SK4252003A3 - Method of producing reinforced structural member, structural member and use thereof - Google Patents
Method of producing reinforced structural member, structural member and use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- SK4252003A3 SK4252003A3 SK425-2003A SK4252003A SK4252003A3 SK 4252003 A3 SK4252003 A3 SK 4252003A3 SK 4252003 A SK4252003 A SK 4252003A SK 4252003 A3 SK4252003 A3 SK 4252003A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- reinforcement
- structural element
- element according
- reinforced
- manufacturing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/043—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/11—Making porous workpieces or articles
- B22F3/1103—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics
- B22F3/1118—Making porous workpieces or articles with particular physical characteristics comprising internal reinforcements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/046—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of foam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/04—Interconnection of layers
- B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C47/00—Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
- C22C47/02—Pretreatment of the fibres or filaments
- C22C47/06—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
- C22C47/062—Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element from wires or filaments only
- C22C47/068—Aligning wires
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
- B32B2305/08—Reinforcements
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka konštrukčného prvku z tvárni teľného celulámeho materiálu, ktorý je vystužený výstuhou, spôsobu jeho výroby a použitia.The invention relates to a structural element of a malleable cellular material that is reinforced with a reinforcement, to a method for its manufacture and use.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Súčiastky vyrobené z kovových pien alebo iných celulámych materiálov majú často nevyhovujúce mechanické vlastnosti, pretože sú veľmi náchylné na katastrofálne porušenie pri ťahovom namáhaní. Je to dôsledok ľahkej iniciácie trhlín na povrchu pien tvorenom otvorenými pórmi, ktoré pôsobia ako koncentrátory napätia. Otvorené póry majú na povrchu všetky súčiastky, ktoré vznikli z odliatych kovových pien rezaním, sústružením, frézovaním alebo iným mechanickým opracovaním, ktorým sa narušila relatívne súvislá pôvodná povrchová vrstva peny. Vlastnosti penových súčiastok sú však mnohokrát nevyhovujúce, aj keď sa povrchová vrstva nepodrobuje žiadnemu obrábaniu, pretože jej hrúbka je väčšinou nerovnomerná a vrstva často obsahuje množstvo mikrotrhlín. Z týchto dôvodov sa kovové celuláme materiály nedajú samostatne použiť na výrobu konštrukčných dielov, a preto sa kovová pena v súčasnosti väčšinou používa len ako plnivo do dutých profilov alebo ako trvalé jadro sendvičov a odliatkov.Components made of metal foams or other cellular materials often have poor mechanical properties because they are very susceptible to catastrophic failure under tensile stress. This is due to the easy initiation of cracks on the foam surface formed by open pores, which act as stress concentrators. The open pores have on the surface all of the parts that have been formed from cast metal foams by cutting, turning, milling or other mechanical treatment that has disrupted the relatively continuous original foam surface layer. However, the properties of the foam components are many times unsatisfactory, although the surface layer is not subjected to any machining, since its thickness is mostly uneven and the layer often contains a number of micro-cracks. For these reasons, the metal pulp materials cannot be used separately for the manufacture of components, and therefore the metal foam is currently mostly used only as a filler in hollow profiles or as a permanent core of sandwiches and castings.
Aby sa kovová pena dala použiť na konštrukčné účely, je potrebné spevniť jej povrch, najmä tú časť, ktorá je namáhaná ťahom. V súčasnosti sa na účely vystužovania povrchu rôznych kovových penových súčiastok používajú nasledovné spôsoby:In order to use the metal foam for construction purposes, it is necessary to reinforce the surface thereof, in particular the tensile part. Currently, the following methods are used to reinforce the surface of various metal foam components:
Metóda, pri ktorej sa povrch kovovej peny vystuží v procese speňovania, je popísaná v rakúskom patente [AT 408 317 B], Podľa tohto patentu sa konštrukčné súčiastky z penového kovu vyrábajú tak, že speniteľný polotovar vyrobený kompaktovaním zmesi prášku kovovej matrice a speňovadia sa vloží do dutiny speňovacej formy a ohreje sa na teplotu tavenia, pri ktorej plyny uvoľňujúce sa zo speňo vadia začnú vytvárať v kovovej tavenine bubliny. Keď sa do dutiny formy vloží pred speňovaním okrem speniteľného polotovaru najmenej jeden predmet, ktorého teplota tavenia je vyššia ako teplota tavenia speniteľného polotovaru, v procese speňovania pena obtečie tento predmet a po jej stuhnutí ostane pevne spojený s kovovou penou. Keď sa pri tejto metóde použije kovová mriežka, tkanina, ťahokov alebo dierovaný plech priložený pred speňovaním k povrchu dutiny speňovacej formy, kovová pena v procese speňovania aspoň čiastočne pretečie cez otvory v tomto vystužujúcom kovovom prvku a po jej stuhnutí ostane výstuha pevne spojená s kovovou penou.A method by which a metal foam surface is stiffened in the foaming process is described in the Austrian patent [AT 408 317 B]. According to this patent, foamed metal components are manufactured such that a foamable semifinished product produced by compacting a mixture of metal matrix powder and foaming agent is inserted. into the foaming cavity and is heated to a melting temperature at which gases released from the foaming do not begin to form bubbles in the metal melt. When at least one object whose melting point is higher than the melting temperature of the foamable item is inserted into the mold cavity prior to foaming, in addition to the foamable blank, it will bypass the object in the foaming process and remain firmly attached to the metal foam after solidification. When using a metal grid, fabric, expanded metal or perforated sheet applied to the foaming cavity surface prior to foaming, the metal foam in the foaming process at least partially flows through the openings in the reinforcing metal element, and after solidification it remains firmly attached to the metal foam. .
