DE3525872C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen Gegenständen aus einem faserverstärkten zusammengesetzten
Aluminiumprodukt, bei dem unter Druck eine Aluminiumschmelze
mit einem anorganischen faserartigen Verstärkungsmaterial
vermischt wird und die erzeugte zusammengesetzte
Schmelze entweder direkt oder nach Verfestigung und
Wiederaufschmelzen zu der gewünschten Gestalt vergossen
wird.
Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung
von gegossenen Gegenständen mit einem anorganischen faserartigen
Verstärkungsmaterial, das in einer Matrix aus Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung (nachstehend als Aluminiummatrix
bezeichnet) dispergiert ist.
Zusammengesetzte Materialien mit kurzen anorganischen Verstärkungsfasern
aus Kohle, Siliciumcarbid, Aluminiumoxid
und dergleichen, die in einer Aluminiummatrix dispergiert
sind, haben eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit und
Verschleißfestigkeit zusätzlich zu dem Vorteil des leichten
Gewichts, das dem Aluminium inhärent ist. In den letzten
Jahren sind aufwendige Anstrengungen unternommen worden, um
solche zusammengesetzten Materialien in verschiedenen Maschinenteilen
zu verwenden.
Als eine Möglichkeit, einen gegossenen Gegenstand aus Aluminium,
der solche kurzen anorganischen Fasern enthält, zu
erhalten, ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem man
solche kurzen Fasern in eine Form eingibt und die kurzen
Fasern unter Druck mit einer Aluminiumschmelze
vermischt. In Gegenständen, die durch dieses
Verfahren erhalten worden sind, kann es aber sein, daß
die darin enthaltenen Fasern stellenweise ungleichmäßig
verteilt sind. Es ist daher schwierig gewesen, nach
diesem Verfahren ein zusammengesetztes Produkt bzw. einen
Verbundkörper zu erhalten, bei dem die Verstärkungsfasern
darin gleichförmig dispergiert sind. Es sind daher schon
Anstrengungen unternommen worden, ein Verfahren zu entwickeln,
bei dem man eine feste Masse dadurch erhält,
daß man eine Aluminiumschmelze unter Druck mit einem
faserartigen Material vermischt, die feste Masse entweder
allein oder in einer Form, die durch zugesetzte Aluminiumschmelze
verstärkt worden ist, wiederaufschmilzt und die
resultierende Schmelze in eine Form mit gewünschter
Gestalt eingießt. Da die so im Verlauf dieses Verfahrens
erzeugte Schmelze das faserartige Material unregelmäßig
in einer großen Menge enthält, zeigt sie extrem schlechte
Fließeigenschaften und kann in Formen mit komplizierter
Gestalt nur unter größten Schwierigkeiten eingegossen
werden. Die gegossenen Gegenstände aus dem zusammengesetzten
Produkt, die auf diese Weise erhalten werden
können, sind daher hinsichtlich ihrer Gestalt Beschränkungen
unterworfen.
Es ist schon ein Verfahren zur Herstellung von gegossenen
zusammengesetzten Gegenständen vorgeschlagen worden, bei
dem man eine feste Masse dadurch erhält, daß man kurze
anorganische Fasern unter Druck mit einer Aluminiumschmelze
vermischt, die feste Masse fein in kleine Teilchen
zerkleinert, diese feinen Teilchen in sekundär zugesetzte
Aluminiumschmelze hinein aufschmilzt und die resultierende
Schmelze in eine Form von gewünschter Gestalt gießt
(japanische Patentanmeldung SHO 59 (1984)-65,690).
Das vorgenannte Verfahren gemäß der japanischen Patentanmeldung
SHO 59 (1984)-65,690 zerkleinert zunächst die
feste Masse aus kurzen anorganischen Fasern und Aluminium
zu feinen Teilchen, wonach die feinen Teilchen in der
sekundär zugesetzten Aluminiumschmelze aufgeschmolzen
werden, und zwar deswegen, um den Fluß der Fasern enthaltenden
Schmelze zu verbessern und das erneute Gießen
der zusammengesetzten festen Masse zu erleichtern. Selbst
dieses Verfahren ist aber noch mit dem folgenden Nachteil
behaftet. Da die zusammengesetzte feste Masse, die dadurch
erhalten worden ist, daß die kurzen anorganischen
Fasern unter Druck mit der Aluminiumschmelze vermischt
werden, welche in einem stark verstärkten Zustand mit
einer großen Menge von Fasern in unregelmäßig dispergiertem
Zustand verfestigt ist, bringt die Zerkleinerung
dieser Masse ungewöhnliche Schwierigkeiten mit sich.
