DE102017207823B4 - Process for producing a foamable semi-finished product - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines aufschäumbaren Halbzeugs (1), umfassend die folgenden Schritte:a) Bereitstellen eines Strangpressblocks (2), der einen metallischen Mantel (3) und eine Füllung aus einem aufschäumbaren metallischen Vormaterial (4) aufweist, wobei der metallische Mantel (3) an mindestens einer Stelle (S1, S2) seines Umfangs unterbrochen ist; undb) Strangpressen des Strangpressblocks (2), um ein stranggepresstes aufschäumbares Halbzeug (1) mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage (5) und einer diese Kernlage (5) umgebenden metallischen Decklage (6) zu erhalten, wobei diese Decklage (6) an mindestens einer Stelle (S3, S4) ihres Umfangs unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Mantel (3) in der Form eines Hohlzylinders aus zwei voneinander getrennten Rohrhälften (3A, 3B) aufgebaut wird.Method for producing a foamable semi-finished product (1), comprising the following steps: a) providing an extrusion block (2) which has a metallic shell (3) and a filling made of a foamable metallic primary material (4), the metallic shell (3 ) is interrupted at least at one point (S1, S2) of its scope; andb) extruding the extrusion block (2) in order to obtain an extruded, foamable semi-finished product (1) with a foamable metallic core layer (5) and a metallic cover layer (6) surrounding this core layer (5), said cover layer (6) being attached to at least one Point (S3, S4) of its circumference is interrupted, characterized in that the metallic jacket (3) is constructed in the form of a hollow cylinder from two separate tube halves (3A, 3B).

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines aufschäumbaren Halbzeugs.The invention relates to a method for producing a foamable semi-finished product.

In weiteren, nebengeordneten Aspekten betrifft die Erfindung ein nach dem oben genannten Verfahren hergestelltes Halbzeug sowie ein das oben genannte Verfahren umfassendes Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Metallbauteils.In further, subordinate aspects, the invention relates to a semifinished product produced by the above-mentioned method and to a method comprising the above-mentioned method for producing a foamed metal component.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die Anforderungen an Eigenschaften von Blechbauteilen im Fahrzeug- und Maschinenbau steigen ständig. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, versucht man innovative Werkstoffe und neue Bauweisen einzusetzen. Ein Ziel ist dabei, Bauteileigenschaften wie z.B. Steifigkeit, Festigkeit, Crashsicherheit, Schalldämmung oder Wärmedämmung zu verbessen. Ein weiteres Ziel ist es, durch innovative Lösungen das Gewicht der Blechbauteile zu reduzieren. Die Gewichtsreduzierung ist in vielen Bereichen, wie insbesondere im Fahrzeugbau oder in der Luft- und Raumfahrttechnik, eine zentrale Anforderung unserer Zeit.The requirements for properties of sheet metal components in vehicle and mechanical engineering are constantly increasing. In order to meet these requirements, one tries to use innovative materials and new construction methods. One goal is to determine component properties such as To improve rigidity, strength, crash safety, sound insulation or thermal insulation. Another goal is to reduce the weight of sheet metal components through innovative solutions. Weight reduction is a key requirement of our time in many areas, especially in vehicle construction or in aerospace technology.

Ein Weg diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist der Einsatz der Sandwichbauweise, die bereits heute in vielen Leichtbauteilen verwendet wird. Ihr auffallendster Vorteil besteht darin, dass die Bauteile in Sandwichbauweise besonders leicht und biegesteif sind. Die Sandwichbauweise ist durch zwei steife, feste Decklagenteile gekennzeichnet, zwischen denen sich eine Kernlage mit geringerer Dichte befindet.One way to meet these requirements is to use the sandwich construction, which is already used in many lightweight components. Their most striking advantage is that the sandwich construction components are particularly light and rigid. The sandwich construction is characterized by two rigid, firm cover layer parts, between which there is a core layer with a lower density.

So wird beispielsweise in DE 44 26 627 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Verbundwerkstoffs mit einem Kern aus einem oder mehreren porösen Metallwerkstoffen und mindestens einer Deckschicht aus massivem Material vorgeschlagen, wobei zwischen dem Kern und der Deckschicht/den Deckschichten eine metallische Bindung besteht. Hierzu wird zunächst eine aufschäumbare Pulvermischung durch axiales Heißpressen, heißisostatisches Pressen, Strangpressen, Walzen oder durch andere Verfahren verdichtet. Die verdichte und anschließend zugeschnitte Pulvermischung wird mit Metallteilen zu einem Paket gestapelt, welches durch Kalt- oder Warmwalzen und durch anschließende Endformung (z.B. mittels Pressens, Biegens oder Tiefziehens) zu einem gewünschten Verbundwerkstoff zusammengefasst wird. Zudem wird in der DE 44 26 627 A1 erwähnt, dass der Verbundwerkstoff auch mittels eines Koextrusionsverfahrens herstellbar ist. Nachfolgend erwärmt, expandiert die Kernlage des Verbundwerkstoffs zum Metallschaum.For example, in DE 44 26 627 A1 proposed a method for producing a metallic composite material with a core made of one or more porous metal materials and at least one cover layer made of solid material, wherein a metallic bond exists between the core and the cover layer / layers. For this purpose, a foamable powder mixture is first compacted by axial hot pressing, hot isostatic pressing, extrusion, rolling or by other methods. The compacted and then cut-to-size powder mixture is stacked with metal parts to form a package, which is combined into a desired composite material by cold or hot rolling and subsequent final shaping (for example by pressing, bending or deep drawing). In addition, in the DE 44 26 627 A1 mentions that the composite material can also be produced by means of a coextrusion process. Subsequently heated, the core layer of the composite material expands to the metal foam.

Aluminiumschaumsandwiche nehmen in diesem Zusammenhang eine bedeutende Rolle ein. Dies liegt u.a. darin begründet, dass Aluminium bereits jetzt im Maschinenbau neben Stahl am häufigsten eingesetzt und dementsprechend einen hohen Stellenwert hat, dass Aluminium einen relativen geringen Schmelzpunkt besitzt und somit hervorragend zum Aufschäumen geeignet ist und dass die Dichte von Aluminium (2,7 g/cm3) bereits sehr gering ist, wodurch eine besonders geringe Schaumdichte realisierbar ist.Aluminum foam sandwiches play an important role in this context. One of the reasons for this is that aluminum is already used most frequently in mechanical engineering next to steel and is therefore of great importance, that aluminum has a relatively low melting point and is therefore extremely suitable for foaming and that the density of aluminum (2.7 g / cm 3 ) is already very low, which means that a particularly low foam density can be achieved.

Bei einem Aluminiumschaumsandwich handelt es sich um einen dreischichtigen Verbund, wobei die Kernlage im unaufgeschäumten Zustand aus mit Treibmittel (i.d.R. TiH2) vermischtem und verpresstem Aluminiumpulver besteht und als Deckbleche konventionelle Aluminiumbleche (z.B. der Legierung 6060) zum Einsatz kommen. Ein solches Aluminiumschaumsandwich bringt gegenüber konventionellen Blechwerkstoffen viele Vorteile mit sich, wie deutlich höhere Steifigkeit, sehr gute Energieabsorptionseigenschaften, hervorragende Wärme- und Schalldämmung sowie ein niedriges spezifisches Gewicht.An aluminum foam sandwich is a three-layer composite, whereby the core layer in the unexpanded state consists of aluminum powder mixed and compressed with blowing agent (usually TiH 2 ) and conventional aluminum sheets (e.g. alloy 6060) are used as cover sheets. Such an aluminum foam sandwich offers many advantages over conventional sheet metal materials, such as significantly higher rigidity, very good energy absorption properties, excellent heat and sound insulation and a low specific weight.

Für die Herstellung von Aluminiumschaumsandwichen hat sich das AFS-Verfahren (AFS® - Aluminium Foam Sandwich) durchgesetzt. Ein grundlegender Schritt dieses konventionellen AFS-Verfahrens besteht darin, zwei Aluminiumbleche mit einer dazwischenliegenden Kernlage aus aufschäumbaren Aluminium (in Form einer Pulvermischung oder eines vorkompaktierten Materials) durch beidseitiges Walzplattieren zu einem Schichtverbund zusammenzufügen. Durch diesen Walzprozess wird ein Form- und/oder Stoffschluss zwischen Kern- und Decklagen eingestellt, wobei das erhaltene aufschäumbare Halbzeug ggf. noch mit konventionellen Fertigungsverfahren, wie z. B. Schneiden, Biegen oder Tiefziehen, weiterverarbeitet werden kann.The AFS process (AFS ® - Aluminum Foam Sandwich) has become established for the production of aluminum foam sandwiches. A basic step of this conventional AFS process is to join two aluminum sheets with an intermediate core layer of foamable aluminum (in the form of a powder mixture or a precompacted material) by roll-cladding on both sides to form a layer composite. Through this rolling process, a form and / or material bond between the core and cover layers is set, the foamable semi-finished product obtained possibly also using conventional production methods, such as, for. B. cutting, bending or deep drawing, can be processed.

Um die Vorteile des Metallschaums im Verbund ausnutzen zu können, muss die Kernlage des gewalzten (und ggf. weiterverarbeiteten) Halbzeugs anschließend aufgeschäumt werden. Dies erfolgt durch Erwärmung des Halbzeugs auf eine Aufschäumtemperatur nahe der Schmelztemperatur der Kernlage, bei der das Treibmittel Gase freisetzt und die bei dieser Temperatur teigige Schicht zwischen den Aluminiumblechen aufgeschäumt wird. Wichtig ist dabei, dass die Aufschäumtemperatur über der Liquidustemperatur der aufschäumbaren Kernlage und unter der Solidustemperatur der Decklagenteile liegen soll, damit ein Aufschäumen der Kernlage bewirkt werden kann, ohne dass dabei ein Aufschmelzen der Decklagenteile auftritt. Daher müssen die Legierungen für die einzelnen Lagen des Sandwiches unter Berücksichtigung ihrer Schmelztemperatur ausgewählt werden. Beispielsweise erfüllt eine Werkstoffkombination, bei der AISi10 als niedrigschmelzende Legierung für die Kernlage und AIMg1 als hochschmelzende Legierung für die beiden Decklagenteile verwendet werden, das vorerläuterte Anforderungsprofil.In order to take advantage of the metal foam in the composite, the core layer of the rolled (and possibly further processed) semi-finished product must then be foamed. This is done by heating the semi-finished product to a foaming temperature close to the melting temperature of the core layer, at which the blowing agent releases gases and the layer, which is pasty at this temperature, is foamed between the aluminum sheets. It is important that the foaming temperature is above the liquidus temperature of the foamable core layer and below the solidus temperature of the cover layer parts, so that the core layer can be foamed without the cover layer parts melting. Therefore, the alloys for the individual layers of the sandwich must be selected taking into account their melting temperature. For example, a combination of materials in the AISi10 fulfills as low-melting alloy for the core layer and AIMg1 as the high-melting alloy for the two cover layer parts are used, the requirement profile explained above.

Durch den beim vorgelagerten Walzprozess erzeugten Form- und/oder Stoffschluss der Kern- und Decklagen wird die zum Aufschäumen nötige Wärme zügig in die aufschäumbare Kernlage eingebracht und das Zeitfenster bis zum vollständigen Aufschäumen klein gehalten. Das Risiko des Aufschmelzens der Deckbleche wird dadurch zwar verringert, jedoch nicht gänzlich beseitigt. Ziel der Wärmebehandlung ist es, die Kernlage komplett aufzuschäumen, dabei aber die Deckbleche chemisch und physikalisch unverändert zu belassen und einen Stoffschluss zwischen Kern- und Decklagen einzustellen. Im Ergebnis wird so ein Sandwichverbund erhalten, der gegenüber konventionellen Blechkonstruktionen bei reduziertem Gewicht eine erheblich höhere Steifigkeit aufweist.Due to the form and / or material connection of the core and cover layers generated during the upstream rolling process, the heat required for foaming is quickly introduced into the foamable core layer and the time window until complete foaming is kept small. The risk of melting the cover plates is thereby reduced, but not completely eliminated. The aim of the heat treatment is to foam the core layer completely, but to leave the cover sheets chemically and physically unchanged and to establish a material bond between the core and cover layers. As a result, a sandwich composite is obtained which has a considerably higher rigidity than conventional sheet metal structures with reduced weight.

Problematisch am vorbeschriebenen AFS-Verfahren ist allerdings, dass der Verfahrensschritt Walzen darin eine Schlüsselstellung einnimmt. Ein Walzprozess stellt aufgrund der benötigten aufwendigen Prozesstechnik und der komplexen Prozessführung eine ökonomische und technische Herausforderung dar.The problem with the AFS process described above, however, is that the rolling process step plays a key role in it. A rolling process represents an economic and technical challenge due to the complex process technology required and the complex process control.

Insbesondere das Walzen aufschäumbarer Halbzeuge in Sandwichanordnung ist technisch äußerst anspruchsvoll und wird bis heute noch nicht vollständig beherrscht. So muss mit wiederkehrenden Walzfehlern, wie Lufteinschlüssen, Dickenschwankungen und Oberflächendefekten, gerechnet werden. Darüber hinaus ist der Walzprozess aus wirtschaftlicher Sicht ausschließlich auf die Fertigung sehr großer Mengen blechförmigen Materials gerichtet. Um flexibel auf die Belastungsanforderungen der jeweiligen Anwendung zu reagieren, fallen bei der Herstellung von Aluminiumschaumsandwichen aber nur Mindermengen im Bereich weniger Quadratmeter an, was den Einsatz des beim herkömmlichen AFS-Verfahrens vorgesehenen beidseitigen Walzplattierens wirtschaftlich unrentabel macht.In particular, the rolling of foamable semi-finished products in a sandwich arrangement is technically extremely demanding and has not yet been completely mastered. Recurring rolling defects such as air pockets, thickness fluctuations and surface defects must be expected. From an economic point of view, the rolling process is also aimed exclusively at the production of very large quantities of sheet material. In order to react flexibly to the load requirements of the respective application, only small quantities are produced in the area of a few square meters in the manufacture of aluminum foam sandwiches, which makes the use of the double-sided roll cladding provided in the conventional AFS process economically unprofitable.

