DE3855517T2

DE3855517T2 - Kompositstrukturen und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE3855517T2
Application number: DE3855517T
Authority: DE
Inventors: Hiroatsu Asari; Shigeki Koe; Yasuhiro Kumon; Shigemoto Matsui; Hiroyuki Matsumura; Shozo Okazaki; Masaki Uekado; Takeshi Yamada; Akitoshi Yamamoto
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2008-06-30
Also published as: AU620251B2; KR900004783B1; AU620517B2; EP0508497B1; DE3855632D1; EP0297552B1; EP0507357B1; EP0507357A3; KR890001730A; EP0507357A2; DE3885946D1; EP0508497A3; AU620250B2; AU5594790A; DE3855632T2; DE3855517D1; AU600369B2; EP0508497A2; US5079825A; EP0297552A3

Description

Die varliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen der Verbundstruktur gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die z. B. als Sekundärplatte eines Eisenbahnwegs für ein Linearmotor-Fahrzeug zum Induzieren einer elektrischen Antriebskraft für ein solches Motorfahrzeug zu verwenden ist.
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-A-4 023 613 bekannt.
Wie allgemein bekannt ist, nehmen Verkehrseinrichtungen eine bedeutsame und wichtige Position im gesellschaftlichen Leben ein, und unter den verschiedenen Verkehrseinrichtungen spielen Transporteinrichtungen, wie Eisenbahnen, eine wichtige Rolle beim raschen Transport vieler Menschen zusätzlich zum Transport mittels Kraftfahrzeugen.
Mit dem Wunsch nach einer Beschleunigung des Eisenbahntransports sind jedoch Vibrationen und Geräusche, die durch die Transporteinrichtungen verursacht werden, zu wichtigen Faktoren geworden, die im gesellschaftlichen Leben nicht vernachlässigt werden können. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt sind Aushub- und Bohrvorgänge, wie z. B. für einen unterirdischen Eisenbahntunnel, zu Unternehmungen im großen Umfang mit immer hoheren Kosten geworden, und aus diesem Grund ist die Entwicklung eines Linearmotor-Fahrzeugs, das sich ohne heftige Vibrationen oder Geräusche einen Eisenbahnweg aus Eisen entlangbewegen kann, äußerst wünschenswert und teilweise realisiert geworden.
In Verbindung mit dem Linearmotor-Fahrzeug der vorstehend beschriebenen Art muß an dem Eisenbahnweg eine Struktur einer Sekundärplatte, die die Erzeugung von Wirbelstrom bewirkt, mit einer Primärseite des Motorfahrzeugs zur Erzeugung einer Antriebskraft verwendet werden. Eine solche Sekundärplatte muß hohe elektrische Leitfähigkeit und magnetische Permeabilität sowie einen hohen Widerstand gegen Scherkräfte und Trennkräfte aufweisen, die als Gegenkräfte gegen die hohe Ahtriebskraft erzeugt werden. Bei der derzeit gebräuchlichen Technik ist jedoch kein einzelnes Metall oder metallisches Material mit diesen Eigenschaften entwickelt worden, und aus diesem Grund wird für die Sekundärplatten eine Verbundstruktur verwendet, die durch enges und festes miteinander Verbinden von Materialien unterschiedlicher Art hergestellt wird, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit bzw. eine hohe magnetische Permeabilität aufweisen.
Es sind z. B. Verbundstrukturen bekannt, die durch festes flächiges Verbinden einer Aluminiumplatte mit hoher elektrischer Leitfähigkeit mit einer Weichstahlplatte mit hoher magnetischer Permeabilität hergestellt werden. Bei einem Beispiel solcher Verbundstrukturen wird die Aluminiumplatte an ihren einander gegenüberliegenden Enden im Preßsitz auf die beiden Endflächen der Weichstahlplatte gepaßt, und Befestigungsschrauben werden durch die Aluminiumplatte hindurch in die Weichstahlplatte eingeschraubt, um die beiden Platten als kombinierte metallische Struktur mechanisch zusammenzufügen. Bei einem weiteren Beispiel erzielt man eine Verbundstruktur durch Verbinden der Aluminiumplatte mit der Weichstahlplatte durch ein Explosions-Verbindungsverfahren zur Bildung einer durch Explosionsverbindung gebildeten Plattierungsplatte.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist es jedoch notwendig, daß die Sekundärplatte eine mechanische Festigkeit gegen die hohen Reaktionskräfte auf die Antriebskraft besitzt, die häufig und wiederholt wirksam werden, und somit muß die Sekundärplatte einen hohen Widerstand gegen Scherkräfte entlang der Grenzfläche zwischen den beiden Einzelplatten sowie gegen vertikale Trennkräfte besitzen, die auf die beiden Einzelplatten der Sekundärplatte ausgeübt werden. Insbesondere wenn eine Verbundstruktur für den Eisenbahnweg einer Untergrundbahn verwendet wird, ist es erforderlich, daß die Verbundstruktur eine mechanische Festigkeit bzw. einen Widerstand gegen zusätzliches Wärmeverhalten und Trennkräfte aufgrund von Temperaturschwankungen und dynamischen Vibrationen besitzt. Die Verbundstrukturen, die durch Pressen der beiden Platten und anschließendes Zusammenklemmen derselben durch Befestigungsschrauben hergestellt werden oder die durch das Explosions- Verbindungsverfahren hergestellt werden, können jedoch keinen ausreichenden Widerstand für eine längere Zeitdauer aufrecht erhalten.