Die Herstellung von fein zerkleinerten Teilen in großen Mengen
auf technischer Basis nimmt daher erhebliche Zeiträume
in Anspruch.
Von den Erfindern wurde eine weitere Untersuchung durchgeführt,
um eine Lösung für das obengenannte Problem des
Standes der Technik zu erhalten. Die Erfinder haben nun
festgestellt, daß kurze anorganische Fasern, die als Verstärkungsmittel
vorgesehen sind, beim Rühren in einem Behälter
verschlungen werden und zu zahlreichen teigigen Pillen
agglomerieren. Eine Schmelze, die dadurch erhalten wird,
daß man solche teigigen Pillen mit geschmolzenem Aluminium
vermischt, zeigt erheblich bessere Fließeigenschaften als
die herkömmliche Schmelze, die eine nichtgleichförmige Dispersion
von Fasern enthält. Erfindungsgemäß kann die
Schmelze sodann ohne weiteres in eine Form mit praktisch
jeder gewünschten Gestalt eingegossen werden. Die dadurch
hergestellten gegossenen Gegenstände haben eine erheblich
bessere plastische Verformbarkeit als die herkömmlichen gegossenen
Gegenstände. Sie können leicht durch Extrudieren
oder Walzen zu einem gestreckten bzw. gezogenen zusammengesetzten
Material umgewandelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der
eingangs erwähnten Art in der Weise zu verbessern, daß das
faserartige Verstärkungsmaterial nach der Verfestigung
gleichmäßiger dispergiert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Maßnahmen gemäß dem Kennzeichen
von Anspruch 1 gelöst.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren näher
erläutert.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt mit der Stufe,
daß kurze anorganische Verstärkungsfasern in Form einer
Vielzahl von teigigen Pillen hergestellt werden. Die
kurzen anorganischen Fasern, die als Rohmaterial für die
Verstärkung verwendet werden, können Fasern aus Kohle,
Siliciumcarbid, Aluminiumoxid oder einem beliebigen
anderen geeigneten Material sein. Die Agglomeration
dieser kurzen anorganischen Fasern kann dadurch erzielt
werden, daß man die Fasern in einen Mischbehälter, der
mit Rührblättern versehen ist, einen Rotationsmischer
oder einen Mischer mit V-Form einbringt und darin allmählich
verrührt. Wenn die Fasern in einen kleinen
Mischbehälter, der mit Rührblättern versehen ist, eingebracht
und darin beispielsweise 5 bis 30 Minuten verrührt
werden, dann werden die Fasern in dem Behälter
in der richtigen Weise zerschlagen bzw. zerschnitten
und verschlungen. Auf diese Weise werden sie zu einer
Vielzahl von teigigen Pillen mit einem ungefähren Durchmesser
von 0,1 bis 3 mm umgewandelt, obgleich der Durchmesser
mehr oder weniger stark mit der Art des Materials,
das für die Fasern verwendet wird, schwanken kann.
Obwohl die Agglomerierung der obengenannten Fasern dadurch
erzielt werden kann, daß diese Fasern in trockenem
Zustand verrührt werden, wird vorzugsweise zur wirksamen
Agglomerierung der Fasern zu teigigen Pillen mit einer
minimalen Menge von kurzen gebrochenen Fasern, die vom
Rühren herrührt, die Agglomerierung vorzugsweise in
der Weise erzielt, daß die Fasern unter Befeuchtung durch
Besprühen mit einer kleinen Menge von Wasser verrührt
werden. Die Agglomerierung kann weiterhin dadurch erzielt werden,
daß eine Aufschlämmung der Fasern mit einer
Konzentration von etwa 30% verrührt und durch Vermischen
mit Wasser oder einem flüchtigen Träger, wie einem
niederen Alkohol, gebildet wird.
Als Fasern, die für die Agglomerierung verwendet werden
können, können handelsübliche kurze Fasern, die relativ
lange Fasern mit einer Länge von beispielsweise mehreren
Zentimetern enthalten, verwendet werden. Beim Verrühren
von Fasern dieses Typs werden sie in der richtigen Weise
zerschnitten bzw. zerhackt oder aufgebrochen, und sie
werden miteinander verschlungen und zu den gewünschten
teigigen Pillen umgewandelt. Bei Fasern mit einer Länge
von 1 cm oder weniger kann die Zeit für die Agglomerierung
der Fasern verkürzt werden, und es können in wirksamer
Weise teigige Pillen mit gut regulierter Gestalt
erhalten werden. Daher werden Fasern verwendet,
deren Länge im voraus im Bereich von 1 bis 10 mm
ausgewählt worden ist.
