DE102015118787A1 - Method and device for producing metal foam composite bodies and metal foam composite bodies - Google Patents

Method and device for producing metal foam composite bodies and metal foam composite bodies Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern, insbesondere Sandwichplatten, mit Decklagen aus Aluminium oder Stahl und einem Metallschaumkörper aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung zwischen den Decklagen, wobei gepresste Halbzeuge aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung und einem Treibmittel in einen vorgefertigten Behälter eingelegt und nach Befüllen des Behälters dieser durch einen Umformprozess unter Dickenreduzierung zu einem Rohling aus Verbundwerkstoff, bestehend zumindest aus Behälterwandungen und einem Kern aus gepresstem Aluminium-Schaumkörperhalbzeug verdichtet wird und der Rohling anschließend in einem Ofenprozess zur Bildung eines geschlossenporigen Schaumkörpers aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung zur Ausbildung eines Metallschaumverbundkörpers erwärmt wird. Die Erfindung betrifft ferner einen Rohling zur Herstellung eines Metallschaumverbundköpers, einen Metallschaumverbundkörper aus diesem sowie eine Verwendung eines solchen Metallschaumverbundkörpers.The invention relates to a method for producing metal foam composite bodies, in particular sandwich panels, with cover layers of aluminum or steel and a metal foam body made of light metal or a light metal alloy between the cover layers, wherein pressed semi-finished products of light metal or a light metal alloy and a blowing agent in a prefabricated container is inserted and after filling the container by a forming process with thickness reduction to a composite blank, consisting at least of container walls and a core of pressed aluminum foam semi-finished product is compacted and the blank then in an oven process to form a closed-cell foam body made of light metal or a light metal Alloy is heated to form a metal foam composite. The invention further relates to a blank for producing a metal foam composite body, a metal foam composite body of this and a use of such a metal foam composite body.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaumverbundkörpern. Die Erfindung betrifft ferner einen Metallschaumverbundkörper, insbesondere eine Verbundplatte. The invention relates to a method and an apparatus for producing metal foam composite bodies. The invention further relates to a metal foam composite, in particular a composite plate.

Metallschaumverbundkörper erfreuen sich als Sandwichplatten wegen ihrer hohen strukturellen Festigkeit bei gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht großer Beliebtheit, wobei die Deckschichten aus Aluminiumplatten mit einem Metallschaumkern auf Aluminiumbasis (AFS) oder mit Deckschichtplatten aus Stahl mit einem Metallschaumkern auf Aluminium-Basis (SAS) Platten ausgeführt sind. Hauptsächlich werden Metallschaumverbundplatten als AFS (Aluminium-Aluminiumschaum-Aluminium-Sandwiches) und SAS (Stahl-Aluminiumschaum-Stahl-Sandwiches mit metallischer Bindung) unterschieden. Metal foam composites are very popular as sandwich panels because of their high structural strength combined with low specific gravity, the cover sheets being made from aluminum panels with an aluminum based aluminum foam core (AFS) or with steel facing sheets with aluminum-based (SAS) metal foam core. Mainly metal foam composite panels are distinguished as AFS (aluminum-aluminum foam-aluminum sandwiches) and SAS (steel-aluminum foam-steel sandwiches with metallic bond).

Anwendungsgebiete zeigen sich vorrangig in der Bauindustrie, dem Schienenfahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrt, Architektur, Industriebau, Schiffbau und anderen Wirtschaftszweigen. Areas of application are primarily in the construction industry, rail vehicle construction, aerospace, architecture, industrial construction, shipbuilding and other economic sectors.

Derartige Verbundelemente werden als metallurgisch integrale Körper und Metallleichtbauerzeugnisse ohne Zusatzstoffe, wie Kleber, Nieten oder Schrauben, hergestellt, so dass diese Metallschaumverbundkörper auch eine hohe ästhetische Anziehungskraft besitzen. Such composite elements are produced as metallurgically integral bodies and metal lightweight products without additives, such as adhesives, rivets or screws, so that these metal foam composite bodies also have a high aesthetic appeal.