Insbesondere die Verbundstruktur, bei der eine Aluminiumplatte und eine Weichstahlplatte durch Pressen und Zusammenklemmen derselben mittels Bolzen bzw. Schrauben mechanisch zusammengefügt sind, hat die Tendenz zu einem Lösen im Verlauf der Zeit, während das Explosions-Verbindungsverfahren extrem teuer ist, so daß diese Verfahren somit nicht vorteilhaft sind.
Wenn die Verbundstrukturen der vorstehend beschriebenen Art bei den Eisenbahnwegen von Untergrundbahnen verwendet werden, die sich z. B. in der Nähe der Küste befinden, sind die Eisenbahnwege rauhen Umgebungsbedingungen, wie Korrosion oder Überspülen, ausgesetzt, und die Grenzfläche zwischen der Weichmetallplatte und der Aluminiumplatte korrodiert. Bei Auftreten von Korrosion kann die Verbundstruktur nicht die Funktion als Sekundärplatte für den Eisenbahnweg ausführen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die bei der vorstehend beschriebenen, herkömmlichen Technik auftretenden Fehler bzw. Nachteile im wesentlichen zu eliminieren sowie ein Verfahren zum Herstellen von Verbundstrukturen zu schaffen, die aus Materialien unterschiedlicher Art hergestellt sind und dazu ausgelegt sind, einen festen mechanisch verbundenen Zustand der unterschiedlichen Materialien ohne Verursachung einer relativen Verschiebung und Trennung der miteinander verbundenen Oberflächen der Materialien für eine lange Zeitdauer aufrechtzuerhalten, selbst wenn die Verbundstruktur einer Umgebung ausgesetzt wird, in der wiederholt wirkende starke Scherspannungen sowie ein intensives Wärmeverhalten auf die Verbundstruktur einwirken.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen von Verbundstrukturen der vorstehend beschriebenen Art bei niedrigen Kosten.
Diese und weitere Ziele lassen sich durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 erreichen.
Bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das erste Material aus einem Material mit magnetischer Permeabilität und das zweite Material aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet.
Die auf diese Weise hergestellte Verbundstruktur kann dadurch einen festen mechanischen Verbindungszustand zwischen dem ersten und dem zweiten Material schaffen, daß zwischen der Überhangfläche der Vertiefung des ersten Materials und der Hinterschneidungsfläche des Vorsprungs des zweiten Materials ein fester Eingriff besteht.
In den Begleitzeichnungen zeigen:
Fig. 1A eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Verbundstruktur mit Materialien unterschiedlicher Art, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Fig. 1B eine Querschnittsansicht der in ihrem getrennten Zustand dargestellten Materialien der in Fig. 1A gezeigten Verbundstruktur;
Fig. 2 bis 5 Querschnittsansichten weiterer Ausführungsbeispiele der Verbundstrukturen, die jeweils gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind;
Fig. 6 eine fragmentarische Perspektivansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels der Verbundstruktur, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Fig. 7 und 8 fragmentarische Perspektivansichten unter Veranschaulichung von Vertiefungen, die in ersten Materialien weiterer, erfindungsgemäß hergestellter Ausführungsbeispiele gebildet sind;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht eines ersten Materials, in dem eine Vertiefung gebildet werden soll;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht unter Darstellung eines Schrittes zur Bildung einer Vertiefung in dem in Fig. 9 gezeigten Material;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht unter Darstellung eines an den in Fig. 10 gezeigten Schritt anschließenden, nachfolgenden Schrittes zur Bildung der Vertiefung;
Fig. 12 eine Querschnittsansicht unter Darstellung eines Schrittes zur Bildung einer Vertiefung in einer Oberfläche eines ersten Materials einer Verbundstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 eine Draufsicht unter Darstellung eines Bereichs des ersten Materials, in dem durch den in Fig. 12 gezeigten Schritt eine Vertiefung gebildet ist;