In der nächsten Stufe werden die auf die obige Weise hergestellten
teigigen Pillen von Fasern mit Aluminiumschmelze,
die als Matrix wirkt, vermischt. Das Material
für die Aluminiumschmelze, die als Matrix dient, kann
Aluminium der Reinheit der üblichen technischen Sorte
der AA1000-Reihe oder der Reinheit der Gußsorte der
AA4000-Reihe oder eine Aluminiumlegierung mit einer geeigneten
Zusammensetzung für den Zweck, für den der Gußkörper
verwendet wird, verwendet werden. Ansonsten kann
auch eine Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung
der Heißziehsorte der AA6000-Reihe oder der AA7000-Reihe
verwendet werden. Das Vermischen der teigigen Pillen der
Fasern mit der Aluminiumschmelze wird zweckmäßig unter
der Anwendung von Druck auf die Schmelze durchgeführt,
damit die Aluminiumschmelze gründlich in die Poren in
den Zwischenräumen der teigigen Faserpillen eindringen
kann. Die Unterdrucksetzung dieses Gemisches kann in der
Weise geschehen, daß die teigigen Pillen in einen Behälter
gebracht werden und daß die Aluminiumschmelze in den Behälter
unter Verwendung einer Hochleistungspresse eingepreßt
werden. Alternativ kann auch, indem man das Gemisch
unter den Druck einer Zentrifugalmaschine bringt, die
Aluminiumschmelze in die Poren und Zwischenräume der
teigigen Faserpillen zu einer größeren Tiefe leichter
und gründlicher eindringen. In Gemischen der teigigen
Faserpillen und der Aluminiumschmelze, die auf die
obige Art und Weise erhalten worden sind, fällt der Fasergehalt
im allgemeinen in den Bereich von 5 bis 20 Vol.-%.
Dieser Gehalt kann bis zu einem Wert von 30 Vol.-% erhöht
werden, indem man zuerst die teigigen Faserpillen in einem
zusammengepreßten Zustand bzw. komprimierten Zustand herstellt
und sodann die Aluminiumschmelze mit den teigigen
Pillen unter weitergeführter Anwendung von Druck vermischt.
Wenn die Mischschmelze so hergestellt werden soll,
daß sie die teigigen Faserpillen mit hoher Schüttdichte
wie oben beschrieben enthält, dann ist es vorteilhaft, die
teigigen Faserpillen im voraus mit einer geringen Menge
einer gepulverten anorganischen Substanz, zum Beispiel
Aluminiumoxid, das fein zu einem Teilchendurchmesser von
nicht mehr als mehreren Mikron zerkleinert worden ist,
zu bestreuen. Diese anorganische Substanz ist kaum mit
der Aluminiumschmelze reaktiv. Der erzielte Vorteil ist
darauf zurückzuführen, daß das anorganische Pulver verhindert,
daß die teigigen Pillen der Fasern gegenseitig
aneinander haften, und es ermöglicht, daß die teigigen
Faserpillen gleichförmig in der Aluminiumschmelze dispergiert
sind, wenn die zusammengesetzte Schmelze unmittelbar
nach ihrer Herstellung verfestigt und später
wiederaufgeschmolzen wird. Die Zugabe der gepulverten
anorganischen Substanz hat sich auch darin von Vorteil
erwiesen, daß die Zerkleinerung der zusammengesetzten
festen Masse, die aus den teigigen Faserpillen und
Aluminium besteht, erleichtert wird. Die gepulverte
anorganische Substanz, die zu diesem Zweck verwendet wird,
kann zusätzlich zu Aluminiumoxid fein zerkleinertes Titanoxid
oder Siliciumnitrid sein. Die Menge der gepulverten
anorganischen Substanz, die im Verhältnis zu den
teigigen Pillen der Fasern zugesetzt wird, sollte ungefähr
in dem Bereich von 0,5 bis 20 Gew.-% fallen und
zweckmäßig nicht über eine Menge von 10 Gew.-% hinausgehen.
