WO1999024195A1 - Halbzeug mit metallschaum-kern - Google Patents

Halbzeug mit metallschaum-kern Download PDF

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Willi Albert Peter Kutzner
Wolfgang Günter RUCKMANN
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Definitions

  • the invention relates to semi-finished products with a metal foam core and methods for their production.
  • US 30 87 807 A and DE 40 18 360 C1 for producing a metal foam body.
  • US 30 87 807 A shows that a hollow body can be filled with a metal foam by producing the metal foam inside the hollow body.
  • DE 44 43 840 C2 shows a pra l I protection for a motor vehicle trim part.
  • a cushion made of light metal foam is completely enclosed in a coat.
  • the publication does not indicate whether and how the light metal foam is attached to the inside of the jacket.
  • rotating rollers are e.g. B. in the form of Papi he Le twa Izen or z. B. hollow cylinder known as molded or rubber tuchzy li nder.
  • paper guide rollers are driven by the web to be guided by them itself. This can lead to an undesired influencing of the print carrier web, ie for example a paper web or film web, since, as said, the energy for acceleration or braking must be applied to the rollers themselves via the print carrier web.
  • the paper web widths are getting larger (e.g. 3.80 m) and, on the other hand, the paper web widths are getting larger (e.g. 3.80 m) and, on the other hand, the paper web widths are getting larger (e.g. 3.80 m) and, on the other hand, the paper web widths are getting larger (e.g. 3.80 m) and, on the other hand, the paper web widths are getting larger (e.g. 3.80 m) and, on the other hand,
  • Print carrier web speeds are also increasing and are now 18 m / sec. achieved.
  • the invention has for its object to provide semi-finished products for rollers and cylinders intended for rotating operation with a metal foam core and methods for their production.
  • rollers, cylinders and the like can be created with a metal foam core for rotary operation at high speeds, which can have a jacket that is dependent on the high temperatures (e.g. 500 ° C), which are necessary for the production of metal foam, is not burdened.
  • Metal pairs, e.g. B. rolls of steel can be filled with an aluminum foam, without it during rotation of the rolls / cylinders during acceleration and braking to a relative movement between the inner surface of the roll and
  • the Papi he Lei twa Izen can be dispensed with.
  • the tubular body - called coat below - can be made of any material, for. B. of metal (steel, aluminum, brass, etc.), plastic, for. B. consist of polyamide, ceramic or paper. Its interior cross-section can have any geometric shape: circular, square, single, multiple, longitudinally grooved, as a counterpart to a spline shaft (single spline, multiple spline), serrated shaft, K-Prof i Iwe l le etc.
  • the interior cross-section of the jacket can therefore be any. However, it must be designed so that one or more metal foam core (s) can be introduced from one of the openings on the end faces of the rollers / cylinders or, in the case of multi-part metal foam cores, from both end faces.
  • the metal foam core is made spatially separate from the jacket and later brought into the interior of the jacket.
  • the metal foam core can be manufactured in various ways known per se, e.g. B. by the methods as described in DE 40 18 360 C1. However, the foaming in the method according to the invention takes place outside the jacket to be filled. According to the invention, the metal foam core is introduced into the interior of the jacket in a quasi finished state and is fastened to the inside wall of all or only parts of the inside surface of the jacket.
  • the connection between the outer surface of the metal foam core and the inner surface of the jacket must be designed in such a way that it at least partially enables a force transmission between the jacket inside and the metal foam core via its outer surface.
  • This connection can be designed as a detachable connection or non-detachable connection.
  • the detachable connections can be positive connections, e.g. B. are profile connections, spring connections, but screw connections are also suitable.
  • the inner surfaces of the shell of the semi-finished product and the surface of the metal foam core must be adapted to one another, for. B. internal thread in the jacket, external thread on the metal foam core, metal foam core surface provided with a longitudinal wedge or as a "spline shaft” and the inner surface of the jacket with a corresponding groove (s).
  • Non-positive connections in the form of a cone connection would also be possible (outer cone for the metal foam core, inner cone for the jacket).
  • These releasable connections can also be made non-positively by additionally using a shrink bond.
  • the sheath is heated and the metal foam core is introduced into the inside of the sheath.
  • the metal foam core can also be cooled. After the temperature equalization between them, a very stable, form-fitting, force-fitting connection is created.
  • connection between the jacket and the metal foam core can also be seen as a material connection, e.g. B. Adhesive connection or as a visually lüss i ge connection, z. B. shrink connection or as a combined sto f- / kra t seh lüss i ge connection.
  • a glue e.g. B. Metal adhesive on the chemical basis of Dimethac ry latester Cz. B. LOCTITE 574 (trade name of LOCTITE)] - coated metal foam core a z. B. heated coat put on.
  • the coat is z. B. made of steel, the metal foam z. B. an aluminum foam. After cooling and curing the glue comes a very stable one
  • anaerobic adhesives are particularly suitable, which allow a connection of different metals in a simple manner.

