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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden
eines porösen
Konstruktionsmaterials, das eine feste Form mit einer gekrümmten Oberfläche aufweist,
deren Genauigkeit hinsichtlich der Abmessungen hoch ist. Diese Erfindung
bezieht sich auch auf ein derartiges Verfahren zum hochgenauen Bilden
des porösen
Konstruktionsmaterials.
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Im
allgemeinen ist ein metallischer, gesinterter Körper mit einer flachen, platten
Form dadurch hergestellt worden, dass metallisches Pulver als Rohmaterial
unter einem hohen Druck zusammengepresst wird und das zusammengepresste
Pulver auf eine hohe Temperatur, die niedriger als der Schmelzpunkt
nach der Pulvermetallurgie liegt, erwärmt wird. In der herkömmlichen
Pulvermetallurgie werden als pulverförmige Rohmaterialien reduzierte
Eisenpulver, die aus Eisenerzen und Hammerspänen hergestellt worden sind;
elektrolytische Eisenpulver; in seine Bestandteile aufgelöstes Pulver
und dergleichen verwendet. Hergestellte metallische gesinterte Körper sind
porös und
weisen darin verbleibende Leerstellen auf. Die Leerstellen sind
sehr fein verteilt und dicht. Weil die in die metallischen gesinterten
Körper vorhandenen
Leerstellen dicht sind, weisen die gesinterten Körper keine schwingungs- und
schallabsorbierenden Eigenschaften und ebenso keine Gaspermeabilität auf.
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Ein
Verfahren zum Gießformen
eines metallischen, gesinterten Körpers mit großen Poren
ist in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 58-52528, die der
US-A-4357393 entspricht, vorgeschlagen worden. Bei diesem Gießverfah ren
kann eine poröse,
gesinterte Platte hergestellt werden, indem metallische Splitter
bzw. Späne
unter Erwärmung
zusammengepresst werden, während
sie elektrisiert werden. Die so erhaltenen gesinterten Platten sind überragend
hinsichtlich Schallabsorption, Schallisolation und Schwingungsdämpfung.
Die gesinterte Platte wird in einer Vielzahl von Gebieten eingesetzt,
als Schallabsorber für
Konzerthallen und Hörräumen, schallisolierende
Platten für
Boden- und Wand-Bauteile in Häusern,
und schallfesten und schwingungsdämpfenden Materialien für Fahrzeuge
und Schiffe.
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Auch
ist die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 8-41508 bekannt. In dieser
Patentschrift werden zum Herstellen einer porösen, gesinterten Platte metallische
Splitter bzw. Späne,
die wenigstens eine Gattung von Bestandteilen beinhalten oder solche metallischen
Splitter bzw. Späne,
die mit thermisch aushärtenden
Harzen oder dergleichen als Ausgangsmaterial vermischt werden, unter
Erwärmen zusammengepresst,
während
sie elektrisiert werden. Wenn die so erhaltene poröse, gesinterte
Platte als ein Schallabsorber, ein Schallisolierer und ein schallbeständiges und
schwingungsdämpfendes
Material verwendet wird, können
die schallabsorbierenden Eigenschaften, die schallisolierenden Eigenschaften und
die thermischen Isolationseigenschaften verbessert werden. Wenn
die gesinterte Platte als ein elektromagnetisches Abschirmungsmaterial
verwendet wird, kann die Leitfähigkeit
verbessert werden. Die Gießvorrichtung,
die in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-41508 offenbart
ist, ist die gleiche wie die des Japanischen Patents Nr. 2,848,540,
und ebenso gleich der in den 4 und 5 des US-Patents
Nr. 6,031,509 gezeigten.
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Die
in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 58-5252 und der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-41508
beschriebenen, porösen, gesinterten
Platten weisen, wie oben beschrieben, hervorragende Schallabsorptions-
und thermische Isolationseigenschaften sowie eine hohe Leitfähigkeit
auf. Jedoch sind die Formen der erhaltenen gesinterten Platten lediglich
flach. Des Weiteren sind die gesinterten Platten in ihren mittleren
Bereichen etwas dicker als im Vergleich zu ihren Randbereichen,
und die Oberflächen
der gesinterten Platten sind etwas rau. Zum Eliminieren von Abweichungen in
der Dicke des Produkts ist es aus diesem Grunde notwendig, die Oberflächen der
gesinterten Platten zu schneiden, nachdem die gesinterten Platten
hergestellt sind, um eine gleichförmige Dicke zu erzielen. Das
bedeutet, dass es notwendig ist, die Produkte zu normalisieren.
Des Weiteren ist es, wenn eine gesinterte Platte in eine Präzisionsmaschine
eingeführt
wird, auch notwendig die Oberfläche
der gesinterten Platte glatt fertig zu stellen.
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Wenn
die Oberflächen
der gesinterten Platten geschnitten werden, verschlechtern sich
ihre Funktionen bzw. Eigenschaften, wie die Schallabsorptions- und
thermischen Isolationseigenschaften, die inhärent für die gesinterte Platte sind,
bewirkt durch die Verringerung der Dicke der gesinterten Platten.
Des Weiteren sind an den geschnittenen Oberflächen exponierte Leerstellen
in ihrer Form und Größe verschieden,
was Dispersionen in ihrer Leistungsfähigkeit als schwingungsdämpfende
Materialien verursacht. Das bedeutet, dass die Normalisierung instabil
wird. Des weiteren werden die Herstellungskosten der gesinterten
Platten aufgrund der zusätzlichen
Schneide- und Fertigstellarbeiten merklich erhöht.
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Weil
weiterhin die Formen der gesinterten Platten nur flach sind, weisen
Verwendungen der gesinterten Platten als schwingungsdämpfende
Materialien und elektromagnetische Abschirmungsmaterialien eine
Begrenzung auf. Daher sind die gesinterten Platten als effektive
Schwingungsdämpfer
oder Schalldämpfer
von Geräten
bzw. Vorrichtungen mit einer speziellen Form nutzlos. Das bedeutet,
dass es den gesinterten Platten an einer universellen Anwendbarkeit
mangelt. Selbst wenn eine derartige flache, plattenförmige, gesinterte
Platte in vorbestimmte Formen und Größen geschnitten wird und die
Stücke
zum Einsatz in speziellen Verwendungen kombiniert einzeln zusammengefügt werden,
sind die Kosten so hoch, dass die praktische Anwendung unmöglich ist.