Fig. 14 bis 16 Querschnittsansichten unter Darstellung von Schritten in der Abfolge zur Bildung von Vertiefungen in einem ersten Material zur Bildung einer Verbundstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 bis 21 Ansichten zur Erläuterung von Schritten in der Abfolge zur Bildung einer Verbundstruktur durch ein Gießverfahren zum Zusammenfügen zweier verschiedener Materialien.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Sekundärplatte eines Eisenweges für eine Eisenbahn mit Linearmotor-Fahrzeug in Verbindung mit den Begleitzeichnungen beschrieben.
Fig. 1A zeigt ein gemäß der vorliegenden Erfindung hergestelltes Ausführungsbeispiel in Form einer Sekundärplatte 111 eines Eisenwegs, die als Verbundstruktur aus Materalien ungleicher bzw. unterschiedlicher Art ausgebildet ist. Die Verbundstruktur umfaßt eine Weichstahlplatte 2 als erstes Material mit hoher magnetischer Permeabilität und eine auf der Weichstahlplatte 2 angeordnete Aluminiumplatte 3 als zweites Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit, wobei die beiden Platten 2 und 3 entlang einer Grenzfläche 11 mechanisch miteinander verbunden sind.
Fig. 1B zeigt die Verbundstruktur in einem Zustand, in dem die beiden Platten 2 und 3 voneinander getrennt sind. Wie aus Fig. 1B zu sehen ist, ist die Stahlplatte 2 mit einer oberen Verbindungsfläche 11a versehen, in der eine Mehrzahl von Nuten bzw. Vertiefungen 7 ausgebildet ist, die in ihrem Querschnitt zur Bildung einer V-Form jeweils nach unten konvergieren und jeweils schräg ausgerichtet sind, so daß sie eine Seitenfläche 6 aufweisen, die als Uberhangfläche ausgebildet ist, welche in ihrer Erstreckung in Richtung nach oben horizontal vorsteht, wie dies in Fig. 1B zu sehen ist. Der Winkel der Schrägung und die Anordnung der Nuten 7 können nach Maßgabe der Konstruktionsbedingungen geändert bzw. modifiziert werden.
Die Aluminiumplatte 3 ist mit einer unteren Verbindungsfläche 11b versehen, an der eine Mehrzahl von Vorsprüngen bzw. Fortsätzen 9 ausgebildet ist, die in ihrem Querschnitt zur Bildung einer V-Form jeweils nach unten konvergieren und jeweils in schräger Richtung wegstehen, so daß eine Seitenfläche 8 als Hinterschneidungsfläche ausgebildet ist, die in ihrer Erstreckung nach unten horizontal vorsteht, wie dies in Fig. 1B zu sehen ist.
Die Positionen und Formen der Nuten 7 der Stahlplatte 2 sind derart ausgebildet, daß sie mit denen der entsprechenden Vorsprünge 9 der Aluminiumplatte 3 im verbundenen Zustand übereinstimmen. In der Darstellung der Fig. 1B sind die Platten 2 und 3 zwar voneinander getrennt, doch in Wirklichkeit werden diese Platten 2 und 3 bei dem Herstellungsverfahren der Verbundstruktur 111 gemäß der vorliegenden Erfindung fest mechanisch miteinander verbunden, indem die Vorsprünge in die Nuten 7 eingegossen werden, um dadurch einen festen Eingriff der Vorsprünge 9 in den entsprechenden Nuten 7 herzustellen, wie dies im folgenden ausführlich beschrieben wird.
Die Verbundstruktur 111 kann somit in integraler Weise als ein Körper mit extrem hoher Verbindungskraft und extrem hohem Widerstand gegen Scherkräfte sowohl in Längs- als auch in Querrichtung sowie auch gegen vertikale Trennkräfte basierend auf dem Wärmeverhalten aufgrund von Temperaturänderungen ausgebildet sein.
Bei der Verbundstruktur der vorstehend beschriebenen Art werden bei Bewegung eines nicht gezeigten Linearmotor-Fahrzeugs über die Sekundärplatte 111 mit einer vorbestimmten Schwebehöhe Wirbelströme durch die Aluminiumplatte 3 erzeugt, wodurch eine Antriebskraft für das Linearmotor-Fahrzeug erzeugt wird. Während der Bewegung des Fahrzeugs erhält die Aluminiumplatte 3 eine hohe Reaktionskraft als Ergebnis der Antriebskraft in ihrer Längsrichtung. Aufgrund der hohen Widerstandskräfte gegen die Reaktionskräfte und die Scherkräfte in zu der Längsrichtung senkrecht verlaufender Richtung und aufgrund eines in bezug auf Fig. 1A in vertikaler Richtung vorhandenen hohen Widerstands gegen Trennung der beiden Platten durch den festen mechanischen Eingriff zwischen den Überhangflächen 6 der Nuten 7 der Stahlplatte 2 und den Hinterschneidungsflächen 8 der Vorsprünge 9 der Aluminiumplatte 3 ist die Sekundärplatte daran gehindert, sich in der Höhe um mehr als eine vargegebene zulässige Höhenänderung zu verlagern. Außerdem kann die feste Verbindung entlang der Grenzfläche zwischen der Stahlplatte 2 und der Aluminiumplatte 3 die Möglichkeit einer Korrosion sicher verhindern, die durch salzhaltige Meereswinde oder Überspülung durch Fluten usw. verursacht werden kann, wodurch die beiden Platten an einer Trennung gehindert sind und der Verbindungszustand stets in der ursprünglich ausgelegten Weise aufrechterhalten wird, so daß sich ein Linearmotor-Fahrzeug in der vorgesehenen Weise bewegen kann.