DE102014111625A1 - Composite material and method for producing a composite material - Google Patents
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Abstract
Verbundwerkstoff, wobei der Verbundwerkstoff ein erstes Deckband (1), ein zweites Deckband (2) und mindestens ein Kernband (3) umfasst, wobei die Deckbänder (1, 2) und das mindestens eine Kernband (3) mittels Plattieren miteinander verbunden sind, wobei die Deckbänder (1, 2) das mindestens eine Kernband (3) vollständig umschließen, sowie Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs.Composite material, wherein the composite material comprises a first shroud (1), a second shroud (2) and at least one core strip (3), wherein the shrouds (1, 2) and the at least one core strip (3) are interconnected by means of plating, wherein the shrouds (1, 2) completely enclose the at least one core strip (3) and methods for producing a composite material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7, 8 oder 9.The present invention relates to a composite material according to the preamble of
Verbundwerkstoffe der vorgenannten Art sind beispielsweise aus der
Es sind ferner sogenannte Stufenprofile bzw. deren Herstellungsprozess, beispielsweise aus der
Ferner sind auch Verfahren bekannt geworden, bei denen sogenannte „verlorene Inlays” zum Einsatz kommen. Hier werden beispielsweise mehrere Bänder inklusive Inlays aufeinander plattiert, wobei die Inlays keine Verbindung mit den Bändern eingehen, sondern nach dem Plattieren entfernt werden. So kann beispielsweise ein Stufenprofil entstehen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der
Letztendlich ist den hieraus entstehenden Verbundwerkstoffen jedoch gemein, dass mindestens zwei Plattierpartner aus unterschiedlichen Werkstoffen zur Umwelt offen liegen. Bei der Weiterverarbeitung, insbesondere durch thermisches Fügen, ist das Vorhandensein von mindestens zwei unterschiedlichen Werkstoffen zu berücksichtigen. Ebenfalls sind korrosionstechnische Aspekte bei einem lokalen Nebeneinanderliegen unterschiedlicher Werkstoffe zu berücksichtigen. Somit besteht der Nachteil des Standes der Technik insbesondere darin, dass mindestens zwei Werkstoffe offen zur Umwelt liegen und dieses Nebeneinanderliegen unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften die Weiterverarbeitung oft sehr nachhaltig beeinflusst. So lassen sich beispielsweise beim thermischen Fügen, beispielsweise durch Schweißen oder Löten, keine homogenen fehlerfreien Fügestellen bzw. Fügenähte darstellen. Abhilfe können in einzelnen Fällen bestenfalls höherwertigere Zusatzwerkstoffe bringen, was jedoch einen relevant höheren Verarbeitungsaufwand zur Folge hat.Ultimately, however, the resulting composite materials have in common that at least two cladding partners made of different materials are exposed to the environment. During further processing, in particular by thermal joining, the presence of at least two different materials must be taken into account. Also, corrosion-related aspects in the case of local juxtaposition of different materials must be considered. Thus, the disadvantage of the prior art is in particular that at least two materials are open to the environment and this juxtaposition of different material properties often has a very lasting influence on further processing. Thus, for example, during thermal joining, for example by welding or soldering, no homogeneous defect-free joints or joining seams can be represented. In individual cases, better quality materials can at best be remedied, which, however, results in a significantly higher processing effort.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe einen verbesserten Verbundwerkstoff vorzuschlagen, insbesondere einen Verbundwerkstoff vorzuschlagen, der die oben skizzierten Nachteile überwindet oder zumindest mindert, insbesondere einen Verbundwerkstoff vorzuschlagen der weniger korrosionsanfällig ist und/oder besser thermisch gefügt werden kann.This is where the present invention sets out and proposes to propose an improved composite material, in particular to propose a composite material which overcomes or at least reduces the drawbacks outlined above, in particular to propose a composite material which is less susceptible to corrosion and / or can be better thermally joined.
