AT518824A1 - Method for producing a profile from a metal alloy - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Profils (1) aus einer Metalllegierung, wobei die Metalllegierung im teilflüssigen Zustand verarbeitet wird, wobei die insbesondere in Form von Spänen vorliegende Metalllegierung mit einem Extruder (E) kontinuierlich extrudiert wird, wobei festigkeitssteigernde Partikel eingearbeitet werden, um ein Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff herzustellen.The invention relates to a method for producing a profile (1) from a metal alloy, wherein the metal alloy is processed in the partially liquid state, wherein the present in particular in the form of chips metal alloy is extruded continuously with an extruder (E), wherein strength-increasing particles are incorporated, to produce a starting material for a metal matrix composite.
Description
ZusammenfassungSummary
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Profils (1) aus einer Metalllegierung, wobei die Metalllegierung im teilflüssigen Zustand verarbeitet wird, wobei die insbesondere in Form von Spänen vorliegende Metalllegierung mit einem Extruder (E) kontinuierlich extrudiert wird, wobei festigkeitssteigernde Partikel eingearbeitet werden, um ein Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff herzustellen.The invention relates to a method for producing a profile (1) from a metal alloy, the metal alloy being processed in the partially liquid state, the metal alloy, in particular in the form of chips, being continuously extruded with an extruder (E), strength-increasing particles being incorporated, to manufacture a material for a metal matrix composite.
Fig. 1 /12Fig. 1/12
Verfahren zur Herstellung einesProcess for producing a
Profils aus einer MetalllegierungProfiles made of a metal alloy
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Profils aus einer Metalllegierung, wobei die Metalllegierung im teilflüssigen Zustand verarbeitet wird.The invention relates to a method for producing a profile from a metal alloy, the metal alloy being processed in the partially liquid state.
Für die Herstellung von Halbzeugen oder Werkstücken aus Metallen oder Legierungen sind verschiedene Gießverfahren wie das Stranggießen oder der Kokillenguss bekannt. Insbesondere Komponenten aus Leichtmetallen werden häufig auch endabmessungsnah im Druckguss erstellt, wobei eine Schmelze in eine Kavität gegossen wird. In jüngerer Zeit sind im weiteren Zusammenhang damit auch Verfahren entwickelt worden, bei welchen das zu verarbeitende Material in einen teilflüssigen Zustand gebracht und in diesem Zustand verarbeitet bzw. in eine Kavität gegossen wird, um ein Werkstück auszubilden. Hierfür werden Legierungen in der Regel auf eine Temperatur gebracht, die zwischen derVarious casting methods such as continuous casting or permanent mold casting are known for the production of semi-finished products or workpieces made of metals or alloys. Components made of light metals in particular are often also produced close to their final dimensions in die casting, with a melt being poured into a cavity. More recently, processes have also been developed in this context in which the material to be processed is brought into a partially liquid state and processed in this state or poured into a cavity in order to form a workpiece. For this purpose, alloys are usually brought to a temperature between the
Soliduskurve und der Liquiduskurve liegt, sodass im verarbeiteten Material sowohl feste als auch flüssige Phasenanteile vorliegen. Die Verarbeitung von teilflüssigem Material unter Einbringung einer Scherung führt zu einem rundlich eingeformten Gefüge, wodurch üblicherweise auch gute Materialkennwerte erreicht werden.Solidus curve and the liquidus curve lies, so that both solid and liquid phase components are present in the processed material. The processing of partially liquid material with the introduction of shear leads to a round, molded structure, which usually also gives good material properties.
