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Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Hohlkörpern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausformung von aus mehreren Metallschichten bestehenden
hohlkörpern, wobei deren Dicke und Verteilung über die Wandungen vorgebbar sind.
Im besonderen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Stoßpressen von
Behältern aus dohlingen gerichtet, die zufolge ihrer Zusammensetzung aus mehreren
metallen durch geeignete Ausformung Gegenstände ergeben, deren Wandungen sich aus
mehreren Schichten zusammensetzen.
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Für Extrudierverfahren, bei denen durch Stoßpressen zufolge entsprechender
Kraftbeaufschlagung die Ausformung von Metall zu hohlen Gegenständen erfolgt, bedient-man
sich beispielweise eines Stempels oder Dornes, der in den Hohlraum einer mit dem
Metallrohling beaufschlagten Formmatrize eingestoßen wird, wobei ein entsprechender
Zwischenraum zwischen den Wandungen der Hohlform und dem Stempel vorgegeben ist,
zwischen dem das Metall ausgepreßt wird. Im allge meinen wird ein flacher zylindrischer
rohling aus einem einzelnen
Metall auf dem Boden der Honlform in
Stellung gebracht.
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Durch das Einbringen des Stempels in die Hohlform wird zufolge großer
Kraftbeaufschlagung das leichter fließende metall des Rohlings in bezug auf das
Metall des Stempels und des Sormblockes aus der hohlform zufolge des Zwischen raumes
zwischen Stempel und Hohlformwandung zwischen diesen herausextrudiert. Die äußere
Beschaffenheit des derart ausgeformten Gegenstandes wirci somit durch die Form des
Hohlraumes im Formblock und durch die Form des Stempels bestimmt und im besonderen
aucii durch den Kopf des Stempels Sowohl der Stempel als auch der diesen während
des Extrudiervorganges aufnehmende Hohlraum des Formblockes können unterschiedlichste
Querschnittsformen aufweisen, wobei Stempel und Hohlform zueinander entsprechend
komplementär ausgebildet sein müssen und der lichte Abstand zwiscnen beiden so gewählt
sein muß, daß der auszuformende Gegenstand mit einer im wesentlichen gleichbleibenden
linearen Rate ausgepreßt wird, um die große in Längsrichtun@ wirkende Abscherbelastung
auf die verhältnismäßig dünnen Wandungen des Gegenstandes zu vermeiden.
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Der örtlich ansetzende Druck ist geeignet, die erforderlichen Fließeigenschaften
des Metalls zwischen nolllform und Stempel aufzubringen, so dad dieses entlang des
Zwischenraumes
zwischen Hohlform und Stempel ausgepreßt wird. Sobald das Metall durch den lichten
abstand zwischen Stempel und Hohlform ausgepreßt ist, unterliegt es nicht es mehr
der zuvor hohen Druckbeaufschlagung, wobei sich in der ausgepreßten Form selbst
hält. Im allgemeinen ist der Dorn mit entsprechend zurückgesetzten Wandungen entlang
des Bodenabschnittes beaufschlagt, mittels der die Reibung zwischen Dorn und auszuformendem
Gegenstand herabgesetzt werden soll und wodurch darüber hinaus die Entnahme des
ausgeformten Gegenstandes von dem Dorn erleichtert werden soll.
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Es sind Stoßpreßverfahren für Verbundextrusionen gemäß der US-Patentschrift
o. q 197 857 in Vorschlag gebracht worden. Bei derartigen Verfahren ist die Kombination
unterschiedlicher metalle jedoch nur als Bodenplatte, in Form von Decselringen oder
in Teile vorgesehen, die im wesentlichen quer zu den wandungen des Gegenstandes
verlaufen.
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bs ist daher eine Aufgabe der vorliegenden erfindung, ein Verfahren
zur Ausformung hohler Gegenstände zu schaffen, die aus einer Mehrzahl von Metallen
auch in deu wandungsbereichen bestehen, wobei deren Gesamtheit oder Teile hiervon
aus Schichten unterschiedlicher Metalle ausgeformt sind.
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Mitsels des erfindungsgemäßen Verfahrens soll die Ausformung durch
Stoßpressen für Gegenstände möglich werden, deren Inneres aus einem Metall und deren
Äußeres aus einem anderen Metall besteht.
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Es wird ein Verfahren zur Ausformung von zusammengesetzten Metallgegenständen
in Vorschlag gebracht, wobei die einzelnen Schichtungen des Gegenstandes derart
fest miteinander in Verbindung stehen, daß dieser Gegenstand in sich eine geschlosbene
einheit bildet.
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Die zufolge des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Stobpressen ausgeformten
hohlen Gegenstände bestehen aus einer Mehrzahl von Metallen, wobei die verschiedenen
Metalle in vorgegebener Weise über die Wandungen des Gegenstandes verteilt sind.
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Sin Merkmal der erfindung besteht in der Schaffung eines zusammengesetzten
Metallgegenstandes, dessen Wandungen in einzelnen Schichten aufgebaut aus unterschiedlichen
Metallen bestehen, wobei diese unterschiedlichen metalle fest miteinander verbunaen
sind.