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Der
Anmelder hat intensive Untersuchungen ausgeführt, um die oben beschriebenen
Probleme der porösen
gesinterten Platten zu lösen.
Infolge dessen ist es möglich
geworden, ein hochfunktionelles, poröses Konstruktionsmaterial relativ
leicht herzustellen.
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Entsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein poröses Konstruktionsmaterial
bereitzustellen, das eine feste Form mit einer gekrümmten Oberfläche aufweist,
dessen universelle Anwendbarkeit unübertroffen ist, bereitzustellen.
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Es
ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein poröses Konstruktionsmaterial
bereitzustellen, das eine glatte Oberfläche und eine hohe Genauigkeit
hinsichtlich seiner Abmessungen aufweist.
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Es
ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein poröses Konstruktionsmaterial
bereitzustellen, das eine hohe thermische Isolationseigenschaft
aufweist und das leicht in seinem Gewicht ist.
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Es
ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
bereitzustellen zum Bilden eines porösen Konstruktionsmaterials,
umfassend zwei Schritte, d.h. Schmelzen und Zusammenpressen. Gemäß den Patentansprüchen umfasst
das Verfahren zum Herstellen eines porösen Konstruktionsmaterials,
bei dem Poren an und nahe der Oberfläche grob sind und Poren an
der Innenseite in der Richtung der Dicke dicht bzw. fein sind, wobei
das Konstruktionsmaterial einen festen, geformten Körper mit
einer glatten gekrümmten
Oberfläche
und eine über
seine gesamte Oberfläche
im wesentlichen gleichmäßige Dicke
des Körpers
aufweist, die folgenden Schritte:
Mischen von metallischen
Splittern bzw. Späne,
die wenigstens eine Gattung von Bestandteilen beinhalten,
Einfüllen der
metallischen Splitter bzw. Späne
in einen Schmelzrahmen bis zu einem annähernd ebenen Niveau,
Schmelzen
der metallischen Splitter bzw. Späne in dem Schmelzrahmen in
eine ebene, plattenförmige Form
zum Aufheizen bis nahe an den Schmelzpunkt der metallischen Splitter
unter einem Druck bei gleichzeitigem Elektrisieren,
Entfernen
des gebildeten Zwischenprodukts in seinem heißen Zustand,
Einsetzen
des Zwischenprodukts in dem heißen
Zustand in eine umformende Metallgießform,
Zusammenpressen
des Zwischenprodukts bei einem höheren
Druck als dem, der in dem Gießschritt
angewendet worden ist, wobei das eine feste Form mit einer glatten
Oberfläche
aufweisende Zwischenprodukt in ein fertiggestelltes Produkt mit
einer gekrümmten
Oberfläche
umgeformt wird und
Entfernen des fertiggestellten Produkts
aus der umformenden Gießform.
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Ein
poröses
Konstruktionsmaterial wird daher aus metallischen Splittern bzw.
Späne hergestellt,
die wenigstens eine Gattung von Bestandteilen beinhalten. Das Konstruktionsmaterial
umfasst einen festen, geformten Körper mit einer glatten und
gekrümmten
Oberfläche,
die durch Zusammenpressen eines plattenförmigen Zwischenprodukts im
heißen Zustand
umgeformt wird. Das Ergebnis ist ein Schmelzen durch Aufheizen unter
einem Druck bei gleichzeitigem Elektrisieren. In dem Konstruktionsmaterial
sind Poren an und nahe den Oberflächen grob und Poren an der
Innenseite in der Richtung der Dicke dicht bzw. fein.
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In
einem ersten Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung
ist es notwendig, dass die Metallsplitter bzw. -späne, die
wenigstens eine Gattung von Bestandteilen beinhalten, gemischt werden und
in einen Schmelzrahmen bis zu einem annähernd ebenen Niveau eingefüllt werden.
Eine für
die Herstellung nützliche
Vorrichtung ist die gleiche wie die in der japanischen Offenlegungsschrift
Nr. 8-41508 offenbarte Schmelzvorrichtung. Die Metallsplitter bzw.
-späne
im Schmelzrahmen werden in eine flache plattenförmige Form zusammengepresst durch
Aufheizen, während
sie hoch bzw. stark elektrisiert werden. Wenn die Metallsplitter
bzw. -späne
gemischt werden, können
Glaspartikel, Ferritpulver, Zementpulver und/oder thermisch aushärtende Harze in
einer Menge von bis zu 25 Gewichtsprozent hinzugefügt werden.
Die Metallsplitter bzw. -späne
werden bis nahe an den Schmelzpunkt erwärmt, wenn sie zusammengepresst
werden. Wenn die Schmelztemperatur außergewöhnlich niedrig ist, kann das
Zwischenprodukt leicht verzerrt bzw. verformt werden. Daher wird
die Genauigkeit in den Abmessungen des fertiggestellten Produkts
verschlechtert.
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Das
in dem ersten Herstellungsverfahren erhaltene Zwischenprodukt wird
in dem heißen
Zustand entfernt und in eine Metallgießform eingesetzt und bei einem
Druck zusammengepresst, der höher ist
als der in dem Herstellungsschritt angewendete. Infolge dessen wird
das Zwischenprodukt in eine feste Form mit einer im wesentlichen
gleichmäßigen Dicke
und einer gekrümmten
Oberfläche
umgeformt. Dann wird das poröse
Konstruktionsmaterial als fertiggestelltes Produkt aus der Metallgießform entfernt. Das
Zwischenprodukt kann in dem heißen
Zustand entfernt und auf eine erforderliche Größe geschnitten werden und die
entsprechenden geschnittenen Stücke
werden in eine Gießform
zum Zusammenpressen eingefüllt.