Bei den bekannten Verfahren zur Verarbeitung von Material im teilflüssigen bzw. semisolid Zustand handelt es sich um Thixomolding-Verfahren. Dabei wird ein Granulat einer Metalllegierung in einem Barrel mit einer Schnecke teilweise aufgeschmolzen und mit der Schnecke einer Scherbeanspruchung unterworfen, um das Material in einen thixotropen Zustand zu bringen. Anschließend wird das Material in eine Form bzw. Kavität eingespritzt, indem mit der Schnecke ein axialer Hub ausgeführt wird. Wenngleich mit einem Thixomolding-Verfahren Bauteile endabmessungsnah hergestellt werden können, ist die Technologie aufwendig, weil die Kavitäten gegenüber dem Barrel nach jedem Einspritzvorgang dicht sein müssen, bis der nächste Einspritzvorgang folgt. Insbesondere ist eine kontinuierliche Herstellung eines Stranges oder dergleichen nicht möglich.The known processes for processing material in the partially liquid or semi-solid state are thixomolding processes. Here, a granulate of a metal alloy is partially melted in a barrel with a screw and subjected to a shear stress with the screw in order to bring the material into a thixotropic state. The material is then injected into a mold or cavity by performing an axial stroke with the screw. Although components can be manufactured close to their final dimensions using a thixomolding process, the technology is complex because the cavities have to be sealed against the barrel after each injection process until the next injection process follows. In particular, continuous production of a strand or the like is not possible.
Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (metal matrix composite, MMC) sind aus einer Metallmatrix mit einer innenseitigen Verstärkung aufgebaut. Aus dem Stand der Technik sind mehrere Arten zur Herstellung von derartigen Metallmatrix-Verbundwerkstoffen bekannt, welche jedoch alle aufwendig sind.Metal matrix composite (MMC) materials are made up of a metal matrix with internal reinforcement. Several types of metal matrix composite materials of this type are known from the prior art, but all of them are complex.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem es möglich ist, Späne, Granulat oder dergleichen aus einer Metalllegierung in nur einem Schritt zu einem festen oder halbfesten Vormaterial für einen MetallmatrixVerbundstoff zu verarbeiten.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which it is possible to process chips, granules or the like made of a metal alloy in one step into a solid or semi-solid starting material for a metal matrix composite.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die insbesondere in Form von Spänen vorliegende Metalllegierung mit einem Extruder kontinuierlich extrudiert wird, wobei festigkeitssteigernde Partikel eingearbeitet werden, um ein Vormaterial für einenAccording to the invention, this object is achieved in that, in a method of the type mentioned at the outset, the metal alloy, in particular in the form of chips, is continuously extruded with an extruder, strength-increasing particles being incorporated to form a starting material for a
Metallmatrix-Verbundwerkstoff herzustellen.Manufacture metal matrix composite.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist insbesondere darin zu sehen, dass bei einem Extrusionsverfahren im Zweiphasengebiet im Metallmatrix-Verbundwerkstoffeine festigkeitssteigernde Wirkung erzielt werden kann. Es werden somit die Vorteile einerAn advantage achieved with the invention can be seen in particular in the fact that an extrusion process in the two-phase region in the metal matrix composite material can achieve a strength-increasing effect. So there are the advantages of a
Verarbeitung im thixotropen Zustand mit den Vorteilen einer kontinuierlichenProcessing in the thixotropic state with the advantages of a continuous
Verfahrensführung kombiniert. Durch die Zuführung von festigkeitssteigernden Partikeln wird eine Festigkeit des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Profils erhöht. Die Partikelgröße und Partikelart wird so gewählt, dass eine festigkeitssteigernde Wirkung im Metallmatrix-Verbundwerkstoff erzeugt wird. Beispielsweise können keramische Partikel wie Partikel aus Siliciumcarbid eingearbeitet werden. Um eine festigkeitssteigernde Wirkung zu erreichen, ist eine Vorbenetzung der Partikel durch die zu verstärkende Legierung notwendig, was im teilflüssigen Bereich gegeben ist.Process management combined. The supply of strength-increasing particles increases the strength of the profile produced by the method according to the invention. The particle size and type is selected so that a strength-increasing effect is generated in the metal matrix composite. For example, ceramic particles such as particles made of silicon carbide can be incorporated. In order to achieve a strength-increasing effect, the particles to be reinforced must be prewetted, which is the case in the partially liquid area.
