由含钪铝合金制成的紧固件制造技术

用于将至少第一部件和第二部件固定在一起的紧固件，该紧固件包括：‑适合于固定至第一部件和/或第二部件的固定部分(12)，以及‑适合于通过操纵器或工具引导，以将固定部分设置在第一部件和/或第二部件中的引导部分(14)，其中固定部分和操作部分形成由一种独特的铝合金制成的单件元件，该铝合金具有钪为0.03重量％与0.55重量％之间的组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由含钪铝合金制成的紧固件本专利技术涉及由包含钪作为成分的铝合金制紧固件。紧固件可为任意类型，并且更具体而言，可为从钉子到铆钉、螺栓、螺钉和螺母的任意形状和任意形式。更具体而言，紧固件适合于将至少第一部件和第二部件临时或永久地固定在一起。紧固件包括适合于固定至第一部件和/或第二部件的固定部分，以及适合于通过操纵器或工具引导，以将固定部分设置在第一部件和/或第二部件中的引导部分。在一些工业中，并且特别是在汽车业和工业应用中，紧固件是必不可少的部件。例如，在汽车工业中，紧固件是将车体板和/或不同部件一起组装到车体上的必不可少的部件。汽车制造商的主要目标是减轻乘用车的重量。车辆的结构体是车辆的最大结构，因此，对考虑减轻重量以应对环境问题、特别是减少碳排放是理想的。实施使车辆的车体重量最小化的组装方法或组装元件(例如，紧固件)是在不牺牲车辆动力、耐久性和耐撞性的情况下实现重量减轻的关键特征。作为具体的轻量化措施，通过诸如铝合金或镁合金之类的轻质合金代替钢零件是有效的。例如，当汽车发动机或变速器壳体应当通过使用镁或铝合金构造以实现轻量化时，为了防止电解腐蚀并减轻重量，期望将钢制紧固零件(例如，螺栓、铆钉、螺母)变为基于铝合金的零件的紧固。例如，文献EP3121464公开了一种紧固件(例如螺栓)，该紧固件适合于紧固多个构件。紧固件包括两个部分。第一部分由第一铝合金制成，第一铝合金包含0.005重量％至5.0重量％的锌以及0.6重量％至2.0重量％的镁。第二部分由第二铝合金制成，第二铝合金包含2.0重量％至5.0重量％的镁以及5.0重量％至10重量％的锌。第二部分与第一部分连接。这种具有由两种不同材料制成的两个不同部分的紧固件制造起来特别复杂。文献JP11172359涉及制作由铝合金制成的螺钉，铝合金包含0.5％至1.5％的Mg、0.5％至1.5％的Si、0.5％至1.5％的Cu，并且特别是还可以包含0.5重量％的Sc。这种合金能够制作具有特定的拉伸强度调节和扭转强度调节的螺钉。然而，这种铝合金不能用于任意类型的紧固件，并且需要一些处理。US2004140019公开了铝合金铆钉，其包含与第二金属和多达10原子％的第三金属混合的铝，第三金属可为(例如)钪，从而用于制作具有高稳定性的铆钉。US20120055588还公开了一种可用于紧固件主体的合金组合物。然而，US2004140019和US20120055588这两者都提出了几种组分混合在一起并具有重要组成范围的数个列表，使得不可能选择特别是在汽车工业中专用于紧固件的特定组成。此外，如今使用许多紧固件从而将功能部件或零件固定至车体。减少这种紧固件的重量将显著地影响车辆的整体重量。因此，仍然需要提供一种轻质且耐腐蚀的紧固件，其由具有足够高强度以正确地固定部件的材料制成，并且能够利用紧固件的常规制造方法形成，特别是通过冷成形形成。因此，本专利技术的目的是至少减轻上述缺陷。更具体而言，本专利技术的一个目的是提供一种易于制造、可靠且足够坚固以用于紧固零件的紧固件或紧固装置，该紧固件或紧固装置用于多种应用，包括但不限于汽车和工业紧固件，特别是用于航空航天应用或用于交通工具零件的紧固件。为此，根据本专利技术，提供了用于将至少第一部件和第二部件固定在一起的紧固件，该紧固件包括：-适合于固定至第一部件和/或第二部件的固定部分，以及-适合于通过操纵器或工具引导，以将固定部分设置在第一部件和/或第二部件中的引导部分，其中固定部分和引导部分形成由一种独特的铝合金制成的单件元件，铝合金的组成包含0.03重量％至0.55重量％的钪。更具体而言，组成如下：镁(Mg)：4.0+/-1.6重量％锰(Mn)：0.21+/-0.1重量％钪(SC)：0.03重量％与0.55重量％之间锆(Zr)：0.15+0.15/-0.05重量％锌(Zn)：0.21+/-0.1重量％铝(Al)：余量重量％。铝合金还可包含夹杂元素(incidentalelements)和不可避免的杂质。例如，考虑内部或外部的诸如螺纹和/或盲孔紧固件之类的紧固件。此外，紧固件可以允许永久连接和/或临时连接。更具体而言，紧固件可为螺钉、螺母、螺栓、铆钉和/或盲孔紧固件，特别是在汽车工业中使用的紧固件。特别地，紧固件为冷成形紧固件。