Erfindungsgemäß wird dieser Aufgabe durch einen Verbundwerkstoff mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein zwischen den Deckbändern angeordnetes Kernband bzw. angeordnete Kernbänder können von den Deckbändern umschlossen sein, wobei die Deckbänder wiederum die Oberflächen des Verbundwerkstoffs bilden. Mit anderen Worten, treten die Kernbänder nach außen nicht in Erscheinung, so dass die für die Weiterverarbeitung des Verbundwerkstoffs relevante Oberfläche ausschließlich durch die Deckbänder gebildet wird. Es kann somit ein Verbundwerkstoff bereitgestellt werden, der die vorteilhaften Eigenschaften eines durch Plattieren hergestellten Verbundwerkstoffs aufweist, jedoch nach Außen eine homogene Werkstoffzusammensetzung bereitstellen kann. Insofern sind die Korrosionsrisiken von an der Oberfläche nebeneinanderliegenden unterschiedlichen Werkstoffen gewissermaßen nicht vorhanden, da die Oberfläche des Verbundwerkstoffs homogen aus den Deckbändern besteht. Auch ein thermisches Fügen, wie beispielsweise Löten oder Schweißen, gestaltet sich unproblematischer und prozesssicherer, da letztendlich nur ein vorbestimmter Fügepartner seitens des Verbundwerkstoffs, sprich die Deckbänder, zur Verfügung stehen.According to the invention this object is achieved by a composite material having the characterizing features of
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous embodiments of the proposed invention will become apparent in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can basically be combined with each other arbitrarily.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Deckbänder aus identischen Werkstoffen bestehen. Grundsätzlich können die Deckbänder aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Auch hierdurch ergibt sich ein hohes Maß an homogenen Oberflächen, eben eine erste hinsichtlich des Werkstoffs homogene Oberfläche und eine zweite hinsichtlich des Werkstoffs homogene Oberfläche. Ein höchstes Maß an hinsichtlich des Werkstoffes homogener Oberfläche ergibt sich entsprechend, wenn beide Deckbänder aus demselben Material bestehen.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that the shrouds consist of identical materials. Basically, the shrouds can consist of different materials. This also results in a high degree of homogeneous surfaces, just a first with respect to the material homogeneous surface and a second in terms of the material homogeneous surface. A highest degree of homogeneous surface with respect to the material results accordingly if both shrouds are made of the same material.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verbundwerkstoff als Deckbänder ausschließlich zwei Deckbänder aufweist. Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes liegt darin, eine hinsichtlich des Werkstoffes möglichst homogene Oberfläche bereitzustellen. Soweit hierzu ausschließlich die beiden Deckbänder die Oberfläche bilden und beispielsweise keine weiteren auf die Oberfläche aufplattierten Bänder, kann dieser Aspekt vorteilhaft erfüllt werden.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the composite material has only two shrouds as shrouds. An essential aspect of the composite material according to the invention is to provide a surface which is as homogeneous as possible with respect to the material. As far as this exclusively the two shrouds form the surface and, for example, no further on the surface aufplattierten tapes, this aspect can be advantageously met.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Verbundwerkstoff mehr als ein Kernband umfasst, wobei die Kernbänder aus gleichen oder unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Grundsätzlich kann der Verbundwerkstoff über die Kernbänder mit Eigenschaften, beispielsweise Biegesteifigkeiten, Torsionssteifigkeiten, Verhalten bei Temperaturänderungen, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verringerung des spezifischen Gewichts, Bauteilfestigkeit, etc. ausgestattet werden, die das Deckband als solches nicht, oder nicht in dem gewünschten Maße aufweist. Dies gilt natürlich auch vice versa, sprich die Deckbänder können den Verbundwerkstoff mit Eigenschaften ausstatten, welche das Kernband als solches nicht, oder nicht in dem gewünschten Maße aufweist. Durch unterschiedliche Materialien für die Kernbänder kann die Anpassung an gewünschte Eigenschaften des Verbundwerkstoffs weiter optimiert werden.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the composite material comprises more than one core band, wherein the core bands consist of the same or different materials. In principle, the composite material can be provided with properties, for example bending stiffnesses, torsional stiffnesses, behavior in the case of temperature changes, electrical conductivity, thermal conductivity, reduction in specific weight, component strength, etc., which the shroud as such does not or does not have to the desired extent , Of course, this also applies vice versa, ie the shrouds can provide the composite with properties that the core tape as such does not or not to the desired extent. Different materials for the core bands can be used to further optimize the adaptation to the desired properties of the composite material.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Deckbänder und/oder die Kernbänder aus Metall, insbesondere einem duktilen Metall, bestehen.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the shrouds and / or the core bands of metal, in particular a ductile metal exist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kernband, insbesondere die Kernbänder, aus einem nicht amorphen Metall bestehen.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the core band, in particular the core bands, consist of a non-amorphous metal.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs vorzuschlagen.Another object of the present invention is to propose a method for producing a composite material.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7, 8 oder 9 gelöst.According to the invention this object is achieved by a method having the characterizing features of claim 7, 8 or 9.
