DE102016200121B3

DE102016200121B3 - Method and device for producing a component

Info

Publication number: DE102016200121B3
Application number: DE102016200121.3A
Authority: DE
Inventors: Oliver Kast; Florian Dörr; Mathias Liewald; Christian Bonten
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-09

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines einen Kunststoffanteil und einen Metallanteil aufweisenden Bauteils (1), wobei sich in einem Hohlraum (4) eines Metallbauteils (3) ein Kunststoffmaterial (5) befindet, und wobei das Metallbauteil (3) mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial (5) derart umgeformt wird, dass durch die bei dem Umformen auftretenden Scherkräfte das Kunststoffmaterial (5) zumindest angeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) des Metallbauteils (3) wenigstens einen Bereich mit einer erhöhten Oberflächenrauigkeit und/oder einer Wendelstruktur aufweist.Method for producing a component (1) having a plastic component and a metal component, wherein a plastic material (5) is located in a cavity (4) of a metal component (3), and wherein the metal component (3) is in contact with the plastic material (5 ) is reshaped in such a way that the plastic material (5) is at least melted by the shear forces occurring during the forming, characterized in that the cavity (4) of the metal component (3) has at least one area with an increased surface roughness and / or a helical structure.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines einen Kunststoffanteil und einen Metallanteil aufweisenden Bauteils. The invention relates to a device and a method for producing a plastic component and a metal component having component.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Verbundbauteilen aus Metall und Kunststoff, also Bauteilen, die einen Kunststoffanteil und einen Metallanteil aufweisen, bekannt. Solche Verbundbauteile werden als Hochleistungsbauteile in unterschiedlichen Anwendungen und mit unterschiedlichen Kombinationen von Werkstoffen eingesetzt, deren spezifische Eigenschaften in bestimmten Kombinationen ein breites Funktions- und Anwendungsspektrum ermöglichen. Beispiele für den Einsatz solcher Verbundbauteile sind der Schallschutz, die Oberflächenveredelung oder allgemein der Leichtbau. From the general state of the art, different methods for the production of composite components of metal and plastic, ie components having a plastic content and a metal content, known. Such composite components are used as high-performance components in different applications and with different combinations of materials whose specific properties in certain combinations enable a broad range of functions and applications. Examples of the use of such composite components are sound insulation, surface finishing or lightweight construction in general.

Um Bauteile mit einem Kunststoffanteil und einem Metallanteil herzustellen, ist es möglich, ein Kunststoffbauteil und ein Metallbauteil jeweils separat voneinander herzustellen und die beiden Bauteile anschließend zu montieren. To produce components with a plastic content and a metal content, it is possible to produce a plastic component and a metal component separately from each other and then to assemble the two components.

Des Weiteren ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, ein einen Kunststoffanteil und einen Metallanteil aufweisendes Verbundblech zu walzen und anschließend umzuformen. Furthermore, it is known from the general state of the art to roll a plastic part and a metal part exhibiting composite sheet and then to reshape.

Schließlich ist auch die Fertigung eines metallischen Halbzeugs und ein anschließendes Montage- oder Verbund-Spritzgießen bekannt. Hierzu wird beispielsweise in der EP 2 759 423 A1 ein Querlenker aus faserverstärktem Kunststoff beschrieben, bei dem ein Kunststoffformteil durch Fließpressen von Fasern enthaltendem Kunststoff hergestellt wird, wobei Lagerelemente vorgesehen sind, die durch Fließpressen des Kunststoffs stoffschlüssig eingefasste Lagerbuchsen oder Lagerschalen aufweisen. Finally, the production of a metallic semi-finished product and a subsequent assembly or composite injection molding is known. For this purpose, for example, in the EP 2 759 423 A1 a wishbone of fiber-reinforced plastic described, in which a plastic molded part is produced by extrusion of fiber-containing plastic, wherein bearing elements are provided which have materially enclosed by extrusion of the plastic bearing bushes or bearing shells.

