DE2624449A1

DE2624449A1 - Verbundbauteil und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2624449A1
Application number: DE19762624449
Authority: DE
Inventors: Josef Pirner
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1976-06-01
Filing date: 1976-06-01
Publication date: 1977-12-08

Description

Verbundbauteil und Verfahren zu
seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verbundbauteil, insbes. auf einen Verbundstab oder auf eine Verbundplatte, - mit oberem Profilelement aus Metall oder Kunststoff, unterem Profilelement aus Metall oder Kunststoff und Zwischenelement aus Kunststoff, insbesondere geschäumten Thermoplasten, wobei das Kunststoffzwischenelement adhäsiv mit den beiden Profilelementen vereinigt ist. - Die Profilelement können dabei plattenförmige Elemente z. B. in Form von Blechen oder auch stabförmige Elemente in Form von Profilstäben sein. Zumeist bestehen die Profilelemente aus einer Aluminiumlegierung. Der Verbundaufbau ist dabei so getroffen, daß hauptsächlich die Profilelemente die mechanischen Beanspruchungen aufnehmen, für die das Verbundbauteil insgesamt eingesetzt werden soll. Sie liegen dazu z. B. in der Zugzone bzw.
in der Druckzone des beanspruchten Verbundbauteils.
Bei den (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Verbundbauteilen stört, daß bei thermischer Belastung häufig und statistisch verteilt Verwerfungen auftreten, die mehr oder weniger groß sind.
Aber auch bei hauptsächlich mechanischen Beanspruchungen, z. B.
bei Biege-, Präge- oder Ziehvorgängen wird häufig das Verhalten nicht erreicht, das nach der statischen Theorie aus Form, Werkstoff und Aufbau resultiert. Bei der Herstellung müssen zuweilen große Toleranzen in Kauf genommen werden, weil die Kunststoffzwischenschicht rheologische Eigenschaften zeigt, die die vorgegebene Geometrie unkontrolliert verändern. Bei der Herstellung werden die Profilelemente, ggf. abschnittsweise, vorgewärmt durch das Strangpreßwerkzeug einer Kunststoffstrangpresse geführt und dabei wird zwischen die Profilelemente der Kunststoff für das Kunststoffzwischenelement eingespritzt. Diese Gesamtheit wird einer Kalibrierung und einer anschließenden Abkühlung unterworfen.
Dabei läßt sich die Forderung toleranz armer Kalibrierung nur schwer erfüllen, und zwar auch dann, wenn mit Schaumkunststoff für das Kunststoffzwischenelement gearbeitet wird, wie es in der Praxis im allgemeinen der Fall ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verbundbauteil so weiter auszubilden, daß statistische Verwerfungen bei thermischen Beanspruchungen nicht mehr auftreten und daß das Bauteil mit engen Toleranzen gefertigt werden kann sowie bei mechanischen Beanspruchungen wie Biege-, Präge oder Ziehvorgängen die Eigenschaften aufweist, die aus Form, Werkstoff und Aufbau resultieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Kunststoffzwischenelement zumindest eine Stabilisierungseinlage aufweist, die sich über die Länge und/oder die Breite bzw. Höhe des Kunststoffzwischenelementes erstreckt, und daß die Stabilisierungseinlage als Lochblech (oder als Lochblechstreifen) ausgeführt ist. - Wo mit mehr als einer Stabilisierungseinlage gearbeitet wird, so werden diese mit Abstand voneinander angeordnet, und zwar bei einer Vielzahl von Stabilisierungseinlagen äquidistant. Im folgenden wird aus Gründen terminologischer Einfachheit nur im Singular von einer Stabilisierungseinlage gesprochen, obwohl stets auch Ausführungsformen mit mehreren in der beschriebenen Weise angeordneten Stabilisierungseinlagen umfaßt sind. Der in Verbindung mit der Stabilisierungseinlage verwendete Begriff Blech meint im Rahmen der Erfindung nicht nur Stabilisierungseinlagen aus Blech, sondern auch aus gegenüber dem Kunststoff des Zwischenelementes härterem Kunststoff, entsprechendes gilt auch für das Verhältnis Profilelemente aus Kunststoff zu Kunststoffzwischenelement, bei Profilelementen aus Metall sind diese Verhältnisse ohnehin gegeben.
Im einzelnen richtet sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Verbundbauteile nach der angestrebten Form. In der Ausführungsform als Verbundplatte mit plattenförmigen Profilelementen lehrt die Erfindung, die Anordnung so zu treffen, daß die Stabilisierungseinlage parallel zur Ebene der beiden parallel zueinander angeordneten Profilelemente angeordnet ist. In der Ausführungsform als Verbundstab mit stabförmigen Profilelementen lehrt die Erfindung, die Stabilisierungseinlage senkrecht zwischen den beiden parallel zueinander angeordneten Profilelementen vorzusehen.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Stabilisierungseinlage ihrerseits mit einer Verbundprofilierung, beispielsweise auch nur in Form einer aufgerauhten Oberfläche, zu versehen. Das Flächen/Loch-Verhältnis richtet sich nach den Gegebenheiten und liegt im allgemeinen im Bereich von 50/50 bis 50/250.