EP3165307A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallschaumverbundkörpern und metallschaumverbundkörper - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallschaumverbundkörpern und metallschaumverbundkörper Download PDF

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EP3165307A1
EP3165307A1 EP16197073.6A EP16197073A EP3165307A1 EP 3165307 A1 EP3165307 A1 EP 3165307A1 EP 16197073 A EP16197073 A EP 16197073A EP 3165307 A1 EP3165307 A1 EP 3165307A1
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EP
European Patent Office
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container
aluminum
metal
light metal
metal foam
Prior art date
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Pending
Application number
EP16197073.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Schuller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Havel Metal Foam GmbH
Original Assignee
Havel Metal Foam GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing metal foam composite bodies.
  • the invention further relates to a metal foam composite, in particular a composite plate.
  • Metal foam composites have gained great popularity as sandwich panels because of their high structural strength and low specific gravity, the cover sheets being made of aluminum panels with an aluminum-based metal foam core (AFS) or with steel facing sheets with an aluminum-based (SAS) metal foam core.
  • AFS aluminum-based metal foam core
  • SAS steel facing sheets with an aluminum-based (SAS) metal foam core.
  • Mainly metal foam composite panels are distinguished as AFS (aluminum-aluminum foam-aluminum sandwiches) and SAS (steel-aluminum foam-steel sandwiches with metallic bond).
  • Such composite elements are produced as metallurgically integral bodies and metal lightweight products without additives, such as adhesives, rivets or screws, so that these metal foam composite bodies also have a high aesthetic appeal.
  • an aluminum metal powder with a blowing agent e.g. TiH2 mixed and then compacted by means of a plunger in an axial compression molding step.
  • a cylindrical block of the powder metallurgy foam material is pressed through a die to form a foamable molding material.
  • the molding material is placed for foaming in a mold or in the profession2020ende component and foamed after heating the foam mold or the component with the foam material (Al-foam body elements) the component. After the desired formation of the metal foam, the component is cooled.
  • a method for producing a metal foam composite body using a roll-compacted container as a blank is known from EP 1 423 222 B1
  • a relatively complicated process for the formation of the blank under filling a premixed Metal / propellant powder in a container precompression of the powder and evacuation of the container after the gas-tight closure are required.
  • this manufacturing method for a composite blank on the one hand a foamable core material of metal or metal alloy and blowing agent and on the other hand has the cover layers formed from the upper and lower walls of the container, however, is relatively expensive.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for producing metal foam composite bodies, which can be compared to the prior art by a significant simplification in terms of process management and thus execute in terms of manufacturing costs.
  • the invention is also based on the object to provide a correspondingly producible metal foam composite body.
  • the invention is characterized in that in a prepared metal container whose upper and lower walls form the later outer layers of the finished metal foam composite body, the foamable material, ie the material of metal or a metal alloy and a blowing agent, in particular aluminum or an aluminum alloy and blowing agent (TiH 2 ) are already inserted as pressed pressed semi-finished products. Subsequently, the container thus filled is sealed on all sides and highly compressed in a forming, preferably rolling, with substantial reduction in thickness and in this way without vacuum or gas guiding processes or the processing of metal ormaschineschpulvermischungen a blank made of composite material, consisting of the foamable pressed semi-finished material and the cover layers in a high density composite. This blank is subjected to a subsequent furnace process for foaming the interior space formed between the cover layers and filled with the pressed semifinished product of foamable material to form a sandwich metal foam composite body, preferably with a closed-cell foam body.
  • the foamable material ie the material of metal or a metal alloy and a
  • Such sandwich foam sheets are much easier and high damping capacity as lightweight panels of z.
  • the pressed semi-finished products are inserted as rods, rods or as plate-shaped elements in intersecting layers or as a small body or granules in the interior of the container, so that the interior of the container is filled almost completely, before the container z. B. is completely closed by welding or otherwise, and is subjected to a forming process, in particular rolling process for the production of the compacted blank.
  • a metal foam composite body such as a sandwich panel with outer layers (depending on the container) z.
  • a metal foam composite body such as a sandwich panel with outer layers (depending on the container) z.
  • aluminum or steel cut to ensure appropriate finished dimensions before or after foaming of the metal foam body element.
