WO2004058435A1 - Verfahren zur herstellung von bauteilen und halbzeugen mit metallischer schaumlage - Google Patents

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WO2004058435A1
WO2004058435A1 PCT/DE2003/004100 DE0304100W WO2004058435A1 WO 2004058435 A1 WO2004058435 A1 WO 2004058435A1 DE 0304100 W DE0304100 W DE 0304100W WO 2004058435 A1 WO2004058435 A1 WO 2004058435A1
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foamed
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PCT/DE2003/004100
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Winfried Bunsmann
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Wilhelm Karmann Gmbh
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    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component according to the preamble of claim 1 and claim 12 and a method for producing a semi-finished product according to the preamble of claim 2 and claim 13.
  • components or semi-finished products with at least one layer containing a blowing agent and a metallic powder these components must be brought together from a powder consistency after they have been mixed to form a foamable composite.
  • Such components are particularly light and, at the same time, very stiff due to the foam content, so that they can be used very advantageously as body parts in mobile units, such as motor vehicles, and also for reducing the energy introduced in the event of an accident.
  • the invention is based on the problem of forming a simple manufacturing process even for large units, which leads to good quality and enables uniform structures in the semifinished product or component as close as possible to the edge regions.
  • the invention solves this problem for component production by means of a method having the features of claims 1 and 12 and for the semi- Manufacture of tools by a method with the features of claim 2 or claim 13. With regard to advantageous embodiments of the invention, reference is made to the further claims 3 to 11 and 14 to 16.
  • a container which is closed on all sides is formed in the embodiment according to claim 1, as a result of which the same conditions are formed for the powder to be poured in up to the edge of the container and thus the waste loss is minimized.
  • the residual gas content in the powder is minimized, so that the formation of gas inclusions is counteracted when the powder is subsequently compacted.
  • Avoiding the oxidation of the inner container surfaces, which reduces the quality of the plating, especially in the case of aluminum materials due to the hard and difficult to penetrate closed oxide layer, can be achieved both by chemical and / or mechanical processing of the surface of the inner container walls and by flooding the container to be filled and still open with a Inert gas that is heavier than air, such as argon, can be reached.
  • a Inert gas that is heavier than air such as argon
  • Evacuating the gas-tight container also has an anti-oxidant effect.
  • the uniform design right up to the edge area and the possibility of acting on the container with very high pressures is improved if it has side walls, the resistance to which pressure is to be applied is reduced by their shape.
  • the side walls are very advantageously folded and attached to the plate body with an inward projection.
  • the gas tightness of the container is further increased if an upper and a lower plate body each have grooves, the side walls being inserted into the grooves of the plate body and then being welded, for example.
  • the degree of deformation to be applied by rolling is reduced.
  • the upstream pressure action step can cover the entire surface uniform powder compaction.
  • the plating that is to say the formation of a metallic bond between the layer containing powder and a solid metallic layer, can be achieved in this first shaping step evenly distributed over the surface.
  • the first reshaping can constitute a considerable degree of reshaping, especially when the compression of the filled and closed container is explosion-driven. Simple or multiple forging or hot isostatic pressing is also possible.
  • Fig. 1 is an overall perspective view of a still open top, for filling metallic container provided with powder layers, which is provided on one side wall with a connection for later evacuation,
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 after the external pressure and associated compact i er ung of the layer containing powder
  • Fig. 4 is a schematic representation of the subsequent rolling of the resulting composite.
  • a powder mixture 1 is first made from one or more metallic powders, for example an aluminum-silicon alloy, for example AlSi7 or A1SÜ2, or an aluminum-silicon-copper alloy, for example AlSi6Cu4 on the one hand, and one or more gas-releasing blowing agents on the other hand, for example titanium hydride.
  • the powder components can be mixed in a mechanical mixer.
  • the powder mixture 1 is first filled in layers in an open trough 2, which includes a lower plate body 3 and side walls 4, 5, without inclusion of air bubbles, cavities or cracks.
  • the lower plate body 3 consists of a solid metal material and can form a cover layer of the composite that is then formed in the later component in the intermediate steps explained in more detail below.
  • the tub 2 is flooded with an inert gas which is heavier than air and thus displaces the air in the tub 2 before it is filled.
