EP0849018A1 - Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes - Google Patents

Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes Download PDF

Info

Publication number
EP0849018A1
EP0849018A1 EP97120986A EP97120986A EP0849018A1 EP 0849018 A1 EP0849018 A1 EP 0849018A1 EP 97120986 A EP97120986 A EP 97120986A EP 97120986 A EP97120986 A EP 97120986A EP 0849018 A1 EP0849018 A1 EP 0849018A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foam
light metal
workpiece
workpiece according
bodies
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP97120986A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0849018B1 (de
Inventor
Klaus Dr. Eigenfeld
Dietmar Hoffmann
Peter Dr. Niedner
Matthias Franke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technum Institut Dr Niedner fur Technologie und Umwelt GmbH
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Technum Institut Dr Niedner fur Technologie und Umwelt GmbH
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technum Institut Dr Niedner fur Technologie und Umwelt GmbH, Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Technum Institut Dr Niedner fur Technologie und Umwelt GmbH
Publication of EP0849018A1 publication Critical patent/EP0849018A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0849018B1 publication Critical patent/EP0849018B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14—Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form

Definitions

  • the invention relates to Workpiece made of a lightweight material and on a manufacturing process.
  • a lightweight workpiece known for example from DE-C 195 01 508 is a component made of die-cast aluminum, which has a cavity profile, wherein a core made of aluminum foam is permanently arranged in the cavity.
  • This aluminum foam core stiffening the component is formed from a mixture of aluminum powder with a blowing agent that is at the appropriate temperature a gas releases to foam the aluminum powder.
  • This foam mass of closed Porosity has a density of about 0.6-0.7 grams per cc.
  • a light material is also known from the generic DE-A 38 16 517, the body of which is made up of any material of any material and forms a workpiece has hollow balls arranged relatively densely packed. This, for example, according to the hollow spheres described in column 1 of DE-A 43 40 347 are for the formation of a high pressure-resistant lightweight workpiece To absorb the pressure loads from expensive, high-quality material such as Nickel, molybdenum, tungsten or copper or from high-quality ceramic.
  • the invention has for its object for a lightweight workpiece of high Strength is a pourable filling material that is inexpensive to manufacture to show lightweight training.
  • the advantage of the invention lies in the use of pourable filling bodies from a mineral foam, which is high due to the structural structure pressure-resistant foam body depending on the material used on the one hand and their final Size with a small initial mass, on the other hand the possibility of a desired low density open up for a workpiece of light weight and high Strength at low manufacturing costs.
  • DE-P 195 45 187 described silicate mineral foam use that training foam bodies, their open to closed surface each belongs to a shell that has a larger-pore inner core according to Art of an integral foam.
  • each Foam body results on the one hand with the larger-pore inner core in a more advantageous manner Way a weight or density reduction, the shell with its particular closed surface in an advantageous manner of punctiform introduction great forces.
  • the compressive strength of the shells of the foam body can also be increased by a o.g. DE-P 195 45 187 process step further described by ceramicizing be increased.
  • the high-strength foam bodies are used to form a lightweight workpiece of low density by means of sintering and / or impregnation with a Light metal alloy connected to determine shape.
  • balls / grains designed foam body particularly advantageous, each with a diameter of 0.5 mm to 16 mm.
  • a foam body designed according to the invention from shape-defining connected foam bodies Workpiece opens in a further advantageous manner by one of foam bodies recessed area the arrangement of a functional device such as a Bolts, a threaded blind hole etc. in the recess after the impregnation remaining cast metal. This has the advantage of a simplified design of the workpiece.
  • a workpiece with foam body / balls connected by means of a light metal alloy are preferably made of a silicate mineral foam
  • the formulation limits for the inner core of a foam body 40 - 75% SiO2, 0 - 20% Al2O3, 1 - 25% CaO, 0 - 10% Fe2O3, 0 - 26% alkali and 0 - 5% rest with a heavy metal content up to 3% and the recipe limits for the shell integrally connected to the inner core as for the inner core with the exception of a heavy metal residue set below 0.1%.
  • a workpiece is made of light metal soaked Foam bodies with a density of about 0.3 grams per ccm achieved.
  • the invention is based on a preferred, in the drawing schematically in cross section described workpiece described.