Allerdings sind diese Bauplatten verhältnismäßig teuer, da sie in individueller Einzelfertigung und ohne ein Anlagenregime, das eine mehrschichtige Auslastung gestattet, hergestellt werden. However, these building boards are relatively expensive, since they are made in individual production and without a plant regime that allows a multi-layered utilization.

Üblicherweise wird zur Herstellung der Aluminium-Schaumkörperelemente, die später nach dem temperaturbedingten Aufschäumen den Aluminium-Schaumkörper zwischen den Decklagen der Sandwich-Platte bilden, ein Aluminium-Metallpulver mit einem Treibmittel, z.B. TiH2 vermischt und anschließend mittels eines Presskolbens in einem Axial-Pressformschritt verdichtet. Beim Axial-Pressen wird ein zylindrischer Block aus dem pulvermetallurgischen Schäummaterial durch eine Düse zu einem schäumfähigen Formmaterial verpresst. Anschließend wird das Formmaterial (Halbzeug, Al-Schaumkörperelemente) zum Schäumen in eine Form oder in das auszuschäumende Bauteil gelegt und nach Erhitzen der Schäumform oder des Bauteiles mit dem Schaumstoffmaterial (Al-Schaumkörperelemente) das Bauteil ausgeschäumt. Nach gewünschter Ausbildung des Metallschaumes wird das Bauteil abgekühlt. Conventionally, to produce the aluminum foam body elements which later, after the thermal frothing, form the aluminum foam body between the cover layers of the sandwich panel, an aluminum metal powder with a blowing agent, e.g. TiH2 mixed and then compacted by means of a plunger in an axial compression molding step. In axial pressing, a cylindrical block of the powder metallurgy foam material is pressed through a die to form a foamable molding material. Subsequently, the molding material (semifinished product, Al foam body elements) is placed for foaming in a mold or in the auszuschäumende component and foamed after heating the foam mold or the component with the foam material (Al-foam body elements) the component. After the desired formation of the metal foam, the component is cooled.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers unter Einsatz eines walzverdichteten Behälters als Rohling ist aus der EP 1 423 222 B1 bekannt, wobei allerdings ein verhältnismäßig kompliziertes Verfahren zur Ausbildung des Rohlings unter Einfüllen eines vorgemischten Metall-/Treibmittelpulvers in einen Container ein Vorverdichten des Pulvers und eine Evakuierung des Containers nach dessen gasdichten Verschließen erforderlich sind. A method for producing a metal foam composite body using a roll-compacted container as a blank is known from EP 1 423 222 B1 However, although a relatively complicated process for forming the blank by filling a pre-mixed metal / propellant powder into a container precompression of the powder and evacuation of the container after its gas-tight sealing are required.

Dieses Herstellungsverfahren für einen Rohling aus Verbundwerkstoff der einerseits ein schäumbares Kernmaterial aus Metall oder Metalllegierung und Treibmittel und andererseits die Deckschichten gebildet aus den oberen und unteren Wänden des Behälters aufweist, ist allerdings verhältnismäßig aufwendig. However, this manufacturing method for a composite blank on the one hand a foamable core material of metal or metal alloy and blowing agent and on the other hand has the cover layers formed from the upper and lower walls of the container, however, is relatively expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaumverbundkörpern anzugeben, die sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine wesentliche Vereinfachung hinsichtlich der Verfahrensführung und damit hinsichtlich der Herstellungskosten ausführen lassen. The invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for producing metal foam composite bodies, which can be compared to the prior art by a significant simplification in terms of process management and thus execute in terms of manufacturing costs.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde einen entsprechend vorteilhaft herstellbaren Metallschaumverbundkörper anzugeben. The invention is also based on the object to provide a correspondingly producible metal foam composite body.

Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11, 12 und 13 gelöst. The aforementioned objects are achieved by the features of claims 1, 11, 12 and 13.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einen vorbereiteten Metallbehälter dessen obere und untere Wände die späteren Deckschichten des fertigen Metallschaumverbundkörpers bilden, das schäumbare Material, d.h. das Material aus Metall oder einer Metalllegierung und einem Treibmittel, insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und Treibmittel (TiH2) als bereits vereinigte gepresste Halbzeuge eingelegt werden. Anschließend wird der so befüllte Behälter allseitig verschlossen und in einem Umform-, vorzugsweise Walzprozess hochverdichtet, unter wesentlicher Dickenreduzierung und auf diese Weise ohne Vakuum- oder Gasführungsprozesse oder die Verarbeitung von Metall- oder Treibmittelpulvermischungen ein Rohling aus Verbundwerkstoff hergestellt, der aus dem schäumbaren gepressten Halbzeugmaterial und den Deckschichten in einem hochverdichteten Verbund besteht. Dieser wird als Rohling einem nachfolgenden Ofenprozess zum Ausschäumen des zwischen den Deckschichten gebildeten, mit dem gepressten Halbzeug aus schäumbarem Material ausgefüllten Innenraumes zur Ausbildung eines Sandwich-Metallschaumverbundkörpers, vorzugsweise mit einem geschlossenporigen Schaumkörper, unterzogen. The invention is characterized in that in a prepared metal container whose upper and lower walls form the later outer layers of the finished metal foam composite body, the foamable material, ie the material of metal or a metal alloy and a blowing agent, in particular aluminum or an aluminum alloy and blowing agent (TiH 2 ) are already inserted as pressed pressed semi-finished products. Subsequently, the container thus filled is sealed on all sides and highly compressed in a forming, preferably rolling, with substantial reduction in thickness and in this way without vacuum or gas guiding processes or the processing of metal or Treibmittelpulvermischungen a blank made of composite material, consisting of the foamable pressed semi-finished material and the cover layers in a high density composite. This blank is subjected to a subsequent furnace process for foaming the interior space formed between the cover layers and filled with the pressed semifinished product of foamable material to form a sandwich metal foam composite body, preferably with a closed-cell foam body.

Derartige Sandwich-Schaumkörperplatten sind wesentlich leichter und von hoher Dämpfungskapazität als Leichtbauplatten aus z. B. Aluminium-Vollmaterial, insbesondere wenn auch die Deckschichten aus Aluminium bestehen. Such sandwich foam sheets are much easier and high damping capacity as lightweight panels of z. As aluminum solid material, especially if the outer layers are made of aluminum.

Vorzugsweise werdend die gepressten Halbzeuge als Stäbe, Stangen oder auch als plattenförmige Elemente in sich kreuzenden Lagen oder auch als Kleinkörper oder Granulat in den Innenraum des Behälters eingelegt, so dass der Innenraum des Behälters praktisch vollständig befüllt ist, ehe der Behälter z. B. durch Schweißen oder in sonstiger Weise vollständig verschlossen wird und einem Umformvorgang, insbesondere Walzvorgang zur Herstellung des verdichteten Rohlings unterzogen wird. Preferably, the pressed semi-finished products are inserted as rods, rods or as plate-shaped elements in intersecting layers or as a small body or granules in the interior of the container, so that the interior of the container is filled almost completely, before the container z. B. is completely closed by welding or otherwise, and is subjected to a forming process, in particular rolling process for the production of the compacted blank.

Ggf. wird der Rohling vor der Weiterverarbeitung zu einem Metallschaumverbundkörper, wie einer Sandwichplatte mit Deckschichten (behälterabhängig) z. B. Aluminium oder aus Stahl noch geschnitten, um entsprechende Fertigmaße vor oder nach dem Ausschäumen des Metallschaumkörperelementes sicherzustellen. Possibly. is the blank before further processing to a metal foam composite body, such as a sandwich panel with outer layers (depending on the container) z. As aluminum or steel cut to ensure appropriate finished dimensions before or after foaming of the metal foam body element.

Vorzugsweise erfolgt die Fertigmaßbearbeitung in Hinblick auf z. B. eine Plattengröße der Sandwichplatten vor dem Ofenprozess unter einer Trennbehandlung des Rohlings. Preferably, the Fertigmaßbearbeitung in terms of z. B. a plate size of the sandwich panels before the furnace process under a release treatment of the blank.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diese zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment and associated drawings. In this show:

1 einen grundsätzlichen Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers, insbesondere einer Sandwichplatte; 1 a basic procedure of a method for producing a metal foam composite body, in particular a sandwich panel;

2 eine Skelettdarstellung eines Behälters; 2 a skeletal representation of a container;

3 eine stirnseitige Ansicht des Behälters nach 1; 3 an end view of the container after 1 ;