Gemäß Anspruch 7 werden Verfahrensschritte vorgeschlagen, die zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs geeignet sind, bei dem das Kernband bzw. die Kernbänder komplett von den Deckbändern umschlossen sind. Hierzu werden die Deckbänder kontinuierlich und das mindestens eine Kernband vereinzelt der Plattiereinrichtung zugeführt. Das plattierte Band verlässt die Plattiereinrichtung in Walzrichtung und weist entsprechend Bereiche mit und ohne Kernband auf. Soweit das plattierte Band an den Stellen ohne Kernband geschnitten wird, entsteht der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff, bei dem das mindestens eine Kernband von den beiden Deckbänder umschlossen ist.According to claim 7, method steps are proposed which are suitable for the production of a composite material in which the core band or the core bands are completely enclosed by the shrouds. For this purpose, the shrouds are fed continuously and the at least one core band is supplied to the plating device. The clad strip leaves the plating device in the rolling direction and has corresponding areas with and without core band. As far as the clad strip is cut at the points without core band, the composite material according to the invention results, in which the at least one core band is enclosed by the two shrouds.
Gemäß Anspruch 8 werden ebenfalls Verfahrensschritte vorgeschlagen, die zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs geeignet sind, bei dem das Kernband bzw. die Kernbänder komplett von den Deckbändern umschlossen sind. Im Wesentlichen wird die Bruchgrenze des Kernbandes, insbesondere an vorbestimmten Sollbruchstellen des Kernbandes, durch das Walzplattieren vereinzelt überschritten, so dass das Kernband reißt und sich in Walzrichtung Bereiche mit und ohne Kernband ergeben. Entsprechend kann das plattierte Band an einer Stelle ohne Kernband getrennt werden und es entsteht der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff. Gemäß Anspruch 9 werden ebenfalls Verfahrensschritte vorgeschlagen, die zur Herstellung eines Verbundwerkstoffs geeignet sind, bei dem das Kernband bzw. die Kernbänder komplett von den Deckbändern umschlossen sind. Im Wesentlichen wird ein loser Verbund aus den Deckbänder und dem mindestens einen Kernband vor dem Plattieren als Paket zusammengestellt und anschließend das Paket walzplattiert.In accordance with claim 8 also method steps are proposed, which are suitable for producing a composite material, in which the core band or the core bands are completely enclosed by the shrouds. Essentially, the breaking point of the core band, in particular at predetermined breaking points of the core band, is occasionally exceeded by the roll cladding, so that the core band tears and results in the rolling direction areas with and without core band. Accordingly, the plated strip can be separated at a position without a core strip and the composite material according to the invention is produced. In accordance with claim 9 also method steps are proposed, which are suitable for the production of a composite material, in which the core band or the core bands are completely enclosed by the shrouds. Essentially, a loose composite of the shrouds and the at least one core tape is assembled as a package prior to plating, and then the sheet is roll-laminated.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Merkmalen der Unteransprüche. Die Gegenstände bzw. Merkmale der verschiedenen Ansprüche können grundsätzlich beliebig miteinander kombiniert werden.Further advantageous embodiments of the proposed invention will become apparent in particular from the features of the dependent claims. The objects or features of the various claims can basically be combined with each other arbitrarily.