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Die
Temperatur zum Zusammenpressen verringert sich ausgehend von der
Aufheiztemperatur beim Zusammenpressen. Jedoch wird das Zwischenprodukt
vorzugsweise im heißen
Zustand zusammengepresst, bei dem die innere bzw. interne Temperatur
des Zwischenprodukts wenigstens etwa 85 bis 90 des Schmelzpunkts
der Metallsplitter bzw. -späne
ist. Aus diesem Grunde ist es notwendig, das Zwischenprodukt unmittelbar
in eine Metallgießform einzusetzen,
wenn das Produkt in dem heißen
Zustand entfernt wird. Wenn die innere Temperatur des Zwischenprodukts
auf etwa 85 % oder weniger des Schmelzpunkts der Metallsplitter
bzw. -späne
abgenommen hat, ist es schwierig, das Zwischenprodukt in eine feste
Form mit hoher Genauigkeit hinsichtlich seiner Abmessungen umzuformen.
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel des
Zwischenprodukts zeigt;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer in
der Erfindung verwendeten Zusammenpress-Gießform zeigt;
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3 ist
eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht,
die die innere Struktur eines porösen Konstruktionsmaterials
zeigt;
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4 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die einen nach der vorliegenden
Erfindung hergestellten porösen
Konstruktionskörper
zeigt;
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die 5 bis 8 sind
schematische perspektivische Ansichten, die poröse Strukturkörper mit jeweils
anderen Formen zeigen;
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9 ist
ein Vergleichsbeispiel;
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10 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Abänderung
der Zusammenpress-Gießform
zeigt;
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11 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die eine andere Abänderung
des Konstruktionsmaterials zeigt;
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12 ist
eine schematische Seitenansicht, die ein Paar von Rollen zum Zusammenpressen zeigt;
und
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13 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die eine weitere Abänderung
des Konstruktionsmaterials zeigt.
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Für die Herstellung
des porösen
Konstruktionsmaterials nach der vorliegenden Erfindung werden metallische
Splitter bzw. Späne,
die wenigstens eine Gattung von Bestandteilen beinhalten, verwendet.
Die metallischen Splitter sind Pulver und abgespante bzw. abgeschabte
Partikel aus Metall oder Beseitigungs- bzw. Abfallmaterialien oder
dergleichen. Es können
Legierungen, die zwei metallische Komponenten beinhalten, verwendet
werden. Als metallische Splitter bzw. Späne können eisenartige Metalle, wie
abgespante bzw. abgeschabte Partikel aus Gusseisen, Kohlestahlstücke oder
Stücke
aus rostfreiem Stahl; Metalle vom Aluminiumtyp, wie beispielsweise
Aluminiumpulver; oder abgespante Partikel aus Aluminium-Siliziumlegierungen;
kupferartige Metalle; und titaniumartige Metalle, wie Titanpulver, als
Beispiele genannt werden. Im Allgemeinen ist die Teilchengröße der einzusetzenden
Metallsplitter bzw. -späne
im Bereich von 6 bis 50 Maschenweiten (englisch: meshes).
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In
dem ersten Herstellungsverfahren kann zu der Mischung der metallischen
Splitter bzw. Späne bis
zu 25 Gewichtsprozent an Glaspartikeln, Ferritpulver, Zementpulver
und/oder thermisch aushärtenden
Harzen hinzugefügt
werden. Die thermisch aushärtenden
Harze können
mit anderen Additiven gemischt und dann hinzugefügt werden. Wenn die Menge der
Additive bis zu etwa 10 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts des Konstruktionsmaterials
beträgt, wird
das erhaltene Konstruktionsmaterial ausreichend porös. Wenn
die Menge in dem Bereich von 10 bis 25 Gewichtsprozent liegt, weist
das Konstruktionsmaterial eine leicht verringerte Gaspermeabilität auf, obwohl
das Material schwingungsdämpfende und
schallabsorbierende Eigenschaften aufweist. Andererseits werden
in dem zweiten Herstellungsverfahren die Metallsplitter bzw. -späne ohne
Additive verwendet.
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In
dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung werden zur Herstellung
des Zwischenprodukts die gemischten metallischen Splitter bzw. Späne in einen
Schmelzrahmen mit einer viereckigen Rohrform als eine Vorrichtung
zum Zusammenpressen eingefüllt.
Diese Vorrichtung ist im wesentlichen die gleiche wie die in der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-41508 offenbarte Schmelzvorrichtung.
In dieser Vorrichtung wird ein Paar von rechteckigen Elektrodenplatten
einander gegenüberliegend
auf einer horizontalen Keramikplatte montiert, und es wird ein Paar von
rechteckigen, hitzebeständigen
Seitenwänden
senkrecht zu den Elektrodenplatten bereitgestellt. Ein Leitungsdraht
von einem Niedrigspannungstransformator wird mit einem der seitlichen
Enden von einer Elektrodenplatte verbunden und mit dem gegenüberliegenden
seitlichen Ende der anderen Elektrodenplatte verbunden. Die metallischen Splitter
bzw. Späne
werden im wesentlichen gleichmäßig in den
Schmelzrahmen eingefüllt.
Dann wird die Pressform abgesenkt. Die metallischen Splitter werden
gepresst, um in eine flache Plattenform zusammengepresst zu werden
bei gleichzeitigem Erwärmen,
hervorgerufen durch den Fluss eines starken elektrischen Stroms
von einigen Tausend Ampere durch die metallischen Splitter bzw.
Späne.
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Zur
Herstellung des Zwischenprodukts wird es ermöglicht, dass ein großer elektrischer
Strom, dessen maximale Stärke
8.000 Ampere beträgt,
zum Wärmeschmelzen
durch die metallischen Splitter bzw. Späne hindurch fließt. Gewöhnlicherweise
beträgt
die Spannung bis zu 20 Volt. In diesem Falle tritt die dem Fluss
des starken elektrischen Stroms zugeschriebene Volumendiffusion
selten auf, selbst wenn die Aufwärmtemperatur
in dem Schmelzrahmen etwa 1.000°C
erreicht. Darüber
hinaus werden Phänomene
wie beispielsweise die Verzerrung von Leerstellen zu Kugeln, die
Verringerung oder Abwesenheit von feinen Leerstellen und dergleichen
verhindert. An den Kontaktstellen zwischen den metallischen Splittern
bzw. Spänen
werden die metallischen Splitter bzw. Späne teilweise und metallurgisch
miteinander verbunden. Selbst wenn das Zwischenprodukt zusätzlich zu
den metallischen Splittern eine kleine Menge Keramik und Kunstharz
enthält,
können
die Schallabsorptionseigenschaften und die Leitfähigkeit selbst nach dem Zusammenpressen
ausreichend erhalten werden. In dem Herstellungsverfahren nach der
vorliegenden Erfindung wird das Zwischenprodukt in dem heißen Zustand
aus der Zusammenpress-Vorrichtung entfernt. Das Zwischenprodukt wird
als solches in eine Zusammenpress-Gießform eingefüllt, wenn
die Größe des Endprodukts
groß ist. Für den Fall,
dass die Größe des fertig
gestellten Produkts kleiner ist als die des Zwischenprodukts, wird das
Zwischenprodukt in die erforderlichen Größen geschnitten und die entsprechenden
Stücke
werden jeweils in eine Umformungsschmelze eingefüllt. Wie beispielsweise in
der 1 gezeigt, wird das Zwischenprodukt longitudinal
und transversal entlang mehrerer Linien a und b auf gleiche Längen geschnitten.