4 eine Schnittdarstellung des mit dem gepressten Halbzeugmaterial aus einem schäumbaren Leichtmetallmaterial befüllten Behälters; 4 a sectional view of the filled with the pressed semi-finished material of a foamable light metal material container;

5 eine Schnittdarstellung eines Rohlings für die Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers in Schnittdarstellung nach einem Umform-, insbesondere Walzprozeß; 5 a sectional view of a blank for the production of a metal foam composite body in a sectional view after a forming, in particular rolling process;

6 eine Einzelheit der Lagenanordnung des gepressten Halbzeugmateriales in den Behälter nach 4; 6 a detail of the layer arrangement of the pressed semifinished material in the container after 4 ;

7 eine Einzelheit der Entlüftungsöffnungen in einer Stirnseite des Behälters nach 3; 7 a detail of the vents in one end of the container after 3 ;

8a eine Außenansicht des befüllten, mit dem gepressten Halbzeugmaterial aus gepresstem Halbzeug aus schaumbildendem Leichtmetallmaterial befüllten Behjälters vor dem Umformen (insbesondere Walzen), und 8a an external view of the filled, filled with the pressed semi-finished material from pressed semi-finished foam-forming light metal material Behjälters before forming (especially rolling), and

8b eine räumliche Darstellung eines verdichteten Rohlings mit abgetrennten Stirnwänden des Behälters, vorbereitet zur Überführung in einen Prozessofen zur Durchführung Schäumprozesses zur Ausbildung einer Metallschaumkörperverbundplatte (Sandwich). 8b a spatial representation of a compacted blank with separate end walls of the container, prepared for transfer into a process furnace for performing foaming process for forming a metal foam composite body (sandwich).

Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird schematisch anhand des Verfahrensablaufes von 1 erläutert. The embodiment of the method according to the invention is schematically based on the procedure of 1 explained.

Das für die Herstellung des jeweiligen geschäumten Metallschaumverbundkörpers, insbesondere einer Metallschaum-Verbundplatte als Sandwich (AFS oder SAS (Aluminium-Schaumkern-Verbundplatte, Stahl-Aluminiumkern-Verbundplatte)) jeweils erforderliche Deckschichtmaterial bestimmt die Herstellung eines parallelepipedförmigen, insbesondere plattenförmigen Behälters, der den späteren Rohling für die Herstellung der Sandwichplatte als hier vorgesehene Ausführungsform des Metallschaumverbundkörpers bildet. Die Deckschichtmaterialien 1, 2 des Behälters 100 bilden also die zukünftigen Deckschichtplatten des Fertigbauteiles und diese bestehen üblicherweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl, wobei diese über Stirn- und Seitenplatten 3, 4 zu einem Behälter verbunden, vorzugsweise verschweißt werden. The cover layer material required in each case for the production of the respective foamed metal foam composite, in particular a metal foam composite panel as sandwich (AFS or SAS (aluminum foam core composite panel, steel-aluminum core composite panel)) determines the production of a parallelepiped-shaped, in particular plate-shaped, container Blank for the production of the sandwich plate as provided here embodiment of the metal foam composite body forms. The cover layer materials 1 . 2 of the container 100 Thus, the future cover layer plates of the prefabricated part form and these usually consist of aluminum or an aluminum alloy or of steel, these on forehead and side plates 3 . 4 connected to a container, preferably welded.

Zunächst wird der Behälter 100 (siehe 1) als offener Behälter ausgebildet und es wird in diesen das schäumbare Material zur Bildung des Schaumkernes als gepresstes Halbzeug 6 auf Aluminiumbasis, im Allgemeinen eine Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung, in der das Treibmittel (im Allgemeinen TiH2 integriert enthalten ist, eingelegt. First, the container 100 (please refer 1 ) is formed as an open container and it is in these the foamable material for forming the foam core as a pressed semi-finished product 6 aluminum-based, generally an aluminum-magnesium-silicon alloy, in which the blowing agent (generally TiH 2 is included integrated, inserted.