  • Argon for example, is a gas that is easy to handle and useful for this purpose.
  • the tub 2 may continue to be flooded while it is being filled with powder mixture 1.
  • the walls 3, 4, 5 and also an upper plate body 6 later used to close the tub 2 to form a container 7 are each subjected to an antioxidant treatment on its surface facing the powder mixture 1 to undergo.
  • an antioxidant treatment on its surface facing the powder mixture 1 to undergo.
  • the poured layers of the powder mixture 1 are each pre-compacted by using a hydraulic press or in another suitable manner without the Powder consistency is lost.
  • a layer can be a few millimeters high, typically about ten millimeters.
  • the upper plate body 6 is placed on the side walls 4, 5 and connected to them in a gastight manner, here via a circumferential weld seam 8.
  • the total thickness of the container 7 thus formed is typically ten to a few ten centimeters.
  • circumferential grooves 9 are incorporated into the upper 6 and lower plate bodies 3, into which the side walls 4, 5 are inserted.
  • the side walls 4, 5 are also weakened by a bevel 10 with respect to a pressure acting perpendicularly on the upper plate body 6 in order to enable their defined deformation when the powder 1 is compacted later.
  • the edge angle is approximately 10 ° to 20 °.
  • a support 11 is provided, here a circumferential bracket, which prevents the side walls 4, 5 from tearing and becoming leaky.
  • At least one of the side walls 4, 5 has an evacuation connection 12 through which the residual gas in the closed container interior can be largely removed.
  • a powder filter at the entrance of the evacuation connection 12 is provided to a Avoid damaging the vacuum pumps.
  • the evacuation allows a very high compression without having to squeeze out any residual gas still in the container 7.
  • the evacuation can take place in a preferred embodiment with the container 7 heated, in order to further reduce the remaining gas mass in the container 7.
  • Pressing the closed container 7 with an inert gas for example helium or argon, is recommended as a leak test.
  • Different pumps can be used to evacuate the closed container 7.
  • a high vacuum can be achieved with a turbomolecular pump.
  • the vacuum tube 12 is closed on the evacuated container 7, after which the entire container 7 together with its contents can be exposed to an external pressure in order to compact the powder 1. If the first pressure is already applied by rolling, care must be taken that the ratio of roll diameter to roll gap height is chosen to be large enough that the shear stress caused by the rolls 13 in the powder 1 is below the shear strength of the powder 1, otherwise cracks can occur in the powder layer and the compacted powder can even crumble apart.
  • a first external pressurization takes place before rolling in order to achieve a compacting and thus an increase in density of the powder, whereby plating can take place at the same time.
  • this pressurization is brought about by a one-dimensional introduction of force in the direction of the arrows 14 - and thus perpendicular to the planes of extent of the plate bodies 3, 6 (FIG. 2). It can be a rapid transformation, i.e. that is, the powder particles are mainly connected by friction and welding - and not by diffusion. You can e.g. B. be applied either by one or more forging cuts or by explosion compression. By applying pressure, the density in the powder can be increased to almost 100% of the solid density. The thickness of the layer 1b to be foamed decreases compared to its previous powder state 1 due to the compression to about 50% of its initial value before the pressurization (transition from FIG. 2 to FIG. 3). The solid metal sheets, formed by the upper and lower plate bodies 6 and 3, retain their thickness essentially unchanged.
  • the container 7 can be heated up during the pressurization, whereby it should be noted that that the heating temperature is below the decomposition temperature of the blowing agent.
  • the supported edge regions 10 of the side walls 4, 5 remain in at least almost unchanged position, but above and below the support 11 they bulge outwards.
  • the marginal waste that can be sawn off after the pressure has been introduced is therefore minimal.
  • the cutting edge can be applied close to the edge area 10.
  • the metallic bond between the layer to be foamed later and the solid metallic cover layers, which are formed by the upper and lower plate bodies 6, 3 of the container 7, is also achieved .
  • the plate bodies 6, 3 are therefore made of a suitable bond with the metallic portion of the powder mixture 1 choose the right material.
  • one of the plate bodies 3, 6 could also be separated from the powder layer by a separating layer, so that a component with only one solid metallic covering layer is produced.
