WO2004108976A2 - Method for producing a metal foam body - Google Patents

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WO2004108976A2
WO2004108976A2 PCT/EP2004/005887 EP2004005887W WO2004108976A2 WO 2004108976 A2 WO2004108976 A2 WO 2004108976A2 EP 2004005887 W EP2004005887 W EP 2004005887W WO 2004108976 A2 WO2004108976 A2 WO 2004108976A2
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WO
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metal
molten metal
mold cavity
mold
blowing agent
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PCT/EP2004/005887
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WO2004108976A3 (en
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Carolin KÖRNER
Markus Hirschmann
Robert Friedrich Singer
Original Assignee
Friedrich-Alexander- Universität Erlangen-Nürnberg
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C22C1/083—Foaming process in molten metal other than by powder metallurgy
    • C22C1/085—Foaming process in molten metal other than by powder metallurgy with external pressure or pressure buildup to make porous metals
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a metal foam body.
  • blowing agent for foaming a molten metal is either placed in the mold cavity or brought into contact with the molten metal in a filling or casting chamber. If the blowing agent is placed in the mold cavity, it does not distribute itself homogeneously in the molten metal.
  • a metal foam body produced therefrom has an inhomogeneous foam structure.
  • the blowing agent is brought into contact with the molten metal in the casting chamber, the decomposition of the blowing agent begins in the casting chamber.
  • increased amounts of blowing agent must be introduced into the casting chamber. This causes increased costs.
  • the blowing agent is often not homogeneously distributed in the molten metal even when it is added to the casting chamber. In this case too, metal foam bodies have an inhomogeneous foam structure.
  • DE 100 09 008 CI discloses a method for producing a composite structure with a metal foam core.
  • a metal foam core is inserted into a die and then die-cast with metal.
  • the known method is relatively cumbersome. Separate manufacture of a metal foam core and insertion of the same into a mold cavity are required.
  • Another disadvantage is that often there is no integral bond between the metal foam core and the overmolded metal shell.
  • only minimal component thicknesses of 10 mm can be achieved with the known method.
  • a method for producing a metal foam body is known from WO 99/64287.
  • the blowing agent is mixed into the molten metal outside a mold cavity.
  • the molten metal provided with the blowing agent is then transferred into the mold cavity.
  • the molten metal is already foaming.
  • the metal foam bodies produced do not have a particularly good surface.
  • GB 892,934 describes a method for producing a metal foam body.
  • a molten metal is mixed with a blowing agent in a mixing device.
  • the mixture consisting of the molten metal and the blowing agent is then transferred into a mold cavity.
  • the proposed procedure is difficult to carry out in practice.
  • the molten metal sometimes undesirably foams in the mixing device.
  • DE 1 164 102 discloses a method for producing a metal foam body, in which a powdery blowing agent is added to a metal melt.
  • An extrusion device to which liquid metal is added is used for this.
  • the extrusion device has a connection for adding powdered blowing agent.
  • the blowing agent is mixed with the liquid metal in the extrusion device. This causes the metal melt to foam.
  • the metal foam bodies produced do not have a particularly good surface.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a method is to be specified which enables the production of metal moldings having an improved surface quality with a foam structure present inside in a simple and cost-effective manner.
  • the method should enable such metal foam bodies to be mass-produced.
  • a blowing agent is added to the molten metal after it leaves the storage container and before it enters the mold cavity. Surprisingly, it succeeds in producing metal foam bodies with an excellent surface quality, which have a foam structure on the inside.
  • a particularly homogeneous mixture of the molten metal with the blowing agent is achieved.
  • the metal foam bodies made from it have a homogeneous' foam structure on the inside, whereas the upper surface enveloping the core surface consists of a dense metal wall. Metal foam bodies produced in this way have excellent mechanical properties.
  • the proposed method even succeeds in producing thin-walled shaped bodies made of metal, the interior of which has a foam structure.
  • the blowing agent is only completely decomposed after the metal melt has been injected into the mold cavity.
  • the molten metal injected into the mold cavity is quenched on the mold walls and suddenly solidifies there.
  • a dense metal wall surrounding the later metal foam body is formed.
  • the blowing agent decomposes there.
  • a metal core is formed in the interior of the molded body.
  • the proposed method is relatively inexpensive. It can be carried out similarly to a conventional die casting process. It is only necessary to supply the propellant in a suitable manner between the storage container and the mold cavity. The amount of blowing agent supplied can be kept relatively low.
  • the molten metal and the blowing agent are ' mixed turbulently before entering the mold.
  • the blowing agent can be added to the molten metal before the turbulent mixture is produced.
  • the blowing agent can be injected into the line before or during the injection of the molten metal or can be fed to a mixing device connected to the line. The effect is advantageously exploited here that the metal melt is passed through the line at an extremely high speed during injection and is mixed turbulently in the process.
  • the formation of a turbulent mixture or flow the way from the storage container to the mold cavity causes a particularly uniform distribution of the blowing agent in the molten metal.
  • the injection of the molten metal can e.g. B. be carried out by means of a die casting or an extrusion device.
  • a die casting or an extrusion device In principle, all known casting processes which allow rapid mold filling can be used to carry out the method according to the invention.
  • the following machines have proven to be particularly suitable for injecting the melt into the mold cavity: hot chamber die casting machine, horizontal cold chamber die casting machine, vertical cold chamber die casting machine, mold casting system, in particular a pressure mold casting system or a low pressure casting system, a squeeze casting machine or a machine for Casting semi-solid melts.
  • Hot chamber die casting machines can also be used to carry out the method according to the invention.
  • the storage or casting container is in the molten metal.
  • the mixing device is connected upstream of the mold cavity.
  • a squeeze casting machine in which the casting or storage container is designed to be pivotable is also suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the mixing device is also connected directly upstream of the mold cavity.
  • Horizontal cold chamber machines are also suitable for carrying out the method according to the invention.
  • the mold cavity is above the casting or storage container. In this case, the mixing device is also connected upstream of the mold cavity in a plane above the storage container.
  • the molten metal is made from a vertically arranged storage container or a casting chamber transferred via the line into the mold cavity.
  • the mixing device can be switched on in the line.
  • the line has a bend upstream of the mixing device. As a result, molten metal metal is already flowing into the mixing device. A particularly homogeneous mixture between blowing agent and molten metal is achieved.
  • the mold cavity is completely filled with molten metal.
  • a pressure of up to 2000 bar can be exerted on the molten metal in the mold cavity.
  • even thin and small mold cavities can be completely filled.
  • Complex and thin-walled components with an excellent surface quality can be manufactured. Apart from this, the pressure exerted on the molten metal during the injection and immediately after the injection suppresses foaming thereof.
  • the pressure is released no later than 5 seconds after the injection of the molten metal and thus allowing the molten metal to foam.
  • the metal melt is foamed in the areas of the core of the component that have not yet solidified.
  • the pressure can be relieved with a predefined pressure relief profile.
  • the cell size of the foam which forms and its distribution in the volume of the component can thus be controlled.
  • the pressure relief is carried out by appropriate control of the die casting and extrusion device. It can be done, for example, by controlled retraction of an injection piston or an extrusion screw.
  • the mold cavity can be enlarged after the closure before or during the initial melting of the molten metal. The enlargement of the mold cavity starts at the latest 5 seconds after the
  • the mold cavity can be enlarged by 5% to 1000% in relation to its initial volume.
  • the mold cavity can be enlarged by opening one or more slides or by pulling out mold cores projecting into the mold cavity. It can also be enlarged by opening the mold or mold shells.
  • the mold is completely filled and, after injection, a pressure of up to 2000 bar is applied. No later than 5 seconds after the metal melt is injected, the pressure-applying device is moved in a defined manner so that the pressure is released. Due to the reduction in pressure, gas is released in the molten metal by the blowing agent. The molten metal foams. The excess foamed material is pressed into a free cavity formed in the pressure-applying device, for example a piston space. In this case, the foaming of the molten metal can be realized by controlling the pressure-applying device. In this case, the method can be implemented using conventional molds. According to a further advantageous embodiment, the mold cavity is closed after the metal melt has been transferred.
  • the mold cavity can be closed, for example, by targeted cooling of certain areas of the mold. As a result of the cooling, a targeted solidification of the molten metal is achieved in the area of the sprue cross section.
  • real-time controlled casting machines Such machines can be controlled so that reprinting does not take place.
  • a slide or the like to mold the mold cavity. to close.
  • the mold cavity is evacuated before the metal melt is transferred; H.
  • the pressure in the mold cavity is lower than the atmospheric pressure.
  • a lower gas pressure counteracts the foaming metal melt.
  • Particularly homogeneous foam structures form in the core of the metal foam body.
  • the amount of blowing agent added can be further reduced with this measure.
  • the mold and / or the mixing device can be preheated to a temperature between 50 ° C. and 400 ° C. before the metal melt is transferred. This allows the rate of solidification of the molten metal in the mold and thus also the structure of the metal foam body to be influenced in a targeted manner.
  • a metallic permanent shape is expediently used as the shape.
  • the mold can face the mold cavity facing the inside, at least in sections, be coated with a ceramic or provided with a ceramic insert.
  • the molten metal is expediently formed from a light metal.
  • One of the following metals can be used to produce the molten metal: aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, zinc, zinc alloy.
  • blowing agent is expediently chosen whose decomposition temperature is lower than the solidus temperature of the metal.
  • the blowing agent can be oxidized before being added to the molten metal.
  • a metal hydride which preferably contains at least one substance selected from the following group can be used as the blowing agent: magnesium hydride, titanium hydride, calcium hydride, zirconium hydride.
