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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Heißform mit
hoher Wärmefestigkeit und guter Bearbeitbarkeit. Sie
betrifft insbesondere eine Heißform zur Formung mittels des
Druckes eines heißen Gases, sowie ein Verfahren zur
Herstellung derselben.
Beschreibung des Standes der Technik
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Formungsverfahren unter Druck eines heißen Gases haben
verschiedene Vorteile, weil der Druck isotrop wirkt, so daß
gegossene Gegenstände gleichförmiger Dichte und
komplizierter Formgebung innerhalb eines einzigen
Verfahrensschrittes mit hoher Genauigkeit hergestellt werden können.
Die Oberfläche des gegossenen Artikels ist dabei äußerst
glatt. Dieses Verfahren wurde demzufolge in letzter Zeit
auf dem Gebiet von superplastischen Formungen und
Diffusionsklebungen besonders beachtet.
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Superplastische Formung und Diffusionsklebung wird
heutzutage beim integralen Herstellungsverfahren von
Flugzeugkörpern eingesetzt. Dabei werden superplastische
Metallbleche aus Aluminiumlegierungen, Titanlegierungen oder
zweiphasenrostfreiem Stahl und dergleichen einer Heißformung
und/oder Diffusionsklebung unter Einsatz des Druckes eines
inaktiven Gases bei hohen Temperaturen ausgesetzt. Die
dabei verwendeten Formen müssen dabei eine hohe
Wärmefestigkeit haben, um den dabei auftretenden Formungstemperaturen
widerstehen zu können, welche bei Aluminiumlegierungen
ungefähr 600ºC und bei Titanlegierungen und
zweiphasenrostfreiem Stahl ungefähr 1000ºC betragen. Die
dimensionsmäßige Genauigkeit muß dabei weniger als 0,5 %
betragen.
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Im Fall von blechförmigen Ausgangsmaterial, sowie von durch
Fiberglas verstärktem Plastikmaterial ( GFRP),
kohlenfasernverstärktem Plastikmaterial (CFRP) und
amidfaserverstärktem Plastikmaterial (AFRP) wird das sogenannte
autoclave Formungsverfahren eingesetzt, bei welchem diese
Materialien laminiert werden, worauf dann unter hohem Druck
in der Autoclave eine Formung stattfindet. In diesem Fall
liegt die Formungstemperatur im Bereich zwischen 120 und
200ºC, wobei maximale Werte von 350ºC auftreten.
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Abgesehen von den erwähnten Formungsverfahren unter Druck
eines heißen Gases existieren ebenfalls heiße
Formungsverfahren für die Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen, bei
welchen eine sehr hohe Abmessungsgenauigkeit und
Oberflächengüte der Formungsformen erforderlich ist. In diesem
Fall müssen die Formungsformen eine Wärmefestigkeit von
maximal 800ºC und einen niedrigen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.
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Bei Gießverfahren muß die verwendete heiße Form eine
ausgezeichnete Wärmefestigkeit aufweisen und zusätzlich
Abmessungen in der Größenordnung von Metern besitzen. Bekannte
wärmefeste Formen aus wärmefesten Legierungen, wie
austenitischen rostfreiem Stahl, Inconel und dergleichen
oder Formen aus wärmefestem Epoxyharz sind jedoch praktisch
schlecht zu verwenden, weil die Herstellung großer Mengen
derartiger Materialien und deren maschinelle Bearbeitung
sehr teuer ist, wobei zusätzlich bei der Herstellung von
Expoxyharzformen giftige Gase auftreten. Außerdem ergibt
sich das Problem einer Verschlechterung der
Materialeigenschaften bei der Heißverformung.
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Im Hinblick auf die gewünschte Wärmefestigkeit werden
bereits Keramikmaterialien, wie Aluminiumoxyd, Sialon und
dergleichen eingesetzt. Derartige Materialien sind jedoch
in großen Mengen sehr schlecht herzustellen und zu
bearbeiten.
