EP0849018B1 - 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

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EP0849018B1
EP0849018B1 EP97120986A EP97120986A EP0849018B1 EP 0849018 B1 EP0849018 B1 EP 0849018B1 EP 97120986 A EP97120986 A EP 97120986A EP 97120986 A EP97120986 A EP 97120986A EP 0849018 B1 EP0849018 B1 EP 0849018B1
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foam
metal
light
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workpiece according
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EP97120986A
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Klaus Dr. Eigenfeld
Dietmar Hoffmann
Peter Dr. Niedner
Matthias Franke
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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
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    • 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 seal of about 0.6-0.7 grams per cc.
  • a light material is also known from the generic DE-A 38 16 517, whose body forming a workpiece of any material in its interior has hollow balls arranged relatively densely packed. This, for example prepared according to the method described in column 1 of DE-A 43 30 347 Hollow balls are used for the formation of a high pressure-resistant lightweight workpiece to manufacture the pressure loads from expensive, high-quality material, such as nickel, molybdenum, tungsten or copper or made of 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 lightweight training to show what is solved with claim 1.
  • the advantage of the invention lies in the use of pourable filling bodies from a mineral show, 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.
  • the compressive strength of the shells of the foam body can also be increased by a above-mentioned DE-P 19545 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 impregnation with a light metal alloy made of Al or Ms.
  • 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 Bolt, a threaded blind hole etc. in the in the recess after the Impregnation remaining casting 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 residual heavy metal set below 0.1% are.
  • 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 shown workpiece.
  • 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.
  • foam bodies 4 are preferably predetermined by one foaming process
  • a silicate is preferred Mineral foam according to DE-P 195 45 187 use for the formation of Foam bodies 4, the open or closed surface of each a shell is associated with a larger-pore inner core in the manner of an integral foam communicates. This combination is at low density achieved high strength, in particular compressive strength.
  • 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, where for reasons of strength on the one hand and handling on the other the design of the foam body 4 as balls 4 has proven advantageous with each a diameter of 0.5 - 16 mm.
  • An advantageous embodiment of the casting core 3 also results from one of Foam bodies 4 recessed area 5 for arranging a functional device 6, such as a screw bolt or a threaded blind hole 7 in the in the recess 5 casting metal remaining after the metal impregnation. Can continue with the Impregnation of the foam body 4 by the aluminum alloy also a core bearing 8 is formed his.
  • a functional device 6 such as a screw bolt or a threaded blind hole 7 in the in the recess 5 casting metal remaining 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.
  • this mineral foam a casting core 3 from high compressive strength and reduced weight with a density of 0.3 grams each cc 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 e.g. 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 Mold with a material temperature of 1100 - 700 ° C after the foaming process step entered 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, the workpieces made entirely of mineral foam bodies with a light metal as a binder or a core of mineral foam bodies and one Light metal as a binder in combination with an outer enclosure
  • 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, especially a car.
  • a such element in a chassis structure or in a body side Be arranged bumper.
  • 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 to 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 step continuously in molds or in a distribution device to the molds and are continuously using Powder of a light metal alloy in the temperature range from 1100 - 700 ° C below Excluded air or protective gas (CO2, N2) breaded.
  • Subsequent reheating the mineral foam body with coded light metal surface underneath Exclusion of air or under a protective gas to a temperature between 600 - 1000 ° C results in a fusion or sintering of the foam body over the applied Surface coatings.
  • the foam body connecting the shape determining Light metal alloy of the composite material to increase the Strength be fiber and / or particle reinforced. It is preferably made of fibers and the foam bodies formed a preform, which then with the light metal alloy is treated or soaked.

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  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Finishing Walls (AREA)

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 Dichtung 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 Werkstück 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 30 347 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 Keramik.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Leichtbau-Werkstück von hoher Festigkeit ein in der Herstellung kostengünstiges schüttfähiges Füll-Material für eine leichtgewichtige Ausbildung aufzuzeigen, was mit dem Patentanspruch 1 gelöst ist.
Der Vorteil der Erfindung liegt in der Verwendung von schüttfähigen Füll-Körpern aus einem Mineralschau, 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.
Der in der nicht vorveröffentlichten DE-P 195 45 187 näher beschriebene silikatische Mineralschaum ermöglicht die Ausbildung von Schaumkörpern, 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 vorteilhafter 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 19545 187 beschriebenen Verfahrensschritt durch Keramisieren weiter gesteigert werden.
Zur Ausbildung eines leichtgewichtigen Werkstückes sind die hochfesten Schaumkörper von geringer Dichte mittels Sintern und Tränkung mit einer Leichtmetall-Legierung aus Al oder Ms 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, z.B. 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 silikatischen 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 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 z.B. 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 aus Keramik von relativ geringem Gewicht mittels einer formbestimmenden Bindung durch ein Metall das Werkstück bilden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Füll-Körper aus einem silikatischen Mineralschaum von geringer Masse als Schaumkörper (4) mit feinporiger bis grobporiger Struktur im Inneren und mit einer offenen bis geschlossenen äußeren Oberfläche gebildet sind, wobei
    die Schaumkörper (4) mittels Tränkung mit einer LeichtmetallSchmelze einer Aluminium-Legierung oder einer Magnesium-Legierung formbestimmend verbunden sind.
  2. Werkstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die 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 Tränkung 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 6, 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 % Fe 203, 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 % Fe203, 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 /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 Schaumkörpern 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)

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DE19653149A DE19653149A1 (de) 1996-12-19 1996-12-19 Werkstück aus einem Leichtbau-Werkstoff und Verfahren zur Herstellung des Werkstückes

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