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Walzplattiereinrichtung mehr als ein Kernband zugeführt wird. Auf diese Weise können Verbundwerkstoffe mit grundsätzlich beliebig vielen Kernbändern hergestellt werden.In an advantageous embodiment of the invention can be provided that the Walzplattiereinrichtung more than a core band is supplied. In this way, composites can be produced with basically any number of core bands.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Kernband vor dem Plattieren eine Dicke größer 50 μm bis 10 mm aufweist. Die Untergrenze ergibt sich im Wesentlichen aus der anwendungstechnischen Sinnhaftigkeit einer Mindestdicke des Kernbandes. Die Obergrenze steht im Wesentlichen mit den grundsätzlichen Möglichkeiten einer Kaltwalzplattierung in Blech- oder Bandform im Zusammenhang.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the at least one core tape before plating has a thickness greater than 50 microns to 10 mm. The lower limit results essentially from the technical application of a minimum thickness of the core band. The upper limit is essentially related to the basic possibilities of cold-rolled plate-forming or strip-forming.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Dicke des ersten Deckbandes zuzüglich der Dicke des zweiten Deckband vor dem Plattieren größer ist als die Dicke des dicksten Kernbandes. Dieses Verhältnis ergibt sich im Wesentlichen aus der Sicherstellung eines vollständigen Umschließens des Kernbandes bzw. der Kernbänder durch die Deckbänder bei Gewährleistung grundsätzlich nicht lösbarer Haftung der Deckbänder.In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the Thickness of the first shroud plus the thickness of the second shroud prior to plating is greater than the thickness of the thickest core strip. This ratio results essentially from the assurance of a complete enclosure of the core band or the core bands by the shrouds while ensuring basically non-releasable adhesion of the shrouds.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen:Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show:
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erstes Deckbandfirst shroud
- 22
- zweites Deckbandsecond shroud
- 33
- Kernbandcore band
- 3'3 '
- zweites Kernbandsecond core band
- WW
- Walzrichtungrolling direction
- AA
- Trenneinrichtung/SchereSeparator / Scissors
- BB
- SollbruchstelleBreaking point
- O1 O 1
- erste Oberflächefirst surface
- O2 O 2
- zweite Oberflächesecond surface
- S1 S 1
- erste Seitenflächefirst side surface
- S2 S 2
- zweite Seitenflächesecond side surface
- R1 R 1
- erste Stirnflächefirst end face
- R2 R 2
- zweite Stirnflächesecond end face
Ein erfindungsgemäßer Verbundwerkstoff umfasst im Wesentlichen ein erstes Deckband
Der Verbundwerkstoff wird durch Plattieren, vorzugsweise Walzplattieren, hergestellt. Insofern sind die Deckbänder
Als Materialien für die Deckbänder
Der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff ist vorzugsweise als Platte oder Band ausgestaltet. Entsprechend weist der Verbundwerkstoff vorzugsweise die Form eines flachen Quaders auf.The composite material according to the invention is preferably designed as a plate or band. Accordingly, the composite material preferably has the shape of a flat cuboid.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Deckbänder das mindestens eine Kernband vollständig umschließen, wobei die Deckbänder und das mindestens eine Kernband mittels Plattieren miteinander verbunden sind.According to the invention, it is provided that the shrouds completely surround the at least one core strip, wherein the shrouds and the at least one core strip are connected to one another by means of plating.
