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Die Erfindung betnfft em Verfahren zur Herstellung von porösen Matnxmatenalien, insbesondere von Formkorpern, auf Basis von Metallen, und von Halbzeug dafur, insbesondere auf Basis von Aluminium, wobei em homogenes Gemisch bzw Gemenge von Partikeln mindestens emes derartigen Metalls bzw eine derartigen Legierung, bevorzugt in Pulverform, mit Partikeln mindestens eines - bei erhöhten Temperaturen - bevorzugt oberhalb von 350 C - em Gas abspaltenden - Treibmittels, ebenfalls bevorzugt in Pulverform, unter Druckbeaufschlagung formgebend zu einem Roh-Formkorper kompaktiert wird, wonach derselbe auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels und der Schmelztemperatur der metallischen Matrix gebracht und zum gewünschten Matrixmaterial, insbesondere Formkorper bzw.
Werkstuck, geschaumt wird, sowie die Herstellung der im wesentlichen ein Halbzeug darstellenden Roh- Formkorper
Es smd verschiedene Verfahren zur Herstellung poroser Formkörper auf Metall- und Legierungsbasis, bei denen em Metallpulver-Treibmittelgemisch zu einem Rohling verarbeitet und dann zu einer definierten Form aufgeschaumt wird, bekannt geworden
In der US-PS 30 87 807 ist em Verfahren beschrieben, bei dem eine Mischung aus einem Metallpulver und einem Treibmittelpulver bei einem Pressdruck von mindestens 80 MPa in einem ersten Schritt kalt kompaktiert wird.
Durch anschliessendes Warmstrangpressen wird die so kompaktierte Mischung umgeformt und dann durch Erhitzung auf mindestens die Schmelztemperatur des Metalles in einer Form zum gewünschten porosen Metallkorper aufgeschaumt Ausdrücklich wird in der genannten US-PS darauf hingewiesen, dass eine blosse Verdichtung des Metallpulvers, selbst unter hohem Druck, nicht die erforderliche Bindung der Metallteilchen aneinander gewährleistet, womit es technisch mcht interessant ist Erfolgversprechend sollen gemäss dieser US-PS vielmehr em Umformgrad von mindestens 87,5 % beim Strangpressen und eine Temperatur von über 400 C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des jeweiligen Metalles sein Nur so kann sichergestellt werden,
dass durch die Reibung der Partikel aneinander wahrend des Verformungs- und Kompaktierungsschnttes die Oxidhaute zerstört werden und die Metallteilchen über jene Oberflachenstellen ohne Oxidhaut sich gut miteinander verbinden
Die Nachteile dieser Verfahrensweise bestehen in den an sich aufwendigen verfahrenstechnischen Bedingungen, insbesondere in der notwendigen Anwendung von echten Warmarbeitswerkzeugen und im geforderten hohen Umformgrad beim Strangpressen.
Nachteilig ist auch der ausschliessliche Einsatz von Treibmitteln, deren Zersetzungstemperatur oberhalb der Kompaktierungstemperatur liegen muss, da sonst das Gas während des Extrusionsvorganges entweichen würde Diese Nachteile verursachen nicht nur hohe Kosten, sondern setzen der Verfahrensproduktivität insgesamt Grenzen
Weitere Verfahren zur Herstellung von porosen Metallkörpem smd in der DE-PS 40 18 360 bzw in der EP-A1-460 392 beschrieben. Diese Verfahren bauen auf der in der US-PS 30 87 807 beschriebenen Ansicht der Fachwelt auf, wonach durch hohe Drücke während des Kompaktierens
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erreichbar ist.
Anstelle emes Kalt-Kompaktierens mit nachfolgendem Strangpressen mit hohen Umformgraden wird em echtes Heisskompaktieren vorgeschlagen, bei dem Druck- und Temperaturverhältnisse herrschen, bei welchen eine Verbindung der Metallpartikel überwiegend durch thermische Diffusionsvorgänge eintritt, wobei mit dem hohen Druck eine Zersetzung bzw.
