WO2002060622A2 - Verfahren zur herstellung von metallschaum und danach hergestellter metallkörper - Google Patents

Verfahren zur herstellung von metallschaum und danach hergestellter metallkörper Download PDF

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WO2002060622A2
WO2002060622A2 PCT/EP2002/000246 EP0200246W WO02060622A2 WO 2002060622 A2 WO2002060622 A2 WO 2002060622A2 EP 0200246 W EP0200246 W EP 0200246W WO 02060622 A2 WO02060622 A2 WO 02060622A2
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metal
foam
blowing agent
molten metal
mold cavity
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Wilfried Knott
Manfred Recksik
Andreas Weier
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Goldschmidt Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C22C1/087—Foaming process in molten metal other than by powder metallurgy after casting in solidified or solidifying metal to make porous metals

Definitions

  • the invention relates to a method for producing metal foam in a metal die casting machine, in particular metal foam made from aluminum materials, and to a metal body produced by this method, for example a component made from such an aluminum material.
  • foamable semi-finished aluminum products is atomized aluminum powder, to which a blowing agent is added.
  • a blowing agent is added.
  • a body pressed from a powder mixture is heated in a heatable, closed vessel to temperatures above the decomposition temperature of the blowing agent and / or the melting temperature of the metal.
  • the powder is compacted and the molded part thus created is placed in the area of a component to be foamed and foamed by heating up to 650 ° C. It can the "envelope 1 " is subject to impermissible deformations or the foaming process takes place unevenly.
  • metallic articles with cavities are produced in that gases are dissolved in a metal melt and the foaming process is initiated by a sudden reduction in pressure.
  • the foam is stabilized by cooling the melt.
  • metallic foam is obtained with the controlled release of propellant gases by first melting a metal at temperatures below the decomposition temperature of the propellant used. A metal foam is established by subsequently dispersing the blowing agent in the molten metal and heating the matrix above the temperature then required to release blowing gases.
  • W.Thiele Filler old aluminum sponge - a compressible cast material for the absorption of impact energy, in: Metall, 28, 1974, Issue 1, pp. 39 to 42 describes the production of foam aluminum.
  • the desired cavities are specified in size, shape and position in the form of a loose bed of easily compressible inorganic light materials, such as expanded clay minerals, expanded clay, glass foam balls or hollow corundum balls, etc.
  • the light material fill is placed in a casting mold. The remaining spaces in the fill are filled with metal.
  • the aluminum sponge obtained in this way is relatively poorly mechanically loadable and contains the material of the bed.
  • DE-B-11 64 103 relates to a process for the production of metal foam bodies.
  • a solid that decomposes when heated to form gas is mixed with a molten metal so that the solid is wetted by the metal.
  • a molten metal for example, powdered titanium hydride is added to a molten alloy of aluminum and magnesium at a temperature of 600 ° C.
  • the closed foam thus formed is then poured into a mold in order to cool and solidify there.
  • the work is obviously not in a closed system, but in an open system.
  • GB-A-892 934 relates to the production of complex structures with a foamed metal core and a closed, non-porous surface, the implementation of the described method depending on the filling of the metal blowing agent mixture into the mold before the start of the foaming process.
  • DE-C-198 32 794 describes a process for producing a hollow profile which is filled with metal foam.
  • This method comprises the steps of eating the hollow profile from a shell material with an extrusion press, which has an extrusion tool with a die and a mandrel, of feeding the metal foam from a foam material through a feed channel to the hollow profile, which is formed in the mandrel.
  • WO 92/21457 describes the production of aluminum foam in such a way that gas is blown in under the surface of a molten metal, whereby
  • Abrasives serve as stabilizers.
  • EP-B-0 666 784 describes a method for molding a metal foam stabilized by means of particles, in particular an aluminum alloy by heating a composite of a metal matrix and finely divided solid stabilizing particles via the solidus temperature of the metal matrix, and gas bubbles are released into the molten metal composite below its surface, to thereby form a stabilized liquid foam on the surface of the molten metal composite , It is characterized by a molding of the metal foam by pressing the stabilized liquid foam into a mold and with a pressure which is only sufficient for the liquid foam to take the shape of the mold without the cells of the foam being substantially compressed and subsequent cooling and solidification of the foam to obtain a shaped object. The foam is pressed into the mold using a movable plate.