  • a workpiece 1 cast from an aluminum alloy comprises a core space 2 with a core 3 remaining in the core space 2 after casting.
  • This compressive strength of the shells of the foam body 4 can according to one of the aforementioned
  • the method specified in the patent application is additionally increased as a result that the bowls are ceramized.
  • the foam bodies are used to design the casting core 3 or the workpiece 1 4 by means of sintering and / or impregnation with the aluminum alloy in a separate Core or model form tied to form or form determining, whereby for reasons of strength on the one hand and handling on the other Design of the foam body 4 as balls 4 has proven advantageous with each a diameter of 0.5 - 16 mm.
  • An advantageous embodiment, in particular of the casting core 3, also results through a recessed area 5 of foam bodies 4 for the arrangement of a Functional device 6, such as a screw bolt or a threaded blind hole 7 in the casting metal remaining in the recess 5 after the metal impregnation.
  • a Functional device 6 such as a screw bolt or a threaded blind hole 7 in the casting metal remaining in the recess 5 after the metal impregnation.
  • the foam bodies 4 or Balls 4 preferably with regard to the aluminum alloy used inexpensive silicate mineral foam according to the aforementioned DE-P 195 45 187, the recipe limits for the inner core of a foam body ball 4 40 - 65% SiO2, 1 - 20% Al2O3, 1 - 25% CaO, 1 - 10% Fe2O3, 5 - 14% alkali and 0 - 5% rest with a heavy metal content up to 3% and the formulation limits for the shell integrally connected to the inner core as for the inner core with the exception of a heavy metal residue set below 0.1% are determined.
  • a casting core 3 is of high quality Compressive strength and reduced weight with a density of 0.3 grams per ccm reached.
  • the Core 3 In order to keep the weight of the casting core 3 low despite the metal watering, the Core 3 according to an interpretation of claim 6 made of foam body / balls 4 be selected from different diameters, the balls not shown 4 smaller diameters in the spaces between those in diameter large balls are placed.
  • the casting core 3 for a workpiece 1 is produced from an aluminum alloy for example, in such a way that foam body 4 is placed on the aluminum alloy Mineral foam according to claim 9 as a fill in a predetermined shape entered with a material temperature of 1100-700 ° C after the foaming process stage and soaked with the aluminum alloy, the cooling in the mold Casting core 3 undergoes annealing.
  • the method described above is also suitable for other types of workpieces, whereby the workpieces made entirely of mineral foam bodies with one Light metal as a binder or a core made of mineral foam bodies and a light metal as a binder in combination with an outer enclosure made of light metal or a core of mineral foam bodies and light metal as a binder with specifically created voids in the core and an outer Enclosure are made of light metal.
  • the workpiece can be used as a heat insulating and / or sound-absorbing device, in particular as lining or cladding.
  • the invention can also be advantageous in the configuration of a workpiece as one serve energy-absorbing element.
  • This is preferably used in a safety device of a motor vehicle, esp. Cars.
  • a safety device of a motor vehicle esp. Cars.
  • a Element in a chassis structure or in a body-side bumper be arranged.
  • Another advantageous embodiment of the invention results from the training of the workpiece as a semi-finished product with the highest in the area of the neutral zone Concentration of foam bodies / balls.
  • the mineral foam bodies fall as a bed with a material temperature of 1100-700 ° C after the Foam process step continuously in molds or in a distribution device the molds, the foam body being fed continuously with a Light metal melt are soaked, which act as binders of the merger Foam body is used for individual or endless semi-finished products, the rest of the case the cooling are also annealed to relieve stress.
  • the mineral foam bodies fall as a bed with a material temperature from 1100-700 ° C after the foaming process stage continuously in molds or in a distribution device to the molds and are continuously filled with powder a light metal alloy in the temperature range of 1100-700 ° C with exclusion of air or protective gas (CO2, N2) breaded and then reheated Mineral foam body with coded light metal surface with no air or under protective gas at a temperature between 600 - 1000 ° C results in a fusion or sintering the foam body over the applied surface coatings designed as a single or endless molded body Workpieces are tempered with cooling Stress relief beneficial.
  • CO2, N2 air or protective gas
  • the foam body connecting the shape determining Light metal alloy of the composite material to increase strength be fiber and / or particle reinforced.
  • the fibers and the Foam bodies formed a preform, which then with the light metal alloy is treated or soaked.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)