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Die DE-A-3 611 403 zeigt ein Gerät zum Gießen von Metallen
mit niedrigem Schmelzpunkt, bei welchem ein geschmolzener
Körper verwendet wird, der eine xonotlitische Matrix
besitzt. Zusätzlich werden Verstärkungsphasen eingesetzt,
mit Ausnahme jener Oberflächenbereiche, welche mit dem
Metall in Berührung gelangen.
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Die DE-A-2 705 828 zeigt geformte Körper, welche aus einem
Gemisch einer Xonotlit- und Polyacrylesterdispersion
bestehen, wobei dieses Gemisch zur Entwässerung und Formung
einer Filterpressung ausgesetzt wird, worauf anschließend
zur Herstellung der geformten Körper ein Wärmeprozeß
erfolgt.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung ergibt eine Heißform sowie ein Verfahren zu
dessen Herstellung, wobei die Herstellung in großen Mengen
durchgeführt werden kann. Die Form selbst besitzt eine hohe
Wärmefestigkeit, hat eine ausreichende Festigkeit und Härte
für die Heißformung und erlaubt eine maschinelle
Bearbeitung unter Erzielung guter Oberflächen.
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Im Rahmen der Erfindung ist die Heißform durch den Anspruch
1 gekennzeichnet, während das Verfahren zur Herstellung
einer derartigen Form durch die Ansprüche 4 und 5
gekennzeichnet ist.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Xonotlitgruppe, d.h. ein
Calciumhydrosilikat in eine Heißgasform eingebracht. Dieses
Einbringen ist dabei unüblich, weil die Heißform aus einer
wärmefesten Legierung und einem wärmefesten Epoxyharz
besteht. Die Xonotlitgruppe bildet dabei das Hauptmaterial
bei leichten wärmeisolierenden und feuerfesten
Calciumsilikatbaumaterialien. Das Calciumsilikatbaumaterial
besitzt eine Dichte von 0,2 bis 0,5 g/cm³ und eine
Biegefestigkeit von weniger als 50 kg/cm² bei einer mittleren
Dichte von etwa 0,5 g/cm³. Es wird dabei davon ausgegangen,
daß Baumaterialien aus Calciumsilikat kaum zur Herstellung
von Heißformen eingesetzt werden.
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Die Erfinder haben im Rahmen der Erfindung festgestellt,
daß eine Form aus einer Xonotlitgruppe eine hohe
Biegefestigkeit und Härte aufweist, welche zur Heißformung bei
Temperaturen zwischen 120 und 1200ºC geeignet ist, falls
die mittlere Dichte 0,6 - 2,2 g/cm³ beträgt und falls nach
der Herstellung eines gegossenen Artikels eine
Wärmebehandlung vorgenommen wird.
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Eine Heißform gemäß der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus einer Xonotlitgruppe hergestellt ist,
dessen Bulkdichte zwischen 0,6 und 2,2 g/cm³ beträgt,
während die Biegefestigkeit 100 kg/cm² übersteigt und die
Vickershärte gleich 4 oder größer ist. Eine derartige
Heißform besitzt ausreichende Eigenschaften, wie
Biegefestigkeit, Vickershärte und Maschinenbearbeitbarkeit unter
Erzielung einer guten Oberflächengüte.
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Die Xonotlitgruppe gemäß der Erfindung umfaßt Xonotlit oder
Wollastonit, der durch Erhitzung über 700ºC aus Xonotlit
transformiert wurde.
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Die Heißform wird durch die folgenden zwei Verfahren
hergestellt:
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1. Eine wäßrige Aufschwemmung von Xontlit wird
filtergepreßt und getrocknet, wodurch ein Formartikel entsteht.
Falls erforderlich, wird dieser Formartikel dann bei
einer Temperatur von weniger als 700ºC einer
Wärmebehandlung ausgesetzt. In der Folge wird der geformte
Artikel geschnitten.
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2. Eine wäßrige Aufschwemmung von Xonotlit wird
filtergepreßt und getrocknet, wodurch ein geformter Artikel
hergestellt wird. Der geformte Artikel wird dann bei
einer Temperatur zwischen 700 und 1200ºC einer
Wärmebehandlung ausgesetzt; schließlich wird diese
wärmebehandelte Form geschnitten.
