DE3030871C2 - Verfahren zur Erzeugung eines faserverstärkten Verbundgegenstandes - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines faserverstärkten Verbundgegenstandes, bei welchem ein aus anorganischen Fasern vorgeformter Faserkörper bestimmter Gestalt durch Vergießen mit b5 einer Metallschmelze in Metall eingebettet wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 82 245) zur Herstellung glasfaserverstärkter Metallteile werden vorgeformte Faserkörper aus Glasfasern durch Vergießen in einen metallischen Grundwerkstoff eingebettet. Je dicker der Faserkörper ist und je dichter die Fasern in dem Faserkörper angeordnet sind, um so schwerer kann die Metallschmelze in den Faserkörper eindringen. Es besteht also je nach Aufbau des Faserkörpers die Gefahr, daß dieser nicht vollständig von der Schmelze durchdrungen wird. In verstärktem Maß besteht die Gefahr einer mangelnden Durchdringung bei Anwendung eines Hochdruck-Gießprozesses mit rascher Erstarrung, bei welchem beispielsweise der hydrostatische Druck beim Gießen 500 kg/cm² beträgt und die Erstarrung höchstens innerhalb einer Minute erfolgt, weshalb die Durchdringung innerhalb weniger Sekunden stattfinden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, durch welches bei der Einbettung des Faserkörpers in einem Hochdruck-Gießprozeß das Eindringen der Metallschmelze in den Faserkörper sichergestellt ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Faserkörpers ein Rohr mit einem offenen Ende und einer Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen angeordnet wird, und daß die Metallschmelze unter Anwendung eines Hochdruck-Gießprozesses dem Faserkörper von außen und zusätzlich von innen durch das Rohr zugeführt wird.

Durch Zuführung der Metallschmelze in den Faserkörper von außen und von innen wird eine hohe Eindringgeschwindigkeit erzielt und es wird sichergestellt, daß die Metallschmelze den Faserkörper völlig durchdringt und nicht durch Wärmeableitung durch die Fasern vorzeitig erstarrt.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß sich das Rohr in der Metallschmelze auflöst.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Herstellung einer Schubstange. In diesem Fall bietet das Verfahren den Vorteil, daß sich die Verstärkung durch ein Faserbündel auf den Bereich beschränken läßt, in welchem es auf hohe Knickfestigkeit und erhöhte Ermüdungsfestigkeit ankommt.

Andere Weiterbildungen betreffen besonders vorteilhafte Verfahrensmaßnahmen.

Als Fasern eignen sich metallische Fasern hoher Elastizität und Festigkeit, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, ferner Kohlefasern sowie Kristallfasern oder keramische Fasern, beispielsweise aus Siliciumkarbid.

Um das Gewicht niedrig zu halten, werden vorzugsweise leichte Legierungen verwendet, beispielsweise Aluminium- oder Magnesiumlegierungen.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schubstange und anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht längs der Linie 1-1 in F i g. 2 einer Schubstange, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, und

Fi g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il in Fig. 1.

Eine Schubstange 1 für einen Verbrennungsmotor enthält ein Faserbündel 2, beispielsweise aus einheitlich gerichteten Fasern aus rostfreiem Stahl; das Faserbündel 2 ist gebogen und bildet Schenkel 2a, zwischen die ein Aluminiumrohr 3 eingelegt ist, das eine Dicke von etwa 2 mm besitzt und eine Vielzahl von Verbindungsöffnungen 3a aufweist, die über seine Längsrichtung verteilt angeordnet sind. Die Enden des Rohres 3 sind

offen. Das Faserbündel 2 und das Rohr 3 werden zur Bildung der Schubstange in einer (nicht gezeigten) Form angeordnet. Das Faserbündel 2 ist ein kontinuierlich geformter Faserkörper, dessen Schenkel 2a mit dem Bereich von Verstärkungsrippen Ib des Stangenab-Schnitts la der Schubstange 1 zusammenfällt, und dessen umgebogener Teil durch das klein*· Ende Ic der Schubstange 1 verläuft.

Das Rohr 3 wird in der Mitte des Stangenabschnitts la in seiner Längsrichtung angeordnet. Dann wird Jie Form durch einen Hochdruck-Gießprozeß mit einer Metallschmelze (Japanische Industrienorm AC 8B) gefüllt. Während des Gießens wird die Metallschmelze dem Faserbündel sowohl in seiner Längsrichtung als auch durch die Vielzahl von Verbindungslöchern 3a des Rohres 3 hindurch in einer zu dem Faserbündel senkrechten Richtung zugeführt. Die Verstärkungsrippe \b, in dem die Schenkel 2a des Faserbündels 2 konzentriert sind, wirkt als konzentrische Verstärkung für Stangenabschnitt la. Die Metallschmelze, welche die Schubstange bildet, füllt den Raum innerhalb des Rohres und bildet einen mit dem Faserbündel einteilig zusammengefügten neutralen Kern.

Die Erfindung ist auch auf die Erzeugung anderer faserverstärkter Verbundgegenstände anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines faserverstärkten Verbundgegenstandes, bei welchem ein aus anorganischen Fasern vorgeformter Faserkörper bestimmter Gestalt durch Vergießen mit einer Metallschmelze in Metall eingebettet wird, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Faserkörpers ein Rohr mit einem offenen Ende und einer Mehrzahl u> von Durchtrittsöffnungen angeordnet wird, und daß die Metallschmelze unter Anwendung eines Hochdruck-Gießprozesses dem Faserkörpe.· von außen und zusätzlich von innen durch das Rohr zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr aus einem Material besteht, welches sich in der Metallschmelze auflöst und verteilt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 2ü zeichnet, daß das Rohr eine Deckschicht aus einem Metall aufweist, welches sich in der Metallschmelze auflöst und verteilt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 zur Erzeugung einer Schubstange für einen Verbrennungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr in der Mitte des Stangenabschnitts der Schubstange angeordnet wird und der Faserkörper in dem Bereich einer Versteifungsrippe des Stangenabschnitts gelegen ist.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprü- jo ehe, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr über seine gesamte Länge mit Durchtrittsöffnungen versehen ist, um die Metallschmelze dem Faserkörper von innen in gleichmäßiger Verteilung zuzuführen, j)

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserkörper parallele Abschnitte umfaßt, die an gegenüberliegenden Seilen des Rohres entlanglaufen.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr den geformten Faserkörper vor und nach dem Gießen stützt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst der Faserkörper geformt wird und dann das Rohr in diesen eingesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an beiden Enden offen ist und die Metallschmelze durch beide Enden dem Inneren des Rohres zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschmelze dem Faserkörper durch die Durchtrittsöffnungen hindurch in Radialrichtung und senkrecht zu den Fasern zugeführt wird.