Abstract

Für eine Werkstück (1) aus einem leichtgewichtigte Füll-Körper enthaltenden Leichtbau-Werkstoff wird zur Erzielung eines leichtgewichtigen, insbesondere druckfesten Werkstückes vorgeschlagen, daß die Füll-Körper aus einem amorphen und/oder kristallinen Mineralschaum von geringer Masse als Schaumkörper (4) mit feinporiger bis grobporiger Struktur im Inneren und mit einer offenen bis geschlossenen äußeren Oberläche gebildet sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf ein Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff sowie auf ein Herstellverfahren.
Ein beispielsweise aus der DE-C 195 01 508 bekanntes Leichtbau-Werkstück ist ein aus einem Aluminiumdruckguß gefertigtes Bauteil, das ein Hohlraumprofil aufweist, wobei in dessen Hohlraum ein Kern aus Aluminiumschaum bleibend angeordnet ist. Dieser das Bauteil aussteifende Aluminiumschaum-Kern ist gebildet aus einer Mischung von Aluminiumpulver mit einem Treibmittel, das bei entsprechender Temperatur ein Gas freigibt zur Aufschäumung des Aluminiumpulvers. Gleichzeitig werden Aluminiumkörner zusammengebacken, so daß eine schaumige Masse zunächst die Kontur der jeweiligen Kernform ausfüllt. Diese Schaummasse von geschlossener Porosität weist eine Dichte von etwa 0,6 - 0,7 Gramm pro ccm auf.
Aus der gattungsbildenden DE-A 38 16 517 ist ferner ein Leichtmaterial bekannt, dessen ein Werkstuck bildender Körper von beliebigem Werkstoff in seinem Inneren relativ dicht gepackt angeordnete Hohlkugeln aufweist. Diese beispielsweise gemäß dem in Spalte 1 der DE-A 43 40 347 beschriebenen Verfahren hergestellten Hohlkugeln sind für die Ausbildung eines hoch druckfesten Leichtbau-Werkstückes zur Aufnahme der Druckbelastungen aus teurem, hochwertigem Material zu fertigen wie Nickel, Molybdän, Wolfram oder Kupfer oder aus hochwertiger Kermaik.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Leichtbau-Werkstück von hoher Festigkeit ein in der Herstellung kostengünstiges schüttfähige Füll-Material für eine leichtgewichtige Ausbildung aufzuzeigen.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß die Füll-Körper aus einem amorphen und/oder kristallinen Mineralschaum von geringer Masse als Schaumkörper mit feinporiger bis grobporiger Struktur im Inneren und mit einer offenen bis geschlossene äußeren Oberfläche gebildet sind.
Der Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung von schüttfähigen Füll-Körpern aus einem Mineralschaum, wobei diese durch den strukturellen Aufbau bedingt hoch druckfesten Schaumkörper je nach verwendetem Material einerseits und ihrer endgültigen Größe bei geringer Ausgangsmasse andererseits die Möglichkeit einer gewünscht geringen Dichte eröffnen für ein Werkstück von geringem Gewicht und hoher Festigkeit bei günstigen Herstellkosten.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung findet in bevorzugter Weise ein in der DE-P 195 45 187 beschriebener silikatischer Mineralschaum Verwendung, der die Ausbildung von Schaumkörpern ermöglicht, deren offene bis geschlossene Oberfläche jeweils einer Schale zugehörig ist, die mit einem größerporigen Innen-Kern nach Art eines Integralschaumes in Verbindung steht. Mit dem zweiteiligen Aufbau jedes Schaumkörpers ergibt sich einerseits mit dem größerporigen Innen-Kern in vorteilharter Weise eine Gewichts- bzw. Dichtereduzierung, wobei die Schale mit ihrer insbesondere geschlossenen Oberfläche in vorteilhafter Weise der punktförmigen Einleitung großer Kräfte dient.
Die Druckfestigkeit der Schalen der Schaumkörper kann ferner durch einen in der o.g. DE-P 195 45 187 beschriebenen Verfahrensschritt durch Keramisieren weiter gesteigert werden.
Zur Ausbildung eines leichtgewichtigen Werkstückes sind die hochfesten Schaumkörper von geringer Dichte mittels Sintern und/oder einer Trankung mit einer Leichtmetall-Legierung formbestimmend verbunden.
Für das Sintern sowie für das Metall-Tränken sind insbesondere als Kugeln/Körner gestaltete Schaumkörper besonders vorteilhaft mit jeweils einem Durchmesser von 0,5 mm bis 16 mm.
Ein erfindungsgemäß aus formbestimmend verbundenen Schaumkörpern gestaltetes Werkstück eröffnet in weiterer vorteilhafter Weise durch einen von Schaumkörpern ausgesparten Bereich die Anordnung einer Funktionseinrichtung wie einen Schraubbolzen, ein Gewindesackloch etc. in dem in der Aussparung nach der Tränkung verbliebenen Gießmetall. Dies hat den Vorteil einer vereinfachten Gestaltung des Werkstückes.