Die Zugabe einer überschüssigen Menge der gepulverten
anorganischen Substanz sollte vermieden werden,
da eine solche überschüssige Menge die Befeuchtung der
teigigen Pillen der Fasern durch die Aluminiumschmelze
hemmt und es verhindert, daß die Aluminiumschmelze
leicht in die Poren der teigigen Pillen im Verlauf ihres
Vermischens mit der Aluminiumschmelze hineindringt.
Die Zugabe der gepulverten anorganischen Substanz zu den
teigigen Faserpillen kann nach einer der folgenden Stufen
erfolgen:
Zugabe der gepulverten anorganischen Substanz unter
Verrühren der teigigen Pillen, so daß die Pillen mit der
gepulverten anorganischen Substanz bestreut bzw. besprinkelt
werden.
Verrühren der teigigen Pillen unter Besprühen mit
einer Dispersion der gepulverten anorganischen Substanz
in Wasser oder einem flüchtigen Träger, wie einem
niederen Alkohol.
Eintauchen der teigigen Pillen in eine Suspension
der gepulverten anorganischen Substanz und anschließendes
Abfiltern.
Es kann auch jede beliebige andere geeignete Technik
angewendet werden. Die Zugabe der gepulverten anorganischen
Substanz zu den teigigen Faserpillen kann weiterhin
gleichzeitig mit der Agglomerierung der Fasern zu
den teigigen Pillen erhalten werden. So kann man zum
Beispiel bei der Naßagglomerierung, bei der die Fasern
in Wasser oder einem flüchtigen Träger unter Bildung
einer Aufschlämmung suspendiert werden und sodann die
aufgeschlämmten Fasern zur Agglomerierung zu teigigen
Pillen verrührt werden, wenn die richtige Menge der gepulverten
anorganischen Substanz im voraus in Wasser
oder in flüchtigem Träger dispergiert wird, teigige
Faserpillen erhalten, die gleichförmig mit der gepulverten
anorganischen Substanz bestreut sind. Die resultierenden
teigigen Faserpillen werden erforderlichenfalls getrocknet
und sodann mit der Aluminiumschmelze unter Anwendung
von Druck vermischt.
In einer nachfolgenden Stufe kann die gemischte oder
zusammengesetzte Schmelze, die auf die obige Weise durch
Vermischen der teigigen Faserpillen mit der Aluminiumschmelze
erhalten worden ist, in eine Form von gewünschter
Gestalt gegossen werden. Dieses Gießen kann in der
Weise bewerkstelligt werden, daß einfacherweise die ursprüngliche
Mischschmelze direkt in die Form hineinfließen
gelassen wird. Vorzugsweise wird dies aber dadurch
bewerkstelligt, daß man die gemischte Schmelze
sich verfestigen läßt, sodann die zusammengesetzte feste
Masse durch Erhitzen wieder aufschmilzt und danach die
Schmelze in die Form gießt, um die Gießarbeit zu erleichtern
und die Produktion von gegossenen Gegenständen
mit gleichförmiger Qualität zu gewährleisten. Das Wiederaufschmelzen
der zusammengesetzten festen Masse kann in
der Weise bewerkstelligt werden, daß ein von außen heizbarer
Ofen verwendet wird. Es kann wirksamer dadurch
bewerkstelligt werden, daß ein Hochfrequenz- oder Niederfrequenzinduktionsofen
verwendet wird. Die feste Masse
kann direkt ohne Veränderung wieder aufgeschmolzen
werden. Gegebenenfalls kann sie nach Zerkleinerung
zu Klumpen oder Körnern geeigneter Größe wieder aufgeschmolzen
werden. Dieses Zerkleinern kann in einer Zerkleinerungsmaschine,
einer Schlagmaschine oder einer
Flügelvorrichtung erfolgen. Im Verlauf des Wiederaufschmelzens
der festen Masse, kann eine geeignete weitere
Menge der Aluminiumschmelze als Sekundärzusatz zugefügt
werden, um den Gehalt der Fasern in der Endschmelze so
einzustellen, daß dem Zweck des gegossenen Gegenstandes
Rechnung getragen wird.