Die Späne und Partikel werden in nur einem Schritt unter Aufbringung von Scherkräften kontinuierlich zu einem als Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff verwendbaren Profil verarbeitet. Das Profil kann dabei fest oder halbfest bzw. nicht vollständig erstarrt hergestellt werden. Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes Profil bzw. ein Metallmatrix-Verbundwerkstoff kann auch wieder aufgeschmolzen und/oder umgeformt werden, ohne dass eine Entmischung derThe shavings and particles are continuously processed in one step with the application of shear forces to a profile that can be used as a starting material for a metal matrix composite material. The profile can be made solid or semi-solid or not completely solidified. A profile or a metal matrix composite material produced by the method according to the invention can also be melted and / or formed again without segregation of the
Metalllegierung und der Partikel erfolgt. Ferner ist es durch das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren möglich, eine große Menge an Metallmatrix-Verbundwerkstoff in relativ kurzer Zeit herzustellen. Folglich kann ein als Metallmatrix-Verbundwerkstoff verwendbares Profil hergestellt werden, welches in industriellen Gießverfahren und Umformverfahren zu Bauteilen weiter verarbeitet werden kann. Es ergibt sich somit weiterMetal alloy and the particle is done. Furthermore, the continuous method according to the invention makes it possible to produce a large amount of metal matrix composite material in a relatively short time. Consequently, a profile that can be used as a metal matrix composite material can be produced, which can be further processed into components in industrial casting and forming processes. So it continues
3/12 die Möglichkeit, ein Herstellungsverfahren für ein Vormaterial und einen Gussprozess oder Umformprozess räumlich und zeitlich voneinanderzu trennen. Die Partikel werden dabei entweder unmittelbar im Prozess zugeführt oder schon vor Prozessbeginn mit den Spänen aus einer Metalllegierung vermischt und anschließend als Gemisch dem Prozess zugegeben. Es versteht sich, dass die Metalllegierung in einer anderen Form vorliegen kann, beispielsweise als Granulat oder Partikel.3/12 the possibility of spatially and temporally separating a manufacturing process for a primary material and a casting process or forming process. The particles are either fed directly into the process or mixed with the metal alloy chips before the start of the process and then added to the process as a mixture. It goes without saying that the metal alloy can be in another form, for example as granules or particles.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können Profile mit unterschiedlich großen Festphasenanteilen hergestellt werden. Bei einer Herstellung eines halbfesten Profils werden z. B. Festphasenanteile zwischen 2 % und 30 %, insbesondere zwischen 5 % und 35 %, besonders bevorzugt zwischen 8 % und 50 %, verarbeitet. Bei der Herstellung eines festen Profils werden hingegen beispielsweise Festphasenanteile zwischen 70 % und 97 %, insbesondere zwischen 65 % und 95 %, besonders bevorzugt zwischen 60 % und 90 %, verarbeitet.With the method according to the invention, profiles with different proportions of solid phases can be produced. In the manufacture of a semi-solid profile z. B. solid phase proportions between 2% and 30%, in particular between 5% and 35%, particularly preferably between 8% and 50%, processed. In contrast, in the production of a solid profile, for example, solid phase fractions between 70% and 97%, in particular between 65% and 95%, particularly preferably between 60% and 90%, are processed.