Für ein Werkstück mit mittels einer Leichtmetall-Legierung verbundenen Schaumkörper/Kugeln sind diese vorzugsweise aus einem silikatischen Mineralschaum gebildet, wobei die Rezepturgrenzen für den Innen-Kern eines Schaumkörpers 40 - 75% SiO2, 0 - 20 % Al2O3, 1 - 25 % CaO, 0 - 10 % Fe2O3, 0 - 26 % Alkali und 0 - 5 % Rest mit einem Schwermetall-Anteil bis zu 3 % betragen und die Rezepturgrenzen für die mit dem Innen-Kern integral verbundene Schale wie für den Innen-Kern mit Ausnahme eines unter 0,1 % eingestellten Schwermetall-Restes bestimmt sind. Mit diesem bevorzugten Mineralschaum ist ein Werkstück aus leichtmetallgetränkten Schaumkörpern mit einer Dichte von ca. 0,3 Gramm pro ccm erzielt.
Aufgrund eines preisgünstigen Ausgangsmaterials für den bevorzugten Mineralschaum ergibt sich eine kostengünstige Werkstückfertigung, die durch Sintern und/oder Metall-Tränken gemäß weiteren Verfahrensansprüchen auch komplexe Gestaltungen zuläßt und sich für Druckguß, Kokillenguß, Sandguß und sonstige Sonderverfahren, zB Pulvermetallurgie eignet. Mit einem in einem Gußteil beispielsweise verbleibenden,als erfindungsgemäßes Werkstück gestalteten Gießkern ergibt sich eine verbesserte Steifigkeit des Guß-Werkstückes bei geringem Gewicht, wobei der Gießkern in vorteilhafter Weise eine Schalldämpfung bewirkt. Schließlich wirkt der erfindungsgemäße Gießkern insbesondere in einem Leichtbau-Werkstück auch als energie- und schallabsorbierendes Element.
Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeichnung schematisch im Querschnitt dargestellten Werkstückes beschrieben.
Ein aus einer Aluminium-Legierung gegossenes Werkstück 1 umfaßt einen Kernraum 2 mit einem nach dem Gießen im Kernraum 2 verbleibenden Kern 3.
Zur Erzielung eines Gießkernes 3 von geringer Dichte und damit eines Werkstückes 1 von geringem Gewicht wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß aus einem Mineralschaum geringerer Masse gebildete Füll-Körper 4 von relativ großer Druckfestigkeit und von feinporiger bis grobporiger Struktur im Innern und mit offener oder geschlossener äußerer Oberfläche mittels einer formbestimmenden Bindung den Kern 3 bilden.
Vorzugsweise sind die durch einen Schäumvorgang mit jeweils einem vorbestimmt großen Volumen hergestellten, als Füll-Körper dienenden Schaumkörper 4 aus einem amorphen und/oder kristallinen Mineralschaum gebildet. Vorzugsweise findet ein silikatischer Mineralschaum gemäß der DE-P 195 45 187 Verwendung zur Ausbildung von Schaumkörpern 4, deren offene oder geschlossene Oberfläche jeweils einer Schale zugehörig ist, die mit einem größerporigen Innen-Kern nach Art eines Integralschaumes in Verbindung steht. Durch diese Kombination wird bei geringer Dichte eine hohe Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit erzielt.
Diese Druckfestigkeit der Schalen der Schaumkörper 4 kann nach einem in der vorgenannten Patentanmeldung angegebenen Verfahren zusätzlich dadurch gesteigert werden, daß die Schalen keramisiert sind.
Zur Ausgestaltung des Gießkernes 3 oder des Werkstückes 1 sind die Schaumkörper 4 mittels Sintern und/oder einer Tränkung mit der Alu-Legierung in einer gesonderten Kern- oder Modellform formgebend bzw formbestimmend gebunden, wobei sich aus Gründen der Festigkeit einerseits und der Handhabung andererseits die Gestaltung der Schaumkörper 4 als Kugeln 4 vorteilhaft erwiesen hat mit jeweils einem Durchmesser von 0,5 - 16 mm.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung insbesondere des Gießkernes 3 ergibt sich ferner durch einen von Schaumkörpern 4 ausgesparten Bereich 5 zur Anordnung einer Funktionseinrichtung 6, wie einen Schraubbolzen oder ein Gewindesackloch 7 in dem in der Aussparung 5 nach der Metall-Tränkung verbliebenen Gießmetall. Weiter kann mit der Tränkung der Schaumkörper 4 durch die Alu-Legierung auch ein Kernlager 8 ausgebildet sein.
Für einen im Werkstück 1 verbleibenden Gießkern 3 sind die Schaumkörper 4 bzw. Kugeln 4 hinsichtlich der verwendeten Alu-Legierung vorzugsweise aus einem preisgünstigen silikatischen Mineralschaum gemäß der vorgenannten DE-P 195 45 187 gebildet, wobei die Rezepturgrenzen für den Innen-Kern einer Schaumkörper-Kugel 4 40 - 65% SiO2, 1 - 20% Al2O3, 1 - 25% CaO, 1 - 10% Fe2O3, 5 - 14 % Alkali und 0 - 5 % Rest mit einem Schwermetall-Anteil bis 3 % betragen und die Rezepturgrenzen für die mit dem Innen-Kern integral verbundene Schale wie für den Innen-Kern mit Ausnahme eines unter 0,1 % eingestellten Schwermetall-Restes bestimmt sind. Mit der Wahl dieses Mineralschaumes ist ein Gießkern 3 von hoher Druckfestigkeit und reduziertem Gewicht mit einer Dichte von 0,3 Gramm pro ccm erreicht.