Die Mischschmelze, die aus den teigigen Faserpillen,
und das Aluminium durch das erfindungsgemäße Verfahren
auf die obige Weise gebildet wird, hat darin dispergiert
kurze Fasern in Form von teigigen Pillen. Im Vergleich
mit der herkömmlichen Schmelze, in der die Fasern unregelmäßig
in ihrem ursprünglichen diskreten Zustand
enthalten sind, zeigt die erfindungsgemäße Mischschmelze
hochzufriedenstellende Fließeigenschaften, und sie kann
durch Schwerkraftgießen, kontinuierliches Gießen unter
Wasserkühlung, Druckgießen, Preßgesenkgießen oder ein
anderes geeignetes Gießverfahren in der gleichen Weise
wie beim herkömmlichen Gießen von Schmelzen aus einer
Aluminiumlegierung zu jeder beliebigen gewünschten
Gestalt gegossen werden.
Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene
zusammengesetzte Gußkörper weist kurze anorganische
Fasern auf, die darin in gleichmäßiger Weise als Verstärkung
in Form von teigigen Pillen enthalten sind.
Der erfindungsgemäß erhaltene Gußkörper besitzt überragende
Verschleißbeständigkeitseigenschaften und kann
daher in direkter Weise für Maschinenteile verwendet
werden. Der gegossene Gegenstand, der in Form von Barren
oder Tafeln nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt
wird, besitzt eine erheblich höhere plastische Verformbarkeit
als ein herkömmlicher zusammengesetzter Gußkörper
mit den gleichen Fasern, die darin in unregelmäßiger
Weise enthalten sind. Der erfindungsgemäß erhaltene
Gußkörper kann daher in gleicher Weise wie ein
beliebiges Aluminiumlegierungsmaterial extrudiert oder
gewalzt werden, um ein stangenförmiges oder plattenförmiges
gezogenes Material aus Aluminium, das mit
kurzen anorganischen Fasern verstärkt ist, zu erhalten.
Wie oben beschrieben, richtet sich die vorliegende Erfindung
auf ein Verfahren zur Herstellung eines gegossenen
Gegenstands aus faserverstärkten Aluminiumverbundkörpern
durch die Stufen der Herstellung einer Vielzahl
von teigigen Pillen von kurzen anorganischen Verstärkungsfasern,
Vermischen der Aluminiumschmelze unter Druck mit
den teigigen Pillen und Gießen der resultierenden Schmelze
entweder sofort oder nach der Verfestigung und Wiederaufschmelzung.
Die Mischschmelze, erhalten durch Vermischen
der teigigen Pillen der Fasern unter Druck mit
der Aluminiumschmelze, besitzt erheblich höhere Fließeigenschaften
und läßt sich erheblich leichter als eine
herkömmliche Schmelze mit kurzen anorganischen Fasern,
die darin in ihrem ursprünglichen Zustand dispergiert
sind, vergießen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren
können daher gegossene Gegenstände mit komplizierteren
Gestalten leichter als beim herkömmlichen Verfahren hergestellt
werden. Dazu kommt noch, daß die durch das erfindungsgemäße
Verfahren erhaltenen gegossenen Gegenstände
zufriedenstellende plastische Verformungseigenschaften
zeigen und durch Heißextrudieren oder Heißwalzen
leicht zu einem gezogenen Material mit ausgezeichneten
mechanischen Eigenschaften, insbesondere
ausgezeichneter Verschleißfestigkeit, umgewandelt werden
können.
Die Erfindung wird in Beispielen erläutert.
Eine Legierung des Typs AA2017 wurde für die Matrix
verwendet. Kurze Aluminiumoxidfasern (Durchmesser 3 µm,
Länge 1 cm) wurden als kurze anorganische Verstärkungsfasern
verwendet.
Nachdem 2 Liter Aluminiumfasern in einen Behälter mit
einem Innenvolumen von 5 Litern, der mit einem Rührer
versehen war, gebracht und darin etwa 20 Minuten lang
verrührt worden waren, waren die Fasern in eine Vielzahl von
teigigen Pillen mit einem Durchmesser von etwa
0,6 mm umgewandelt worden.
In einem Zentrifugalbehälter wurden 0,4 kg der teigigen
Faserpillen und 4 kg Aluminiumlegierung (Legierung von
AA2017), die im voraus durch Erhitzen aufgeschmolzen
war, etwa 15 Minuten lang zentrifugal vermischt und sodann
verfestigt.
In einem Elektro-Ofen wurden 4,4 kg der auf diese Weise
verfestigten Masse in einem Graphittiegel bei 650°C
aufgeschmolzen und gründlich gerührt. Durch Gießen in
eine Form wurde ein Barren mit einem Durchmesser von
40 mm und einer Länge von 120 mm hergestellt.