  • the Fertig elaboratebearbeitung in terms of z. B. a plate size of the sandwich panels before the furnace process under a release treatment of the blank.
  • the covering material required in each case for the production of the respective foamed metal foam composite determines the production of a parallelepiped-shaped, in particular plate-shaped, container Blank for the production of the sandwich plate as provided here embodiment of the metal foam composite body forms.
  • the cover layer materials 1, 2 of the container 100 thus form the future cover layer plates of the prefabricated component and these are usually aluminum or an aluminum alloy or steel, which are connected via end and side plates 3, 4 to a container, preferably welded.
  • the container 100 (see Fig.1 ) is formed as an open container and it is in this the foamable material for forming the foam core as a pressed semi-finished aluminum-based 6, generally an aluminum-magnesium-silicon alloy, in which the blowing agent (generally TiH 2 is included integrated inserted.
  • the blowing agent generally TiH 2 is included integrated inserted.
  • the pressed semi-finished products 6 are preferably formed in the form of rods or rods with preferably rectangular cross-section (see. FIG. 4 ), which are stacked crosswise, ie in intersecting layers in the opening of the container 100. Then, container 100 is closed by the upper cover plate 1, ie, the upper container wall, this state as a graphical representation in FIG. 4 is shown. Preferably, the container 100 is tightly welded. To the air contained within the container 100 and the structure of pressed semi-finished material rods 6 of preferably rectangular cross section (see. FIG. 6 ) in connection with the subsequent high-grade compression of the container 100 by a subsequent forming process to allow the outflow, vent holes 5 are provided in a preferably in both end walls 3 or on the longitudinal sides of the container 100.
  • foamable semifinished product material 6 preferably consisting of AlMg3 (... 4) Si6 TiH 2 1% or AlMg1Si0.6 TiH 2 0.8%, contained therein, a blank made of composite material is produced formed, which is then optionally cut or brought to the desired finished size of the later metal foam core sandwich and prepared so prepared in a furnace process not shown here foamed to produce the finished metal foam composite body.
  • the container is in a degree of z. B. 300 x 160 cm with a height (thickness) of 10 cm formed whereas the later to be removed side plates z. B. only have a thickness of 2.4 cm.
  • a design leads to a final product as a sandwich plate with a thickness of about 20 mm, wherein an inner foam core has a thickness of about 60 mm, with cover layers (upper and lower outer layer material plates 1 and 2) with a thickness of approx 2 mm).
  • cover layers 1, 2 and the end or longitudinal plates 3, 4 of the container 100 can be selected.
  • FIG. 1 shows the container structure 100 in skeleton representation with the sectional view AA shown in FIG. 5 However, this represents the state of the finished compacted blank after the rolling process with the outer layers 1 and 2 and the compacted pressed semi-finished material 6.
  • FIG. 3 is a view of the front side 3 of the container 100 with the provided there ventilation openings 5, the escape of air from the container assembly in conjunction with the preferably realized by rolling compression process for the production of the blank, which in FIG. 5 is shown, are provided.
  • FIG. 4 shows a detail in the arrangement of the vent openings 5 at the end face 3 of the container 100 during FIG. 6 the inherent air pockets within the stack assembly pressed semi-finished products 6 after layering in the container 100 (see FIG. 4 illustrated).
  • FIG. 6 is a detail FIG. 4 ,
  • the pressed semi-finished products of foamable material on aluminum-magnesium-silicon base combined with the blowing agent layerwise and transversely ie layered crossing substantially at 90 ° in the container 100 layered.
  • FIG. 4 the closed container with welds 6 container before the compression process for forming the blank is preferably prepared by rolling and leads to a drastic reduction in thickness.
  • the opposite end sides of the blank are separated, so that, as in FIG. 8b shown the finished blank in preparation for the subsequent furnace process exposes the pressed semi-finished rods to a highly pre-compacted body, as this FIG. 8b clarified.
  • FIG. 8a the filled container 100 is shown before the forming process (rolling).
  • the invention provides a much more efficient method of preparing a composite blank to form a metal foam composite in a subsequent furnace process.
