DE10135198A1

DE10135198A1 - Method and device for thixo injection molding of metallic material and application of the method

Info

Publication number: DE10135198A1
Application number: DE10135198A
Authority: DE
Inventors: Peter Hutmann; Katrin Ludwig; Robert Singer; Mark Hartmann
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Neue Materialien Fuerth GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG; Neue Materialien Fuerth GmbH
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-02-06
Also published as: DE50201441D1; EP1281459A3; EP1281459B1; EP1281459A2

Abstract

Zum Thixospritzgießen, bei dem teilchenförmiges metallisches Material einem Schneckenextruder zugeführt wird, im Schneckenextruder durch Erwärmung auf eine Temperatur zwischen der Solidustemperatur und der Liquidustemperatur in den thixotropen Zustand übergeführt und aus einer Speicherzone über eine Düse ausgestoßen wird, werden als teilchenförmiges metallisches Material wenigstens zwei metallische Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet.For thixo injection molding, in which particulate metallic material is fed to a screw extruder, converted to the thixotropic state in the screw extruder by heating to a temperature between the solidus temperature and the liquidus temperature and ejected from a storage zone via a nozzle, at least two metallic materials are used as the particulate metallic material different composition used.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Thixospritzgießen metallischen Materials nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Anwendung desselben zum Gegenstand. The invention relates to a method for metallic thixo injection molding Material according to the preamble of claim 1. It also has a device for Implementation of the procedure and application of the same subject.

Beim Thixospritzgießen werden Legierungen, insbesondere Aluminium- oder Magnesiumlegierungen in einer inerten Atmosphäre einem Schneckenextruder zugeführt, wobei die Legierung unter Erwärmung und Scherung auf eine Temperatur zwischen der Solidustemperatur und der Liquidustemperatur in einem thixotropen Zustand der Schnecke einer Speicherzone zugeführt wird, aus der sie mit der Schnecke über die Düse ausgestoßen wird. In thixo injection molding, alloys, especially aluminum or Magnesium alloys are fed to a screw extruder in an inert atmosphere, whereby the alloy is heated and sheared to a temperature between the Solidus temperature and the liquidus temperature in a thixotropic state of the screw is fed to a storage zone, from which it is conveyed with the screw over the nozzle is expelled.

Um die mechanischen Eigenschaften des Spritzgussteiles zu verbessern, ist es aus EP 0 409 966 B1 bekannt, der Legierung Hartstoffverstärkungsfasern aus Silizium- oder Borcarbid zuzusetzen oder durch Aluminiumoxid die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Da sich die Hartstoffverstärkungspartikel von der Matrix lösen können, ist ihr Verstärkungseffekt begrenzt. In order to improve the mechanical properties of the injection molded part, it is from EP 0 409 966 B1 known, the alloy hard material reinforcing fibers made of silicon or Add boron carbide or increase wear resistance with aluminum oxide. That I the reinforcing particles can detach from the matrix is their reinforcing effect limited.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Eigenschaften von durch Thixospritzgießen hergestellten Teilen ohne derartige Verstärkungspartikel zu verbessern. The object of the invention is to improve the properties of thixo injection molding manufactured parts without improving such reinforcing particles.

Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 8 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben. Die Ansprüche 9 bis 13 haben bevorzugte Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand und die Ansprüche 14 und 16 bevorzugte Anwendungen desselben. This is according to the invention by the method characterized in claim 1 reached. In the claims 2 to 8 advantageous embodiments of the reproduced method according to the invention. Claims 9 to 13 have preferred Devices for performing the method according to the subject and Claims 14 and 16 preferred uses of the same.

Nach dem erfindungsgemäßen Thixospritzgießverfahren werden dem Schneckenextruder wenigstens zwei teilchenförmige feste metallische Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung zugeführt. According to the thixo injection molding process according to the invention, the screw extruder at least two particulate solid metallic materials different Composition supplied.