In Anbetracht der hohen Investitionskosten ergibt sich bei modernen Walzanlagen nur bei hoher Auslastung im Mehrschichtbetrieb ein wirtschaftlicher Einsatz, weshalb in solchen Anlagen freie Kapazitäten nur sehr selten zur Verfügung stehen. Für die relevanten Mengen an aufschäumbarem Halbzeug ist das Walzen in Dienstleistung daher äußerst uninteressant.In view of the high investment costs, modern rolling mills can only be used economically when there is a high load in multi-shift operation, which is why free capacities are very rarely available in such mills. Rolling in service is therefore extremely uninteresting for the relevant quantities of foamable semi-finished products.

Zur Vermeidung der oben genannten Probleme wird in DE 10 2015 205 829 A1 erstmals die Möglichkeit aufgezeigt, das technisch und kapazitiv aufwendige Walzverfahren zu umgehen und den Sandwichverbund mittels eines Strangpressprozesses zu erzeugen. Somit sind durch das in dieser Schrift offenbarte Verfahren Aluminiumschaumsandwiche mit Aluminiumdeckblechen, die in nachgeschalteten Fügeprozessen zu einer flächigen Konstruktion bzw. Plattform zusammensetzbar sind, kosteneffizienter herstellbar.To avoid the problems mentioned above, in DE 10 2015 205 829 A1 For the first time, the opportunity was shown to avoid the technically and capacitively complex rolling process and to produce the sandwich composite using an extrusion process. Thus, the method disclosed in this document allows aluminum foam sandwiches with aluminum cover plates, which can be assembled into a flat construction or platform in subsequent joining processes, to be produced more cost-effectively.

Für die Herstellung der Sandwiches nach diesem bekannten Strangpressverfahren werden dickwandige Aluminiumrohre aus einer hochschmelzenden Aluminiumlegierung (wie z.B. AlMg1) mit aufschäumbarem Aluminium (Pulvermischung oder kompaktiertes Material einer niedrigschmelzenden Aluminiumlegierung, wie z.B. AlSi10) gefüllt. Dieser lose Verbund wird anschließend (z. B. induktiv) auf Strangpresstemperatur vorgewärmt und in den Rezipienten der Strangpresse eingeführt. Beim Auspressen des losen Verbundes durch eine formgebende, vorzugsweise rechteckförmige, Strangpressmatrize entsteht aus dem losen Verbund ein stoffschlüssiger Verbund in Form eines stranggepressten Profils mit einer nicht aufschäumbaren Außenhaut (z.B. AlMg1) und einem aufschäumbaren Kern (z. B. AISi10). Beim direkten Strangpressen wird der lose Verbund in einem feststehenden Rezipienten mit einem Pressstempel durch das formgebende, feststehende Werkzeug (Matrize) gepresst. Hingegen wird beim indirekten Strangpressen die Matrize vor einem feststehenden, hohlen Stempel angeordnet und beim Pressvorgang wird der hinten verschlossene Rezipient über die Matrize geschoben und damit der lose Verbund durch die Matrize und den hohlen Stempel gepresst.For the production of sandwiches using this well-known extrusion process, thick-walled aluminum tubes made of a high-melting aluminum alloy (such as AlMg1) are filled with foamable aluminum (powder mixture or compacted material of a low-melting aluminum alloy such as AlSi10). This loose composite is then preheated (e.g. inductively) to the extrusion temperature and introduced into the recipient of the extrusion press. When the loose composite is pressed out by a shaping, preferably rectangular, extrusion die, the loose composite creates a material bond in the form of an extruded profile with a non-foamable outer skin (e.g. AlMg1) and a foamable core (e.g. AISi10). In direct extrusion, the loose composite is pressed in a fixed recipient with a press ram through the shaping, fixed tool (die). In indirect extrusion, on the other hand, the die is placed in front of a fixed, hollow punch and during the pressing process the recipient, which is closed at the back, is pushed over the die and thus the loose bond is pressed through the die and the hollow punch.

Allerdings weist das in DE 10 2015 205 829 A1 vorgestellte Verfahren aus dem Blickwinkel der Ressourceneffizienz einen erheblichen Nachteil auf. Um nämlich das stranggepresste Profil durch einen Wärmebehandlungsprozess in ein aufgeschäumtes Sandwichelement zu überführen, muss zunächst die nicht aufschäumbare Außenhaut an den Schmalseiten des stranggepressten Profils beseitigt werden. Das Strangpressprofil muss also einer weiteren Bearbeitung, nämlich einem beidseitigen Besäumen oder Beschneiden an den Schmalseiten (d.h. entlang den flachen Randbereichen) des Profils zugeführt werden, um anschließend das freie Aufschäumen der Kernlage und damit verbunden das Verschieben der Decklagenteile in die Enddimension zu gewährleisten. Durch dieses vorgelagerte Besäumen bzw. Beschneiden der Randbereiche können bis zu 30% des stranggepressten Materials als Verschnitt anfallen, die nur auf dem Weg eines konventionellen Recyclings weiter genutzt werden können.However, in DE 10 2015 205 829 A1 presented methods from the point of view of resource efficiency a significant disadvantage. In order to convert the extruded profile into a foamed sandwich element by means of a heat treatment process, the non-foamable outer skin on the narrow sides of the extruded profile must first be removed. The extruded profile must therefore be subjected to further processing, namely trimming or trimming on both sides of the narrow sides (i.e. along the flat edge areas) of the profile, in order to subsequently ensure the free foaming of the core layer and the associated shifting of the cover layer parts into the final dimension. This upstream trimming or trimming of the edge areas can result in waste of up to 30% of the extruded material, which can only be used further by conventional recycling.

Ein weiteres Manko ergibt sich in DE 10 2015 205 829 A1 aus dem nur begrenzt prognostizierbaren Materialfluss. Der Ausgangsquerschnitt des Strangpressblocks ist kreisförmig, wohingegen das Endprodukt im Regelfall eine im Querschnitt rechteckförmige Sandwichstruktur aufweist. Aufgrund dieser Konstellation können das Fließen des Randschalenmaterials selbst bei geringfügigen Änderungen der Einflussgrößen beeinflusst und entsprechende Dickenvariationen in der nicht aufschäumbaren Strangschale über die Stranglänge auftreten, sodass auch im daraus hergestellten aufgeschäumten Sandwich mit Schwankungen in der Dicke der massiven Deckschichten zu rechnen ist.Another shortcoming arises in DE 10 2015 205 829 A1 from the limited predictable material flow. The The initial cross section of the extrusion block is circular, whereas the end product generally has a sandwich structure with a rectangular cross section. Due to this constellation, the flow of the edge shell material can be influenced even with slight changes in the influencing variables and corresponding thickness variations can occur in the non-foamable strand shell over the length of the strand, so that fluctuations in the thickness of the solid cover layers can also be expected in the foamed sandwich produced from it.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Dementsprechend soll mit der vorliegenden Erfindung primär ein Verfahren zum Herstellen eines aufschäumbaren Halbzeugs bereitgestellt werden, das unter Einhaltung einer hohen Halbzeugqualität ressourcenschonend und flexibel für den industriellen Einsatz verwendet werden kann.Accordingly, the present invention is primarily intended to provide a method for producing a foamable semi-finished product that can be used in a resource-saving and flexible manner for industrial use while maintaining a high semi-finished product quality.

Außerdem soll mit der vorliegenden Erfindung auch eine Strangpresse zur Verfügung gestellt werden, mit der das vorgenannte Verfahren durchgeführt werden kann.In addition, the present invention is also intended to provide an extrusion press with which the aforementioned method can be carried out.

Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines aufschäumbaren Halbzeugs bereit, welches die folgenden grundlegenden Schritte umfasst:

  1. a) Bereitstellen eines Strangpressblocks, der einen metallischen Mantel und eine Füllung aus einem aufschäumbaren metallischen Vormaterial aufweist, wobei der metallische Mantel an mindestens einer Stelle seines Umfangs unterbrochen ist; und
  2. b) Strangpressen des Strangpressblocks, um ein stranggepresstes aufschäumbares Halbzeug mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage und einer diese Kernlage umgebenden metallischen Decklage zu erhalten, wobei diese Decklage an mindestens einer Stelle ihres Umfangs unterbrochen ist.
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a foamable semi-finished product, which comprises the following basic steps:
  1. a) providing an extrusion block which has a metallic shell and a filling made of a foamable metallic material, the metallic shell being interrupted at least at one point on its circumference; and
  2. b) extrusion of the extrusion block in order to obtain an extruded foamable semi-finished product with a foamable metallic core layer and a metallic cover layer surrounding this core layer, this cover layer being interrupted at at least one point on its circumference.

Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der metallische Mantel in der Form eines Hohlzylinders aus zwei voneinander getrennten Rohrhälften aufgebaut wird.The process is characterized in that the metallic jacket is constructed in the form of a hollow cylinder from two tube halves that are separated from one another.

Durch die Unterbrechung des (nicht aufschäumbaren) metallischen Mantels des Strangpressblocks an mindestens einer Stelle seines Umfangs entfällt - im Gegensatz zum aus DE 10 2015 205 829 A1 bekannten Strangpressverfahren - der zusätzliche Prozessschritt des Randbeschneidens (Besäumens) des stranggepressten Halbzeugs. Somit werden im Verlauf des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens unnötige Zeit- und Materialverluste vermieden und eine weitere Steigerung der Kosteneffizienz in der Herstellung von aufschäumbaren Halbzeugen erreicht.The interruption of the (not foamable) metallic shell of the extrusion block at least at one point on its circumference does not apply - in contrast to DE 10 2015 205 829 A1 known extrusion process - the additional process step of edge trimming (trimming) of the extruded semi-finished product. Thus, unnecessary time and material losses are avoided in the course of the production method according to the invention and a further increase in cost efficiency in the production of foamable semi-finished products is achieved.

Weiterhin erlaubt die Unterbrechung der umlaufenden Kontur des metallischen Mantels des Strangpressblocks die (z.B. chemischen und/oder physikalischen und/oder mechanischen) Eigenschaften eines daraus hergestellten geschäumten Sandwichbauteils lokal zu variieren. So lassen sich mit der Verwendung unterschiedlicher Schichtdicken und/oder unterschiedlicher Materialzusammensetzungen für die voneinander getrennten Abschnitte des metallischen Mantels die daraus gebildeten Deckschichten des geschäumten Sandwichbauteils optimal mit ihren (z.B. chemischen und/oder physikalischen und/oder mechanischen) Eigenschaften an den jeweiligen späteren Anwendungsfall anpassen.Furthermore, the interruption of the peripheral contour of the metallic shell of the extrusion block allows the (e.g. chemical and / or physical and / or mechanical) properties of a foamed sandwich component produced therefrom to be varied locally. Thus, with the use of different layer thicknesses and / or different material compositions for the separate sections of the metallic shell, the outer layers of the foamed sandwich component formed therefrom can be optimally adapted to the respective later application with their (e.g. chemical and / or physical and / or mechanical) properties ,

Im Ergebnis entsteht nach dem Zusammensetzen ein Strangpressblock mit einer rohrförmigen Ummantelung aus einem massiven metallischen Material (z.B. AIMg1) und einer Füllung aus einem aufschäumbaren metallischen Vormaterial (z.B. mit Treibmittel versetztes AlSi10). Im Gegensatz zu DE 10 2015 205 829 A1 wird aber anstelle eines einstückigen Rohrs ein Halbschalensystem verwendet. Durch die Unterbrechung der Rohrkontur wird die Ausbildung einer in Umfangsrichtung durchgängigen Decklage im stranggepressten Halbzeug vorteilhafterweise verhindert, sodass ein zusätzliches nachträgliches Randbeschneiden (Besäumen) des Halbzeugs nicht länger notwendig ist.The result is an extrusion block with a tubular casing made of a solid metallic material (e.g. AIMg1) and a filling made of a foamable metallic material (e.g. AlSi10 mixed with blowing agent) after assembly. In contrast to DE 10 2015 205 829 A1 a half-shell system is used instead of a one-piece tube. The interruption of the tube contour advantageously prevents the formation of a cover layer which is continuous in the circumferential direction in the extruded semi-finished product, so that additional subsequent trimming (trimming) of the semi-finished product is no longer necessary.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stoßen an der Unterbrechungsstelle des metallischen Mantels zwei in Umfangsrichtung weisende Stirnflächen des metallischen Mantels bündig aneinander.According to a preferred embodiment of the invention, two end faces of the metallic shell pointing in the circumferential direction abut one another flush at the point of interruption of the metallic shell.

Eine Unterbrechungsstelle im Sinne der Erfindung erfordert also nicht zwingend einen definierten freien Abstand entlang des Umfangs des metallischen Mantels des Strangpressblocks. Beispielsweise kann in einem besonders einfachen Anwendungsfall ein massives Metallrohr auf Länge in zwei Rohrhälften geschnitten werden, die daraufhin wieder mit ihren Schnittflächen aneinanderliegend zum erfindungsgemäß in Umfangsrichtung unterbrochenen metallischen Mantel des Strangpressblocks zusammengesetzt werden.An interruption point in the sense of the invention therefore does not necessarily require a defined free distance along the circumference of the metallic shell of the extrusion block. For example, in a particularly simple application, a solid metal tube can be cut to length in two tube halves, which are then reassembled with their cut surfaces against one another to form the metallic jacket of the extrusion block, which is interrupted in the circumferential direction according to the invention.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die an der Unterbrechungsstelle aneinanderstoßenden Stirnflächen des metallischen Mantels mit einem Trennmittel versehen, um sicherzustellen, dass nach dem anschließenden Strangpressen eine entsprechende Unterbrechungsstelle in der metallischen Decklage erhalten bleibt.In a further preferred embodiment of the invention, the end faces of the metallic shell which abut one another at the point of interruption are provided with a release agent in order to ensure that a corresponding point of interruption is retained in the metallic cover layer after the subsequent extrusion.