Gasentwicklung des Treibmittels verhindert wird Die Herstellung des aufschäumbaren Rohlings erfolgt dann erst in einem Heisskompaktierungsschntt bei höheren Temperaturen Dabei wird eine Mischung aus Metallpulver und gasabspaltendem Treibmittelpulver zu einem Halbzeug heisskompaktiert, und zwar bei einer Temperatur, bei der die Verbindung der Metallpulverteilchen überwiegend durch Diffusion erfolgt und bei einem Druck, der hoch genug ist, um die Zersetzung des Treibmittels zu verhindern derart,
dass die Metallteilchen sich in einer festen Verbindung untereinander befinden und einen gasdichten Abschluss für die Gasteilchen des Treibmittels darstellen Der aufschäumbare Metall körper kann auch durch Walzen hergestellt werden Weiterhin wird eine Verwendung des so hergestellten aufschäumbaren Metallkörpers zur Herstellung eines porosen Metallkorpers vorgeschlagen Der Nachteil dieses Verfahrens liegt dann, dass eine relativ hohe Temperatur zur Heisskompaktierung des Metallpulver-Treibmittel- Pulvergemisches eingestellt werden muss und dass gleichzeitig besonders hoher Druck
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aufrechterhalten werden muss, um bei der hohen Temperatur eine Zersetzung des Treibmittels zu verhindern Die Temperaturen, bei denen eine Verbindung der Metallpulverteilchen überwiegend durch Diffusion erfolgt,
liegen in der Regel oberhalb der Zersetzungstemperaturen der eingesetzten Treibmittel, und nur durch Aufbringung eines ausgesprochen hohen Druckes können die Zersetzungstemperaturen der Treibmittel auf einem Wert gehalten werden, der unterhalb der Diffusionstemperatur liegt. Dieses Verfahren ist somit schwierig zu beherrschen und nur mit einer beschränkten Anzahl von Treibmitteln und Metallen durchführbar Ein besonderer Nachteil dieses Verfahrens besteht in dessen niedriger Produktivität infolge der vergleichsweise langen
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notwendigen Erwärmung jedes einzelnen "Rohlings"
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung aufschäumbarer Körper ist aus der GB-PS 939 612 bekannt Der Einschluss des Treibmittels zwischen die Metallpulverteile und deren Verbindung miteinander erfolgt hier analog zur genannten US-PS durch Strangpressen bei Temperaturen unterhalb der
Schmelztemperatur des Metalles und unterhalb der jeweiligen Zersetzungstemperatur des Treibmittels Der stranggepresste Körper wird dann einer Erhitzung auf eine Temperatur unterworfen, die über der Zersetzungstemperatur des Treibmittels und unterhalb der Schmelztemperatur des Metalles liegt.
Die Nachteile dieses zuletzt beschriebenen Verfahrens bestehen im kostenaufwendigen Einsatz von Warm- bzw Heissstrangpresswerkzeugen, dem Einsatz erwarmter Metall-Treibmittel- Pulvergemische und den ebenfalls langen Exponierzeiten beim Schäumen der Rohlinge
Der DE 43 40 791 A1 ist em Verfahren zur Herstellung von porosen Metallkorpern zu entnehmen, welches als ersten Schritt em Kalt-Kompaktieren eines Metallpulver-Treibmittel- Gemisches bei Drucken von mehr als 600 Mpa vorsieht.
Der derart erhaltene kompaktierte Metallpulver-Treibmittel-Korper wird offenbar nicht als geeignet erachtet, ihn in dieser bloss kalt- kompaktierten Form für einen letztlich vorgesehenen Schäum-Vorgang in der Hitze einzusetzen Gemäss dieser DE-A1 wurde es als notwendig erachtet, den bei der Kalt-Kompaktierung entstandenen Rohling auf eine unterhalb der Schmelztemperatur des Metalls liegende Temperatur zu erhitzen und den so erhitzten, vorerst einmal kalt-kompaktierten, Körper mit einem Umformungsgrad von bis zu 82% im Gesenk strangzupressen Erst danach erfolgt die Schäumung.