  • the method according to the invention can be used to produce both a semi-finished product which has not yet been rolled after the first pressure, and a semi-finished product which has been rolled one or more times after the first pressure, and a component.
  • the semi-finished product would first be sawn on the edge side after the rolling and then possibly formed, for example by one- or two-sided shaping, such as by a deep-drawing process, one side already receiving its final contour.
  • the semi-finished product thus formed is then inserted into a mold which is adapted to the end-contoured side, so that during the subsequent foaming, expansion only takes place in the direction facing away from the end-contoured side.
  • the foaming at a temperature above the decomposition temperature of the blowing agent, at which this gas splits off, can be limited or free, depending on the requirement.
  • the forming step is not necessary for flat components. Details of the forming and foaming are also described in DE 196 12 781 Cl. It may also be possible, if necessary, to saw the resulting composite parallel to the extension of the solid metallic sheets in order to obtain a component with only one solid metallic cover layer.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das zumindest eine aufgeschäumte Lage, die mit einer oder mehreren Sorten von Treibmittel und einer oder mehreren Sorten von Metallpulver gebildet ist, und zumindest eine massivmetallische Lage umfasst, wobei zur Bildung der aufgeschäumten Lage ein Pulver aus mehreren Komponenten gemischt und die so gebildete Mischung (1) zusammen mit der oder den metallischen Lage(n) gewalzt und später gegebenenfalls umgeformt und aufgeschäumt wird, wird das gemischte Pulver (1) in einen Behälter (7) eingefüllt wird, der nach Einfüllen des Pulvers (1) verschlossen und evakuiert und insgesamt zumindest einer äusseren Druckeinwirkung ausgesetzt wird, wodurch ein Verbund entsteht .

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON BAUTEILEN UND HALBZEUGEN MIT
METALLISCHER SCHAUMLAGE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 12 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 13.
Bei der Herstellung von Bauteilen oder Halbzeugen mit zumindest einer Lage, die ein Treibmit- tel und ein metallisches Pulver enthält, müssen diese Komponenten aus einer Pulverkonsistenz nach ihrer Vermischung zu einem schäumbaren Verbund zusammengeführt werden. Derartige Bauteile sind aufgrund des Schaumanteils besonders leicht und gleichzeitig sehr steif, so daß sie etwa in mobilen Einheiten, wie Kraftfahrzeugen, sehr vorteilhaft als Karosserieteile, auch zum Abbau von eingeleiteter Energie bei einem Unfall, einsetzbar sind.
Aus der DE 41 24 591 Cl ist bekannt, das vermischte Pulver in ein Metallhohlprofil zu schütten und anschließend zu walzen. Ein derartiges Hohlprofil ist bei größeren Abmessungen schlecht handhabbar. Es ist zudem an den Enden offen, so daß sich dort ein direkter Kontakt des eingefüllten Pulvers mit der Umgebungsluft ergibt, woraus gerade in diesen offenen Endbereichen Un- genauigkeiten in der Zusammensetzung des späteren Bauteils resultieren. Der Verschnitt in den Randbereichen ist erheblich. Durch die offenen Endbereiche sind auch die vor dem Walzen durchführbaren Verdichtungsmöglichkeiten für das eingeschüttete Pulver nur gering. Es verbleibt ein erheblicher Luftanteil im Pulver. Bei Hohlprofilen mit einer größeren Ausdehnung in Walzrich- tung nimmt die auszupressende Luftmenge beim Walzen mit der Walzlänge zu. Hierdurch besteht die Gefahr der Fluidisierung des Pulvers mit einer Entmischung von Treibmittel und Metallpulver, was speziell in den Randbereichen sehr aus- geprägt ist. Dem ist nur durch wirtschaftlich nachteilige niedrige Walzgeschwindigkeiten zu begegnen. Weiterhin können beim Walzen Lufteinschlüsse in der Pulvermischung entstehen. Beides führt zu einer verringerten Schaumqualität. Die Anwendung für größere Abmessungen und hohe Qualitätsansprüche ist daher nicht sinnvoll.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, auch für große Einheiten ein einfaches Herstellungs- verfahren zu bilden, das zu guter Qualität führt und bis möglichst nah an die Randbereiche gleichmäßige Strukturen im Halbzeug bzw. Bauteil ermöglicht .
