DE102015116520B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks (11), mit den folgenden Verfahrensschritten: – Drehen einer Gussform um eine Drehachse (H, V) und – Einbringen einer Schmelze (4) in die Gussform (2), wobei die Schmelze (4) durch den Einfluss einer Zentrifugalkraft in Richtung einer Innenkontur (8) der Gussform (2) geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Schmelze (4) Hohlkörper (6) zugegeben werden, wobei die Hohlkörper (6) vor dem Zugeben zu der Schmelze (4) vorgewärmt werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks, mit den Verfahrensschritten (a) Drehen einer Gussform um eine Drehachse und (b) Einbringen einer Schmelze in die Gussform, wobei die Schmelze durch den Einfluss einer Zentrifugalkraft in Richtung einer Innenkontur der Gussform geschleudert wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks.
  • Aus der AT 407 646 B sind ein Schleudergussverfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks bekannt, wobei eine Gussform um eine Drehachse gedreht wird. In die Gussform wird eine flüssige, metallische Schmelze sowie Körner oder Teilchen einer metallischen Verbindung eingebracht, welche das Verschleißverhalten des erzeugten Werkstoffs beeinflussen. Infolge der Drehung der Gussform wirken Zentrifugalkräfte auf die Schmelze und die Teilchen. Über die Wahl der Dichte der Teilchen kann eingestellt werden, ob sich diese im äußeren Bereich oder im inneren Bereich der rotierenden Gussform konzentrieren. Somit ist es möglich, das Werkstück an die örtliche Verschleißbeanspruchung anzupassen. Ferner ist auch aus der Druckschrift US 2 627 466 A ein Schleudergussverfahren bekannt.
  • Bei derartigen Schleudergussverfahren wird die Schmelze durch die Zentrifugalkräfte verdichtet, so dass ein Werkstück mit relativ hoher Dichte und nur wenigen Gussfehlern, wie beispielsweise Lunkern oder Poren erhalten wird. Hiermit geht einher, dass die erzeugten Werkstücke ein Gewicht aufweisen, das in einigen Anwendungsbereichen, beispielsweise im Fahrzeugbau, als zu hoch empfunden wird. Es besteht daher der Bedarf, Werkstücke mit reduziertem Gewicht zu erhalten.
  • Die Druckschrift DE 10 2005 037 069 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Komposit-Formkörpers auf Basis eines Metalls mit Hilfe von nichtmetallischen Hohlkugeln. Ein Verfahren zum Herstellen von Verbundwerkstoffen, bei welchem Partikel in eine teilflüssige Schmelze eingebracht werden, ist ferner aus der Druckschrift DE 198 13 176 A1 bekannt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Gewicht der erzeugten Werkstücke zu reduzieren.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks, mit den folgenden Verfahrensschritten:
    • – Drehen einer Gussform um eine Drehachse und
    • – Einbringen einer Schmelze in die Gussform, wobei die Schmelze durch den Einfluss einer Zentrifugalkraft in Richtung einer Innenkontur der Gussform geschleudert wird,
    wobei zu der Schmelze Hohlkörper zugegeben werden.
  • Die Hohlkörper, welche der Schmelze zugegeben werden, werden beim Verfestigen der Schmelze eingeschlossen. Insofern kann ein Werkstück mit durch die Hohlkörper gebildeten Hohlräumen erhalten werden. Da die Hohlkörper eine im Vergleich zu dem Material der Schmelze geringere Dichte aufweisen, wird das Gewicht des Werkstücks reduziert.
  • Bevorzugt weist das Material der Hohlkörper, insbesondere das Material der Außenhaut der Hohlkörper, einen höheren Schmelzpunkt auf als das Material der Schmelze, so dass ein Aufschmelzen der Hohlkörper in der Schmelze nicht befürchtet werden muss. Der Schmelzpunkt der Hohlkörper, insbesondere der Außenhaut der Hohlkörper, kann beispielsweise größer sein als 700°C, bevorzugt größer als 1500°C, besonders bevorzugt größer als 2000°C. Die Schmelze ist vorteilhafterweise flüssig und/oder metallisch. Das Material der Schmelze ist bevorzugt ein Stahlwerkstoff. Alternativ oder zusätzlich kann das Material der Schmelze Aluminimum, Titan, Zink, Kupfer oder Magnesium enthalten.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Hohlkörper als Hohlkugeln ausgebildet sind. Die Hohlkugeln können einen Durchmesser aufweisen, welcher kleiner ist als 5 mm, bevorzugt kleiner ist als 1 mm, besonders bevorzugt kleiner ist als 250 μm.
  • Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Hohlkörper ein anorganisches, insbesondere keramisches Material aufweisen. Beispielsweise können die Hohlkörper Aluminiumoxid (Al2O3), Zirconiumdioxid (ZrO2), Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B4C), Siliziumnitrid (Si3N4), Titanborid (TiB2), Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC), Siliziumdioxid (SiO2) oder eine Kombination dieser Materialien umfassen. Alternativ oder zusätzlich können die Hohlkörper ein metallischen Material, beispielsweise Eisen oder einer Eisenlegierung, aufweisen.
  • Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, dass die Hohlkörper erfindungsgemäß vor dem Zugeben zu der Schmelze vorgewärmt werden. Durch das Vorwärmen können die Hohlkörper auf eine erhöhte Temperatur gebracht werden, bei welcher die Gefahr eines Erstarrens der Schmelze beim Erstkontakt mit den Hohlkörpern verringert wird. Die Hohlkörper können beispielsweise auf eine Temperatur größer als 900°C, bevorzugt größer 1000°C, besonders bevorzugt größer 1100°C vorgewärmt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Hohlkörper erst dann zu der in die Gussform eingebrachten Schmelze zugegeben werden, wenn sich die Schmelze in der Gussform zumindest teilweise verfestigt hat. Das zumindest teilweise Verfestigen der Schmelze innerhalb der rotierenden Gussform kann durch den Einfluss der Zentrifugalkraft hervorgerufen werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Schmelze abgekühlt werden, beispielsweise indem die Gussform gekühlt wird. In der teilweise verfestigten Schmelze verringert sich die Beweglichkeit der Hohlkörper, so dass der Effekt, dass sich die Hohlkörper und die Schmelze durch die unterschiedlichen auf sie einwirkenden Zentrifugalkräfte trennen, verringert werden kann. Insofern kann ein Aufschwimmen der Hohlkörper zur Drehhachse der Gussform bzw. zur Rotationsachse des erzeugten Werkstücks verringert werden.
  • Bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn nach der Zugabe von Hohlkörpern weitere Schmelze in die Gussform eingebracht wird, wobei die weitere Schmelze durch den Einfluss der Zentrifugalkraft in Richtung der bereits an der Innenkontur der Gussform zumindest teilweise verfestigten Schmelze geschleudert wird. Durch das Einbringen weiterer Schmelze kann ein schichtweiser Aufbau des Werkstücks ermöglicht werden. Es ist dabei möglich, über die Wahl der Menge an Schmelze und/oder Hohlkörpern, die Verteilung der Hohlkörper einzustellen. Besonders bevorzugt wird die weitere Schmelze erst dann zuzugeben, wenn die zuerst eingebrachte Schmelze bereits vollständig verfestigt ist, so dass Bewegungen der Hohlkörper innerhalb der Schmelze nicht mehr möglich sind. Insofern wird es möglich, ein Werkstück mit einem Schichtaufbau herzustellen, wobei ein der Rotationsachse des Werkstücks zugewandter Randbereich des Werkstücks hohlkörperarm, insbesondere hohlkörperfrei, ausgebildet ist. Ferner kann die Innenkontur des Werkstücks glatt ausgebildet werden, wodurch sich die Verschweißbarkeit verbessert.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn nach dem Einbringen der weiteren Schmelze weitere Hohlkörper zugegeben werden, sobald sich die weitere Schmelze zumindest teilweise verfestigt hat. Durch die Zugabe weiterer Hohlkörper kann die Konzentration der Hohlkörper in dem der Rotationsachse des Werkstücks zugewandten Randbereich des Werkstücks erhöht werden. Ferner ist es möglich, eine poröse Innenkontur des Werkstücks zu erzeugen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Gussform um eine horizontale Drehachse gedreht. Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, dass die Gussform um eine vertikale Drehachse gedreht wird.
  • Zur Lösung der eingangs genannte Aufgabe trägt ferner eine Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks, bei, welche eine um eine Drehachse drehbare Gussform, eine Einbringvorrichtung zum Einbringen einer Schmelze in die Gussform, und eine Zugabevorrichtung zum Zugeben von Hohlkörpern zu der in die Gussform eingebrachten Schmelze aufweist.