  • a first movable plate presses the liquid foam into the mold and a smooth surface is formed on the molded foam article.
  • a second movable plate is pressed into the foam within the mold to form smooth inner surfaces on the foam article.
  • the shaping can also be done by means of rollers.
  • EP-A-0 804 982 teaches a further process for the production of molded parts from metal foam. Foaming takes place in a heatable chamber outside a casting mold, the volume of the powder-metallurgical starting material for the metal foam introduced into the chamber being the same as that of the total foaming capacity of the foamed phase essentially corresponds to the volume of a filling of the casting mold. All metal foam in the chamber is pressed into the mold, in which foaming with the remaining foaming capacity is continued until the mold is completely filled.
  • the casting mold is a sand or ceramic mold, the metal foam is introduced into the chamber as a semi-finished product and only after foaming into the chamber, for example by means of a piston
  • DE-A-195 01 508 discloses a method for producing a cavity profile with reduced weight and increased rigidity, for example a component for the chassis of a motor vehicle. This consists of die-cast aluminum and in the cavities there is a core made of aluminum foam. The integrated foam core is manufactured using powder metallurgy and then fixed to the inner wall of a casting tool and cast with metal using a die-casting process.
  • the dissolving or blowing in of propellant gases in molten metal is not suitable for the production of near-net-shape components, since a system consisting of melt with occluded gas bubbles is not sufficiently stable in time to be processed in shaping tools.
  • the solution to the aforementioned problem consists in a first embodiment in a process for the production of metal foam by adding a blowing agent to a metal melt, which is characterized in that the metal melt is introduced into the mold cavity of a metal die casting machine and with a gas-releasing, at Foaming solid blowing agent at room temperature.
  • light metal foams for example made of aluminum or aluminum alloys
  • liquid or pasty metal is pressed under high pressure into a mold which represents the mold cavity.
  • the metal is injected directly from the melting chamber into the mold at up to approx. 10 7 Pa.
  • the melt is first cooled Intermediate chamber and from there pressed into the mold with more than 10 8 Pa.
  • the casting performance of the hot chamber process is higher, but so is the wear on the system.
  • the advantages of die casting are the good material strength, the clean surface, the high dimensional accuracy, the small required wall thicknesses, the possibility of complex casting design and the high working speed. These advantages can be further improved by suppressing (vacuum) in the mold. Real-time controlled die casting machines available on the market can be used advantageously.
  • the metals are selected from non-ferrous metals and non-noble metals, in particular selected from magnesium, calcium, aluminum, silicon, titanium or zinc and their alloys.
  • ferrous metals and noble metals can also be foamed using the present invention.
  • alloy is used in the sense of the present invention, it should be understood to mean that it contains at least 30% by weight of the metal mentioned.
  • the process sequence preferred according to the invention comprises filling the required volume of molten metal into the filling or casting chamber and introducing it into a mold cavity while adding the blowing agent to the molten metal.
  • the metal melt and blowing agent are brought together in the mold cavity, the mold being filled or underfilled with the melt-blowing agent mixture in a volume-defined manner.
  • the blowing agent is not brought into contact with the molten metal directly in the mold cavity, but in a filling or casting chamber, and the mixture is then introduced into the mold cavity.
  • the blowing agent can be introduced into the filling or casting chamber on the one hand and / or the mold cavity on the other hand before, during and / or after the metal melt has been introduced into the respective chamber.
  • a special mixing process is not necessary when bringing the molten metal and blowing agent together. Rather, the mixing in the process according to the invention takes place by introducing the molten metal into the molding chamber at high speed in the die casting machine, regardless of the time at which the blowing agent is added to the molten metal.
  • the foaming itself takes place in the mold cavity, which is a closed mold. However, as is usual in die casting or the like, this can have riser channels for ventilation.
  • the essentially foamed metal body is then ejected.
  • the blowing agent is added directly to the molten metal in the filling or casting chamber or in the mold cavity, integrally foamed metal bodies being produced in one operation. These have a smooth surface, the formation of which is easily reproducible. Due to the possible spray filling, different wall thicknesses can be easily adjusted. The walls are closed on all sides, clean, tight and homogeneous. Post-treatment is usually not necessary. On the inside, the metal bodies produced are increasingly porous and have a density gradient.