为了实现上述目的，申请人对适合用于紧固件的合金组成和成分进行了广泛的研究。研究特别表明，将特殊稀土元素钪(Sc)作为铝合金中的成分并施以特定比例，从而能够制造满足所有必要技术特征的紧固件。更具体而言，如上所述的紧固件具有高强度和轻重量。试验和经验已经特别地示出了，钪的比例在0.03重量％至0.55重量％的范围内能够进行正确的冷成形制造法。紧固件正确固定部件所需的强度得到提高。这种含钪的铝合金也表现出良好的焊接性能。根据一个实施方案，钪的浓度在0.05重量％与0.20重量％之间，例如在0.10与0.20之间的重量百分比。钪的浓度可为约0.15重量％。钪的这种浓度对于在成形(例如，冷成形)期间产生足够的延展性和高强度发展以及避免冷成形工艺期间的任何微裂纹而言是特别优化的。这样的范围使得在材料性能和材料成本之间实现了良好的平衡。根据另一实施方案，钪的浓度为0.13+/-0.02重量％。根据另一实施方案，钪的浓度在0.07重量％与0.13重量％之间。该范围使得能够限制铝合金中作为昂贵材料的钪的量，而不会在成形期间显著降低延展性和高强度发展。根据一个实施方案，除了铝和钪之外，铝合金还包含所示浓度(以重量％计)的以下成分：MgMnZrZn5.5+0.1/-1.00.21+/-0.10.15+0.15/-0.050.21+/0.1根据一个实施方案，紧固件具有通过冷成形工艺形成的形状。根据一个实施方案，在固定部分的一部分上形成螺纹。根据应用，根据ISO965，螺纹尺寸可为M0.5至M39，更具体而言为M3至M39。根据一个实施方案，紧固件为螺钉、螺柱、螺栓、螺母、盲孔铆螺母或盲孔螺纹嵌件。根据一个实施方案，紧固件为盲孔铆螺母，并且在形成于紧固件的中心处的孔道的内表面上形成有螺纹。根据一个实施方案，紧固件为焊接螺母。更具体而言，紧固件为这样的焊接螺母，该焊接螺母具有适合于焊接在第一部件上的第一表面和形成在孔道的内表面上的螺纹，孔道形成在紧固件的中心处，其中孔道适合于容纳第二部件。根据一个实施方案，紧固件为自冲紧固件。根据一个实施方案，紧固件为自冲铆钉。根据一个实施方案，紧固件的拉伸强度(tensilestrength)为至少400N/mm2。根据一个实施方案，紧固件的屈服强度(yieldstrength)为至少275N/mm2。根据一个实施方案，铝合金的密度小于3gms/cm3。参考附图，从作为非限制性实例而提供的实施方案的以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于将至少第一部件和第二部件固定在一起的紧固件，该紧固件包括：/n-适合于固定至所述第一部件和/或所述第二部件的固定部分(12)，以及/n-适合于通过操纵器或工具引导，以将所述固定部分设置在所述第一部件和/或所述第二部件中的引导部分(14)，/n其中所述固定部分和操作部分形成由一种独特的铝合金制成的单件元件，所述铝合金具有如下组成：/n镁(Mg)：4.0+/-1.6重量％/n锰(Mn)：0.21+/-0.1重量％/n钪(SC)：0.03重量％与0.55重量％之间/n锆(Zr)：0.15+0.15/-0.05重量％/n锌(Zn)：0.21+/-0.1重量％/n铝(Al)：余量重量％。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180418 EP 18167947.31.用于将至少第一部件和第二部件固定在一起的紧固件，该紧固件包括：
-适合于固定至所述第一部件和/或所述第二部件的固定部分(12)，以及
-适合于通过操纵器或工具引导，以将所述固定部分设置在所述第一部件和/或所述第二部件中的引导部分(14)，
其中所述固定部分和操作部分形成由一种独特的铝合金制成的单件元件，所述铝合金具有如下组成：
镁(Mg)：4.0+/-1.6重量％
锰(Mn)：0.21+/-0.1重量％
钪(SC)：0.03重量％与0.55重量％之间
锆(Zr)：0.15+0.15/-0.05重量％
锌(Zn)：0.21+/-0.1重量％
铝(Al)：余量重量％。


2.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述钪的浓度在0.10重量百分比与0.20重量百分比之间。


3.根据权利要求2所述的紧固件，其中所述钪的浓度为0.15重量百分比。


4.根据权利要求1所述的紧固件，其中所述钪的浓度在0.07重量百分比与0.13重量百分比之间。


5.根据前述权利要求中任一项所述的紧固件，其中在所述固定部分的一部分上形成螺纹。


6....

【专利技术属性】
技术研发人员：西瓦库马尔·拉马萨米，甘纳塞斯卡·蒂亚加拉詹，蒂莫西·詹姆斯·兰根，
申请(专利权)人：纽弗雷公司，
类型：发明
国别省市：美国;US