Die Erfindung löst dieses Problem für eine Bauteilherstellung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 12 sowie für die Halb- zeugherstellung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 13. Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die weiteren Ansprüche 3 bis 11 sowie 14 bis 16 verwie- sen.
Für die Bauteilherstellung ist in der Ausbildung nach Anspruch 1 ein allseitig geschlossener Behälter gebildet, wodurch für das einzuschüttende Pulver bis zum Behälterrand gleiche Verhältnisse gebildet sind und somit der Verschnittverlust minimiert ist. Durch die Evakuierung des befüllten Behälters wird der Restgasanteil im Pulver minimiert, so daß bei einer nachfolgenden Kom- paktierung des Pulvers einem Entstehen von Gaseinschlüssen entgegengewirkt ist.
Zudem ist besonders vorteilhaft das Befüllen des zunächst offenen Behälters lagenweise mit einer jeweiligen Vorverdichtung der eingefüllten Lagen, insbesondere durch eine Presse, ermöglicht.
Eine Vermeidung der Oxidation der inneren Behälteroberflächen, was insbesondere bei Aluminium- Werkstoffen aufgrund der harten und schwer durchdringbaren geschlossenen Oxidschicht für das Plattieren gualitätsmindernd ist, kann sowohl durch eine chemische und/oder mechanische Bearbeitung der Oberfläche der Behälterinnenwan- düngen als auch durch ein Fluten des zu befüllenden und noch offenen Behälters mit einem Inertgas, das schwerer als Luft ist, etwa Argon, erreicht werden.
Das Evakuieren des gasdicht verschlossenen Be- hälters wirkt zudem ebenfalls oxidationsvermin- dernd.
Die gleichmäßige Ausbildung bis in den Randbereich und die Möglichkeit, mit sehr hohen Drücken auf den Behäl- ter einzuwirken, ist verbessert, wenn dieser Seitenwandungen aufweist, deren Widerstand gegen eine aufzubringende Druckeinwirkung durch ihre Formgebung verringert ist. Sehr vorteilhaft werden die Seitenwandungen abgekantet und mit nach innen weisendem Vorsprung an die Plattenkörper angesetzt. Die Gasdichtigkeit des Behälters ist weiter erhöht, wenn ein oberer und ein unterer Plattenkörper jeweils Nuten aufweist, wobei in die Nuten der Plattenkörper die Seitenwandungen eingesetzt und dann beispielsweise verschweißt werden.
Sofern ein derartiger Behälter unmittelbar gewalzt wird, empfiehlt sich die Verwendung von Walzen mit möglichst großem Durchmesser, um die Schubeinwirkung auf das Pulver zu minimieren.
In der Ausbildung nach Anspruch 12 ist der Umformgrad, der durch das Walzen aufzubringen ist, verringert. Im Unterschied zum Walzenpreßdruck, der aufgrund der Walzenkrümmung in Walzrichtung stark variiert und eine Schubbeanspruchung der Pulverschicht hervorruft, kann der vorgeschaltete Druckeinwirkungsschritt eine vollflächig gleichmäßige Verdichtung des Pulvers bewirken. Das Plattieren, also das Entstehen einer metallischen Bindung zwischen der Pulver enthaltenden Lage und einer massivmetallischen Lage, kann in diesem ersten Umformschritt gleichmäßig über die Fläche verteilt erreicht werden. Die erste Umformung kann einen erheblichen Umformgrad ausmachen, insbesondere dann, wenn die Verdichtung des befüllten und geschlossenen Behälters explo- sionsgetrieben ist. Auch ein einfaches oder mehrfaches Schmieden oder ein heißisostatisches Pressen ist möglich.