  • the decomposition temperature of the blowing agent should be matched to the melting temperature of the casting material (molten metal).
  • the decomposition may only start above 100 ° C and should not be higher than approx. 150 ° C above the melting temperature.
  • blowing agent to be used depends on the required circumstances.
  • the blowing agent is particularly preferably used in an amount of 0.1 to 10% by weight, in particular 0.2 to 1% by weight, based on the molten metal.
  • Gas-releasing blowing agents which are solid at room temperature include, in particular, light metal hydrides, such as magnesium hydride.
  • light metal hydrides such as magnesium hydride.
  • magnesium hydride for the purposes of the present invention, particular preference is given to autocatalytically prepared magnesium hydride, which is marketed, for example, by the applicant under the name TEGO Magnan.
  • titanium hydride, carbonates, hydrates and / or easily evaporable substances are also used in the same way have also been used in the prior art for foaming metals.
  • the proportion of metal in the metal body produced can be in the range from 5 to 95% by volume or% by weight, depending on the volume or thickness of the metal body, a lower volume to surface ratio indicating higher fill levels.
  • a vehicle part should be made from an aluminum material as an integrally foamed metal body.
  • a casting chamber of the die casting machine was filled with a corresponding amount of molten metal.
  • Magnesium hydride in powder form was added to the liquid metal as a blowing agent in the closed casting chamber. Almost simultaneously, the mixture of blowing agent and molten metal began to be quickly inserted into the mold cavity.
  • the mold cavity was underfilled in a defined volume. Due to the resulting turbulence, the mold cavity was thoroughly mixed and foamed.
  • the "shot” occurred before the foam was formed; the foaming process took place in situ in the mold cavity. It was quickly foamed into the cold mold.
  • the component had a mass of only approx. 40% compared to conventional die-cast parts.
  • the metal body made from an aluminum material according to the example had a lower density than magnesium, but about its torsional stiffness.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum und einen danach hergestellten Metallkörper. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum durch Zugabe eines Treibmittels zu einer Metallschmelze, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Metallschmelze in den Formhohlraum einer Metall-Druckgiessmaschine einbringt und mit einem gasabspaltenden bei Raumtemperatur festen Treibmittel ausschäumt.

Description

Verfahren zur Herstellung von Metallschaum und danach hergestellter Metallkörper
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaum in einer Metall-Druckgießmaschine, insbesondere von Metallschaum aus Aluminiumwerkstoffen sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten Metallkörper, zum Beispiel ein Bauteil aus einem solchen Aluminiumwerkstoff.
Es ist bekannt, Bauteile aus geschäumten metallischen Werkstoffen herzustellen. Diese zeichnen sich durch leichte Bauweise, Steifigkeit, Druckfestigkeit, verbesserte mechanische und akus- tische Dämpfung u. a. aus. So werden zum Beispiel Gießkerne aus Aluminiumschaum mit einem Aluminiumwerkstoff umgössen oder solche als Formteile in ein Bauteil eingelegt. Hülle und Kern bzw. Formteil werden getrennt hergestellt und -anschließend miteinander verbunden. Dies hat neben dem hohen Fertigungsaufwand auch eine geringe Fertigungsqualität zur Folge.
Die Basis von schaumfähigen Aluminiumhalbzeugen ist verdüstes Aluminiumpulver, welchem ein Treibmittel zugemischt wird. So wird zum Beispiel nach der DE-A-197 44 300 ein aus einer Pul- Vermischung gepresster Körper in einem beheizbaren, geschlossenen Gefäß auf Temperaturen oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels und/oder der Schmelztemperatur des Metalls erwärmt .
Das Pulver wird verdichtet und das so entstandene Formteil wird in den auszuschäumenden Bereich eines Bauteils eingelegt und durch eine Erwärmung auf bis zu 650 °C geschäumt. Dabei kann die „Hülle1" unzulässigen Verformungen unterliegen oder der Schäumvorgang erfolgt ungleichmäßig.