Es ist ganz offensichtlich, dass die dort als erster Schritt durchgeführte Kalt- Kompaktierung bloss einer Material-Vorbereitung, also einer reinen ersten Form-Stabilisierung des aber dann bei der eigentlichen Verarbeitung zwingend unter Einwirkung von Hitze und Umformungsenergie tatsächlich gebildeten Metallpulver-Treibmittel-Rohlings dient
Der dieser DE-A1 zu entnehmende Verfahrensablauf mit der zwingenden Verfahrensstufe einer Umformung eines erhitzten Vor-Formkörpers weist massiv darauf hin, dass von der bloss fur eine Vor-Formung angewandten Kalt-Kompaktierung bei relativ hohen Drucken keineswegs erwartet wurde, dass dabei etwa em Aufreissen der jedes der Metallpartikel umgebenden Oxidhaute erreicht wird, wodurch überhaupt erst ein Verfliessen dieser Partikel zu einer die Treibmittelpartikel letztlich verteilt enthaltenden Metallmatrix eintritt,
was erst eine ordnungsgemässe Schaumbarkeit sicherstellt.
Auch beim Verfahren zur Herstellung von Metallschaum-Körpern gemäss DE 1 164102A2 ist zur Herstellung des dem Schäumungsvorgang zu unterwerfenden Metallpulver-Treibmittel- Kompaktkörpers eine Druckaufbringung bei einer, wie es dort lautet, "so niedrigen Temperatur, dass noch keine Gasbildung auftritt", vorgesehen, was aber konkret durchaus eine erhöhte Temperatur, z. B. im Bereich von 350 C, bedeutet, anzunehmenderweise ebenfalls wegen der vorher erwähnten Oxidhaut-Problematik
Beim Verfahren zur Herstellung von aufschäumbaren Metallkörpem gemäss DE 4 426 627 A1 umfasst der erste Verfahrensschritt neben einem Mischen der Pulver-Komponenten em Heisspressen oder -walzen zum aufschäumbaren Halbzeug, wonach erst der Verbund des gebildeten Schaummetalls mit einem Metall-Zuschnitt erfolgt.
Von einem Kalt-Kompaktieren ist dort keine Rede.
Was schliesslich die EP 588182 A2 betrifft, so zeigt diese eine Herstellung von
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Herstellung eines Formwerkstücks beschrieben, welches dann unter Hitzeeinwirkung zu einer offenzelligen Schaumstruktur aufgeschäumt wird.
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Dort ist davon die Rede, dass zum Erhalt des aufschaumbaren Rohlings das Metallpulver- Treibmittel-Gemisch "unter einem Druck von beispielsweise 50 bar zusammengepresst" wird
Im 2 Absatz von Spalte 6 ist dort davon die Rede, dass das Werkstuck, wie jedes andere Werkstuck aus normalem Aluminium bzw aus einer Aluminiumlegierung mit bekannten Bearbeitungsmethoden wie Biegen, Fräsen usw in eine gewünschte Form gebracht wird
Diese Ausfuhrungen zeigen eindeutig, dass der dort erwahnte erste Kompaktier-Vorgang ebenfalls nur unter Hitzeeinwirkung erfolgt sein konnte
Beim Versuch, em Aluminiumpulver/Treibmittelpulver-Gemisch bei 50 Mpa nur bei Umgebungstemperatur zu verpressen, war es nicht zu erwarten, emen derart erhaltenen Körper auch nur ordnungsgemass aus Press-Form austragen zu konnen,
ohne dass er schon bei dieser Manipulation zerfällt Gänzlich unmöglich scheint es, dass em solcher mit genngem Druck kalt verpresster Formkorper sogar einer Bearbeitung, wie etwa einem in der EP-A2 angefuhrten Biegen, Frasen, Schneiden oder Bohren standhalten konnte
Die konkreten Angaben in den Spalten 5 und 6 der Schnft weisen - obwohl darüber keine gesonderten Ausfuhrungen gemacht sind - massiv darauf hin, dass bei dem dort geoffenbarten Schaummetall-Herstellungsverfahren das Verpressen der Pulver-Mischung zu einem der endgültigen Schaumung zuzufuhrenden Formkorperlauf jeden Fall bei erhöhter Temperatur erfolgt Dass dort bezüglich Erhitzung beim Kompaktieren keine gesonderten Ausführungen gemacht wurden, hangt damit zusammen,
dass dies bisher eine fur den Fachmann gar nicht mehr erwahnenswerte Selbstverständlichkeit dargestellt hat
An dieser Stelle ist also zusammenfassend festzuhalten, dass alle bisherigen Verfahren zur Herstellung von schaumfahigem Metallmatenal die Hitzeeinwirkung fur ein Kompaktieren des Vormatenals erfordert haben