Mit der Druckeinwirkung, die dem Walzen vorge- schaltet ist, kann in der Pulverschicht nahezu die Feststoffdichte des metallischen Pulvers erreicht werden. Gaseinschlüsse sind somit fast vollständig eliminiert. Beim nachfolgenden Walzen steht somit eine qualitativ hochwertige, gleichmäßig verdichtete Pulverschicht zur Verfügung. Somit können die oben beschriebenen Nachteile nicht mehr auftreten.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung er- geben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines oberseitig noch offenen, zur Befüllung mit Pulverlagen vorgesehenen metallischen Behälters, der an einer Seitenwandung mit einem Anschluß für eine spätere Evakuierung versehen ist,
Fig. 2 eine abgebrochene Schnittdarstellung eines Randbereichs des befüllten und gasdicht verschlossenen Behälters vor der äußeren Druckeinwirkung,
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 nach der äußeren Druckeinwirkung und damit verbundener Kompakt i er ung der Pulver enthaltenden Lage,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des nachfolgenden Walzens des entstandenen Verbundes .
Um mehrlagige Metallbauteile mit zumindest einer aufgeschäumten Lage zu schaffen, wird zunächst eine Pulvermischung 1 aus einem oder mehreren metallischen Pulvern, beispielsweise einer Aluminium-Silizium- Legierung, etwa AlSi7 oder A1SÜ2, oder einer Alumini - um-Silizium-Kupf er-Legierung, etwa AlSi6Cu4 einerseits, und einem oder mehreren gasabspaltenden Treibmitteln andererseits, beispielsweise Titanhydrid, angefertigt. Das Vermischen der Pulverbestandteile kann in einem mechanischen Mischer erfolgen.
Da aus der Pulverlage die spätere aufgeschäumte Schicht in gleichmäßiger Zusammensetzung, Dicke und Dichte und ohne Luftblaseneinschluß, Lunker oder Risse entstehen soll, wird erfindungsgemäß die Pulvermischung 1 zunächst lagenweise in eine offene Wanne 2 eingefüllt, die einen unteren Plattenkörper 3 und seitliche Wandun- gen 4, 5 umfaßt. Der untere Plattenkörper 3 besteht dabei aus einem massivmetallischen Material und kann im späteren Bauteil nach unten noch näher erläuterten Zwischenschritten eine Decklage des dann entstandenen Verbundes bilden. Um von vomeherein den Sauerstoffanteil in der Pulvermischung 1 zu minimieren, wird die Wanne 2 vor ihrem Befüllen mit einem Inertgas geflutet, das schwerer als Luft ist und somit die in der Wanne 2 befindliche Luft verdrängt. Ein gut zu handhabendes und hierfür zweckdienliches Gas ist beispielsweise Argon. Die Flutung der Wanne 2 kann während ihres Befüllens mit Pulvermischung 1 andauern.
Des weiteren ist es möglich und insbesondere bei Werkstoffen auf Aluminium-Basis angeraten, die Wandungen 3, 4, 5 und auch einen später zum Verschluß der Wanne 2 zur Bildung eines Behälters 7 verwendeten oberen Plattenkörper 6 jeweils einer Antioxidationsbehandlung an seiner der Pulvermischung 1 zugewandten Oberfläche zu unterziehen. Dadurch wird die Oxidation an der Grenz- fläche zwischen der späteren Schaumschicht und der oder den massivmetallischen Lage(n) erheblich verringert, wodurch ein deutlicher Qualitätsgewinn im Bauteil resultiert.
Die eingeschütteten Lagen der Pulvermischung 1 werden jeweils durch Einsatz einer hydraulischen Presse oder in anderer geeigneter Weise vorverdichtet, ohne daß die Pulverkonsistenz verlorengeht. Dabei kann eine Lage einige Millimeter hoch sein, typisch etwa zehn Millimeter.
Nachdem die Wanne 2 in mehreren Schritten mit Pulvermischung 1 derart angefüllt ist, daß diese mit oberen Kanten der Seitenwandungen 4, 5 bündig abschließt, wird der obere Plattenkörper 6 auf die Seitenwandungen 4, 5 aufgesetzt und mit diesen gasdicht verbunden, hier über eine umlaufenden Schweißnaht 8. Die Gesamtdicke des so gebildeten Behälter 7 beträgt typisch zehn bis einige zehn Zentimeter.
