiene un espesor de al menos 450 mm y una anchura de como mínimo 1250 mm. 12 E02727102 25-11-2011   13 E02727102 25-11-2011   14 E02727102 25-11-2011   E02727102 25-11-2011   16 E02727102 25-11-2011   17 E02727102 25-11-2011   18 E02727102 25-11-2011   19 E02727102 25-11-2011   E02727102 25-11-2011   21 E02727102 25-11-2011   22 E02727102 25-11-2011   23 E02727102 25-11-2011   24 E02727102 25-11-2011