Bezogen auf den oben angesprochenen einfachsten Anwendungsfall kann nach dem Längsschneiden des massiven Ausgangsrohrs ein Trennmittel auf alle vier Schnittflächen aufgebracht werden, bevor die beiden Rohrhälften wieder zum Mantel des Strangpressblocks zusammengelegt werden. Das Trennmittel soll gewährleisten, dass die Rohrhälften beim Verpressen nicht verschweißen und beim anschließenden Aufschäumen der Kernlage problemlos voneinander weg bewegt werden können. In relation to the simplest application mentioned above, a separating agent can be applied to all four cut surfaces after the solid starting pipe has been cut lengthways, before the two pipe halves are put together again to form the jacket of the extrusion block. The release agent is intended to ensure that the tube halves do not weld when pressed and that they can be easily moved away from one another when the core layer is subsequently foamed.

Alternativ ist es jedoch auch vorstellbar und von der Erfindung umfasst, dass an der Unterbrechungsstelle des metallischen Mantels zwei in Umfangsrichtung weisende Stirnflächen des metallischen Mantels voneinander im Abstand stehen.Alternatively, however, it is also conceivable and encompassed by the invention that at the point of interruption of the metallic shell two end faces of the metallic shell pointing in the circumferential direction are at a distance from one another.

Der Abstand zwischen den Mantelstirnflächen des Strangpressblocks sollte so groß sein, dass sich infolge des Materialflusses die massive, nicht schäumfähige Außenschale beim Strangpressen nicht schließt, sondern vorzugsweise schäumfähiges Material in diesen vor Pressbeginn vorhandenen Spaltabstand schiebt. Somit bleibt/bleiben die in der metallischen Decklage des stranggepressten Halbzeugs vorgesehene(n) Unterbrechungsstelle(n) erhalten, um während der anschließenden Wärmebehandlung ein annähernd freies Expandieren des Metallschaums in radialer Richtung des Strangs zu ermöglichen.The distance between the jacket end faces of the extrusion block should be so large that, due to the material flow, the solid, non-foamable outer shell does not close during extrusion, but preferably pushes foamable material into this gap distance before the start of the press. The interruption point (s) provided in the metallic cover layer of the extruded semifinished product is / are retained in order to enable the metal foam to expand almost freely in the radial direction of the strand during the subsequent heat treatment.

Als besonders zweckmäßig erweist es sich in diesem Zusammenhang, in den Abstand zwischen den in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen des metallischen Mantels aufschäumbares metallisches Vormaterial einzulagern, wobei nach dem anschließenden Strangpressen der entsprechende Abstand zwischen den in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen der metallischen Decklage von der aufschäumbaren metallischen Kernlage ausgefüllt ist.In this context, it has proven to be particularly expedient to embed foamable metallic primary material in the distance between the circumferential end faces of the metallic shell, with the corresponding distance between the circumferential facing end faces of the metallic cover layer being filled by the expandable metallic core layer after the subsequent extrusion is.

Demzufolge wirkt das aufschäumbare metallische Vormaterial, das z.B. in Form eines vorkompaktierten Gemisches aus einem Treibmittel und einem Metall vorliegt, quasi selbst als Trennmittel. Der so zusammengesetzte Strangpressblock wird dem Strangpressvorgang zugeführt. Nach der Beendigung des Strangpressvorgangs werden die metallischen Decklagenteile durch die zwischen ihnen angeordnete aufschäumbare metallische Kernlage getrennt, sodass die Decklage dem nachfolgenden Aufschäumen der Kernlage keinen Widerstand entgegensetzt.Accordingly, the foamable metallic starting material, which e.g. is in the form of a precompacted mixture of a blowing agent and a metal, quasi itself as a release agent. The extrusion block assembled in this way is fed to the extrusion process. After the extrusion process has ended, the metallic cover layer parts are separated by the foamable metallic core layer arranged between them, so that the cover layer does not oppose the subsequent foaming of the core layer.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der metallische Mantel des Strangpressblocks an zwei Stellen seines Umfangs unterbrochen sein, sodass sich der metallische Mantel aus zwei voneinander getrennten Mantelteilen und die nach dem Strangpressen erhaltene metallische Decklage des Halbzeugs aus zwei voneinander getrennten Decklagenteilen zusammensetzt.According to an advantageous embodiment of the invention, the metallic shell of the extrusion block can be interrupted at two points along its circumference, so that the metallic shell is composed of two separate shell parts and the metallic cover layer of the semi-finished product obtained after extrusion is composed of two separate cover layer parts.

Der Mantel des zu verpressenden Strangpressblocks wird also bei dieser Ausgestaltung aus zwei Mantelteilen zusammengesetzt, die sich hinsichtlich ihrer (z.B. chemischen und/oder physikalischen und/oder mechanischen) Eigenschaften in Anpassung an die vorgesehene Endverwendung des daraus hergestellten geschäumten Metallbauteils nahezu beliebig voneinander unterscheiden können. Bei einer massiven einstückigen Ausführung des Mantels (wie in DE 10 2015 205 829 A1 offenbart) sind solche endverwendungsbezogenen Anpassungen hingegen nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich.The casing of the extrusion block to be pressed is thus composed of two casing parts in this embodiment, which (in terms of their chemical and / or physical and / or mechanical) properties can differ almost arbitrarily from one another in adaptation to the intended end use of the foamed metal component produced therefrom. In the case of a solid, one-piece design of the jacket (as in DE 10 2015 205 829 A1 However, such end-use-related adjustments are not possible or only possible to a very limited extent.

Beispielsweise ist es denkbar und von der Erfindung umfasst, dass sich die beiden Mantelteile und somit die beiden Decklagenteile bezüglich ihrer Dicke und/oder ihrer chemischen Zusammensetzung voneinander unterscheiden.For example, it is conceivable and encompassed by the invention that the two jacket parts and thus the two cover layer parts differ from one another in terms of their thickness and / or their chemical composition.

Angepasst auf den Anwendungsfall kann mit der Verwendung unterschiedlicher Dicken und/oder chemischer Zusammensetzungen individuell auf die jeweilige spätere Belastung reagiert und das jeweils optimale Verhältnis eingestellt werden. Zum Beispiel ist es im Fall des Fußbodenaufbaus mit geschäumten Sandwichelementen ausreichend, die obere Deckschicht dicker zu gestalten, um Trittfestigkeit und eine höhere Belastbarkeit zu erreichen. Hingegen kann mit einer dünneren Auslegung der unteren Deckschicht dem Leichtbauaspekt Rechnung getragen werden. Eine dickere Auslegung des unteren Deckbleches ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn insbesondere hohe Zugspannungen aufzunehmen sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erstmals ein Halbzeug bereitgestellt, aus dem wiederum geschäumte Sandwichelemente mit den vorgenannten unterschiedlichen Eigenschaften zwischen der oberen und der unteren Deckschicht problemlos herstellbar sind.Adapted to the application, different thicknesses and / or chemical compositions can be used to react individually to the respective subsequent load and to set the optimal ratio. For example, in the case of floor construction with foamed sandwich elements, it is sufficient to make the upper cover layer thicker in order to achieve good grip and a higher load-bearing capacity. On the other hand, the thinner design of the lower cover layer can take the lightweight construction aspect into account. A thicker design of the lower cover plate is useful, for example, if high tensile stresses are to be absorbed in particular. With the method according to the invention, a semi-finished product is provided for the first time, from which in turn foamed sandwich elements with the aforementioned different properties between the upper and the lower cover layer can be produced without any problems.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der metallische Mantel an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen seines Umfangs unter Ausbildung zweier in Umfangsrichtung gleich großer metallischer Mantelteile unterbrochen, wobei nach dem anschließenden Strangpressen als Halbzeug eine Sandwichstruktur mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage, die zwischen einem oberen und einem unteren metallischen Decklagenteil angeordnet ist, erhalten wird.In a further preferred embodiment, the metallic shell is interrupted at two diametrically opposite points on its circumference to form two circumferential metallic shell parts of the same size Cover layer part is arranged, is obtained.

Durch die diametral gegenüberliegende Anordnung der Unterbrechungsstellen des metallischen Mantels ergibt sich nach dem Strangpressen ein stoffschlüssiger Verbund aus drei sandwichartig aufeinanderliegenden Schichten, nämlich aus einem ersten metallischen Decklagenteil, der wiederum aus dem ersten Mantelteil des Strangpressblocks entstanden ist, einer aufschäumbaren Kernlage, die wiederum aus der Füllung des Strangpressblocks mit einem aufschäumbaren metallischen Vormaterial entstanden ist, und einem zweiten metallischen Decklagenteil, der wiederum aus dem zweiten Mantelteil des Strangpressblocks entstanden ist.The diametrically opposite arrangement of the interruption points of the metallic shell results in a materially bonded composite of three sandwich-like after extrusion Layers lying one on top of the other, namely a first metallic cover layer part, which in turn has arisen from the first jacket part of the extrusion block, a foamable core layer, which in turn has resulted from the filling of the extrusion block with a foamable metallic primary material, and a second metallic cover layer part, which in turn consists of the second jacket part of the extrusion block was created.

Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das aufschäumbare metallische Vormaterial den vom metallischen Mantel begrenzten Innenraum nicht vollständig ausfüllt und im Innenraum so angeordnet wird, dass anschließend das stranggepresste aufschäumbare Halbzeug mit einem gewünschten Querschnitt hergestellt wird.Another preferred variant of the method according to the invention provides that the foamable metallic starting material does not completely fill the interior delimited by the metallic jacket and is arranged in the interior such that the extruded, foamable semi-finished product with a desired cross section is subsequently produced.

Der Querschnitt des stranggepressten Profils wird u.a. entscheidend durch die Ausbildung des Strangpressblocks bestimmt. Demzufolge werden die Anordnung und die Gesamtmenge des in den Innenraum des metallischen Mantels eingelegten Vormaterials aus einer (üblicherweise vorkompaktierten, stangenförmigen) Metallpulver-Treibmittel-Mischung genau auf das jeweils gewünschte Umformergebnis abgestimmt.The cross section of the extruded profile is decisively determined by the design of the extrusion block. As a result, the arrangement and the total amount of the primary material inserted into the interior of the metallic shell from a (usually precompacted, rod-shaped) metal powder / blowing agent mixture are precisely matched to the respectively desired forming result.

Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar und von der Erfindung mit umfasst, aufschäumbares Vormaterial bereits so zu pressen, dass es den Querschnitt des Innenhohlraums (auch mit Ausbuchtungen, die zwischen die Stirnflächen des nicht aufschäumbaren Rohrmantels reichen) vollständig und sozusagen „in einem Stück“ ausfüllt. Gerade für den Serienprozess ist eine derartige Variante vorzuziehen.In principle, however, it is also conceivable and encompassed by the invention to press foamable starting material in such a way that it completely and so to speak “in one piece” fills the cross section of the inner cavity (also with bulges that extend between the end faces of the non-foamable tubular jacket) , Such a variant is particularly preferable for the series process.

Gemäß noch einer Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, das aufschäumbare metallische Vormaterial in Form mehrerer zu Stapeln angeordneter Einzelplatten in den vom metallischen Mantel begrenzten Innenraum einzubringen.According to a further development of the invention, provision is finally made for the foamable metallic primary material to be introduced in the form of a plurality of individual plates arranged in stacks into the interior space delimited by the metallic jacket.

Aufschäumbares metallisches Vormaterial ist als vorkompaktiertes und stranggepresstes hochdichtes Strangmaterial erhältlich. Solches Strangmaterial lässt sich anforderungsgerecht zuschneiden und stapeln. Bei dem in die Rezipientenkammer der Strangpresse eingeführten Strangpressblock sind die Stapel aus aufschäumbarem metallischen Vormaterial so im Innenraum des metallischen Mantels positioniert, dass die Fließwege beim Strangpressen und die geometrische Komplexität der Form des herzustellenden aufschäumbaren Strangpressprofils berücksichtigt werden.Foamable metallic primary material is available as a pre-compacted and extruded high-density extruded material. Such strand material can be cut and stacked according to requirements. In the extrusion block inserted into the recipient chamber of the extrusion press, the stacks of foamable metallic primary material are positioned in the interior of the metallic shell in such a way that the flow paths during the extrusion and the geometric complexity of the shape of the expandable extrusion profile to be produced are taken into account.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein nach einem vorbeschriebenen Verfahren hergestelltes Halbzeug mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage und einer diese Kernlage umgebenden metallischen Decklage.The invention also relates to a semifinished product produced by a previously described method with a foamable metallic core layer and a metallic cover layer surrounding this core layer.

Gegenüber konventionellem gewalztem Halbzeug bietet das erfindungsgemäß durch Strangpressen hergestellte Halbzeug in wirtschaftlicher und qualitativer Hinsicht signifikante Vorteile, wodurch auch die Marktdurchsetzung von daraus hergestellten geschäumten Metallbauteilen in erheblichem Maße erleichtert werden kann. Durch Verzicht auf einen nachträglichen Randbeschnitt kommt das Kosteneinsparungspotential stranggepresster Halbzeuge sogar noch deutlicher zum Tragen. Außerdem ergibt sich beim erfindungsgemäßen Halbzeug eine Erhöhung der Flexibilität/Anpassungsfähigkeit des Verbundes an den Belastungsfall durch eine gezielte, lokale Beeinflussbarkeit der Eigenschaften der Decklage.Compared to conventional rolled semifinished products, the semifinished product manufactured according to the invention by extrusion offers significant advantages in economic and qualitative terms, as a result of which the market penetration of foamed metal components produced therefrom can be made considerably easier. By dispensing with subsequent edge trimming, the cost saving potential of extruded semi-finished products becomes even clearer. In addition, in the semifinished product according to the invention, there is an increase in the flexibility / adaptability of the composite to the load case through a targeted, local influence on the properties of the cover layer.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbzeugs weisen ein oberer und ein unterer metallischer Decklagenteil jeweils parallel zueinander und zur aufschäumbaren metallischen Kernlage verlaufend einen horizontalen Steg auf, von dessen beiden Enden sich jeweils ein die aufschäumbare Kernlage seitlich begrenzender vertikaler Steg erstreckt.In a preferred embodiment of the semifinished product according to the invention, an upper and a lower metallic cover layer part each have a horizontal web running parallel to one another and to the expandable metallic core layer, from each end of which a vertical web extends laterally delimiting the expandable core layer.