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Abstract

Es werden Verfahren zur Herstellung von Halbzeugen aus rohrartigen Körpern mit einem Metallschaum-Kern aufgezeigt.

Description

Beschrei bung
Halbzeug mit Metallschaum-Kern
Die Erfindung betrifft Halbzeuge mit Metallschaum-Kern und Verfahren zu deren Herstellung.
Durch die US 30 87 807 A und die DE 40 18 360 C1 sind Verfahren bekannt geworden, um einen Metallschaum-Körper zu erzeugen. Die US 30 87 807 A zeigt, daß ein Hohlkörper mit einem Metallschaum ausgefüllt werden kann, indem der Metallschaum im Inneren des Hohlkörpers erzeugt wird.
Die DE 44 43 840 C2 zeigt einen Auf pra l Ischutz für ein Kraftfahrzeugverkleidungsteil. Hierbei ist ein Kissen aus Leichtmetallschaum vollständig in einem Mantel eingeschlossen. Ob und wie der Leichtmetallschaum im Inneren des Mantels befestigt ist, geht aus der Druckschrift nicht hervor.
Die Art der Herstellung von Platten in Sandwich-Bauweise ist aus der DE-0S 21 19 490 zu entnehmen. Es finden zwischen Deckplatten angeordnete Metallschaumplatten Verwendung. Die Deckplatten sind an der Metallschaumplatte befestigt.
Z. B. in Rotationsdruckmaschinen sind rotierende Walzen z. B. in Form von Papi er Le twa Izen oder z. B. hohle Zylinder als Form- oder Gummi tuchzy l i nder bekannt. Bei z. B. Papierleitwalzen erfolgt ihr Antrieb über die durch sie zu führende Bahn selbst. Dieses kann zu einer ungewollten Beeinflussung der Druckträgerbahn, d. h. z. B. einer Papierbahn oder Folienbahn führen, da ja wie gesagt, die Energie zur Beschleunigung oder zum Abbremsen über die Druckträgerbahn auf die Walzen selbst aufgebracht werden muß. Hierzu kommen die Erschwernisse, daß einerseits die Papierbahnbreiten immer größer werden (z. B. 3,80 m) und andererseits die
Druckträgerbahngeschwindigkeiten ebenfalls immer größer werden und inzwischen 18 m/sec. erreicht haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Halbzeuge für, für rotierenden Betrieb vorgesehene Walzen und Zylinder mit Metallschaum-Kern und Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß zum Rotationsbetrieb mit hohen Drehzahlen geeignete Walzen, Zylinder und dgl. mit einem Metallschaum-Kern geschaffen werden können, die einen Mantel haben können, der von den hohen Temperaturen (z. B. 500° C), die zur Erzeugung von Metallschaum notwendig sind, nicht belastet wird. Es können Metallpaarungen, z. B. Walzen aus Stahl mit einem Alum nium-Schaum gefüllt werden, ohne daß es beim Rotationsbetrieb der Walzen / Zylinder beim Beschleunigen und Abbremsen zu einer Relativbewegung zwischen Walzen-Innenfläche und
Met a 11 schaum-Mante If lache kommt. Es können also alle Vorteile genutzt werden, die eine Meta l l-Ausschäumung der Walzen / Zylinder bringt, ohne sie thermisch übe r st rapazi e ren zu müssen.
So kann beispielsweise auf einen individuellen elektromotorischen Antrieb z. B. der Papi er Lei twa Izen verzichtet werden.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Halbzeugs und Verfahren zu deren Herstellung werden nachfolgend beschr i eben :
Allen erfindungsgemäßen Verfahren ist gemein, daß in einen einseitig oder beidseitig stirnseitig offenen rohrfδrmigen Körper mit beliebigem Querschnitt, z. B. Walze oder Zylinder ein Metallschaum-Kern eingebracht wi rd.
Der rohrförmige Körper - im folgenden Mantel genannt - kann aus beliebigem Material bestehen, z. B. aus Metall (Stahl, Aluminium, Messing usw.), Kunststoff, z. B. Polyamid, Keramik oder Papier bestehen. Sein Innenraum-Querschnitt kann beliebige geometrische Form aufweisen: kreisförmig, quadratisch, einfach-, mehrf ach-längsgenutet , als Gegenstück zu einer Keilwelle (Einfach-Kei l, Vielkeil), Kerbzahnwelle, K-Prof i Iwe l le usw.
Der Innenraum-Querschnitt des Mantels kann also beliebig sein. Er muß jedoch so gestaltet sein, daß ein oder mehrere Meta l Ischaum-Ke rn (e) von einer der Öffnungen an den Stirnseiten der Walzen / Zylinder oder bei mehrteiligen Metallschaum-Kernen von beiden Stirnseiten eingebracht werden kann.
Der Metallschaum-Kern wird räumlich getrennt vom Mantel hergestellt und später in das Innere des Mantels ei ngebracht .
Der Metallschaum-Kern kann auf verschiedene an sich bekannte Arten hergestellt werden, z. B. nach den Verfahren, wie sie in der DE 40 18 360 C1 beschrieben sind. Jedoch findet das Aufschäumen bei den erfindungsgemäßen Verfahren außerhalb des zu füllenden Mantels statt. Der Metallschaum-Kern wird erfindungsgemäß in das Innere des Mantels in quasi fertigem Zustand eingebracht und an dessen Innenwand an seiner gesamten oder nur Teilen der Innenfläche des Mantels befestigt. Die Verbindung zwischen der Außenfläche des Metallschaum-Kerns und der Innenfläche des Mantels muß so gestaltet sein, daß sie zumindest, partiell eine Kraftübertragung zwischen Mantel-Innenseite und Metallschaum-Kern über seine Außenfläche ermöglicht.
Diese Verbindung kann als lösbare Verbindung oder nichtlösbare Verbindung ausgeführt werden.
Die lösbaren Verbindungen können formschlüssige Verbindungen sein, z. B. sind Profilverbindungen, Federverbindungen, aber auch Schraubverbindungen sind geeignet. In diesen eben genannten Fällen müssen die Innenflächen des Mantels des Halbzeuges und die Oberfläche des Metallschaum-Kernes aufeinander angepaßt sein, z. B. Innengewinde im Mantel, Außengewinde am Metallschaum-Kern, Metallschaum-Kernoberfläche versehen mit einem Längskeil oder als "Vielkeilwelle" und die Innenfläche des Mantels mit korrespondierender Nut(en). Auch wären kraftschlüssige Verbindungen in Form einer Kegelverbindung möglich (Außenkonus beim Metallschaum-Kern, Innenkonus beim Mantel).
Diese lösbaren Verbindungen können zusätzlich noch kraftschlüssig ausgeführt werden, in dem zusätzlich noch eine Schrump erbindung angewendet wird. Zu diesem Zweck wird bei Verwendung von metallischen Mänteln der Mantel erwärmt und der Metallschaum-Kern in das Innere des Mantels eingebracht. Der Metallschaum-Kern kann zusätzlich abgekühlt sein. Nach dem Temperaturausgleich zwischen ihnen wird so eine sehr stabile formschlüssig kraft seh lüss i ge Verbindung erzeugt.
Die Verbindung zwischen Mantel und Metallschaum-Kern kann aber auch als stoff seh lüss i ge Verbindung, z. B. Klebeverbindung oder aber auch als kraft seh lüss i ge Verbindung, z. B. Schrumpfverbindung oder als kombinierte sto f-/ kra t seh lüss i ge Verbindung ausgeführt werden. Im letzteren Fall wird auf einen mit einem Kleber - z. B. Metallkleber auf der chemischen Basis von Dimethac ry latester Cz. B. LOCTITE 574 (Handelsname der Fa. LOCTITE)] - bestrichenen Metallschaum-Kern ein z. B. erwärmter Mantel aufgeschoben. Der Mantel ist dabei z. B. aus Stahl, der Metallschaum z. B. ein Aluminium-Schaum. Nach Abkühlen und Aushärten des Klebers kommt eine sehr stabile
Seh rumpf-/K lebeve rbi ndung zustande. Hierbei eignen sich besonders anaerobe Klebstoffe, die eine Verbindung unterschiedlicher Metalle auf einfache Weise ermög liehen.
Bei all den beschriebenen Verbindungsarten muß gewährleistet sein, daß möglichst kein Spiel zwischen Mantel und Metallschaum-Kern vorhanden ist und entstehen kann.