Zur StabilitätsVerbesserung des so gebildeten Behälters 7 sind in den oberen 6 und unteren Plattenkörper 3 jeweils umlaufende Nuten 9 eingearbeitet, in die die Seitenwandungen 4, 5 eingesetzt sind. Die Seitenwandungen 4, 5 sind zudem, um ihre definierte Verformung bei einer späteren Kompaktierung des Pulvers 1 zu ermögli- chen, durch eine Abkantung 10 gegenüber einem auf den oberen Plattenkörper 6 lotrecht einwirkenden Druck geschwächt. Der Kantwinkel beträgt etwa 10° bis 20°. Außenseitig der nach innen vorragenden Abkantung 10 ist eine Abstützung 11 vorgesehen, hier eine umlaufende Klammer, die verhindert, daß die Seitenwandungen 4, 5 aufreißen und undicht werden.
Zudem weist zumindest eine der Seitenwandungen 4, 5 einen Evakuierungsanschluß 12 auf, durch den hindurch das Restgas im geschlossenen Behälterinnenraum weitgehend entfernt werden kann. Ein Pulverfilter am Eintritt des Evakuierungsanschlusses 12 ist vorgesehen, um eine Beschädigung der Vakuumpumpen zu vermeiden. Die Evakuierung erlaubt im folgenden eine sehr hohe Verdichtung, ohne daß noch im Behälter 7 befindliches Restgas herausgepreßt werden müßte. Das Evakuieren kann in einer vorzugsweisen Ausprägung bei erwärmtem Behälter 7 erfolgen, um die verbleibende Restgasmasse im Behälter 7 weiter zu verringern.
Ein Abdrücken des geschlossenen Behälters 7 mit einem inerten Gas, beispielsweise Helium oder Argon, ist als Dichtigkeitsprüfung empfehlenswert .
Zur Evakuierung des geschlossenen Behälters 7 können unterschiedliche Pumpen eingesetzt wer- den. Mit einer Turbomolekularpumpe läßt sich ein Hochvakuum erzielen.
Am evakuierten Behälter 7 wird das Vakuumrohr 12 verschlossen, anschließend kann der gesamte Behälter 7 mitsamt Inhalt einer äußeren Druckeinwirkung zur Kom- paktierung des Pulvers 1 ausgesetzt werden. Sofern dabei schon die erste Druckeinwirkung durch Walzen vorgenommen wird, ist darauf zu achten, daß das Verhältnis von Walzendurchmesser zu Walzspalthöhe derart groß ge- wählt wird, daß die Schubbeanspruchung durch die Walzen 13 im Pulver 1 unterhalb der Scherfestigkeit des Pulvers 1 liegt, da ansonsten in der Pulverlage Risse entstehen können und das verdichtete Pulver sogar auseinanderbröseln kann.
Besonders vorteilhaft findet jedoch bei einem nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Behälter 7 oder bei einem anderen Behälter, etwa bei einem solchen, in den ein vorab kaltisostatisch gepreßtes Pulver als Barren eingelegt wurde, vor dem Walzen eine erste äußere Druckbeaufschlagung statt, um eine Kompaktierung und damit Dichtezunahme des Pulvers zu erreichen, wobei gleichzeitig ein Plattieren erfolgen kann.
Diese Druckbeaufschlagung ist im Ausführungsbei- spiel durch eine eindimensionale Krafteinleitung in Richtung der Pfeile 14 - und somit lotrecht zu den Erstreckungsebenen der Plattenkörper 3, 6 - bewirkt (Figur 2). Sie kann eine schnelle Umformung sein, d. h., die Verbindung der Pulverteilchen erfolgt überwiegend durch Reibung und Verschweißen - und nicht durch Diffusion. Sie kann z. B. entweder durch einen oder mehrere Schmiedehiebe oder durch eine Explosionsverdichtung aufgebracht werden. Durch die Druckbeaufschlagung kann eine Zunahme der Dichte im Pulver auf nahezu 100% der Festkörperdichte erreicht werden. Die Dicke der aufzuschäumenden Schicht lb nimmt gegenüber ihrem vorherigen Pulverzustand 1 durch die Verdichtung auf etwa 50% ihres Ausgangswertes vor der Druckbeaufschlagung ab (Übergang von Figur 2 zu Figur 3). Die massivmetallischen Bleche, gebildet durch den oberen und unteren Plattenkörper 6 und 3, behalten ihre Dicke dabei im wesentlichen unverändert bei.
Während der Druckbeaufschlagung kann der Behälter 7 aufgeheizt sein, wobei zu beachten ist, daß die Aufheiztemperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegt.