Für ein Werkstück 1 aus einer Magnesium-Legierung mit integrierten Schaumkörpern 4 aus einem silikatischen Mineralschaum sind bezüglich der Rezepturgrenzen andere Werte zu beachten, die in den im Anspruch 8 angegebenen Wertebereichen enthalten sind.
Um das Gewicht des Gießkernes 3 trotz Metall-Tränken gering zu halten, kann der Kern 3 gemäß einer Interpretation des Anspruches 6 aus Schaumkörper/Kugeln 4 von unterschiedlichen Durchmessern gewählt sein, wobei die nicht gezeigten Kugeln 4 kleineren Durchmessers in den Raumlücken zwischen den im Durchmesser großen Kugeln plaziert sind.
Die Herstellung des Gießkernes 3 für ein Werkstück 1 aus einer Alu-Legierung erfolgt zB in der Weise,daß Schaumkörper 4 aus einem auf die Alu-Legierung abgestellten Mineralschaum gemäß Anspruch 9 als Schüttung in eine vorbestimmte Form mit einer Materialtemperatur von 1100-700°C nach der Schäum-Prozeßstufe eingetragen und mit der Alu-Legierung getränkt werden, wobei der in der Form abkühlende Gießkern 3 eine Temperung erfährt.
Das vorbeschriebene Verfahren ist auch für andersartige Werkstücke geeignet,wobei die Werkstücke vollständig aus Mineralschaum-Körpern mit einem Leichtmetall als Bindemittel oder einem Kern aus Mineralschaum-Körpern und einem Leichtmetall als Bindemittel in Kombination mit einer äußeren Umschließung aus Leichtmetall oder ferner einem Kern aus Mineralschaum-Körpern und Leichtmetall als Bindemittel mit gezielt erzeugten Hohlräumen im Kern und einer äußeren Umschließung aus Leichtmetall hergestellt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Werkstück als eine wärmeisolierende und/oder schallabsorbierende Einrichtung ausgebildet sein, insbesondere als Aus- oder Verkleidung.
Vorteilhaft kann die Erfindung auch der Ausgestaltung eines Werkstückes als eines energieabsorbierenden Elementes dienen. Dieses findet bevorzugt Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung eines Kraftfahrzeuges,insb. Pkw. Konkret kann ein derartiges Element in einer Chassis-Struktur oder in einem karosserieseitigen Stoßfänger angeordnet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich mit der Ausbildung des Werkstückes als ein Halbzeug mit im Bereich der neutralen Zone höchsten Konzentration an Schaumkörpern/Kugeln.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Halbzeuges fallen die Mineralschaum-Körper als Schüttung mit einer Materialtemperatur von 1100-700°C nach der Schäum-Prozeßstufe kontinuierlich in Formen oder in eine Verteilungsvorrichtung zu den Formen an, wobei die Schaumkörper kontinuierlich mit einer zugeführten Leichtmetall-Schmelze getränkt werden, die als Bindemittel der Verschmelzung der Schaumkörper zu einzelnen oder endlosen Halbzeugen dient, die im übrigen bei der Abkühlung ebenfalls getempert werden zum Abbau von Spannungen.
Bei einer weiteren Verfahrens-Variante zur Herstellung eines leichtgewichtigen Werkstückes als Gußteil oder als Halbzeug oder z.B als energieabsorbierendes Element fallen die Mineralschaum-Körper als Schüttung mit einer Materialtemperatur von 1100-700°C nach der Schäum-Prozeßstufe kontinuierlich in Formen oder in einer Verteilungsvorrichtung zu den Formen an und werden kontinuierlich mit Pulver einer Leichtmetall-Legierung im Temperaturbereich von 1100-700°C unter Luftausschluß oder Schutzgas ( CO2, N2 ) paniert.Ein anschließendes Wiedererhitzen der Mineralschaum-Körper mit codierter Leichtmetall-Oberfläche unter Luftausschluß oder unter Schutzgas auf eine Temperatur zwischen 600 - 1000°C ergibt ein Verschmelzen oder ein Versintern der Schaumkörper über die aufgebrachten Oberflächenbeschichtungen.Auch bei diesen als einzelne oder endlose Formkörper gestalteten Werkstücken ist eine mit der Abkühlung verbundene Temperung zum Spannungsabbau vorteilhaft.
In Weiterbildung der Erfindung kann die die Schaumkörper formbestimmend verbindende Leichtmetall-Legierung des Verbund-Werkstoffes zur Steigerung der Festigkeit faser- und/oder partikelverstärkt sein.Vorzugsweise ist aus den Fasern und den Schaumkörpern eine Preform gebildet,die anschließend mit der Leichtmetall-Legierung behandelt bzw getränkt ist.