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Der beschriebene Trocknungsprozeß findet bei Temperaturen
von zwischen 100 und 120ºC statt, wodurch das enthaltene
Wasser in der Oberfläche von Xonotlit entfernt wird. Im
Fall des Verfahrens 1 erfolgt die Wärmebehandlung bei
Temperaturen von weniger als 700ºC, wodurch das in dem
Xonotlit befindliche Wasser entfernt wird. Im Fall des
Verfahrens 2 erfolgt jedoch die Wärmebehandlung im Bereich
zwischen 700 und 1200ºC, wodurch eine Umwandlung von
Xonotlit in Wollastonit stattfindet. Obwohl die
Gleichgewichtstempreratur der Phasentransformation von Xonotlit
nach Wollastonit nur etwa 450ºC beträgt, beträgt die
tatsächliche Temperatur mehr als 700ºC, wenn man die
Reaktiongeschwindigkeit berücksichtigt. Wärmebehandlungen
von weniger als 700ºC bewirken demzufolge keine
Phasentransformationen des Xonotlit.
Ausführungsbeispiele
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Ein Versuch wurde durchgeführt, um die Herstellbarkeit der
Form aus der Xonotlitgruppe für Heißformungen zu
untersuchen. Die sich ergebenden Resultate werden in dem
Folgenden angegeben.
Experimentelles Beispiel 1
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Die Biegefestigkeit, die Vickershärte, die
Maschinenbearbeitbarkeit und die Abmessungsveränderungen wurden bei
kleinen Testproben gemessen, um zu überprüfen, ob die Form
aus der Xonotlitgruppe den bei Heißformungen erforderlichen
Eigenschaften entspricht. Die Tabelle 1 zeigt dabei die
Meßresultate, wodurch die Verwendbarkeit als Heißform
erkennbar ist.
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Die Testproben wurden wie folgt hergestellt: Eine wäßrige
Aufschwemmung von industriell produzierten Xonotlit wurde
filtergepreßt, wodurch sich ein geformter Artikel von
15 x 8 x 1 cm ergab. Die mittlere Dichte des geformten
Artikels wurde bei 0,5, 0,7, 0,9, 1,0 und 1,2 g/cm³
überwacht, indem die Belastung bei der Filterpressung
variiert wurde. Die geformten Artikel wurden dann während 12 h
bei 120ºC getrocknet, wodurch sich die Testproben ergaben.
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Weitere Testproben wurden dadurch hergestellt, indem die
getrockneten Artikel während 12 h einer Wärmbehandlung bei
300, 600, 800, 1000, 1100 und 1200ºC ausgesetzt wurden,
wobei der beim Hochheizen und Herunterfahren verwendete
Temperaturanstieg und Abfall 100ºC/h betrug.
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Die Temperatur der verwendeten Wärmebehandlung war
entsprechend der Art des Materials gewählt:
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1. 300ºC für die Form zur Formung von Plastik,
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2. 600ºC für die Form zur Formung von superplastischer
Aluminiumlegierung,
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3. 800ºC für die Form zur Formung von Glas,
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4. 1000ºC für die Form zur Formung von superplastischer
Titaniumlegierung,
Tabelle 1
Verarbeitbarkeit
Temperatur ºC
Bulkdichte g/cm³
Schrumpfung in Richtung der Pattendicke %
Biegefestigkeit kg/cm²
Vickershärte
Relative Verarbeitungszeit
Oberflächengüte
Verfügbarkeit für Heißformen
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5. 1100ºC für die Form zur Formung von superplastischem
zweiphasenrostfreiem Stahl und,
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6. 1200ºC für die Form für die maximal einsetzbare
Temperatur.
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Große Schrumpfungen ergaben sich bei den Temperaturen von
800, 1000, 1100 und 1200ºC. Diese Schrumpfungen ergaben
sich aufgrund der Transformation von Xonotlit in
Wollastonit. Nach der Durchführung der Wärmebehandlung
beträgt die Schrumpfung weniger als 0,5 % und ist dabei mit
einem Stern gekennzeichnet.