  • foamed sandwich panels are used in particular as container walls for dangerous goods or are used in vehicle and shipbuilding or in aerospace engineering. They combine relatively low weight with extraordinary strength and insulating effect against thermal or acoustic or from pressure waves resulting loads.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern, insbesondere Sandwichplatten, mit Decklagen aus Aluminium oder Stahl und einem Metallschaumkörper aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung zwischen den Decklagen, wobei gepresste Halbzeuge aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung und einem Treibmittel in einen vorgefertigten Behälter eingelegt und nach Befüllen des Behälters dieser durch einen Umformprozess unter Dickenreduzierung zu einem Rohling aus Verbundwerkstoff, bestehend zumindest aus Behälterwandungen und einem Kern aus gepresstem Aluminium-Schaumkörperhalbzeug verdichtet wird und der Rohling anschließend in einem Ofenprozess zur Bildung eines geschlossenporigen Schaumkörpers aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung zur Ausbildung eines Metallschaumverbundkörpers erwärmt wird. Die Erfindung betrifft ferner einen Rohling zur Herstellung eines Metallschaumverbundköpers, einen Metallschaumverbundkörper aus diesem sowie eine Verwendung eines solchen Metallschaumverbundkörpers.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaumverbundkörpern. Die Erfindung betrifft ferner einen Metallschaumverbundkörper, insbesondere eine Verbundplatte.
  • Metallschaumverbundkörper erfreuen sich als Sandwichplatten wegen ihrer hohen strukturellen Festigkeit bei gleichzeitig geringem spezifischen Gewicht großer Beliebtheit, wobei die Deckschichten aus Aluminiumplatten mit einem Metallschaumkern auf Aluminiumbasis (AFS) oder mit Deckschichtplatten aus Stahl mit einem Metallschaumkern auf Aluminium-Basis (SAS) Platten ausgeführt sind. Hauptsächlich werden Metallschaumverbundplatten als AFS (Aluminium-Aluminiumschaum-Aluminium-Sandwiches) und SAS (Stahl-Aluminiumschaum-Stahl-Sandwiches mit metallischer Bindung) unterschieden.
  • Anwendungsgebiete zeigen sich vorrangig in der Bauindustrie, dem Schienenfahrzeugbau, in der Luft-und Raumfahrt, Architektur, Industriebau, Schiffbau und anderen Wirtschaftszweigen.
  • Derartige Verbundelemente werden als metallurgisch integrale Körper und Metallleichtbauerzeugnisse ohne Zusatzstoffe, wie Kleber, Nieten oder Schrauben, hergestellt, so dass diese Metallschaumverbundkörper auch eine hohe ästhetische Anziehungskraft besitzen.
  • Allerdings sind diese Bauplatten verhältnismäßig teuer, da sie in individueller Einzelfertigung und ohne ein Anlagenregime, das eine mehrschichtige Auslastung gestattet, hergestellt werden.
  • Üblicherweise wird zur Herstellung der Aluminium-Schaumkörperelemente, die später nach dem temperaturbedingten Aufschäumen den Aluminium-Schaumkörper zwischen den Decklagen der Sandwich-Platte bilden, ein Aluminium-Metallpulver mit einem Treibmittel, z.B. TiH2 vermischt und anschließend mittels eines Presskolbens in einem Axial-Pressformschritt verdichtet. Beim Axial-Pressen wird ein zylindrischer Block aus dem pulvermetallurgischen Schäummaterial durch eine Düse zu einem schäumfähigen Formmaterial verpresst. Anschließend wird das Formmaterial (Halbzeug, Al-Schaumkörperelemente) zum Schäumen in eine Form oder in das auszuschäumende Bauteil gelegt und nach Erhitzen der Schäumform oder des Bauteiles mit dem Schaumstoffmaterial (Al-Schaumkörperelemente) das Bauteil ausgeschäumt. Nach gewünschter Ausbildung des Metallschaumes wird das Bauteil abgekühlt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers unter Einsatz eines walzverdichteten Behälters als Rohling ist aus der EP 1 423 222 B1 bekannt, wobei allerdings ein verhältnismäßig kompliziertes Verfahren zur Ausbildung des Rohlings unter Einfüllen eines vorgemischten Metall-/Treibmittelpulvers in einen Container ein Vorverdichten des Pulvers und eine Evakuierung des Containers nach dessen gasdichten Verschließen erforderlich sind.