Ein vorgenanntes Halbzeug kann vorteilhafterweise zu einem Metallschaumsandwich aufgeschäumt werden, bei dem an den Schmalseiten die (aus massivem Metall bestehenden) vertikalen Stege der beiden Decklagenteile jeweils als Versteifungselemente (Spanten) erhalten bleiben. Diese an den beiden Seiten des Metallschaumsandwiches verbleibenden massiven Randstücke erweisen sich für zahlreiche Fügeverfahren (z.B. für ein nachfolgendes Reibrührschweißen) als vorteilhaft.An aforementioned semi-finished product can advantageously be foamed into a metal foam sandwich in which the vertical webs (made of solid metal) of the two cover layer parts are retained as stiffening elements (frames) on the narrow sides. These solid edge pieces remaining on both sides of the metal foam sandwich prove to be advantageous for numerous joining processes (e.g. for a subsequent friction stir welding).

In einem anderen, nicht von der Erfindung umfassten Aspekt wird eine Strangpresse zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens bereitgestellt, umfassend einen Rezipienten mit einer Rezipientenkammer für die Aufnahme des Strangpressblocks, einen Strangpressstempel mit einem in der Rezipientenkammer geführten Presseinsatz und eine Strangpressmatrize, die eine formgebende Matrizenöffnung mit einem rechteckförmigen Querschnitt aufweist, durch die der Strangpressblock mittels des Strangpressstempels zur Bildung eines stranggepressten Halbzeugs mit einem rechteckförmigen Strangquerschnitt pressbar ist. Die Rezipientenkammer und der Presseinsatz weisen senkrecht zur Pressrichtung einen rechteckförmigen Querschnitt auf.In another aspect, not covered by the invention, there is provided an extruder for carrying out the method described above, comprising a recipient with a recipient chamber for receiving the extrusion block, an extrusion die with a press insert guided in the recipient chamber and an extrusion die which forms a shaping die opening has a rectangular cross section through which the extrusion block can be pressed by means of the extrusion die to form an extruded semi-finished product with a rectangular extrusion cross section. The recipient chamber and the press insert have a rectangular cross section perpendicular to the pressing direction.

Demzufolge wird das Strangpressen eines Strangpressprofils, welches im Querschnitt eine (durch den rechteckförmigen Querschnitt der Matrizenöffnung bestimmte) rechteckförmige Kontur besitzt erstmals mittels einer Strangpresse realisiert, die über eine im Querschnitt (senkrecht zur Pressrichtung gesehen) rechteckförmige Rezipientenkammer und einen darin geführten, entsprechend rechteckförmigen Presseinsatz des Strangpresstempels verfügt. Durch diesen Rezipienten- und Stempelaufbau wird eine weitere Verbesserung der Halbzeugqualität erzielt, da das Fließen des metallischen Mantelmaterials des Strangpressblocks aufgrund der grundsätzlich übereinstimmenden Querschnittsform von Rezipientenkammer und Matrizenöffnung (beide mit Reckteckform) weniger starken Beeinflussungen unterliegt. Stellen mit starker Umlenkung des Materialflusses und folglich mit großen Spannungsspitzen liegen in der Strangpresse nicht vor. Somit zeigen sich in den Randbereichen des mittels einer solchen Strangpresse stranggepressten Halbzeugs keine oder nur geringfügige Variationen in der Dicke der metallischen Decklage.Accordingly, the extrusion of an extruded profile, which has a cross section (by the rectangular cross section of the Rectangular contour determined by the die opening was realized for the first time by means of an extrusion press which has a recipient chamber which is rectangular in cross section (viewed perpendicularly to the pressing direction) and a correspondingly rectangular press insert of the extrusion die guided therein. This recipient and punch structure further improves the quality of the semi-finished products, since the flow of the metallic jacket material of the extrusion block is subject to less severe influences due to the fundamentally identical cross-sectional shape of the recipient chamber and die opening (both with a rectangular shape). There are no points in the extrusion press with a strong deflection of the material flow and consequently with large stress peaks. Thus, there are no or only slight variations in the thickness of the metallic cover layer in the edge areas of the semi-finished product extruded by means of such an extrusion press.

Figurenlistelist of figures

Die Merkmale der Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen näher erläutert. Die Erfindung selbst wird jedoch auch anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung verständlich, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarische Ausführungsformen der Erfindung beschreibt. Dabei zeigen:

  • 1a und 2azwei Ausführungsformen eines in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Strangpressblocks in Strangpressrichtung gesehen;
  • 1 b und 2b durch Strangpressen des Strangpressblocks gemäß 1a und 2a erhaltenes aufschäumbares Halbzeug nach der Erfindung im Querschnitt senkrecht zur Strangpressrichtung gesehen;
  • 1c und 2c durch Wärmebehandlung des aufschäumbaren Halbzeugs gemäß 1b und 2b erhaltenes geschäumtes Metallbauteil nach der Erfindung im Querschnitt gesehen; und
  • 3a bis 3c schematische Darstellung einer Strangpresse mit Einzelansichten des Strangpressstempels mit Presseinsatz (3a) und der Strangpressmatrize (3c).
The features of the invention are explained in more detail in the appended claims. However, the invention itself can also be understood from the following detailed description, which describes exemplary embodiments of the invention with reference to the drawings. Show:
  • 1a and 2 two embodiments of an extrusion block used in a method according to the invention seen in the extrusion direction;
  • 1 b and 2 B by extruding the extrusion block according to 1a and 2a obtained foamable semi-finished product according to the invention seen in cross section perpendicular to the extrusion direction;
  • 1c and 2c by heat treatment of the foamable semi-finished product according to 1b and 2 B obtained foamed metal component according to the invention seen in cross section; and
  • 3a to 3c schematic representation of an extrusion press with individual views of the extrusion die with press insert ( 3a) and the extrusion die ( 3c ).

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

1a bis 1c einerseits und 2a bis 2c andererseits zeigen jeweils anhand der Ausgangs-, Zwischen- und Endprodukte zwei mögliche Ausführungsvarianten für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Metallbauteils 15. 1a to 1c on the one hand and 2a to 2c on the other hand, based on the starting, intermediate and end products, show two possible design variants for a method according to the invention for producing a foamed metal component 15 ,

In Übereinstimmung zu DE 10 2015 205 829 A1 wird zur Herstellung eines aufschäumbaren Halbzeugs 1 zunächst ein Strangpressverfahren in einer in 3a bis 3c gezeigten direkten Strangpresse 19 durchgeführt. Hierbei wird ein Strangpressblock 2 aus umzuformendem Material in den Rezipienten 20 einer Strangpresse 19 eingelegt und mittels eines verschiebbaren Strangpressstempels 22 durch eine Strangpressmatrize 24 gepresst.In accordance with DE 10 2015 205 829 A1 is used to produce a foamable semi-finished product 1 first an extrusion process in an in 3a to 3c shown direct extrusion press 19 carried out. This is an extrusion block 2 from the material to be formed in the recipient 20 an extrusion press 19 inserted and by means of a displaceable extrusion stamp 22 through an extrusion die 24 pressed.

Allerdings ist der Einsatz der in 3a bis 3c gezeigten direkten Strangpresse 19 für das erfindungsgemäße Verfahren nicht von wesentlicher Bedeutung. Vielmehr kann, ohne dass dadurch vom erfindungsgemäßen Verfahren abgewichen wird, für die Herstellung des aufschäumbaren Halbzeugs 1 auch jede anders konfigurierte Strangpresse (bspw. auch eine indirekte Strangpresse) Verwendung finden. Entscheidend ist lediglich, dass die Herstellung des aufschäumbaren Halbzeugs 1 durch Strangpressen erfolgt.However, the use of the 3a to 3c shown direct extrusion press 19 not essential for the method according to the invention. Rather, without deviating from the method according to the invention, for the manufacture of the foamable semi-finished product 1 any other configured extrusion press (e.g. also an indirect extrusion press) can also be used. The only decisive factor is that the production of the foamable semi-finished product 1 done by extrusion.

Das Strangpressverfahren ist leichter zu beeinflussen als die bisher im Stand der Technik favorisierte Verarbeitung des Verbundes durch Walzen und erlaubt eine flexiblere Reaktion auf die jeweiligen Anforderungen an das stranggepresste Material. Die Mindestherstellungsmengen sind für das Strangpressverfahren zudem deutlich geringer, als für das Walzen. Damit ist eine kostendeckende Fertigung auch für kleine Chargen (von wenigen hundert Kilogramm bis wenigen Tonnen) möglich.The extrusion process is easier to influence than the processing of the composite by rolling, which was previously preferred in the prior art, and allows a more flexible reaction to the respective requirements for the extruded material. The minimum production quantities for the extrusion process are also significantly lower than for rolling. This enables cost-covering production even for small batches (from a few hundred kilograms to a few tons).

Geschäumte Metallbauteile 15 (wie insbesondere die in 1c und 2c dargestellten Metallschaumsandwiches mit metallischen Deckschichten 16A, 16B und aufgeschäumter Kernschicht 17), die aus stranggepressten Halbzeugen 1 gefertigt werden, besitzen gegenüber Halbzeugen die im Walzprozess gefertigt werden, eine bessere Ausgangssituation für den Marktzugang.Foamed metal components 15 (like especially the one in 1c and 2c shown metal foam sandwiches with metallic outer layers 16A . 16B and foamed core layer 17 ), which are made from extruded semi-finished products 1 compared to semi-finished products that are manufactured in the rolling process, have a better starting position for market access.

Die unterschiedlichen Herstellungsarten (Walzen/Strangpressen) können an dem jeweiligen aufschäumbaren Halbzeug durch Analyse der Kornformen festgestellt werden. Bezeichnen „a“ und „b“ die in einer Ebene senkrecht zur Strangpressrichtung X bzw. Walzrichtung gemessene Kornbreite und Kornhöhe, so liegt für das erfindungsgemäß (durch Strangpressen) hergestellte Halbzeug ein Korn-Geometrieverhältnis von a/b < 1 vor, während für das konventionell (durch Walzen) hergestellte Halbzeug ein Korn-Geometrieverhältnis a/b ≈ 1 gilt.The different types of production (rollers / extrusion) can be determined on the respective foamable semi-finished product by analyzing the grain shapes. Denote "a" and "b" in a plane perpendicular to the extrusion direction X grain width and grain height measured, there is a grain-geometry ratio of a / b <1 for the semi-finished product manufactured according to the invention (by extrusion), while a grain-geometry ratio a / b ≈ 1 exists for the conventionally manufactured semi-finished product (by rolling) applies.

1a und 2a offenbaren zwei verschiedene Ausgestaltungen für den Aufbau eines in einem solchen Strangpressverfahren als Ausgangsprodukt verwendeten Strangpressblocks 2. Diese unterschiedlichen Ausgestaltungen des Strangpressblocks 2 führen im weiteren Verfahren zur Bildung unterschiedlicher aufschäumbarer Halbzeuge 1 (gemäß 1b und 2b) und schlussendlich zur Bildung unterschiedlicher geschäumter Metallbauteile 15 (gemäß 1c und 2c). 1a and 2a disclose two different configurations for the construction of an extrusion block used as the starting product in such an extrusion process 2 , These different configurations of the Extruded block 2 lead in the further process to the formation of different foamable semi-finished products 1 (according to 1b and 2 B) and ultimately to form different foamed metal components 15 (according to 1c and 2c ).

Der grundsätzliche Aufbau des Strangpressblocks 2 stimmt in beiden Ausgestaltungen gemäß 1a und 2a jedoch überein. Die Randschicht des Strangpressblocks 2 ist jeweils aus einem rohrförmigen metallischen Mantel 4 gebildet, in dessen zylindrischen Innenraum 18 eine Füllung aus einem aufschäumbarem metallischem Vormaterial 4 eingebracht wird. Dabei ist der Innenraum 18 aber nicht vollständig mit dem aufschäumbaren metallischen Vormaterial 4 ausgefüllt. Zum Herstellen des aufschäumbaren metallischen Vormaterials 4 wird ein metallisches Basispulver (z.B. Aluminium) mit einem Treibmittelpulver (z.B. TiH2) vermischt. Anschließend wird dieses Pulvergemisch mittels Axialpressens zu Blöcken vorkompaktiert. Eine nahezu 100%ige Verdichtung der vorkompaktierten Blöcke erfolgt durch Strangpressen der vorkompaktierten Blöcke zu Strangmaterial. Dieses (in 1a und 2a als Einzelplatten 12 dargestellte) Strangmaterial kann dann zu Stapeln 11 aus aufschäum-barem Vormaterial 4 geschichtet und in den rohrförmigen Mantel 3 eingelegt werden.The basic structure of the extrusion block 2 agrees in both configurations 1a and 2a however agree. The surface layer of the extrusion block 2 is made of a tubular metallic jacket 4 formed in its cylindrical interior 18 a filling made of a foamable metallic material 4 is introduced. Here is the interior 18 but not completely with the expandable metallic material 4 filled. For the production of the foamable metallic material 4 a metallic base powder (eg aluminum) is mixed with a blowing agent powder (eg TiH 2 ). This powder mixture is then precompacted into blocks by means of axial pressing. Almost 100% compression of the precompacted blocks is achieved by extruding the precompacted blocks into extruded material. This (in 1a and 2a as single plates 12 strand material can then be stacked 11 made of foamable raw material 4 layered and in the tubular jacket 3 be inserted.

Wenngleich nicht dargestellt, könnte das aufschäumbare metallische Vormaterial 4 an einer Strangpressanlage bereits zu einem Strang mit einem Querschnitt gepresst werden, der idealerweise bereits so groß, dass nur ein Stück aufschäumbares metallisches Vormaterial 4 in den rohrförmigen Mantel 3 eingelegt werden muss. Hierdurch würden sich erhebliche Zeiteinsparungen bei der Vorbereitung des losen Verbundes (Strangpressblocks 2) ergeben.Although not shown, the foamable metallic material could 4 on an extrusion press are already pressed into a strand with a cross-section that is ideally already so large that only one piece of expandable metallic primary material 4 in the tubular jacket 3 must be inserted. This would save considerable time in the preparation of the loose assembly (extrusion blocks 2 ) result.