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch eine in der beschriebenen Weise aufgebaute und angeordnete Stabilisierungseinlage bzw. durch deren mehrere, das Verbundbauteil insgesamt so stabilisiert werden kann, daß statistische Verwerfungen bei thermischer Belastung nicht mehr auftreten und daß das Verbundbauteil insgesamt, also auch bei Biege-, Präge- oder Ziehvorgängen, die Eigenschaften aufweist, die aus Form, Werkstoff und Aufbau statisch resultieren. Das wird zurückgeführt auf die Tatsache, daß bei Anordnung einer Stabilisierungseinlage das Kunststoffzwischenelement gleichsam in ein mehrschichtiges Kunststoffzwischenelement aufgelöst ist, wobei die Löcher des Lochbleches bzw. des Lochblechstreifens einen Durchgriff bewirken, der sich stabilisierend auswirkt. Gleichzeitig entstehen im Kunststoffzwischenelement zusätzliche Oberflächenschichten, die zur Stabilisierung beitragen und das rheologische Verhalten des Kunststoffzwischenelementes positiv beeinflussen. Außerdem wird durch diese Effekte die Funktion der Stabilisierungseinlage als Formhilfe bei Biege-, Präge- oder Ziehvorgängen überraschend verbessert. Ohne weiteres läßt sich die Anzahl der Stabilisierungselemente so wählen, daß das Verbundbauteil bei engen Toleranzen auf einfache Weise gefertigt werden kann. Dazu wird angeschlossen an die eingangs schon erwähnte Verfahrensweise, bei der die Profilelemente, ggf. abschnittsweise, vorgewärmt durch das Strangpreßwerkzeug einer Kunststoffstrangpresse geführt werden und dabei zwischen die Profilelemente der Kunststoff für das Kunststoffzwischenelement eingespritzt sowie diese Gesamtheit einer Kalibrierung und einer anschließenden Abkühlung unterworfen wird.
Hier besteht die Erfindung darin, die Stabilisierungseinlage gleichzeitig und synchron mit den Profilelementen in das Strangpreßwerkzeug einzuführen, wobei vorzugsweise die Stabilisierungseinlage und die Profilelemente auf gleiche Temperatur vorgewärmt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert.
Es zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 die Stirnansicht eines Verbundbauteils in der Ausführungsform als Verbundstab, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1, Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der Fig. 1, Fig. 4 perspektivisch ein Verbundbauteil in Form einer Verbundplatte, teilweise aufgebrochen und Fig. 5 eine Anlage zur Herstellung von Verbundbauteilen, wie sie in den Fig. 1 bis 4 erläutert worden sind.
Die in den Figuren dargestellten Verbundbauteile bestehen in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem oberen metallischen Profilelement 1, einem unteren metallischen Profilelement 2 und einem Kunststoffzwischenelement 3. Das Kunststoffzwischenelement 3 ist adhäsiv mit den beiden Profilelementen 1, 2 vereinigt, - es besteht aus Schaumkunststoff, z. B. Polyurethanschaum.
Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 4 besitzt das Kunststoffzwischenelement 3 eine Stabilisierungseinlage 4, die sich über die Länge bzw. die Breite des Kunststoffzwischenelementes 3 erstreckt. Diese Stabilisierungseinlage 4 ist als Lochblechstreifen ausgeführt. Fig. 4 zeigt die Ausführungsform als Verbundplatte. Hier ist die Stabilisierungseinlage 4 parallel zur Ebene der beiden parallel zueinander angeordneten Profilelemente 1, 2 orientiert. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 handelt es sich um einen Verbundstab mit stabförmigen Profilelementen 1, 2, wobei die Stabilisierungseinlage 4 senkrecht zwischen den beiden Profilelementen 1, 2 angeordnet ist, die ihrerseits wieder parallel zueinander verlaufen.
Fig. 3 zeigt im übrigen, daß auch mehrere Stabilisierungseinlagen 4 mit Abstand nebeneinander angeordnet werden können.
Nicht erkennbar ist, daß die Stabilisierungseinlagen 4 ihrerseits eine Verbundprofilierung aufweisen können. Das Flächen/Loch-Verhältnis wird von Fall zu Fall angepaßt.
Die Fig. 5 macht deutlich, daß bei der Herstellung die Profilelemente 1, 2, abschnittsweise, vorgewärmt durch das Strangpreßwerkzeug 5 an der Kunststoffstrangpresse 6 geführt werden, wobei in diesem Strangpreßwerkzeug 5 zwischen die Profilelemente 1, 2 der Kunststoff für das Kunststoffzwischenelement 3 eingespritzt wird. Diese Gesamtheit wird einer Kalibrierung und einer anschließenden Kühlung unterworfen. Erfindungsgemäß werden dabei die Stabilisierungseinlagen 4 gleichzeitig und synchron mit den Profilelementen 1, 2 in das Strangpreßwerkzeug 5 eingeführt. Sie werden dazu von einem entsprechenden Coil 7 abgezogen und über eine Zuführeinrichtung 8 zusammen mit den Profilelementen 1, 2 geführt. Sie werden im übrigen auf die gleiche Temperatur vorgewärmt, auf die auch die Profilelemente 1, 2 vorgewärmt werden.
L e e r s e i t e