  • Dieses Herstellungsverfahren für einen Rohling aus Verbundwerkstoff der einerseits ein schäumbares Kernmaterial aus Metall oder Metalllegierung und Treibmittel und andererseits die Deckschichten gebildet aus den oberen und unteren Wänden des Behälters aufweist, ist allerdings verhältnismäßig aufwendig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metallschaumverbundkörpern anzugeben, die sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine wesentliche Vereinfachung hinsichtlich der Verfahrensführung und damit hinsichtlich der Herstellungskosten ausführen lassen.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde einen entsprechend vorteilhaft herstellbaren Metallschaumverbundkörper anzugeben.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11, 12 und 13 gelöst.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in einen vorbereiteten Metallbehälter dessen obere und untere Wände die späteren Deckschichten des fertigen Metallschaumverbundkörpers bilden, das schäumbare Material, d.h. das Material aus Metall oder einer Metalllegierung und einem Treibmittel, insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung und Treibmittel (TiH2) als bereits vereinigte gepresste Halbzeuge eingelegt werden. Anschließend wird der so befüllte Behälter allseitig verschlossen und in einem Umform-, vorzugsweise Walzprozess hochverdichtet, unter wesentlicher Dickenreduzierung und auf diese Weise ohne Vakuum- oder Gasführungsprozesse oder die Verarbeitung von Metall- oder Treibmittelpulvermischungen ein Rohling aus Verbundwerkstoff hergestellt, der aus dem schäumbaren gepressten Halbzeugmaterial und den Deckschichten in einem hochverdichteten Verbund besteht. Dieser wird als Rohling einem nachfolgenden Ofenprozess zum Ausschäumen des zwischen den Deckschichten gebildeten, mit dem gepressten Halbzeug aus schäumbarem Material ausgefüllten Innenraumes zur Ausbildung eines Sandwich-Metallschaumverbundkörpers, vorzugsweise mit einem geschlossenporigen Schaumkörper, unterzogen.
  • Derartige Sandwich-Schaumkörperplatten sind wesentlich leichter und von hoher Dämpfungskapazität als Leichtbauplatten aus z. B. Aluminium-Vollmaterial, insbesondere wenn auch die Deckschichten aus Aluminium bestehen.
  • Vorzugsweise werdend die gepressten Halbzeuge als Stäbe, Stangen oder auch als plattenförmige Elemente in sich kreuzenden Lagen oder auch als Kleinkörper oder Granulat in den Innenraum des Behälters eingelegt, so dass der Innenraum des Behälters praktisch vollständig befüllt ist, ehe der Behälter z. B. durch Schweißen oder in sonstiger Weise vollständig verschlossen wird und einem Umformvorgang, insbesondere Walzvorgang zur Herstellung des verdichteten Rohlings unterzogen wird.
  • Ggf. wird der Rohling vor der Weiterverarbeitung zu einem Metallschaumverbundkörper, wie einer Sandwichplatte mit Deckschichten (behälterabhängig) z. B. Aluminium oder aus Stahl noch geschnitten, um entsprechende Fertigmaße vor oder nach dem Ausschäumen des Metallschaumkörperelementes sicherzustellen.
  • Vorzugsweise erfolgt die Fertigmaßbearbeitung in Hinblick auf z. B. eine Plattengröße der Sandwichplatten vor dem Ofenprozess unter einer Trennbehandlung des Rohlings.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. In diese zeigen:
    • Fig. 1
    einen grundsätzlichen Verfahrensablauf eines Verfahrens zur Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers, insbesondere einer Sandwichplatte;
    Fig. 2
    eine Skelettdarstellung eines Behälters;
    Fig. 3
    eine stirnseitige Ansicht des Behälters nach Figur 1;
    Fig. 4
    eine Schnittdarstellung des mit dem gepressten Halbzeugmaterial aus einem schäumbaren Leichtmetallmaterial befüllten Behälters;
    Fig. 5
    eine Schnittdarstellung eines Rohlings für die Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers in Schnittdarstellung nach einem Umform-, insbesondere Walzprozeß;
    Fig. 6
    eine Einzelheit der Lagenanordnung des gepressten Halbzeugmateriales in den Behälter nach Figur 4;
    Fig. 7
    eine Einzelheit der Entlüftungsöffnungen in einer Stirnseite des Behälters nach Figur 3;
    Fig. 8a
    eine Außenansicht des befüllten, mit dem gepressten Halbzeugmaterial aus gepresstem Halbzeug aus schaumbildendem Leichtmetallmaterial befüllten Behjälters vor dem Umformen (insbesondere Walzen), und
    Fig. 8b
    eine räumliche Darstellung eines verdichteten Rohlings mit abgetrennten Stirnwänden des Behälters, vorbereitet zur Überführung in einen Prozessofen zur Durchführung Schäumprozesses zur Ausbildung einer Metallschaumkörperverbundplatte (Sandwich).
  • Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird schematisch anhand des Verfahrensablaufes von Figur 1 erläutert.
  • Das für die Herstellung des jeweiligen geschäumten Metallschaumverbundkörpers, insbesondere einer Metallschaum-Verbundplatte als Sandwich (AFS oder SAS (Aluminium-Schaumkern-Verbundplatte, Stahl-Aluminiumkern-Verbundplatte)) jeweils erforderliche Deckschichtmaterial bestimmt die Herstellung eines parallelepipedförmigen, insbesondere plattenförmigen Behälters, der den späteren Rohling für die Herstellung der Sandwichplatte als hier vorgesehene Ausführungsform des Metallschaumverbundkörpers bildet. Die Deckschichtmaterialien 1, 2 des Behälters 100 bilden also die zukünftigen Deckschichtplatten des Fertigbauteiles und diese bestehen üblicherweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung oder aus Stahl, wobei diese über Stirn- und Seitenplatten 3, 4 zu einem Behälter verbunden, vorzugsweise verschweißt werden.
  • Zunächst wird der Behälter 100 (siehe Fig.1) als offener Behälter ausgebildet und es wird in diesen das schäumbare Material zur Bildung des Schaumkernes als gepresstes Halbzeug 6 auf Aluminiumbasis, im Allgemeinen eine Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierung, in der das Treibmittel (im Allgemeinen TiH2 integriert enthalten ist, eingelegt.
  • Die gepressten Halbzeuge 6 werden dabei vorzugsweise in Form von Stäben oder Stangen mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt ausgebildet (vgl. Figur 4), die kreuzweise, d. h. in sich kreuzenden Lagen in die Öffnung des Behälters 100 eingestapelt werden. Sodann wird Behälter 100 durch die obere Deckplatte 1, d. h. die obere Behälterwand verschlossen, wobei dieser Zustand als zeichnerische Darstellung in Figur 4 dargestellt ist. Vorzugsweise wird der Behälter 100 dicht verschweißt. Um der innerhalb des Behälters 100 und der Struktur aus gepresstem Halbzeugmaterial-Stangen 6 von vorzugsweise rechteckigem Querschnitt enthaltenen Luft (vgl. Figur 6) in Verbindung mit der nachfolgenden hochgradigen Verdichtung des Behälters 100 durch einen anschließenden Umformprozess das Ausströmen zu ermöglichen, werden Entlüftungsbohrungen 5 in einer vorzugsweise in beiden Stirnwänden 3 oder auch an den Längsseiten des Behälters 100 vorgesehen.
  • Nach dem Verschließen des Behälters 100 wird dieser also einem hochgradigen Umform- und Verdichtungsprozess insbesondere einem Walzprozess unterworfen, der zu einer drastischen Verdichtung des gesamten Behälters 100 einschließlich des in ihm enthaltenen schäumbaren Halbzeugmateriales 6 und drastischen Dickenverringerung führt, wobei zugleich eine intermetallische Verbindung zwischen den oberen und unteren Lagen des schäumbaren Halbzeugmateriales 6 und oberen Deckschichtmaterial 1 bzw. dem unteren Deckschichtmaterial 2 eintritt.