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Erfindungsgemäß wird ein Gegenstand mit einer Vielfachmetallstruktur
geschaffen, der auf einfache Weise aus einem einzelnen aus mehreren Metallen zusammengesetzten
Rohling ausgeformt werden kann. Während des Pressvorganges wird der Rohling entsprechend
deformiert und extrudiert zu dem gewünschten hohlen Gegenstand, wobei die verschiedenen
Metalle des Rohlings über den fertig ausgeformten Gegenstand gleichmäßig verteilt
sind, d.h.,daß laminierte Wandungsabschnitte aus den unterschiedlichen Metallen
vorliegen. Darüber hinaus sind zufolge der großen Drucke,die für den Extrusionsvorgang
aufzuwenden sind, die extrudierten Wandungen derart ausgebildet, daß die sie bildenden
verschiedenen Metallschichten außerordentlich fest miteinander fusioniert sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, die beispielsweise Ausführungsformen der
erfindung darstellen, und es bedeutet: ig. 1 eine vereinfachte schematische Wiedergabe
eines innerhalb einer geschnitten dargestellten Hohlform angeordneten Rohlings vor
minbringung des Preßstempels oder Dorns in den Pormblock,
Fig. 2
eine Darstellung gemäß Fig. 1, wobei hier der Extrudiervorgang eingeleitet worden
ist, Sig. 3 eine Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 nach vollendeter Stoßpreßausformung
und Fig. 4 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäß hergestellten mehrschichtigen
hohlen Gegenstand.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Rohling 10 in dem Formblock 12
angeordnet. Entsprechend über dem Rohling und dem Pormblock befindet sich der Äusformstempel
oder Dorn 13.
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Der Rohling 1U besteht insgesamt aus wenigstens zwei unterschiedlichen
Metallen, die beispielsweise wie aus Fig. 1 ersichtlich zusammengesetzt sind, wobei
zwischen dem äußeren Metall 14 und dem inneren Metall 16 unterschieden werden kann.
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Die Bedeutung der Verwendung eines entsprechend zusammengesetzten
rohlings 10 kann anhand der Darstellung von Fig. 2 verdeutlicht werden, bei der
der eigentliche Stoßpreßvorgang ausgeführt wird, so daß das bzw. die Metalle zwischen
dem Formblock 12 und dem Stempel 13 zufolge einer entsprechend
großen
Druckbeaufschlagung über den Stempel 13 ausgepreßt werden, wobei sowuhl das äußere
Metall 14 als auch das innere Metall 16 gewissermaßen ausfließen und hierbei innere
und äußere Schichtungen eines Hohlbehälters bilden.
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Die Wandungen eines derartigen Hohlbehälters sind, wie ersichtlich,
im wesentlichen von gleichbleibender Dicke, was insbesondere auch für die einzelnen
Schichte der Pall ist. Die inneren aneinandergrenzenden Oberflächen beider Metalle
14 und 16 sind gleichbleibend eben und stehen fest miteinander in Verbindung.
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Wenn der Extrudiervorgang abgeschlossen,ist, wie'das in Fig. 3 angedeutet
wird, befindet sich der Stempel 13 in eeiner voll ausgefahrenen Stellung und der
fertig ausgeformte hohle Gegenstand 17 zeigt den angedeuteten Querschnitt wobei
essen oberer stand schartig und damit ungleichmäßig verläuft. Zufolge dieser brschelnung
wird so verfahren, daß der extrudierte Gegenstand etwas länger als der gewunschte
abschließend bearbeitete Gegenstand ist, da durch die Bearbeitung des oberen Randes
ein geringer Teil der Höhe verloren geht, bis die obere Kante oder Fläche einen
gleichmäßigen Verlauf zeigt. Der in Fig. 4 dargestellte fertige Gegenstand 18 beateht,
wie eraichtlich, über die gesamte äußere Fläche aus dem Metall 14, während die innere
Wandung lückenlos durch das Metall 16 vorgegeben ist.
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Die gleichmäßige Schichtung der Wandungen trifft sowohl für den Bodenbereich
als auch die Seiten des Behälters 18 zu.
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Der büchsenartige Metallmantel bzw. Behälter 18 bildet in seiner Schichtung
eine Einheit, wobei er in dieser Ausführung nicht mittels anderer herkömmlicher
Verfahren herstellbar ist. Eine Plattierung durch entweder elektrische oder strmlose
Abscheidung oder auch ein Tauchverfahren, bei dem ein Gegenstand in geschmolzenes
Metall getaucht wird, erfordern ein Basismetall und liefern nur eine veÜiältnismäßig
dunne Schicht des oder der zusätzlichen Metalle.
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Entsprechend der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Metallzusammensetzung
über die Gesamtlänge der Wandung in der aulgeführten Weise vorgegeben, d.h., d auch
entsprechende Rückschlüsse auf die Metallkonfiguration.über die Länge möglich sind.