Sämtliche dieser bekannten Verfahren weisen jedoch stets mindestens zwei vollkommen unterschiedliche Verfahrensschritte auf, was die bekannten Verfahren meist recht aufwendig macht. Ein weiteres Problem sind die bei den bekannten Verfahren auftretenden Transportwege, da meist unterschiedliche produzierende Unternehmen an den einzelnen Verfahrensschritten beteiligt sind und daher Rohteile oft über größere Entfernungen zwischen den Unternehmen transportiert werden müssen. However, all of these known methods always have at least two completely different method steps, which makes the known methods usually quite expensive. Another problem is the transport paths occurring in the known method, since usually different manufacturing companies are involved in the individual process steps and therefore raw parts often have to be transported over long distances between the companies.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind aus der Pressemitteilung der Universität Stuttgart, IKT KUNSTSTOFF TECHNIK STUTTGART vom 01.06.2015: "IKT und IFU (Universität Stuttgart): Hybride Kunststoff-Metallbauteile fließpressen" bekannt. A generic method and a corresponding device are known from the press release of the University of Stuttgart, ICT KUNSTSTOFF TECHNIK STUTTGART from 01.06.2015: "ICT and IFU (University of Stuttgart): Hybrid plastic-metal components extrusion molding" known.

In der JP S55-130 329 A ist ein Fließpressverfahren beschrieben, bei dem Kunststoffteile in einen Hohlraum eines Metallkörpers eingeschmolzen und mittels eines Deckels verschlossen werden. In the JP S55-130 329 A is described an extrusion molding process in which plastic parts are melted into a cavity of a metal body and sealed by means of a lid.

Die DE 73 22 606 U beschreibt einen Pressblock zur Herstellung von draht- oder faserverstärkten Bauteilen, der aufgeheizt und anschließend gepresst wird. The DE 73 22 606 U describes a press block for the production of wire or fiber reinforced components, which is heated and then pressed.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines einen Kunststoffanteil und einen Metallanteil aufweisenden Bauteils zu schaffen, das einfach, schnell und mit geringem Fertigungsaufwand auszuführen ist. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a plastic component and a metal component comprising component, which is simple, fast and with low production costs.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine gemeinsame Umformung des Kunststoffanteils und des Metallanteils vorgenommen, wobei durch das Einbringen von Scherenergie während des Umformens der Kunststoffanteil zumindest angeschmolzen bzw. erweicht und gegebenenfalls auch versintert oder komplett verschmolzen wird. Dabei erfolgt also im Gegensatz zu bekannten Lösungen die Umformung des Kunststoffanteils und des Metallanteils des Verbundbauteils simultan und nicht sequenziell, d.h. es ist im Prinzip lediglich ein Arbeitsgang zur Herstellung eines fertigen Bauteils notwendig. Dies ermöglicht neben der Reduzierung von Fertigungsschritten auch ein erhebliches Potenzial zur Einsparung von Energie, da beispielsweise der Einsatz einer separaten Plastifiziereinheit zur Erwärmung und Plastifizierung des Kunststoffmaterials nicht mehr notwendig ist. Dadurch kann die Fertigung des den Kunststoffanteil und den Metallanteil aufweisenden Verbundbauteils direkt bei einem Unternehmen, beispielsweise einem auf die Metallumformung spezialisierten Unternehmen, durchgeführt werden, da ein Bezug von Halbzeugen entfallen kann. In the method according to the invention, a common deformation of the plastic portion and the metal portion is carried out, wherein the plastic component is at least fused or softened by the introduction of shear energy during forming and optionally also sintered or completely fused. Thus, in contrast to known solutions, the forming of the plastic component and the metal component of the composite component takes place simultaneously and not sequentially, ie. In principle, only one operation is necessary for producing a finished component. In addition to the reduction of manufacturing steps, this also allows a considerable potential for saving energy, since, for example, the use of a separate plasticizing unit for heating and plasticizing the plastic material is no longer necessary. As a result, the production of the plastic component and the metal component having composite component directly from a company, for example, a company specializing in metal forming companies, carried out as a reference of semi-finished products can be omitted.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einem eine metallische Oberfläche und einen Kunststoffkern aufweisenden Bauteil, das einerseits eine geringe Masse und andererseits eine sehr verschleißfeste Oberfläche aufweist. Durch den Kunststoffanteil werden außerdem auch die Dämpfungseigenschaften des mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Bauteils verbessert. Der Metallanteil dagegen ermöglicht eine verbesserte Wärmeleitfähigkeit des Bauteils. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich demnach Bauteile herstellen, die mit anderen Verfahren nicht oder nur mit sehr großen Schwierigkeiten hergestellt werden könnten. The inventive method leads to a metal surface and a plastic core having component, on the one hand a low mass and on the other hand has a very wear-resistant surface. The plastic content also improves the damping properties of the component produced by the method according to the invention. The metal content, however, allows improved thermal conductivity of the component. Accordingly, it is possible with the method according to the invention to produce components which could not be produced by other methods or only with great difficulty.