  • Mit der Vorrichtung können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks beschrieben worden sind.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den Erfindungsgedanken nicht einschränken.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Die 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Die 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Werkstücks in einer schematischen Schnittdarstellung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
  • In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer für den Schleuderguss geeigneten Vorrichtung 1 zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist eine auch als Kokille bezeichnete Gussform 2 auf, die um eine vertikale Drehachse V gelagert ist. Die Gussform 2 weist eine Abdeckung 3 mit einer Eingabeöffnung auf, über welche eine flüssige, metallische Schmelze 4 in die Gussform 2 eingebracht werden kann. Ferner weist die Vorrichtung 1 eine Einbringvorrichtung 12 zum Einbringen der Schmelze 4 in die Gussform 2 auf, welche einen Gießtiegel 5 umfasst. Bei der Drehung der Gussform 2 wird die in die Gussform 2 eingebrachte Schmelze 4 durch den Einfluss von Zentrifugalkräften in Richtung einer Innenkontur 8 der Gussform 2 geschleudert. Die Zentrifugalkräfte verdichten die Schmelze 4 an der Innenkontur 8 und tragen dazu bei, dass die Schmelze 4 sich zumindest teilweise verfestigt. Beim Verdichten der Schmelze 4 werden unerwünschte Lufteinlagerungen ausgetrieben, sodass der Bildung von Lunkern und unerwünschten Poren entgegengewirkt wird.
  • Das Material der Schmelze 4 ist ein Stahlwerkstoff. Alternativ oder zusätzlich kann das Material der Schmelze 4 Aluminimum, Titan, Zink, Kupfer oder Magnesium enthalten.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 1 eine Zugabevorrichtung 7 zum Zugeben von Hohlkörpern 6 zu der in die Gussform 2 eingebrachten Schmelze 4 aufweist. Die Hohlkörper 2 werden beim Verfestigen der Schmelze 4 in diese eingeschlossen und bilden Hohlräume in dem erzeugten Werkstück 11. Insofern kann mit der Vorrichtung 1 ein Werkstück 11 mit erwünschten, definierten Hohlräumen erhalten werden, wobei die Hohlräume das Gewicht des Werkstücks 11 reduzieren. Die Hohlkörper 6 sind bevorzugt als Hohlkugeln ausgestaltet, wobei der Durchmesser der Hohlkugeln in einem Bereich kleiner als 5 mm liegt, bevorzugt kleiner ist als 1 mm, besonders bevorzugt kleiner ist als 250 μm. Bevorzugt werden Hohlkörper 6 aus einem keramischen Material verwendet, wodurch die Steifigkeit und/oder das Verschleißverhalten des Werkstücks 11 verbessert werden kann. Beispielsweise können die Hohlkörper 6 Aluminiumoxid (Al2O3), Zirconiumdioxid (ZrO2), Siliziumcarbid (SiC), Borcarbid (B4C), Siliziumnitrid (Si3N4), Titanborid (TiB2), Wolframcarbid (WC), Titancarbid (TiC) oder Siliziumdioxid (SiO2) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Hohlkörper ein metallischen Material, beispielsweise Eisen oder einer Eisenlegierung, aufweisen.
  • Die Herstellungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Vorwärmeinrichtung, über welche die Hohlkörper 6 vorgewärmt werden, so dass die Gefahr eines unerwünschten Erstarrens der Schmelze 4 beim Einbringen der Hohlkörper 6 in die Gussform 2 verringert wird. Die Vorwärmeinrichtung kann beispielsweise in der Zugabevorrichtung 7 angeordnet sein und/oder die Zugabevorrichtung 7 erwärmen. Das Vorwärmen der Hohlkörper 6 erfolgt auf eine Temperatur größer als 900°C, bevorzugt größer 1000°C, besonders bevorzugt größer 1100°C.
  • Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 für den Schleuderguss, mittels welcher rotationssymmetrische, hohle, metallische Werkstücke 11 herstellbar sind. Im Unterschied zu der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dieser Vorrichtung 1 die Gussform 2 um eine horizontale Drehachse H drehbar angeordnet. Die Gussform 2 ist zudem über mehrere Wälzlager 10 gelagert.