Die gepressten Halbzeuge 6 werden dabei vorzugsweise in Form von Stäben oder Stangen mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet (vgl. 4), die kreuzweise, d. h. in sich kreuzenden Lagen in die Öffnung des Behälters 100 eingestapelt werden. Sodann wird Behälter 100 durch die obere Deckplatte 1, d. h. die obere Behälterwand verschlossen, wobei dieser Zustand als zeichnerische Darstellung in 4 dargestellt ist. Vorzugsweise wird der Behälter 100 dicht verschweißt. Um der innerhalb des Behälters 100 und der Struktur aus gepresstem Halbzeugmaterial-Stangen 6 von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt enthaltenen Luft (vgl. 6) in Verbindung mit der nachfolgenden hochgradigen Verdichtung des Behälters 100 durch einen anschließenden Umformprozess das Ausströmen zu ermöglichen, werden Entlüftungsbohrungen 5 in einer vorzugsweise in beiden Stirnwänden 3 oder auch an den Längsseiten des Behälters 100 vorgesehen. The pressed semi-finished products 6 are preferably formed in the form of rods or rods with preferably rectangular cross-section (see. 4 ), the crosswise, ie intersecting layers in the opening of the container 100 be stacked. Then it becomes a container 100 through the upper cover plate 1 , That is, the upper container wall closed, this state as a graphical representation in 4 is shown. Preferably, the container 100 tightly welded. To the inside of the container 100 and the structure of pressed semifinished rods 6 of preferably rectangular cross section air contained (see. 6 ) in conjunction with the subsequent high-grade compaction of the container 100 By a subsequent forming process to allow the outflow, are vent holes 5 in a preferably in both end walls 3 or on the long sides of the container 100 intended.

Nach dem Verschließen des Behälters 100 wird dieser also einem hochgradigen Umform- und Verdichtungsprozess insbesondere einem Walzprozess unterworfen, der zu einer drastischen Verdichtung des gesamten Behälters 100 einschließlich des in ihm enthaltenen schäumbaren Halbzeugmateriales 6 und drastischen Dickenverringerung führt, wobei zugleich eine intermetallische Verbindung zwischen den oberen und unteren Lagen des schäumbaren Halbzeugmateriales 6 und oberen Deckschichtmaterial 1 bzw. dem unteren Deckschichtmaterial 2 eintritt. After closing the container 100 So this is subjected to a high-grade forming and compression process in particular a rolling process, which leads to a drastic compression of the entire container 100 including the foamable semi-finished material contained in it 6 and drastic reduction in thickness, at the same time an intermetallic compound between the upper and lower layers of the foamable semifinished material 6 and upper cover sheet material 1 or the lower cover layer material 2 entry.

Auf diese Weise wird aus dem Behälter 100 mit dem in diesem enthaltenen schäumbaren Materialstapel aus gepresstem, schäumbaren Halbzeugmaterials 6 vorzugsweise bestehend aus AlMg3(...4)Si6 TiH21% oder AlMg1Si0,6 TiH20,8% ein Rohling aus Verbundwerkstoff gebildet, der anschließend ggf. geschnitten bzw. auf das gewünschte Fertigmaß des späteren Metallschaumkern-Sandwich gebracht wird und so vorbereitet in einem hier nicht näher dargestellten Ofenprozess ausgeschäumt wird zur Herstellung des fertigen Metallschaumverbundkörpers. In this way, the container is removed 100 with the foamable material stack of pressed, foamable semifinished material contained therein 6 preferably consisting of AlMg3 (... 4) Si6 TiH 2 1% or AlMg1Si0.6 TiH 2 0.8% a blank made of composite material, which is then optionally cut or brought to the desired finished size of the later metal foam core sandwich and is prepared so foamed in a furnace process, not shown here, for the production of the finished metal foam composite body.

Vorzugsweise wird der Behälter in einem Maß von z. B. 300 × 160 cm mit einer Höhe (Dicke) von 10 cm gebildet wohingegen die später zu entfernenden Seitenbleche z. B. nur eine Dicke von 2,4 cm aufweisen. Eine solche Ausbildung führt zu einem Endprodukt als Sandwich-Platte mit einer Dicke von ca. 20 mm, wobei ein innerer Schaumkern eine Dicke von ca. 60 mm aufweist, mit Decklagen (obere und untere Deckschichtmaterialplatten 1 bzw. 2) mit einer Dicke von ca. 2 mm). Preferably, the container is in a degree of z. B. 300 × 160 cm with a height (thickness) of 10 cm formed whereas the later to be removed side plates z. B. only have a thickness of 2.4 cm. Such a design leads to a final product as a sandwich plate with a thickness of about 20 mm, wherein an inner foam core has a thickness of about 60 mm, with cover layers (upper and lower outer layer material plates 1 respectively. 2 ) with a thickness of about 2 mm).