Möglich ist ebenso ein Sintern metallischer Hohlkugeln oder eine Infiltration von Metallschmelzen in Kerne bzw. Füllkörper, die nach Erstarrung der Schmelze entfernt werden.
Nach einem Verfahren gemäss der JP-A-03017236 werden metallische Artikel mit Hohlräumen dadurch erzeugt, dass Gase in einer Metallschmelze gelöst werden und der Aufschäumvorgang durch plötzliche Druckverringerung eingeleitet wird. Durch Abkühlen der Schmelze wird der Schaum stabilisiert.
Der Lehre der JP-A-09241780 folgend, wird metallischer Schaum unter kontrollierter Freisetzung von Treibgasen gewonnen, indem ein Metall zunächst bei Temperaturen unterhalb der Zersetzungs- temperatur des verwendeten Treibmittels geschmolzen wird. Durch anschließendes Dispergieren des Treibmittels im geschmolzenen Metall und Erhitzen der Matrix über die dann zur Freisetzung von Treibgasen benötigte Temperatur etabliert sich ein Metallschaum.
W.Thiele: Füllstoff altiger Aluminiumschwamm - ein kompres- sibler Gusswerkstoff zur Absorption von Stoßenergie, in: Metall, 28, 1974, Heft 1, S. 39 bis 42 beschreibt die Herstellung von Schaumaluminium. Die angestrebten Hohlräume werden in Größe, Gestalt und Lage in Form einer losen Schüttung aus leicht komprimie baren anorganischen Leichtstoffen, wie zum Beispiel geblähte Tonmineralien, Blähton, Glasschaumkugeln oder Hohlkorundkugeln usw. vorgegeben. Die Leichtstoffschüttung wird in eine Gießform gebracht. Die verbleibenden Zwischenräume der Schüttung werden mit Metall aufgefüllt. Der so erhaltene Aluminiumschwamm ist relativ schlecht mechanisch belastbar und enthält das Material der Schüttung. DE-B-11 64 103 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallschaumkörpern. Bei diesem Verfahren wird ein fester Stoff, der sich bei Erhitzung unter Gasbildung zersetzt, mit einem geschmolzenen Metall in der Weise gemischt, dass der feste Stoff durch das Metall benetzt wird. So wird beispielsweise pulver- fδrmiges Titanhydrid einer geschmolzenen Legierung aus Aluminium und Magnesium bei einer Temperatur von 600 °C zugesetzt. Der so gebildete geschlossene Schaum wird anschließend in eine Form gegossen um dort abzukühlen und zu erstarren. Auch hier wird offensichtlich nicht in einem geschlossenen System, sondern in einem offenen System gearbeitet.
GB-A-892 934 betrifft die Herstellung von komplexen Strukturen mit geschäumtem Metallkern und geschlossener nicht poröser Oberfläche, wobei die Ausführung des beschriebenen Verfahrens von dem Einfüllen der Metall-Treibmittelmischung in die Form vor dem Start des Aufschäumprozesses abhängt .
DE-C-198 32 794 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils, das mit Metallschaum gefüllt ist. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Fressens des Hohlprofils aus einem Hüllwerkstoff mit einer Strangpresse, die ein Strangpresswerkzeug mit einer Matrize und einem Dorn aufweist, des Zuführens des Metallschaums aus einem Schaumwerkstoff durch einen Zufuhr- kanal zu dem Hohlprofil, der in dem Dorn ausgebildet ist.
Vorbekannt ist das Gießen von Metallteilen mit verlorenem Schaum gemäss EP-B-0 461 052. Die WO 92/21457 beschreibt die Herstellung von Aluminiumschaum dergestalt, dass Gas unter die Oberfläche eines geschmolzenen Metalls eingeblasen wird, wobei
Abrasivstoffe als Stabilisatoren dienen.