Der vom metallischen Mantel 3 begrenzte Innenraum 18 wird mit den Stapeln 11 (oder idealerweise mit nur einem, den Innenraum 18 ausfüllenden Strang) aus aufschäumbarem Vormaterial 4 derart bestückt, dass nach dem Strangpressen der gewünschte Querschnitt des Halbzeugs 1 erreicht wird. Neben der Gesamtmenge an in den Mantelinnenraum 18 eingebrachtem aufschäumbarem Vormaterial übt auch die Positionierung der Stapel 11 im Mantelinneraum 18 einen großen Einfluss auf das Strangpressergebnis aus. Im Serienbetrieb werden Anzahl und Positionierung der Stapel 11 im Mantelinnenraum 18 daher zunächst im Tryoutbetrieb erprobt und optimiert, um dann im Serienbetrieb den Strangpressblock 2 entsprechend (manuell oder automatisiert) zusammenzusetzen.The one with the metallic coat 3 limited interior 18 is with the stacks 11 (or ideally with only one, the interior 18 filling strand) made of foamable primary material 4 equipped in such a way that after extrusion the desired cross-section of the semi-finished product 1 is achieved. In addition to the total amount in the coat interior 18 The foamable primary material introduced also practices the positioning of the stacks 11 in the cloak room 18 have a major impact on the extrusion result. In series operation, the number and positioning of the stacks 11 inside the coat 18 therefore first tested and optimized in tryout mode, then the extrusion block in series operation 2 to assemble accordingly (manually or automatically).

In beiden Ausführungsformen wird aus dem im Querschnitt kreisförmigen Strangpressblock 2 gemäß 1a und 2a jeweils ein im Querschnitt (senkrecht zur Pressrichtung X) rechteckförmiges aufschäumbares Halbzeug 1 gemäß 1b und 2b mit zwei Schmalseiten 26 und zwei Breitseiten 26 durch Strangpressen gebildet. Das aufschäumbare Halbzeug 1 besteht aus einer metallischen Decklage 6, die eine rechteckförmige Kernlage 5, welche aus der Füllung des Strangpressblocks 2 mit einem aufschäumbaren metallischen Vormaterial 4 hervorgegangen ist, sandwichartig umgibt.In both embodiments, the extrusion block is circular in cross section 2 according to 1a and 2a one each in cross section (perpendicular to the pressing direction X ) Rectangular foamable semi-finished product 1 according to 1b and 2 B with two narrow sides 26 and two broadsides 26 formed by extrusion. The foamable semi-finished product 1 consists of a metallic cover layer 6 that have a rectangular core layer 5 which from the filling of the extrusion block 2 with a foamable metallic material 4 emerged, sandwiches.

Abschließend wird das aufschäumbare Halbzeug 1 einer Wärmebehandlung in einem Ofen (z.B. Chargenofen, Induktionsofen, Band-Durchlaufofen) unterzogen, die das metallische Material der Kernlage 5 schmelzen lässt. Dabei wird das im Treibmittel (z.B. TiH2) eingeschlossene Gas (im Fall der Verwendung eines Hydrids als Treibmittel ist dies Wasserstoff) freigesetzt und das flüssige Metall aufgeschäumt. Wie ein Hefeteig geht die Schmelze auf und vermehrfacht so das Volumen des neu entstandenen Schaumwerkstoffes in der Kernschicht 17 unter Bildung eines Metalschaumsandwiches 15 gemäß 1c und 2c. Diese Kernschicht 17 besteht am Ende zu rund 85 Prozent aus Luft und nur zu rund 15 Prozent aus Metall, wobei durch Variation der Treibmittelmenge und Festlegung der Aufschäumhöhe auch andere Luft/Metall-Verhältnisse eingestellt werden können.Finally, the foamable semi-finished product 1 subjected to a heat treatment in a furnace (eg batch furnace, induction furnace, continuous belt furnace), which removes the metallic material from the core layer 5 can melt. The gas enclosed in the blowing agent (for example TiH 2 ) is released (if a hydride is used as blowing agent, this is hydrogen) and the liquid metal is foamed. The melt rises like a yeast dough and thus multiplies the volume of the newly formed foam material in the core layer 17 forming a metal foam sandwich 15 according to 1c and 2c , This core layer 17 In the end, it consists of around 85 percent air and only around 15 percent metal, although other air / metal ratios can also be set by varying the amount of blowing agent and determining the amount of foam.

Von wesentlicher Bedeutung für die vorliegende Erfindung (und daher in den beiden Ausführungsbeispielen nach 1a und 2a verwirklicht) ist, dass der metallische (nicht aufschäumbare) Mantel 3 des Strangpressblocks 2 in Umfangrichtung nicht durchgängig ausgebildet, sondern mit mindestens einer Unterbrechungsstelle S1, S2 versehen ist.Essential for the present invention (and therefore in the two embodiments according to 1a and 2a is realized that the metallic (not foamable) jacket 3 of the extrusion block 2 not continuously formed in the circumferential direction, but with at least one interruption point S1 . S2 is provided.

In weiterer Übereinstimmung der beiden Ausgestaltungen nach 1a und 2a ist der metallischen Mantel des Strangpressblocks 2 jeweils aus zwei Rohrhälften 3A, 3B gebildet, Diese Rohrhälften 3A, 3B können dadurch hergestellt werden, dass ein massives Metallrohr an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen auf Länge geschnitten wird. Im Anschluss werden die beiden Rohrhälften mit ihren Schnittflächen 7, 8 zueinander weisend wieder zu einem rohrförmigen metallischen Mantel 3 mit diametral gegenüberliegenden Unterbrechungsstellen S1, S2 zusammengesetzt.In accordance with the two configurations 1a and 2a is the metallic shell of the extrusion block 2 each from two tube halves 3A . 3B formed, these tube halves 3A . 3B can be made by cutting a solid metal tube to length at two diametrically opposed locations. Then the two pipe halves with their cut surfaces 7 . 8th facing each other again to a tubular metallic jacket 3 with diametrically opposite break points S1 . S2 composed.

Durch entsprechende, im Folgenden näher erläuterte Maßnahmen (Behandlung mit einem Trennmittel oder Einlagerung von aufschäumbarem Vormaterial 4) wird dafür gesorgt, dass die mindestens eine Unterbrechungsstelle S1, S2 des metallischen Mantels 2 auch nach dem Strangpressen in der daraus entstandenen metallischen Decklage 6 des stranggepressten Halbzeugs 1 als mindestens eine Unterbrechungsstelle S3, S4 erhalten bleibt.Through appropriate measures, which are explained in more detail below (treatment with a release agent or storage of foamable starting material 4 ) it is ensured that the at least one interruption point S1 . S2 of the metallic shell 2 even after extrusion in the resulting metallic top layer 6 of the extruded semi-finished product 1 as at least one break point S3 . S4 preserved.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäß hergestellten aufschäumbaren Halbzeugs 1 gemäß 1b und 2b besteht darin, dass es mittels Erwärmung unmittelbar nach dem Strangpressen (ohne Nachbearbeitung) zu einem dreischichtigen Metallschaumsandwich 15 gemäß 1c und 2c mit zwei abschließenden (oberen und unteren) metallischen Deckschichten 16A, 16B und einer auf maximale Höhe aufgeschäumten metallischen Kernschicht 17 überführbar ist. A major advantage of the foamable semi-finished product produced according to the invention 1 according to 1b and 2 B is that it heats up immediately after extrusion (without finishing) into a three-layer metal foam sandwich 15 according to 1c and 2c with two final (upper and lower) metallic cover layers 16A . 16B and a metallic core layer foamed to maximum height 17 is transferable.

Durch geeignete Materialwahl für die beiden Komponenten (metallischer Mantel 2 und Füllung aus aufschäumbarem metallischem Vormaterial 4) des Strangpressblocks 1 kann im daraus durch Strangpressen hergestellten Halbzeug 1 ein Sandwichaufbau aus einem niedrigschmelzenden Kemlagenmaterial und einem höherschmelzenden Decklagenmaterial bereitgestellt werden, welcher das Aufschäumen des Verbundes durch Erwärmen ermöglicht, ohne dass die massiven Decklagenteile 6A, 6B (durch Aufschmelzen, Legieren) geschädigt werden.Through a suitable choice of materials for the two components (metallic jacket 2 and filling made of foamable metallic material 4 ) of the extrusion block 1 can in the semi-finished product made from it by extrusion 1 a sandwich structure of a low-melting core layer material and a higher-melting cover layer material are provided, which enables the composite to be foamed by heating without the solid cover layer parts 6A . 6B (by melting, alloying).

Bisher war es gemäß dem Stand der Technik nach DE 10 2015 205 829 A1 nötig, bei stranggepressten Halbzeugen vor dem Aufschäumen ein Randbeschneiden (Besäumen) vorzusehen, um die metallische Decklage zu schwächen und den Verbund durch den bei der nachfolgenden Wärmebehandlung aufgebauten Schäumdruck in vertikaler Richtung annähernd frei expandieren zu können.So far it was according to the state of the art DE 10 2015 205 829 A1 In the case of extruded semi-finished products, it is necessary to provide edge trimming (trimming) before foaming in order to weaken the metallic top layer and to be able to expand the composite almost freely in the vertical direction due to the foam pressure built up during the subsequent heat treatment.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann nun auf diesen zusätzlichen Prozessschritt des Randschneidens (Besäumens) vollständig verzichtet werden. Während in DE 10 2015 205 829 A1 der Aufbau des Strangpressblocks 2 auf der Basis eines (im späteren Produkt die Randschale bildenden) massiven Metallrohres, der mit einem schäumfähigen Vormaterial aufgefüllt ist, erfolgt, wird in der hiermit vorgestellten Erfindung erstmals vorgeschlagen, den rohrförmigen metallischen Mantel 3 des Strangpressblocks 2 mit mindestens einer Unterbrechungsstellen S1, S2 entlang seine Umfangs auszustatten. Durch die Unterbrechung der Rohrkontur wird die Ausbildung einer durchgängigen Randschale verhindert und an den Profilschmalseiten 27 des aufschäumbaren, stranggepressten Halbzeugs 1 bleiben entsprechende Unterbrechungsstellen S3, S4 erhalten. Nur so kann gewährleistet werden, dass der bei der Wärmebehandlung (Aufschäumen) wirkende Schäumdruck die metallischen Decklagenteile 6A, 6B an den Unterbrechungsstellen S3, S4 unter Bildung eines dreischichtigen Metallschausandwiches 15 mit zwei Deckschichten 16A, 16B und einer maximal aufgeschäumten Kernschicht 17 vertikal (weiter) voneinander trennt.In the method according to the invention, this additional process step of edge cutting (trimming) can now be completely dispensed with. While in DE 10 2015 205 829 A1 the structure of the extrusion block 2 on the basis of a solid metal tube (forming the edge shell in the later product) which is filled with a foamable primary material, the tubular metal jacket is proposed for the first time in the invention presented here 3 of the extrusion block 2 with at least one break point S1 . S2 equip along its perimeter. The interruption of the pipe contour prevents the formation of a continuous edge shell and on the narrow sides of the profile 27 of the foamable, extruded semi-finished product 1 corresponding interruption points remain S3 . S4 receive. This is the only way to ensure that the foaming pressure acting on the heat treatment (foaming) affects the metallic cover layer parts 6A . 6B at the break points S3 . S4 forming a three-layer metal display sandwich 15 with two cover layers 16A . 16B and a maximally foamed core layer 17 separates vertically (further) from each other.

Im Strangpressblock 2 der ersten Ausführungsvariante nach 1a ist vorgesehen, dass die beiden metallischen Rohrhälften 3A, 3B mit ihren Schnittflächen 7, 8 unmittelbar aneinanderliegend wieder zu einem rohrförmigen metallischen Mantel 2 zusammengesetzt werden. Im Ergebnis bildet der metallische Mantel 2 somit eine rohrförmige Kontur, die an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen S1, S2 unterbrochen ist.In the extrusion block 2 the first variant 1a it is intended that the two metallic pipe halves 3A . 3B with their cut surfaces 7 . 8th immediately adjacent to one another to form a tubular metallic jacket 2 be put together. As a result, the metallic shell forms 2 thus a tubular contour that at two diametrically opposite points S1 . S2 is interrupted.

Der metallische Mantel 3 des Strangpressblocks 2 bildet nach erfolgter Strangpressumformung die nicht schäumfähige, metallische Randschicht des stranggepressten Halbzeugs 1, welche im Vorausgehenden und im Nachfolgenden als metallische Decklage 6 bezeichnet wird. Sie umgibt in ihrem Inneren einen Kern aus schäumfähigem metallischem Material, der im Vorausgehenden und im Nachfolgenden als aufschäumbare Kernlage 5 bezeichnet wird.The metallic coat 3 of the extrusion block 2 forms the non-foamable, metallic surface layer of the extruded semi-finished product after extrusion 1 , which in the preceding and in the following as a metallic cover layer 6 referred to as. In its interior it surrounds a core made of foamable metallic material, which in the preceding and the following is a foamable core layer 5 referred to as.