Der Grund dafür, dass em derartiges echtes Kompaktieren bei erhöhten Temperaturen vor dem Schaumen bisher als notwendig erachtet worden ist, ist offenbar einer Art Vorurteil der Fachwelt zuzuschreiben, dem auch die Erfinder längere Zeit unterlegen sind
Uberraschend war nun, und darauf beruht die vorliegende Erfindung, dass die bisherige Lehrmeinung nicht zutrifft, gemass welcher zur Herstellung eines aufschaumbaren Halbzeuges die mit Oxidhäuten jeweils voll umgebenen,
einzelnen Partikel durch geeignete Verformungstechniken nur mit Unterstutzung durch Hitzezufuhr so zu verdichten sind, dass zwischen den einzelnen, zumindest gering erweichten Partikeln eine derart kraftige Relativbewegung entsteht, dass sich die Oxidhäute der einzelnen Partikel gegeneinander abscheren, wodurch ein Metall-Metallverbund ermöglicht wird
Der vorliegenden Erfindung liegt die bei einschlagigen Versuchen gewonnene Erkenntnis zugrunde, dass diese bisherige Annahme real nicht zutnfft Wie gefunden wurde, reicht es aus, wenn durch unaxiale Druckbeaufschlagung dreidimensionale, z B.
unregelmässige oder sphänsche, Partikel platt gedruckt werden Da die Oberflache einer Kugel kleiner ist als die einer daraus bei Druckeinwirkung platt gedruckten Flade, reicht, wie sich zeigte, die beim Pressen stattfindende Vergrösserung der Oberfläche aus, die die einzelnen Partikel umgebenden Oxidhäute aufzureissen
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ohne Hitzeeinwirkung zu erreichen
Ziel der Erfindung ist es, diese unerwarteten Erkenntnisse zu nutzen und so mit möglichst geringem verfahrensmässigem Aufwand geschaumtes Metallmatenal bzw aus demselben bestehende Formkorper, Werkstücke oder Gegenstände zu fertigen, wobei es von besonderer Bedeutung ist, dass die fur den Schritt des Aufschaumens eingesetzten Rohlinge möglichst rasch und einfach hergestellt werden konnen
Erfindungsgemass wird dieses Ziel bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht,
dass das Gemisch bzw Gemenge von (Leicht-)Metall-Partikeln und Treibmittel-Partikeln als solches oder nach Uberführung in einen Pnmar-Formkorper im Rahmen eines ersten
Formstabilisierungsschnttes mit bzw. bei einer der jeweils herrschenden Umgebungstemperatur entsprechender bzw entsprechenden Temperatur in einem einzigen Verformungs- und Kompaktierungs-Schritt unter Beaufschlagung mit einem Druck im Bereich von 500 Mpa aufwarts, in einen im wesentlichen porenfreien,
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kompakten Halbzeug-, insbesondere Roh-Formkörper übergeführt wird, wonach unter Ausschluss von Zwischenbehandlungs-Schritten, wie insbesondere Zwischenerwarmung, Weichglühung, Temperung, (Nach-)Kompaktierung, (Nach-) Verformung oder dgl.
- der erhaltene Roh-Formkörper im an sich bekannten, oben genannten Schäumungs-Schntt unter Erwarmung auf eine jeweils vorgesehene Schaumungstemperatur zum gewünschten finalen Matrixmatenal,insbesondere Formkorper bzw Werkstück, aufgeschaumt wird
Der besondere Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, dass bei Umgebungstemperatur bzw bei tatsachhch nur ganz gering darüber liegenden Temperaturen und mittels eines konventionellen, einfachen Kompaktierungsschrittes die Voraussetzungen fur eine sehr effektive nachfolgende, an sich bekannte Aufschaumung des Metalls erreicht wird Die gesamte Vorgangsweise ist damit im Vergleich zu den bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Herstellung von Schaummetallen wesentlich vereinfacht, und es werden, wie sich zeigte, mit ihren Eigenschaften eine grosse Palette von Anforderungen, insbesondere hinsichtlich Dichte und Stabilität abdeckende,
gleichmässige Porenstrukturen aufweisende Metall-Schaume erzielt
Der Vorteil des erfindungsgemass vorgesehenen Kalt-Kompaktierens zeigt sich u. a auch dann, dass neben und ausser üblichen Treibmitteln, auch solche einsetzbar sind, die schon bei niedrigen Temperaturen Gase abspalten, wodurch kein Treibmittel verlorengeht, da das erfindungsgemasse Verfahren eben mit niedrigen Temperaturen auskommt.