Eine Vielzahl von Stücken 20 wird
jeweils in eine Gießform 18 eingefüllt und
in eine feste Form geschmolzen. Das Zwischenprodukt kann longitudinal geschnitten
werden, um ein längliches
fertig gestelltes Produkt zu bilden. Das Zwischenprodukt kann transversal
geschnitten werden, um ein dünneres
fertig gestelltes Produkt zu erhalten.
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Das
Zwischenprodukt wird im heißen
Zustand in eine feste Form mit einer gekrümmten Oberfläche zusammengepresst.
Im Allgemeinen sind Zusammenpress-Gießformen nicht mit Heizelementen versehen.
Dadurch verringert sich die Temperatur des Zwischenprodukts von
der Schmelztemperatur beim Zusammenpressen. Wenn das Zwischenprodukt
in der Schmelze zusammengepresst ist, ist die innere bzw. interne
Temperatur des Zwischenprodukts bei wenigstens etwa 85 bis 90 des
Schmelzpunkts der metallischen Splitter bzw. Späne. Wenn die feste Form des
fertiggestellten Produkts kompliziert ist und tiefe Aushöhlungen
und große
konvexe Stellen bzw. Konvexitäten
oder dergleichen aufweist, muss die interne Temperatur des Zwischenprodukts höher sein.
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Wenn
ein poröses
Strukturmaterial 21 (2) als das
fertiggestellte Produkt aus der Gießform 18 entfernt
wird, wird das poröse
Strukturmaterial 21 abgekühlt, wäh rend Wärme in die Innenseite des gesinterten
Körpers
dissipiert. Der innere Aufbau bzw. die innere Struktur des porösen Konstruktionsmaterials
wird bezugnehmend auf die 3 beschrieben.
Im Allgemeinen sind Poren an und nahe der Oberfläche 22 grob, und Poren
an der Innenseite in der Richtung der Dicke dicht. Die Oberfläche des porösen Strukturmaterials
ist glatt und weist im Wesentlichen keine konvexen und konkaven
Stellen auf. Leerstellen an der Oberfläche sind im Wesentlichen gleichförmig. Die
Größe der Leerstellen
des porösen Konstruktionsmaterials
kann durch die Aufwärmtemperatur
beim Elektrisieren, die Druckkraft und -zeit, und ein Mischungsverhältnis von
verschiedenen Typen von metallischen Splittern eingestellt werden. Des
weiteren können
Poren an der Oberfläche
grober und Poren an der Innenseite dichter gemacht werden, indem
die Form und Größe der metallischen Splitter
bzw. Späne
in Richtung der Dicke verändert wird.
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Das
so erhaltene poröse
Konstruktionsmaterial weist eine feste Form mit einer gekrümmten Oberfläche, wie
in den 4 bis 6 gezeigt, auf. Wie beispielsweise
in 4 gezeigt, werden scheibenförmige Materialien 24,
die jeweils einen halbkreisförmigen
Querschnitt aufweisen, aus einem länglichen Zwischenprodukt gebildet.
Zwei der scheibenförmigen
Materialien werden aneinander gesetzt, um so einen Zylinder zu bilden.
Ein Hochspannungsleitungsdraht oder dergleichen wird in den Zylinder eingeführt. So
wird der Zylinder als ein elektromagnetisches Abschirmungsmaterial
eingesetzt. Wie in 5 gezeigt, wird ein längliches
Zwischenprodukt in ein scheibenförmiges
Material 26 mit einem V-förmigen Querschnitt umgeformt.
In ähnlicher
Weise werden poröse
Konstruktionsmaterialien mit einem U-, L-, W- oder C-förmigen Querschnitt
oder anderen Querschnitten hergestellt und können für verschiedene Arten von schwingungsdämpfenden
und Schallabsorptions-Materialien verwendet werden. Weiterhin wird,
wie in 6 gezeigt, ein dünnes Zwischenprodukt in eine
kreisförmige
Form geschnitten und in ein tassenförmiges Material 28 mit
einem halbkreisförmigen
mittleren Querschnitt umgeformt. In ähnlicher Weise können poröse Konstruktionsmaterialien mit
mittleren Querschnitten hergestellt werden, die Formen aufweisen,
wie einen inversen kreisförmigen Konus,
eine inverse Stumpfpyramide, eine inverse, abgestumpfte Konusform
usw., und können
so verwendet werden, dass Schallquellen oder Schwingungsquellen
in die porösen
Konstruktionsmaterialien gesetzt oder mit den porösen Konstruktionsmaterialien
abgedeckt werden.
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Das
poröse
Konstruktionsmaterial kann so umgeformt werden, dass es eine relativ
spezielle Form aufweist, wie in den 7 bis 9 gezeigt. Wie
beispielsweise in 7 gezeigt, wird die longitudinale
Seitenfläche
eines länglichen
Zwischenprodukts in eine Halbkreisform gebogen und ferner die transversale
Seitenfläche
in eine halbkreisförmige Form
umgeformt. Wie in 8 gezeigt wird die flache Oberfläche eines
länglichen
Zwischenprodukts 1 in eine halbkreisförmige Form gebogen und darüber hinaus
die transversale Seitenfläche
in eine halbkreisförmige
Form umgeformt. Wie in den 7 und 8 gezeigt,
können
poröse
Konstruktionsmaterialien 30 und 32 befestigt werden,
zum Abdecken eines eine Geräuschquelle
einer Maschine darstellenden Rolllagers. 9 zeigt
einen flachen plattenförmigen porösen gesinterten
Körper 34 mit
an dessen Oberfläche
gebildeten, untiefen, konkaven Stellen und konvexen Stellen 33.