Nevýhodou tohto spôsobu je, že sa dá použiť len pri vystužovaní povrchu kovových pien v procese výroby penovej súčiastky. Dodatočné vystužovanie povrchov rezov týchto penových konštrukčných súčiastok sa touto metódou nedá uskutočniť. Podobne nie je pri tejto metóde možné použiť ani výstuhu z materiálu, ktorého teplota tavenia je nižšia alebo rovnaká ako je teplota tavenia peny. Napríklad vystužovanie povrchu hliníkovej peny hliníkovou mriežkou by bolo v dôsledku roztavenia vystužujúcej mriežky neefektívne. Ďalšou nevýhodou je to, že môže dôjsť k zhoršeniu mechanických vlastností výstuhy vplyvom teploty alebo v dôsledku reakcie s roztavenou penou. Napríklad medená výstuha by sa pri tomto postupe čiastočne rozpustila v roztavenej hliníkovej pene, hoci teplota tavenia medenej výstuhy je vyššia ako teplota tavenia hliníka.The disadvantage of this method is that it can only be used to reinforce the surface of metal foams in the foam component manufacturing process. The post-reinforcement of the cut surfaces of these foam components cannot be performed by this method. Similarly, a reinforcement of a material whose melting point is less than or equal to the melting point of the foam cannot be used in this method. For example, reinforcing the surface of an aluminum foam with an aluminum grid would be ineffective due to the melting of the reinforcing grid. Another disadvantage is that the mechanical properties of the reinforcement may deteriorate due to temperature or due to the reaction with the molten foam. For example, the copper reinforcement would in this process partially dissolve in the molten aluminum foam, although the melting temperature of the copper reinforcement is higher than the melting temperature of the aluminum.
Podľa metódy popísanej v nemeckom patente [DE 4426627 C2] sa do povrchu speniteľného polotovaru vyrobeného kompaktovaním zmesi prášku kovovej matriceAccording to the method described in the German patent [DE 4426627 C2], a metal matrix powder mixture is compacted into the surface of a foamable blank.
-2a speňovadla zavalcujú vrstvy kovového materiálu, ktorý po spenení polotovaru ostane pevne spojený s povrchom kovovej peny. Týmto spôsobom sa dá povrch kovovej peny vystužovať tiež len v procese výroby penovej súčiastky. Keďže sa pri tejto metóde musí speniteľný polotovar roztaviť, taktiež môže dôjsť k zhoršeniu mechanických vlastností výstuhy vplyvom teploty alebo v dôsledku reakcie s roztavenou penou. Ďalšou nevýhodou tejto metódy je, že výstuha musí kopírovať povrch speniteľného polotovaru, v dôsledku čoho sa táto metóda nedá použiť v prípadoch, keď tvar výstuhy neumožňuje, aby sa dala valcovaním spojiť s povrchom speniteľného polotovaru. Naviac tvar a veľkosť povrchu polotovaru musí byť rovnaký ako povrch peny po jeho expanzii, čo významne znižuje flexibilitu výrobného procesu a zvyšuje jeho cenu. Ani parciálne vystužovanie penových súčiastok v určitých miestach ich povrchu sa touto metódou uskutočniť nedá.The foamer foams roll the layers of metal material which after foaming of the blank remains firmly attached to the surface of the metal foam. In this way, the surface of the metal foam can also be reinforced only in the production of the foam component. Since the foamable blank must be melted in this method, the mechanical properties of the reinforcement may also deteriorate due to the temperature or the reaction with the molten foam. A further disadvantage of this method is that the reinforcement has to follow the surface of the foamable blank, as a result of which this method cannot be used in cases where the shape of the reinforcement does not allow it to be rolled to the surface of the foamable blank. In addition, the shape and surface area of the blank must be the same as the foam surface after expansion, which significantly reduces the flexibility of the manufacturing process and increases its cost. Even partial reinforcement of foam components at certain locations on their surfaces cannot be accomplished by this method.
