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
Foamable metal body prodn. with reduced density differences - by charging hollow section with mixt. of powder contg. expanding agent and metal powder, and precompactingInfo
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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.
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Publication Number | Publication Date |
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DE4124591C1 true DE4124591C1 (en) | 1993-02-11 |
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