  • 0.1 to 10% by weight of an additive is added to the molten metal, based on the weight of the metal 'foam body produced therefrom.
  • the additive can contain at least one substance selected from the following group: oxide, carbonate, carbide, pure metal, graphite. V 2 0 5 , Fe 3 0 4 , Cr 2 0 3 , Ti0 2 , CuO, Mn 2 0 3 , Sc 2 0 3 , Al 2 0 3 , Si0 2 can in particular be used as the oxide.
  • Suitable carbides are e.g. B. VC, SiC.
  • Possible carbonates are: MgC0 3 , CaC0 3 .
  • Suitable pure metals are: V, Ti, Mn, Fe, Ni.
  • Such additives improve the foaming behavior of the molten metal. They can also cause in situ oxidation of the molten metal. Furthermore, they can act as nucleating agents in the formation of gas pores in the act molten. Finally, they can also serve as a catalyst for the decomposition of the blowing agent. You can increase the gas emissions and the rate of decomposition of the blowing agent.
  • the additives can generally be used to control the decomposition of the blowing agent.
  • pre-oxidized light metal or recycled light metal as the light metal for producing the molten metal.
  • the oxides contained in such light metals serve to stabilize the foam structure.
  • the molten metal can contain a solid phase between 0 and 70% by volume. In this case, it is a so-called “semi-solid column”.
  • the invention furthermore relates to a metal foam body which is produced by the method according to the invention and which advantageously consists of an outer surface which is closed on all sides and an interior which is formed from a metal foam.
  • Fig. 1 is a view of a cross section one after the
  • FIG. 2 shows a view of a cross section of a metal foam body produced by the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a three-dimensional reconstruction of the metal foam body according to FIG. 2 carried out by means of a computer tomograph
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a device for producing metal foam bodies
  • FIG. 8b shows the first mold according to FIG. 8a, wherein a mold cavity is enlarged
  • 9a shows a second mold for producing a metal foam body
  • FIG. 9c shows the second mold according to FIG. 9a, the mold cavity being filled with metal foam
  • FIG. 10b shows the third form according to FIG. 10a, with a
  • Mold cavity is filled with molten metal
  • FIG. 10c shows the third mold according to FIG. 10a, the mold cavity being enlarged.
  • In. 1 shows a cross-sectional view of a metal foam body produced according to the prior art.
  • the molded body was produced as follows: 1.5 g of magnesium hydride were introduced as a blowing agent into a mold cavity of a metallic permanent mold. Using a conventional extrusion device, 140 g of a commercially available magnesium alloy (type AM 60) are shot into the mold cavity. No reprint has been made.
  • the blowing agent is distributed inhomogeneously in the molten metal. The result is a metal foam body with an inhomogeneous pore distribution. In particular, larger pores also form near the surface of the metal foam body.
  • a pre Council container 1 of a casting device is connected via a line 2 to a mold cavity 3.
  • Line 2 is turned on.
  • a from the reservoir 1 incoming line branch opens in the form of a longitudinal slit in the cylinder jacket of the mixing device 4.
  • From the mixing device 4 to form hollow 'space 3 leading further duct branches extend from the two cylinder base surfaces to a gate cross-section of the mold cavity 3.
  • the reservoir 1 is e.g. B. filled with a melt made of light metal.
  • FIG. 3 shows a three-dimensional reconstruction of the metal foam body shown in FIG. 2, produced by means of an X-ray computer tomograph.
  • the relative density of the metal foam body on the surface or in a layer located near the surface is 100% in the two-dimensional representation shown in FIG. 3a.
  • the relative density decreases towards the inside of the metal foam body. It is 70% in Fig. 3b and 30% in Fig. 3c.
  • 4 again shows the density of the distribution of the metal, foam body over its thickness.
  • the course of density can be adjusted by changing the process parameters.
  • 4 shows the relative density for a total density of the metal foam body of 1.16 g / cm 3 and for a further metal foam body with a total density of 1.63 g / cm 3 .
  • 5 shows the pore size for the distribution of metal foam body produced from magnesium as a function of its total density.
  • the pore size distribution can also be specifically varied depending on the process parameters selected. 5 shows pore size distributions of magnesium foam bodies with a total density of 1.56 g / cm 3 , 1.44 g / cm 3 , 1.12 g / cm 3 .
  • FIG. 6 shows the increase in the bending stiffness in percent of a metal foam body over its density compared to a comparable solid component made of magnesium (density about 1.8 g / cm 3 ).
  • the bending stiffness can be increased by up to 65% compared to a solid component.
  • the mixing device 4 is here part of a metallic permanent shape.
  • the permanent mold is installed in a horizontal cold chamber die casting machine, so that the mixing device 4 lies below the mold cavity 3, but higher than the storage container 1.
  • 420 g of molten metal of an AZ 91 alloy are shot into the mold cavity 3 via the mixing device 4 by means of the casting piston. No reprint takes place.
  • An examination of the magnesium foam body produced in this way shows that the addition of magnesium carbonate reduces the mean. causes pore size.
  • the relative density of the component hardly changes compared to the sole use of propellants, ie without the addition of magnesium carbonate.
  • FIG. 8a and 8b show a first mold 4 which surrounds the mold cavity 3.
  • the first mold 4 has a first slide 5a and a second slide 5b cooperating therewith.
  • the mold cavity 3 has a small volume.
  • Retraction of the first slide 5a simultaneously causes a displacement movement of the second slide 5b in the left direction, as a result of which the shape of the mold cavity 3 is changed.
  • 9a to c show a second mold 4, in which a mold cavity 3 is connected via the line 2 to the storage container 1 of a piston pressure casting device designated by the reference number 6.
  • the mold cavity 3 has a third slide 5c, which can be moved by means of a movement device 7 to enlarge the mold cavity 3.
  • metal bodies with a foam structure having a core can be produced as follows:
  • Metal melt located in the reservoir 1 is shot into the mold cavity 3, for example, by means of the piston pressure casting device 6.
  • blowing agent for example wise titanium hydride injected.
  • the mold cavity 3 is completely filled with molten metal. ' Because of the pressure acting on the molten metal, there is initially no foaming.
  • the mold cavity 3 can be enlarged by moving the slides 5a, 5b, 5c, in which case a sprue cross section of the mold 4 is closed.
  • the mold cavity 3 is initially completely filled with molten metal by means of the piston pressure casting device 6, with blowing agent also being injected into the line 2 during the transfer of the molten metal.
  • a piston of the piston pressure casting device 6 is withdrawn with a predetermined speed profile, so that controlled foaming takes place in the mold cavity 3.
  • the aforementioned processes it is possible to produce metal foam bodies with a high surface quality.
  • the foam structure inside the metal foam body can be checked by the process.
  • the parameters of the size of the volume additionally made available for foaming and the speed of the. '' Volume increase through a suitable control of the means for Enlargement of the mold cavity 3, in particular the slide 5a, 5b, 5c or the piston die casting device 6 can be varied.

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Abstract

The invention relates to a method for producing a metal foam body, whereby a molten metal is prepared and introduced into a reservoir (1), and said molten metal (2) is injected into a mould cavity (3) surrounded by a mould, via a line (2) connecting the reservoir (1) to the mould. The aim of the invention is to create a foam structure only in the core of the metal foam body. To this end, a blowing agent is added to the metal melt, once it has left the reservoir (1) and before it enters the mould cavity (3).

Description

Verfahren zur Herstellung eines MetallschaumkörpersProcess for producing a metal foam body
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumkörpers .The invention relates to a method for producing a metal foam body.
Ein solches Verfahren ist aus der WO 02/060621 A2 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Treibmittel zum Aufschäumen einer Metallschmelze entweder im Formhohlraum vorgelegt oder es wird mit der Metallschmelze in einer Füll- oder Gießkammer in Kontakt gebracht . Wenn das Treibmittel im Formhohlraum vorgelegt wird, verteilt es sich nicht homogen in der Metallschmelze. Ein daraus hergestellter Metallschaumkörper weist eine inhomogene Schaumstruktur auf . Wenn das Treibmittel in der Gießkammer mit der Metallschmelze in Kontakt gebracht wird, beginnt die Zersetzung des Treibmittels bereits in der Gießkammer. Um dem Verlust an Treibmittel entgegenzuwirken, müssen erhöhte Treibmittelmengen in die Gießkammer eingebracht werden. Das verursacht erhöhte Kosten. Abgesehen davon wird das Treibmittel auch bei einer Zugabe in die Gießkammer häufig nicht homogen in der Metallschmelze verteilt. Auch in diesem Fall weisen Metallschaumkörper eine inhomogene Schaumstruktur auf .Such a method is known from WO 02/060621 A2. In the known method, a blowing agent for foaming a molten metal is either placed in the mold cavity or brought into contact with the molten metal in a filling or casting chamber. If the blowing agent is placed in the mold cavity, it does not distribute itself homogeneously in the molten metal. A metal foam body produced therefrom has an inhomogeneous foam structure. When the blowing agent is brought into contact with the molten metal in the casting chamber, the decomposition of the blowing agent begins in the casting chamber. In order to counteract the loss of blowing agent, increased amounts of blowing agent must be introduced into the casting chamber. This causes increased costs. Apart from this, the blowing agent is often not homogeneously distributed in the molten metal even when it is added to the casting chamber. In this case too, metal foam bodies have an inhomogeneous foam structure.
