CN1708397A - 制造多孔板状金属复合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造多孔板状金属复合物的方法。为提供一种方法，通过该方法在降低制造成本同时，可至少关于一个维数制造任意长度的由可烧结纤维构成的板状金属复合物，本发明提出一种方法，在该方法中金属纤维在一个工步被压紧并相互焊接。

Description

制造多孔板状金属复合物的方法
本发明涉及制造多孔板状金属复合物的方法。此外，本发明的主题是隔音板。
多孔板状金属复合物的制造在现有技术中本身是已知的，这种金属复合物可例如用作轻型构件或隔音板。
例如DE 39 35 120公开了一种制造金属复合物板的方法，其中两个外部的无孔金属板与位于其间的桥接材料相互连接，其中桥接材料是用金属线制成的金属网格形的。这种方法的特点是，在将金属网格与金属板连接之前，金属网格的网格节点首先通过轧制过程平轧到金属线的厚度，然后可将金属网格的网格节点与金属板焊接或粘接。这样就有利地获得了一种金属复合物板，它还可通过以后的造型处理进一步加工。
从DE 20 57 474可以获知另一种制造金属复合物板的方法。这里公开了多孔金属纤维板及其制造方法。这里所述方法的特征是使用了无纺布，当温度为100℃到150℃之间时，该无纺布在局部的预定区域被从700N/cm2到1200N/cm2的压力压紧，其中仅在这些预定的区域实现纤维的烧结。最终产生了仅在局部区域烧结的金属纤维板，其具有足够高的强度，但仍然还具有带较大纤维表面的区域。
此外，从DE 199 24 675获知一种由熔炼提取的金属纤维制造过滤器体的烧结冶金方法。该方法用于例如制造多孔体，特别是由纤维，特别是金属纤维制造过滤器体。其中以粒状材料存在的松散纤维通过搅拌分开并装填到一个模具内，随后装填物在加热情况下烧结。由于烧结，结果产生了较牢固和较稳定的多孔体，其可例如用作过滤器体。
除上述作为过滤器体的使用可能性外，已知的是还可将烧结的金属纤维原料用于隔音领域。将这种烧结的金属纤维原料用于例如降低燃气轮机中的噪声发射已经证明是有效的。
在所有上述方法情况下，烧结过程通常在所用原料的液相温度和固相温度之间的温度进行的。此时通过烧结相互连接的纤维的纤维长度和纤维直径可以有强烈的变化，其中纤维直径可在从1μm到250μm范围内，纤维长度可在50μm到50mm范围内。
为防止纤维提高氧化，在真空炉内进行烧结工序。此时纯烧结时间在几个小时范围内，其中要烧结的材料以机械压紧或预压的状态输送到烧结工序。这样制造的烧结体在实施完方法后被剪裁并随后可用作例如声学隔音材料，并例如用在燃气轮机的废气消声器内。
但上述方法存在缺点，即受到可用烧结炉尺寸的限制，只能制造这样的烧结体，该结构的几何构造受到限制，要与所用炉的尺寸一致。如果要获得例如上述类型的烧结体，该烧结体至少在一个长度方向上尺寸超过例如1500mm，那么在使用上述方法的情况下是不可能实现的。但为仍然能够制造这种烧结体，必须首先在第一方法步骤制造多个较小的烧结体，随后在第二方法步骤将这些小烧结体相应地相互连接，例如相互粘接或粘接。实施这种方法具有缺点，不仅耗费时间，而且成本高。
因此，本发明的任务是，在避免上述缺点的情况下提出一种方法，通过该方法可以至少关于一个维数制造任意尺寸的由可烧结纤维构成的板状金属复合物，同时降低制造成本。本发明还提出一种隔音板。
为解决该任务，本发明提出一种制造多孔、板状金属复合物的方法，根据这种方法，金属纤维在一个工步被压紧并相互焊接。
因此，与从现有技术中获知的方法不同，根据本发明，单个金属纤维不是通过烧结，而是通过焊接实现材料熔化连接。这不仅成本低，而且由此可以关于至少一个维数形成任意长度的金属复合物。
为实施根据本发明的方法，将金属纤维引入为此设置的焊接装置内。金属纤维优选被加工成预制的金属纤维垫，其例如作为准连续垫从一个卷筒展开。作为另外一种选择，还可以将来自粒状材料的金属纤维在第一工步同样首先分开，随后把它们作为松散的金属纤维材料供应给焊接装置。在此可以连续不断地向焊接装置供给，使得在继续实施方法时，可以制造长度范围不受限制的金属复合物板。然后，导入焊接装置的纤维在一个工步中被压紧并相互焊接，为此优选地，待形成的金属复合物两侧设置扁平的电极，电极一方面用于焊接单个金属纤维，另一方面用于产生足够的压力。