Es ist von Vorteil, wenn die Metalllegierung und Partikel durch zumindest eine in einem Zylinder angeordnete Schneckenwelle bearbeitet werden, wobei ein entstehendes teilflüssiges Material über die zumindest eine Schneckenwelle zu einer Matrize transportiert wird. Insbesondere werden Späne aus einer Metalllegierung und Partikel von oben über einen Trichter dem Zylinder mit der Schneckenwelle zugeführt, wo diese unter Aufbringung von Scherkräften in einen thixotropen Zustand gebracht und verarbeitet werden. Besonders bevorzugt werden die festigkeitssteigernden Partikel direkt im Trichter den Spänen zugeführt und anschließend in den Zylinder dosiert, wo diese in die Späne eingearbeitet werden. Die Schneckenwelle ist insbesondere konisch ausgebildet und wird von einem Motor mit bevorzugt geringen Drehzahlen zu einer Drehbewegung um deren Längsachse angetrieben. Im Bereich der Matrize wird ein genügend hoher Staudruck aufgebaut, sodass durch das Drücken des Materials durch die Matrize ein festes Profil mit einem homogenen Gefüge entsteht. Soll ein halbfestes Profil hergestellt werden, ist eine Matrize nicht zwingend notwendig, da zur Herstellung eines halbfesten Profils nur ein geringer Staudruck notwendig ist.It is advantageous if the metal alloy and particles are processed by at least one worm shaft arranged in a cylinder, a partially liquid material being produced being transported to a die via the at least one worm shaft. In particular, chips made of a metal alloy and particles are fed from above via a funnel to the cylinder with the worm shaft, where they are brought into a thixotropic state and processed by applying shear forces. The strength-increasing particles are particularly preferably fed directly into the chips in the hopper and then metered into the cylinder, where they are incorporated into the chips. The worm shaft is conical in particular and is driven by a motor at preferably low speeds to rotate about its longitudinal axis. A sufficiently high back pressure is built up in the area of the die, so that pressing the material through the die creates a solid profile with a homogeneous structure. If a semi-solid profile is to be produced, a die is not absolutely necessary, since only a low back pressure is required to produce a semi-solid profile.
Vorteilhaft ist es, wenn das Material kontinuierlich durch die Matrize gedrückt wird, um das Profil herzustellen. Die Matrize ist hierfür so ausgebildet, dass diese eine genügend hohe Härte zum Durchdrücken von Material aus einer Metalllegierung aufweist, um einIt is advantageous if the material is pressed continuously through the die to produce the profile. For this purpose, the die is designed in such a way that it has a sufficiently high hardness to push through material made of a metal alloy in order to
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Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff herzustellen. Darüber hinaus wird die Matrize lösbar an einem Ende des Zylinders befestigt, wobei zur Befestigung insbesondere Schrauben aus Hochtemperatur-Werkzeugstahl verwendet werden. Eine Geometrie, insbesondere ein Querschnitt, des Profils wird durch eine Form der Matrize bestimmt. Das Profil wird beispielsweise mit einem rechteckigen, kreisförmigen oder ringförmigen Querschnitt hergestellt. Das hergestellte Profil wird als ein Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff verwendet und kann anschließend weiterverarbeitet werden, beispielsweise kann dieses in einem Gießverfahren zu einem Bauteil weiterverarbeitet werden.Manufacture primary material for a metal matrix composite. In addition, the die is releasably attached to one end of the cylinder, with screws made of high-temperature tool steel in particular being used for the attachment. A geometry, in particular a cross section, of the profile is determined by a shape of the die. The profile is produced, for example, with a rectangular, circular or annular cross section. The profile produced is used as a starting material for a metal matrix composite material and can then be further processed, for example this can be further processed into a component in a casting process.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Metalllegierung und Partikel mit zwei im Zylinder rotierenden Schneckenwellen bearbeitet und transportiert werden, wobei die Schneckenwellen insbesondere gleichlaufend angetrieben werden. Diese drehen sich dabei um deren jeweilige Längsachse. Die Verwendung von zwei Schneckenwellen gewährleistet eine gute Durchmischung der Materialbestandteile und es wird zudem eine für die Herstellung eines thixotropen Zustandes notwendige Scherung in das Material eingebracht. Dadurch wird ein Beimischen von verschiedenen Partikeln direkt im Trichter ermöglicht. Die konisch ausgebildeten Schneckenwellen werden insbesondere gleichlaufend angetrieben, können jedoch auch gegenlaufend angetrieben werden.It is particularly expedient if the metal alloy and particles are processed and transported with two screw shafts rotating in the cylinder, the screw shafts in particular being driven in unison. These rotate about their respective longitudinal axes. The use of two worm shafts ensures good mixing of the material components, and shear is also introduced into the material to produce a thixotropic state. This enables different particles to be mixed directly in the funnel. The conical worm shafts are driven in particular in the same direction, but can also be driven in the opposite direction.