Die beiden metallischen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung können zwei unterschiedliche Legierungen oder eine Legierung und ein unlegiertes (reines) Metall sein. Die beiden Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung können auch zwei unlegierte Metalle sein. Falls eine gegenseitige Löslichkeit ausgeschlossen ist, bildet die Schmelztemperatur des niedriger schmelzenden Metalls die Solidustemperatur und die Schmelztemperatur des höher schmelzenden Metalls die Liquidustemperatur des Phasengemisches. The two metallic materials of different compositions can have two different alloys or an alloy and an unalloyed (pure) metal his. The two materials of different composition can also be two be unalloyed metals. If mutual solubility is excluded, the Melting temperature of the lower melting metal the solidus temperature and Melting temperature of the higher melting metal is the liquidus temperature of the Phase mixture.

Die teilchenförmigen Metalllegierungen bzw. das teilchenförmige Metall liegt z. B. als Granulat oder Pulver vor. The particulate metal alloys or the particulate metal is e.g. B. as Granules or powder.

Erfindungsgemäß kann zwar jede Metalllegierung bzw. jedes Metall verwendet werden. Aus apparativen Gründen werden jedoch Metalllegierungen mit einer niedrigen Solidus- und Liquidustemperatur bzw. reine Metalle mit niedrigem Schmelzpunkt bevorzugt, die Eisenlegierungen nicht angreifen. According to the invention, any metal alloy or metal can be used. For equipment reasons, however, metal alloys with a low solid and liquidus temperature or pure metals with a low melting point are preferred, the Do not attack iron alloys.

Als Legierungen werden beispielsweise Magnesium-, Aluminium-, Kupfer- und Zinklegierungen und als reine Metalle beispielsweise Magnesium, Aluminium, Kupfer und Zink verwendet. Magnesium, aluminum, copper and Zinc alloys and as pure metals such as magnesium, aluminum, copper and zinc used.

Die metallischen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung werden in einer inerten Atmosphäre dem Schneckenextruder über wenigstens eine Materialzuführöffnung zugeführt, und das Material wird unter Erwärmung und Scherung auf eine Temperatur zwischen der Solidustemperatur und der Liquidustemperatur erwärmt und im thixotropen Zustand mit der Schnecke einer Speicherzone zugeführt, aus der es mit der Schnecke durch die Düse oder dgl. ausgestoßen wird. Die Schnecke ist in der Regel zum Ausstoßen in axialer Richtung hin- und herbeweglich ausgebildet. The metallic materials of different compositions are made in an inert Atmosphere to the screw extruder via at least one material feed opening fed, and the material is heated and sheared to a temperature heated between the solidus temperature and the liquidus temperature and in the thixotropic Condition with the snail fed to a storage zone from which it is with the snail is expelled through the nozzle or the like. The snail is usually used for Ejection designed to move back and forth in the axial direction.

Die teilchenförmigen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung können erst gemischt und dann als Gemisch dem Schneckenextruder zugeführt werden. Falls die Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung Legierungen sind, werden diese im Schneckenextruder auf eine Temperatur erwärmt, die oberhalb der Solidus- und unterhalb der Liquidustemperatur der Legierungen liegt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass im Prozess z. B. durch Diffusion, Konvektion und Mischung Veränderungen der Zusammensetzung möglich sind. The particulate materials of different compositions can only mixed and then fed as a mixture to the screw extruder. if the Materials of different composition are alloys, these are used in Screw extruder heated to a temperature above the solidus and below the Liquidus temperature of the alloys. It should be borne in mind that in the process z. B. by diffusion, convection and mixing changes in the composition possible are.