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Die Maschinenbearbeitbarkeit wurde überprüft indem eine
Längsfräsmaschine mit einem Fräskopf aus
Hochgeschwindigkeitsstahl von 22 mm Durchmesser eingesetzt wurde. Dabei
wurde die Rauhigkeit der bearbeiteten Oberfläche sowie die
Bearbeitungszeit bei unterschiedlichen Bearbeitungstiefen,
Vorschüben und Drehzahlen untersucht.
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Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur der
Wärmebehandlung und der relativen Bearbeitungszeit.
In dieser Figur sind zum Vergleich ebenfalls die
relativen Bearbeitungszeiten für Aluminium,
rostfreiem Stahl (SUS304) und
maschinenverarbeitbarer Keramik (Macor) dargestellt.
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So wie dies in der Figur zur Darstellung gelangt, ist die
Maschinenverarbeitbarkeit bei der Heißform gemäß der
Erfindung gleich der von Aluminium und ungefähr 60 % von
SUS 304. Im Vergleich zu maschinenverarbeitbarer Keramik
ist die Maschinenverarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen
Form hingegen ausgezeichnet.
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Zur Tabelle 1 sei noch Folgendes ausgeführt:
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1. Die Schrumpfung in Richtung der Plattendicke entspricht
der Schrumpfung während der Wärmebehandlung des bei
120ºC getrockneten Artikels. Die Schrumpfung in
Längsrichtung und in der Breite beträgt jedoch weniger als
die Hälfte als die in der Plattendicke und wird
demzufolge nicht dargestellt. Die Schrumpfung nach der
Wärmebehandlung zwischen 800 und 1200ºC beträgt weniger
als 0,5 und wird durch einen Stern angedeutet.
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2. Die Biegefestigkeit wurde bei Raumtemperatur und hohen
Temperaturen gemessen, wobei sich jedoch keine
Differenzen ergaben. In der Tabelle wird demzufolge nur die
Biegefestigkeit bei Raumtemperatur angegeben.
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3. Die relative Bearbeitungszeit wurde dadurch
Normalisiert, indem ein Vergleich mit einer Testprobe
vorgenommen wird, deren Dichte 0,663 g/cm³ betrug und einer
Wärmebehandlung von 600ºC ausgesetzt war. Diese
relative Bearbeitungszeit wird durch das Symbol für
Werte zwischen 0,7 und 1, durch das Symbol für Werte
zwischen 1 und 2 und durch das Symbol Δ für Werte
zwischen 2 und 4 angedeutet.
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4. Das Symbol ist das Symbol des japanischen
Industriestandards und zeigt an, daß die
Oberflächenrauhigkeit innerhalb des Bereiches von +- 0,8 bis 0,23 u
liegt.
Experimentelles Beispiel 2
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Eine der wichtigen Eigenschaften einer Heißform ist der
thermische Stoßfestigkeit.
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Um die thermische Stoßfestigkeit zu überprüfen, wurden zwei
Versuche durchgeführt, indem die akustische Emission (AE),
die Biegefestigkeit und die Vickershärte bei Testproben
gemessen wurden, welche dem folgenden thermischen Zyklus
ausgesetzt waren:
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1. Die Temperatur wurde von Raumtemperatur während 30 min
auf 600ºC erhöht, dann während 30 min konstant gehalten
und dann anschließend auf 50ºC während 5 h abgesenkt,
was einem Zyklus entsprach.
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2. Die Testproben wurden von 50ºC auf 600ºC während 30 min
erhitzt, während 30 min auf der Temperatur gehalten und
dann erneut während 5 h auf 50ºC abgekühlt, was dem
zweiten Zyklus entsprach. In der Folge wurde der
Vorgang von 2 wiederholt, was dem dritten und folgenden
Zyklus entspricht.
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Bei den Testproben handelt es sich um geformte Artikel,
welche während 15 h bei 120ºC getrocknet worden waren.