Um die Scherkräfte noch zu erhöhen und dadurch das Auf- bzw. Verschmelzen des Kunststoffmaterials zu begünstigen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Hohlraum des Metallbauteils wenigstens einen Bereich mit einer erhöhten Oberflächenrauigkeit und/oder einer Wendelstruktur aufweist. In order to further increase the shear forces and thereby promote the melting or melting of the plastic material, it is provided according to the invention that the cavity of the metal component has at least one area with an increased surface roughness and / or a helical structure.

In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kunststoffmaterial in Pulver- oder Granulatform verwendet wird. Die Verwendung eines Pulvers oder Granulats, also das Vorliegen des Kunststoffmaterials in Partikelform, ermöglicht ein sehr einfaches Einbringen desselben in den Hohlraum des Metallbauteils. Des Weiteren tritt auf diese Weise beim Umformen des Metallbauteils eine derartige Reibung zwischen den einzelnen Partikeln des Kunststoffmaterials sowie zwischen den Partikeln des Kunststoffmaterials und der Wandung des Metallbauteils auf, dass sich durch die dabei entstehende Wärme das oben beschriebene An- oder Verschmelzen des Kunststoffmaterials ergibt. Im Falle der Versinterung der einzelnen Partikel des Kunststoffmaterials liegt eine körnige Struktur vor, bei der die einzelnen Körner miteinander verschmolzen, jedoch nicht aufgeschmolzen sind. In a very advantageous development of the invention can be provided that the plastic material is used in powder or granular form. The use of a powder or granules, ie the presence of the plastic material in particle form, allows a very simple introduction of the same into the cavity of the metal component. Furthermore occurs in this way during the forming of the metal component such a friction between the individual particles of the plastic material and between the particles of the plastic material and the wall of the metal component that results from the resulting heat the above-described on or melting of the plastic material. In the case of the sintering of the individual particles of the plastic material is a granular structure in which the individual grains fused together, but not melted.

Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Hohlraum des Metallbauteils vor dem Umformen verschlossen wird, so wird die Prozesssicherheit bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich erhöht und es wird sichergestellt, dass sich der Kunststoffanteil im fertigen Bauteil vollständig innerhalb des Metallanteils befindet. If the cavity of the metal component is closed before forming in a further advantageous embodiment of the invention, the process reliability in carrying out the method according to the invention is substantially increased and it is ensured that the plastic content in the finished component is completely within the metal content.

Um eine Vielzahl unterschiedlicher Bauteile herstellen zu können, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Metallbauteil mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial mittels Kaltfließpressen umgeformt wird. In order to be able to produce a large number of different components, it can further be provided that the metal component with the plastic material located therein is shaped by means of cold extrusion.

Wenn dabei vorgesehen ist, dass das Metallbauteil mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial mittels Rückwärtsfließpressen, Querfließpressen oder Vorwärtsfließpressen umgeformt wird, so wird ein besonders hoher Umformgrad mit einer entsprechend hohen Einbringung von Scherkräften erreicht, was zu einer derartigen Schubbelastung des Kunststoffanteils während der Umformung führt, dass ein An- oder Verschmelzen des Kunststoffmaterials erreicht wird. Gerade beim Rückwärtsfließpressen, insbesondere beim Rückwärts-Kaltfließpressen, ist eine geeignete geometrische Gestaltung des Umformwerkzeugs möglich, die das Einbringen der Scherkräfte in den Kunststoffanteil sicherstellt. If it is provided that the metal component with the plastic material located therein by means of reverse extrusion, transverse extrusion or forward extrusion is formed, so a particularly high degree of deformation is achieved with a correspondingly high contribution of shear forces, resulting in such a shear loading of the plastic content during forming, that a fusion or melting of the plastic material is achieved. Especially in reverse flow extrusion, especially in reverse cold extrusion, a suitable geometric design of the forming tool is possible, which ensures the introduction of shear forces in the plastic content.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Kunststoffmaterial vor dem Umformen vorverdichtet wird. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der in das Kunststoffmaterial eingebrachten Scherkräfte erreicht. A further advantageous embodiment of the invention may consist in that the plastic material is precompressed before forming. In this way, an increase of the shear forces introduced into the plastic material is achieved.