Die Herstellung von metallischen Legierungen durch konventionelle Schmelzmetallurgie unterliegt einer ganzen Reihe von Einschränkungen. So ist durch das Abbrandproblem die Anwendbarkeit von Legierungselementen begrenzt, die eine hohe Schmelztemperatur besitzen, wie z. B. Silizium, oder eine hohe Affinität zu Sauerstoff aufweisen, wie z. B. Hafnium, Yttrium oder Cer. Gleiches gilt für Legierungselemente, die durch ihren hohen Dampfdruck die Tendenz haben, abzudampfen, z. B. Zink. Andere Legierungselemente sind nur begrenzt oder gar nicht im Basismetall löslich, sodass sie aufschwimmen oder zu Boden sinken. So sind z. B. Zirkon, Titan und Silizium in Magnesium kaum löslich und Eisen, Chrom, Molybdän, Vanadium, Beryllium und Bor unlöslich. Eine weitere Limitierung stellt bei schmelzmetallurgischen Verfahren die Eigenschaft mancher Legierungselemente, z. B. von Calcium, dar, die Warmrissneigung und die Tendenz der Legierung zu kleben, zu verstärken. Andere Legierungselemente, auch lösliche, mit einem hohen Atomgewicht, insbesondere solche mit einem um ein Vielfaches höheren Atomgewicht als das Basismaterial, neigen zur Schwerkraftseigerung. Demgegenüber ist bei Legierungen, die im halbfesten thixotropen Zustand vorliegen, die Mischbarkeit praktisch unbegrenzt. Damit können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Legierungen erhalten werden, die schmelzmetallurgisch nicht herstellbar sind. Je nach der Zahl der durch metallographische Untersuchung feststellbaren Phasen bzw. Gefügebestandteile können erfindungsgemäß einphasige (homogene) oder mehrphasige Legierungen entstehen. The production of metallic alloys by conventional smelting metallurgy is subject to a number of restrictions. So is by the burning problem limits the applicability of alloying elements that have a high melting temperature own such. As silicon, or have a high affinity for oxygen, such as. B. Hafnium, yttrium or cerium. The same applies to alloy elements, which are characterized by their high Vapor pressure have a tendency to evaporate, e.g. B. Zinc. Other alloying elements are only soluble in the base metal to a limited extent or not at all, so that they float or sink to the ground. So z. B. zircon, titanium and silicon hardly soluble in magnesium and Iron, chromium, molybdenum, vanadium, beryllium and boron insoluble. Another limitation represents the property of some in melt metallurgical processes Alloying elements, e.g. B. of calcium, the hot crack tendency and the tendency of the alloy to stick to reinforce. Other alloying elements, including soluble ones, with a high Atomic weight, especially those with a much higher atomic weight than the base material, tend to exacerbate gravity. In contrast, with alloys, which are in the semi-solid thixotropic state, the miscibility is practically unlimited. Alloys can thus also be obtained with the method according to the invention that cannot be produced by melt metallurgy. Depending on the number of through Metallographic examination of detectable phases or structural components According to the invention, single-phase (homogeneous) or multiphase alloys are formed.

Wenn Magnesium als Basismaterial verwendet wird, können damit erfindungsgemäß ohne die in der Schmelzmetallurgie bestehenden Limitierungen als Legierungselemente verwendet werden: Alkali- und Erdalkalimetalle, z. B. Kalium, Beryllium und Calcium, Elemente der Gruppe 2B des Periodensystems, wie Zink, der Gruppe 3, wie Bor, der Gruppe 3A, wie Yttrium, oder die Lanthaniden, wie Cer, der Gruppe 4, wie Silicium, der Gruppe 4A, wie Titan, Zirkon oder Hafnium, der Gruppe 5A, wie Vanadium, der Gruppe 6A, wie Chrom oder Molybdän, sowie Eisenmetalle, insbesondere Eisen. If magnesium is used as the base material, it can be used according to the invention as alloying elements without the limitations existing in melting metallurgy: alkali and alkaline earth metals, e.g. For example, potassium, beryllium and calcium, Group 2 elements of the Periodic Table, such as zinc, the group 3, such as boron, Group 3 A, such as yttrium or the lanthanides such as cerium, Group 4, such as silicon, the group 4 A, such as titanium, zirconium or hafnium, the group 5 A, such as vanadium, the group 6 A, such as chromium or molybdenum, and also ferrous metals, in particular iron.

Um eine Legierung aus mindestens zwei unterschiedlichen Legierungen oder mindestens einer Legierung und mindestens einem reinen Metall herzustellen, können die Legierungs- bzw. Reinmetallgranulate oder -pulver dem Schneckenextruder auch getrennt zugeführt werden. Dazu kann ein Schneckenextruder vorgesehen sein, der je eine Materialzuführöffnung für die wenigstens zwei Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist. Die Materialzuführöffnungen können axial versetzt angeordnet sein, wobei die Legierung mit der niedrigeren Solidustemperatur bzw. das Metall mit dem niedrigen Schmelzpunkt der Schnecke an einer Stelle zugeführt werden kann, die der Speicherzone näher ist als die Stelle, an der die Legierung mit der höheren Solidustemperatur bzw. das Metall mit dem höheren Schmelzpunkt zugeführt wird. An alloy of at least two different alloys or at least to produce an alloy and at least one pure metal, the Alloy or pure metal granules or powder separately from the screw extruder be fed. For this purpose, a screw extruder can be provided, each one Material feed opening for the at least two different materials Has composition. The material feed openings can be arranged axially offset, the alloy with the lower solidus temperature or the metal with the low melting point of the screw can be supplied at a point that the Storage zone is closer than the point at which the alloy with the higher solidus temperature or the metal with the higher melting point is supplied.