代为焊接方法，有利的是使用脉冲焊接方法，最好是电容器脉冲焊接方法，其中所用电极具有最好在10mm2和25000mm2之间的平面区域。电容器脉冲焊接方法的一个特别的特征是实际焊接过程持续时间较短，通常少于1s；对于实施根据本发明的方法，甚至可以少于10ms。
通过非常短且可达200000A的非常高的电流脉冲，形成了被压在一起的金属复合物的从纤维到纤维的电阻，导致此处的材料被加热并与相邻的纤维逐点焊接。在此产生的特定焊接能为0.2J/mm2到7.5J/mm2。
在焊接过程之前或焊接过程中，金属复合物的金属纤维被施压，其中最好用从0.1N/mm2到10N/mm2，最好是从1.5N/mm2到6N/mm2的压力施压。
此外，根据本发明方法的优点是，由于冲击型作用的充电，基于单个金属纤维放在一起的金属复合物的结构额外变紧密了。由此在焊接过程中金属复合物整体变得更紧密了。
在使用合适的自动化装置情况下，这里对该自动化装置未进一步探讨，作为粒状材料或以垫形存在的金属纤维至少在一个维数上按段连续供给至电极。在此金属复合物的宽度规定为10mm到2000mm，最好是250mm到1250mm。纤维平均直径为1μm到250μm，优选从30μm到100μm。这里使用的金属纤维可以是厚度相同但长度不同的，其中正是使用不同长度的金属纤维在施压和焊接情况下形成了非常稳定的纤维结构，即纤维阵。
根据本发明方法制造的金属复合物在其制造完后可以成批生产，用作消声介质或者例如用在涡轮机的消声器系统或排气管内。与目前借助烧结制造的金属复合物相比，主要的优点在于，至少关于一个维数的尺寸不受限制，并且制造成本明显降低。此外，通过电容器脉冲焊接方法这种方案可以影响金属复合物的厚度，而无需其它的加工步骤，例如轧制。由此还与普通的方法相比额外节省了成本，这同样是有利的。此外有利的是，根据本发明方法制造的金属复合物可以在以后的加工步骤中继续加工。例如可以通过塑性成型，例如通过深拉，将根据本发明方法制造的金属复合物制成几何形状复杂的结构。例如可以做成球形体。因为根据本发明方法制造的金属复合物耐热，特别适合作为燃气轮机中的隔音装置。根据本发明制造的金属复合物还适合作为煤气燃烧器的插入物，其有利地实现在燃烧器总表面上均匀的燃烧。
为防止在焊接过程中氧化，根据本发明的其它特征，在保护气内实施该方法。例如氩，氦和类似物适合作为保护气。
根据本发明的另一个特征，金属复合物在其两个平面上分别焊接有一个金属丝织网作为覆盖层。该方法可最大程度地独立于所用纤维的长度和直径实施，从这个方面讲，这种金属丝织网结构是有利的，这会导致单个纤维的端部从金属复合物中伸出来。为防止出现这种情况，在纤维复合物两侧焊上金属丝织网作为覆盖层。其中有利的是金属丝织网与金属复合物的焊接可与金属纤维的焊接同时进行，这样就不需要由于焊接覆盖层所要求的额外工步了。
关于隔音板，提出一种隔音板以解决该任务，该隔音板由在两个覆盖层之间设置的金属无纺布构成，其金属纤维相互焊接。
与普通多孔金属无纺布不同，根据本发明隔音板的单个金属纤维不是通过烧结，而是通过焊接相互材料熔化连接。这不仅允许可以较经济地制造隔音板，而且还可以至少关于一个几何维数连续生产隔音板，从而可以制造准连续的金属无纺布。为进一步使用金属无纺布，可以根据需要将其加工成一定长度。
根据本发明的另一个建议，金属无纺布在其两个相对的平面上焊接了覆盖层，该覆盖层优选用金属丝织网构成。由此获得了总体夹层形的构造，其带有两个由金属丝织网组成的覆盖层，金属无纺布设置在覆盖层之间。
根据本发明的隔音板有利地形状稳定，但仍然允许在以后的加工步骤中进一步加工。例如根据本发明的隔音板可以通过塑性成型，例如通过深拉继续做成球形体。用普通的通过烧结制造的隔音板是不可能做到这一点的，因此，通过根据本发明的隔音板还获得了继续加工的新的可能性。
由于多孔结构，根据本发明制造的金属复合物特别适合作为隔音板。与普通烧结方法不同，为形成以后金属复合物聚集在一起的金属纤维原有的多孔性，在焊接了单个金属纤维后仍然较大程度地保存下来，因此与从现有技术中已知的和借助烧结制造的隔音板相比，根据本发明的隔音板具有较高的多孔性。因此，根据本发明的隔音板具有比普通隔音板改善的发射特性。