Um sicherzustellen, dass die beiden Rohrhälften 3A, 3B bei der Strangpressumformung an den unmittelbar aufeinanderliegenden Flächenbereichen nicht miteinander verschweißen und somit zwei getrennte metallischen Decklagenteile 6A, 6B im stranggepressten Halbzeug 1 erhalten bleiben, werden diese Flächenbereiche vorab, d.h. vor dem Zusammenlegen der beiden Rohrhälften 3A, 3B zur Bildung des Strangpressblocks 2, mit einem Trennmittel versehen. Dies kann z.B. durch Sprühauftrag einer als Trennmittel geeigneten Beschichtung erfolgen. Entscheidend ist, dass das Trennmittel eine optimale Trennwirkung - selbst bei hohen Strangpresstemperaturen - entfaltet. Beispielsweise können hier Trennmittel auf Grafitbasis (wie in Gießereien genutzte Schlichten) eingesetzt werden. Im Ergebnis entsteht somit nach dem Strangpressen aus dem Strangpressblock 2 mit dem unterbrochenen metallischen Mantel 3 ein aufschäumbares Halbzeug 1, das ebenfalls mit entsprechenden Unterbrechungsstellen S3, S4 in der metallischen Decklage 6 versehen ist.To ensure that the two pipe halves 3A . 3B do not weld together during extrusion forming on the surface areas lying directly on top of each other and therefore two separate metal cover layer parts 6A . 6B in the extruded semi-finished product 1 these surface areas are preserved in advance, ie before the two pipe halves are merged 3A . 3B to form the extrusion block 2 , with a release agent. This can be done, for example, by spraying a coating suitable as a release agent. It is crucial that the release agent has an optimal release effect - even at high extrusion temperatures. For example, release agents based on graphite (such as sizes used in foundries) can be used here. The result is that after the extrusion from the extrusion block 2 with the broken metallic coat 3 a foamable semi-finished product 1 , also with appropriate break points S3 . S4 in the metallic top layer 6 is provided.

Bedingt dadurch, dass im Strangpressblock 2 nach 1a die beiden Rohrhälften 3A, 3B des metallischen Mantels 3 unmittelbar aufeinander liegen und dass sich die Füllung aus aufschäumbarem metallischem Vormaterial 4 ausschließlich im Inneren des Mantels 3 befindet, weist das nach dem Strangpressen aus diesen beiden Rohrhälften 3A, 3B hervorgegangene obere und untere metallische Decklagenteil 6A, 6B nicht nur jeweils einen horizontalen Steg 13, die parallel zueinander und zur aufschäumbaren metallischen Kernlage 5 verlaufen, sondern auch jeweils zwei vertikale Stege 14A, 14B auf (siehe 1b). Diese beiden vertikalen Stege 14A, 14B sind jeweils von beiden Enden des horizontalen Stegs 14 abgewinkelt und begrenzen die aufschäumbare Kernlage 5 zu ihren beiden Seiten hin. Mit ihren Stirnflächen 7, 8 stoßen die vertikalen Stege 14A, 14B der beiden Decklagenteile 6A, 6B an den beiden Schmalseiten 27 des stranggepressten Halbzeugs 1 bündig aneinander an. Folglich werden im Querschnitt gesehen die beiden jeweils C-förmig ausgebildeten Decklagenteile 6A, 6B zu einer rechteckförmigen Ummantelung für die ebenfalls rechteckförmigen Kernlage 5 zusammengesetzt.Due to the fact that in the extrusion block 2 to 1a the two tube halves 3A . 3B of the metallic shell 3 lie directly on top of each other and that the filling is made of foamable metallic material 4 only inside the jacket 3 located after extrusion from these two tube halves 3A . 3B emerged upper and lower metallic cover layer part 6A . 6B not just one horizontal bridge each 13 that are parallel to each other and to the foamable metallic core layer 5 run, but also two vertical webs 14A . 14B on (see 1b) , These two vertical bars 14A . 14B are from both ends of the horizontal web 14 angled and limit the foamable core layer 5 on both sides. With their end faces 7 . 8th bump the vertical webs 14A . 14B of the two cover layer parts 6A . 6B on the two narrow sides 27 of the extruded semi-finished product 1 flush with each other. Consequently, in Cross section seen the two each C-shaped cover sheet parts 6A . 6B to a rectangular casing for the also rectangular core layer 5 composed.

Gemäß 1b umschließt die aus den beiden metallischen Decklagenteilen 6A, 6B bestehende Decklage 6 zwar die aufschäumbare Kernlage 5 über ihren gesamten Außenumfang. Jedoch ist diese Decklage 6 nicht als durchgängige metallische Ummantelung ausgebildet. Aufgrund der Trennmittelaufbringung ist nämlich nach dem Strangpressen die Decklage 6 ebenfalls mehrteilig aus einem oberen metallischen Decklagenteil 6A und einem unteren metallischen Decklagenteil 6B gebildet, die an den Schmalseiten 27 des Halbzeugs 1 links und rechts der aufschäumbaren Kernlage 5 mit unverbundenen Solltrennflächen (Stirnflächen 9, 10) aufeinander zu liegen kommen. Das Trennmittel gewährleistet somit, dass die beiden Rohrhälften 3A, 3B beim Verpressen nicht verschweißen und dass die entsprechenden Decklagenteile 6A, 6B infolge des bei der Wärmebehandlung des Halbzeugs 1 in der Kernlage 5 aufgebauten Schäumdrucks auseinander bewegt werden können.According to 1b encloses those of the two metallic cover layer parts 6A . 6B existing top layer 6 the foamable core layer 5 over their entire outer circumference. However, this top layer is 6 not designed as a continuous metallic sheathing. Because of the release agent application, the top layer is after the extrusion 6 also in several parts from an upper metallic cover layer part 6A and a lower metallic cover layer part 6B formed on the narrow sides 27 of the semi-finished product 1 left and right of the foamable core layer 5 with unconnected separation areas (end faces 9 . 10 ) come to lie on top of each other. The release agent thus ensures that the two pipe halves 3A . 3B do not weld during pressing and that the corresponding cover layer parts 6A . 6B due to the heat treatment of the semi-finished product 1 in the core location 5 built up foam pressure can be moved apart.

Die vertikalen Stege 14A, 14B aus (nicht schäumfähigem) metallischem Decklagenmaterial werden durch das anschließende Aufschäumen in vertikaler Richtung auseinander getrieben, bleiben jedoch auch im Metallschaumsandwich 15 als sich seitlich der aufgeschäumten Kernschicht 17 erstreckende Elemente erhalten. Diese seitlichen Elemente entfalten eine spantenähnliche versteifende Wirkung. Außerdem können diese seitlichen Elemente als metallische Kontaktstellen dienen, um durch nachfolgende thermische Fügeverfahren mehrere Metallschaumsandwiches 15 (z.B. durch Reibrührschweißen) zu einer flächigen Konstruktion bzw. Plattform zu verbinden.The vertical bars 14A . 14B of (non-foamable) metallic cover sheet material are separated by the subsequent foaming in the vertical direction, but also remain in the metal foam sandwich 15 than the side of the foamed core layer 17 extending elements received. These side elements have a rib-like stiffening effect. In addition, these lateral elements can serve as metallic contact points, by means of subsequent thermal joining processes, of several metal foam sandwiches 15 (e.g. by friction stir welding) to form a flat construction or platform.

Eine zweite, in 2a bis 2c dargestellte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines geschäumten Metallbauteils (Metallschaumsandwiches) 15 unterscheidet sich von der ersten Variante nach 1a bis 1c dahingehend, dass die in Umfangsrichtung des Strangpressblocks 2 zueinander weisenden Schnittflächen 7, 8 der beiden Rohrhälften 3A, 3B nicht (wie in 1a) bündig aneinanderstoßen. Vielmehr liegt an den diametral gegenüberliegenden Unterbrechungsstellen S1, S2 des metallischen Mantels 3 zwischen den in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen 7, 8 des metallischen Mantels 3 ein Abstand D1 vor, der nicht vom Material des metallischen Mantels 3 ausgefüllt ist. Um sicherzustellen, dass diese Unterbrechungsstellen S1, S2 des metallischen Mantels 2 nach dem Strangpressen in der metallische Decklage 6 des stranggepressten Halbzeugs 1 erhalten bleiben, ist in den Abstand D1 zwischen den zueinander weisenden Stirnflächen 7, 8 des metallischen Mantels 3 aufschäumbares metallisches Vormaterial 4 eingelagert. Somit entfällt das Auftragen eines zusätzlichen Trennmittels. Das eingelagerte aufschäumbare metallische Vormaterial 4 übernimmt die Trennung der Randschicht aktiv im Wärmebehandlungsprozess.A second, in 2a to 2c illustrated variant of the method according to the invention for producing a foamed metal component (metal foam sandwich) 15 differs from the first variant 1a to 1c in that the circumferential direction of the extrusion block 2 cutting surfaces facing each other 7 . 8th of the two tube halves 3A . 3B not (as in 1a) butt together. Rather, it lies at the diametrically opposite interruption points S1 . S2 of the metallic shell 3 between the end faces pointing in the circumferential direction 7 . 8th of the metallic shell 3 a distance D1 before that not of the material of the metallic shell 3 is filled out. To ensure that these breakpoints S1 . S2 of the metallic shell 2 after extrusion in the metallic top layer 6 of the extruded semi-finished product 1 is preserved is in the distance D1 between the facing end faces 7 . 8th of the metallic shell 3 foamable metallic material 4 stored. This eliminates the need to apply an additional release agent. The stored foamable metallic raw material 4 actively separates the surface layer in the heat treatment process.

Nach dem anschließenden Strangpressen ist gemäß 2b über die gesamte Breite des stranggepressten Halbzeugs 1 der Abstand D2 zwischen dem oberen und unteren metallischen Decklagenteil 6A, 6B von der aufschäumbaren metallischen Kernlage 5 ausgefüllt. Somit liegt, ohne dass hierfür ein nachträgliches Randbeschneiden notwendig gewesen wäre, im stranggepressten Halbzeug 1 keine die aufschäumbare Kernlage 5 durchgängig umrandende Decklage 6 vor. Vielmehr weist das aufschäumbare Halbzeug 1 nach 2b einen deutlich dreischichtigen sandwichartigen Aufbau auf, mit einer an den gegenüberliegenden Schmalseiten 27 freiliegenden Kernlage 5. Die beiden (oberen und unteren) Decklagenteile 6A, 6B behindern die aufschäumbare Kernlage 5 während der anschließenden Wärmebehandlung nicht bei Ihrer Expansion, sodass in vertikaler Richtung keine Einschränkungen in der erreichbaren Schäumhöhe vorhanden sind.After the subsequent extrusion is according to 2 B across the entire width of the extruded semi-finished product 1 the distance D2 between the upper and lower metallic cover layer part 6A . 6B from the foamable metallic core layer 5 filled. This means that the extruded semi-finished product does not require subsequent edge trimming 1 none the foamable core layer 5 continuously surrounding top layer 6 in front. Rather, the foamable semi-finished product 1 to 2 B a clearly three-layer sandwich-like structure, with one on the opposite narrow sides 27 exposed core location 5 , The two (upper and lower) top layer parts 6A . 6B hinder the foamable core layer 5 during the subsequent heat treatment not during your expansion, so that there are no restrictions in the vertical direction in the achievable foam height.

Außerdem wird durch die geteilte Ausführung des Strangpressblocks 2 nach 1a und 2a mit mehreren metallischen Mantelteilen 3A, 3B die Möglichkeit geschaffen, dass daraus hergestellte Metallschaumsandwich 15 nach 1c und 2c flexibel an die im jeweiligen Einsatzfall vorliegenden Beanspruchungen anzupassen. Diese Anpassungsfähigkeit des Verbundes an den Belastungsfall wird durch gezielte Beeinflussung der (chemischen und/oder physikalischen und/oder mechanischen) Eigenschaften der metallischen Deckschichten 16A, 16B des Metallschaumsandwiches 15 ermöglicht.In addition, the split design of the extrusion block 2 to 1a and 2a with several metallic shell parts 3A . 3B created the possibility that the metal foam sandwich made from it 15 to 1c and 2c adapt flexibly to the stresses in the respective application. This adaptability of the composite to the load case is achieved by deliberately influencing the (chemical and / or physical and / or mechanical) properties of the metallic cover layers 16A . 16B of the metal foam sandwich 15 allows.

Von der durch das erfindungsgemäße Verfahren gebotenen Möglichkeit zur flexiblen Realisierung lokal angepasster Eigenschaften im geschäumten Metallbauteil 15 kann insbesondere bei Metallschaumsandwiches für den Fußbodenaufbau (z.B. in einem Schienenfahrzeug) vorteilhaft Gebrauch gemacht werden. Hier könnte die eine Rohrhälfte 3A des metallischen Mantels 3, welche im späteren Metallschaumsandwich 15 die obere (ausschließlich trittsicher und beschädigungssicher zu gestaltende) Deckschicht 16A bildet, bspw. aus einer selbstaushärtenden Legierung hergestellt werden, wohingegen für die andere Rohrhälfte 3B des metallischen Mantels 3, aus der später die untere Deckschicht 16B des Metallschaumsandwiches 15 entsteht, die Herstellung aus einer metallischen Legierung zur Aufnahme großer belastungsspezifischer Zuglasten von Vorteil wäre. Auf derartige endverwendungsbezogene Anpassungen, die in einem Walzverbund nahezu unmöglich sind, kann im hierin beschriebenen Strangpressprozess individuell und auftragsbezogen reagiert werden.The possibility offered by the method according to the invention for the flexible implementation of locally adapted properties in the foamed metal component 15 can be used to advantage particularly in the case of metal foam sandwiches for floor construction (for example in a rail vehicle). Here could be a pipe half 3A of the metallic shell 3 which in the later metal foam sandwich 15 the upper (only sure-footed and damage-proof) top layer 16A forms, for example. Are made of a self-hardening alloy, whereas for the other tube half 3B of the metallic shell 3 , from which the lower top layer will later be made 16B of the metal foam sandwich 15 arises, the production of a metallic alloy for absorbing large load-specific tensile loads would be advantageous. On such end-use-related adjustments in a rolled composite are almost impossible, can be reacted individually and order-related in the extrusion process described here.

Die vorab dargestellten Anordnungen einer Teilung der umlaufenden Kontur des Ausgangsmaterials erlauben nicht nur eine Variation der Deckblechmaterialien sondern auch eine Variation der Deckblechdicken. Angepasst auf den Anwendungsfall kann man mit der Verwendung unterschiedlicher Decklagenstärken individuell auf die jeweilige Belastung reagiert und das jeweils optimale Verhältnis erreicht werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist z.B. problemlos ein Halbzeug 1 mit einem dünneren oberen Decklagenteil 6A (zur Übernahme von lediglich Schutz-/Abdeckfunktionen bzgl. des Schaumkerns) und einem dickeren unteren Decklagenteil 6B (zur Übernahme struktureller Tragfunktionen) realisierbar.The previously described arrangements for dividing the circumferential contour of the starting material not only allow a variation of the cover sheet materials but also a variation of the cover sheet thicknesses. Adapted to the application, you can react individually to the respective load with the use of different cover layer thicknesses and the optimal ratio can be achieved. With the method according to the invention, for example, a semi-finished product is problem-free 1 with a thinner top cover layer 6A (to take over only protective / covering functions with respect to the foam core) and a thicker lower cover layer part 6B (to take over structural load-bearing functions).