Der poröse
gesinterte Körper 34 kann
aus einem flachen plattenförmigen
Zusammenpress-Erzeugnis
hergestellt werden. In ähnlicher Weise
kann ein durchfurchtes Oberflächenmuster gebildet
werden.
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In
einem anderen, nicht beanspruchten Herstellungsverfahren wird ein
Zwischenprodukt ähnlich dem
des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet.
Jedoch wird das Zwischenprodukt nach dem Gießformen abgekühlt. Das
Zwischenprodukt weist eine dünne
plattenförmige
Form auf, ist im Allgemeinen dünner
und weist eine größere flache
ebene Fläche
auf im Vergleich zu dem Zwischenprodukt aus dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren. Die
in diesem Verfahren verwendeten Metallblätter können abhängig von ihren Verwendungen
in passender Weise ausgewählt
werden. Beispielhaft werden Aluminiumscheiben, Kupferscheiben oder
Scheiben aus rostfreiem Stahl genannt.
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In
dem Verfahren werden nach dem Abkühlen Metallscheiben 3 und 3 auf
eine oder beide Seiten eines Zwischenprodukts 2 (siehe 12)
aufgesetzt. Sie werden in eine Metallgießform 7 eingesetzt
und wiederholt unter Aufwärmen
bei gleichzeitigem Elektrisieren gepresst, indem bewirkt wird, dass
ein elektrischer Strom fließt
durch die obere und untere Gießform 5 und 6,
die eine Funktion als Elektroden aufweisen. Hinsichtlich der Metallgießform können die pressenden,
inneren Oberflächen
der oberen und unteren Gießform
flach oder leicht gekrümmt
sein, wie in 10 gezeigt. Anstelle einer Metallgießform kann
ein Paar von Rollen 12 und 12 mit einer Funktion
von Elektroden eingesetzt werden. Wie in 12 gezeigt,
können
die Metallscheiben 3, 3 auf das Zwischenprodukt 2 aufgesetzt
werden und zwischen einem Paar von Walzen 12 und 12 hindurch
laufen. Zum Erzielen einer festen Form mit einer gekrümmten Oberfläche werden
das Zwischenprodukt und die Scheiben 3, 3 wiederholt
unter Erwärmen
bei gleichzeitigem Elektrisieren gepresst mittels der oberen und
unteren Schmelzform 5 und 6, wie typischerweise
in 10 gezeigt.
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Das
Produkt 15 (siehe 10) und
die Metallscheiben 3, 3 werden metallurgisch miteinander verbunden,
indem sie unter Erwärmen
bei gleichzeitigem Elektrisieren zusammengepresst werden. Die derart
mit mehreren Schichten erhaltenen Konstruktionsmaterialien 10 und 14 können, wie
in 11 gezeigt, eine feste Form mit einer leicht gekrümmten Oberfläche aufweisen
oder können,
wie in 13 gezeigt, flach sein. Hinsichtlich
der festen Form mit einer gekrümmten
Oberfläche
weist die Oberfläche eine
halbkreisförmige
Form, eine U-, V- oder L-Form mit einer kleinen Höhe, eine
flache Tassenform oder dergleichen auf. So kann das auf die Metallscheiben aufgesetzte
Zwischenprodukt in eine unebene Form entsprechend der Anwendungen
zusammengepresst werden.
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Die
Konstruktionsmaterialien 10 und 14 weisen jeweils
eine große
Stärke,
hohe schwingungsdämfende-
und thermische Isolationseigenschaften auf. So können die Konstruktionsmaterialien 10 und 14 in
Anwendungen eingesetzt werden, die sowohl große Stärke als auch schwingungsdämpfende
Eigenschaften erfordern. Beispielsweise können die Materialien 10 und 14 für die Körper, Chassis
und Motorabdeckungen von Motorfahrzeugen eingesetzt werden, um zur
Verringerung des Gewichts der Motorfahrzeuge und deren Geräuschverminderung
beizutragen. Das flache Konstruktionsmaterial 14 kann so
bearbeitet werden, dass es eine kreisförmige flache Ebene aufweist
und kann als eine schwingungsdämpfende
Unterlegscheibe eingesetzt werden.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung bezugnehmend auf die folgenden
Beispiele beschrieben, jedoch sollte verstanden werden, dass die
vorliegende Erfindung durch die folgenden Beispiele nicht beschränkt ist.
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Beispiel 1
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Als
metallische Splitter bzw. Späne
wurden 5 kg abgeschabter Teilchen oder Rückstände von gegossenem Eisen (FC-25)
verwendet, die etwa 3,5 % Kohlenstoff, etwa 2,5 Silizium und etwa
0,5 % Mangan beinhalten. Beim Zusammenpressen mit einer primären Gießvorrichtung
wurde ein Trennblatt flach auf der unteren Oberfläche des
Schmelzrahmens eben aufgelegt. Die Metallsplitter bzw. -späne wurden
auf das Trennblatt gelegt und auf ihrer Oberfläche eingeebnet, so dass sie
eine Dicke von etwas 15 mm aufwiesen. Weiterhin wurde ein Trennblatt
flach darauf platziert.
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Dann
wurde ein keramischer Druckformstempel abgesenkt und gleichzeitig
die elektrische Versorgung eingeschaltet. Dann wurden die metallischen
Splitter bei einer elektrischen Spannung von 20 Volt durch Absenken
des Druckformstempels zusammengedrückt. Nach dem das Zusammenpressen bis
zu einem Druck von 10 kg/cm2 fortgesetzt
worden ist, stieg der durch den Schmelzrahmen fließende elektrische
Strom auf 6.000 Ampere an und die Splitter wurden auf etwa 1.100°C erwärmt. Nach
einem Zusammenpressen für
3 Minuten mittels des Druckformstempels wurde der Formstempel angehoben und
das Zwischenprodukt 1 (1) entfernt.
