DE4124591C1 - Foamable metal body prodn. with reduced density differences - by charging hollow section with mixt. of powder contg. expanding agent and metal powder, and precompacting - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung aufschäumbarer Metallkörper durch Walzen, welches in der Patentschrift DE 41 01 630 C2 beschrieben wird.

Das in der Patentschrift P 41 01 630 C2 beschriebene Verfahren zur Herstellung aufschäumbarer Körper aus Metallpulver geht davon aus, daß die Pulvermischung aus mindestens einem gasabspaltenden Treibmittelpulver und mindestens einem Metallpulver durch geeignete Vorrichtungen, z. B. Trichter, direkt in den Walzspalt geleitet und dort durch den Walzendruck kompaktiert wird. Dabei stellte sich heraus, daß nach dem Walzvorgang in dem Band Dichteunterschiede quer zur Walzrichtung auftraten. Fließstörungen oder Stockungen des Pulvers im Trichter, welche jederzeit auftreten können, führen ebenfalls zu Dichteschwankungen längs der Walzrichtung. Weiterhin kann das notwendige Vorwärmen der Pulvermischung im Trichter wegen der Gefahr des Zusammenbackens der zu walzenden Pul­ vermischung in der Zuführeinrichtung problematisch sein. Bei der unmittelbaren Zuführung der Pulvermischung zum Walzspalt ist im allgemeinen ein großer Wal­ zendurchmesser erforderlich; es wird davon ausgegangen, daß das Verhältnis des Walzendurchmessers zur Banddicke 100/1 beträgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß die obengenannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Wird die Pulvermischung vor der Zuführung in den Walzspalt in ein vorgegebenes Hohlprofil eingefüllt, so wird damit erreicht, daß erstens jederzeit eine gleichmäßige Pulverzuführung zum Walzspalt ohne Dichteschwankungen längs der Walzrichtung geschieht, und daß zweitens durch eine spezielle Form des Hohlprofils eine besondere Dichteverteilung in dem gewalzten Band erreicht wird. So kann z. B. durch eine besondere Ausgestaltung des Hohlprofils das übliche Aufreißen der Blechränder vermieden werden.

Die in das Hohlprofil eingefüllte Pulvermischung kann vorverdichtet werden. Nach dem Einfüllen in das Hohlprofil weist die Pulvermischung eine Schüttdichte auf. Sie kann durch Vibrationen oder Klopfen erhöht werden.

Die Hohlprofile können aus artgleichen oder artfremden Werkstoffen in bezug auf das Metallpulver bestehen. Die Hohlprofile sind dünn- oder dickwandig. Dünnwandige Hohlprofile werden durch die Umformung im Walzspalt noch dünner; beim Aufschäumen des Körpers tragen sie dann nur noch unwesentlich zu der ohnehin entstehenden Schaumhaut bei. Bei dickwandigen Profilen besteht die Möglichkeit der Erzeugung von Integralschäumen, d. h. nach dem Walzen des Materials bleibt die dickere Haut erhalten und nach dem Aufschäumen entstehen sandwichartige Strukturen. Dabei ist durch den Einsatz von artfremden oder artgleichen Werkstoffen als Hohlprofilwerkstoff eine weitere Variationsmöglichkeit bei der Herstellung von sandwichartigen Strukturen möglich.

Das Verfahren sieht auch vor, daß die in das Hohlprofil zu füllende Pulvermischung vorgewärmt wird. Dadurch wird nicht nur erreicht, daß beim Warmwalzen ein vorgewärmter Werkstoff eingesetzt wird, sondern eine gute Diffusionsbindung im Walzspalt. Des weiteren wird durch das Vorwärmen der Pulvermischung eine ausreichende Verdichtung der Pulver bereits mit geringeren Umformgraden erreicht, was bedeutet, daß größere Blechdicken erhältlich sind. Die Vorwarmtemperatur ist durch die Zersetzungstemperatur des verwendeten Treibmittelpulvers beschränkt. Im Falle von Titanhydrid- und Aluminiumpulver werden Vorwarmtemperaturen unter 500° bevorzugt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß wegen der Veränderung der Druckverhältnisse im Walzspalt durch das Vorhandensein des Hohlprofilwerkstoffes weniger große Walzendurchmesser benötigt werden.