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbundstruktur 112, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist und bei der alle in der oberen Verbindungsfläche der Stahlplatte 2 ausgebildeten Nuten bzw. Vertiefungen 7 nach oben gerichtete, zwischengeordnete Rippen bzw. Vorsprünge 10 zum Vergrößern des Verbindungsflächenbereichs der Nuten 7 aufweisen, um dadurch den Widerstand gegen die Scherkräfte zu erhöhen.
Fig. 3 zeigt eine weitere gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Verbundstruktur 114, bei der die Nuten bzw. Vertiefungen 7 der Stahlplatte 2 und die Vorsprünge bzw. Fortsätze 9 der Aluminiumplatte 3 beide im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind, wobei zwischen einander benachbarten Paaren von Aussparungen 7 und Vorsprüngen 9 geeignete Distanzen vorhanden sind. Die Verbundstruktur 114 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist dadurch vorteilhaft, daß sie sich bei niedrigen Kosten mit der Möglichkeit verschiedenartiger Ausbildung und Anordnung der vertiefungen 7 und Vorsprünge 9 herstellen läßt.
Fig. 4 zeigt eine weitere gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Verbundstruktur 116, bei der eine Schicht 12 aus einer dünnen Platte aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen den Verbindungsflächen der Weichstahlplatte 2 und der Aluminiumplatte 3 angeordnet ist, anstatt des direkten Kontakts der metallischen Materialien unterschiedlicher Art, die die Metallplatten 2 und 3 bei den vorstehend genannten Ausführungsbeispielen bilden. Gemäß der Konstruktion der in Fig. 4 gezeigten Verbundstruktur 116 läßt sich Korrosion, die durch einen zwischen den beiden Platten 2 und 3 erzeugten elektrischen Potentialunterschied verursacht werden kann, in wirksamer Weise verhindern. Da die Stahlplatte 2 und die Aluminiumplatte 3 durch die Schicht 16 fest miteinander verbunden sind, läßt sich außerdem eine ausreichende Widerstandskraft gegen die Scherkräfte und die Trennkräfte erzielen.
Fig. 5 zeigt eine weitere gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Verbundstruktur 117, bei der eine korrosionsbeständige Grundierung 12' auf die untere Oberfläche der Isolierschicht 12 des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 aufgebracht wird, um die Korrosionsbeständigkeit der Stahlplatte 2 zu steigern. Bei einer bevorzugten Modifizierung kann anstatt der korrosionsbeständigen Beschichtung ein Bindemittel mit korrosionsbeständigen Eigenschaften aufgebracht werden.
Die Anordnungen oder Ausrichtungen der Nuten bzw. Vertiefungen 7 mit den Überhangflächen 6 sowie der Vorsprünge bzw. Fortsätze 9 mit den Hinterschneidungsflächen 8 können wahlweise derart ausgebildet werden, wie dies in den Figuren 6, 7 und 8 gezeigt ist, wobei sie jedoch nicht auf diese Anordnungen begrenzt sind. In Fig. 6 erstrecken sich die Vertiefungen 7 und die Vorsprünge 9 linear in derselben Längs- oder Querrichtung. In Fig. 7 besitzen die Vertiefungen 7 und die nicht gezeigten Vorsprünge eine gekrümmte Formgebung. In Fig. 8 erstrecken sich die Vertiefungen 7 und die nicht gezeigten Vorsprünge in schräger Richtung.
Die in den Figuren 7 und 8 gezeigten Verbundstrukturen sind dahingehend von Vorteil, daß sich der Widerstand gegen Scherkräfte in allen Richtungen entlang der Grenzfläche steigern läßt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verbundstrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung bisher unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, doch versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern auch verschiedene Veränderungen oder Modifikationen in dem durch die Ansprüche definierten Rahmen ausgeführt werden können. Zum Beispiel können Rippen oder Nuten in Zickzackform an den Hinterschneidungsflächen und den Überhangflächen in mehreren Stufen in Richtung der Höhe der Vorsprünge bzw. in Richtung der Tiefe der Vertiefungen ausgebildet werden. Außerdem können die Weichstahlplatte 2 und die Aluminiumplatte 3 jeweils durch andere metallische Plattenelemente unterschiedlicher Art ersetzt werden.