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Das
so erhaltene Zwischenprodukt wies eine flache plattenförmige Form
und eine Größe von 370 × 670 × 5 mm auf.
Das Zwischenprodukt wurde in seinem heißen Zustand aus der primären Umformungsvorrichtung
entfernt. Das Zwischenprodukt wurde longitudinal entlang der geraden
Linien b in 1 auf gleiche Längen geschnitten
zum Bilden von drei Stücken.
Weiterhin wurden die Stücke
horizontal auf gleiche Längen
geschnitten. Die dünnen Stücke 20 wurden
im heißen
Zustand in eine Zusammenpress- bzw. sekundäre Schmelzform 18 (2) eingesetzt.
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Die
entsprechenden dünnen
Stücke
in der sekundären
Schmelzform 18 wurden einem Druck von 100 bis 120 kg/cm2 ausgesetzt, so dass ein poröser Konstruktionskörper 4 (4)
mit einem halbkreisförmigen
Querschnitt gebildet wurde. In der Richtung der Dicke des porösen Konstruktionskörpers 24 waren
die Poren an und in der Nähe
der Oberfläche
grob und Poren an der Innenseite dicht bzw. fein. Die Oberfläche war
glatt und Leerstellen an der Oberfläche waren im wesentlichen gleichförmig.
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Beispiel 2
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In
der primären
Gießvorrichtung
wurden, nachdem ein Trennblatt auf die untere Oberfläche des
Schmelzrahmens platziert worden ist, 6 kg abgeschabten Teilchen
oder Rückstände einer
Aluminium-Silizium-Legierung, die 20 Silizium enthielt, eingefüllt und
eingeebnet, so dass sie eine Dicke von etwa 50 mm aufwies. Ferner
wurde ein Trennblatt flach auf die Oberfläche der abgeschabten Teilchen platziert.
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Dann
wurde ein Pressformstempel abgesenkt und gleichzeitig die elektrische
Versorgung eingeschaltet. Dann wurden die Metallsplitter bei einer elektrischen
Spannung von 20 Volt gepresst. Das Pressen wurde bis zu einem Druck
von 10 kg/cm2 fortgesetzt. Nach einem Pressen
für etwa
3 Minuten erreichte die Stromstärke
das Gleichgewicht bei 4.500 bis 5.000 Ampere. Dann wurde der Pressformstempel
angehoben und das Zwischenprodukt 1 entfernt.
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Das
erhaltene Zwischenprodukt 1 in seinem heißen Zustand
mit einer flachen, plattenförmigen Form
wurde aus der primären
Gießvorrichtung
entfernt. Das Zwischenprodukt 1 wurde longitudinal in gleiche
Längen
entlang der in 1 gezeigten geraden Linien b
geschnitten zum Bilden von drei Stücken. Weiterhin wurden die
Stücke
horizontal auf gleiche Längen
geschnitten. Die dünnen
Stücke 20 in dem
heißen
Zustand wurden jeweils in die sekundäre Gießform eingefüllt bevor
die Oberflächentemperatur auf
etwa 950°C
abgesenkt war.
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Die
jeweiligen dünnen
Stücke
wurden in der sekundären
Gießform
bei einem Druck von 100 bis 120 kg/cm2 gepresst,
zum Formen eines porösen Konstruktionskörpers 26 (5)
mit einem Querschnitt in der Form des V-Buchstabens. In dem porösen Konstruktionskörper 26 waren
die Poren an und in der Nähe
der Oberfläche
grob und Poren an der Innenseite dicht bzw. fein in der Richtung
der Dicke. Die Oberfläche
war glatt und Leerstellen an der Oberfläche waren im wesentlichen gleichförmig.
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Beispiel 3
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12
kg der selben Gattung der abgeschabten Teilchen aus Gusseisen, die
etwa 3,5 % Kohlenstoff enthielten, und die in dem Beispiel 1 verwendet
worden sind, wurden vermischt mit 5 kg der abgeschabten Teilchen
aus gewöhnlichem
Stahl, der 0,5 % Kohlenstoff enthält (hergestellt von der Sin-Nippon
Steel Corporation). So wurden metallische Splitter bzw. Späne erhalten,
die die abgeschabten Teilchen des Gusseisens und solche die den
kohlenstoffhaltigen Stahl enthielten. Nachdem ein Trennblatt auf
die untere Oberfläche
des Schmelzrahmens platziert worden war, wurden in der primären Gießvorrichtung
17 kg der Teilchen, die die Teilchen aus Gusseisen und die abgeschabten
Teilchen aus gewöhnlichem
Stahl umfassten, eingefüllt
und eingeebnet, so dass sie eine Dicke von etwa 50 mm aufwie sen.
Weiterhin wurde ein Trennblatt flach auf die Oberfläche der
Teilchen platziert.
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Dann
wurden die Pressformstempel abgesenkt und gleichzeitig die elektrische
Versorgung eingeschaltet. Die Teilchen wurden bei einer Spannung von
20 Volt gepresst, indem der Pressformstempel abgesenkt wurde. Dann
trat die Erscheinung der Carbonifizierung auf, bei der das in den
Teilchen aus gegossenem Eisen enthaltene Kohlenstoff in die Oberflächen der
abgeschabten Teilchen aus kohlenstoffhaltigem Stahl an den Kontaktflächen zwischen
beiden Sorten der abgeschabten Teilchen wanderten bzw. migrierten.
Entsprechend konnte die Größe der Leerstellen
in der erhaltenen gesinterten Platte eingestellt werden, indem das
Mischverhältnis
der abgeschabten Teilchen aus dem Gusseisen im Verhältnis zu
denen aus dem Eisenstahl verändert
wurde.
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Das
so erhaltene Zwischenprodukt 1 wies eine flache plattenförmige Form
auf und wurde im heißen
Zustand aus der primären
Gießvorrichtung entfernt.
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Das
Zwischenprodukt 1 wurde longitudinal und horizontal auf
gleiche Längen
entlang der in 1 gezeigten geraden Linien a
und b geschnitten, um neun Stücke 20 zu
bilden. Die Stücke 20 im
heißen
Zustand wurden entsprechend in die sekundäre Gießform eingefüllt, bevor
die Oberflächentemperatur
auf etwa 950°C
abgesenkt wurde.