Gleich an dieser Stelle soll darauf verwiesen werden, dass der oben kurz angefuhrte, weitere Gegenstand der Erfindung in der Herstellung eines für den Erhalt der neuen, besonders homogen porösen und spezifisch leichten Metall schaum-Formkörper einzusetzenden, praktisch ein Halbzeug darstellenden Rohformkörpers liegt, wie dies vom Anspruch h 9 umnssen ist Diese Halbzeug-Herstellung ist in das vorher beschriebene Verfahren zum Erhalt von porosen Metall- Material bzw. Metall-Formkörpern integriert und stellt einen Teil desselben dar.
Die danach erhältlichen Halbzeuge bzw. die entsprechenden Roh-Formkorper zeichnen sich insbesondere durch genngst mogliches Volumen aus, sie sind in ihrer Dichte praktisch der Dichte der ihnen zugrundeliegenden Metallmatrix gleich oder liegen nur geringfügig darunter Weiters stellen sie, wie sich zeigte, ein hervorragend weiterverarbeitbares, zu äusserst homogene Porosität aufweisenden Schaumkörpem mit überraschend niedriger Dichte bei gleichzeitig hoher Festigkeit führendes Halbzeug dar
Was die konkreten Einsatzprodukte betrifft, so ist dazu global folgendes auszuführen :
Was die erfindungsgemäss einsetzbaren Metallpulver betrifft, sind insbesondere solche auf Basis von AI, Mg, Zn, Ti, Si, Cu, Mn, Fe oder auf Basis von mindestens eines dieser Metalle enthaltenenden Knet- und/oder Gusslegierungen, bevorzugt auf Basis von AI- bzw AI-Guss- und/oder -Knetlegierungen, zu nennen.
Im speziellen können als Metall-Partikel solche aus Al-Mg-Si-Leichtmetall-Legierungen, wie z. B. aus AIMgO,4, AIMg10Si1, AIMg1Si1, AIMg1SiO,6 oder aus Almg0,6S10,4, eingesetzt werden Sie haben den Vorteil einer für das Kalt-Kompaktieren besonders günstigen Duktilitat
Als Treibmittel-Partikel finden solche aus Übergangsmetall-Hydriden, insbesondere solche aus TiH2, ZrH2, LaNi5H7 oder FeTiH2, günstigerweise Einsatz.
Sie haben den Vorteil, dass neben ihrer hohen Zersetzungstemperatur deren Metallkomponenten selbst gleich als Legierungsbestandteile in die Matrix der Schaummetallkörper integrierbar sind, und so Festigkeitsverluste durch Fremdeinschlüsse und Inhomogenitäten vermieden werden können Bei der Wahl der Treibmittel sind die von ihnen entwickelbare Treibgasmenge im Treibmitteltrager, die Gasabspaltungstemperatur und der Preis, wesentliche Kriterien. Aus der einschlägigen Literatur ist eine Vielzahl von Treibmitteln bekannt, siehe z. B. DE-PS 1 201 559 und DE-OS 14 33 112.
Vorteilhaft werden Metallpulver mit Teilchengrössen im Bereich von 5 bis 1000 um. und insbesondere von 300 bis 600 um, eingesetzt.
Die einzusetzenden Treibmittel-Partikel haben üblicherweise Teilchengrossen im Bereich von unter 10 bis 400 um, insbesondere von 50 bis 250 um.
Zu den oben genannten Metallen ist noch erganzend anzumerken, dass z B Silizium selbst nicht duktil ist, jedoch beim Kalt-Kompaktieren dessen Partikel von einer weicheren Metallphase umhüllt und eingeschlossen werden.