  • Die Einbringvorrichtung 12 weist zusätzlich zu dem Gießtiegel 5 eine Gießrinne 9 auf, welche derart angeordnet ist, dass sie eine Ausnehmung in einer seitlichen Abdeckung 3 der Gussform 2 durchdringt. Über die Gießrinne 9 kann die Schmelze 4 in die Gussform 2 eingebracht werden. Zudem ist die Zugabevorrichtung 7 zum Zugeben der Hohlkörper 6 derart angeordnet, dass die Hohlkörper 6 der Schmelze 4 bereits in der Gießrinne 9 zugegeben werden können. Insofern kann eine Mischung aus Schmelze 4 und Hohlkörpern 6 zusammen in die Gussform 2 eingebracht werden. Alternativ ist es möglich, entweder ausschließlich Schmelze 4 oder ausschließlich Hohlkörper 6 über die Gießrinne 9 in die Gussform 2 einzubringen.
  • Mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen nach 1 und 2 kann ein Verfahren verwirklicht werden, bei welchem die Gussform 2 gedreht wird, eine Schmelze 4 in die drehende Gussform 2 eingebracht wird. Die Schmelze 4 wird durch den Einfluss einer Zentrifugalkraft in Richtung der Innenkontur 8 der Gussform 2 geschleudert. Ferner werden der Schmelze 4 Hohlkörper 6 zugegeben, um das Gewicht des hergestellten Werkstücks 11 zu reduzieren.
  • Grundsätzlich können Schmelze 4 und Hohlkörper 6 gleichzeitig der Gussform 2 zugegeben werden. Bevorzugt werden Schmelze 4 und Hohlkörper 6 jedoch sequenziell zugegeben, wodurch sich ein schichtweiser Aufbau des Werkstücks 11 erzeugen lässt. Eine Ausgestaltung des Verfahrens, welche einen solchen schichtweisen Aufbau des Werkstücks 11 zur Folge hat, soll nachfolgend beschrieben werden.
  • In einem ersten Schritt wird der Gussform 2 ausschließlich Schmelze 4 hinzugefügt. Die Schmelze 4 wird nach außen geschleudert und verfestigt sich teilweise an der Innenkontur 8 der Gussform 2. In einem zweiten Schritt werden die Hohlkörper 6 zugegeben, so dass die Hohlköper 6 zumindest teilweise von der Schmelze 4 eingeschlossen werden. In der teilweise verfestigten Schmelze 4 ist die Beweglichkeit der Hohlkörper 6 verringert, wodurch sich unerwünschte Bewegungen der Hohlkörper 6 in Richtung der Drehachse H, V der Gussform 2 reduzieren.
  • Nach der Zugabe von Hohlkörpern 6 wird in einem dritten Schritt weitere Schmelze 4 in die Gussform 2 eingebracht. Die in diesem Schritt eingebrachte weitere Schmelze 4 wird ebenfalls durch den Einfluss der Zentrifugalkraft in Richtung der bereits an der Innenkontur 8 der Gussform 2 zumindest teilweise verfestigten Schmelze 4 geschleudert. Bevorzugt erfolgt die Zugabe der weiteren Schmelze 4 erst dann, wenn die zuerst eingebrachte Schmelze 4 bereits vollständig verfestigt ist, so dass Bewegungen der Hohlkörper 6 innerhalb der Schmelze 4 nicht mehr möglich sind. Auf diesem Wege kann ein Werkstück 11 mit einem Schichtaufbau hergestellt werden, bei welchem ein der Rotationsachse des Werkstücks 11 zugewandter Randbereich des Werkstücks 11 hohlkörperarm, insbesondere hohlkörperfrei, ausgebildet ist.
  • Optional können in einem vierten Schritt nach dem Einbringen der weiteren Schmelze 4 weitere Hohlkörper 6 zugegeben werden. Werden in dem Verfahren zuletzt Hohlkörper 6 zugegeben, kann ein hohles, rotationssymmetrisches Werkstück 11 mit einer porösen Innenkomtur erzeugt werden.
  • In der 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks 11 dargestellt. Das Werkstück 11 weist eine Schichtstruktur auf. Die äußere Oberfläche des Werkstücks 11 und die innere Oberfläche des Werkstücks sind glatt ausgebildet, was dadurch erreicht wird, dass die der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche zugewandten Randbereiche 12, 13 des Werkstücks hohlkörperarm, insbesondere hohlkörperfrei, ausgebildet sind. In einem innenliegenden Innenbereich 14 des Werkstücks 11 ist eine erhöhte Konzentration von Hohlkörpern 6 eingestellt.