Podľa dostupných informácií je posledným známym postupom vystužovania povrchu celulámych materiálov metóda, pri ktorej sa sendvič s jadrom z celulámeho materiálu vyrobí tak, že jedna alebo obidve povrchové vrstvy jadra z celulámeho materiálu sa spevnia tým, že sa k nim prilepí alebo prispájkuje plech, fólia, prípadne iná povrchová výstuha. Nevýhodou tejto metódy je, že sa pri nej musí bezpodmienečne použiť lepidlo alebo spájka, čo významne obmedzuje teplotnú stabilitu vyrobenej súčiastky, znižuje jej odolnosť voči korózii a zvyšuje výrobné náklady. Počas tuhnutia lepidla, resp. spájky, sa výstuha musí neustále pritláčať k povrchu jadra, čím sa predlžuje výrobný takt a takisto výrazne zvyšujú náklady.According to the available information, the latest known method of reinforcing the surface of cellulosic materials is a method in which a cellulosic core sandwich is produced such that one or both of the cellulosic core core layers are reinforced by adhering or brazing sheet, foil, or other surface reinforcement. The disadvantage of this method is that it must unconditionally use glue or solder, which significantly limits the thermal stability of the manufactured component, reduces its corrosion resistance and increases manufacturing costs. During the setting of the adhesive, respectively. solder, the reinforcement must be constantly pressed against the core surface, thereby extending the production cycle and also significantly increasing costs.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nedostatky odstraňuje spôsob výroby konštrukčného prvku z tvámiteľného celulámeho materiálu podľa tohto vynálezu. Podstata tohto spôsobu spočíva v tom, že do povrchu polotovaru z tvámiteľného celulámeho materiálu, akým je napríklad kovová pena, sa vtlačí najmenej jedna výstuha, ktorej priemet plochy na povrch polotovaru je menší ako spevňovaný povrch, pričom sa časť spevňovaného povrchu pod vtláčanou výstuhou a v jej bezprostrednom okolí zdeformuje a aspoň čiastočne obopne výstuhu tak, aby ju vzniknuté pružné napätie upevnilo k celulámemu materiálu.These drawbacks are overcome by the method of manufacturing a structural member from a malleable cellular material according to the present invention. The method consists in that at least one stiffener is pressed into the surface of the blank from a malleable cellular material, such as metal foam, the projection of the surface of the blank being smaller than the stiffened surface, with part of the stiffened surface underneath the stiffened stiffener. it immediately deforms and at least partially surrounds the reinforcement so that the resulting elastic tension attaches it to the cellular material.
Celulámy materiál, ktorého sa tento vynález týka, je pórovitý materiál pozostávajúci z tuhého materiálu vyplňujúceho priestory medzi plynovými dutinami, v ktorom tieto dutiny tvoria najmenej 60 % jeho objemu. Tvámiteľný celulámy materiál je taký, pri ktorom je ťažnosť tuhého materiálu tvoriaceho steny pórov najmenej 2 %, napríklad kovová pena vyrobená zo zliatin hliníka, horčíka, zinku, medi, titánu a pod., alebo pena vyrobená z ťažných polymérov alebo elastomérov.The cellular material to which this invention relates is a porous material consisting of a rigid material filling the spaces between the gas cavities, in which the cavities constitute at least 60% of its volume. The malleable cellulosic material is one in which the elongation of the rigid pore wall material is at least 2%, for example a metal foam made of alloys of aluminum, magnesium, zinc, copper, titanium and the like, or a foam made of elongate polymers or elastomers.
Výstuha, ktorou sa podľa predloženého vynálezu spevňuje povrch tvámiteľného celulámeho materiálu, môže mať tvar mriežky, siete, tkaniny, sita, ťahokovu, dierovaného plechu, drôtu, vlákna, tyče, alebo akéhokoľvek iného profilu uzavretého alebo otvoreného prierezu z tuhého materiálu. Dôležité je, aby priemet plochy výstuhy bol menší ako plocha povrchu celulámeho materiálu, do ktorého sa výstuha vtláča. Materiál výstuhy môže mať rovnaké alebo rozdielne chemické zloženie ako polotovar z tvámiteľného celulámeho materiálu.The reinforcement that strengthens the surface of the malleable cellular material according to the present invention may be in the form of a grid, mesh, fabric, sieve, expanded metal, perforated sheet, wire, fiber, rod, or any other closed or open cross-section of solid material. It is important that the projection area of the reinforcement is smaller than the surface area of the cellular material into which the reinforcement is pressed. The reinforcement material may have the same or different chemical composition as the semifinished from cellular material.
Ak sa tvámiteľný celulámy materiál, akým je najmä kovová pena, vystuží dutými profilmi uzavretého prierezu napríklad v tvare trubiek s rôznym prierezom, môžu sa podľa predloženého vynálezu takéto výstuhy použiť na rozvádzanie plynu, kvapaliny, alebo zmesí plyn - tuhá látka, alebo kvapalina - tuhá látka, alebo plyn - kvapalina, pričom tuhá látka je v podobe tuhých častíc, prášku, granulátu alebo ich zmesí. Médium prúdiace v dutých profiloch uzavretého prierezu môže slúžiť na chladenie alebo na ohrev povrchu týchto konštrukčných prvkov.If the malleable cellular material, such as in particular metal foam, is reinforced by hollow sections of closed cross-section, for example in the form of tubes of different cross-section, such reinforcements may be used according to the present invention for distributing gas, liquid or gas-solid or liquid-solid mixtures. substance or gas-liquid, the solid being in the form of solid particles, powder, granulate or mixtures thereof. The medium flowing in the hollow sections of the closed cross-section may serve to cool or heat the surface of these components.
-3Výstuha sa podľa predloženého vynálezu do povrchu polotovaru z tvámiteľného celulámeho materiálu vtlačí vlisovaním, zavalcovaním, nastrelením alebo akýmkoľvek iným spôsobom silou, ktorá prekoná odpor celulámeho materiálu voči vtláčaniu a zabezpečí jeho trvalú plastickú deformáciu pod vtláčanou výstuhou, prípadne v jej najbližšom okolí. Pri vtlačení výstuhy do povrchu konštrukčného prvku výstuha plasticky zdeformuje časť objemu tvámiteľného celulámeho materiálu tak, že materiál priľne k výstuhe a zvyškovými pružnými napätiami udrží po ukončení pôsobenia tlačnej sily výstuhu v povrchu konštrukčného prvku.According to the present invention, the lining is pressed into the surface of the malleable cellulosic material by pressing, rolling, firing or any other means that overcomes the resistance of the cellulosic material to indentation and ensures its permanent plastic deformation underneath the extruded reinforcement or in its vicinity. When the reinforcement is pressed into the surface of the structural member, the reinforcement plastically deforms a portion of the volume of the malleable cellular material so that the material adheres to the reinforcement and retains residual elastic stresses upon cessation of the compressive force of the reinforcement in the structural member surface.