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Der Umschliessung der Treibmittel-Partikel mit dem Metall der Metall-Partikel im Sinne der Verhinderung einer vorzeitigen Gasabspaltung durch dichtende Umhullung der Treibmittelteilchen besonders forderlich smd die im A n s p r u c h 2 genannten Oberflächen-Qualitäten derselben
Gunstige Mengenverhältnisse zwischen Metall und Treibmittel, insbesondere fur solche auf Metallhydrid-Basis, liegen im Bereich von 0,1 bis 1 Masse- %, jeweils bezogen auf die
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Was die Art der Einbringung des lockeren Metall-/Treibmittel-Partikelgemisches in den Kompaktierungs-Schntt betnfft, genügt im Falle des Einsatzes emes diskontinuierlichen Gesenk- bzw Formpress-Vorganges eine lose Schuttung,
für Walzvorgange oder em Strangpressen ist hingegen eine Ummantelung des Teilchen-Gemenges oder dgl gemäss A n s p r u c h 3 von Vorteil
Besonders bevorzugte Verfahrensweisen für den wesentlichen Verformungs- und Kompaktierungs-Schntt des neuen Verfahrens gibt der Anspruch h 4 an
Eine Kompaktierung praktisch auf die Dichte der Matrix hin oder ganz nahe zu ihr, wie gemäss A n s p r u c h 5 vorgesehen, bnngt den wesentlichen Vorteil von beim Temperaturanstieg kontinuierlich wachsenden Porenvolumina beim Schaumen ohne Diskontinuitäten, womit eine gezielte Kontrolle und genaue Steuerung des Schäumvorganges auf eine wunschgemäss zu erreichende Metallschaum-Dichte ermöglicht wird Es wurde gefunden, dass, je weniger dicht das Vormaterial ist,
um so mehr Treibmittelgas vor dem Erreichen des Schmelzzustandes entweichen kann und um so weniger zum Aufblähen des Schaumes zur Verfügung steht Der Grenzfall tntt dann ein, wenn der kompaktierte Korper so undicht ist, dass überhaupt kein Aufschaumen mehr stattfindet, weil schon vorher alles, als Treibmittel wirkende Gas entwichen ist
Wärmeenergiesparend bzw auch gunstig für die Struktur des letztlich geschaumten Metalls kann eine direkte Abfolge von Kompaktierungs- und Schaumungs-Schritt gemäss Anspruch h 6 sein
Was die Presszeiten betnfft, so finden sich fur eine möglichst optimale Prozessführung besonders typische Daten dazu im A n s p r u c h 7 Die dort angegebene Presszeit von z.B 5 s bedeutet beim Strangpressen die Zeit vom Bewegungsbeginn des Presskolbens, der auf dem Vormaterial aufsitzt, bis zum Bewegungsende des Presskolbens,
d h bis das Material aus dem Rezipienten herausgedrückt worden ist Eine zweimalige Druckbeaufschlagung ist an sich nicht die Regel Es wurde in den nachfolgenden Beispielen insbesondere deshalb zweimal mit dem Pressstempel auf das Pulver gedruckt, um sicherzugehen, ein schaumbares Vormaterial zu erhalten Beim Pulverpressen in einer Pressform bedeuten z B 5 s, dass die Zeit vom Bewegungsbeginn des Pressstempels bis zu dem Zeitpunkt, in dem das Pulver so verdichtet ist, dass sich der Stempel nicht mehr weiter in die Pressform hinein bewegt, 5 s vergehen In diesem Zusammenhang ist darauf zu verweisen, dass die Praxis gezeigt hat, dass beim Kompaktieren der Ausgangspulvermischung Spuren von Gas bzw Luft eingeschlossen bleiben, was dazu fuhren kann,
dass nach Ausformung des Presslings nach einer Zeit von mehreren Stunden bzw Tagen die zusammengepresste Pulverform leicht zuruckfedert Dieser auch bei Aluminiumpulver auftretende Rückfeder-Effekt setzt die Dichte eines Rohformkorpers im Laufe der Zeit etwas herab Diese Dichteanderung findet in einem Mass statt, dass bis einige Stunden oder meist einige Tage nach dem Kalt-Kompaktenen das Halbzeug durchaus aufschäumbar bleibt.