  • Auf diese Weise wird aus dem Behälter 100 mit dem in diesem enthaltenen schäumbaren Materialstapel aus gepresstem, schäumbaren Halbzeugmaterials 6 vorzugsweise bestehend aus AlMg3(...4)Si6 TiH21% oder AlMg1Si0,6 TiH20,8% ein Rohling aus Verbundwerkstoff gebildet, der anschließend ggf. geschnitten bzw. auf das gewünschte Fertigmaß des späteren Metallschaumkern-Sandwich gebracht wird und so vorbereitet in einem hier nicht näher dargestellten Ofenprozess ausgeschäumt wird zur Herstellung des fertigen Metallschaumverbundkörpers.
  • Vorzugsweise wird der Behälter in einem Maß von z. B. 300 x 160 cm mit einer Höhe (Dicke) von 10 cm gebildet wohingegen die später zu entfernenden Seitenbleche z. B. nur eine Dicke von 2,4 cm aufweisen. Eine solche Ausbildung führt zu einem Endprodukt als Sandwich-Platte mit einer Dicke von ca. 20 mm, wobei ein innerer Schaumkern eine Dicke von ca. 60 mm aufweist, mit Decklagen (obere und untere Deckschichtmaterialplatten 1 bzw. 2) mit einer Dicke von ca. 2 mm).
  • Selbstverständlich können auch unterschiedliche Materialien für die Deckschichten 1, 2 und die Stirn- bzw. Längsbleche 3, 4 des Behälters 100 gewählt werden.
  • Auf diese Weise ist eine wesentliche Steigerung der Effizienz des Herstellungsprozesses für den Metallschaumverbundkörper in Gestalt der Vorbereitung des entsprechenden Rohlings möglich.
  • Figur 1 zeigt die Behälterstruktur 100 in Skelettdarstellung mit der Schnittdarstellung A-A dargestellt in Figur 5, wobei diese jedoch den Zustand des fertig verdichteten Rohlings nach dem Walzprozess mit den Deckschichten 1 und 2 und dem verdichteten gepressten Halbzeugmaterial 6 darstellt.
  • Figur 3 ist ein Blick auf die Stirnseite 3 des Behälters 100 mit den dort vorgesehenen Lüftungsöffnungen 5, die das Entweichen der Luft aus dem Behälterverbund in Verbindung mit dem vorzugsweise durch Walzen realisierten Verdichtungsprozess zur Herstellung des Rohlinges, der in Figur 5 dargestellt ist, vorgesehen sind.
  • Fig. 4 zeigt eine Einzelheit in der Anordnung der Entlüftungsöffnungen 5 an der Stirnseite 3 des Behälters 100 während Figur 6 die inherenten Lufteinschlüsse innerhalb der Stapelanordnung ausgepressten Halbzeugen 6 nach Einschichten in den Behälter 100 (siehe Figur 4 verdeutlicht). Figur 6 ist eine Einzelheit aus Figur 4. In diesen sind die gepressten Halbzeuge aus schäumbaren Material auf Aluminium-Magnesium-Silizium-Basis kombiniert mit dem Treibmittel lagenweise und quer d. h. unter lagenweiser Kreuzung im wesentlichen um 90° in den Behälter 100 eingeschichtet. Figur 4 zeigt also den mit Schweißnähten 6 verschlossenen Behälter vor dem Verdichtungsvorgang zur Ausbildung des Rohlings der vorzugsweise durch Walzen hergestellt wird und zu einer drastischen Dickenreduzierung führt. Vorzugsweise im Anschluss werden je nach Gestaltung der späteren Sandwichplatte die gegenüberliegenden Stirnseiten des Rohlings abgetrennt, sodass, wie in Figur 8b gezeigt, der fertige Rohling zur Vorbereitung für den anschließenden Ofenprozess die gepressten Halbzeugstangen zu einem hochvorverdichteten Körper freilegt, wie dies Figur 8b verdeutlicht.
  • In Figur 8a ist der befüllte Behälter 100 vor dem Umformvorgang (Walzen) gezeigt.
  • Durch die Erfindung wird eine wesentlich effizientere Herstellungsmethode zur Vorbereitung eines Rohlings aus Verbundwerkstoff zur Bildung eines Metallschaumverbundkörpers in einem anschließenden Ofenprozess geschaffen.