Aus der DE 100 45 494 AI ist es bekannt, zur Herstellung eines Metallschaumkörpers ein Metallpulver und ein pulverförmi- ges Treibmittel in einer Extrudiervorrichtung zu mischen und zu schmelzen. Die mit dem Treibmittel versetzte Metallschmelze wird anschließend aus der einen Vorratsbehälter bildenden Extrudiervorrichtung in einen Formhohlraum eingespritzt. Dabei setzt die Schaumbildung schon während des Einspritzens der Metallschmelze in den Formhohlraum ein. Ein nach diesem Verfahren hergestellter Metallschaumkörper weist keine besonders gute Oberflächenqualität auf. Auch bei diesem Verfahren muss eine relativ große Menge an Treibmittel eingesetzt werden. Das bekannte Verfahren ist relativ teuer.From DE 100 45 494 A1 it is known to mix and melt a metal powder and a powdery blowing agent in an extrusion device to produce a metal foam body. The molten metal mixed with the blowing agent is then injected from the extrusion device forming a storage container into a mold cavity. Foam formation begins during the injection of the molten metal into the mold cavity. A metal foam body produced by this method does not have a particularly good surface quality. Even with this procedure a relatively large amount of blowing agent must be used. The known method is relatively expensive.
Aus der DE 100 09 008 CI ist ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundstruktur mit einem Metallschäum-Kern bekannt. Dabei wird ein Metallschaum-Kern in eine Druckgießform eingesetzt und anschließend im Druckgussverfahren mit Metall umspritzt. Das bekannte Verfahren ist relativ umständlich. Es sind die separate Herstellung eines Metallschaum-Kerns und ein Einlegen desselben in einen Formhohlraum erforderlich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass häufig keine stoffschlüssige Bindung zwischen dem Metallschaum-Kern und der umspritzten Metallhülle sich ausbildet. Schließlich können mit dem bekannten Verfahren lediglich minimale Bauteildicken von 10 mm realisiert werden.DE 100 09 008 CI discloses a method for producing a composite structure with a metal foam core. A metal foam core is inserted into a die and then die-cast with metal. The known method is relatively cumbersome. Separate manufacture of a metal foam core and insertion of the same into a mold cavity are required. Another disadvantage is that often there is no integral bond between the metal foam core and the overmolded metal shell. Finally, only minimal component thicknesses of 10 mm can be achieved with the known method.
Aus der WO 99/64287 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumkörpers bekannt. Dabei wird das Treibmittel der Metallschmelze außerhalb eines Formhohlraums zugemischt. Anschließend wird die mit dem Treibmittel versehene Metallschmelze in den Formhohlraum überführt. Dabei kommt es bereits zum Aufschäumen der Metallschmelze. Die hergestellten Metallschaumkörper weisen keine besonders gute Oberfläche auf.A method for producing a metal foam body is known from WO 99/64287. The blowing agent is mixed into the molten metal outside a mold cavity. The molten metal provided with the blowing agent is then transferred into the mold cavity. The molten metal is already foaming. The metal foam bodies produced do not have a particularly good surface.
Die GB 892,934 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumkörpers. Dabei wird eine Metallschmelze in einer Mischvorrichtung mit einem Treibmittel gemischt. Die aus der Metallschmelze und dem Treibmittel bestehende Mischung wird anschließend in einen Formhohlraum überführt. - Das vorgeschlagene Verfahren ist in der Praxis nur schwer durchführbar. Es kommt mitunter in der Mischeinrichtung unerwünschterweise zum Aufschäumen der Metallschmelze. Die DE 1 164 102 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Metallschaumkörpers, bei dem ein pulverförmiges Treibmittel einer Metallschmelze zugesetzt wird. Dazu wird eine Ex- trusionsvorrichtung verwendet, der flüssiges Metall zugegeben wird. Die Extrusionsvorrichtung weist einen Anschluss zur Zugabe von pulverförmigem Treibmittel auf . Das Treibmittel wird mit dem flüssigen Metall in der Extrusionsvorrichtung gemischt. Dabei kommt es zum Aufschäumen der Metallschmelze. Die hergestellten Metallschaumkörper weisen keine besonders gute Oberfläche auf .GB 892,934 describes a method for producing a metal foam body. A molten metal is mixed with a blowing agent in a mixing device. The mixture consisting of the molten metal and the blowing agent is then transferred into a mold cavity. - The proposed procedure is difficult to carry out in practice. The molten metal sometimes undesirably foams in the mixing device. DE 1 164 102 discloses a method for producing a metal foam body, in which a powdery blowing agent is added to a metal melt. An extrusion device to which liquid metal is added is used for this. The extrusion device has a connection for adding powdered blowing agent. The blowing agent is mixed with the liquid metal in the extrusion device. This causes the metal melt to foam. The metal foam bodies produced do not have a particularly good surface.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Verfahren angegeben werden, das auf einfache und kostengünstige Weise die Herstellung von eine verbesserte Oberflächenqualität aufweisenden metallischen Formkörpern mit einer im Inneren vorliegenden Schaumstruktur ermöglicht. Nach einem weiteren Ziel der Erfindung soll das Verfahren eine serienmäßige Herstellung solcher Metallschaumkörper ermöglichen.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a method is to be specified which enables the production of metal moldings having an improved surface quality with a foam structure present inside in a simple and cost-effective manner. According to a further object of the invention, the method should enable such metal foam bodies to be mass-produced.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelös . Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 38.This object is achieved by the features of claim 1. Appropriate configurations result from the features of claims 2 to 38.
Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, dass der Metallschmelze nach dem Verlassen des Vorratsbehälters und vor dem Eintritt in den Formhohlraum ein Treibmittel zugesetzt wird. Überraschenderweise gelingt es damit, Metallschaumkσrper mit einer hervorragenden Oberflächenqualität herzustellen, die im Inneren eine Schaumstruktur aufweisen. Indem das Treibmittel auf dem Weg von der Vorratskammer zum Formhohlraum beigemischt wird, wird eine besonders homogene Mischung der Metallschmelze mit dem Treibmittel erreicht. Die daraus hergestellten Metallschaumkörper weisen im Inneren eine homogene 'Schaumstruktur auf, wohingegen die den Kern umhüllende Ober- fläche aus einer dichten Metallwand besteht . Derartig hergestellte Metallschaumkörper weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Überraschenderweise gelingt es mit dem vorgeschlagenen Verfahren sogar, dünnwandige Formkörper aus Metall herzustellen, deren Inneres eine Schaumstruktur auf- weisen. Beim vorgeschlagenen Verfahren wird das Treibmittel sich erst nach dem Einspritzen der Metallschmelze im Formhohlraum vollständig zersetzt. Die in den Formhohlraum eingespritzte Metallschmelze wird an den Formwänden abgeschreckt und erstarrt dort schlagartig. Es bildet sich eine dichte den späteren Met llschaumkörper umgebende Metallwand. Im Zentrum des Formhohlraums erfolgt die Abkühlung der Metallschmelze dagegen langsamer. Dort zersetzt sich das Treibmittel. Im Inneren des Formkδrpers wird ein Metallsch um-Kern gebildet. Das vorgeschlagene Verfahren ist relativ preiswert. Es kann ähnlich wie ein herkömmliches Druckgussverfahren durchgeführt werden. Es ist lediglich erforderlich,- zwischen dem Vorratsbehälter und dem Formhohlraum das Treibmittel in geeigneter Weise zuzuführen. Die Menge an zugeführtem Treibmittel kann relativ gering gehalten werden.According to the invention, a blowing agent is added to the molten metal after it leaves the storage container and before it enters the mold cavity. Surprisingly, it succeeds in producing metal foam bodies with an excellent surface quality, which have a foam structure on the inside. By admixing the blowing agent on the way from the storage chamber to the mold cavity, a particularly homogeneous mixture of the molten metal with the blowing agent is achieved. The metal foam bodies made from it have a homogeneous' foam structure on the inside, whereas the upper surface enveloping the core surface consists of a dense metal wall. Metal foam bodies produced in this way have excellent mechanical properties. Surprisingly, the proposed method even succeeds in producing thin-walled shaped bodies made of metal, the interior of which has a foam structure. In the proposed method, the blowing agent is only completely decomposed after the metal melt has been injected into the mold cavity. The molten metal injected into the mold cavity is quenched on the mold walls and suddenly solidifies there. A dense metal wall surrounding the later metal foam body is formed. In contrast, the cooling of the molten metal takes place more slowly in the center of the mold cavity. The blowing agent decomposes there. A metal core is formed in the interior of the molded body. The proposed method is relatively inexpensive. It can be carried out similarly to a conventional die casting process. It is only necessary to supply the propellant in a suitable manner between the storage container and the mold cavity. The amount of blowing agent supplied can be kept relatively low.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Metallschmelze und das Treibmittel vor dem Eintritt in die Form 'turbulent gemischt . Das Treibmittel kann vor der Herstellung der turbulenten Mischung der Metallschmelze zugesetzt werden. Es ist aber auch möglich, das Treibmittel während der Herstellung der turbulenten Mischung der Metallschmelze zuzusetzen. Das Treibmittel kann zur Herstellung der turbulenten Mischung vor oder während des Einspritzens der Metallschmelze in die Leitung injiziert oder einer in die Leitung eingeschalteten Mischeinrichtung zugeführt werden. Dabei wird vorteilhafterweise der Effekt ausgenutzt, dass die Metallschmelze beim Einspritzen durch die Leitung mit einer extrem hohen Geschwindigkeit geführt und dabei turbulent gemischt wird. Die Ausbildung einer turbulenten Mischung bzw. Strömung auf dem Weg vom Vorratsbehälter zum Formhohlraum bewirkt eine besonders gleichmäßige Verteilung des Treibmittels in der Metallschmelze.According to an advantageous embodiment, the molten metal and the blowing agent are ' mixed turbulently before entering the mold. The blowing agent can be added to the molten metal before the turbulent mixture is produced. However, it is also possible to add the blowing agent to the molten metal during the production of the turbulent mixture. To produce the turbulent mixture, the blowing agent can be injected into the line before or during the injection of the molten metal or can be fed to a mixing device connected to the line. The effect is advantageously exploited here that the metal melt is passed through the line at an extremely high speed during injection and is mixed turbulently in the process. The formation of a turbulent mixture or flow the way from the storage container to the mold cavity causes a particularly uniform distribution of the blowing agent in the molten metal.