Vorzugsweise liegen die Materialzuführöffnungen jedoch im gleichen Axialbereich an dem materialeingangsseitigen Ende der Schnecke, um eine möglichst intensive Mischung und Scherwirkung durch die Schnecke zu erreichen. However, the material feed openings are preferably located in the same axial area end of the screw on the material inlet side in order to mix as intensively as possible and Achieve shear through the worm.

Wenn mehr als zwei metallische Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung eingesetzt werden, also beispielsweise drei Materialien, können davon zwei erst gemischt und dann als Gemisch über eine Materialzuführöffnung der Schnecke zugeführt werden, während das andere metallische Material oder die anderen metallischen Materialien über eine andere Materialzuführöffnung oder -öffnungen zugeführt werden können. If more than two metallic materials of different composition used, for example three materials, two of which can only be mixed and are then fed to the screw as a mixture via a material feed opening, while the other metallic material or the other metallic materials have one other material feed opening or openings can be fed.

Weiterhin können die wenigstens zwei metallischen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung über je einen Schneckenextruder in den thixotropen Zustand übergeführt und über eine gemeinsame Düse ausgestoßen werden. Dabei können die beiden Schneckenextruder eine gemeinsame Speicherzone besitzen, in der sich die halbfesten thixotropen metallischen Materialien vermischen, die in dem jeweiligen Schneckenextruder gebildet werden. Zum Ausstoßen des vermischten halbfesten thixotropen metallischen Materials aus der Speicherzone durch die Düse bzw. das Spritzwerkzeug kann wenigstens die Schnecke eines der Schneckenextruder hin- und her verschiebbar ausgebildet sein. Furthermore, the at least two metallic materials can be different Composition via a screw extruder in the thixotropic state transferred and ejected through a common nozzle. The two can Screw extruders have a common storage zone in which the semi-solid mix thixotropic metallic materials in each Screw extruders are formed. For ejecting the mixed semi-solid thixotropic metallic material from the storage zone through the nozzle or the injection mold at least the screw of one of the screw extruders can be moved back and forth be trained.

Zur Herstellung von Halbzeug oder Bauteilen mit gradierter Legierungszusammensetzung kann die Menge der jeweiligen metallischen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung, die dem einen bzw., wenn gemäß dem Anspruch 5 mehrere Schneckenextruder verwendet werden, jedem Schneckenextruder zugeführt werden, gesteuert werden. Das heißt, im Fall von zwei unterschiedlichen Legierungen kann beispielsweise zunächst nur eine Legierung dem Schneckenextruder bzw. einem der Schneckenextruder zugeführt und sich als thixotropes Material in dem vordersten, von der Schnecke abgewandten Bereich in der Speicherzone ansammeln, dann z. B. beide Legierungen in einem bestimmten Verhältnis zugeführt werden, sodass sich die gemischte thixotrope Legierung im anschließenden Bereich der Speicherzone ansammelt, worauf schließlich nur die andere Legierung zugeführt und damit in dem der Schnecke bzw. dem Schnecken benachbarten Bereich in der Speicherzone angesammelt wird. For the production of semi-finished products or components with a graded alloy composition the amount of each metallic material can be different Composition comprising the one or, if according to claim 5, several screw extruders used, each screw extruder are fed, controlled. The means, in the case of two different alloys, for example, initially only an alloy is fed to the screw extruder or one of the screw extruders and as a thixotropic material in the foremost, facing away from the snail Accumulate the area in the storage zone, then e.g. B. both alloys in one certain ratio are supplied so that the mixed thixotropic alloy in the subsequent area of the storage zone accumulates, after which only the other eventually Alloy supplied and thus in the adjacent to the snail or the snail Area is accumulated in the storage zone.