  • Die 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks 11. Das Werkstück 11 weist eine Schichtstruktur auf. Die äußere Oberfläche des Werkstücks 11 und die innere Oberfläche des Werkstücks sind glatt ausgebildet, was dadurch erreicht wird, dass die der äußeren Oberfläche und der inneren Oberfläche zugewandten Randbereiche 12, 13 des Werkstücks hohlkörperarm, insbesondere hohlkörperfrei, ausgebildet sind. In einem innenliegenden Innenbereich 14 des Werkstücks 11 ist grundsätzlich eine erhöhte Konzentration von Hohlkörpern 6 eingestellt. In dem Innenbereich 14 sind Abschnitte 15 mit einer hohen Konzentration an Hohlkörpern 6 vorgesehen sowie Abschnitte 16 mit einer niedrigen Konzentration an Hohlkörpern 6. Zur Erzeugung der Abschnitte 15 mit hoher Konzentration an Hohlkörpern 6 und der Abschnitte 16 mit niedriger Konzentration an Hohlkörpern 6 werden die Hohlkörper 6 während des oben beschriebenen Verfahrens sequentiell zugegeben.
  • Die Herstellung eines Werkstücks 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise in der in 2 gezeigten Vorrichtung 1 erfolgen. Die Gießrinne 9 der Vorrichtung 1 kann in einer Richtung parallel zu der Drehachse H linear bewegbar sein. Während des Einbringens der Schmelze 4 in die Gussform 2 kann die Gießrinne 9 parallel zur Drehachse H bewegt werden. Dabei kann eine Zugabe von Hohlkörpern 6 zu der Schmelze 4 erfolgen, um Abschnitte 15 mit hoher Hohlkörperdichte zu erzeugen. Die Zugabe der Hohlkörper 6 zu der Schmelze 4 kann unterbrochen werden, um Abschnitte 16 mit niedriger Hohlkörperdichte zu erhalten.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Herstellungsvorrichtung
    2
    Gussform
    3
    Abdeckung
    4
    Schmelze
    5
    Gießtiegel
    6
    Hohlkörper
    7
    Zugabevorrichtung
    8
    Innenkontur der Gussform
    9
    Gießrinne
    10
    Wälzlager
    11
    Werkstück
    12
    Randbereich
    13
    Randbereich
    14
    Innenbereich
    15
    Abschnitt mit hoher Hohlkörperdichte
    16
    Abschnitt mit niedriger Hohlkörperdichte
    H
    Drehachse
    V
    Drehachse

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks (11), mit den folgenden Verfahrensschritten: – Drehen einer Gussform um eine Drehachse (H, V) und – Einbringen einer Schmelze (4) in die Gussform (2), wobei die Schmelze (4) durch den Einfluss einer Zentrifugalkraft in Richtung einer Innenkontur (8) der Gussform (2) geschleudert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Schmelze (4) Hohlkörper (6) zugegeben werden, wobei die Hohlkörper (6) vor dem Zugeben zu der Schmelze (4) vorgewärmt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Material der Hohlkörper (6) einen höheren Schmelzpunkt aufweist als das Material der Schmelze (4).
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (6) als Hohlkugeln ausgebildet sind.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (6) ein keramisches Material aufweisen, insbesondere Aluminiumoxid, Zirconiumdioxid, Siliziumcarbid, Borcarbid, Siliziumnitrid, Titanborid, Wolframcarbid, Titancarbid, Siliziumdioxid, oder ein metallisches Material, insbesondere Eisen oder eine Eisenlegierung, oder eine Kombination dieser Materialien.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlkörper (6) erst dann zu der in die Gussform eingebrachten Schmelze (4) zugegeben werden, wenn sich die Schmelze (4) in der Gussform (2) zumindest teilweise verfestigt hat.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach der Zugabe von Hohlkörpern (6) weitere Schmelze (4) in die Gussform (2) eingebracht wird, wobei die weitere Schmelze (4) durch den Einfluss der Zentrifugalkraft in Richtung der bereits an der Innenkontur (8) der Gussform (2) zumindest teilweise verfestigten Schmelze (4) geschleudert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach dem Einbringen der weiteren Schmelze (4) weitere Hohlkörper (6) zugegeben werden, sobald sich die weitere Schmelze (4) zumindest teilweise verfestigt hat.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gussform (2) um eine horizontale Drehachse (H) oder eine vertikale Drehachse (V) gedreht wird.