Selbstverständlich können auch unterschiedliche Materialien für die Deckschichten 1, 2 und die Stirn- bzw. Längsbleche 3, 4 des Behälters 100 gewählt werden. Of course, also different materials for the outer layers 1 . 2 and the front and longitudinal plates 3 . 4 of the container 100 to get voted.

Auf diese Weise ist eine wesentliche Steigerung der Effizienz des Herstellungsprozesses für den Metallschaumverbundkörper in Gestalt der Vorbereitung des entsprechenden Rohlings möglich. In this way, a substantial increase in the efficiency of the manufacturing process for the metal foam composite body in the form of the preparation of the corresponding blank is possible.

1 zeigt die Behälterstruktur 100 in Skelettdarstellung mit der Schnittdarstellung A-A dargestellt in 5, wobei diese jedoch den Zustand des fertig verdichteten Rohlings nach dem Walzprozess mit den Deckschichten 1 und 2 und dem verdichteten gepressten Halbzeugmaterial 6 darstellt. 1 shows the container structure 100 in skeleton representation with the sectional view AA shown in FIG 5 However, this is the state of the finished compacted blank after the rolling process with the outer layers 1 and 2 and the compacted pressed semi-finished material 6 represents.

3 ist ein Blick auf die Stirnseite 3 des Behälters 100 mit den dort vorgesehenen Lüftungsöffnungen 5, die das Entweichen der Luft aus dem Behälterverbund in Verbindung mit dem vorzugsweise durch Walzen realisierten Verdichtungsprozess zur Herstellung des Rohlinges, der in 5 dargestellt ist, vorgesehen sind. 3 is a look at the front 3 of the container 100 with the ventilation openings provided there 5 which detects the escape of the air from the container assembly in connection with the preferably realized by rolling compression process for the production of the blank, which in 5 is shown, are provided.

4 zeigt eine Einzelheit in der Anordnung der Entlüftungsöffnungen 5 an der Stirnseite 3 des Behälters 100 während 6 die inherenten Lufteinschlüsse innerhalb der Stapelanordnung ausgepressten Halbzeugen 6 nach Einschichten in den Behälter 100 (siehe 4 verdeutlicht). 6 ist eine Einzelheit aus 4. In diesen sind die gepressten Halbzeuge aus schäumbaren Material auf Aluminium-Magnesium-Silizium-Basis kombiniert mit dem Treibmittel lagenweise und quer d. h. unter lagenweiser Kreuzung im wesentlichen um 90° in den Behälter 100 eingeschichtet. 4 zeigt also den mit Schweißnähten 6 verschlossenen Behälter vor dem Verdichtungsvorgang zur Ausbildung des Rohlings der vorzugsweise durch Walzen hergestellt wird und zu einer drastischen Dickenreduzierung führt. Vorzugsweise im Anschluss werden je nach Gestaltung der späteren Sandwichplatte die gegenüberliegenden Stirnseiten des Rohlings abgetrennt, sodass, wie in 8b gezeigt, der fertige Rohling zur Vorbereitung für den anschließenden Ofenprozess die gepressten Halbzeugstangen zu einem hochvorverdichteten Körper freilegt, wie dies 8b verdeutlicht. 4 shows a detail in the arrangement of the vents 5 at the front 3 of the container 100 while 6 the inherent air pockets within the stack assembly ejected semi-finished products 6 after layering in the container 100 (please refer 4 illustrated). 6 is a detail 4 , In these are the pressed semi-finished products of foamable material on aluminum-magnesium-silicon base combined with the blowing agent in layers and crosswise, ie, layer by layer crossing substantially 90 ° in the container 100 sandwiched. 4 So it shows the one with welds 6 sealed container before the compression process to form the blank, which is preferably prepared by rolling and leads to a drastic reduction in thickness. Preferably, depending on the design of the later sandwich panel, the opposite end sides of the blank are separated, so that, as in 8b shown the finished blank in preparation for the subsequent furnace process exposes the pressed semi-finished rods to a highly pre-compacted body, as this 8b clarified.