Výstuhu možno podľa tohto vynálezu vtlačiť do povrchu polotovaru z tvámiteľného celulámeho materiálu vo viacerých krokoch, pričom najprv sa pomocou tvarovaného tlačníka alebo valca vtlačí výstuha do povrchu polotovaru tak hlboko, aby ju bolo možné následnou operáciou tvárnenia nástrojom iného tvaru prekryť plasticky deformovaným materiálom celulámeho polotovaru, ktorý ju po počiatočnom vtlačení prevyšoval.According to the invention, the reinforcement can be pressed into the surface of the malleable cellulosic material in several steps, first by pressing the reinforcement with a shaped punch or cylinder so deep that it can be covered by a plastically deformed cellulosic material by a subsequent shaping operation. which exceeded it after the initial impression.
Pevnosť vzájomného spojenia medzi výstuhou a celulámym materiálom je možné podľa tohto vynálezu zvýšiť tým, že sa výstuha alebo povrch tvámiteľného celulámeho materiálu pred operáciou vtláčania pokryje lepidlom alebo spájkou vhodnou na spájkovanie obidvoch typov materiálov. Po vtlačení výstuhy do povrchu celulámeho polotovaru môže lepidlo na rozhraní medzi výstuhou a celulámym materiálom vytvrdzovať samovoľne, alebo vplyvom zvýšenej teploty, na ktorú sa celulámy polotovar s takto vtlačenou výstuhou zohreje. V prípade použitia spájky sa táto po vtlačení výstuhy do polotovaru roztaví ohriatím konštrukčného prvku na príslušnú teplotu spájkovania, pričom dôjde k difúznemu spojeniu spájky a spájaných materiálov. Po stuhnutí spájky bude výstuha pevne prispájkovaná k stenám celulámeho materiálu. Pred operáciou vtláčania možno povrch celulámeho polotovaru alebo výstuhy povrchovo upraviť známymi spôsobmi, aby sa dosiahla optimálna pevnosť väzby po vytvrdnutí lepidla resp. stuhnutí spájky. Proces vtláčania výstuhy do polotovaru možno uskutočniť aj pri teplote spájkovania, pričom roztavená spájka nanesená na výstuhe alebo povrchu celulámeho materiálu sa difúzne spojí s povrchom druhého materiálu v procese vtláčania. Tento spôsob sa dá s výhodou využiť ak je potrebné mechanicky narušiť vrstvu oxidov na povrchu spájaných materiálov v procese spájkovania, aby mohlo dôjsť k difúznemu spojeniu. Povrchové oxidy sa narušia vplyvom vzájomného trenia medzi jednotlivými materiálmi pri vtláčaní. Pridržovanie výstuhy v celulámom polotovare pôsobením vonkajšej sily počas vytvrdzovania lepidla alebo tuhnutí spájky nie je podľa tohto vynálezu nevyhnutné.The bonding strength between the reinforcement and the cellular material can be increased according to the present invention by covering the reinforcement or surface of the malleable cellular material with an adhesive or solder suitable for soldering both types of material prior to the indentation operation. After the reinforcement has been pressed into the surface of the cellulosic blank, the adhesive at the interface between the cellulosic and the cellulosic material can cure spontaneously, or due to the elevated temperature to which the cellulosic blank with the soaked-in reinforcement is heated. If a solder is used, it is melted by pressing the reinforcement into the blank by heating the component to the appropriate soldering temperature, thereby diffusing the solder and the materials to be bonded. After solidification of the solder, the reinforcement will be firmly soldered to the walls of the cellulosic material. Prior to the indentation operation, the surface of the cellulosic blank or stiffeners may be surface treated by known methods to achieve optimum bond strength after curing of the adhesive or adhesive. soldering solidification. The process of injecting the reinforcement into the blank can also be carried out at the brazing temperature, wherein the molten solder deposited on the reinforcement or the surface of the cellulosic material is diffused to the surface of the second material in the injection molding process. This method can be advantageously used if it is necessary to mechanically disrupt the oxide layer on the surface of the materials to be bonded in the brazing process in order to achieve a diffusion bonding. Surface oxides are disrupted due to the mutual friction between the individual materials during injection. Retention of the reinforcement in the cell blank by external force during curing of the adhesive or solidification of the solder is not necessary according to the present invention.
Pevnosť vzájomného spojenia medzi výstuhou a celulámym materiálom je možné podľa tohto vynálezu zvýšiť aj tým, že sa použije výstuha z materiálu, ktorý v kontakte s celulámym materiálom vytvára difúzne spojenie. Vytvorenie difúzneho spoja možno podporiť vtláčaním výstuhy do celulámeho materiálu pri zvýšenej teplote, ktorá je vhodná na optimálne vytvorenie difúznej väzby, prípadne zohriatím konštrukčného prvku po vtlačení výstuhy na takúto teplotu.The interconnection strength between the stiffener and the cellular material can also be increased according to the present invention by using a stiffener made of a material that forms a diffusion bond in contact with the cellular material. The formation of a diffusion bond can be promoted by injecting the reinforcement into the cellular material at an elevated temperature, which is suitable for optimally forming a diffusion bond, or by heating the structural element after the reinforcement has been pressed to such a temperature.