Wenn jedoch im Laufe der Zeit als Folge des Rückfederungseffektes die Dichte unter einen relativ knapp unterhalb der "Kompakt-Dichte liegenden, kritischen Punkt sinkt, ist das Halbzeug sodann praktisch nicht mehr aufschaumbar, da die Aufschaumbarkeit eine bestimmte Höhe der Dichte voraussetzt, die nicht unterschritten werden soll Eine Nach-Druckbeaufschlagung kann dieses Phanomen wirkungsvoll zurückdrangen
Insbesondere im Hinblick auf eine Stabilisierung erwünschter Phasen im Roh-Formkörper, welche bei der Schaumung günstig smd und Schaum-Metallkorpem mit gezielten Festigkeitseigenschaften ihrer Matrix führen, kann eine Abkühlphase gemäss Anspruch h 8, die gegebenenfalls auch einem Abschrecken entspricht Vorteile bnngen
Was den Gegenstand des Anspruches s 9 betrifft,
so ist dieser schon weiter oben erörtert worden Er betrifft die Herstellung emes lager- und transportstabilen Roh-Formkorpers
Der globale A n s p r u c h 10 inkludiert alle oben schon erorterten erfindungsgemass besonders bevorzugten Ausführungsformen
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Allgemein ist ergänzend noch folgendes auszufuhren
Es wird erfindungsgemäss ein Rohling bzw Ausgangsprodukt zur Verfugung gestellt, mit dem sofort oder nach einer Zeitspanne, allenfalls nach Abkühlen des Rohlings und/oder einer Lagerung desselben, bei einer vorgegebenen Schäumungstemperatur em Gegenstand aus aufgeschaumtem Metall erstellt werden kann.
Der Schaumvorgang ihm Rahmen der Erfindung wird in Form eines üblichen, bekannten Schaumvorganges zur Herstellung metallischer Schaum-Formkorper vorgenommen, erfindungsgemäss wird jedoch der fur derartige Schäumvorgange eingesetzte Rohling in ausgesprochen einfacher Weise erstellt, nämlich lediglich durch einen Pressschntt bei Raumtemperatur oder nur bei etwas darüber liegender Temperatur. Gegebenenfalls kann der Kompaktierungs-Schritt mehrstufig ausgeführt werden, indem z B bestimmte, stufenweise steigende Pressdrücke eventuell mit Zwischenentspannungen auf die Mischung ausgeubt werden Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Pressdruck beim Kompaktierungspressen uber langere Zeitspannen, z.
B. einige Stunden lang, aufrechterhalten wird
In jedem Fall muss die Kompaktierungstemperatur unterhalb der einem jeweiligen Kompaktierungsdruck entsprechenden Zersetzungstemperatur des Treibmittelpulvers liegen.
Die Gesenkform der Pressen bzw die Form der Düse beim Strangpressen zur Herstellung des Rohlings kann an die Final-Form des zu erzeugenden Gegenstandes angepasst werden Wesentlich ist die Einhaltung des Kompaktierungsdruckes bevorzugt von 750 bis etwa 1000 MPa Der Pressdruck ist je nach Grösse der Teilchen bzw. der Temperatur beim Kompaktieren zu variieren. Das Metallpulver hat vorteilhafterweise eine höhere Teilchengrosse als das Treibmittelpulver
Als Treibmittel sind handelsübliche bevorzugt eingesetzt worden
Die Roh-Formkorper, die durch das Kompaktieren erhalten werden, können mechanisch, d h durch spannende Bearbeitung, in ihrer äusseren Form verändert und so an das letztlich geschaumte Metallprodukt angepasst werden.
Es ist jedoch erfindungsgemass besonders bevorzugt, dass keinerlei weitere Umformung oder Intermediar Verformung dieser Roh-Formkörper, z. B. durch Formpressen, bzw auch keine Warmebehandlung, wie z B. Tempern, vorgenommen wird, bevor die Rohlinge dem Schaumvorgang unterworfen werden.