  9. Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen, hohlen, metallischen Werkstücks (11), mit einer um eine Drehachse (H, V) drehbaren Gussform (2) und einer Einbringvorrichtung (12) zum Einbringen einer Schmelze (4) in die Gussform (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Zugabevorrichtung (7) zum Zugeben von Hohlkörpern (6) zu der Schmelze (2) aufweist.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108356244B (zh) * 2018-05-02 2019-12-27 湖南四昉新材料有限公司 一种双金属轧辊外套的浇铸装置
CN109909478B (zh) * 2019-02-25 2020-12-22 镇江市吉玛铸造科技有限公司 一种梯度复合材料刹车盘的制作方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2627466A (en) * 1950-05-23 1953-02-03 Sidney Feinberg Method of producing skinless frankfurters
DE19813176A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffbauteilen
AT407646B (de) * 1997-07-10 2001-05-25 Weinberger Eisenwerk Bauteil aus einem verschleissfesten, schmelzmetallurgisch hergestellten werkstoff
DE10312365A1 (de) * 2003-03-20 2004-10-07 Boldin, Jürgen, Dipl.-Ing.(FH) Keramikverstärkte Leichtmetall-Strukturbauteile für Fahrzeuge
DE102005037069A1 (de) * 2005-08-05 2007-02-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Poröse Verbundwerkstoffe auf Basis eines Metalls und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2681260A (en) * 1951-07-27 1954-06-15 Norton Co Cylinder and liner
US3110939A (en) * 1957-10-03 1963-11-19 Owens Corning Fiberglass Corp Apparatus and method for the preparation of polyphase materials
JPS63224849A (ja) * 1987-03-13 1988-09-19 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 双ロ−ル式frm製造装置
US5253697A (en) * 1989-01-16 1993-10-19 Les Bronzes D'industrie, Societe Anonyme Manufacture of articles consisting of a composite material
US5025849A (en) * 1989-11-15 1991-06-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Centrifugal casting of composites
US5228494A (en) * 1992-05-01 1993-07-20 Rohatgi Pradeep K Synthesis of metal matrix composites containing flyash, graphite, glass, ceramics or other metals
JP2857594B2 (ja) * 1995-03-02 1999-02-17 杉谷金属工業株式会社 無機物と金属の複合板材の製造方法及びその装置
US5657815A (en) * 1994-12-22 1997-08-19 Sugitani Kinzoku Kogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for producing a composite of particulate inorganic material and metal
US5980792A (en) * 1996-09-04 1999-11-09 Chamlee; Thomas C. Particulate field distributions in centrifugally cast composites
FR2841816B1 (fr) * 2002-07-04 2005-04-01 Saint Gobain Vetrotex Procede et dispositif de fabrication d'un corps composite de revolution et produits obtenus
TW200635830A (en) * 2004-12-29 2006-10-16 Hunter Paine Entpr Llc Composite structural material and method of making the same
CN104232869A (zh) * 2013-03-25 2014-12-24 洛阳洛北重工机械有限公司 一种轴承钢管的热加工生产工艺
CN103801669B (zh) * 2014-01-16 2016-01-20 厦门钨业股份有限公司 离心铸造方法及其设备和工艺
CN103862005B (zh) * 2014-04-08 2016-05-04 哈尔滨工业大学 一种制备金属基复合材料或者半固态浆料的装置及其使用方法
CN104399934B (zh) * 2014-11-04 2016-12-07 昆明理工大学 一种陶瓷-金属复合材料制备装置和制备陶瓷-金属复合材料方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2627466A (en) * 1950-05-23 1953-02-03 Sidney Feinberg Method of producing skinless frankfurters
AT407646B (de) * 1997-07-10 2001-05-25 Weinberger Eisenwerk Bauteil aus einem verschleissfesten, schmelzmetallurgisch hergestellten werkstoff
DE19813176A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung von Verbundwerkstoffbauteilen
DE10312365A1 (de) * 2003-03-20 2004-10-07 Boldin, Jürgen, Dipl.-Ing.(FH) Keramikverstärkte Leichtmetall-Strukturbauteile für Fahrzeuge
DE102005037069A1 (de) * 2005-08-05 2007-02-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Poröse Verbundwerkstoffe auf Basis eines Metalls und Verfahren zu deren Herstellung

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