Konische Schneckenwellen weisen einen großen Achsenabstand auf, weshalb ein Drehmoment ohne Weiteres eingebracht werden kann. Ferner ist eine Scherung in Richtung eines Austragsbereiches aufgrund einer abnehmendenConical worm shafts have a large center distance, which is why a torque can be easily introduced. Furthermore, a shear in the direction of a discharge area is due to a decreasing
Schneckenumfangsgeschwindigkeit gering, weshalb auch scherempfindliche Rezepturen verwertet werden können. Gleichlaufend angetriebene Schneckenwellen reinigen sich selbst, da diese sich gegenseitig abstreifen. Darüber hinaus wird das Material durch die Schneckenwellen in Längsrichtung in einem offenen System transportiert, wobei Schneckengänge durchgehende Kanäle bilden. Ein Transport des Materials basiert hauptsächlich auf Schleppströmung, weshalb ein Durchsatz stark gegendruckabhängig ist.The peripheral screw speed is low, which is why shear-sensitive formulations can also be used. Co-rotating worm shafts clean themselves because they strip each other. In addition, the material is transported in a longitudinal direction in an open system by the screw shafts, whereby screw flights form continuous channels. The transport of the material is mainly based on the drag flow, which is why throughput is strongly dependent on back pressure.
Gleichlaufende Schneckenwellen können zum Plastifizieren, Mischen, Homogenisieren und Granulieren verwendet werden. Des Weiteren können damit teils mit regulären Mitteln unbenetzbare Additive wie Partikeln, Fasern und/oder Pigmenten dispergiert sowie Produkte mit unterschiedlicher Viskosität homogenisiert werden. Die SchneckenwellenSynchronous worm shafts can be used for plasticizing, mixing, homogenizing and granulating. It can also be used to disperse additives such as particles, fibers and / or pigments that are partially non-wettable with regular agents and to homogenize products with different viscosities. The worm shafts
5/12 werden von einem Antrieb mit niedrigen Drehzahlen angetrieben, um eine ausreichende Durchmischung und ein Aufbringen von Scherkräften sicherzustellen. Bei zu hohen Drehzahlen wird das Material nicht ausreichend durchmischt, sondern nur weitergeschoben. Eine Drehgeschwindigkeit der Schneckenwellen kann beispielsweise etwa 10 Umdrehungen/min bis 40 Umdrehungen/min, insbesondere 12 Umdrehungen/min bis 35 Umdrehungen/min, besonders bevorzugt 15 Umdrehungen/min bis 30 Umdrehungen/min, betragen. Die Drehgeschwindigkeit ist abhängig von einer Größe des Extruders. Eine Austrittsmasse des Profils aus dem Zylinder bzw. der Matrize des Extruders kann bei einer Herstellung eines festen Profils pro Zeiteinheit mindestens etwa5/12 are driven by a low-speed drive to ensure sufficient mixing and application of shear forces. If the speed is too high, the material is not mixed sufficiently, but only pushed on. A speed of rotation of the worm shafts can be, for example, about 10 revolutions / min to 40 revolutions / min, in particular 12 revolutions / min to 35 revolutions / min, particularly preferably 15 revolutions / min to 30 revolutions / min. The speed of rotation depends on the size of the extruder. An exit mass of the profile from the cylinder or the die of the extruder can be at least approximately per unit time when producing a fixed profile
8 kg/h, insbesondere etwa mindestens 10 kg/h, besonders bevorzugt mindestens etwa kg/h, und bei der Herstellung eines halbfesten Profils mindestens etwa 30 kg/h, insbesondere mindestens etwa 40 kg/h, besonders bevorzugt mindestens etwa 45 kg/h, betragen.8 kg / h, in particular approximately at least 10 kg / h, particularly preferably at least approximately kg / h, and when producing a semi-solid profile at least approximately 30 kg / h, in particular at least approximately 40 kg / h, particularly preferably at least approximately 45 kg / h h.