3a bis 3c zeigen in stark schematisierter Darstellung die Hauptkomponenten einer Strangpresse 19, die erfindungsgemäß zur Herstellung eines aufschäumbaren Halbzeugs 1 mit verbesserten Qualitätseigenschaften eingesetzt werden kann. 3a to 3c show the main components of an extrusion press in a highly schematic representation 19 , According to the invention for the production of a foamable semi-finished product 1 can be used with improved quality properties.

In Übereinstimmung zu 1b und 2b ist das Endprodukt (langgestrecktes Halbzeug 1) des Strangpressverfahrens im Querschnitt (senkrecht zur Strangpressrichtung X) rechteckig und flach ausgebildet. In der Regel sind aber die Rezipienten (Blockaufnehmer) einer Strangpresse im Querschnitt zylindrisch gestaltet. Aufgrund dieser Konstellation kann es möglich sein, dass die Ausbildung der nicht schäumfähigen Decklage 6 (Strangschale) über die Stranglänge schwankt und somit das spätere Sandwich 15 Deckschichten 16A, 16B mit Abweichungen in den Dicken aufweist.In accordance with 1b and 2 B is the end product (elongated semi-finished product 1 ) of the extrusion process in cross section (perpendicular to the extrusion direction X ) rectangular and flat. As a rule, however, the recipients (block receivers) of an extrusion press have a cylindrical cross section. Because of this constellation, it may be possible that the formation of the non-foamable top layer 6 (Strand shell) fluctuates over the length of the strand and thus the later sandwich 15 facings 16A . 16B with deviations in thickness.

Die dargestellte direkte Strangpresse 19 besteht in Übereinstimmung zu konventionellen Metallstrangpressen aus einem Rezipienten (Aufnehmer) 20 mit einer Rezipientenkammer (Aufnehmerraum, Hautpverdrängerraum) 21 zur Aufnahme des zu verpressenden Strangpressblocks 2, einer am Austrittsende des Rezipienten 20 angeordneten Strangpressmatrize 24 und einem gleichachsig mit dem Rezipienten 20 liegenden Strangpressstempel 22. Das Pressgut in Form des Strangpressblocks 2 wird in die Rezipientenkammer 21 eingesetzt und mit Hilfe des Strangpressstempels 22 bis auf eine geringe Restmenge ausgepresst. Die Form der stranggepressten Halbzeugs 1 wird durch die Gestalt der Matrizenöffnung 25 bestimmt. Im vorliegenden Fall wird so ein langgestrecktes Halbzeug 1 mit einem, der Matrizenöffnung 25 entsprechenden rechteckförmigen Querschnitt, das eine Schmalseite 27 und eine Breitseite 26 aufweist, hergestellt.The direct extrusion press shown 19 Consists of a recipient (pick-up) in accordance with conventional metal extrusion presses 20 with a recipient chamber (sensor room, skin displacement room) 21 to hold the extrusion block to be pressed 2 , one at the exit end of the recipient 20 arranged extrusion die 24 and one coaxial with the recipient 20 lying extrusion stamp 22 , The material to be pressed in the form of the extrusion block 2 is in the recipient chamber 21 used and with the help of the extrusion stamp 22 squeezed out to a small remaining amount. The shape of the extruded semi-finished product 1 is determined by the shape of the die opening 25 certainly. In the present case, it becomes an elongated semi-finished product 1 with one, the die opening 25 corresponding rectangular cross-section, which is a narrow side 27 and a broadside 26 has produced.

Alternativ zu dieser dargestellten direkten Strangpresse 19 könnte jedoch auch eine indirekte Strangpresse zur Herstellung des aufschäumbaren Halbzeugs 1 verwendet werden. In einer solchen indirekten Strangpresse ist die Matrize vor einem feststehenden, hohlen Stempel angeordnet und beim Pressvorgang wird der hinten verschlossene Rezipient über die Matrize geschoben und damit der lose Verbund durch die Matrize und den hohlen Stempel gepresst.As an alternative to the direct extrusion press shown 19 could, however, also use an indirect extrusion press to produce the foamable semi-finished product 1 be used. In such an indirect extrusion press, the die is arranged in front of a fixed, hollow punch and during the pressing process the recipient, which is closed at the back, is pushed over the die and thus the loose bond is pressed through the die and the hollow punch.

In 3a ist der an der freien Stirnfläche eines Strangpresstempels 22 vorgesehene Presseinsatz (Pressscheibe) 23 in einer Frontansicht rechtwinklig zur Strangpressrichtung X zusammen mit dem von diesem Presseinsatz 23 verpressten Strangpressblock 2 gezeigt. Als Strangpressblock 2 wird ein loser Verbund aus zwei metallischen Deckblechen und einem dazwischen angeordneten aufschäumbaren Blech in den Rezipienten 20 eingelegt und dann verpresst. Die in 3a gezeigten Außenabmessungen des Presseinsatzes 23 sind nur geringfügig kleiner als die Innenabmessungen der Rezipientenkammer 21 des Rezipienten 20, sodass der Presseinsatz 23 annähernd passgenau in die Rezipientenkammer 21 einzutauchen vermag.In 3a is that on the free face of an extrusion die 22 intended press insert (press washer) 23 in a front view perpendicular to the extrusion direction X along with that from this press insert 23 pressed extrusion block 2 shown. As an extrusion block 2 becomes a loose composite of two metallic cover sheets and a foamable sheet arranged in between in the recipient 20 inserted and then pressed. In the 3a shown external dimensions of the press insert 23 are only slightly smaller than the internal dimensions of the recipient chamber 21 of the recipient 20 , so that the press insert 23 almost a perfect fit in the recipient chamber 21 is able to immerse.

Die Besonderheit der Strangpresse 19 bildet der Rezipient 20, welcher mit einer im Querschnitt (senkrecht zur Strangpressrichtung X) rechteckförmigen Rezipien-tenkammer 21 ausgestattet ist, wobei auch der Presseinsatz 23 außen rechteckförmig ausgebildet ist. Um eine gleichbleibende Wanddicke zu erzielen, kann der Rezipient 20 zudem eine an den Querschnitt der Rezipientenkammer 21 angepasste rechteckförmige Außenkontur aufweisen.The specialty of the extrusion press 19 forms the recipient 20 , which has a cross section (perpendicular to the extrusion direction X ) rectangular recipient chamber 21 is equipped, including the press insert 23 outside is rectangular. In order to achieve a constant wall thickness, the recipient can 20 also one to the cross section of the recipient chamber 21 have adapted rectangular outer contour.

Dadurch, dass die Rezipentenkammer 21 in Übereinstimmung zum stranggepressten Halbzeug 1 einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist, wird ein gleichmäßigerer Materialfluss während des Strangpressens gewährleistet, der Dickenschwankungen der metallischen Decklage 6 im stranggepressten Halbzeug 1 entgegenwirkt. Außerdem können durch die in 3a dargestellte Verrundung der Ecken 29 des Querschnitts des Presseinsatzes 23 und somit des entsprechenden Querschnitts der Rezipientenkammer 21 Spannungsspitzen weiter abgebaut und das Aufreißen des Presseinsatzes 23 und des Rezipienten 20 im Kantenbereich zuverlässig verhindert werden. Gerade im Rezipienten 20 müssen diese Spannungsspitzen an den Kanten vermieden bzw. reduziert werden, weil die wirkenden Kräfte beim Strangpressen sonst den Rezipienten 20 sprengen können. Auch für das Werkzeug (Presseinsatz 23) ergibt sich eine längere Standzeit, wenn die Ecken 29 eingerundet sind. In that the recipient chamber 21 in accordance with the extruded semi-finished product 1 has a rectangular cross-section, a more uniform material flow is guaranteed during the extrusion, the thickness fluctuations of the metallic cover layer 6 in the extruded semi-finished product 1 counteracts. In addition, through the in 3a Rounding of the corners shown 29 the cross section of the press insert 23 and thus the corresponding cross-section of the recipient chamber 21 Voltage peaks further reduced and the tearing of the press insert 23 and the recipient 20 can be reliably prevented in the edge area. Especially in the recipient 20 these stress peaks at the edges must be avoided or reduced, because otherwise the forces exerted during extrusion will affect the recipient 20 can blow up. Also for the tool (press insert 23 ) there is a longer service life if the corners 29 are rounded.

Wie 3a und 3b zu entnehmen ist, wird der Strangpressblock 2 in die Rezipientenkammer 21 der Strangpresse 19 eingelegt, um mithilfe des Presseinsatzes 23 des (z.B. hydraulisch betriebenen) Strangpressstempels 22 durch die formgebende Strangpressmatrize 24 gepresst zu werden. Der Strangpressblock 2 weist dabei in Abweichung zu den in 1a und 2a gezeigten Ausgestaltungen und in Übereinstimmung mit der Rezipienten-kammer 21 senkrecht zur Pressrichtung X gesehen ebenfalls eine im Querschnitt rechteckförmige Kontur mit verrundeten Ecken 29 auf.How 3a and 3b can be seen, the extrusion block 2 in the container chamber 21 the extrusion press 19 inserted to using the crimping insert 23 of the (e.g. hydraulically operated) extrusion die 22 through the shaping extrusion die 24 to be pressed. The extrusion block 2 differs from those in 1a and 2a shown configurations and in accordance with the recipient chamber 21 perpendicular to the pressing direction X also seen a rectangular cross-section with rounded corners 29 on.

Des Weiteren ist aus 3a und 3b erkennbar, dass der Querschnitt des Strangpressblocks 2 einen dreischichtigen Aufbau aus zwei Deckschichten und einer dazwischenliegenden Kernschicht aufweist. Als Deckschichtmaterialien finden bevorzugt Bleche aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen Verwendung, wobei aber auch der Einsatz anderer Materialien (z.B. Stahl, Kupfer ... ) möglich ist. Als Kernschichtmaterial wird ein aufschäumbares metallisches Vormaterial (vorverdichtete Pulvermischung 4 aus Treibmittel und Aluminium oder einer Aluminiumlegierung) verwendet.Furthermore is out 3a and 3b recognizable that the cross section of the extrusion block 2 has a three-layer structure consisting of two cover layers and an intermediate core layer. Sheets of aluminum or aluminum alloys are preferably used as cover layer materials, although the use of other materials (for example steel, copper ...) is also possible. A foamable metallic primary material (precompacted powder mixture) is used as the core layer material 4 made of blowing agent and aluminum or an aluminum alloy).

Wird ein solcher Strangpressblock 2 beim Verfahren des Strangpressstempels 22 durch die Strangpressmatrize 24 zur Herstellung des stranggepressten Halbzeugs 1 verpresst, so sorgt der Abstand zwischen den beiden metallischen Deckschichten dafür, dass diese während der Strangpressumformung nicht miteinander in Berührung kommen und verschweißt werden. Infolgedessen bleibt der dreischichtige, sandwichartige Aufbau im stranggepressten Halbzeug 1 mit zwei metallischen Decklagenteilen und einer dazwischenliegenden aufschäumbaren Kernlage erhalten.Such an extrusion block 2 when moving the extrusion die 22 through the extrusion die 24 for the production of the extruded semi-finished product 1 pressed, the distance between the two metallic cover layers ensures that they do not come into contact with one another during the extrusion and are welded. As a result, the three-layer, sandwich-like structure remains in the extruded semi-finished product 1 obtained with two metallic cover layer parts and an intermediate foamable core layer.

Des Weiteren kann in durch den Materialfluss definierten Grenzen ein Wechsel der chemischen Zusammensetzung zwischen oberer und unterer Deckschicht des Metallschaumsandwiches erfolgen. In diesem Fall können die voneinander durch die aufschäumbare Kernschicht getrennten Deckbleche des Strangpressblocks 2 aus verschiedenen metallischen Legierungen hergestellt worden.Furthermore, the chemical composition can be changed between the upper and lower cover layers of the metal foam sandwich within limits defined by the material flow. In this case, the cover plates of the extrusion block separated from one another by the foamable core layer can be used 2 made from various metallic alloys.

Wie aus dem Vergleich von 3a mit 3c ersichtlich, stimmt die Länge L1 der Breitseite 26 der Matrizenöffnung 25 mit der Länge L3 der zu dieser Breitseite 26 parallelen Seite 28 des rechteckförmigen Querschnitts des Presseinsatzes 23 und somit auch der Rezipientenkammer 21 zumindest annähernd überein. Da gemäß 3a der Querschnitt des Presseinsatzes 23 wiederum mit dem Querschnitt des von ihm gepressten Strangpressblocks 2 übereinstimmt, lässt sich feststellen, dass die Breite (Länge L1 der Breitseite 26) des stranggepressten Halbzeugs 1 zumindest annähernd der Breite (Länge L3 der zur Breitseite 26 parallelen Seite) des Strangpressblocks 2 entspricht.As from the comparison of 3a With 3c the length is correct L1 the broadside 26 the die opening 25 with the length L3 the to this broadside 26 parallel side 28 of the rectangular cross section of the press insert 23 and thus also the recipient chamber 21 at least approximately. Because according to 3a the cross section of the press insert 23 again with the cross section of the extrusion block he pressed 2 matches, it can be seen that the width (length L1 the broadside 26 ) of the extruded semi-finished product 1 at least approximately the width (length L3 the broadside 26 parallel side) of the extrusion block 2 equivalent.