Die EP-B-0 666 784 beschreibt ein Verfahren zum Formgießen eines mittels Teilchen stabilisierten Metallschaums, insbesondere eine Aluminiumlegierung, indem ein Verbund aus einer Metallmatrix und fein verteilten festen Stabilisierungsteilchen über die Soliduste peratur der Metallmatrix erwärmt wird, und Gas- blasen in den geschmolzenen Metallverbund unterhalb dessen Oberfläche abgelassen werden, um dadurch einen stabilisierten flüssigen Schaum an der Oberfläche des geschmolzenen Metallverbundes auszubilden. Kennzeichnend ist ein Formgießen des Metallschaumes durch Pressen des stabilisierten flüssigen Schaumes in eine Form und mit einem Druck, der nur ausreicht, dass der flüssige Schaum die Gestalt der Form annimmt, ohne dass die Zellen des Schaums wesentlich komprimiert werden und nachfolgendes Kühlen und Verfestigen des Schaums, um einen geformten Gegenstand zu erhalten. Der Schaum wird hierbei mittels einer beweglichen Platte in die Form gedrückt. Eine erste bewegliche Platte drückt den flüssigen Schaum in die Form und am geformten Schaumgegenstand wird eine glatte Oberfläche ausgebildet. Eine zweite bewegliche Platte wird in den Schaum innerhalb der Form gedrückt, um am Schaumgegenstand glatte Innenflächen auszubilden. Die Formgebung kann aber auch mittels Rollen erfolgen.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Metallschaum lehrt die EP-A-0 804 982. Hierbei erfolgt das Aufschäumen in einer beheizbaren Kammer außerhalb einer Gussform, wobei das Volumen des in die Kammer eingebrachten pulvermetal- lurgischen Ausgangsmaterials für den Metallschaum in seiner mit der gesamten Schäumkapazität aufgeschäumten Phase dem Volumen einer Füllung der Guss orm im Wesentlichen entspricht . Aller in der Kammer befindliche Metallschaum wird in die Gussform gedrückt, in der ein Aufschäumen mit der restlichen Schäumkapa- zität fortgesetzt wird, bis zum vollständigen Ausfüllen der Gussform. Die Gussform ist eine Sand- oder Keramikform, der Metallschaum wird als Halbzeug in die Kammer eingebracht und erst nach dem Aufschäumen zum Beispiel mittels eines Kolbens in die
Gussform gedrückt. Beim Drücken des Schaumes in die Form wird dieser geschert. Die Form wird nicht mit einem Schaum von an sich gewollt inhomogener Struktur gefüllt.
Die DE-A-195 01 508 offenbart ein Verfahren zur Herstellung ei- nes Hohlraumprofils mit reduziertem Gewicht und erhöhter Stei- figkeit, zum Beispiel ein Bauteil für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges. Dieses besteht aus Aluminiumdruckguss und in dessen Hohlräumen befindet sich ein Kern aus Aluminiumschaum. Der integrierte Schaumkern wird auf pulvermetallurgischem Weg herge- stellt und anschließend an der Innenwand eines Gießwerkzeuges fixiert und mittels Druckgießverfahren mit Metall umgössen.
Das Lösen bzw. Einblasen von Treibgasen in Metallschmelzen ist nicht zur Herstellung endkonturnaher Bauteile geeignet, da ein System, bestehend aus Schmelze mit okkludierten Gasblasen nicht ausreichend zeitstabil ist, um in formgebenden Werkzeugen verarbeitet zu werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und für die Massenfertigung taugliches Verfahren zur Herstellung von Metallschaum bereit zu stellen, welches mit geringem Aufwand die Herstellung von endkonturnahen Metallkörpern gestattet.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht in einer ersten Ausführungsform in einem Verfahren zur Herstellung von Metall- schäum durch Zugabe eines Treibmittels zu einer Metallschmelze, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die Metallschmelze in den Formhohlraum einer Metall-Druckgießmaschine einbringt und mit einem gasabspaltenden, bei Raumtemperatur festen Treibmit- tel ausschäumt.
Überraschend wurde gefunden, dass sich insbesondere Leichtmetallschäume zum Beispiel aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen als Integralschäume, d. h. mit geschlossener Außenhaut ge- zielt als Gradientenwerkstoff und endkonturnah in einem Schritt durch einen Gießvorgang, in einer handelsüblichen Druckgießmaschine herstellen lassen, beruhend auf der Verwendung fester, gasabspaltender Treibmittel, zum Beispiel eines Metallhydrids, insbesondere eines Leichtmetallhydrids.