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung wird ein durch Plattieren hergestellter Verbundwerkstoff bereitgestellt, der die Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe miteinander kombiniert und gleichzeitig nach außen eine möglichst homogene Werkstoffzusammensetzung aufweist. Letztendlich kann durch die Auswahl des Werkstoffs des Deckbandes der nach außen gerichtete Werkstoff bestimmt werden. Mit anderen Worten, ergibt sich ein Verbundwerkstoff, der auf seiner Oberfläche homogene Eigenschaften eines Metalls, sprich des Metalls der Deckbänder
Hierdurch können sich insbesondere folgende Verarbeitungsvorteile ergeben:This can result in particular the following processing advantages:
- – Thermisches Fügen, beispielsweise Schweißen, ohne Durchmischung der Verbundpartner - Thermal joining, such as welding, without mixing the composite partners
- – Werkstoffgleiches Löten- Material equal brazing
- – Homogene Optik, Haptik- Homogeneous look, feel
- – Vermeiden von Bimetall- bzw. Kantenkorrosion- Avoid bimetal or edge corrosion
In den Abbildungen sind Beispiele für einen erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff dargestellt.The figures show examples of a composite according to the invention.
In
In
In
In allen Abbildungen ist erkennbar, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff vorzugsweise um eine Platte oder Band, entsprechend also um einen flächigen Verbundwerkstoff, handelt. Entsprechend ist der Verbundwerkstoff grundsätzlich als flacher Quader ausgestaltet und weist entsprechend zwei Oberflächen, sprich eine erste Oberfläche O1 und eine zweite Oberfläche O2, zwei Seitenflächen, sprich eine erste Seitenfläche S1 und eine zweite Seitenfläche S2, sowie zwei Stirnflächen, sprich eine erste Stirnfläche R1 und eine zweite Stirnfläche R2, auf. Die Oberflächen O1 und O2 stellen die weitaus größten Flächen des Verbundwerkstoffs dar und werden aus den freien Oberflächen der Deckbändern
Grundsätzlich können die Materialkombinationen für die Deckbänder und Kernbänder frei gewählt werden. Vorzugsweise sind das erste Deckband
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs kann sich wie folgt gestalten.The preparation of the composite material according to the invention can be as follows.
Bei dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um eine Platte oder Band, entsprechend also um einen flächigen Verbundwerkstoff. Nachfolgend soll näher auf die Herstellung des Verbundwerkstoffs mittels Walzplattieren in einer Walzplattiereinrichtung eingegangen werden, obgleich der Verbundwerkstoff grundsätzlich durch ein beliebiges Plattierverfahren hergestellt werden kann.The composite material according to the invention is preferably a plate or strip, corresponding to a flat composite material. In the following, the manufacture of the composite material by means of roll cladding in a slab plating apparatus will be described in more detail, although the composite material may basically be produced by any plating method.
Im Rahmen der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs durch Walzplattieren werden der Walzplattiereinrichtung das erste Deckband
Das erste Deckband
In der Regel wird das so entstandene plattierte Band in gleich große Stücke abgelängt. Das Durchtrennen ist durch eine Trenneinrichtung A, beispielsweise eine entsprechende Schere, dargestellt. Das Durchtrennen erfolgt vorzugsweise quer zur Walzrichtung. Das Durchtrennen muss nicht zwangsläufig unmittelbar nach dem Plattieren bzw. in derselben Plattiereinrichtung vorgenommen werden. Das plattierte Band kann beispielsweise auch erst aufgerollt und beispielsweise an einem anderen Ort, insbesondere einem anderen Unternehmen, entsprechend in einzelne Stücke getrennt werden.As a rule, the resulting plated band is cut to pieces of equal size. The severing is represented by a separating device A, for example a corresponding pair of scissors. The severing is preferably transverse to the rolling direction. The cutting does not have to inevitably be made immediately after plating or in the same plating. For example, the clad band may also be rolled up first and separated into individual pieces, for example at another location, in particular another company.
Um das Kernband
Eine schematische Darstellung der Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs mittels vereinzelter Zuführung des Kernbandes
Ein vergleichbares Ergebnis kann auch durch entsprechende Ausnutzung der Bruchgrenzen des Kernbandes
Gemäß der schematischen Darstellung in
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, ein Kernband zu verwenden, welches vor dem Plattieren eine Dicke zwischen 50 μm bis 10 mm aufweist. Auch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Dicke des ersten Deckbandes zuzüglich der Dicke des zweiten Deckband vor dem Plattieren größer ist als das dickste Kernband. Durch das Plattieren erfahren die Deckbänder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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