Durch die vorerläuterten Querschnittsgestaltungen in der Strangpresse 19 findet vorteilhafterweise beim Strangpressen in erster Linie eine Dickenabnahme statt, indem die Gesamtdicke L4 des Strangpressblocks 2 auf die Länge L2 der Schmalseite 27 der Matrizenöffnung 25 reduziert wird. Hierdurch wird der Materialfluss beim Strangpressen optimiert. Variationen in der Schichtdicke der metallischen Decklage 6, die sich bei der Verwendung einer zylindrischen Rezipientenkammer 21 regelmäßig ergeben, können somit ausgeschlossen oder zumindest sehr klein gehalten werden.Due to the previously explained cross-sectional designs in the extrusion press 19 In extrusion, there is advantageously primarily a decrease in thickness by the total thickness L4 of the extrusion block 2 on the length L2 the narrow side 27 the die opening 25 is reduced. This optimizes the material flow during extrusion. Variations in the layer thickness of the metallic top layer 6 that arise when using a cylindrical recipient chamber 21 result regularly, can thus be excluded or at least kept very small.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eine aufschäumbaren Halbzeugs 1 bzw. eines geschäumten Metallbauteils 15 sind hinsichtlich seines Anwendungsgebietes kaum Grenzen gesetzt. Gegenüber DE 10 2015 205 829 A1 erlaubt die hierin geschilderte Erfindung eine Fertigung von Sandwiches ohne Randbeschnitt und verbessert das Ausbringen deutlich bei niedrigerem Fertigungsaufwand. Aufgrund dieser Vorteile sind als Hauptanwendungsgebiete die Gebiete Leichtbau, Leichtbaukonstruktion, Konstruktion, tragende Konstruktion, biegesteife Konstruktion, Schwingungsdämpfung und Energieabsorption zu nennen. Solche Anwendungsgebiete spielen v.a. in den Industriebereichen Maschinenbau, Werkzeugmaschinenbau, Schiffbau, Schienenfahrzeugbau, Nutzfahrzeugbau, Bauwesen, Automobilbau, Verfahrenstechnik, Verpackung eine wichtige und immer bedeutendere Rolle.The inventive method for producing a foamable semi-finished product 1 or a foamed metal component 15 there are hardly any limits regarding its area of application. Across from DE 10 2015 205 829 A1 The invention described herein allows sandwiches to be produced without edge trimming and significantly improves the output with lower production costs. Because of these advantages, the main areas of application are lightweight construction, lightweight construction, construction, load-bearing construction, rigid construction, vibration damping and energy absorption. Such areas of application play an important and increasingly important role, particularly in the industrial sectors of mechanical engineering, machine tool construction, shipbuilding, rail vehicle construction, commercial vehicle construction, construction, automotive engineering, process engineering and packaging.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
aufschäumbares Halbzeugfoamable semi-finished product
22
StrangpressblockExtruded block
33
metallischer Mantelmetallic coat
3A, 3B3A, 3B
metallisches Mantelteil, Rohrhälftemetallic jacket part, tube half
44
aufschäumbares metallisches Vormaterialfoamable metallic material
55
aufschäumbare metallische Kernlagefoamable metallic core layer
66
metallische Decklagemetallic top layer
6A, 6B6A, 6B
(obere und untere) metallische Decklagenteil(upper and lower) metallic cover layer part
7, 87, 8
in Umfangsrichtung weisende Stirnfläche (Schnittfläche) des Mantelteilsin the circumferential direction end face (cut surface) of the jacket part
9, 109, 10
in Umfangsrichtung weisende Stirnfläche der Decklageend face of the cover layer pointing in the circumferential direction
1111
Stapel aus aufschäumbarem metallischen VormaterialStack of foamable metallic material
1212
Einzelplatte aus aufschäumbarem metallischen VormaterialSingle sheet made of foamable metallic material
1313
horizontaler Steg des metallischen Decklagenteilshorizontal web of the metallic cover layer part
14A, 14B14A, 14B
vertikaler Steg des metallischen Decklagenteilsvertical web of the metallic cover layer part
1515
geschäumtes Metallbauteil (Metallschaumsandwich)foamed metal component (metal foam sandwich)
16A, 16B16A, 16B
metallische Deckschichtmetallic top layer
1717
aufgeschäumte metallische Kernschichtfoamed metallic core layer
1818
Innenrauminner space
1919
Strangpresseextruder
2020
Rezipientrecipient
2121
Rezipientenkammercontainer chamber
2222
StrangpressstempelExtruded Temple
2323
Presseinsatzpressing insert
2424
Strangpressmatrizeextrusion die
2525
Matrizenöffnungdie opening
2626
Breitseite der MatrizenöffnungBroad side of the die opening
2727
Schmalseite der MatrizenöffnungNarrow side of the die opening
2828
zur Breitseite der Matrizenöffnung parallele Seite des Strangpressblocksside of the extrusion block parallel to the broad side of the die opening
2929
verrundete Eckenrounded corners
D1D1
Abstand zwischen Stirnflächen des metallischen MantelsDistance between end faces of the metallic shell
D2D2
Abstand zwischen Stirnflächen der metallischen DecklageDistance between end faces of the metallic cover layer
L1L1
Länge der Breitseite der MatrizenöffnungLength of the broad side of the die opening
L2L2
Länge der Schmalseite der MatrizenöffnungLength of the narrow side of the die opening
L3L3
Länge der zur Breitseite parallelen Seite des StrangpressblocksLength of the side of the extrusion block parallel to the broad side
L4L4
Gesamtdicke des StrangpressblocksTotal thickness of the extrusion block
S1, S2S1, S2
Unterbrechungsstelle des MantelteilsInterruption point of the jacket part
S3, S4S3, S4
Unterbrechungsstelle der DecklageInterruption of the top layer
XX
Pressrichtungpressing direction

Claims (14)

Verfahren zum Herstellen eines aufschäumbaren Halbzeugs (1), umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines Strangpressblocks (2), der einen metallischen Mantel (3) und eine Füllung aus einem aufschäumbaren metallischen Vormaterial (4) aufweist, wobei der metallische Mantel (3) an mindestens einer Stelle (S1, S2) seines Umfangs unterbrochen ist; und b) Strangpressen des Strangpressblocks (2), um ein stranggepresstes aufschäumbares Halbzeug (1) mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage (5) und einer diese Kernlage (5) umgebenden metallischen Decklage (6) zu erhalten, wobei diese Decklage (6) an mindestens einer Stelle (S3, S4) ihres Umfangs unterbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Mantel (3) in der Form eines Hohlzylinders aus zwei voneinander getrennten Rohrhälften (3A, 3B) aufgebaut wird.Method for producing a foamable semi-finished product (1), comprising the following steps: a) providing an extrusion block (2) which has a metallic shell (3) and a filling made of a foamable metallic primary material (4), the metallic shell (3 ) is interrupted at least at one point (S1, S2) of its circumference; and b) extruding the extrusion block (2) in order to obtain an extruded, foamable semi-finished product (1) with a foamable metallic core layer (5) and a metallic cover layer (6) surrounding this core layer (5), said cover layer (6) being attached to at least a point (S3, S4) of its circumference is interrupted, characterized in that the metallic jacket (3) is constructed in the form of a hollow cylinder from two separate tube halves (3A, 3B). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterbrechungsstelle (S1, S2) des metallischen Mantels (3) zwei in Umfangsrichtung weisende Stirnflächen (7, 8) des metallischen Mantels (3) bündig aneinanderstoßen.Procedure according to Claim 1 , characterized in that at the point of interruption (S1, S2) of the metallic shell (3) two end faces (7, 8) of the metallic shell (3) pointing in the circumferential direction abut one another flush. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Unterbrechungsstelle (S1, S2) aneinanderstoßenden Stirnflächen (7, 8) des metallischen Mantels (3) mit einem Trennmittel versehen sind, um sicherzustellen, dass nach dem anschließenden Strangpressen eine entsprechende Unterbrechungsstelle (S3, S4) in der metallischen Decklage (6) erhalten bleibt.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the end faces (7, 8) of the metallic jacket (3) which abut one another at the interruption point (S1, S2) are provided with a separating agent in order to ensure that a corresponding interruption point (S3, S4) in after the subsequent extrusion the metallic cover layer (6) is retained. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterbrechungsstelle (S1, S2) des metallischen Mantels (3) zwei in Umfangsrichtung weisende Stirnflächen (7, 8) des metallischen Mantels (3) voneinander im Abstand (D1) stehen.Procedure according to Claim 1 , characterized in that at the point of interruption (S1, S2) of the metallic shell (3) two end faces (7, 8) of the metallic shell (3) pointing in the circumferential direction are at a distance (D1) from one another. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abstand (D1) zwischen den in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen (7, 8) des metallischen Mantels (3) aufschäumbares metallisches Vormaterial (4) eingelagert wird, wobei nach dem anschließenden Strangpressen der entsprechende Abstand (D2) zwischen den in Umfangsrichtung weisenden Stirnflächen (9, 10) der metallischen Decklage (6) von der aufschäumbaren metallischen Kernlage (5) ausgefüllt ist.Procedure according to Claim 4 , characterized in that in the distance (D1) between the circumferentially facing end faces (7, 8) of the metallic shell (3) foamable metallic material (4) is embedded, with the corresponding distance (D2) between the subsequent extrusion end faces (9, 10) of the metallic cover layer (6) pointing in the circumferential direction are filled by the foamable metallic core layer (5). Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Mantel (3) des Strangpressblocks (2) an zwei Stellen (S1, S2) seines Umfangs unterbrochen ist, sodass sich der metallische Mantel (3) aus zwei voneinander getrennten Mantelteilen (3A, 3B) und die nach dem Strangpressen erhaltene metallische Decklage (6) des Halbzeugs (1) aus zwei voneinander getrennten Decklagenteilen (6A, 6B) zusammensetzt.Method according to at least one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the metallic shell (3) of the extrusion block (2) is interrupted at two points (S1, S2) around its circumference, so that the metallic shell (3) is made up of two separate jacket parts (3A, 3B) and the metallic cover layer (6) of the semifinished product (1) obtained after the extrusion is composed of two separate cover layer parts (6A, 6B). Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die beiden Mantelteile (3A, 3B) und somit die beiden Decklagenteile (6A, 6B) bezüglich ihrer Dicke und/oder ihrer chemischen Zusammensetzung voneinander unterscheiden.Procedure according to Claim 6 , characterized in that the two jacket parts (3A, 3B) and thus the two cover layer parts (6A, 6B) differ from each other in terms of their thickness and / or their chemical composition. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Mantel (3) an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen (S1, S2) seines Umfangs unter Ausbildung zweier in Umfangsrichtung gleich großer metallischer Mantelteile (3A, 3B) unterbrochen ist, wobei nach dem anschließenden Strangpressen als Halbzeug (1) eine Sandwichstruktur mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage (5), die zwischen einem oberen und einem unteren metallischen Decklagenteil (6A, 6B) angeordnet ist, erhalten wird.Method according to at least one of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the metallic jacket (3) is interrupted at two diametrically opposite points (S1, S2) along its circumference, forming two metallic jacket parts (3A, 3B) of equal size in the circumferential direction, after the subsequent extrusion as a semi-finished product (1), a sandwich structure with a foamable metallic core layer (5), which is arranged between an upper and a lower metallic cover layer part (6A, 6B), is obtained. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aufschäumbare metallische Vormaterial (4) den vom metallischen Mantel (3) begrenzten Innenraum (18) nicht vollständig ausfüllt und im Innenraum (18) so angeordnet wird, dass anschließend das stranggepresste aufschäumbare Halbzeug (1) mit einem gewünschten Querschnitt hergestellt wird.Method according to at least one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the foamable metallic starting material (4) does not completely fill the interior (18) delimited by the metallic jacket (3) and is arranged in the interior (18) such that the extruded foamable semi-finished product (1) is produced with a desired cross section. Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das aufschäumbare metallische Vormaterial (4) in Form mehrerer zu Stapeln (11) angeordneter Einzelplatten (12) in den vom metallischen Mantel (3) begrenzten Innenraum (18) eingebracht wird.Method according to at least one of the preceding claims 1 to 9, characterized in that the foamable metallic primary material (4) in the form of a plurality of individual plates (12) arranged in stacks (11) is introduced into the interior space (18) delimited by the metallic shell (3) , Halbzeug (1) mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage (5) und einer diese Kernlage (5) umgebenden metallischen Decklage (6), dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.Semifinished product (1) with a foamable metallic core layer (5) and a metallic cover layer (6) surrounding this core layer (5), characterized in that it is produced by a method according to at least one of the preceding claims 1 to 10. Halbzeug (1) gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Sandwichstruktur mit einer aufschäumbaren metallischen Kernlage (5), die zwischen einem oberen und einem unteren metallischen Decklagenteil (6A, 6B) angeordnet ist, aufweist.Semi-finished product (1) according to Claim 11 , characterized in that it has a sandwich structure with a foamable metallic core layer (5) which is arranged between an upper and a lower metallic cover layer part (6A, 6B). Halbzeug (1) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und der untere metallische Decklagenteil (6A, 6B) jeweils parallel zueinander und zur aufschäumbaren metallischen Kernlage (5) verlaufend einen horizontalen Steg (13) aufweisen, von dessen beiden Enden sich jeweils ein die aufschäumbare Kernlage (5) seitlich begrenzender vertikaler Steg (14A, 14B) erstreckt.Semi-finished product (1) according to Claim 12 , characterized in that the upper and the lower metallic cover layer part (6A, 6B) each have a horizontal web (13) running parallel to each other and to the foamable metallic core layer (5), from each end of which there is a foamable core layer (5). laterally delimiting vertical web (14A, 14B) extends. Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Metallbauteils (15), umfassend ein Verfahren gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10 und dadurch gekennzeichnet, dass als nachfolgender Schritt ein c) Aufschäumen des stranggepressten aufschäumbaren Halbzeugs (1) zu einem geschäumten Metallbauteil (15) mit mindestens einer metallischen Deckschicht (16A, 16B) und einer aufgeschäumten metallischen Kernschicht (17) erfolgt.Method for producing a foamed metal component (15), comprising a method according to at least one of the preceding claims 1 to 10 and characterized in that, as a subsequent step, c) foaming the extruded, foamable semi-finished product (1) into a foamed metal component (15) with at least a metallic cover layer (16A, 16B) and a foamed metallic core layer (17).
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