Spôsob výroby vystuženého konštrukčného prvku podľa predloženého vynálezu umožňuje spevňovať povrch ľubovoľne tvarovaných súčiastok, ktoré vznikli odliatím kovovej peny alebo iného tvámiteľného celulámeho materiálu do tvarovej formy, vypenením vo forme, tvárnením celulámeho materiálu alebo jeho mechanickým obrábaním.The method of making the reinforced structural member of the present invention makes it possible to solidify the surface of arbitrarily shaped components formed by casting a metal foam or other formable cellulosic material into a mold, foaming in a mold, forming a cellulosic material or machining it mechanically.
K povrchu konštrukčného prvku z tvámiteľného celulámeho materiálu spevneného výstuhou podľa tohto vynálezu možno pripojiť známymi technológiami spájania akýkoľvek ďalší konštrukčný prvok z iného alebo toho istého materiálu, prípadne sa tento povrch môže pokryť tekutým povlakom alebo lepidlom, ktoré po svojom stuhnutí vytvorí na povrchu konštrukčného prvku kompaktnú povrchovú vrstvu.Any other structural element of another or the same material may be attached to the surface of the structural member of the reinforceable reinforced cellulosic material of the present invention by known bonding techniques, or the surface may be covered with a liquid coating or adhesive which forms compact on the structural element surface. surface layer.
-4Prehľad obrázkov na výkrese-4Overview of figures in the drawing
Vynález bude bližšie objasnený pomocou obrázkov, ktoré znázorňujú: obr. 1 výstuhu položenú na povrch polotovaru z tvámiteľného celulámeho materiálu, obr. 2 vtlačenie výstuhy lisovacím nástrojom do povrchu konštrukčného prvku, obr. 3 dutý profil uzavretého prierezu vlisovaný do povrchu konštrukčného prvku, obr. 4 princíp vtláčania výstuhy do povrchu polotovaru z tvámiteľného celulámeho materiálu valcovaním, obr. 5 vlisovanie výstuhy v tvare dutého profilu uzavretého prierezu do povrchu polotovaru z tvámiteľného celulámeho materiálu pri dvoj činnom lisovaní, obr. 6 princíp spevňovania komplexne tvarovaného povrchu konštrukčného prvku vyrobeného z tvámiteľného celulámeho materiálu vlisovaním výstuhy do jeho povrchu.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows a reinforcement placed on a surface of a malleable cellular material; FIG. 2 shows the pressing of the reinforcement with a pressing tool into the surface of the component, FIG. 3 shows a hollow profile of a closed cross-section pressed into the surface of a component, FIG. 4 shows the principle of pushing the reinforcement into the surface of a blank of malleable cellular material by rolling; FIG. Fig. 5 shows the pressing of a hollow sectional profile of a closed cross-section into the surface of a blank of malleable cellulosic material in a double-action pressing; 6 shows the principle of strengthening a complexly shaped surface of a structural element made of a malleable cellular material by crimping a reinforcement into its surface.
Význam vzťahových značiek:Meaning of reference marks:
- výstuha- reinforcement
- polotovar z tvámiteľného celulámeho materiálu- blanks of malleable cellular material
- spodný tlačník lisovacieho nástroja- the lower punch of the pressing tool
- vrchný tlačník lisovacieho nástroja- pressing tool top punch
- konštrukčný prvok- structural element
- dutý profil uzavretého prierezu- hollow profile of closed cross-section
- spodný valec- lower cylinder
- vrchný valec- upper cylinder
- vrchný tvarovaný tlačník lisovacieho nástroja- the upper shaped punch of the pressing tool
- vrchný komplexne tvarovaný tlačník- upper complex shaped pusher
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1:Example 1:
Spôsob výroby vystuženého konštrukčného prvku 5, pri ktorom sa na povrch polotovaru z penového hliníka 2 v tvare kvádra s rozmermi 100 x 60 x 20 mm, ktorého hustota je 0,4 g/cm3, ktorý leží na spodnom tlačníku lisovacieho nástroja 3 položí výstuha 1_ z drôteného sita z oceľového drôtu priemeru 2 mm so štvorcovými okami s veľkosťou 7 mm, ktorej rozmery sú 60 x 60 mm, ako je znázornené na obr. 1. Vrchná plocha tohto polotovaru vznikla rezaním odliatku z penového hliníka cez jeho pórovitú štruktúru, a preto sa na nej nenachádza súvislá hliníková vrstva. Vrchným tlačníkom lisovacieho nástroja 4 sa zatlačí na výstuhu i silou 7 000 N tak, že výstuha i sa tým vtlačí do povrchu polotovaru 2. Časť spevňovaného povrchu pod vtláčanou výstuhou j. a v jej bezprostrednom okolí sa pritom zdeformuje, aspoň čiastočne obopne výstuhu i, ako je znázornené na obr. 2, a vzniknuté pružné napätie upevní výstuhu i k polotovaru z penového hliníka 2.Method for manufacturing a reinforced structural member 5, in which a reinforcement of a 100 x 60 x 20 mm cuboid aluminum block 2 having a density of 0.4 g / cm 3 is placed on the surface of the aluminum foam blank 2 lying on the bottom punch of the die 3 1 of a 2 mm steel wire with a 7 mm square mesh of 60 x 60 mm, as shown in FIG. 1. The top surface of the preform was formed by cutting a foamed aluminum cast through its porous structure and therefore there is no continuous aluminum layer. The top punch of the die 4 is pushed onto the reinforcement i by a force of 7,000 N so that the reinforcement i is thereby pushed into the surface of the blank 2. Part of the reinforced surface under the embossed reinforcement j. and in its immediate vicinity deforms, at least partially, around the reinforcement 1, as shown in FIG. 2, and the resulting elastic tension fixes the reinforcement to the foamed aluminum blank 2.