Beim Druckgießen im Sinne der vorliegenden Erfindung wird flüssiges oder breiiges Metall mit hohem Druck in eine Form gedrückt, die den Formhohlraum darstellt. Beim Warmkammer-Verfah- ren wird das Metall direkt aus dem Schmelzraum mit bis ca. 107 Pa in die Form gespritzt, beim erfindungsgemäß bevorzugten Kaitkammer-Verfahren, zum Beispiel für Werkstoffe aus AI- und Mg-Legierungen wird die Schmelze erst in eine kalte Zwischenkammer und von dort mit mehr als 108 Pa in die Form gepresst . Die Gießleistung des Warmkammer-Verfahrens ist höher, allerdings auch die Abnutzung der Anlage. Die Vorzüge des Druckgusses liegen in der guten Werkstoff-Festigkeit, der sauberen Oberfläche, der hohen Maßgenauigkeit, den geringen erforderlichen Wanddicken, der Möglichkeit komplexer Gussstückgestaltung und der hohen Arbeitsgeschwindigkeit. Diese Vorteile können durch Unterdrück (Vakuum) in der Kokille weiter verbessert werden. Vorteilhaft einsetzbar sind hierbei am Markt erhältliche, echtzeitgeregelte Druckgießmaschinen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Metalle ausgewählt aus Nichteisenmetallen und Nicht- edelmetallen, insbesondere ausgewählt aus Magnesium, Calcium, Aluminium, Silicium, Titan oder Zink sowie deren Legierungen. Andererseits sind aber auch Eisenmetalle und Edelmetalle mit Hilfe der vorliegenden Erfindung verschäumbar. Wenn im Sinne der vorliegenden Erfindung der Begriff Legierung verwendet wird, so ist dieser dahingehend zu verstehen, dass diese wenigstens 30 Gew.-% des genannten Metalls enthalten. Der erfindungsgemäß bevorzugte Verfahrensablauf umfasst das Einfüllen des erforderlichen Volumens an Metallschmelze in die Füll- bzw. Gießkammer und deren Einbringen in einen Formhohlraum unter Zugabe des Treibmittels zu der Metallschmelze. Me- tallschmelze und Treibmittel werden in einer bevorzugten Ausführungsform in dem Formhohlraum zusammengebracht, wobei die Form volumendefiniert mit dem Schmelze-Treibmittelgemisch gefüllt respektive unterfüllt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Treibmittel nicht direkt in den Formhohlraum, sondern in einer Füll- oder Gießkammer mit der Metallschmelze in Kontakt gebracht und das Gemisch anschließend in den Formhohlraum eingebracht.
Das Einbringen des Treibmittels in die Füll- oder Gießkammer einerseits und/oder den Formhohlraum andererseits kann vor, während und/oder nach dem Einbringen der Metallschmelze in die jeweilige Kammer erfolgen. Beim Zusammenbringen von Metallschmelze und Treibmittel ist ein spezieller Mischvorgang nicht erforderlich. Vielmehr erfolgt die Durchmischung beim erfindungsgemäßen Verfahren durch das in der Druckgießmaschine mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Einbringen der Metallschmelze in die Formkammer, und zwar unabhängig vom Zeitpunkt der Zugabe des Treibmittels zur Metallschmelze.
Von Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist jedoch, dass die Ausschäu ung bedingt durch die Gasabspaltung des Treibmittels im Wesentlichen erst im Formhohlraum erfolgt.
Das Ausschäumen selbst erfolgt in dem Formhohlraum, der eine geschlossene Form darstellt. Diese kann jedoch, wie beim Druckgießen oder dergleichen üblich über Steigkanäle zur Entlüftung verfügen. Danach erfolgt das Ausstoßen des im Wesentlichen geschäumten Metallkörpers . In einer weiteren Ausgestaltung wird das Treibmittel direkt in der Füll- oder Gießkammer oder in der Formkavität zur Metallschmelze hinzugegeben, wobei jeweils in einem Arbeitsgang in- tegral geschäumte Metallkörper hergestellt werden. Diese weisen eine glatte Oberfläche auf, deren Bildung gut reproduzierbar ist. Infolge der möglichen Sprühfüllung sind unterschiedliche Wandstärken gut einstellbar. Die Wandungen sind allseitig geschlossen, sauber, dicht und homogen. Eine Nachbehandlung ist in der Regel nicht erforderlich. Nach innen sind die hergestellten Metallkörper zunehmend porös und weisen einen Dichtegradienten auf.