Das Einspritzen der Metallschmelze kann z. B. mittels einer Druckgieß- oder einer Extrudiervorrichtung durchgeführt werden. Grundsätzlich können zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sämtliche bekannten Gießverf hren eingesetzt werden, die eine schnelle Formfüllung ermöglichen. Als besonders geeignet haben sich zum Einspritzen der Schmelze in den Formhohlraum folgende Maschinen erwiesen: Warmkammer-Druckgießmaschine, waagrechte Kaltkammer-Druckgießmaschine, senkrechte Kaltkammer-Druckgießmaschine, Kokillengießanlage, insbesondere eine Druck-Kokillengießanlage oder eine Niederdruckgießanlage, eine Squeeze-Casting Maschine oder eine Maschine zum Vergießen von Semi-Solid-Schmelzen.The injection of the molten metal can e.g. B. be carried out by means of a die casting or an extrusion device. In principle, all known casting processes which allow rapid mold filling can be used to carry out the method according to the invention. The following machines have proven to be particularly suitable for injecting the melt into the mold cavity: hot chamber die casting machine, horizontal cold chamber die casting machine, vertical cold chamber die casting machine, mold casting system, in particular a pressure mold casting system or a low pressure casting system, a squeeze casting machine or a machine for Casting semi-solid melts.
Zur Durchführung des er indungsgemäßen Verfahrens können auch Warmkammer-Druckgießmaschinen eingesetzt werden. Dabei befindet sich der Vorrats- bzw. Gießbehälter in der Metallschmelze. Dem Formhohlraum ist die Mischeinrichtung vorgeschaltet. In ähnlicher Weise eignet sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch eine Squeeze-Casting Maschine, bei welcher der Gieß- bzw. Vorratsbehälter schwenkbar ausgebildet ist. Auch hier ist dem Formhohlraum unmittelbar die Mischeinrichtung vorgeschaltet . Ferner geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind waagrechte Kaltkammermaschinen. Dabei liegt der Formhohlraum oberhalb des Gieß- bzw. Vorratsbehälters. Die Mischeinrichtung ist in diesem Fall ebenfalls dem Formhohlraum in einer Ebene oberhalb des Vorratsbehälters vorgeschaltet.Hot chamber die casting machines can also be used to carry out the method according to the invention. The storage or casting container is in the molten metal. The mixing device is connected upstream of the mold cavity. Similarly, a squeeze casting machine in which the casting or storage container is designed to be pivotable is also suitable for carrying out the method according to the invention. The mixing device is also connected directly upstream of the mold cavity. Horizontal cold chamber machines are also suitable for carrying out the method according to the invention. The mold cavity is above the casting or storage container. In this case, the mixing device is also connected upstream of the mold cavity in a plane above the storage container.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich auch senkrechte Kaltkammermaschinen. Dabei wird die Metallschmelze aus einem senkrecht angeordneten Vorratsbehälter bzw. einer Gießkammer über die Leitung in den Formhohlraum überführt. In die Leitung kann die Mischeinrichtung eingeschaltet sein. Stromaufwärts der Mischeinrichtung weist die Leitung eine Biegung auf. Infolgedessen gelangt bereits turbulent strömende Metallschmelze in die Mischeinrichtung. Es wird eine besonders homogene Mischung zwischen Treibmittel und Metallschmelze erreicht.Vertical cold chamber machines are also suitable for carrying out the method according to the invention. The molten metal is made from a vertically arranged storage container or a casting chamber transferred via the line into the mold cavity. The mixing device can be switched on in the line. The line has a bend upstream of the mixing device. As a result, molten metal metal is already flowing into the mixing device. A particularly homogeneous mixture between blowing agent and molten metal is achieved.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Formhohlraum vollständig mit Metallschmelze gefüllt. Dabei kann ein Druck von bis zu 2000 bar auf die im Formhohlraum befindliche Metallschmelze ausgeübt werden. Infolge der Druckausübung können selbst dünne und kleine Formhohlräume vollständig ausgefüllt werden. Es können komplexe und dünnwandige Bauteile mit einer hervorragenden Oberflä- chenquälität hergestellt werden. Abgesehen davon wird durch den beim Einspritzen und unmittelbar nach dem Einspritzen ausgeübten Druck auf die Metallschmelze ein Aufschäumen derselben unterdrückt .According to a particularly advantageous embodiment of the method, the mold cavity is completely filled with molten metal. A pressure of up to 2000 bar can be exerted on the molten metal in the mold cavity. As a result of the pressure, even thin and small mold cavities can be completely filled. Complex and thin-walled components with an excellent surface quality can be manufactured. Apart from this, the pressure exerted on the molten metal during the injection and immediately after the injection suppresses foaming thereof.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird spätestens 5 Sekunden nach dem Einspritzen der Metallschmelze der Druck entlastet und damit ein Aufschäumen der Metallschmelze ermöglicht. Das Aufschäumen der Metallschmelze erfolgt dabei in den noch nicht erstarrten Bereichen im Kern des Bauteils.According to a further advantageous embodiment, the pressure is released no later than 5 seconds after the injection of the molten metal and thus allowing the molten metal to foam. The metal melt is foamed in the areas of the core of the component that have not yet solidified.
Die Entlastung des Drucks kann mit einem vorgegebenen Druckentlastungsprofil erfolgen. Damit kann die Zellengrδße des sich bildenden Schaums sowie dessen Verbreitung im Volumen, des Bauteils gesteuert werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Druckentlastung durch entsprechende Steuerung der Druckgieß- und Extrudiervorrichtung durchgeführt. Sie kann beispielsweise durch ein gesteuertes Zurückziehen eines Einspritzkolbens oder einer Extrudier- schnecke erfolgen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann der Formhohlraum, nach dem Schließen vor oder während des Erst r- rens der Metallschmelze vergrößert werden. Die Vergrößerung des Formhohlraums setzt dabei spätestens 5 Sekunden nach demThe pressure can be relieved with a predefined pressure relief profile. The cell size of the foam which forms and its distribution in the volume of the component can thus be controlled. According to a particularly advantageous embodiment, the pressure relief is carried out by appropriate control of the die casting and extrusion device. It can be done, for example, by controlled retraction of an injection piston or an extrusion screw. According to a particularly advantageous embodiment, the mold cavity can be enlarged after the closure before or during the initial melting of the molten metal. The enlargement of the mold cavity starts at the latest 5 seconds after the
Einspritzen ein. Das ermöglicht ein Aufschäumen der Metallschmelze. Die Vergrößerung des Formhohlraums kann mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil durchgeführt werden. Damit ist es möglich, die Schaumstruktur und die Verteilung des Schaums im Volumen zu steuern. Der Formhohlraum kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung um 5% bis 1000% in Bezug zu seinem Ausgangsvolumen vergrößert werden. Der Formhohlraum kann durch Öffnen eines oder mehrerer Schieber oder durch Herausziehen von in den Formhohlraum ragenden Formkernen vergrößert werden. Er kann auch durch Öffnen der Form oder von Formschalen vergrößert werden. Bei einer Druckentlastung durch Vergrößerung des Formhohlraums ist der Formhohlraum in jedem Moment vollständig mit dem expandierenden Bauteil gefüllt. Das Bauteil weist eine besonders gute und fehlerfreie Oberfläche auf.Inject a. This enables the molten metal to foam up. The enlargement of the mold cavity can be carried out with a predetermined speed profile. This makes it possible to control the foam structure and the distribution of the foam in the volume. According to an advantageous embodiment, the mold cavity can be enlarged by 5% to 1000% in relation to its initial volume. The mold cavity can be enlarged by opening one or more slides or by pulling out mold cores projecting into the mold cavity. It can also be enlarged by opening the mold or mold shells. When the pressure is relieved by enlarging the mold cavity, the mold cavity is completely filled with the expanding component at any moment. The component has a particularly good and flawless surface.