Príklad 2Example 2
Spôsob výroby vystuženého konštrukčného prvku 5 ako bol popísaný v príklade 1, pri ktorom je výstuhou oceľová rúra 6 dĺžky 100 mm s vonkajším priemerom 12 mm a hrúbkou steny 2 mm, ktorá sa vlisuje do povrchu polotovaru z penového hliníka 2 v tvare kvádra s rozmermi 100 x 60 x 40 mm, ktorého hustota je 0,4 g/cm3 tak, že sa časť spevňovaného povrchu pod oceľovou rúrou 6 a v jej bezprostrednom okolí zdeformuje, aspoň čiastočne ju obopne, ako je znázornené na obr. 3, a vzniknuté pružné napätie ju upevní k polotovaru z penového hliníka 2.A method for manufacturing a reinforced structural member 5 as described in Example 1, wherein the reinforcement is a 100 mm long steel tube 6 with an outer diameter of 12 mm and a wall thickness of 2 mm which is pressed into the surface of a 100 mm aluminum foam block. x 60 x 40 mm, the density of which is 0.4 g / cm 3, so that part of the reinforced surface under the steel tube 6 and in its immediate vicinity is deformed, at least partially wrapped around it as shown in FIG. 3, and the resulting elastic tension fixes it to the foamed aluminum blank 2.
-5Príklad 3-5Example 3
Spôsob výroby vystuženého konštrukčného prvku pomocou vtláčania výstuhy I do povrchu polotovaru z penového hliníka 2 valcovaním je znázornený na obr. 4. Výstuha i ako bola popísaná v príklade 1 sa v tomto prípade pred valcovaním priloží k povrchu polotovaru z penového hliníka 2, ktorý je tiež popísaný v príklade 1. Prechodom polotovaru 2 a výstuhy i medzi spodným 7 a vrchným oceľovým valcom 8, ktorých priemery sú 100 mm, sa výstuha i vtlačí do povrchu polotovaru z penového hliníka 2.A method for manufacturing a reinforced structural member by forcing the reinforcement I into the surface of the aluminum foam blank 2 by rolling is shown in FIG. 4. The reinforcement as described in Example 1 is in this case applied to the surface of the foamed aluminum blank 2, which is also described in Example 1, before rolling, by passing the blank 2 and the reinforcements between the lower 7 and the upper steel cylinder 8, are 100 mm, the reinforcement i is pressed into the surface of the foamed aluminum blank 2.
Príklad 4:Example 4:
Spôsob výroby ako bol popísaný v príklade 1, pri ktorom sa pred vlisovaním výstuhy I do povrchu polotovaru z penového hliníka 2 pokryje výstuha i lepidlom, ktoré po vtlačení výstuhy i do povrchu polotovaru 2 stuhne na rozhraní medzi výstuhou 1_ a polotovarom 2, v dôsledku čoho sa zvýši pevnosť ich vzájomného spojenia.A method of production as described in Example 1, wherein prior to the insertion of the reinforcement I into the surface of the foamed aluminum blank 2, the reinforcement is also covered with glue which solidifies at the interface between the reinforcement 7 and the blank 2. will increase the strength of their connection to each other.
Príklad 5:Example 5:
Spôsob výroby vystuženého konštrukčného prvku dvojčinným vlisovaním oceľovej rúry 6 je zobrazený na obr. 5. Do povrchu polotovaru z penového hliníka 2 ako bol popísaný v príklade 2 je vrchným tvarovaným tlačníkom lisovacieho nástroja 9 zalisovaná výstuha v tvare oceľovej rúry 6, ktorá je tiež popísaná v príklade 2. Po zdvihnutí vrchného tvarovaného tlačníka lisovacieho nástroja 9 sa oceľová rúra 6 následným lisovaním medzi vrchným tlačníkom 4 a spodným tlačníkom 3 lisovacieho nástroja aspoň čiastočne prekryje zdeformovanou hliníkovou penou tak, že sa tým táto rúra pevne spojí s polotovarom z penového hliníka 2.A method of manufacturing a reinforced structural member by double-pressing a steel tube 6 is shown in FIG. 5. A steel tube reinforcement 6, which is also described in Example 2, is pressed into the surface of the foamed aluminum blank 2 as described in Example 2 by pressing the upper die of the die 9, also described in Example 2. After lifting the upper die of the die 9, the steel pipe 6 by subsequent pressing between the upper punch 4 and the lower punch 3 of the die, it is at least partially covered by the deformed aluminum foam so that the tube is thereby firmly connected to the foamed aluminum blank 2.