  • Derartig geschäumte Sandwichplatten sind insbesondere als Behälterwände für gefährliche Transportgüter oder werden im Fahrzeug- und Schiffbau oder in der Luft- und Raumfahrttechnik verwendet. Sie verbinden verhältnismäßig geringes Gewicht mit außerordentlicher Festigkeit und Dämmwirkung gegenüber thermischen oder akustischen oder auch aus Druckwellen herrührenden Belastungen.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Metallschaum-Verbundkörpern, insbesondere Sandwichplatten, mit Decklagen (1, 2) aus Aluminium oder Stahl und einem Metallschaumkörper aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung zwischen den Decklagen (1, 2), wobei gepresste Halbzeuge (6) aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung und einem Treibmittel in einen vorgefertigten Behälter (100) eingelegt und nach Befüllen des Behälters (100) dieser durch einen Umformprozess unter Dickenreduzierung zu einem Rohling (8) aus Verbundwerkstoff, bestehend zumindest aus Behälterwandungen und einem Kern aus gepresstem Aluminium-Schaumkörperhalbzeug (6) verdichtet wird und der Rohling (8) anschließend in einem Ofenprozess zur Bildung eines geschlossenporigen Schaumkörpers aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung zur Ausbildung eines Metallschaumverbundkörpers erwärmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gepresste Halbzeug (6) aus AlMg3 (bis 4) Si6 (+/-1) TiH21 oder AlMg1Si 0,6 TiH2 0,8 besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) aus Deckblechen (1, 2) mit einer Materialstärke besteht, die ein Mehrfaches der Materialstärke von Stirn- oder Seitenblechen des Behälters (100) aufweist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) nach mehrlagigem Einlegen des gepressten Halbzeugmaterials (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und Treibmittel allseitig verschlossen, insbesondere verschweißt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gepresste Halbzeugmaterial (6) aus Aluminium oder Aluminiumlegierung und Treibmittel in Form von Stangen oder Stäben in den Behälter (100) mehrlagig eingelegt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen aus gepresstem Halbzeugmaterial (6) innerhalb des Behälters (100) kreuzförmig zueinander angeordnet sind und aufeinander liegen.
  7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenraum des Behälters (100) durch das gepresste Halbzeugmaterial (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und Treibmittel im Wesentlichen vollständig ausgefüllt ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (100) zumindest eine Entlüftungsöffnung (5) aufweist, vorzugsweise an einer der Stirnseiten (3), und/oder wobei der Behälter (100) an seinen Stirnseiten (3) Entlüftungsöffnungen (5), vorzugsweise mit einem Durchmesser von ca. 5 mm aufweist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 zur Bildung einer Metallschaumverbundplatte mit einer Schaumkerndicke von ca.16 mm und einer Decklagendicke von jeweils ca. 2 mm ein Innenraum des Behälters eine Dicke von ca. 200 mm und die Deckbleche des Behälters (100) beiderseits des Innenraumes eine Dicke von ca. 100 mm aufweisen und vor dem Walzen der mit dem gepressten Halbzeugmaterial befüllte Behälter einen Dicke von ca. 400 mm aufweist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umformen, insbesondere Walzen der Rohling aus Verbundwerkstoff aus gepresstem Halbzeug (6) und Deckschichten (8) vor oder nach einem Ofenprozess zur Ausschäumung (1, 2) des Schaumkernmaterials geteilt wird.
  11. Rohling zur Herstellung eines Metallschaumverbundkörpers gebildet aus einem verdichteten, insbesondere gewalzten Behälter (100) in den mehrlagig gepresstes Halbzeugmaterial (6) aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierung und Treibmittel eingelegt ist, verdichtet durch Umformen, insbesondere Walzen.
  12. Metallschaumverbundkörper aus Deckschichten und einem Schaumkern aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierung gebildet aus einem Behälter (100) mit in diesen eingelegten gepressten Halbzeugen (6) aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit Treibmittel unter Bildung eines geschlossenporigen Schaumkernes in einem Ofenprozess.
  13. Verwendung des Metallschaumverbundkörpers nach Anspruch 12 als LeichtbauStrukturelement, insbesondere im Schiffbau, der Luft- und Raumfahrttechnik oder der Fahrzeugtechnik zur Energieabsorption oder als Wandungsmaterial von Transportbehältern (insbesondere für Gefahrgüter).
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