Nach einer weiteren vorteilhaften Verfahrensvariante wird die Form vollständig gefüllt und nach dem Einspritzen mit einem Druck von bis zu 2000 bar beaufschlagt. Spätestens 5 Sekunden nach dem Einspritzen der Metallschmelze wird die Druck aufbringende Vorrichtung definiert so bewegt, dass der Druck sich abbaut. Bedingt durch den Druckabbau kommt es in der Metallschmelze durch das Treibmittel zur Gasfreisetzung. Die Metallschmelze schäumt auf. Das überschüssige aufgeschäumte Material wird in einen 'in der Druck aufbringenden Vorrichtung gebildeten freien Hohlraum, beispielsweise eine Kolbenraum, gedrückt. In diesem Fall kann das Aufschäumen der Metallschmelze durch eine Steuerung der Druck aufbringenden Vorrichtung realisiert werden. Das Verfahren kann in diesem Fall mit herkömmlichen Formen realisiert werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Formhohlraum nach dem Überführen der Metallschmelze geschlossen. Damit kann auf besonders einfache Weise verhindert werden, dass auf den Formhohlraum ein eine unerwünschte Verdichtung der Schaumstruktur bewirkender Nachdruck aufgebracht wird. Das Schließen des Formhohlraums kann beispielsweise mittels einer gezielten Kühlung bestimmter Bereiche der Form bewirkt werden. Infolge der Kühlung wird eine gezielte Erstarrung der Metallschmelze im Bereich des Angussquerschnitts erreicht . Zur Vermeidung eines unerwünschten Nachdrucks ist es aber auch möglich, echtzeitgeregelte Gießmaschinen zu verwenden. Derartige Maschinen können so geregelt werden, dass ein Nachdruck nicht stattfindet. Schließlich ist es auch möglich, den Formhohlraum mittels eines Schiebers oder dgl . zu verschließen.According to a further advantageous process variant, the mold is completely filled and, after injection, a pressure of up to 2000 bar is applied. No later than 5 seconds after the metal melt is injected, the pressure-applying device is moved in a defined manner so that the pressure is released. Due to the reduction in pressure, gas is released in the molten metal by the blowing agent. The molten metal foams. The excess foamed material is pressed into a free cavity formed in the pressure-applying device, for example a piston space. In this case, the foaming of the molten metal can be realized by controlling the pressure-applying device. In this case, the method can be implemented using conventional molds. According to a further advantageous embodiment, the mold cavity is closed after the metal melt has been transferred. It can thus be prevented in a particularly simple manner that a pressure which brings about an undesirable compression of the foam structure is applied to the mold cavity. The mold cavity can be closed, for example, by targeted cooling of certain areas of the mold. As a result of the cooling, a targeted solidification of the molten metal is achieved in the area of the sprue cross section. To avoid undesired reprinting, it is also possible to use real-time controlled casting machines. Such machines can be controlled so that reprinting does not take place. Finally, it is also possible to use a slide or the like to mold the mold cavity. to close.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass der Formhohlraum vor dem Überführen der Metallschmelze evakuiert wird, d. h. im Formhohlraum herrscht ein kleinerer Druck als der Atmosphärendruck. In diesem Fall wirkt der aufschäumenden Metallschmelze ein geringerer Gasdruck entgegen. Es bilden sich im Kern des Metallschaumkörpers besonders homogene Schaumstrukturen aus . Außerdem kann mit dieser Maßnahme die Menge an zugesetztem Treibmittel weiter vermindert werden.It has proven to be particularly advantageous that the mold cavity is evacuated before the metal melt is transferred; H. The pressure in the mold cavity is lower than the atmospheric pressure. In this case, a lower gas pressure counteracts the foaming metal melt. Particularly homogeneous foam structures form in the core of the metal foam body. In addition, the amount of blowing agent added can be further reduced with this measure.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Form und/oder die Mischeinrichtung vor dem Überführen der Metallschmelze auf eine Temperatur zwischen 50°C und 400°C vorgewärmt werden. Damit kann gezielt die Erstarrungsgeschwindigkeit der Metallschmelze in der Form und damit auch die Struktur des Metallschaumkörpers beeinflusst werden.According to a further embodiment, the mold and / or the mixing device can be preheated to a temperature between 50 ° C. and 400 ° C. before the metal melt is transferred. This allows the rate of solidification of the molten metal in the mold and thus also the structure of the metal foam body to be influenced in a targeted manner.
Als Form kommt zweckmäßigerweise eine metallische Dauerform zum Einsatz. Die Form kann an ihrer dem Formhohlraum zuge- wandten Innenseite zumindest abschnittsweise mit einer Keramik beschichtet oder mit einem keramischen Einsatz versehen sein.A metallic permanent shape is expediently used as the shape. The mold can face the mold cavity facing the inside, at least in sections, be coated with a ceramic or provided with a ceramic insert.
Die Metallschmelze ist zweckmäßigerweise aus einem Leichtme- tall gebildet. Zur Herstellung der Metallschmelze kann eines der folgenden Metalle verwendet werden: Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium, Magnesiumlegierung, Zink, Zinklegierung.The molten metal is expediently formed from a light metal. One of the following metals can be used to produce the molten metal: aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, zinc, zinc alloy.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, der Metallschmelze bezogen auf das Gewicht des daraus hergestellten Metallschaumkörpers 0,1 bis 5 Gew.% an Treibmittel zuzusetzen. Zweckmäßigerweise wird ein Treibmittel gewählt, dessen Zersetzungstemperatur kleiner als die Solidus-Temperatur des Metalls ist. Das Treibmittel kann vor dem Zusetzen zur Metallschmelze oxidiert werden. Als Treibmittel kann ein Metallhydrid verwendet werden, das vorzugsweise zumindest einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Stoff enthält: Magnesiumhydrid, Titanhydrid, Kalziumhydrid, Zirkonhydrid.To carry out the process according to the invention, it has proven expedient to add 0.1 to 5% by weight of blowing agent to the molten metal, based on the weight of the metal foam body produced therefrom. A blowing agent is expediently chosen whose decomposition temperature is lower than the solidus temperature of the metal. The blowing agent can be oxidized before being added to the molten metal. A metal hydride which preferably contains at least one substance selected from the following group can be used as the blowing agent: magnesium hydride, titanium hydride, calcium hydride, zirconium hydride.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Metallschmelze bezogen auf das Gewicht des daraus hergestellten Metall- 'Schaumkörpers 0,1 bis 10 Gew.% eines Zusatzstoffs zugesetzt. Der Zusatzstoff kann mindestens einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Stoff enthalten: Oxid, Karbonat, Karbid, Reinmetall, Grafit. Als Oxid kann insbesondere V205, Fe304, Cr203, Ti02, CuO, Mn203, Sc203, Al203, Si02 verwendet werden. Geeignete Karbide sind z. B. VC, SiC. Als Karbonate kommen in Betracht: MgC03, CaC03. Geeignete Reinmetalle sind: V, Ti, Mn, Fe, Ni .' Solche Zusatzstoffe verbessern das Aufschäumverhalten der Metallschmelze. Sie können des Weiteren eine in- situ-Oxidation der Metallschmelze bewirken. Ferner können sie als Keimbildner bei der Entstehung von Gasporen in der Me- tallschmelze wirken. Schließlich können sie auch als Katalysator für die Zersetzung des Treibmittels dienen. Sie können die Gasausbeμte und die Zersetzungsgeschwindigkeit des Treibmittels erhöhen. Die Zusatzstoffe können allgemein zur Steuerung der Zersetzung des Treibmittels dienen.According to an expedient embodiment, 0.1 to 10% by weight of an additive is added to the molten metal, based on the weight of the metal 'foam body produced therefrom. The additive can contain at least one substance selected from the following group: oxide, carbonate, carbide, pure metal, graphite. V 2 0 5 , Fe 3 0 4 , Cr 2 0 3 , Ti0 2 , CuO, Mn 2 0 3 , Sc 2 0 3 , Al 2 0 3 , Si0 2 can in particular be used as the oxide. Suitable carbides are e.g. B. VC, SiC. Possible carbonates are: MgC0 3 , CaC0 3 . Suitable pure metals are: V, Ti, Mn, Fe, Ni. ' Such additives improve the foaming behavior of the molten metal. They can also cause in situ oxidation of the molten metal. Furthermore, they can act as nucleating agents in the formation of gas pores in the act molten. Finally, they can also serve as a catalyst for the decomposition of the blowing agent. You can increase the gas emissions and the rate of decomposition of the blowing agent. The additives can generally be used to control the decomposition of the blowing agent.
Weiter hat es sich als zweckmäßig erwiesen, als Leichtmetall zur Herstellung der Metallschmelze voroxidiertes Leichtmetall oder rezykliertes Leichtmetall zu verwendet . Die in solchen Leichtmetallen enthaltenen Oxide dienen zur Stabilisierung der Schaumstruktur.Furthermore, it has proven to be advantageous to use pre-oxidized light metal or recycled light metal as the light metal for producing the molten metal. The oxides contained in such light metals serve to stabilize the foam structure.
Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Metallschmelze einen Festphasenanteil zwischen 0 und 70 Vol.% enthalten. In diesem Fall handelt es sich um eine so genannte "Semi-Solid- Sσh el≥e" .According to a further embodiment, the molten metal can contain a solid phase between 0 and 70% by volume. In this case, it is a so-called "semi-solid column".
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist es auch möglich, in einen einzigen Formhohlraum sowohl Metallschmelze mit darin homogen eingemischtem Treibmittel als auch Metallschmelze ohne Treibmittel einzuspritzen. Damit gelingt die Herstellung komplexer Bauteile, die in ihrem Inneren lediglich zum Teil eine Metallschaumstruktur aufweisen. Andere Bestandteile des hergestellten Formkörpers sind vollständig dicht aus Metall hergestellt. In diesen Bereichen ist es beispielsweise möglich, Gewindebohrungen einzubringen.According to a further embodiment, it is also possible to inject both metal melt with a blowing agent homogeneously mixed therein and metal melt without blowing agent into a single mold cavity. This makes it possible to manufacture complex components that only partially have a metal foam structure inside. Other components of the molded body are made completely sealed from metal. In these areas, for example, it is possible to drill tapped holes.
Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellter Metallschaumkörper, der zweckmäßigerweise mit einer allseitig geschlossenen äußeren Oberfläche und einem davon umgebenen aus einem Metallschaum gebildeten 'Inneren besteht.The invention furthermore relates to a metal foam body which is produced by the method according to the invention and which advantageously consists of an outer surface which is closed on all sides and an interior which is formed from a metal foam.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: •Fig. 1 eine Ansicht eines Querschliffs eines nach demExemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Show it: • Fig. 1 is a view of a cross section one after the
Stand der Technik hergestellten Metallschaumkörpers,State of the art manufactured metal foam body,
Fig. 2 eine Ansicht eines Querschliffs eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Metal1schaumkörpers ,2 shows a view of a cross section of a metal foam body produced by the method according to the invention,
Fig. 3 eine mittels Computertomograf durchgeführte dreidimensionale Rekonstruktion des Metall- schaumkörpers gemäß Fig. 2,3 shows a three-dimensional reconstruction of the metal foam body according to FIG. 2 carried out by means of a computer tomograph,
Fig. 3a, b, c 2-dimensionale Schnitte an verschiedenen Orten der dreidimensionalen Rekonstruktion gemäß Fig. 3,3a, b, c 2-dimensional sections at different locations of the three-dimensional reconstruction according to FIG. 3,
Fig. 4 die relative Dichte eines Metallschaumkörpers über dessen Dicke,4 shows the relative density of a metal foam body over its thickness,
Fig. 5 die Porengrößenverteilung eines Metallschaum- kδrpers für verschiedene Gesamtdichten,5 shows the pore size distribution of a metal foam body for different total densities,
Fig. 6 die Abhängigkeit der Biegesteifigkeit von Metallschaumkörpern von deren Dichte,6 shows the dependence of the bending stiffness of metal foam bodies on their density,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von MetalIschaumkörpern,7 shows a schematic representation of a device for producing metal foam bodies,
Fig. 8a eine erste Form zur Herstellung eines Metallschaumkörpers,8a shows a first mold for producing a metal foam body,
Fig. 8b die erste Form gemäß Fig. 8a, wobei ein Formhohlraum vergrößert ist, Fig. 9a eine zweite Form zur Herstellung eines Metallschaumkörpers ,8b shows the first mold according to FIG. 8a, wherein a mold cavity is enlarged, 9a shows a second mold for producing a metal foam body,
Fig. 9b die zweite Form gemäß Fig. 9a, wobei ein Formhohlraum mit Metallschmelze gefüllt ist,9b, the second mold according to FIG. 9a, wherein a mold cavity is filled with molten metal,
Fig. 9c die zweite Form gemäß Fig. 9a, wobei der Formhohlraum mit Metallschaum gefüllt ist,9c shows the second mold according to FIG. 9a, the mold cavity being filled with metal foam,
Fig. 10a eine dritte Form zur Herstellung eines Metallschaumkörpers,10a shows a third mold for producing a metal foam body,
Fig. 10b die dritte Form gemäß Fig. 10a, wobei ein10b shows the third form according to FIG. 10a, with a
Formhohlraum mit Metallschmelze gefüllt ist undMold cavity is filled with molten metal and
Fig. 10c die dritte Form gemäß Fig. 10a, wobei der Formhohlraum vergrößert ist .10c shows the third mold according to FIG. 10a, the mold cavity being enlarged.
In. Fig. 1. ist eine Ansicht eines Querschliffs eines nach dem Stand der Technik hergestellten Metallschaumkörpers gezeigt. Der Formkδrper ist folgendermaßen hergestellt worden: 1,5 g Magnesiumhydrid sind als Treibmittel in einen Formhohlraum einer metallischen Dauerform vorgelegt worden. Mittels einer herkömmlichen Extrudiervorrichtung werden 140 g einer handelsüblichen Magnesiumlegierung (Typ AM 60) in den Formhohlraum geschossen. Ein Nachdruck ist nicht aufgebracht worden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Treibmittel in der Metallschmelze inhomogen verteilt. Es entsteht insgesamt ein Metallschaumkörper mit einer inhomogenen Porenverteilung. Insbesondere bilden sich auch größere Poren in der Nähe der Oberfläche 'des Metal1schaumkörpers .In. 1 shows a cross-sectional view of a metal foam body produced according to the prior art. The molded body was produced as follows: 1.5 g of magnesium hydride were introduced as a blowing agent into a mold cavity of a metallic permanent mold. Using a conventional extrusion device, 140 g of a commercially available magnesium alloy (type AM 60) are shot into the mold cavity. No reprint has been made. As can be seen from FIG. 1, the blowing agent is distributed inhomogeneously in the molten metal. The result is a metal foam body with an inhomogeneous pore distribution. In particular, larger pores also form near the surface of the metal foam body.
Zur Herstellung des in Fig. 2 gezeigten Metallschaumkörpers . ist eine Vorrichtung gemäß Fig. 7 verwendet worden. Ein Vor- ratsbehälter 1 einer Gießvorrichtung ist über eine Leitung 2 mit einem Formhohlraum 3 verbunden. In die Leitung 2 eingeschaltet ist. eine zylindrische Mischeinrichtung 4. Ein vom Vorratsbehälter 1 kommender Leitungsast mündet in Form eines Längsspalts in den Zylindermantel der Mischeinrichtung 4. Von der Mischeinrichtung 4 zum Formhohl'raum 3 führende weitere Leitungsäste erstrecken sich von den beiden Zylindergrundflächen zu einem Angussquerschnitt des Formhohlraums 3. Der Vorratsbehälter 1 ist z. B. mit einer aus Leichtmetall hergestellten Schmelze gefüllt.For the production of the metal foam body shown in FIG. 2. a device according to FIG. 7 has been used. A pre Council container 1 of a casting device is connected via a line 2 to a mold cavity 3. Line 2 is turned on. a cylindrical mixing device 4. A from the reservoir 1 incoming line branch opens in the form of a longitudinal slit in the cylinder jacket of the mixing device 4. From the mixing device 4 to form hollow 'space 3 leading further duct branches extend from the two cylinder base surfaces to a gate cross-section of the mold cavity 3. The reservoir 1 is e.g. B. filled with a melt made of light metal.
Zur Herstellung des in Fig. 2 gezeigten Metallschaumkorpers wird 1 g Magnesiumhydrid in der zylindrischen Mischeinrichtung 4 vorgelegt. In der Extrudiervorrichtung 1 werden wiederum 140 g einer handelsüblichen Magnesiumlegierung (Typ AM 60) über die Mischvorrichtung 4 in den Formhohlraum 3 geschossen. Ein Nachdruck ist nicht aufgebracht worden. In der Mischeinrichtung 4 kommt es zu einer turbulenten Verwirbelung der Metallschmelze. Dabei wird das Treibmittel vollständig und homogen in die Metallschmelze eingemischt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bilden sich infolge der homogenen Verteilung sowie der verzögerten Zersetzung des Treibmittels in der Schmelze Poren vor allem im Kern des Metallschaumkorpers.To produce the metal foam body shown in FIG. 2, 1 g of magnesium hydride is placed in the cylindrical mixing device 4. In extrusion device 1, again 140 g of a commercially available magnesium alloy (type AM 60) are shot into mixing cavity 3 via mixing device 4. No reprint has been made. The mixing device 4 causes turbulent swirling of the molten metal. The blowing agent is completely and homogeneously mixed into the molten metal. As can be seen from FIG. 2, due to the homogeneous distribution and the delayed decomposition of the blowing agent in the melt, pores form especially in the core of the metal foam body.
In Fig. 3 ist eine mittels eines Röntgen-Computertomografen hergestellte dreidimensionale Rekonstruktion des in Fig. 2 gezeigten Metallschaumkorpers dargestellt. Die relative Dichte des Metallschaumkorpers an der Oberfläche bzw. in einer in der Nähe der Oberfläche befindlichen Schicht beträgt bei der in Fig. 3a gezeigten zweidimensionalen Darstellung 100 %. Die relative Dichte nimmt zum Inneren des Metallschaumkorpers hin ab. Sie beträgt in Fig. 3b 70 % und in Fig. 3c 30 %.FIG. 3 shows a three-dimensional reconstruction of the metal foam body shown in FIG. 2, produced by means of an X-ray computer tomograph. The relative density of the metal foam body on the surface or in a layer located near the surface is 100% in the two-dimensional representation shown in FIG. 3a. The relative density decreases towards the inside of the metal foam body. It is 70% in Fig. 3b and 30% in Fig. 3c.
In Fig. 4 ist nochmals die Dichte der Verteilung des Metall-, schaumkörpers über dessen Dicke gezeigt . Der Dichteverlauf lässt sich durch die Änderung der Prozessparameter einstellen. In Fig. 4 ist die relative Dichte für eine Gesamtdichte des Metallschaumkorpers von 1,16 g/cm3 und für einen weiteren Metallschaumkörper mit einer gesamten Dichte von 1,63 g/cm3 gezeigt .4 again shows the density of the distribution of the metal, foam body over its thickness. The course of density can be adjusted by changing the process parameters. 4 shows the relative density for a total density of the metal foam body of 1.16 g / cm 3 and for a further metal foam body with a total density of 1.63 g / cm 3 .
In Fig. 5 ist die Porengröße für die Verteilung aus Magnesium hergestellten Metallschaumkorpers in Abhängigkeit von dessen Gesamtdichte gezeigt. Die Porengrößenverteilung lässt sich ebenfalls in Abhängigkeit der jeweils gewählten Prozessparameter gezielt variieren. In Fig. 5 sind Porengrößenverteilun- gen von Magnesiumschaumkörpern mit einer Gesamtdichte von 1.56 g/cm3, 1,44 g/cm3, 1,12 g/cm3 gezeigt.5 shows the pore size for the distribution of metal foam body produced from magnesium as a function of its total density. The pore size distribution can also be specifically varied depending on the process parameters selected. 5 shows pore size distributions of magnesium foam bodies with a total density of 1.56 g / cm 3 , 1.44 g / cm 3 , 1.12 g / cm 3 .