Príklad 6:Example 6:
Spôsob výroby ako bol popísaný v príklade 5, pri ktorom sa pred zatlačením oceľovej rúry 6 do polotovaru z penového hliníka 2 pokryje oceľová rúra 6 lepidlom, ktoré následne stuhne na rozhraní medzi oceľovou rúrou 6 a polotovarom 2, v dôsledku čoho sa zvýši pevnosť ich vzájomného spojenia.A method of production as described in Example 5, wherein prior to pushing the steel tube 6 into the foamed aluminum blank 2, the steel tube 6 is covered with adhesive, which subsequently solidifies at the interface between the steel tube 6 and the blank 2, thereby increasing the strength of their relative to each other. connection.
Príklad 7:Example 7:
Spôsob výroby konštrukčného prvku 5, ktorý má vlisovanou výstuhou i vystužený komplexne tvarovaný povrch predstavuje, ale neobmedzuje obr. 6. Výstuha i ako bola popísaná v príklade 1 sa vrchným komplexne tvarovaným tlačníkom 10 lisovacieho nástroja vlisuje do komplexne tvarovaného povrchu konštrukčného prvku 5 tak, že po zdvihnutí vrchného komplexne tvarovaného tlačníka 10 lisovacieho nástroja ostane pevne spojená s komplexne tvarovaným povrchom polotovaru z penového hliníka.The method of manufacturing a structural element 5 having both a pressed-in reinforcement and a reinforced complex shaped surface is, but is not limited to, FIG. 6. The reinforcement, as described in Example 1, is pressed into the complex shaped surface of the structural member 5 by the upper complex shaped punch 10 so that it remains firmly connected to the complex shaped surface of the foamed aluminum blank after lifting the upper complex punch 10.
Príklad 8:Example 8:
Oceľová rúra 6 vlisovaná v povrchu konštrukčného prvku spôsobom popísaným v príklade 2 sa použije na rozvádzanie chladiacej vody, ktorou sa bude ochladzovať povrch konštrukčného prvku.A steel tube 6 pressed into the surface of the structural element as described in Example 2 is used to distribute cooling water to cool the surface of the structural element.
-6Priemyselná využiteľnosť-6Industrial utility
Vynález sa využije na výrobu konštrukčných prvkov z vystužených kovových pien alebo iných tvámiteľných celulámych materiálov, pri ktorých vhodná kombinácia mechanických vlastností a geometrických parametrov výstuhy umožňuje, aby bola výstuha po vtlačení do povrchu tvámiteľného celulámeho materiálu podľa tohto vynálezu pevne spojená s celulámym materiálom, pri nízkych výrobných nákladoch. Týmto spôsobom vyrobené konštrukčné prvky dosahujú vysokú pevnosť a tuhosť pri veľmi nízkej hmotnosti a možno ich preto s výhodou použiť v dopravných prostriedkoch, výmenníkoch tepla, ľahkých stavebných konštrukciách ako aj pri stavbe rôznych strojov a prístrojov.The invention will be used to manufacture structural members of reinforced metal foams or other formable cellular materials, wherein a suitable combination of mechanical properties and geometrical parameters of the reinforcement allows the reinforcement to be firmly bonded to the cellular material at low production costs. The structural elements produced in this way achieve high strength and stiffness at a very low weight and can therefore advantageously be used in vehicles, heat exchangers, lightweight building structures as well as in the construction of various machines and apparatuses.
Claims (15)
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK425-2003A SK286220B6 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | Method of producing reinforced structural member, structural member and use thereof |
| DE502004003841T DE502004003841D1 (en) | 2003-04-04 | 2004-04-01 | METHOD FOR STAINING A COMPONENT FROM DEFORMABLE CELLULAR MATERIAL, THE COMPONENT AND ITS USE |
| EP04725068A EP1611262B1 (en) | 2003-04-04 | 2004-04-01 | Method for strengthening a component consisting of a deformable cellular material, said component and the use thereof |
| AT04725068T ATE362554T1 (en) | 2003-04-04 | 2004-04-01 | METHOD FOR STIFFENING A COMPONENT MADE OF DEFORMABLE CELLULAR MATERIAL, THE COMPONENT AND ITS USE |
| ES04725068T ES2285453T3 (en) | 2003-04-04 | 2004-04-01 | PROCEDURE FOR STABILIZING AN ELEMENT OF CONSTRUCTION OF DEFORMABLE CELL MATERIAL, THE CONSTRUCTION ELEMENT AND ITS USE. |
| JP2006505512A JP2006523536A (en) | 2003-04-04 | 2004-04-01 | Method of reinforcing member made of deformable cellular material, member and use thereof |
| PCT/EP2004/050419 WO2004087981A2 (en) | 2003-04-04 | 2004-04-01 | Method for strengthening a component consisting of a deformable cellular material, said component and the use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SK425-2003A SK286220B6 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | Method of producing reinforced structural member, structural member and use thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK4252003A3 true SK4252003A3 (en) | 2005-02-04 |
| SK286220B6 SK286220B6 (en) | 2008-05-06 |
Family
ID=33129413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK425-2003A SK286220B6 (en) | 2003-04-04 | 2003-04-04 | Method of producing reinforced structural member, structural member and use thereof |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1611262B1 (en) |
| JP (1) | JP2006523536A (en) |
| AT (1) | ATE362554T1 (en) |
| DE (1) | DE502004003841D1 (en) |
| ES (1) | ES2285453T3 (en) |
| SK (1) | SK286220B6 (en) |
| WO (1) | WO2004087981A2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006020860B4 (en) * | 2006-05-04 | 2008-02-07 | Alulight International Gmbh | Process for the production of composite bodies and composite bodies produced therefrom |