In 8a ist der befüllte Behälter 100 vor dem Umformvorgang (Walzen) gezeigt. In 8a is the filled container 100 before the forming process (rolling) shown.

Durch die Erfindung wird eine wesentlich effizientere Herstellungsmethode zur Vorbereitung eines Rohlings aus Verbundwerkstoff zur Bildung eines Metallschaumverbundkörpers in einem anschließenden Ofenprozess geschaffen. The invention provides a much more efficient method of preparing a composite blank to form a metal foam composite in a subsequent furnace process.

Derartig geschäumte Sandwichplatten sind insbesondere als Behälterwände für gefährliche Transportgüter oder werden im Fahrzeug- und Schiffbau oder in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendet. Sie verbinden verhältnismäßig geringes Gewicht mit außerordentlicher Festigkeit und Dämmwirkung gegenüber thermischen oder akustischen oder auch aus Druckwellen herrührenden Belastungen. Such foamed sandwich panels are used in particular as container walls for dangerous goods or are used in vehicle and shipbuilding or in aerospace engineering. They combine relatively low weight with extraordinary strength and insulating effect against thermal or acoustic or from pressure waves resulting loads.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1423222 B1 [0007] EP 1423222 B1 [0007]

Claims (13)

Verfahren zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern, insbesondere Sandwichplatten, mit Decklagen (1, 2) aus Aluminium oder Stahl und einem Metallschaumkörper aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung zwischen den Decklagen (1, 2), wobei gepresste Halbzeuge (6) aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung und einem Treibmittel in einen vorgefertigten Behälter (100) eingelegt und nach Befüllen des Behälters (100) dieser durch einen Umformprozess unter Dickenreduzierung zu einem Rohling (8) aus Verbundwerkstoff, bestehend zumindest aus Behälterwandungen und einem Kern aus gepresstem Aluminium-Schaumkörperhalbzeug (6) verdichtet wird und der Rohling (8) anschließend in einem Ofenprozess zur Bildung eines geschlossenporigen Schaumkörpers aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung zur Ausbildung eines Metallschaumverbundkörpers erwärmt wird. Process for producing metal foam composite bodies, in particular sandwich panels, with cover layers ( 1 . 2 ) of aluminum or steel and a metal foam body of light metal or a light metal alloy between the cover layers ( 1 . 2 ), whereby pressed semi-finished products ( 6 ) of light metal or a light metal alloy and a propellant in a prefabricated container ( 100 ) and after filling the container ( 100 ) this by a reduction process under thickness reduction to a blank ( 8th ) of composite material, consisting at least of container walls and a core of pressed aluminum foam semi-finished product ( 6 ) and the blank ( 8th ) is subsequently heated in a furnace process for forming a closed-cell foam body made of light metal or a light metal alloy to form a metal foam composite body. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gepresste Halbzeug (6) aus AlMg3 (bis 4) Si6 (+/–1) TiH21 oder AlMg1Si 0,6 TiH2 0,8 besteht. Method according to claim 1, characterized in that the pressed semifinished product ( 6 ) (From AlMg3 (up to 4) Si 6 +/- 1) TiH 21 or AlMg1Si 0.6 TiH2 0.8 exists. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) aus Deckblechen (1, 2) mit einer Materialstärke besteht, die ein Mehrfaches der Materialstärke von Stirn- oder Seitenblechen des Behälters (100) aufweist. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the container ( 100 ) from cover sheets ( 1 . 2 ) with a material thickness which is a multiple of the material thickness of front or side plates of the container ( 100 ) having. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) nach mehrlagigem Einlegen des gepressten Halbzeugmaterials (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und Treibmittel allseitig verschlossen, insbesondere verschweißt wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 3, characterized in that the container ( 100 ) after multiple insertion of the pressed semi-finished material ( 6 ) made of aluminum or an aluminum alloy and propellant closed on all sides, in particular welded. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gepresste Halbzeugmaterial (6) aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und Treibmittel in Form von Stangen oder Stäben in den Behälter (100) mehrlagig eingelegt wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the pressed semi-finished material ( 6 aluminum or aluminum alloy and propellants in the form of rods or rods into the container ( 100 ) is inserted in several layers. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen aus gepresstem Halbzeugmaterial (6) innerhalb des Behälters (100) kreuzförmig zueinander angeordnet sind und aufeinander liegen. A method according to claim 5, characterized in that the layers of pressed semi-finished material ( 6 ) within the container ( 100 ) are arranged crosswise to each other and lie on top of each other. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum des Behälters (100) durch das gepresste Halbzeugmaterial (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und Treibmittel im Wesentlichen vollständig ausgefüllt ist. Method according to at least one of the preceding claims 1 to 6, characterized in that an interior of the container ( 100 ) by the pressed semi-finished material ( 6 ) made of aluminum or an aluminum alloy and blowing agent is substantially completely filled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) an seinen Stirnseiten (3) Entlüftungsöffnungen (5), vorzugsweise mit einem Durchmesser von ca. 5 mm aufweist. Method according to one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the container ( 100 ) at its end faces ( 3 ) Vents ( 5 ), preferably having a diameter of about 5 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 zur Bildung einer Metallschaumverbundplatte mit einer Schaumkerndicke von ca. 16 mm und einer Decklagendicke von jeweils ca. 2 mm ein Innenraum des Behälters eine Dicke von ca. 200 mm und die Deckbleche des Behälters (100) beiderseits des Innenraumes eine Dicke von ca. 100 mm aufweisen und vor dem Walzen der mit dem gepressten Halbzeugmaterial befüllte Behälter einen Dicke von ca. 400 mm aufweist. Method according to one of the preceding claims 1 to 8 for forming a metal foam composite sheet having a Schaumkerndicke of about 16 mm and a top layer thickness of about 2 mm, an interior of the container has a thickness of about 200 mm and the cover plates of the container ( 100 ) Have a thickness of about 100 mm on both sides of the inner space and having a thickness of about 400 mm before rolling the container filled with the pressed semi-finished material. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umformen, insbesondere Walzen der Rohling aus Verbundwerkstoff aus gepresstem Halbzeug (6) und Deckschichten (8) vor oder nach einem Ofenprozess zur Ausschäumung (1, 2) des Schaumkernmaterials geteilt wird. Method according to one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that after the forming, in particular rolling of the composite blank of pressed semi-finished product ( 6 ) and cover layers ( 8th ) before or after a furnace process for foaming ( 1 . 2 ) of the foam core material is divided. Rohling zur Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers gebildet aus einem verdichteten, insbesondere gewalzten Behälter (100) in den mehrlagig gepresstes Halbzeugmaterial (6) aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierung und Treibmittel eingelegt ist, verdichtet durch Umformen, insbesondere Walzen. Blank for producing a metal foam composite body formed from a compacted, in particular rolled container ( 100 ) in the multi-layer pressed semi-finished material ( 6 ) made of light metal, in particular aluminum or aluminum alloy and blowing agent is inserted, compacted by forming, in particular rolling. Metallschaumverbundkörper aus Deckschichten und einem Schaumkern aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet aus einem Behälter (100) mit in diesen eingelegten gepressten Halbzeugen (6) aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit Treibmittel unter Bildung eines geschlossenporigen Schaumkernes in einem Ofenprozess. Metal foam composite body of cover layers and a foam core of light metal, in particular aluminum or aluminum alloy formed from a container ( 100 ) with in this inserted pressed semi-finished products ( 6 ) made of light metal, in particular aluminum or an aluminum alloy with propellant to form a closed-cell foam core in a furnace process. Verwendung des Metallschaumverbundkörpers nach Anspruch 12 als Leichtbau-Strukturelement, insbesondere im Schiffbau, der Luft- und Raumfahrttechnik oder der Fahrzeugtechnik zur Energieabsorption oder als Wandungsmaterial von Transportbehältern (insbesondere für Gefahrgüter). Use of the metal foam composite according to claim 12 as a lightweight structural element, in particular in shipbuilding, aerospace technology or vehicle technology for energy absorption or as wall material of transport containers (in particular for dangerous goods).
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