Zur Steuerung der Menge des jeweils zugeführten Materials ist der jeweiligen Materialzuführöffnung des Extruders vorzugsweise eine Dosiervorrichtung vorgeschaltet, beispielsweise ein Schieber, der zwischen der Zuführöffnung im Extrudergehäuse und einem Trichter zur Aufnahme des jeweiligen teilchenförmigen metallischen Materials vorgesehen sein kann. To control the amount of material fed in each case, the respective Material feed opening of the extruder preferably upstream of a metering device, For example, a slide that is between the feed opening in the extruder housing and a Hopper provided for receiving the respective particulate metallic material can be.

Wenn eine Vorrichtung mit wenigstens zwei Schneckenextrudern verwendet wird, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Koextrusion von wenigstens zwei metallischen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung durchgeführt werden. Dazu kann jeder der Schneckenextruder eine Speicherzone aufweisen, in der sich das jeweilige metallische Material im thixotropen Zustand ansammelt. Die thixotropen Materialien können aus den Speicherzonen durch jeweils hin- und her bewegbare Schnecken durch die Düse bzw. das Spritzwerkzeug ausgestoßen werden. Der Ausstoß kann gleichzeitig erfolgen, also durch Koextrusion, aber auch abwechselnd und/oder mit unterschiedlichen Verhältnissen der eingesetzten Materialien. If a device with at least two screw extruders is used, can a coextrusion of at least two by the process according to the invention metallic materials of different compositions can be carried out. To each of the screw extruders can have a storage zone in which the respective metallic material accumulates in the thixotropic state. The thixotropic materials can move back and forth from the storage zones by means of screws that can be moved back and forth the nozzle or the injection mold are ejected. The output can be simultaneously take place, that is by coextrusion, but also alternately and / or with different Ratios of the materials used.

Bei einer Vorrichtung mit wenigstens zwei Schneckenextrudern können die Schneckenextruder in gleicher Weise wie bei der Koextrusion von Kunststoffen angeordnet sein, also in Tandemanordnung, beispielsweise V-förmig zueinander. In a device with at least two screw extruders, the Screw extruders can be arranged in the same way as in the coextrusion of plastics, So in tandem, for example, V-shaped to each other.

Die Düse kann eine Düsenöffnung aufweisen oder mehrere Düsenöffnungen, beispielsweise zwei koaxiale ringförmige Öffnungen, z. B. zur Herstellung eines Rohres aus zwei koaxialen Schichten aus zwei metallischen Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung. The nozzle can have one nozzle opening or a plurality of nozzle openings, for example two coaxial annular openings, e.g. B. for the production of a tube from two coaxial layers of two different metallic materials Composition.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können beliebige Metallteile hergestellt werden, z. B. Halbzeuge, wie Profile, Rohre, Stangen oder Platten oder bei einer der Düse nachgeschalteten Spritzform beliebige Formteile erhalten werden. Any metal parts can be produced with the method according to the invention, z. B. semi-finished products, such as profiles, pipes, rods or plates or one of the nozzle any molded parts can be obtained downstream.

Es können beliebige Bauteile mit gradierter Legierungszusammensetzung oder Werkstoffverbunde, insbesondere Beschichtungen hergestellt werden. So kann das Bauteil beispielsweise einen zähen Kern aus einer Legierung und eine harte verschleißfeste Oberfläche aus der anderen Legierung besitzen, also z. B. eine Zylinderlaufbuchse mit einer harten verschleißfesten Innenlauffläche oder ein Wälzlagerring mit harter verschleißfester Lauffläche. Ebenso kann beispielsweise ein Gleitlager mit einer Gleitfläche aus einer weichen Legierung hergestellt werden und mit einer Tragstruktur hoher Festigkeit. Any component with a graded alloy composition or Composites, especially coatings, are produced. So the component can For example, a tough alloy core and a hard wear-resistant one Have surface made of the other alloy, e.g. B. with a cylinder liner a hard wear-resistant inner race or a roller bearing ring with a hard one wear-resistant tread. A plain bearing with a sliding surface can also be used, for example be made of a soft alloy and with a high supporting structure Strength.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch: The invention is illustrated below by way of example with reference to the accompanying drawing explained. Each shows schematically:

Fig. 1 eine Thixospritzvorrichtung im Längsschnitt; Fig. 1 is a Thixospritzvorrichtung in longitudinal section;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 entlang der Linie II-II; FIG. 2 shows a section through the device according to FIG. 1 along the line II-II;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines mit der Vorrichtung nach Fig. 1 gebildeten stangenförmigen Halbzeugs; Fig. 3 is a side view of a rod-shaped semi-finished product formed by the apparatus of FIG. 1;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines aus dem Halbzeug nach Fig. 3 geschmiedeten Bauteils; Fig. 4 is a side view of a forged from the semi-finished product of Figure 3 component.

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine als Koextruder ausgebildete Thixospritzgießvorrichtung; und Figure 5 is a plan view of a formed as a co-extruder Thixospritzgießvorrichtung. and

Fig. 6 ein mit der Vorrichtung nach Fig. 5 hergestelltes Profil im Querschnitt. Fig. 6 is a profile made with the device of Fig. 5 in cross section.

Gemäß Fig. 1 besteht die Thixospritzgießvorrichtung im wesentlichen aus einem Extruder E mit einem Gehäuse 1, in der eine Schnecke 2 umläuft. An dem einen Ende der Schnecke 2 weist das Gehäuse, wie in Fig. 2 dargestellt, im gleichen Axialbereich zwei Materialzuführöffnungen 3 und 4 auf, über die jeweils eine Legierung A und B als Granulat aus einem Trichter 5 und 6 zugeführt werden. Zwischen den Trichtern 5 und 6 und den Zuführöffnungen 3, 4 ist ein Schieber 7, 8 zur Dosierung der Schnecke 2 zugeführten Legierung A und B vorgesehen. Mit einer nicht dargestellten z. B. in das Extrudergehäuse integrierten Heizeinrichtung (z. B. Heizbänder) werden die von der Schnecke geförderten Legierungen A und B auf eine Temperatur zwischen ihrer Solidus- und Liquidustemperatur erwärmt, und zwar in einer inerten Atmosphäre. Referring to FIG. 1, the Thixospritzgießvorrichtung essentially of an extruder E with a housing 1, rotates in a screw 2. At one end of the screw 2 , the housing, as shown in FIG. 2, has two material feed openings 3 and 4 in the same axial region, through which an alloy A and B are fed as granules from a hopper 5 and 6, respectively. A slide 7 , 8 is provided between the funnels 5 and 6 and the feed openings 3 , 4 for metering the alloy A and B supplied to the screw 2 . With a z. B. in the extruder housing integrated heating device (z. B. heating tapes), the alloys conveyed by the screw A and B are heated to a temperature between their solidus and liquidus temperature, in an inert atmosphere.

An dem von den Materialzuführöffnungen 3, 4 abgewandten Ende des Gehäuses 1 ist eine Düse 9 vorgesehen. Zwischen der Schnecke 2 und der Düse 9 befindet sich die Speicherzone 11. Die auf eine Temperatur zwischen ihrer Solidus- und Liquidustemperatur erwärmten Legierungen A, B werden von der Schnecke 2 in einem halbfesten thixotropen Zustand in die Speicherzone 11 gefördert. Die Schnecke 2 ist entsprechend dem Pfeil 12 hin- und her beweglich ausgebildet, um das halbfeste thixotrope Material aus der Speicherzone 11 durch die Düse 9 auszustoßen. At the end of the housing 1 facing away from the material feed openings 3 , 4 , a nozzle 9 is provided. The storage zone 11 is located between the screw 2 and the nozzle 9 . Alloys A, B heated to a temperature between their solidus and liquidus temperatures are conveyed into the storage zone 11 by the screw 2 in a semi-solid thixotropic state. The screw 2 is designed to be movable back and forth in accordance with the arrow 12 in order to eject the semi-solid thixotropic material from the storage zone 11 through the nozzle 9 .