Für das Schaumen etwa typisch ist die folgende Arbeitsweise:
In einen auf 860 C vorgewärmten Ofen wird eine Form mit eingelegtem erfindungsgemäss erhaltenem Vormaterial hineingestellt. Der Aufschäumvorgang wird dann beendet, wenn aus der Form überschüssiger Schaum herausquillt. Insgesamt handelt es sich dabei um einen ausgesprochen dynamischen Vorgang, die Temperaturen steigen solange an, bis die Form aus dem Ofen entnommen wird. Die Temperaturen des Schaums liegen bei der Legierung AlMg0,6Si0,4 etwa um die 700 C. Bei AISi10Mg1 liegen die Schaumtemperaturen eher tiefer.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.
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AlMg0,6Si0,4-Pulver mit einer mittleren Komgrösse von 30 um (maximale Grosse etwa 400 um) mit 0,4 % TiH2, mittlere Komgrösse 320 um wird in eine Pressform eingebracht, und zweimal mit 749 MPa zu einer Platte gepresst. Die Pressdauer betrug jeweils 5 s. Das Pulver hatte in der Form vor dem Pressen eine Temperatur von 23 C. Die so erzeugte kompaktierte Rohmatenalplatte hatte eine Dichte von 2,55 g/cm3.
Das Material wurde mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2,5 K/s auf eine in seinem Inneren gemessene Endtemperatur von 672 C erwärmt und geschäumt. Das Schaummatenal hatte eine Dichte von 0,6 g/cm3 und besass Poren mit Durchmessern von 2 bis 5 mm bei gleichmässiger Verteilung
Beispiel 2 AlMg0,6SiO,4-Pulver mit 0,4 % TiHz, mit 876 MPa kalt-kompaktiert
AIMgO,6SiO,4-Pulver mit einer Komgrösse von < 400 um mit 0,4 % TiH2 ( < 300 um) wird in eine Pressform eingebracht und unter Zwischenschaltung einer Entspannungsphase (5 s) zweimal mit 876 MPa gepresst. Die Pressdauer betrug jeweils 5 s. Das Pulver hatte in der Form vor dem Pressen eine Temperatur von 23 C.
Das so kompaktierte Rohmaterial hatte eine Dichte von
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2,60 g/cm3 Es wurde mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2,5 K/s auf eine Endtemperatur von 676 C erwarmt und geschaumt Der Schaum hatte eine Dichte von 0,58 g/cm3 und besass gleichmassg uber den Querschnitt verteilte Poren mit Durchmessern von 2 bis 5 mm
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Presse zu einem zusammenhangenden Korper mit einer Dichte von 2,4 g/cm33 primär-kompaktiert, um dessen Weiterverarbeitung in einer Honzontalstrangpresse zu ermöglichen Der Korper wird mit einer Temperatur von 24 C in eine Strangpresse eingelegt und innerhalb von 5 s mit einem Pressdurck von 978 MPa zu einem Rechteckprofil stranggepresst Die Temperatur des Rezipienten selbst betrug 180 C Das entstandene Profil hat eine Dichte von 2,
62 g/cm
Das so kompaktierte Rohmaterial wurde mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2,5 K/s auf eine Endtemperatur von 680 C erhitzt und geschaumt Der Schaum hatte eine Dichte von 0,6 g/cm3 und besass Poren mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm
Beispiel 4 AlMg0,6Si0,4-Pulver mit 0,4 % TiH2, stranggepresst bei einer Bolzentemperatur von 290 C
AlMg0,6Si0,4-Pulver mit einer Korngrosse von 100 bis 400 um mit 0,4 % TiH2 (50-250 um) wird in einer Presse zu einem zusammenhangenden Korper zylindrischer Form mit einer Dichte von 2,45 g/cm3pnmar formstabilisiert.
um diesen in einer Honzontalstrangpresse verarbeiten zu können Der Korper wird mit einer Temperatur von 290 C in eine Strangpresse eingelegt und innerhalb von 5 s mit einem Pressdurck von 978 MPa stranggepresst Die Rezipiententemperatur betrug 180 C Das entstandene Profil hat eine Dichte von 2.64 g/cm3
Das so erzeugte Vormatenal wurde mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 2,5 K/s erwarmt und geschaumt Der Schaum hatte eine Dichte von 0,51 g/cm3 und besass gleichmassig verteilte, isolierte Poren mit Durchmessern von 3 bis 5 mm
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