Weiterhin können die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Verbundstrukturen nicht nur als Sekundärplatte eines Wegs für Linearmotor-Fahrzeuge verwendet werden, sondern auch als Verbundstrukturen, die einen festen Eingriff zwischen zwei Platten oder Elementen benötigen, zum Beispiel zur Verwendung in Motorfahrzeugen, Werkzeugmaschinen oder auch als Verbundstrukturen, die unter harten, rauhen Bedingungen verwendet werden, welche von Gleitbewegungen, Vibrationen oder Temperaturschwankungen begleitet sind.
Gemäß den Verbundstrukturen der oben beschriebenen Arten läßt sich ein fester Eingriffszustand zwischen den beiden Materialien in stabiler Weise aufrechterhalten, und zwar selbst unter hohen, sich häufig wiederholenden Scher- und Trennkräften, die auf die Verbundstrukturen ausgeübt werden, mit dem Ergebnis, daß die Funktion oder der Betrieb zum Beispiel eines Linearmotor-Fahrzeugs in stabiler Weise wie ausgelegt beibehalten werden kann. Außerdem sind die Verbindungsflächen der beiden Metallplatten nach Art einer Labyrinthdichtung in einem fest verbundenen Zustand gehalten, so daß keine Trennung der beiden Materialien auftritt und keinerlei korrosive Substanz in die Grenzfläche eindringt, selbst wenn die Verbundstruktur einer korrosiven Umgebung ausgesetzt ist.
Ein Verfahren zum Bilden einer Nut 7 mit einer Form, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschrieben. In diesem Verfahren wird eine riemenscheibenartige Formgebungswalze 20a gegen die Verbindungsfläche 11a des in Fig. 9 gezeigten Rohlings der Weichstahlplatte 2 gepreßt. Wenn die Formgebungswalze 20a auf der Verbindungsfläche 11a eine Abrollbewegung ausführt, während sie angedrückt wird, wird eine Nut gebildet, die eine Mittelrippe 28, im wesentlichen senkrechte Seitenwände und erhöhte Bereiche 29 aufweist, und durch Wiederholen der Walzschritte werden ein V- förmiger Talbereich für die Nut sowie die erhöhten Bereiche 29 mit jeweils einer vorbestimmten Höhe ausgebildet.
Wenn eine zylindrische Formgebungswalze 27a in dem nächsten Schritt mit einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen auf dem Talbereich der Verbindungsfläche 11a abgerollt wird, werden die erhöhten Bereiche 29 in einen flachen Zustand gedrückt, und dadurch läßt sich eine Nut bilden, die in bezug auf den Rippenbereich 28 schräg nach außen verlaufende Überhangflächen 6 aufweist.
Fig. 12 erläutert ein weiteres Verfahren zum Bilden von Nuten 7 in der Verbindungsfläche der Stahlplatte 2. Bei diesem Verfahren wird eine riemenscheibenartige Formgebungswalze 20a ähnlich der in Fig. 10 gezeigten verwendet. Eine Mehrzahl von Vertiefungen 30 ist in der Außenfläche der Walze 20a derart ausgebildet, daß sie sich in umfangsmäßig gleichmäßig beabstandeter Weise in Axialrichtung derselben erstrecken. Wenn die Formgebungswalze 20a einen Walzvorgang auf der Verbindungsfläche der Stahlplatte 2 ausführt, werden Erhebungen 31 in gleichmäßigen Intervallen auf dem Boden der Nut 7 gebildet, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist. Anstatt der Vertiefungen 30 können auch Erhebungen vorgesehen sein. In diesem Fall werden Vertiefungen im Boden der Nut 7 gebildet.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können die Vorsprünge der Aluminiumplatte 3 in festen Eingriff mit den Erhebungen 31 gebracht werden, wenn die Aluminiumplatte 3 und die Stahlplatte 2 zusammengefügt werden, und somit wird der Widerstand der Nuten 7 gegen in ihrer Längsrichtung wirkende externe Kräfte erhöht.
Die Figuren 14 bis 16 dienen zur Erläuterung eines Verfahrens zum Bilden von Nuten, die jeweils eine der in Fig. 3 gezeigten ähnliche Formgebung aufweisen, in der Verbindungsfläche der Stahlplatte. Bei diesem Verfahren, wie es in Fig. 14 gezeigt ist, wird eine Formgebungswalze, die mit ringförmigen Walzbereichen mit im wesentlichen rechteckiger Querschnittsgestalt versehen ist, gegen die Verbindungsfläche 11a der Stahlplatte 2 gedrückt und dann auf dieser abgewälzt, um eine Bearbeitung mit plastischer Verformung zu bewerkstelligen sowie Nuten darin auszubilden, die an beiden Seiten einen erhöhten Bereich 46 aufweisen.