Der nach Art einer Autschmelzung gewonnene Preßsitz einer ersten Dose eines etaiies
innerhalb eines zweiten derartigen Behälters aus eillein anderen Metall ist insbesondere
bei dünnen Wandungsabmessungen auf andere Weise nicht erreichbar. Der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren erzielte technische Fortschritt liegt in der leichten erstellung unterschiedlichster
Zusammensetzungen der Metallschichtungen, wobei die derart hergestellten Gegenstande
an sich neu sind und nur mittels des vorliegenden
Verfahrens hergestellt
werden können.
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Wahrend im angeführten Ausführungsbeispiel konstante Schichtwandungen
mittels eines Stoßpreßverfahrens unter Verwendung von zweier Metalle erzeugt werden,
ist es selbst verständlich genauso einfach möglich, Behälter zu extrudieren, die
ungleiche Metalle nur in speziellen abschnitten aufweisen. Auch können Behälter
gefertigt werden, die aus unterschiedlichen Metallen in variierenden Schichtdicken
bestehen, und schließlich auch solche, die aus mehr als zwei verschiedenen Metallen
aufgebaut sind.
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Mittels des vorliegenden Stoßpreßverfahrens kann auch das Verhältnis
und die Wechselbeziehung zwischen der Lage des Metalles in einem zu extrudierenden
Rohling und einem aus diesem ausgeformten Behälter mit entsprechender Genauigkeit
vorgegeben werden. Insbesondere besteht keine Schwierigkeit; in der Zusammenstellung
des Rohlings selbst, so daß aus diese ein Gegenstand gefertigt werden kann, der
in großer EXSahgung dem gewunschten Endprodukt entspricht. Zufolge der unterschiedlichen
Flußraten der verschiedenen Metalle, der sich unterscheidenden honlformen und der
Dornbeschaffenheiten und Größen und anderer Unterschiede zwischen verschiedenen
Anwendungsmöglichkeiten und zu beachtenden Größen ist es oft erforderlich, daß die
abschliebende Beschaffenheit der
Zusammensetzung des Rohlings empirisch
bestimmt wird.
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Insofern sind eine begrenzte Zahl von Versuchen unter den jeweiligen
Betätigungsbedingungen nützlich, bei denen unterschiedliche Rohlingzusammensetzungen
Anwendung finden, um so die gewünschte Beinabstimmung festzulegen. Tatsächlich ist
jedoch das empirische Verfahren zur Bestimmung der Rohlingzusammensetzung nicht
erforderlich bzw. fällt praktisch kaum ins Gewicht, wenn man bedenkt, daß die meisten
durch Extrusionsverfahren hergestellten Gegenstände e in sehr großen Mengen hergestellt
werden. Die Bemühungen und Anstrengungen für eine gründliche Programmierung des
Rohlings ist bei anteilmäßiger Verteilung über einen ausgedehnten Troduktionsablauf
unerheblich im Vergleich zu den Vorteilen, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
erzielt werden können.
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Die Rohlinge von seltenen Zusammensetzungen und Gestaltungen können
mittels Stampfung, durch Guß oder andere Ausformverfahren hergeutellt werden, wobei
der Vorrohling in seiner Oberfläche eine entsprechend vorgegebene Sindellung oder
Mulde besitzt. Innerhalb dieser Mulde oder einer Mehrzanl von Mulden kann (las Pulver
eines zweiten Metalles angeordnet werden, so daß sich ein zusammengesetzter abschließender
Rohling ergibt. Das Pulver kann dann einer Sinterung unterworfen werden, um den
Rohling nachfolgend dem Extrusionsverfahren auszusetzen, oder es ist beispielsweise
auch möglich,
daß der Extrusionsvorgang selbst das Pulver in festes
Metall des auageformten Gegenstandes überführt.
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Ein mögliches Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Verwendung
ist die/£ür herkömmliche Batteriegefäße. Derarfige Batteriegefäße werden bekanntlich
vollständig aus Zink'durch StDßpressen hergestellt. Zink ist jedoch bekanntlich
ein ziemlich teueres Ausgangsmaterial, wobei hinzukommt, daß @er übermäßige Anteil
an Zink,das durch den galvanischen Vorgang innerhalb der Batterie der Stromerzeugung
dient, dem tragenden Aufbau der Anordnung zu dienen hat. Entsprechend der vorliegenden
Erfindung kann das Zink zu einem großen Teil durch ein weniger teueres Material,
wie etwa Aluminium, ersetzt werden, wobei das Behältnis für die Batterie im Inneren
der glavanischen Stromerzeugung dienend aus einer Zinkoberfläche besteht während
der äußere Aufbau Aluminium ist. Eine derart zusammengesetzte Batterie ist gegenüber
den herkömmlichen nicht nur billiger sondern auch leichter und darüber hinaus bezügiich
der gezogenen Batterien bzw.
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deren Behältnisse vergleichbar oder gar leichter herzustellen.
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Durch geringfügige Anderung der Ausbildungsform des Rohlings i-st
es möglich, eine Batterie zu fertigen, die nur über ihre inneren Seitenwadungsabschnitte
Zink aufweist, während Aluminium die äußere Umhüllung der Seitenwandungen darstellt
und den gesamten Bodenabschnitt vorgibt.