Fig. 6 zeigt die Zunahme der Biegesteifigkeit in Prozent eines Metallschaumkorpers über dessen Dichte gegenüber einem aus Magnesium hergestellten vergleichbaren massiven Bauteil (Dichte etwa 1,8 g/cm3) . Die Biegesteifigkeit kann um bis zu 65 % gegenüber einem massiven Bauteil gesteigert werden.6 shows the increase in the bending stiffness in percent of a metal foam body over its density compared to a comparable solid component made of magnesium (density about 1.8 g / cm 3 ). The bending stiffness can be increased by up to 65% compared to a solid component.
Nachfolgend wird ein weiteres Beispiel zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Metallschaumkorpers beschrieben.A further example for producing a metal foam body according to the invention is described below.
Es werden 3,25 g Magnesiumhydrid und 5,5 g Magnesiumkarbonat in der Mischeinrichtung 4 vorgelegt. Die Mischvorrichtung 4 ist hier Bestandteil einer metallischen Dauerform. Die Dauerform wird in eine waagrechte Kaltkammer-Druckgussmaschine eingebaut, so dass die Mischvorrichtung 4 unterhalb des Formhohlraums 3, aber höher als der Vorratsbehälter 1 liegt. Mittels des Gießkolbens werden 420 g Metallschmelze einer Legierung AZ 91 über die Mischeinrichtung 4 in den Formhohlraum 3 geschossen.' Ein Nachdruck findet nicht statt. Eine Untersuchung des so hergestellten Magnesiumschaumkörpers zeigt, dass der Zusatz von Magnesiumkarbonat eine Verringerung der mitt-. leren Porengröße bewirkt. Die relative Dichte des Bauteils ändert sich im Vergleich zur alleinigen Verwendung von Treibmittel, d. h. ohne Zusatz von Magnesiumkarbonat, kaum.3.25 g of magnesium hydride and 5.5 g of magnesium carbonate are placed in the mixing device 4. The mixing device 4 is here part of a metallic permanent shape. The permanent mold is installed in a horizontal cold chamber die casting machine, so that the mixing device 4 lies below the mold cavity 3, but higher than the storage container 1. 420 g of molten metal of an AZ 91 alloy are shot into the mold cavity 3 via the mixing device 4 by means of the casting piston. No reprint takes place. An examination of the magnesium foam body produced in this way shows that the addition of magnesium carbonate reduces the mean. causes pore size. The relative density of the component hardly changes compared to the sole use of propellants, ie without the addition of magnesium carbonate.
Die Fig. 8a und 8b zeigen eine erste Form 4, welche den Formhohlraum 3 umgibt. Die erste Form 4 weist einen ersten Schieber 5a und einen damit zusammenwirkenden zweiten Schieber 5b auf. Bei der in Fig. 8a gezeigten Anordnung der Schieber 5a, 5b weist der Formhohlraum 3 ein kleines Volumen auf. Durch Zurückziehen des ersten Schiebers 5a wird der Formhohlraum auf das aus Fig. 8b ersichtliche große Volumen vergrößert. Ein Zurückziehen des ersten Schiebers 5a bewirkt gleichzeitig eine Verschiebebewegung des zweiten Schiebers 5b in die linke Richtung, wodurch der Formhohlraum 3 in seiner Geometrie verändert wird.8a and 8b show a first mold 4 which surrounds the mold cavity 3. The first mold 4 has a first slide 5a and a second slide 5b cooperating therewith. In the arrangement of the slides 5a, 5b shown in FIG. 8a, the mold cavity 3 has a small volume. By retracting the first slide 5a, the mold cavity is enlarged to the large volume shown in FIG. 8b. Retraction of the first slide 5a simultaneously causes a displacement movement of the second slide 5b in the left direction, as a result of which the shape of the mold cavity 3 is changed.
Die Fig. 9a bis c zeigen eine zweite Form 4, bei der ein Formhohlraum 3 über die Leitung 2 mit dem Vorratsbehälter 1 einer mit dem Bezugszeichen 6 bezeichneten Kolbendruckgieß- vorrichtung verbunden ist.9a to c show a second mold 4, in which a mold cavity 3 is connected via the line 2 to the storage container 1 of a piston pressure casting device designated by the reference number 6.
In den Fig. 10a bis c ist eine dritte Form 4 gezeigt, welche über die Leitung 2 mit dem Vorratsbehälter 1 einer Kolben- druckgießvorrichtung 6 verbunden ist . Der Formhohlraum 3 weist einen dritten Schieber 5c auf, der mittels einer Bewegungseinrichtung 7 zur Vergrößerung des Formhohlraums 3 bewegbar ist .10a to c show a third mold 4 which is connected via the line 2 to the reservoir 1 of a piston die-casting device 6. The mold cavity 3 has a third slide 5c, which can be moved by means of a movement device 7 to enlarge the mold cavity 3.
Mit den in den Fig. 8 bis 10 gezeigten Formen können folgendermaßen Metallkörper mit einer im Kern aufweisenden Schaumstruktur hergestellt werden:With the molds shown in FIGS. 8 to 10, metal bodies with a foam structure having a core can be produced as follows:
Im Vorratsbehälter 1 befindliche Metallschmelze wird beispielsweise mittels der Kolbendruckgießvorrichtung 6 in den Formhohlraum 3 geschossen. Dabei wird während des Überführens der Metallschmelze in die Leitung 2 Treibmittel, beispiels- weise Titanhydrid, injiziert. Der Formhohlraum 3 wird vollständig mit Metallschmelze gefüllt.' Wegen des auf die Metallschmelze wirkenden Drucks kommt es zunächst noch nicht zum Aufschäumen.Metal melt located in the reservoir 1 is shot into the mold cavity 3, for example, by means of the piston pressure casting device 6. During the transfer of the molten metal into the line 2, blowing agent, for example wise titanium hydride injected. The mold cavity 3 is completely filled with molten metal. ' Because of the pressure acting on the molten metal, there is initially no foaming.
Anschließend kann, wie beispielsweise in den Fig. 8 und 10 gezeigt ist, der Formhohlraum 3 durch Bewegung der Schieber 5a, 5b, 5c vergrößert werden, wobei in diesem Fall ein Angussquerschnitt der Form 4 verschlossen ist . Infolge der Vergrößerung des Formhohlraums schäumt die Metallschmelze auf. Das Aufschäumen findet insbesondere im heißen Kernbereich der Schmelze statt, wohingegen an den Wänden des Formhohlraums 3 die Metallschmelze schneller abkühlt und infolgedessen dort ein Aufschäumen nicht stattfindet .Subsequently, as is shown in FIGS. 8 and 10, for example, the mold cavity 3 can be enlarged by moving the slides 5a, 5b, 5c, in which case a sprue cross section of the mold 4 is closed. As a result of the enlargement of the mold cavity, the molten metal foams up. The foaming takes place in particular in the hot core area of the melt, whereas on the walls of the mold cavity 3 the metal melt cools down faster and consequently foaming does not take place there.
Anstelle einer Vergrößerung des Formhohlraums 3 ist es auch möglich, Volumen zur Expansion der Schmelze durch die Kolben- druckgießvorrichtung 6 zur Verfügung zu stellen. Wie in Fig. 9a bis 9c gezeigt ist, wird mittels der Kolbendruckgießvor- richtung 6 der Formhohlraum 3 zunächst vollständig mit Metallschmelze gefüllt, wobei auch dabei während des Überfüh- rens der Metallschmelze Treibmittel in die Leitung 2 injiziert wird. Nachdem der Formhohlraum 3 vollständig mit Metallschmelze gefüllt ist, wird ein Kolben der Kolbendruck- gießvorrichtung 6 mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil zurückgezogen, so dass ein kontrolliertes Aufschäumen im Formhohlraum 3 stattfindet.Instead of enlarging the mold cavity 3, it is also possible to provide volumes for the expansion of the melt by the piston die-casting device 6. As shown in FIGS. 9a to 9c, the mold cavity 3 is initially completely filled with molten metal by means of the piston pressure casting device 6, with blowing agent also being injected into the line 2 during the transfer of the molten metal. After the mold cavity 3 is completely filled with molten metal, a piston of the piston pressure casting device 6 is withdrawn with a predetermined speed profile, so that controlled foaming takes place in the mold cavity 3.