Im nächsten Schritt, wie er in Fig. 15 gezeigt ist, wird eine Rolle 48 mit umfangsmäßigen Nuten 47 im wesentlichen dreieckigen Querschnitts, die in Bereichen entsprechend den Anordnungsstellen der durch die Formgebungswalze 45 gebildeten Nuten 7 der Stahlplatte 2 vorgesehen sind, gegen die erhöhten Bereiche 46 gepreßt und auf diesen abgewälzt, um die erhöhten Bereiche 46 in Richtung auf die Innenseiten der Nuten 7 plastisch zu verformen, wie dies durch das Bezugszeichen 46' angedeutet ist. In der letzten Stufe, wie sie in Fig. 16 gezeigt ist, werden dann, wenn eine Formgebungswalze 49 mit zylindrischer Konfiguration gegen die Verbindungsfläche 11a gedrückt und auf dieser abgewälzt wird, die erhöhten Bereiche 46' weiter in Richtung nach innen verformt, um dadurch die Nuten 7 zu bilden, deren jede die Überhangflächen 6 an ihren beiden Seiten aufweist.
Eine Stahlplatte 2 mit Nuten, die durch die vorstehend beschriebenen Verfahren oder ein zerspanendes Verfahren mit den Überhangflächen versehen sind, läßt sich in festen Eingriff bzw. Verbindung mit einer Aluminlumplatte 3 bringen, die Vorsprünge aufweist, die durch die im folgenden beschriebenen Verfahrensweisen mit den Hinterschneidungsflächen versehen werden.
Zur Herstellung der Verbundstruktur der in Fig. 2 gezeigten Art zum Beispiel werden die Nuten 7 mit den Überhangflächen 6 zuerst in der oberen Oberfläche und in gewissen Fällen in den beiden Seitenflächen der Weichstahlplatte 2 gebildet, wie dies in Fig. 17 gezeigt ist, und danach wird ein Paar der auf diese Weise vorbereiteten Metallplatten an den einander gegenüberliegenden Rückenflächen derselben über ein Trennmittel 63, wie zum Beispiel Gips, in integraler Weise miteinander verbunden, wie dies in Fig. 18 gezeigt ist, und zwar für den Zweck der Massenherstellung der Verbundstruktur. Die auf diese Weise verbundenen Stahlplatten 2 werden dann in eine Gießform 65 gesetzt, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist, und ein Aluminiumschmelzbad 3' wird durch einen Eingußkanal 67 der Form 65 in einen Hohlraum gegossen, der zwischen der Innenwandung der Form 65 sowie den äußeren Verbindungsflächen und den Seitenflächen der miteinander verbundenen Stahlplatten 2 definiert ist. Während dieses Vorgangs ist darauf zu achten, daß das Aluminumschmelzbad 3' ganz und gar vollständig über alle Überhangflächen 6 der Nuten 7 der Stahlplatten 2 aufgebracht wird.
Nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitdauer zum Abkühlen und Festwerdenlassen des Aluminiumschmelzbads 3' wird die Form 65 geöffnet, wodurch man einen Block erhält, bei dem das Aluminiummaterial 3 die gesamten Außenflächen der Stahlplatten 2 überdeckt und vollständig in alle Nuten 7 der Stahlplatten 2 entlang der Überhangflächen 6 derselben eingebracht ist, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist. Der Block wird dann entlang des Trennmittels 63 zerschnitten, wodurch man Sekundärplatten erhält, wie sie in Fig. 21 gezeigt sind.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann ein Antikorrosions-Beschichtungsvorgang zwischen den unter Bezugnahme auf die Figuren 18 und 19 ausgeführten Vorgängen bzw. Schritten zwischengeordnet werden, um eine korrosionsbeständige Schicht aus einem Isoliermaterial zum Verhindern einer elektrolytischen Korrosion zwischen dem Stahlmaterial und dem Aluminiummaterial an der Verbindungsfläche zwischen der Stahlplatte 2 und der Aluminiumplatte 3 zu bilden. Die beschichteten Stahlplatten 2 werden anschließend in die Form 65 gesetzt, und das Aluminiumschmelzbad 3' wird in derselben Weise in den Formhohlraum gegossen, wie dies vorstehend beschrieben wurde.
Es versteht sich natürlich, daß das eine der beiden verschiedenen Materialien, das leichter schmelzbar als das andere ist, bei dem vorstehend beschriebenen Formvorgang geschmolzen und in die Form gegossen werden kann.
Ein Endprodukt kann dann durch Ausführen eines Fertigmachvorgangs an dem auf diese Weise erzielten Verbundblock aus den Platten 2 und 3 gebildet werden.
Die Verfahren zum Bilden der Vertiefungen in dem ersten Material, wie sie vorstehend beschrieben wurden, lassen sich bei jeder Art der vorstehend beschriebenen Verbundstrukturen verwenden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Verbundstruktur aus einem Paar mechanisch miteinander verbundener Elemente aus Material unterschiedlicher Art, wobei ein erstes Element (2) aus einem ersten Material mit einer Verbindungsfläche mit erhöhten Eingriffsbereichen ausgebildet wird und ein zweites Material in einem geschmolzenen Zustand auf die Verbindungsfläche des ersten Elements (2) gegossen wird und man dieses zur Bildung eines zweiten Elements (3) erstarren läßt, das mit dem ersten Element fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