Bei der Druckeinleitung bleiben die abgestützten Kantbereiche 10 der Seitenwandungen 4, 5 in zumindest nahezu unveränderter Lage, oberhalb und unterhalb der Abstützung 11 wölben sie sich jedoch nach außen aus. Der Randverschnitt, der nach der Druckeinleitung abgesägt werden kann, ist damit gering. Die Schnittkante kann nahe an dem Kantbereich 10 angelegt werden.
Durch das Evakuieren und die geschilderte Druckbeaufschlagung ist nunmehr die Pulverlage nahezu gasfrei und nahe an der Feststoffdichte, so daß ein nachfolgendes Walzen des gebildeten Halbzeugs (Fig. 4) durchgeführt werden kann, ohne daß es zu den oben beschriebenen Problemen des Standes der Technik kommen kann. Beim Walzen kann eine weitere Dickenabnahme des Verbundes in mehreren an die Geometrie des Walzpakets angepaßten Walzstichen erfolgen.
Bei der ersten Druckbeaufschlagung, die, wie ge- schildert, auch mehrere Hiebe umfassen kann, wird auch die metallische Bindung zwischen der später aufzuschäumenden Schicht und den massivmetallischen Deckschichten, die durch den oberen und unteren Plattenkörper 6, 3 des Behälters 7 gebildet werden, erreicht. Die Plattenkörper 6, 3 sind daher aus einem geeigneten mit dem metallischen Anteil der Pulvermischung 1 bindungsfä- higen Werkstoff zu wählen. Alternativ könnte auch einer der Plattenkörper 3, 6 durch eine Trennschicht von der Pulverlage separiert sein, so daß ein Bauteil mit nur einer massivmetalli- sehen Deckschicht entsteht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist sowohl ein Halbzeug, das nach der ersten Druckeinwirkung noch ungewalzt ist, als auch ein Halbzeug, das nach der ersten Druckeinwirkung ein oder mehrfach gewalzt ist, als auch ein Bauteil herstellbar. Zur weiteren Fertigung eines Bauteils würde das Halbzeug nach dem Walzen zunächst randseitig gesägt und anschließend gegebenen- falls noch umgeformt werden, etwa durch ein- oder zweiseitige Formgebung, wie etwa durch ein Tiefziehverfahren, wobei eine Seite bereits ihre Endkontur erhält. Anschließend wird das so gebildete Halbzeug in eine Form eingelegt, die an die endkonturierte Seite angepaßt ist, so daß beim nachfolgenden Aufschäumen eine Expansion nur noch in von der endkonturierten Seite abgewandter Richtung stattfindet. Das Schäumen bei einer Temperatur oberhalb der Zersetzungstempe- ratur des Treibmittels, bei der dieses Gas abspaltet, kann je nach Anforderung begrenzt sein oder frei erfolgen. Für planebene Bauteile ist der Umformschritt verzichtbar. Details des Um- formens und Schäumens sind auch in der DE 196 12 781 Cl beschrieben. Auch kann es möglich sein, bei Bedarf den entstandenen Verbund parallel zur Erstreckung der massivmetallis chen Bleche zu sägen, um damit ein Bauteil mi t nur einer massivmetallischen Deck- chicht zu erhal ten.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das zumindest eine aufgeschäumte Lage, die mit einer oder mehreren Sorten von Treibmittel und einer oder mehreren Sorten von Metallpulver gebildet ist, und zumindest eine massivmetallische Lage umfaßt, wobei zur Bildung der aufgeschäumten Lage ein Pulver aus mehreren Komponenten gemischt und die so gebildete Mischung (1) zusammen mit der oder den metallischen Lage (n) gewalzt und später gegebenenfalls umgeformt und aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gemischte Pulver (1) in einen Behälter (7) eingefüllt wird, der nach Einfüllen des Pulvers (1) verschlossen und evakuiert und insgesamt zumindest einer äußeren Druckeinwirkung ausgesetzt wird, wodurch ein metallischer Verbund entsteht.
2. Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs, das zumindest eine aufschäumbare Lage, die mit einer oder mehreren Sorten von Treibmittel und einer oder mehreren Sorten von Metallpulver gebildet ist, und zumindest eine massivmetallische Lage umfaßt, wobei zur Bildung der aufschäumbaren Lage ein Pulver aus mehreren Komponenten gemischt und die so gebildete Mischung (1) zusammen mit der oder den metallischen Lage(n) gewalzt wird, dadurch geke nzeic et, daß das gemischte Pulver in einen Behälter (7) eingefüllt wird, der nach Einfüllen des Pulvers (1) verschlossen und evakuiert und zumindest einer Druckeinwirkung ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (7) während der Pulverein- schüttung eine offene Wanne (2) bildet, die mit einem Inertgas, das schwerer als die umgebende Luft ist, geflutet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch geke nzeic net, daß der Behälter (7) im geschlossenen Zustand einen oberen (6) und einen unteren (3) massivmetallischen Plattenkörper umfaßt, die jeweils eine Nut (9) zur Abstützung von zwi- sehen den Plattenkörpern befindlichen seitlichen Wandungen (4; 5) aufweisen.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geke zeichne , daß der Behälter Seitenwandungen (4; 5) aufweist, deren Widerstand gegen eine äußere Druckeinwirkung zumindest bereichsweise durch ihre Formgebung verringert ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge e nzeichnet, daß Seitenwandungen (4; 5) abgekantet werden und mit nach innen weisendem Vorsprung (10) in die Nuten (9) der Plattenkörper ( 3 ; 6 ) eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Seitenwandungen ( 4 ; 5 ) in ihrem nach innen ragenden Vorsprungsbereich (10) eine oder mehrere äußeren Abstützung (en) (11) einwirken.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch geken zeic net, daß das Pulver (1) lagenweise in den Behälter (7) eingefüllt und nach Einfüllen jeder neuen Lage verdichtet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch geken zeichnet, daß zum Verdichten des Pulvers (1) eine Presse verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge en zeichnet, daß die Behälterinnenwandungen vor Befüllen des Behälters (7) einer Anti-Oxidations- Behandlung unterzogen werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch geken zeichnet, daß der Behälter (7) durch Walzen kompak- tiert wird, wobei ein Verhältnis von Walzendurchmesser zu Walzspalthöhe gewählt wird, welches die Schubbeanspruchung im Pulver (1) auf Werte unterhalb der Scherfestigkeit des
Pulvers (1) begrenzt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das zu- mindest eine aufgeschäumte Lage, die mit einer oder mehreren Sorten von Treibmittel und einer oder mehreren Sorten von Metallpulver gebildet ist, und zumindest eine massivmetallische Lage umfaßt, wobei zur Bildung der aufgeschäumten Lage ein Pulver aus mehreren Komponenten gemischt und die so gebildete Mischung (1) zusammen mit der oder den metallischen Lage(n) gewalzt und später gegebenenfalls umgeformt und aufgeschäumt wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 11, dadurch geke nzeichnet , daß das Pulvergemisch (1) und die metallische Lage(n) (3; 6) vor dem Walzen zumindest einer ersten äußeren Druckbeaufschlagung ausgesetzt werden.
13. Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs, das zumindest eine aufschäumbare Lage, die mit einer oder mehreren Sorten von Treibmit- tel und einer oder mehreren Sorten von Metallpulver gebildet ist, und zumindest eine massivmetallische Lage umfaßt, wobei zur Bildung der aufschäumbaren Lage ein Pulver aus mehreren Komponenten gemischt und die so gebildete Mischung (1) zusammen mit der oder den metallischen Lage(n) gewalzt wird, insbesondere nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch geke zeichnet, daß das Pulvergemisch (1) und die metalli- sehe Lage(n) (3; 6) vor dem Walzen zumindest einer ersten äußeren Druckbeaufschlagung ausgesetzt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch ge ennzeichnet, daß die Druckeinwirkung durch eindimensionale Krafteinwirkung (14) aufgebracht wird.
15 . Verfahren nach Anspruch 14 , dadurch geke zeich et, daß die Kraft (14) zumindest nahezu lotrecht zur Erstreckungsrichtung einer massivmetallischen Lage (3; 6) eingeleitet wird
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Druckeinwirkung durch eine schnelle Umformung eingetragen wird.
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