Dieselben hatten eine mittlere Dichte von 0,7 g/cm³ und eine
Biegefestigkeit von 136 kg/cm².
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Die ersten Mikrorisse durch thermischen Stoß wurden unter
den erwähnten Bedingungen bei dem AE-Verfahren entdeckt.
Während des ersten Zyklus wurden einige AE-Werte
festgestellt, weil die auftretende Energie sehr gering war. Bei
dem zweiten Zyklus und den folgenden traten keine AE-Werte
auf. Nach der Messung von AE wurde die betreffende Probe
unter einem Abtastelektronenmikroskop beobachtet, wobei
keine Risse festgetellt werden konnten.
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Der Einfluß von thermischen Stößen wurde ebenfalls durch
Messung der Biegefestigkeit und der Vickershärte überprüft.
Die sich ergebenden Resultate sind in der folgenden Tabelle
2 angegeben.
Tabelle 2
Bulkdichte (g/cm³)
Biegefestigkeit (kg/cm²)
Vickershärte
Artikel mit einer Wärmebehandlung
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Tabelle 2 zeigt, daß bei der Heißform gemäß der Erfindung
die Biegefestigkeit und die Vickershärte selbst bei
thermischen Zyklen nicht verringert wird, daß demzufolge eine
ausgezeichnete thermische Schockfestigkeit vorhanden ist.
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Die Resultate der Versuche 1 und 2 zeigen an, daß eine aus
einer Xonotlitgruppe hergestellte Form mit einer Bulkdichte
zwischen 0,6 und 2,2 g/cm³, einer Biegefestigkeit von
100 kg/cm² oder mehr und einer Vickershärte von 4 oder mehr
zufriedenstellend ist, wobei kleine temperaturbedingte
Abmessungsveränderungen auftreten, eine gute
Maschinenverarbeitbarkeit gewährleistet ist, eine gute Oberflächengüte
zustande kommt und eine ausgezeichnete thermische
Stoßfestigkeit gewährleistet ist. Demzufolge können derartige
Formen sehr gut für Heißformprozesse verwendet werden.
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Die Heißform gemäß der Erfindung wird durch Filterpressung,
und Trockung einer wäßrigen Aufschwemmung von Xonotlit
hergestellt. In der Folge wird der hergestellte Artikel
einer Wärmebehandlung ausgesetzt, bei welcher die
Arbeitstemperatur
der Heißformung etwa 700ºC oder weniger beträgt.
Anschließend erfolgt dann der Schneidvorgang. Die Form kann
dann verwendet werden, um eine Plastikformung oder eine
Aluminiumlegierungsuperplastikformung vorzunehmen.
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Im Fall, bei welchem die Heißform in einem
Temperaturbereich zwischen 700 und 1200ºC zur Formung von Glas,
superplastischen Titaniumlegierungen und superplastischen
zweiphasenrostfreien Stahl verwendet wird, muß der geformte
Artikel einer Wärmebehandlung ausgesetzt werden, welche
oberhalb der Arbeitstemperatur der Heißformung liegt. In der
Folge wird dann der jeweilige Artikel geschnitten, um auf
diese Weise die Heißform zu bilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Figur zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur der
Wärmebehandlung und der Maschinenverarbeitbarkeit der
Heißform.
Detailierte Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen
Ausführungsform 1
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Eine Heißform zur Formung von superplastischem Aluminium
wurde hergestellt.
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Ein geformter Artikel von 40 x 40 x 10 cm wurde durch
Filterpressung einer wäßrigen Xonotlitaufschwemmung gebildet.
Die Geschwindigkeit der Filterpressung und die Belastung
betrugen einige mm/min und 40 kg/cm².
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Zwei Arten einer Heißform wurden hergestellt. Die eine war
durch Trockung des geformten Artikels bei 120ºC erzeugt,
während der andere Artikel zuerst bei 120ºC und
anschließend
bei 600ºC einer Wärmebehandlung ausgesetzt war. Bei
letzterer betrug der Temperaturanstieg 150ºC pro Stunde,
worauf bei Erreichung der Temperatur dieselbe während 12 h
eingehalten wurde. Anschließend wurde die Ofentemperatur
wieder erniedrigt. Die verschiedenen Eigenschaften und die
Maschinenverarbeitbarkeit der beiden Arten von Formen sind
in der folgenden Tabelle 3 angegeben.