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Die
jeweiligen Stücke 20 wurden
bei einem Druck von 100 bis 120 kg/cm2 in
der sekundären Gießform gepresst
zum Bilden eines porösen
Konstruktionsmaterials 24 (5) mit einem
Querschnitt in der Form des V-Buchstabens. In dem porösen Konstruktionsmaterial
waren Poren an und in der Nähe
der Oberfläche
grob und Poren an der Innenseite in der Richtung der Dicke dicht
bzw. fein. Die Oberflächen
waren glatt und Leerstellen an der Oberfläche waren im wesentlichen gleichförmig.
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Beispiel 4
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15
kg der selben abgeschabten Teilchen oder Rückstände des Gusseisens, wie sie
im Beispiel 1 verwendet wurden, wurden mit 3 kg von Glasteilchen
mit einem mittleren Durchmesser von 1 mm gemischt, um metallische
Splitter bzw. Späne
zu erhalten. Ein dünner
Pappdeckel wurde auf der unteren Oberfläche des Schmelzrahmens der
primären
Gießvorrichtung
platziert. Wasser wurde auf die Oberfläche des Pappdeckels aufgesprüht. Danach
wurden 12 kg der oben beschriebenen Teilchen gleichförmig auf
dem Pappdeckel eingefüllt.
Weiterhin wurde darauf ein dünner
Pappdeckel, auf den Wasser aufgesprüht wurde, platziert.
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Dann
wurde der Pressformstempel abgesenkt und gleichzeitig die elektrische
Versorgung eingeschaltet. Nach einem Pressen für 1 bis 2 Minuten erreichte
die Temperatur in dem Gießrahmen
850 bis 1.000°C.
Als die Temperatur 1.000°C
erreichte, wurde der Strom ausgeschaltet und das Zwischenprodukt 1 entfernt.
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Das
erhaltene Zwischenprodukt 1 in seinem heißen Zustand
mit einer flachen plattenförmigen Form
wurde aus der primären
Gießform
entfernt. Beispielsweise wurde das Zwischenprodukt 1 longitudinal
und horizontal entlang der in 1 gezeigten
geraden Linien a und b geschnitten, um neun Stücke 20 zu bilden.
Die Stücke 20 im
heißen
Zustand wurden entsprechend in die sekundäre Gießform geladen, bevor sich die
Oberflächentemperatur
absenkte.
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Die
jeweiligen Stücke 20 wurden
bei einem Druck von 60 bis 80 kg/cm2 für eine Minute
in der sekundären
Schmelzform gepresst, um einen tassenförmigen, Glas enthaltenden,
porösen
Konstruktionskörper 28 (6)
zu bilden. Nachdem er aus der sekundären Gießform entfernt worden ist,
wurde der poröse
Konstruktionskörper 28 in
einen heißen
Tank eingesetzt, um zu verhindern, dass er schnell abkühlt, und
wurde dann gleichförmig
auf die Raumtemperatur abgekühlt.
Der poröse
Konstruktionskörper 28 war
ausreichend porös
und wies eine Leitfähigkeit auf.
Die spezifische Dichte war 2,7 bis 3,0. Ein elektrischer Strom konnte
zufriedenstellend zwischen den beiden Enden des porösen Konstruktionskörpers 28 fließen. Wenn
die Menge der Glasteilchen etwa 25 % des gesamten Gewichts in einem
aus dem porösen
Konstruktionskörper
hergestellten Glasboards erreichte, wies das Board im wesentlichen
keine Gaspermeabilität
auf, obwohl es leitfähig
war.
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Beispiel 5
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Als
metallische Splitter bzw. Späne
wurden abgeschabte Teilchen oder Rückstände einer Aluminium-Silizium-Legierung verwendet,
die 30 % Silizium enthielt. Im Fall, wo die metallischen Splitter
in einer großen
primären
Schmelzvorrichtung gesintert worden sind, wurde ein Trennblatt flach
auf der unteren Oberfläche
des Schmelzrahmens platziert. Die metallischen Splitter bzw. Späne wurden
darauf eingefüllt.
Die Oberfläche
wurde eingeebnet, so dass sie eine Dicke von etwa 9 mm aufwies.
Ferner wurde ein weiteres Trennblatt flach darauf platziert.
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Dann
wurde der Pressformstempel abgesenkt und gleichzeitig die elektrische
Versorgung eingeschaltet. Die Splitter wurden bei einer Spannung von
20 Volt gepresst, indem der Pressformstempel abgesenkt wurde. Das
Pressen wurde bei einem Druck von 10 kg/cm2 aufrechterhalten.
Nach einem Pressen für
etwa 3 Minuten erreichte die Stromstärke das Gleichgewicht von 4.500
bis 5.000 Ampere. Dann wurde der Pressformstempel angehoben und das
Zwischenprodukt (11) entfernt.
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Das
erhaltene Zwischenprodukt war eine dünne Platte und wies eine Größe von 600 × 600 × 3 mm auf.
Das Zwischenprodukt wurde aus der primären Schmelzvorrichtung entfernt
und spontan abgekühlt.
Nach dem Abkühlen
wurden Aluminiumbögen 3, 3 mit
einer Dicke von 1 mm auf beide Seiten des Zwischenprodukts gelegt,
und das Ganze wurde in die Zusammenpress-Gießform 7 eingefüllt, deren obere
und untere Gießformen 5 und 6 leicht
gekrümmte
innere Pressoberflächen
aufwies. Die obere und untere Gießform fungierten auch als Elektroden. Das
Zwischenprodukt kann gleichförmig
gepresst werden, während
es bei gleichzeitigem Elektrifizieren aufgewärmt wird, indem gewährleistet
wird, dass ein elektrischer Strom bei etwa 20 Volt durch die obere und
untere Gießform
hindurch fließt.
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Das
auf die Aluminiumbögen 3 und 3 aufgelegte
Zwischenprodukt wurde für
1 Minute bei einem Druck von etwa 50 kg/cm2 in
der sekundären
Gießform
gepresst. Der erhaltene poröse
Strukturkörper 10 (11)
wies untiefe U-förmige
Seitenflächen auf.