Claims

Ansprüche: 1. Verbundbauteil, insbes. Verbundplatte oder Verbundstab, mit erem und unterem Profilelement aus Metall oder Kunststoff und Zwischenelement aus Kunststoff, insbes. geschäumten Thermoplasten, wobei das Kunststoffzwischenelement adhäsiv mit den beiden Profilelementen vereinigt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß das Kunststoffzwischenelement (3) zumindest eine Stabilisierungseinlage (4) aufweist, die sich über die Länge und/oder die Breite bzw. Höhe des Kunststoffzwischenelementes (3) erstreckt, und daß die Stabilisierungseinlage (4) als Lochblech oder als Lochblechstreifen ausgeführt ist.
2. Verbundbauteil nach Anspruch 1 in der Ausführungsform als Verbundplatte mit plattenförmigen Profilelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlage (4) parallel zur Ebene der beiden Profilelemente (1, 2) angeordnet ist.
3. Verbundbauteil nach Anspruch 1 in der Ausführungsform als Verbundstab mit stabförmigen Profilelementen, dadurch qekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlage (4) senkrecht zwischen den beiden Profilelementen (1, 2) angeordnet ist.
4. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlage (4) ihrerseits eine Verbundprofilierung aufweist.
5. Verbundbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlage (4) ein Flächen/ Loch-Verhältnis von 50/50 bzw. 50/250 aufweist.
6. Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen nach den Ansprüchen 1 bis 6, - wobei die Profilelemente, ggf. abschnittsweise, vorgewärmt durch das Strangpreßwerkzeug einer Kunststoffstrangpresse geführt werden und dabei zwischen die Profilelemente der Kunststoff für das Kunststoffzwischenelement eingespritzt sowie diese Gesamtheit einer Kalibrierung und einer Kühlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlage (4) gleichzeitig und synchron mit den Profilelementen (1, 2) in das Strangpreßwerkzeug (5) eingeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierungseinlage (4) und die Profilelemente (1, 2) auf gleiche Temperatur vorgewärmt werden.