Günstig ist es, wenn das Material im Zylinder erwärmt und teilweise aufgeschmolzen wird. Dadurch werden die Partikel und das teilweise geschmolzene Material benetzt. Zur Erwärmung können beispielsweise Heizmanschetten oder andere Heizelemente auf dem Zylinder angeordnet sein. Darüber hinaus können beispielsweise Isoliermatten auf den Zylinder gelegt werden, sodass ein Aufheizen beschleunigt und eine austretendeIt is beneficial if the material in the cylinder is heated and partially melted. This wets the particles and the partially melted material. For heating, for example, heating sleeves or other heating elements can be arranged on the cylinder. In addition, insulation mats can be placed on the cylinder, for example, so that heating accelerates and exiting
Strahlungswärme minimiert wird. Insbesondere wird das Material durch dieRadiant heat is minimized. In particular, the material is characterized by the
Temperatureinwirkung so teilweise aufgeschmolzen, dass dieses im teilflüssigen Zustand vorliegt. In weiterer Folge wird das Material unter Aufbringung von Scherkräften in Richtung der Matrize befördert und kontinuierlich durch die Matrize gedrückt, wodurch das Profil geformt wird. Durch die beim erfindungsgemäßen Verfahren auftretenden hohenThe effect of temperature is partially melted so that it is in the partially liquid state. Subsequently, the material is conveyed in the direction of the die with the application of shear forces and continuously pressed through the die, whereby the profile is formed. Due to the high occurring in the inventive method
Scherkräfte und erhöhten Temperaturen wird eine festigkeitssteigernde Wirkung derShear forces and elevated temperatures will increase the strength of the
Metalllegierung erreicht, sodass ein Profil hergestellt wird, welcher als ein Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff verwendet werden kann. Ferner ist es günstig, wenn am Ende des Zylinders eine Kühlung vorgesehen ist, beispielsweise eine Luftkühlung, sodass das Material vor einem Durchtritt durch die Matrize abgekühlt wird. Mit einerMetal alloy achieved so that a profile is produced, which can be used as a starting material for a metal matrix composite. Furthermore, it is favorable if cooling is provided at the end of the cylinder, for example air cooling, so that the material is cooled before it passes through the die. With a
Luftkühlung wird eine Brandgefahr so gering wie möglich gehalten.Air cooling keeps the risk of fire as low as possible.
Es ist von Vorteil, wenn das Profil durch einen vor einer Matrize vorgesehenen Schutzgasvorhang vor Oxidation geschützt wird. Nach einem Austritt aus dem Zylinder bzw. Durchtritt durch die Matrize ist das Profil noch heiß. Darüber hinaus kann auchIt is advantageous if the profile is protected from oxidation by a protective gas curtain provided in front of a die. After exiting the cylinder or passing through the die, the profile is still hot. In addition, too
6/12 vorgesehen sein, dass für mehrere Bestandteile des Extruders eine Schutzbegasung vorgesehen ist, sodass das Material bei der Herstellung des Profils durchgehend vor Oxidation geschützt wird.6/12, it should be provided that protective gas is provided for several components of the extruder, so that the material is continuously protected against oxidation during the manufacture of the profile.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen ergeben sich aus dem nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiel. In der Zeichnung, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigt:Further features, advantages and effects result from the exemplary embodiment shown below. In the drawing, to which reference is made, shows:
Fig. 1 einen Extruder.Fig. 1 an extruder.