Claims (19)

  1. Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff,
    wobei schüttfähige, druckfeste Füll-Körper von relativ geringem Gewicht mittels einer formbestimmenden Bindung das Werkstück bilden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Füll-Körper aus einem amorphen und/oder kristallinen Mineralschaum von geringer Masse als Schaumkörper (4) mit feinporiger bis grobporiger Struktur im Inneren und mit einer offenen bis geschlossenen äußeren Oberfläche gebildet sind.
  2. Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die aus einem silikatischen Mineralschaum gebildeten Schaumkörper (4) ihre offene oder geschlossene Oberfläche jeweils einer Schale zugehörig aufweisen, die
    mit einem größerporigen Innen-Kern nach Art eines Integralschaumes in Verbindung steht.
  3. Werkstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schalen der Schaumkörper (4) keramisiert sind.
  4. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaumkörper (4) mittels Sintern und/oder Trankung mit einer Leichtmetall-Schmelze formbestimmend verbunden sind.
  5. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaumkörper (4) als Kugeln gestaltet sind mit jeweils einem Durchmesser von 0,5 bis 16 mm.
  6. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch
    einen von Schaumkörpern (4) ausgesparten Bereich (5) zur Anordnung einer Funktionseinrichtung (6) wie einen Schraubbolzen, ein Gewindesackloch (7) etc. in dem in der Aussparung (5) nach der Tränkung verbliebenen Leichtmetall.
  7. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß die mittels einer Leichtmetall-Legierung verbundenen Schaumkörper/Kugeln (4) aus einem silikatischen Mineralschaum gebildet sind, wobei
    die Rezepturgrenzen für den Innen-Kern eines Schaumkörpers (Kugel 4) 40 - 75% SiO2, 0 - 20% Al2O3, 1 - 25% CaO, 0 - 10% Fe2O3, 0 - 26 % Alkali und 0 - 5 % Rest mit einem Schwermetall-Anteil bis 3 % betragen und
    die Rezepturgrenzen für die mit dem Innen-Kern integral verbundene Schale wie für den Innen-Kern mit Ausnahme eines unter 0,1 % eingestellten Schwermetall-Restes bestimmt sind.
  8. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeicnet,
    daß die mittels einer Alu-Legierung verbundenen Schaumkörper/Kugeln (4) aus einem silikatischen Mineralschaum gebildet sind, wobei
    die Rezepturgrenzen für den Innen-Kern eines Schaumkörpers (Kugel 4) 40 - 65% SiO2, 1 - 20 % Al2O3, 1 - 25 % Ca, 1 - 10 % Fe2O3, 5 - 14 % Alkali und 0 - 5 % Rest mit einem Schwermetall-Anteil bis 3 % betragen und
    die Rezepturgrenzen für die mit dem Innen-Kern integral verbundene Schale wie für den Innen-Kern mit Ausnahme eines unter 0,1 % eingestellten Schwermetall-Restes bestimmt sind (KeraGlas).
  9. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung als einen nach dem Gießen in einem Kernraum (2) eines Leichtmetall-Werkstückes (1) verbleibenden Kern (3).
  10. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung als wärmeisolierende und/oder schallabsorbierende Einrichtung, insb. als Aus- oder Verkleidung.
  11. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung als ein energieabsorbierendes Element.
  12. Werkstück nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Verwendung des energieabsorbierenden Elementes in einer Sicherheitseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, insb. Pkw.
  13. Werkstück nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Ausbildung als ein Halbzeug mit im Bereich der neutralen Zone höchsten Konzentration an Schaumkörpern/Kugeln (4).
  14. Werkstück nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmetall-Legierung des Verbund-Werkstoffes faser- oder partikelverstärkt ist.
  15. Werkstück nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern und Schaumkörper/Kugeln zu einer Preform vereint sind.
  16. Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
    daß die aus Mineralschaum gebildeten Schaumkörper als Schüttung in eine vorbestimmte Form mit einer Materialtemperatur von 1100 - 700°C nach der Schäum-Prozeßstufe eingetragen und
    mit einer Leichtmetall-Legierung zur formbestimmenden Verbindung getränkt werden.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
    daß die aus Mineralschaum gebildeten Schaumkörper als Schüttung mit einer Materialtemperatur von 1100 - 700°C nach der Schäum-Prozeßstufe kontinuierlich in Formen oder in eine Verteilungsvorrichtung zu den Formen eingetragen werden, wobei
    die Schaumkörper kontinuierlich mit einer zugeführten Leichtmetall-Schmelze getränkt werden zur Verschmelzung der Schaumkörper zu einzelnen oder endlosen Formteilen (Platten, Halbzeuge).
  18. Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
    daß die aus Mineralschaum gebildeten Schaumkörper als Schüttung mit einer Materialtemperatur von 1100 - 700°C nach der Schäum-Prozeßstufe kontinuierlich in Formen oder in einer Verteilungsvorrichtung zu den Formen eingetragen und
    kontinuierlich mit Pulver einer Leichtmetall-Legierung im Temperaturbereich von 1100 - 700°C unter Luftausschluß oder unter Schutzgas (CO2, N2) paniert werden, wobei
    ein anschließendes Wiedererhitzen der Schaumkörper mit codierter Leichtmetall-Oberfläche unter Luftausschluß oder unter einem Schutzgas auf eine Temperatur zwischen 600 - 1000°C ein Verschmelzen oder ein Versintern der Schaumkörper über die aufgebrachten Oberflächenbeschichtungen bewirkt.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein jeweiliges Werkstück vollständig aus Schaumkorpern mit einem Leichtmetall als Bindemittel oder einem Kern aus Schaumkörpern und einem Leichtmetall als Bindemittel in Kombination mit einer äußeren Umhüllung aus Leichtmetall (Werkstück 1) oder ferner
    einem Kern aus Schaumkörpern und einem Leichtmetall als Bindemittel mit gezielt erzeugten Hohlräumen im Kern (z.B. Gußkern) und einer äußeren Umhüllung aus Leichtmetall hergestellt wird.
EP97120986A 1996-12-19 1997-11-28 Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes Expired - Lifetime EP0849018B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19653149 1996-12-19
DE19653149A DE19653149A1 (de) 1996-12-19 1996-12-19 Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0849018A1 true EP0849018A1 (de) 1998-06-24
EP0849018B1 EP0849018B1 (de) 2002-03-06