Die Zufuhr der Legierungen A, B kann mit Schiebern 7, 8 z. B. so gesteuert werden, dass der Schnecke 2 zunächst nur die Legierung A zugeführt wird, sodass der der Düse 5 zugewandte erste Bereich 13 in der Speicherzone 11 nur aus der Legierung A besteht. Wenn beide Schieber 7, 8 dann halbgeöffnet werden, kann der mittlere oder zweite Bereich 14 z. B. aus 50% der Legierung A und 50% der Legierung B bestehen, worauf der Schieber 8 geschlossen wird, sodass der dritte, der Schnecke 2 zugewandte Bereich 15 in der Speicherzone 11 wiederum nur aus der Legierung A besteht. The supply of the alloys A, B can be with sliders 7 , 8 z. B. be controlled so that the screw 2 is initially fed only the alloy A, so that the nozzle 5 facing the first region 13 in the storage zone 11 consists only of the alloy A. If both slides 7 , 8 are then half-opened, the middle or second area 14 can be z. B. consist of 50% of alloy A and 50% of alloy B, whereupon the slide 8 is closed, so that the third area 15 facing the screw 2 in the storage zone 11 again consists only of alloy A.

Nach dem Ausstoßen des Materials mit der Schnecke 2 entsprechend dem Pfeil 12 aus der Speicherzone 11 durch die Düse 9 wird die in Fig. 3 dargestellte Stange 16 mit den Zonen A, A/B und A gebildet, deren Zusammensetzung der der Bereiche 13, 14 und 15 der Speicherzone 11 entspricht. After the material has been ejected with the screw 2 according to the arrow 12 from the storage zone 11 through the nozzle 9 , the rod 16 shown in FIG. 3 is formed with the zones A, A / B and A, the composition of which is that of the areas 13 , 14 and 15 corresponds to the storage zone 11 .

Die Stange 11 kann durch Schmieden in das in Fig. 4 dargestellte Bauteil 17, beispielsweise eine Kolbenstange übergeführt werden. Durch Verwendung einer besonders verschleißfesten Legierung A und eines besonders zähen Gemischs der Legierungen A und B wird damit im Bereich der Augen 17a und 17b des Bauteils ein Bereich hoher Verschleißfestigkeit erhalten und in der Mitte 17c zwischen den beiden Augen ein zäher, duktiler Bereich. The rod 11 can be transferred by forging into the component 17 shown in FIG. 4, for example a piston rod. By using a particularly wear-resistant alloy A and a particularly tough mixture of alloys A and B, an area of high wear resistance is obtained in the area of the eyes 17 a and 17 b of the component and a tough, ductile area in the middle 17 c between the two eyes ,

Die Thixospritzgießvorrichtung nach Fig. 5 weist zwei Schneckenextruder E1 und E2 auf, die V-förmig zueinander angeordnet sind. Jeder Schneckenextruder E1, E2 weist eine gemäß den Pfeilen 21, 22 hin- und her bewegliche Schnecke 23, 24 und eine Speicherzone 26, 27 zwischen dem Spritzwerkzeug 25 mit der Düse und jeder Schnecke 23, 24 auf. The Thixospritzgießvorrichtung of FIG. 5 has two screw extruder E1 and E2, which are V-shaped to each other. Each screw extruder E1, E2 has a screw 23 , 24 which can be moved back and forth according to the arrows 21 , 22 and a storage zone 26 , 27 between the injection mold 25 with the nozzle and each screw 23 , 24 .

Dem Extruder E1 wird z. B. die Legierung A über die Zuführöffnung 3 zugegeben, und dem Extruder E2 z. B. die Legierung B über die Zuführöffnung 4. Damit wird der Speicherzone 26 die Legierung A in thixotroper Form zugeführt, und der Speicherzone 27 die Legierung B. The extruder E1 z. B. the alloy A via the feed opening 3 , and the extruder E2 z. B. the alloy B via the feed opening 4 . Alloy A is thus supplied in thixotropic form to storage zone 26 and alloy B to storage zone 27 .