Claims

An s p rü c h e
1. Verfahren zum Herstellen von Halbzeugen für rotierenden Betrieb vorgesehene Walzen, Zylinder mit einem hohlen Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Mantels hergestellter Metallschaum-Kern in das Innere des Mantels eingebracht wird und an dessen Innenfläche kraftübertragend befestigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels kraftschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels formschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels stof f seh lüssi ger Verbindung an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels kombinierter formschlüssiger und stof f schlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern und der hohle Mantel mittels einer Klebeverbindung verbunden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern unter Verwendung einer Temperaturdifferenz zwischen Metallschaum-Kern und hohlem Mantel in den hohlen Mantel eingebracht wird.
8. Halbzeug für Walzen oder Zylinder mit einem hohlem Mantel, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des hohlen Mantels ein außerhalb des Mantels hergestellter Metallschaum-Kern kraftübertragend befestigt ist.
9. Halbzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenfläche des hohlen Mantels mit einer Mantelfläche des Metallschaum-Kerns zumindest teilweise verbunden ist.
10. Halbzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des hohlen Mantels mit der Mantelfläche des Metallschaum-Kerns vollständig verbunden ist.
11. Halbzeug nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern den gesamten Querschnitt des hohlen Mantels ausfüllt.
12. Halbzeug nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug zur Herstellung rotierender Walzen und Zylinder verwendet wird.
13. Halbzeug nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbzeug zur Herstellung einer Walze oder eines Zylinders verwendet wird.
14. Halbzeug nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze oder der Zylinder in einer Druckmaschine verwendet wird.
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