Der barrenförmige gegossene Gegenstand wurde einem Heißextrusionsverformen
(450°C) unterworfen und dadurch in
eine runde Stange mit einem Durchmesser von 10 mm umgewandelt
(als Probe A bezeichnet).
Teigige Pillen von Aluminiumoxidfasern wurden nach der
Verfahrensweise des Beispiels 1 hergestellt. Sodann
wurden 0,4 kg der teigigen Pillen und 10 g fein zerkleinertes
Aluminiumoxid als gepulverte anorganische Substanz
zugegeben und damit gründlich verrührt, so daß die
teigigen Pillen mit dem Pulver bedeckt waren.
Die teigigen Faserpillen, die mit dem obengenannten
Aluminiumoxidpulver bedeckt waren, wurden in einen
Zentrifugalbehälter gebracht und sodann durch Zentrifugieren
vermischt, wobei 3,5 kg thermisch aufgeschmolzene
Aluminiumlegierung (Legierung AA2017) zugesetzt wurden.
Das resultierende Gemisch im geschmolzenen Zustand
wurde zu 3,5 kg geschmolzener Aluminiumlegierung
(Legierung AA2017), die im voraus hergestellt worden
war, zugegeben, und es wurde gründlich gerührt, bis das
Ganze gut vermischt war. Das resultierende Gemisch wurde
in eine zylindrische Form gegossen, wodurch ein barrenförmiger
Gußkörper mit einem Durchmesser von 40 mm und
einer Länge von 120 mm erhalten wurde. Der so hergestellte
zusammengesetzte Gußkörper wurde durch Heißextrudieren
(150°C) verformt, wodurch eine runde Stange
mit einem Durchmesser von 10 mm (Probe B) erhalten wurde.
Eine Legierung des Typs AA6061 wurde als Matrix verwendet.
Die gleichen kurzen Aluminiumoxidfasern wie in
Beispiel 1 beschrieben wurden als Fasern verwendet.
Die Aluminiumoxidfasern wurden in der gleichen Weise
wie in Beispiel 1 verrührt, wodurch teigige Faserpillen
mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 0,6 mm
erhalten wurden.
0,5 kg der so erhaltenen teigigen Faserpillen wurde in
einen Zentrifugalbehälter eingegeben, und es wurden 4 kg
thermisch geschmolzene Aluminiumlegierung (Legierung
AA6061) durch Eingießen zugesetzt. Das Ganze wurde durch
Zentrifugieren gemischt und das resultierende Gemisch
wurde sich verfestigen gelassen.
Die auf diese Weise gebildete feste Masse wurde durch Erhitzen
auf etwa 700°C wieder aufgeschmolzen, in die Gestalt
eines Barrens mit einem Durchmesser von 40 mm und
einer Länge von 120 mm nach der Verfahrensweise des
Beispiels 1 gegossen. Das Produkt wurde durch Heißextrudieren
(550°C) zu einer runden Stange mit einem Durchmesser
von 10 mm (Probe C) verformt.
Eine zusammengesetzte feste Masse wurde nach der Verfahrensweise
des Beispiels 3 hergestellt. Sodann wurden
3,5 kg dieser festen Masse bei etwa 700°C wieder aufgeschmolzen.
Die Schmelze wurde zu 3,5 kg geschmolzene
Aluminiumlegierung (Legierung AA6061), die im voraus
hergestellt worden war, gegeben. Das Gemisch wurde
gründlich gemischt und in die Form eines Barrens mit
einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 120 mm
gegossen.
Der so erhaltene zusammengesetzte Gußkörper wurde durch
Heißextrudieren (550°C) zu einer runden Stange mit einem
Durchmesser von 10 mm (Probe D) verformt.
Ein Gemisch aus 0,5 kg teigige Faserpillen, hergestellt
nach der Verfahrensweise des Beispiels 1, und 20 g des
gleichen fein zerkleinerten Aluminiumoxids, wie in Beispiel 2
verwendet, wurde in einen Zentrifugalbehälter
eingegeben und durch Zentrifugieren mit 4 kg thermisch
geschmolzener Aluminiumlegierung (Legierung AA2017) vermischt.
Die resultierende Schmelze wurde sich verfestigen
gelassen. Die resultierende feste Masse wurde zu Körnern
mit einem Durchmesser von 2 bis 6 mm zerkleinert.