Die Düse 25 weist ein T-förmiges Profil auf. Zwischen den Speicherzonen 26, 27 ist eine Umlenkung 28 vorgesehen, die die Legierung A in der Speicherzone 26 zu dem von dem senkrechten T-Schenkel abgewandten Bereich des Querbalkens des T lenkt, sodass gemäß Fig. 6 ein T-förmiges Profil spritzgegossen wird, das in dem von senkrechten T- Balken abgewandten Bereich aus einem Gemisch der Legierungen A und B besteht, und im übrigen aus der Legierung A. The nozzle 25 has a T-shaped profile. A deflection 28 is provided between the storage zones 26 , 27 , which directs the alloy A in the storage zone 26 to the region of the crossbar of the T facing away from the vertical T-leg, so that a T-shaped profile is injection molded according to FIG in the area facing away from vertical T-beams consists of a mixture of alloys A and B, and for the rest of alloy A.

Die erfindungsgemäße Thixospritzgießeinrichtung kann auch eine Spritzgussform aufweisen, an die zwei oder mehrere Extruderschnecken angeschlossen sind, derart, dass in der Spritzgussform Schieber oder dergleichen Absperrorgane vorgesehen sind. In die Spritzform kann damit z. B. über die erste Extruderschnecke bzw. Düse zuerst die Legierung A gespritzt und dann nach Öffnen des Schiebers im Werkzeug über die zweite Düse die Legierung B. Das heißt, das erfindungsgemäße Verfahren kann ähnlich dem 2-Komponentenspritzgießen von Kunststoffen durchgeführt werden. The thixo injection molding device according to the invention can also be an injection mold have to which two or more extruder screws are connected, such that in the injection mold slide or the like shut-off devices are provided. In the Injection mold can z. B. first on the first extruder screw or nozzle Alloy A injected and then after opening the slide in the tool via the second nozzle alloy B. This means that the method according to the invention can be similar to that 2-component injection molding of plastics.

Claims

1. A method for thixo injection molding, in which particulate solid metallic material is fed to a screw extruder, converted to the thixotropic state in the screw extruder by heating to a temperature between the solidus temperature and the liquidus temperature and shear and ejected from a storage zone via a nozzle, characterized in that that at least two metallic materials of different compositions are supplied as the particulate solid metallic material.

2. The method according to claim 1, characterized in that the at least two metallic materials of different compositions from at least two Alloys or at least one alloy and at least one pure metal or at least two pure metals.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least two metallic materials of different composition Screw extruder (E) are fed as a mixture.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least two metallic materials of different composition Screw extruders (E) are fed separately.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least two metallic materials of different composition via a screw extruder (E1, E2) are converted into the thixotropic state and are ejected via a common nozzle ( 25 ).

6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the amount of at least two metallic materials of different composition, the fed to the screw extruders (E) or the screw extruders (E1, E2) are controllable.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the at least two metallic materials of different composition are ejected from a storage zone ( 26 , 27 ) via the common nozzle ( 25 ).

8. The method according to claim 7, characterized in that the at least two metallic materials of different composition are co-extruded through the common nozzle ( 25 ).

9. The device for carrying out the method according to claim 4 or 5, characterized in that the or at least one of the screw extruders (E; E1; E2) has a material feed opening ( 3 , 4 ) for each of the metallic materials of different composition (A, B) ) having.

10. The device according to claim 9, characterized in that the material feed openings ( 3 , 4 ) are provided in the same axial region of the or the at least one screw extruder (E; E1; E2).

11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that at least part of the material feed openings ( 3 , 4 ) is preceded by a metering device ( 7 , 8 ) for feeding the respective metallic material (A, B).

12. The apparatus for performing the method according to claim 5, characterized in that at least two screw extruders (E1, E2), each in which a metallic material (A, B) by heating to a temperature between the solidus temperature and the liquidus temperature in the thixotropic state is transferred, and a common nozzle ( 25 ) are provided.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that each screw extruder (E1, E2) has a storage zone ( 26 , 27 ) from which one or the other metallic material (A, B) can be ejected via the nozzle ( 25 ).

14. Application of the method according to one of claims 1 to 8 for the production of parts ( 17 ; 30 ) with a graded alloy composition.

15. Application of the method according to one of claims 1 to 7 for the production of Parts made of an alloy from the at least two supplied metallic Materials.

16. Application of the method according to one of claims 1 to 8 for the production of magnesium alloys which contain at least one alloy element from the following group: alkali and alkaline earth metals, metals or semimetals of groups 2 B, 3 , 3 A, 4 , 4 A, 5 A and 6 A of the periodic table as well as ferrous metals.