| AT503824B1 (en) * | 2006-07-13 | 2009-07-15 | Huette Klein Reichenbach Gmbh | METAL SHAPING BODY AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| DE102014018409A1 (en) | 2014-12-11 | 2016-06-16 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Sheet metal and method for its production |
| CN111283199B (en) * | 2020-02-25 | 2022-03-08 | 深圳市晖耀电子有限公司 | Preparation method of reinforced foam metal |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873392A (en) * | 1971-06-14 | 1975-03-25 | Ethyl Corp | Pressure contouring and bonding of metal foams |
| JPS5838385B2 (en) * | 1975-01-23 | 1983-08-23 | 旭化成株式会社 | Hiyoumenhokiyoukihokiho concrete |
| DE2658673A1 (en) * | 1976-12-23 | 1978-07-06 | Pantherm Gmbh | Prefabricated unit underfloor heating system - uses press to embed coil length and cover sheets in plastics foam insulation |
| DE4214335A1 (en) * | 1992-05-04 | 1993-11-11 | Helmut Meister | Process for producing a lightweight component in the form of a plate or cuboid |
| DE4426627C2 (en) * | 1993-07-29 | 1997-09-25 | Fraunhofer Ges Forschung | Process for the production of a metallic composite material |
| DE19505969A1 (en) * | 1995-02-21 | 1996-08-22 | Gruenzweig & Hartmann | Mineral wool insulation board and method of manufacturing the same |
| JP2000320852A (en) * | 1999-05-10 | 2000-11-24 | Mitsubishi Kagaku Sanshi Corp | Floor heating panel |
-
2003
- 2003-04-04 SK SK425-2003A patent/SK286220B6/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-04-01 EP EP04725068A patent/EP1611262B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-04-01 DE DE502004003841T patent/DE502004003841D1/en not_active Expired - Lifetime
- 2004-04-01 JP JP2006505512A patent/JP2006523536A/en active Pending
- 2004-04-01 AT AT04725068T patent/ATE362554T1/en active
- 2004-04-01 WO PCT/EP2004/050419 patent/WO2004087981A2/en active IP Right Grant
- 2004-04-01 ES ES04725068T patent/ES2285453T3/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2006523536A (en) | 2006-10-19 |
| EP1611262B1 (en) | 2007-05-16 |
| WO2004087981A3 (en) | 2005-01-20 |
| ES2285453T3 (en) | 2007-11-16 |
| SK286220B6 (en) | 2008-05-06 |
| EP1611262A2 (en) | 2006-01-04 |
| WO2004087981A2 (en) | 2004-10-14 |
| ATE362554T1 (en) | 2007-06-15 |
| DE502004003841D1 (en) | 2007-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10786977B2 (en) | Composite sandwich having a high bending stiffness | |
| EP1085956B1 (en) | Method for producing foamed metal composites | |
| US6767619B2 (en) | Preform for manufacturing a material having a plurality of voids and method of making the same | |
| CN104175623B (en) | A kind of foamed aluminium-corrugated plating composite sandwich plate and preparation method thereof | |
| JP5698133B2 (en) | Truss type periodic porous material in which some of the cells existing inside are filled with solid | |
| RU2421300C2 (en) | Formed metal article and method of its production | |
| US20040081571A1 (en) | Method for production of metal foam or metal-composite bodies with improved impact, thermal and sound absorption properties | |
| CN107599445B (en) | A kind of composite material dot matrix structure and preparation method | |
| CN105478994A (en) | Tailor-welding molding method for foamed aluminum sandwiched components | |
| EP1300379A3 (en) | Process of manufacturing fiber reinforced ceramic hollow bodies | |
| EP1000690B1 (en) | Process for preparing a foamable semi-finished product | |
| SK4252003A3 (en) | Method of producing reinforced structural member, structural member and use thereof | |
| DE102005023595B4 (en) | Lightweight composite material, process for its production and use | |
| DE19918908A1 (en) | Core for casting a component having a closed hollow cavity comprises a hollow body formed by powder and binder suspension application onto a support and then sintering | |
| DE19929761A1 (en) | Core for components consists of a hollow molding with a single hollow body formed by applying a suspension of a powdered first base material and binder onto the surface of a support material to form a cladding layer, and sintering | |
| AU2002305647B2 (en) | Preform for manufacturing a material having a plurality of voids and method of making same | |
| CH683605A5 (en) | Method of producing metal and elastomer layered bodies - involves making blank of elastomer layer between metal sheets and placing in press, applying pressure and heat to vulcanise elastomer and thus bond layers | |
| DE19934490C1 (en) | Production of cut blanks with sections of deviating material properties comprises foaming a foamed molding in the form of a sealed mixture of a metal powder and a gas-splitting propellant powder with a covering layer | |
| WO2005061208A1 (en) | Methods and systems for manufacturing a structure having organized areas | |
| AU2002305647A1 (en) | Preform for manufacturing a material having a plurality of voids and method of making same | |
| AU2007200458A1 (en) | Preform for manufacturing a material having a plurality of voids and method of making the same | |
| CA2332674A1 (en) | A method for production of a foam metal | |
| AU2002227822A1 (en) | Foamable or foamed metal pellets, parts and panels | |
| CA2473563A1 (en) | Foamable or foamed metal pellets, parts and panels | |
| JPS59136212A (en) | Hollow extrusion injection molding method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20090404 |