Gemäß dem Änderungsvorschlag nach Anspruch 6 wird die Pulvermischung ohne äußere Temperaturerhöhung kaltgepreßt. Dabei ist wesentlich, den Preßdruck so hoch zu wählen, daß die Treibmittelteilchen von den Metallpulverteilchen dicht umhüllt werden, damit sie bei einer anschließenden Vorerwärmung des Materials kein Gas freisetzen. Pulver mit spratziger Teilchenform sind vorteilhaft, weil Ver­ klammerungseffekte zwischen den Teilchen auftreten. Die Kaltpreßkörper werden im zweiten Schritt auf eine erhöhte Temperatur gebracht, wobei diese Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegen kann. Dies bedeutet, daß durch die Wahl des entsprechend hohen Preßdrucks die Verbindung der Teilchen untereinander so gut ist, daß die Metallpulverteilchen einen Abschluß für die Treibmittelteilchen bieten. Im dritten und letzten Schritt des Verfahrens werden die Preßkörper warmgewalzt, um Bleche oder Bänder von gewünschter Dicke zu erhalten.

Die Kaltpreßkörper können nicht nur vor dem Walzvorgang erwärmt, sondern auch nach den einzelnen Walzstichen wiedererwärmt werden; auch hier auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens können die Pulver­ schichten so angeordnet sein, daß treibmittelhaltige Zonen sich mit treibmittelfreien Zonen abwechseln. Aus solchen Metallkörpern können durch das Aufschäumen poröse Materialien mit einem sandwichartigen Aufbau entstehen, in dem sich poröse Zonen mit nicht porösen Zonen abwechseln.

Das Verfahren gemäß Anspruch 6 wird anhand eines Beispieles näher erläutert:

Eine entsprechende Pulvermischung wurde mit einem Preßdruck von 300 MPa zu einer Scheibe von 110 mm Durchmesser und etwa 23 mm Dicke kaltgepreßt. Diese wurde auf 600°C erwärmt und anschließend durch Warmwalzen weiter verdichtet. Dabei wurde die Probe durch mehrere Zwischenerwärmungen auf einer Tempera­ tur von 600°C gehalten. Nach Erreichen einer Blechdicke von 5 mm wurde die Probe an ruhender Luft abgekühlt. Aus dem so erhaltenen Blech wurden Ab­ schnitte abgetrennt und im auf 850°C vorgeheizten Ofen aufgeschäumt. Die ent­ standenen geschäumten Blechstücke hatten eine Dicke von ca. 30 mm und eine Dichte von ca. 0,5 g/cm³.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung aufschäumbarer Metallkörper durch Walzen einer Pulvermischung, wobei die Pulvermischung aus mindestens einem treibmittel­ haltigen Pulver und einem Metallpulver besteht, nach Patentschrift DE 41 01 630 C2 dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung in ein Metallhohlprofil gefüllt und gewalzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung nach dem Einfüllen in das Hohlprofil vorverdichtet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil aus einem Werkstoff besteht, der mit dem Metallpulver artgleich oder verschieden ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Hohlprofiles so gewählt ist, daß eine gewünschte Dichteverteilung des Walzpro­ duktes erreicht wird.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das pulvergefüllte Hohlprofil vor dem Walzen vorgewärmt wird.

6. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulvermischung aus einem Treibmittelpulver und mindestens einem Metallpulver mit möglichst spratziger Teilchenform ohne äußere Temperaturerhöhung unter so hohem Druck kaltgepreßt wird, daß eine Verbindung der Teilchen untereinander entsteht, wodurch die Treibmittelteilchen von den Metallpulverteilchen dicht umhüllt werden, und daß dann die Preßkörper erhitzt und im erwärmten Zustand warmgewalzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßkörper nach einzelnen Walzstichen zwischenerwärmt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch ge­ eignete Anordnung einzelner Pulverschichten treibmittelfreie Zonen geschaffen werden.