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Die oben beschriebenen zwei Arten von Heißform wurden
verwendet, um eine superplastische Aluminiumformung wie folgt
vorzunehmen. Die Beandlungstemperatur betrug 550ºC, die
Behandlungszeit 3 h und der Druck des inaktiven Gases betrug
3 kg/cm² und die Last des Stempels der Heißformmaschine
betrug 40 kg/cm². Innerhalb der Heißformmaschine befand sich
vor der Erhitzung ein Vakuum von etwa 10&supmin;¹ Torr.
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Die mit dieser Form hergestellten Artikel aus der
Aluminiumlegierung haben dieselbe Abmessungsgenauigkeit wie bei
bekannten austenitischen rostfreien Stahlformen. Während
bei der bekannten Form ein Ablösungsmittel erforderlich
war, war bei der Form der Erfindung kein derartiges Mittel
erforderlich.
Ausführungsform 2
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Ein geformter Artikel, welcher mit demselben Verfahren wie
bei der Ausführungsform 1 hergestellt war, wurde zur
Herstellung einer Form zur superplastischen Formung einer
Titanlegierung verwendet.
Tabelle 3
Verarbeitbarkeit
Ausführungsform
Wärmebehandlung
Bulkdichte g/cm³
Schrumpfung in Richtung der Platten dicke %
Biegefestigkeit kg/cm²
Vickershärte
Schneidmenge mm
Vorschub mm/min
Umdrehungszahl U/min
Oberflächengüte
Relative Bearbeitungszeit
* Ausdehnung bei 1000ºC
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Der geformte Artikel wurde bei 120ºC getrocknet und
anschließend einer Wärmebehandlung bei 1000ºC ausgesetzt.
Der Temperaturanstieg betrug dabei 150ºC/h und die
Behandlungsdauer 12 h, worauf der Ofen erneut abgekühlt wurde.
Nachdem auf diese Weise eine Heißform hergestellt war,
wurden die verschiedenen Eigenschaften und die
Maschinenverarbeitbarkeit der Form gemessen und in der Tabelle 3
wiedergegeben.
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Diese Form wurde zur Formung einer superplastischen
Titanlegierung verwendet. Die Formung wurde unter einem
inaktiven Gas mit Drücken zwischen 10 und 20 kg/cm² während 1 bis
3 h durchgeführt, während die Temperatur mehr oder weniger
1000ºC betrug. Unter einem Vakuum von ungefähr 10&supmin;&sup4; Torr
betrug der Temperaturanstieg etwa 100ºC/h. Die Belastung
des Stempels der Formmaschine betrug ungefähr 300 kg/cm².
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Der mit dieser Form geformte Artikel aus Titanlegierung
zeigt eine Abmessungsgenauigkeit, welche gleich der
Abmessungsgenauigkeit einer Form ist, die aus wärmefesten
rostfreien Stahl (SUS 316) oder einer wärmefesten Legierung
(Iconel oder Hastalloy) hergestellt ist. Auch bei dieser
Form war kein Lösemittel erforderlich.
Ausführungsform 3
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Eine Form wurde hergestellt, indem ein geformter Artikel
entsprechend dem selben Verfahren wie bei der
Ausführungsform 1 hergestellt wurde, worauf ein Trocknungsprozeß bei
120ºC erfolgte. Eine weitere Form wurde dadurch erzeugt,
indem der durch das Verfahren gemäß Ausführungsform 1
gebildete Artikel geschnitten wurde und einer Wärmebehandlung
bei 350ºC ausgesetzt war. Innerhalb des Ofens betrug der
Temperaturanstieg 100ºC/h, während die Verbleibzeit 12 h
betrug, worauf erneut eine Abkühlung erfolgte. Diese Formen
wurden zur Plastikautoclavformung verwendet.