Die Körner aus dem zusammengesetzten Produkt wurden auf
etwa 700°C erhitzt. Die resultierende Schmelze wurde in
eine zylindrische Form eingebracht und mit einem Stempel
zu einem Barren mit einem Durchmesser von 50 mm und einer
Länge von 120 mm verpreßt. Der Barren wurde in den Behälter
eines Extruders gegeben und durch Heißextrudieren
(500°C) zu einer runden Stange mit einem Durchmesser
von 10 mm (Probe E) verformt.
Körner aus dem zusammengesetzten Produkt mit einem
Durchmesser von 2 bis 6 mm wurden nach der Verfahrensweise
des Beispiels 5 hergestellt. Sodann wurden 3,5 kg
der Körner aus dem zusammengesetzten Material in 3,5 kg
einer Aluminiumlegierung (Legierung AA2017), die im
voraus bei 750°C aufgeschmolzen worden war, eingegeben.
Es wurde allmählich gerührt, bis das Vermischen stattgefunden
hatte. Die resultierende Schmelze wurde in eine
zylindrische Form mit einem Durchmesser von 40 mm und
einer Länge von 140 mm gegossen, um einen Barren herzustellen.
Der so erhaltene zusammengesetzte Gußkörper wurde durch
Heißextrudieren (450°C) zu einer runden Stange mit einem
Durchmesser von 10 mm (Probe F) verformt.
Teigige Faserpillen wurden nach der Verfahrensweise des
Beispiels 1 hergestellt. Sodann wurde 0,4 kg der teigigen
Pillen in einen Zentrifugalbehälter gegeben, und es
wurden 4 kg Aluminiumlegierungsschmelze (Legierung
JIS-ADC12) zugesetzt. Das Ganze wurde durch Zentrifugieren
gemischt. Das resultierende Gemisch wurde sich
verfestigen gelassen. Die feste Masse wurde bei 680°C
wieder aufgeschmolzen. Die resultierende Schmelze wurde
mit einer Druckgesenkgußmaschine mit einer Kapazität
von 250 t spritzgegossen, wodurch eine flache Platte
mit einer Länge von 100 mm, einer Breite von 50 mm
und einer Dicke von 5 mm erhalten wurde. Aufgrund des
Spritzgießens waren die teigigen Faserpillen, die in
der Schmelze dispergiert waren, zu einzelnen Fasern
entflochten, und sie waren gleichmäßig innerhalb der
Aluminiummatrix dispergiert (Probe G).
Die in den Beispielen 1 bis 7 erhaltenen Proben (das
heißt die Proben A, B, C, D, E, F und G) wurden auf
ihre mechanischen Eigenschaften getestet. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von gegossenen Gegenständen
aus einem faserverstärkten zusammengesetzten Aluminiumprodukt,
bei dem unter Druck eine Aluminiumschmelze mit einem
anorganischen faserartigen Verstärkungsmaterial vermischt
wird und die erzeugte zusammengesetzte Schmelze entweder direkt
oder nach Verfestigung und Wiederaufschmelzen zu der
gewünschten Gestalt vergossen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das anorganische faserartige Verstärkungsmaterial
durch Rühren und Zerkleinern von anorganischen
Fasern mit einer Länge im Bereich von 1 bis 10 mm
in Form einer Vielzahl von teigigen Pillen mit einem Durchmesser
im Bereich von 0,1 bis 3 mm hergestellt wird und daß
die teigigen Pillen und die Aluminiumschmelze unter einem
solchen Druck vermischt werden, daß die Aluminiumschmelze
in die Faserzwischenräume der teigigen Pillen hineingepreßt
wird, wobei die zusammengesetzte Schmelze aus 5 bis 30 Vol.-%
teigigen Pillen und zum Rest aus Aluminiumschmelze besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erzeugte zusammengesetzte Schmelze
verfestigt, mechanisch in Teilchen unterteilt und mit weiterem
geschmolzenen Aluminium vermischt wird, bis eine Gußschmelze
gebildet wird, und sodann die Gußschmelze zu der gewünschten
Gestalt vergossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die teigigen Pillen vor dem Vermischen
mit der Aluminiumschmelze mit einem im allgemeinen inerten
anorganischen Pulver beschichtet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anteil des anorganischen Pulvers
bis zu 20 Gew.-% des faserartigen Verstärkungsmaterials beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das anorganische faserartige Verstärkungsmaterial
aus Kohle, Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid
besteht.
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