Family

ID=7815441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP97120986A Expired - Lifetime EP0849018B1 (de) 1996-12-19 1997-11-28 Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0849018B1 (de)
DE (2) DE19653149A1 (de)
ES (1) ES2171820T3 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1016478A1 (de) * 1998-12-30 2000-07-05 Gut Giesserei Umwelt Technik GmbH Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in Bauteilen
AT500842B1 (de) * 2004-12-23 2006-04-15 Avl List Gmbh Zylinder-kurbelgehäuse für eine brennkraftmaschiene
EP1844881A3 (de) * 2006-04-10 2007-11-21 Kurtz GmbH Verfahren zur Herstellung von offenporigen Bauteilen aus Metall, Kunststoff oder Keramik mit geordneter Schaumgitterstruktur
EP2420335A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-22 Hofmann Ceramic GmbH Verfahren zur Herstellung eines keramischen Metallmatrix-Verbundstoffes sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Formteil

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19908867A1 (de) * 1999-03-01 2000-09-07 Arved Huebler Verbundkörper sowie Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers
DE10035202A1 (de) * 2000-07-20 2002-01-31 Opel Adam Ag Gießverfahren und Gusskern für die Verwendung in diesem Verfahren
DE102009035702A1 (de) * 2009-07-30 2011-02-03 Benteler Automobiltechnik Gmbh Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1571388A1 (de) * 1966-07-18 1970-12-17 Celotex Corp Verfahren zur Herstellung von poroesen keramischen Produkten
US3810773A (en) * 1971-12-02 1974-05-14 Owens Corning Fiberglass Corp Strong light weight,bonded,porous aggregate
US4947924A (en) * 1987-04-10 1990-08-14 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Metal-ceramic composite and method of producing the same
JPH0558760A (ja) * 1991-09-05 1993-03-09 Mitsubishi Materials Corp 多孔質焼結体及びその製造方法
US5329983A (en) * 1991-10-08 1994-07-19 Arnold J. Cook Sealed chamber die castings of metal matrix components
DE4410242A1 (de) * 1994-03-24 1994-08-25 Wolfgang Dipl Ing Jehra Keramische Verklebung und Umhüllung von Blähton
DE4340347A1 (de) * 1993-11-26 1995-06-01 Audi Ag Träger für Kraftfahrzeuge
DE29506090U1 (de) * 1995-04-07 1995-06-01 Dennert Poraver GmbH, 92353 Postbauer-Heng Schallabsorbierender Belag auf einer durchgehenden Tragplatte eines Gleisoberbaus
US5524699A (en) * 1994-02-03 1996-06-11 Pcc Composites, Inc. Continuous metal matrix composite casting

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE942471C (de) * 1952-01-01 1956-05-03 Alfred Graeter Bauelement hoher Festigkeit
DE6948849U (de) * 1969-12-16 1970-04-02 Gassel Reckmann & Co Gerko Wer Fahrzeug-schalldaemmverkleidung aus schaumstoff
US3781170A (en) * 1971-07-15 1973-12-25 Kureha Chemical Ind Co Ltd Lightweight metal composite material and process for producing same
CH582289A5 (de) * 1974-12-18 1976-11-30 Liguori Philippe N Di
DE7720966U1 (de) * 1977-07-05 1977-10-13 Teroson Gmbh, 6900 Heidelberg Schaumstoffstreifen
DE2917687C2 (de) * 1979-05-02 1985-09-12 Audi AG, 8070 Ingolstadt Stoßpolster für Fahrzeuge
DE8700919U1 (de) * 1987-01-21 1987-03-05 H.W. Meckenstock KG, 4020 Mettmann Hitzeschild
DE3816517A1 (de) * 1988-05-14 1989-11-23 Gerd Dr Ing Kellner Leichtmaterial
DE4011948A1 (de) * 1990-04-12 1991-10-17 Alcan Gmbh Verbundgussverfahren
US5041472A (en) * 1990-12-19 1991-08-20 Hughes Aircraft Company Syntactic foam energy absorber
DE9301234U1 (de) * 1992-02-20 1993-03-18 Lydall Gerhardi GmbH & Co.KG, 58511 Lüdenscheid Wärme- und Schallisolationsformteil
JP3349186B2 (ja) * 1993-01-12 2002-11-20 富士重工業株式会社 発泡アルミニウム製品の製造法
DE4318540A1 (de) * 1993-06-04 1994-12-08 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Verbundbauteils
GB9414660D0 (en) * 1994-07-20 1994-09-07 Gkn Sankey Ltd An article and method for its production
DE19501508C1 (de) * 1995-01-19 1996-04-25 Lemfoerder Metallwaren Ag Bauteil für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
DE29504011U1 (de) * 1995-03-09 1995-06-14 Deutsche Basaltsteinwolle GmbH, 37120 Bovenden Formkörper