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Mehrere Schichten von blattförmigen Epoxymaterialien, die
durch Glasfasern verstärkt waren, wurden in der vorhandenen
Form laminiert, worauf eine Abdichtungsfolie aufgelegt
wurde. In der Folge wurde ein Preßvorgang unter reduziertem
Druck bei Vakuum von ungefähr 10&supmin;³ Torr vorgenommen. Die
Form wurde dann während 1 h in einem inaktiven Gas mit
einen Druck von 5 kg/cm² bei etwa 200ºC belassen und
anschließend der Formvorgang vorgenommen.
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Die mit diesen Formen hergetellten Plastikartikel zeigen
eine Abmessungsgenauigkeit, welche gleich der
Abmessungsgenauigkeit von Formen ist, die mit bekannten härtenden
Epoxyharzen unter Mischung zweier flüssiger Komponenten
hergestellt werden.
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Es sei bemerkt, daß die Epoxyformen viele Nachteile, wie
Verschlechterung der Wärmefestigkeit und der Erzeugung
giftiger Gase und eines hohen Gewichtes im Fall großer Formen
besitzen.
Ausführungsform 4
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Ein geformter Artikel wurde durch dasselbe Verfahren wie
bei der Ausführungsform 1 hergestellt. In der Folge wurde
eine Wärmebehandlung bei 120ºC vorgenommen. Darauf folgt
eine Wärmebehandlung bei 750ºC, bei welcher innerhalb des
Ofens die Anstiegsgeschwindigkeit 150ºC/h betrug und die
verbleibende Dauer 12 h ausmachte, worauf erneut eine
Abkühlung erfolgte.
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In der Folge wurde der betreffende Artikel geschnitten, um
die beiden Formen zur Formung von Windschutzscheiben bei
Kraftfahrzeugen herzustellen.
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Bei der Formung von Windschutzscheiben muß die
Formgenauigkeit im Bereich von +- 0,1 mm betragen. Bei bekannten
Verfahren wird wärmefester rostfreier Stahl für die beiden
Formteile verwendet. Da wärmefester rostfreier Stahl einen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich zwischen 18
und 20 x 10&supmin;&sup6;/ºC besitzt, wird die Temperatur der Form
homogen eingestellt. Die Form entsprechend der Erfindung
wurde verwendet, wobei eine starke Biegung unter
verschiedenen Werten von Belastungen durchgeführt wurde. Dabei
konnte die Formung mit dimensionsmäßigen Genauigkeiten von
+- 0,1 mm erreicht werden, ohne daß dabei eine genaue
Steuerung der Temperatur erforderlich war.
Wirkung der Erfindung
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Die Heißform gemäß der Erfindung hat im Vergleich zu
bekannten Formen besondere Eigenschaften:
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1. Die Heißform aus einer Xonotlitgruppe kann hohe
Temperaturen bis zu 1200ºC aushalten, besitzt eine
ausreichende Biegefestigkeit und eine Oberflächenhärte zur
Heißformung. Die Form ist leicht verarbeitbar und
ergibt eine gute Genauigkeit der bearbeiteten
Oberfläche. Die Form kann ferner mit niedrigen Kosten
erstellt werden.
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2. Da die Form durch Filterpressung einer wäßrigen
Aufschwemmung hergestellt wird, können sehr leicht große
Formartikel erzeugt werden. Auf diese Weise ergibt sich
eine sehr starke Kostenreduzierung bei der Herstellung
und der Bearbeitung großer Formen.
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3. Da die Form gemäß der Erfindung im Vergleich zu
bekannten Formen sehr leicht ist, und Lösemittel nicht
erforderlich sind, kann eine sehr leichte Handhabung
erfolgen. Giftige Gase werden dabei nicht erzeugt.
Zusätzlich kann die mittlere Dichte entsprechend den
Formbedingungen gewählt werden. Im Fall, in welchem die
Formbedingungen nicht streng eingehalten werden müssen,
kann fernerhin eine sehr leichte Form zum Eisatz
gelangen.