根据本发明的金属复合物的另一个应用方案是用作煤气燃烧器的插入物。由于通过例如塑性成型获得的可能的几何形状多样性，在热膨胀时膨胀是可控和确定的，重量轻并且保证在燃烧器总表面上均匀的燃烧，所以在此其优点是多种可用性。此外，根据本发明的金属复合物提供防止火焰回火的高安全性，在较高温度时的腐蚀保护，高的机械耐冲击性以及低的热惰性。
通过借助附图的描述给出本发明的其它优选和特征。其中：
图1示出了根据第一方法步骤的根据本发明方法的示意图；
图2示出了根据第二方法步骤的根据本发明方法的示意图；
图3示出了根据第三方法步骤的根据本发明方法的示意图。
图1到3示出了如何实施根据本发明的方法。其中在图1中示意性示出了第一方法步骤，在图2中示意性示出了第二方法步骤，在图3中示意性示出了第三方法步骤。
根据图1，在第一方法步骤，金属纤维1作为松散的纤维材料在两个相对的平面上分别带有一个金属丝织网2。在金属丝织网2背离金属纤维1的侧面上分别设置了扁平电极3，这两个电极分别向金属纤维1方向移动像钳子一样将金属丝织网2和金属纤维1聚集在一起并压紧。在图2中示意性示出了该方法步骤。
电极3以预定的力F例如通过液压继续相互靠近，直到在金属纤维1和金属丝织网2上产生一定的表面载荷，即一定的压力为止。在将金属纤维1和金属丝织网2压在一起的同时，通过电源线4向电极3供电。根据本发明，在此电力引入是通过图中未示出的电容器进行的，其中通过使电容器突然放电，一个短且高达200000A的强电流脉冲被引导通过金属丝织网2和金属纤维1。由于引入该电流脉冲，在单个金属纤维之间形成了电阻，导致该位置的材料被局部加热并与相邻的纤维逐点焊接。为防止该焊接过程中发生氧化，整个过程在保护气气氛下进行。
图3示出了制成的金属纤维复合物，其结构为夹层形并具有两个金属丝织网作为覆盖层，被压在一起且相互焊接的金属纤维1设置在覆盖层之间。由于上述焊接过程，在此不仅单个金属纤维1相互焊接，而且金属丝织网2也与金属纤维1焊接在一起，从而形成了整体稳定且吸声的金属复合物，但它同时还能通过例如深拉继续加工。
附图标记
1  金属纤维
2  金属丝网
3  电极
4  电源线
F  压力

Claims (14)

1.制造多孔板状金属复合物的方法，其中金属纤维在一个工步中被压紧并相互焊接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中金属纤维加工成预制金属纤维垫形式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中来自粒状材料的金属纤维首先分开。
4.根据权利要求1，2或3所述的方法，其中金属复合物在其两个平面上分别焊接了金属丝织网作为覆盖层。
5.根据权利要求1，2，3或4所述的方法，其中该方法连续实施以形成连续的金属复合物。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中该方法在保护气情况下实施。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中金属纤维借助脉冲焊接，最好是借助电容器脉冲焊接相互焊接。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中实施的焊接过程少于1s，最好少于10ms。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其中金属纤维在焊接过程之前/或焊接过程中被施压。
10.根据权利要求9所述的方法，其中以从0.1N/mm2到10N/mm2，优选从1.5N/mm2到6.0N/mm2的压力施压。
11.一种隔音板，由设置在两个覆盖层之间的金属无纺布形成，该金属无纺布的金属纤维相互焊接。
12.根据权利要求11所述的隔音板，其中金属无纺布与覆盖层焊接。
13.根据权利要求11或12所述的隔音板，其中覆盖层由金属丝织网形成。
14.煤气燃烧器插入物，由设置在优选由金属丝织网形成的两个覆盖层之间的金属无纺布形成，该金属无纺布的金属纤维相互焊接。
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