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1571388A1 (de) * 1966-07-18 1970-12-17 Celotex Corp Verfahren zur Herstellung von poroesen keramischen Produkten
US3810773A (en) * 1971-12-02 1974-05-14 Owens Corning Fiberglass Corp Strong light weight,bonded,porous aggregate
US4947924A (en) * 1987-04-10 1990-08-14 Sumitomo Metal Industries, Ltd. Metal-ceramic composite and method of producing the same
JPH0558760A (ja) * 1991-09-05 1993-03-09 Mitsubishi Materials Corp 多孔質焼結体及びその製造方法
US5329983A (en) * 1991-10-08 1994-07-19 Arnold J. Cook Sealed chamber die castings of metal matrix components
DE4340347A1 (de) * 1993-11-26 1995-06-01 Audi Ag Träger für Kraftfahrzeuge
US5524699A (en) * 1994-02-03 1996-06-11 Pcc Composites, Inc. Continuous metal matrix composite casting
DE4410242A1 (de) * 1994-03-24 1994-08-25 Wolfgang Dipl Ing Jehra Keramische Verklebung und Umhüllung von Blähton
DE29506090U1 (de) * 1995-04-07 1995-06-01 Dennert Poraver GmbH, 92353 Postbauer-Heng Schallabsorbierender Belag auf einer durchgehenden Tragplatte eines Gleisoberbaus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEMICAL ABSTRACTS, vol. 119, no. 6, 9 August 1993, Columbus, Ohio, US; abstract no. 54657p, H. SHIMADA: "High-strength lightweight porous ceramics for furnace and sheath materials and their manufacture" page 342; XP000405025 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1016478A1 (de) * 1998-12-30 2000-07-05 Gut Giesserei Umwelt Technik GmbH Verfahren zur Ausbildung von Hohlräumen in Bauteilen
AT500842B1 (de) * 2004-12-23 2006-04-15 Avl List Gmbh Zylinder-kurbelgehäuse für eine brennkraftmaschiene
EP1844881A3 (de) * 2006-04-10 2007-11-21 Kurtz GmbH Verfahren zur Herstellung von offenporigen Bauteilen aus Metall, Kunststoff oder Keramik mit geordneter Schaumgitterstruktur
US7588069B2 (en) 2006-04-10 2009-09-15 Kurtz Gmbh Method for manufacturing open porous components of metal, plastic or ceramic with orderly foam lattice structure
EP2420335A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-22 Hofmann Ceramic GmbH Verfahren zur Herstellung eines keramischen Metallmatrix-Verbundstoffes sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Formteil

Also Published As

Publication number Publication date
DE59706548D1 (de) 2002-04-11
DE19653149A1 (de) 1998-06-25
ES2171820T3 (es) 2002-09-16
EP0849018B1 (de) 2002-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19501508C1 (de) Bauteil für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils
EP1392875B1 (de) Verfahren zur herstellung von metall-/metallschaum-verbundbauteilen
EP3439811B1 (de) Verwendung von geschlossen-porigen mikro-kugeln aus expandiertem perlit als füllstoff für die herstellung von formkörpern für die giessereiindustrie
EP1356131B1 (de) Verfahren zur herstellung von metallschaum und danach hergestellter metallkörper
DE3872493T2 (de) Verbundmaterial sowie dazu verwendetes fuellmaterial.
WO2002092261A2 (de) Verfahren zur herstellung von metallformteilen
EP1322483B1 (de) Rad-gussfelge
EP2286941A1 (de) Fahrwerksbauteil für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung
DE69214830T2 (de) Bremssattel
WO2012113428A1 (de) Aluminium-matrixverbundwerkstoff, halbzeug aus dem aluminium-matrixverbundwerkstoff und verfahren zu dessen herstellung
EP0849018B1 (de) Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes
EP1070151B1 (de) Positionierarm für positionier- und bestücksysteme und verfahren zur herstellung von positionierarmen
DE2929845C2 (de)
DE10359784A1 (de) Karosserie oder Karosserieteil für ein Fahrzeug
DE19826848C5 (de) Leichtmetallrad für Kraftfahrzeuge
DE19746164B4 (de) Materialverbund mit einem zumindest abschnittsweise hohlen Profil und Verwendung desselben
EP1323616B1 (de) Fahrzeuglenkrad aus Metallschaum und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004030780A1 (de) Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1425121B1 (de) Verfahren zum herstellen von gussstücken, formsand und seine verwendung für die durchführung des verfahrens
DE3018694A1 (de) Verfahren zur herstellung von maschinen-, apparate- und instrumententeilen
DE19911213C1 (de) Verbundbauteil und Verfahren zur Herstellung des Verbundbauteiles
EP2332671A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kraftfahrzeugbauteils
DE112018000344T5 (de) Gegossener aluminium- oder magnesiumschaumeinsatz
DE19918908A1 (de) Kern für in Gußtechnik hergestellte Bauteile und Herstellverfahren dazu
CH674719A5 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE ES FR GB IT

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17P Request for examination filed

Effective date: 19981214

AKX Designation fees paid

Free format text: DE ES FR GB IT

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE ES FR GB IT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010212

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAG Despatch of communication of intention to grant

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS AGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE ES FR GB IT

REF Corresponds to:

Ref document number: 59706548

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20020411

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20020409

ET Fr: translation filed
REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2171820

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20021209

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 19

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20161124

Year of fee payment: 20

Ref country code: DE

Payment date: 20161119

Year of fee payment: 20

Ref country code: FR

Payment date: 20161124

Year of fee payment: 20

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20161124

Year of fee payment: 20

Ref country code: ES

Payment date: 20161124

Year of fee payment: 20

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R071

Ref document number: 59706548

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: PE20

Expiry date: 20171127

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20171127

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FD2A

Effective date: 20180508

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF EXPIRATION OF PROTECTION

Effective date: 20171129