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Was
den porösen
Konstruktionskörper 10 betrifft,
wies die Aluminium-Silizium-Legierung als Material einen Abschwächungskoeffizienten
(η) von 0,00004
bis 0,00006 auf. Das fertig gestellte Produkt wies eine hohe Steifigkeit
auf, d.h. der Abschwächungskoeffizient
betrug 0,02 bis 0,09. Der poröse Konstruktionskörper 10,
der metallurgisch mit den Aluminiumbögen 3 und 3 verbunden
war, wies einen Abschwächungskoeffizient
(η) von
0,01 bis 0,09 auf. Die Ab schwächungszeit
war sehr kurz. Der poröse Konstruktionskörper 10 wies
hohe Stärke
und schwingungsdämpfende
Eigenschaften und auch ein leichtes Gewicht auf. Daher kann der
poröse
Konstruktionskörper 10 verwendet
werden für
die Teile und Chassis von Motorfahrzeugen, in denen der poröse Konstruktionskörper 10 derart
zusammengepresst wird, dass er eine passend gekrümmte Oberfläche aufweist.
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Beispiel 6
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Bezugnehmend
auf 12 wurde das gleiche Zwischenprodukt 5,
wie es in Beispiel 5 erhalten wurde, verwendet. Auf beide Seiten
des Zwischenprodukts 2 wurden nach dem Abkühlen Aluminiumbögen 3 und 3 mit
einer Dicke von 1 mm aufgelegt und das Ganze wurde zwischen und
durch ein Paar von Walzen 12 und 12 (12)
hindurch geführt.
Die Walzen 12 und 12 fungierten auch als Elektroden. Die
auf das Zwischenprodukt 2 aufgelegten Metallbögen 3 und 3 können unter
Erwärmen
bei gleichzeitigem Elektrifizieren gepresst werden, indem gewährleistet
wird, dass ein elektrischer Strom bei einer Spannung von etwa 20
Volt durch die beiden Walzen hindurch fließt.
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Die
auf das Zwischenprodukt 2 aufgelegten Aluminiumbögen 3 und 3 wurden
bei einem Druck von etwa 50 kg/cm2 zwischen
einem Paar von Walzen 12 und 12 (12)
gepresst, wobei das fertiggestellte Gießprodukt 17 und die
Aluminiumbögen 3 und 3 metallurgisch
miteinander verbunden waren. Das erhaltene poröse Konstruktionsmaterial 14 (13)
war eben und wies eine sehr kurze Abschwächungszeit auf, d.h. der Abschwächungskoeffizient
(η) lag
im Bereich von 0,01 bis 0,09. Der poröse Konstruktionskörper 14 mit
hohem schwingungsdämpfenden
und thermischen Isolationseigenschaften kann als eine schwingungsdämpfende
Unterlegscheibe eingesetzt werden, indem das poröse Konstruktionsmaterial in
eine kreisförmige
Form mit einem passenden Durchmesser geschnitten wird.
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Ein
poröser
Konstruktionskörper,
der nach der vorliegenden Erfindung erhalten wurde, weist eine glatte
Oberfläche,
eine einheitliche Dicke und hohe Genauigkeit hinsichtlich seiner
Abmessungen auf. Die Herstellungskosten des Körpers sind verringert, weil
das Schneiden oder Fertigstellen der Oberfläche nach der Herstellung nicht
benötigt
wird. Der poröse
Konstruktionskörper
kann eingesetzt werden als ein schwingungsdämpfendes Material, das schwingungsdämpfenden
Materialien aus Gummi hinsichtlich seiner Absorptionsgrenzen, Qualitätsverfall
und Verwendung in einer Umgebung mit hohen Temperaturen überlegen
ist. Weiterhin kann das poröse
Konstruktionsmaterial bei einem im wesentlichen gleichen Preis wie
der von schwingungsdämpfendem
Material aus Gummi vermarktet werden.
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Das
poröse
Konstruktionsmaterial nach der vorliegenden Erfindung kann in eine
Vielzahl von festen Formen, einschließlich gekrümmter Oberflächen umgeformt
werden und kann die Schwingungen oder Geräusche von geräuscherzeugenden
Vorrichtungen teilweise verringern. Wenn das poröse Konstruktionsmaterial als
ein schallabdichtungs- und schwingungsdämpfendes Material, schallabsorbierendes oder
-isolierendes Material verwendet wird, dann können die Schallabsorptions-,
Schallisolations- und thermischen Isolationseigenschaften verbessert
werden. Wenn das poröse
Konstruktionsmaterial als ein elektromagnetisches Abschirmungsmaterial
verwendet wird, dann kann die Leitfähigkeit vergrößert werden,
indem die Größe der Leerstellen
und die Dicke der Schichten angepasst wird.
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Auch
für den
Fall, dass das Konstruktionsmaterial aus mehreren Schichten mit
wenigstens einer Metallschicht be steht, ist die Stärke groß und sind die
schwingungsdämpfenden
und thermischen Isolationseigenschaften hervorragend. Das Konstruktionsmaterial
kann für
die Gehäusekörper, Chassis und
Motorabdeckungen von Motorfahrzeugen mit gekrümmten Oberflächen verwendet
werden und als schwingungsdämpfende
Unterlegscheiben mit kreisförmigen
ebenen Oberflächen
eingesetzt werden.
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Nach
einem erfindungsgemäßen Verfahren kann
das poröse
Konstruktionsmaterial mit einer großen Genauigkeit hinsichtlich
seiner Abmessungen aus metallischen Splittern bzw. Spänen, die
wenigstens einen Bestandteil umfassen, mit einer großen Stabilität hergestellt
werden. So können
standardisierte Produkte als industrielle Produkte erhalten werden.
Des weiteren tritt in dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung
im Gegensatz zu einer einfachen sekundären Bearbeitung bei dem Konstruktionsmaterial
mit einer festen Form einschließlich
einer gekrümmten
Oberfläche
keine teilweise Zerstörung auf,
und die Probleme, dass Risse und Sprünge beim Erwärmen und
Pressen gebildet werden, können
gelöst
werden.