Das Treibmittel sollte hinsichtlich seiner Zersetzungstempera- tur auf die Schmelztemperatur des Gießwerkstoffes (Metallschmelze) abgestimmt sein. Die Zersetzung darf erst oberhalb von 100°C beginnen und sollte nicht höher als ca. 150 °C oberhalb der Schmelztemperatur sein.
Die Menge des einzusetzenden Treibmittels richtet sich nach den erforderlichen Gegebenheiten. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird das Treibmittel in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Metallschmelze eingesetzt.
Gasabspaltende, bei Raumtemperatur feste Treibmittel umfassen insbesondere Leichtmetallhydride, wie Magnesiumhydrid. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist autoka- talytisch hergestelltes Magnesiumhydrid, das beispielsweise un- ter der Bezeichnung TEGO Magnan" von der Anmelderin vertrieben wird. In gleicher Weise sind aber auch Titanhydrid, Carbonate, Hydrate und/oder leicht verdampfbare Stoffe einzusetzen, die auch im Stand der Technik bereits für die Verschäumung von Metallen eingesetzt worden sind.
S Bezogen auf Vollmaterial kann der Metallanteil im hergestellten Metallkörper im Bereich von 5 bis 95 Vol.- oder Gew.-% liegen, in Abhängigkeit vom Volumen oder der Dicke des Metallkörpers, wobei ein niedrigeres Verhältnis Volumen zu Oberfläche für höhere Füllgrade spricht.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Ausführungsbeispiel :
In einer handelsüblichen Druckgießmaschine sollte ein Fahrzeug- teil aus einem Aluminiumwerkstoff als integral geschäumter Metallkörper hergestellt werden. Hierzu wurde eine Gießkammer der Druckgießmaschine mit einer entsprechenden Menge an Metallschmelze gefüllt. In die geschlossene Gießkammer wurde als Treibmittel Magnesiumhydrid in Pulverform dem flüssigen Metall zugegeben. Nahezu gleichzeitig begann ein schnelles Einschieben des Gemisches aus Treibmittel und Metallschmelze in dem Formhohlraum. Der Formhohlraum wurde volumendefiniert unterfüllt. Durch die entstehenden Turbulenzen erfolgte eine gute Durchmischung in dem Formhohlraum und das Ausschäumen. Das Metall er- starrte an den Formwänden und bildete eine dichte und homogene Wandung des Metallkörpers aus, wobei sowohl die Wandstärken als auch die Porosität und deren Gradient durch Variation von Verfahrensparametern einstellbar waren.
Der „Schuss" erfolgte vor der Schaumbildung; der Schäumungspro- zess lief in situ in dem Formhohlraum ab. Es wurde schnell in die kalte Form geschäumt . Das Bauteil wies eine Masse von nur ca. 40 % gegenüber konventionellen Druckgießteilen auf. Der gemäss dem Beispiel hergestellte Metallkörper aus einem Aluminiumwerkstoff wies zwar eine geringere Dichte als Magnesium auf aber etwa dessen Verwindungssteifigkeit .

Claims

Patentansprüche :
1. Verfahren zur Herstellung von Metallschaum durch Zugabe eines Treibmittels zu einer Metallschmelze, dadurch gekenn- zeichnet, dass man die Metallschmelze in den Formhohlraum einer Metall-Druckgießmaschine einbringt und mit einem gasabspaltenden bei Raumtemperatur festen Treibmittel aus- schäumt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man den Formhohlraum volumendefiniert füllt oder unterfüllt und das Schäumen in einem nicht beheizten Formhohlraum erfolgt .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass man das Treibmittel in einer Füll- oder Gießkammer mit der Metallschmelze in Kontakt bringt und anschließend das Gemisch in den Formhohlraum einbringt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekenn- zeichnet, dass man das Treibmittel in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Metallschmelze einsetzt .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass man als Treibmittel Leichtmetallhydride, insbesondere Magnesiumhydrid, insbesondere autokatalytisch hergestelltes Magnesiumhydrid und/oder Titanhydrid, Carbo- nate, Hydrate und/oder leicht verdampfbare Stoffe einsetzt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Metallschmelze aus Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium- oder einer Aluminiumlegierung einsetzt .