vor der Verbindung des zweiten Elements (3) mit dem ersten Element (2) erfolgendes Walzen einer riemenscheibenförmigen Formgebungswalze (45) gegen die Verbindungsfläche (11a) des ersten Elements (2), um in dem ersten Element (2) wenigstens eine Nut plastisch zu formen, die entlang ihrer beiden Langsselten erhöhte Bereiche (46) aufweist, die die genannte geformte Nut von der Verbindungsfläche (11a) abgrenzen und die über die Verbindungsfläche erhöht ausgebildet sind;

Walzen einer zylindrischen Walze (48) mit einer umfangsmäßigen Nut (47) dreieckiger Querschnittsgestalt gegen die erste Verbindungsfläche (11a) in einer derartigen Weise, daß die dreieckige Umfangsnut (47) der geformten Nut (7) und den erhöhten Bereichen (46) zugewandt gegenüberliegt, um dadurch überhängende Seitenflächen der geformten Nut als Ergebnis einer nach innen gehenden Verformung der erhöhten Bereiche (46) in Zentralrichtung in die geformte Nut (7) hinein aufgrund der Wirkung von Oberflächen der zylindrischen Walze zu bilden, welche die umfangsmäßige Nut (47) mit dreieckiger Querschnittsgestalt definieren;

Walzen einer weiteren zylindrischen Walze (49) gegen die erste Verbindungsfläche (11a) sowie dadurch erfolgendes Einebnen der nach innen verformten erhöhten Bereiche (46') mit der ersten Verbindungsfläche;