Mit den vorerwähnten Verfahren gelingt es, Metallschaumkörper mit einer hohen Oberflächenqualitat herzustellen. Die Schaumstruktur im Inneren der Metallschaumkörper kann durch die Verfahrensführung kontrolliert werden. Dazu können insbesondere die Parameter der Größe des zum Schäumen zusätzlich zur Verfügung gestellten Volumens sowie der Geschwindigkeit der . 'Volumenzunahme durch eine geeignete Steuerung der Mittel zur Vergrößerung des Formhohlraums 3, insbesondere der Schieber 5a, 5b, 5c oder der Kolbendruckgießvorrichtung 6 variiert werden. With the aforementioned processes, it is possible to produce metal foam bodies with a high surface quality. The foam structure inside the metal foam body can be checked by the process. For this purpose, in particular the parameters of the size of the volume additionally made available for foaming and the speed of the. '' Volume increase through a suitable control of the means for Enlargement of the mold cavity 3, in particular the slide 5a, 5b, 5c or the piston die casting device 6 can be varied.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vorratsbehälter1 storage container
2 Leitung2 line
3 Formhohlraum3 mold cavity
4 Mischvorrichtung4 mixing device
5a, b, c erster, zweiter, dritter Schieber5a, b, c first, second, third slide
6 Kolbendruckgießvorrichtung6 piston die casting device
7 Bewegungseinrichtung 7 movement device

Claims

'Patentansprüche 'claims
1. Verfahren .zur Herstellung eines Metallschaumkorpers mit folgenden Schritten:1. Procedure . for the production of a metal foam body with the following steps:
Bereitstellen einer in einem Vorratsbehälter (1) aufgenommenen Metallschmelze,Providing a metal melt accommodated in a storage container (1),
Einspritzen der Metallschmelze in einen von einer Form umgebenen Formhohlraum (3) durch eine den Vorratsbehälter (1) mit der Form verbindende Leitung (2) ,Injecting the molten metal into a mold cavity (3) surrounded by a mold through a line (2) connecting the storage container (1) to the mold,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
der Metallschmelze nach dem Verlassen des Vorratsbehälters (1) und vor dem Eintritt in den Formhohlraum (3) ein Treibmittel zugesetzt wird.a blowing agent is added to the molten metal after leaving the storage container (1) and before entering the mold cavity (3).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Metallschmelze und das Treibmittel vor dem Eintritt in den Formhohlraum (3) turbulent gemischt werden.2. The method of claim 1, wherein the molten metal and the blowing agent are mixed turbulently before entering the mold cavity (3).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Treibmittel vor der Herstellung der turbulenten Mischung der Metallschmelze zugesetzt wird.3. The method of claim 2, wherein the blowing agent is added to the molten metal before the production of the turbulent mixture.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Treibmittel zur Herstellung der turbulenten Mischung vor oder während des Einspritzens der Metallschmelze in die Lei- .tung injiziert oder einer in die Leitung (2) eingeschalteten Mischeinrichtung (4) zugeführt wird.4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the blowing agent for producing the turbulent mixture is injected into the line before or during the injection of the molten metal or is fed to a mixing device (4) switched on in the line (2).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschmelze mittels einer Druckgieß- oder einer Extrudiervorrichtung in den Formhohlraum (3) eingespritzt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the molten metal is injected into the mold cavity (3) by means of a die casting or an extrusion device.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum (3) vollständig mit Metallschmelze gefüllt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity (3) is completely filled with molten metal.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Einspritzen ein Druck von bis zu 2000 bar auf die im den Formhohlraum (3) befindliche Metallschmelze ausgeübt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein after the injection a pressure of up to 2000 bar is exerted on the molten metal located in the mold cavity (3).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei spätestens 5 Sekunden nach dem Einspritzen der Metallschmelze der Druck entlastet und damit ein Aufschäumen der Metallschmelze ermöglicht wird.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pressure is relieved at the latest 5 seconds after the injection of the molten metal and thus allowing the molten metal to foam.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , wobei zur Entlastung des Drucks mit einem vorgegebenen Druckentlastungsprofil erfolgt.9. The method according to any one of the preceding claims, wherein to relieve the pressure is carried out with a predetermined pressure relief profile.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Druckentlastung durch entsprechende Steuerung der Druckgieß- oder Extrudiervorrichtung durchgeführt wird.10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pressure relief is carried out by appropriate control of the die casting or extrusion device.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum (3) nach dem Überführen der Metallschmelze geschlossen wird.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity (3) is closed after the transfer of the molten metal.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum (3) nach dem Überführen der Metallschmelze in die Form vergrößert wird.12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity (3) is enlarged after transferring the molten metal into the mold.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergrößerung des Formhohlraums (3) vor oder während des Erstarrens der Metallschmelze durchgeführt wird. 13. The method according to any one of the preceding claims, wherein the enlargement of the mold cavity (3) is carried out before or during the solidification of the molten metal.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergrößerung des Formhohlraums (3) spätestens 5 Sekunden nach dem Einspritzen des Metallschmelze einsetzt.14. The method according to any one of the preceding claims, wherein the enlargement of the mold cavity (3) begins at the latest 5 seconds after the injection of the molten metal.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vergrößerung des Formhohlraums (3) mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil durchgeführt wird.15. The method according to any one of the preceding claims, wherein the enlargement of the mold cavity (3) is carried out with a predetermined speed profile.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum um 5% bis 1000% in Bezug zu seinem Ausgangsvolumen vergrößert wird.16. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity is increased by 5% to 1000% with respect to its initial volume.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum (3) durch Öffnen eines oder mehrerer Schieber vergrößert wird.17. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity (3) is enlarged by opening one or more slides.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum (3) durch Öffnen der Form oder von Formschalen vergrößert wird.18. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity (3) is enlarged by opening the mold or mold shells.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formhohlraum (3) vor dem Überführen der Metallschmelze evakuiert wird.19. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold cavity (3) is evacuated before the metal melt is transferred.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Form und/oder die Mischeinrichtung (4) vor dem Überführen der Metallschmelze auf eine Temperatur zwischen 50°C und20. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold and / or the mixing device (4) before transferring the molten metal to a temperature between 50 ° C and
400°C vorgewärmt wird/werden.400 ° C is / are preheated.
21. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschmelze aus einem Leichtmetall gebildet ist.21. The method according to any one of the preceding claims, wherein the molten metal is formed from a light metal.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Herstellung der Metallschmelze eines der folgenden Metal- le verwendet wird: Aluminium, Aluminiumlegierung, Magnesium, Magnesiumlegierung, Zink, Zinklegierung.22. The method according to any one of the preceding claims, wherein for the production of the molten metal one of the following metal le is used: aluminum, aluminum alloy, magnesium, magnesium alloy, zinc, zinc alloy.
23. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metallschmelze bezogen auf das Gewicht des daraus hergestellten Metallschaumkorpers 0,1 bis 5 Gew.% an Treibmittel zugesetzt wird.23. The method according to any one of the preceding claims, wherein 0.1 to 5% by weight of blowing agent is added to the molten metal based on the weight of the metal foam body produced therefrom.
24. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Zersetzungstemperatur des Treibmittels kleiner als die Solidustemperatur des Metalls ist.24. The method according to any one of the preceding claims, wherein a decomposition temperature of the blowing agent is less than the solidus temperature of the metal.
25. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Treibmittel vor dem Zusetzen zur Metallschmelze oxidiert wird.25. The method according to any one of the preceding claims, wherein the blowing agent is oxidized before being added to the molten metal.
26. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Treibmittel ein Metallhydrid verwendet wird, das vorzugsweise zumindest einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Stoff enthält: Magnesiumhydrid, Titanhydrid, Kalziumhydrid, Zirkonhydrid.26. The method according to any one of the preceding claims, wherein a metal hydride is used as blowing agent, which preferably contains at least one selected from the following group: magnesium hydride, titanium hydride, calcium hydride, zirconium hydride.
27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Metallschmelze bezogen auf das Gewicht des daraus hergestellten Metallschaumkorpers 0,1 bis 10 Gew.% eines Zusatzstoff zugesetzt wird.27. The method according to any one of the preceding claims, wherein 0.1 to 10% by weight of an additive is added to the molten metal based on the weight of the metal foam body produced therefrom.
28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zusatzstoff mindestens einen aus der folgenden Gruppe ausgewählten Stoff enthält: Oxid, Karbonat, Karbid, Reinmetall, Grafit.28. The method according to any one of the preceding claims, wherein the additive contains at least one selected from the following group: oxide, carbonate, carbide, pure metal, graphite.
29. Verfahren nach Anspruch 17, wobei als Oxid zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Oxid verwendet wird: V20Ξ/ Fe3θ4,Cr203, Ti02, CuO, Mn203, Sc203, A1203, Si02. 29. The method according to claim 17, wherein at least one oxide selected from the following group is used as the oxide: V 2 0 Ξ / Fe 3 θ4, Cr 2 0 3 , Ti0 2 , CuO, Mn 2 0 3 , Sc 2 0 3 , A1 2 0 3 , Si0 2 .
30. Verfahren nach Anspruch 17, wobei als Karbonat zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Karbonat verwendet wird: MgC03, CaC03.30. The method according to claim 17, wherein at least one carbonate selected from the following group is used as carbonate: MgC0 3 , CaC0 3 .
31. Verfahren nach Anspruch 17, wobei als Karbid zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Karbid verwendet wird: VC, SiC.31. The method according to claim 17, wherein at least one carbide selected from the following group is used as the carbide: VC, SiC.
32. Verfahren nach Anspruch 17, wobei als Reinmetall zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Reinmetall verwendet wird: V, Ti, Mn, Fe, Ni .32. The method according to claim 17, wherein at least one pure metal selected from the following group is used as pure metal: V, Ti, Mn, Fe, Ni.
33. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschmelze aus einem voroxidierten oder einem rezy- klierten Leichtmetall gebildet ist.33. The method according to any one of the preceding claims, wherein the molten metal is formed from a pre-oxidized or a recycled light metal.
34. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschmelze einen Festphasenanteil zwischen 0 und 70 Vol . % aufweist.34. The method according to any one of the preceding claims, wherein the molten metal has a solid phase content between 0 and 70 vol. % having.
35. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Metallschmelze ohne Zusatz von Treibmittel durch eine weitere Leitung in den Forrahohlraum (3) eingespritzt wird.35. The method according to any one of the preceding claims, wherein molten metal is injected without the addition of propellant through a further line in the for cavity (3).
36. MetallschaumkÖrper hergestellt nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche .36. MetallschaumkÖrper manufactured by the method according to any one of the preceding claims.
37. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Form an ihrer dem Formhohlraum zugewandten Innenseite zumindest abschnittsweise mit einer Keramik beschichtet oder mit einem keramischen Einsatz versehen ist. 37. The method according to any one of the preceding claims, wherein the mold on its inner side facing the mold cavity is at least partially coated with a ceramic or provided with a ceramic insert.
38. Metallschaumkörper nach Anspruch, mit einer allseitig geschlossen äußeren Oberfläche und einem davon umgebenen aus einem Metallschäum gebildeten Inneren. 38. Metal foam body according to claim, with an all-round closed outer surface and a surrounding formed from a metal foam interior.
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