7. Metallkörper, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6. •
8. Metallkörper nach Anspruch 7 mit einer allseitig geschlos- senen Oberfläche und einer Hohlstruktur im Innern.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047129A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Bayerische Motoren Werke Ag Verbindungsknoten zur Verbindung eines Knotenelementes mit mindestens einem Anschlussprofil, insbesondere für den Karosseriebau

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT406649B (de) * 1996-05-02 2000-07-25 Mepura Metallpulver Verfahren zur herstellung von porösen matrixmaterialien, insbesondere formkörpern, auf basis von metallen, und von halbzeug dafür
ATE331818T1 (de) * 2003-05-28 2006-07-15 Univ Hannover Schaumgiessverfahren sowie eine druckdicht verschliessbare giessform zur herstellung von formteilen
JP2022122172A (ja) * 2021-02-09 2022-08-22 トヨタ自動車株式会社 発泡金属の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB892934A (en) * 1959-01-05 1962-04-04 Lor Corp Casting complex structures with foamed metal core and solid skin
DE1164102B (de) * 1956-03-19 1964-02-27 Lor Corp Verfahren zur Herstellung von Metallschaumkoerpern
US3816952A (en) * 1969-02-19 1974-06-18 Ethyl Corp Preparation of metal foams with viscosity increasing gases
WO1999064287A1 (de) * 1998-06-09 1999-12-16 M.I.M. Hüttenwerke Duisburg Gmbh Verfahren zur herstellung einer verstärkung in einem hohlraum eines kfz-bauteils

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1408468B2 (de) * 1959-01-05 1972-10-19 Lor Corp., Enid, OkIa. (V.St.A.) Verfahren zur herstellung von schaummetall in einem kontinuierlichen arbeitsgang
DE2006445C3 (de) * 1969-02-19 1975-01-02 Ethyl Corp., Richmond, Va. (V.St.A.) Verfahren zur Herstellung von Aluminiumschaumformkörpern
US5161595A (en) * 1990-06-07 1992-11-10 Aluminium Pechiney Process for the lost foam casting, under low pressure, of aluminium alloy articles
WO1992021457A1 (en) * 1991-05-31 1992-12-10 Alcan International Limited Process and apparatus for producing shaped slabs of particle stabilized foamed metal
US5281251A (en) * 1992-11-04 1994-01-25 Alcan International Limited Process for shape casting of particle stabilized metal foam
DE19501508C1 (de) * 1995-01-19 1996-04-25 Lemfoerder Metallwaren Ag Bauteil für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
AT406027B (de) * 1996-04-19 2000-01-25 Leichtmetallguss Kokillenbau W Verfahren zur herstellung von formteilen aus metallschaum
AT408076B (de) * 1996-10-07 2001-08-27 Mepura Metallpulver Verfahren zur herstellung von schaummetall- bzw. schaummetall/metall-verbund-formkörpern, anlage zu deren herstellung und deren verwendung
DE19832794C1 (de) * 1998-07-21 1999-10-07 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Hohlprofils, das mit Metallschaum gefüllt ist und Strangpresse zur Herstellung eines derartigen Hohlprofils

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1164102B (de) * 1956-03-19 1964-02-27 Lor Corp Verfahren zur Herstellung von Metallschaumkoerpern
GB892934A (en) * 1959-01-05 1962-04-04 Lor Corp Casting complex structures with foamed metal core and solid skin
US3816952A (en) * 1969-02-19 1974-06-18 Ethyl Corp Preparation of metal foams with viscosity increasing gases
WO1999064287A1 (de) * 1998-06-09 1999-12-16 M.I.M. Hüttenwerke Duisburg Gmbh Verfahren zur herstellung einer verstärkung in einem hohlraum eines kfz-bauteils

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005047129A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Bayerische Motoren Werke Ag Verbindungsknoten zur Verbindung eines Knotenelementes mit mindestens einem Anschlussprofil, insbesondere für den Karosseriebau

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