Anordnen des ersten Elements (2) in einer Gießform (65) in einer derartigen Weise, daß ein Raum mit vorbestimmter Breite zwischen der Verbindungsfläche des ersten Elements (2) und einer Innenfläche der Gießform (65) verbleibt;

Eingießen des zweiten Materials im geschmolzenen Zustand in den Raum sowie Einfüllen des zweiten Materials in die geformte Nut (7);

Erstarrenlassen des zweiten Materials zur Bildung des zweiten Elements (3), das vollständig mit der Verbindungsfläche des ersten Elements (2) verbunden ist; und

Entfernen der auf diese Weise miteinander verbundenen, ersten und zweiten Elemente (2, 3) aus der Gießform (65).

2. Verfahren nach Anspruch 1,

weiterhin mit folgenden Schritten:

Ausbilden einer peripheren Nut entlang des Umfangs der riemenscheibenförmigen Formgebungswalze; und

auf diese Weise erfolgende Bildung einer Zwischenrippe (28) entlang sowie an einem Boden der Nut als Ergebnis des Walzens der Formgebungswalze gegen die erste Verbindungsfläche (11a), um dadurch der Nut einen gegabelten Querschnitt zu verleihen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem weiterhin die Formgebungswalze mit einer Umfangsfläche versehen ist, in der in Abständen entlang derselben eine Anzahl von Vertiefungen (30) oder Vorsprüngen vorgesehen ist, so daß Vorsprünge (31) oder Vertiefungen in Abständen entlang des Bodens der Nut (7) als Ergebnis des Walzens der Formgebungwalze gegen die erste Verbindungsfläche gebildet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein zusätzliches erstes Element (2) aus dem ersten Material den Walzschritten unter Verwendung der riemenscheibenförmigen Formgebungswalze (45) der zylindrischen Walze (48) und der zylindrischen Walze (49) unterzogen wird und bei dem ein Paar erste Elemente (2) in der Gießform (65) derart angeordnet wird, daß die Verbindungsfläche des einen ersten Elements von der Verbindungsfläche des anderen ersten Elements abgelegen angeordnet ist und die ersten Elemente (2) Rücken an Rücken aneinander angebracht sind, wobei Räume mit vorbestimmter Breite zwischen jeder der Verbindungsflächen und den Innenflächen der Gießform (65) frei bleiben, und bei dem das zweite Material in die Räume gegossen wird, um auch die Nuten (7) auszufüllen, und die miteinander verbundenen ersten und zweiten Elemente (2, 3) aus der Gießform (65) entfernt werden und die ersten Elemente (2) voneinander getrennt werden, so daß mit jedem ersten Element ein betreffender Bereich des zweiten Elements verbunden ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, weiterhin mit folgenden Schritten:

Bilden wenigstens einer Nut mit überhängenden Seitenflächen in jeder der Seitenflächen der ersten Elemente (2);

Bilden seitlicher Räume zwischen den Seitenflächen jedes ersten Elements (2) und den Innenflächen der Gießform (65); und

Eingießen des zweiten Materials (3') in die seitlichen Räume sowie Einfüllen des zweiten Materials in die seitlichen Räume sowie die den seitlichen Räumen benachbarten Nuten, um dadurch eine Verbindung des zweiten Elements mit den Seitenflächen der ersten Elemente zu ermöglichen.