Fig. 1 zeigt einen Extruder E zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Extruder E ist zur Herstellung eines Profils 1 aus einer Metalllegierung ausgebildet und umfasst einen Zylinder 2, in welchem zumindest eine Schneckenwelle 3 angeordnet ist. Am Ende des Zylinders 2 ist eine Matrize 4 vorgesehen, durch welche ein Material aus einer Metalllegierung und festigkeitssteigernden Partikeln gedrückt wird. Die Matrize 4 ist mit Schrauben aus Hochtemperatur-Werkzeugstahl lösbar am Zylinder 2 befestigt. Darüber hinaus ist eine Heizeinrichtung 5 vorgesehen, mit welcher das Material im Zylinder 2 erwärmt und teilweise aufgeschmolzen wird. Die Schneckenwelle 3 wird von einem Antrieb 6 angetrieben, welcher insbesondere als frequenzgeregelter1 shows an extruder E for carrying out a method according to the invention. The extruder E is designed to produce a profile 1 from a metal alloy and comprises a cylinder 2 in which at least one screw shaft 3 is arranged. At the end of the cylinder 2, a die 4 is provided, through which a material made of a metal alloy and strength-increasing particles is pressed. The die 4 is detachably fastened to the cylinder 2 with screws made of high-temperature tool steel. In addition, a heating device 5 is provided, with which the material in the cylinder 2 is heated and partially melted. The worm shaft 3 is driven by a drive 6, which in particular as a frequency-controlled
Wechselstrommotor ausgebildet ist. Dieser treibt die Schneckenwelle 3 mit geringer Drehzahl an. Weiter umfasst der Extruder E einen Trichter 7 sowie einen Wärmetauscher 8 bzw. Wärmeübertrager, wobei der Wärmetauscher 8 insbesondere als Öl-Luft-Wärmetauscher ausgebildet ist.AC motor is formed. This drives the worm shaft 3 at low speed. The extruder E further comprises a hopper 7 and a heat exchanger 8 or heat exchanger, the heat exchanger 8 being in particular an oil-air heat exchanger.
Besonders bevorzugt sind zwei Schneckenwellen 3 vorgesehen, wodurch der Extruder E als sogenannter Zweischneckenextruder ausgebildet ist. Die Schneckenwellen 3 sind konisch ausgebildet und werden gleichlaufend oder gegenlaufend angetrieben, wobei die Schneckenwellen 3 im Zylinder 2 angeordnet sind. Für Wartungszwecke können die Schneckenwellen 3 aus dem Zylinder 2 entnommen werden. Die Verwendung von zweiTwo screw shafts 3 are particularly preferably provided, as a result of which the extruder E is designed as a so-called twin-screw extruder. The worm shafts 3 are conical and are driven in the same direction or in opposite directions, the worm shafts 3 being arranged in the cylinder 2. The worm shafts 3 can be removed from the cylinder 2 for maintenance purposes. The use of two
Schneckenwellen 3 erlaubt eine gute Durchmischung des Materials sowie das Eindringen der notwendigen Scherung in dasselbe.Worm shafts 3 allow good mixing of the material and penetration of the necessary shear into it.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Profils 1 aus einer Metalllegierung werden Späne aus einer Metalllegierung einen Extruder E zugeführt,In a method according to the invention for producing a profile 1 from a metal alloy, chips from a metal alloy are fed to an extruder E,
7/12 wobei festigkeitssteigernde Partikel eingearbeitet werden. Die Partikel werden insbesondere direkt in einem Trichter 7 mit den Spänen vermischt. Über den Trichter 7 wird das Material aus Spänen und Partikel in den Zylinder 2 geführt. Im Zylinder 2 sind insbesondere zwei Schneckenwellen 3 angeordnet, welche das Material durchmischen und eine notwendige Scherung einbringen. Das Material wird weiter über die Schneckenwellen 3 zu einer Matrize 4 transportiert. Der Zylinder 2 mit den Schneckenwellen 3 wird erwärmt, sodass das Material teilweise aufgeschmolzen wird und ein teilflüssiger Zustand vorliegt. Das vermischte und teilweise aufgeschmolzene Material wird unter Einwirkung von Scherkräften durch die Matrize 4 gedrückt, wodurch das Profil 1 hergestellt wird, welcher als Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff verwendet wird. Ein Querschnitt des Profils 1 wird durch eine Form der Matrize 2 bestimmt. Die Schneckenwellen 3 rotieren insbesondere gleichlaufend im Zylinder 2. Am Ausgang der Matrize 4 bzw. vor derselben ist ein Schutzgasvorhang vorgesehen, um das am Austrittspunkt noch heiße Profil 1 vor Oxidation zu schützen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein festes oder halbfestes Profil 1 hergestellt werden, abhängig davon, wie hoch die Festphasenanteile sind. Ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes Profil 1 wird als Vormaterial für einen MetallmatrixVerbundwerkstoff verwendet und kann wieder aufgeschmolzen und/oder umgeformt werden. Beispielsweise wird ein Profil 1 aus einer Magnesiumlegierung für ein Vormaterial für einen Metallmatrix-Verbundwerkstoff hergestellt, welches wie eine konventionelle Magnesiumlegierung in einem Druckgussverfahren weiterverarbeitet werden kann.7/12 whereby strength-increasing particles are incorporated. The particles are mixed with the chips in particular directly in a funnel 7. The material made of chips and particles is fed into the cylinder 2 via the funnel 7. In particular, two screw shafts 3 are arranged in the cylinder 2, which mix the material and introduce a necessary shear. The material is transported further via the screw shafts 3 to a die 4. The cylinder 2 with the screw shafts 3 is heated so that the material is partially melted and a partially fluid state is present. The mixed and partially melted material is pressed under the action of shear forces through the die 4, whereby the profile 1 is produced, which is used as a starting material for a metal matrix composite material. A cross section of the profile 1 is determined by a shape of the die 2. The worm shafts 3 rotate in particular in the same direction in the cylinder 2. A protective gas curtain is provided at the outlet of the die 4 or in front of the same, in order to protect the profile 1, which is still hot at the exit point, against oxidation. A solid or semi-solid profile 1 can be produced by the method according to the invention, depending on how high the solid phase proportions are. A profile 1 produced by the method according to the invention is used as a starting material for a metal matrix composite material and can be melted and / or reshaped. For example, a profile 1 is produced from a magnesium alloy for a starting material for a metal matrix composite material, which can be further processed in a die casting process like a conventional magnesium alloy.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Extruder E ohne Matrize 4 ausgebildet ist. Dabei wird der Staudruck an einem anderen Ort des Extruders E aufgebaut. Folglich kann dasIt can also be provided that the extruder E is designed without a die 4. The dynamic pressure is built up at a different location of the extruder E. Consequently, that can
Material in einem halbfesten Zustand aus dem Extruder E entnommen und weiterverwendet werden.Material in a semi-solid state can be removed from the extruder E and reused.
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| ATA50489/2016A AT518824A1 (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Method for producing a profile from a metal alloy |
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ID=58873721
Family Applications (1)
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69017966T2 (en) * | 1989-02-10 | 1995-09-21 | Dow Chemical Co | METHOD AND DEVICE FOR INJECTION MOLDING OF METAL ALLOYS. |
| WO2003018233A1 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-06 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Process and apparatus for producing shaped metal parts |
| DE60107690T2 (en) * | 2000-08-11 | 2005-12-15 | Brunel University | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING METAL ALLOY CASTORS |
| WO2011116838A1 (en) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Rheinfelden Alloys Gmbh & Co. Kg | Method for producing die-cast parts |
| WO2013067567A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Mold-Thix-Consulting Bueltermann Gmbh | Device, system and method for die-casting metallic material in the thixotropic state |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004035961A (en) * | 2002-07-04 | 2004-02-05 | Japan Steel Works Ltd:The | Method for manufacturing porous metallic body |
| US6898954B2 (en) * | 2002-11-27 | 2005-05-31 | Air Liquide American, L.P. | Apparatus and method for die inerting |
| DE102005052470B3 (en) * | 2005-11-03 | 2007-03-29 | Neue Materialien Fürth GmbH | Making composite molding material precursor containing fine metallic matrix phase and reinforcing phase, extrudes molten metal powder and reinforcing matrix together |
-
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69017966T2 (en) * | 1989-02-10 | 1995-09-21 | Dow Chemical Co | METHOD AND DEVICE FOR INJECTION MOLDING OF METAL ALLOYS. |
| DE60107690T2 (en) * | 2000-08-11 | 2005-12-15 | Brunel University | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING METAL ALLOY CASTORS |
| WO2003018233A1 (en) * | 2001-08-23 | 2003-03-06 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Process and apparatus for producing shaped metal parts |
| WO2011116838A1 (en) * | 2010-03-24 | 2011-09-29 | Rheinfelden Alloys Gmbh & Co. Kg | Method for producing die-cast parts |
| WO2013067567A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Mold-Thix-Consulting Bueltermann Gmbh | Device, system and method for die-casting metallic material in the thixotropic state |
Also Published As
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