Um das An- oder Verschmelzen des Kunststoffmaterials zu begünstigen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass ein für das Umformen eingesetztes Umformwerkzeug und/oder das Metallbauteil und/oder das Kunststoffmaterial vor dem Umformen erwärmt werden. In order to promote the on or melting of the plastic material, it may further be provided that a forming tool used for forming and / or the metal component and / or the plastic material are heated prior to forming.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 8 gegeben. An apparatus for carrying out the method according to the invention is given in claim 8.

Diese Vorrichtung ermöglicht eine einfache und unkomplizierte Durchführung des Verfahrens. This device enables a simple and uncomplicated implementation of the method.

Dadurch, dass das bewegliche Werkzeugteil als Stempel ausgebildet ist, wobei der Stempel eine kleinere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Hohlraums des Metallbauteils aufweist, ergibt sich eine besonders starke Schubbelastung des Kunststoffanteils, wodurch das für das An- oder Verschmelzen des Kunststoffanteils erforderliche Einbringen von Scherkräften verbessert wird. Durch die geringere Querschnittsfläche des Stempels kommt es bei der Umformung zu einem Fließen sowohl des Metallanteils als auch des Kunststoffanteils entlang des Stempels, sodass hohe Scherkräfte wirken. Eine solche Ausführungsform ist insbesondere für das Rückwärtsfließpressen, insbesondere Rückwärts-Kaltfließpressen, sinnvoll. Characterized in that the movable tool part is formed as a stamp, wherein the punch has a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area of the cavity of the metal component, there is a particularly strong shear load of the plastic component, whereby the required for the arrival or melting of the plastic fraction introduction of shear forces becomes. Due to the smaller cross-sectional area of the punch, during the shaping, both the metal portion and the plastic portion flow along the punch, so that high shear forces act. Such an embodiment is particularly useful for the reverse flow extrusion, in particular reverse cold extrusion.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt. Embodiments of the invention are shown in principle with reference to the drawings.

Es zeigt: It shows:

1 ein Rohteil zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren; 1 a blank for use in the method of the invention;

2 eine alternative Ausführung des Rohteils zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren; und 2 an alternative embodiment of the blank for use in the inventive method; and

3 ein fertiges Bauteil nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a finished component after carrying out the method according to the invention.

1 zeigt ein bei dem Verfahren zur Herstellung eines in 3 dargestellten Bauteils 1 eingesetztes Rohteil 2. Das Rohteil 2 weist ein Metallbauteil 3 auf, das einen Hohlraum 4 aufweist, in dem sich ein Kunststoffmaterial 5 befindet. Das Metallbauteil 3 bildet einen Metallanteil des mit dem nachfolgend beschriebenen Verfahren hergestellten Bauteils 1. Analog bildet das Kunststoffmaterial 5 einen Kunststoffanteil des Bauteils 1. 1 shows a in the process for producing an in 3 represented component 1 inserted blank 2 , The blank 2 has a metal component 3 on, that's a cavity 4 comprising a plastic material 5 located. The metal component 3 forms a metal portion of the component produced by the method described below 1 , Analog forms the plastic material 5 a plastic portion of the component 1 ,

Zunächst wird das Kunststoffmaterial 5 in den Hohlraum 4 des Metallbauteils 3 eingegeben, wozu das Kunststoffmaterial 5 vorzugsweise in Pulver- oder Granulatform vorliegt. Anschließend wird der Hohlraum 4 des Metallbauteils 3 verschlossen. Im vorliegenden Fall weißt das Metallbauteil 3 einen Deckel 6 auf, der den Hohlraum 4 verschließt. Statt des Deckels 6 wäre es auch möglich, das Metallbauteil 3 im Prinzip geschlossen auszuführen und lediglich eine kleine Öffnung zum Zuführen des Kunststoffmaterials 5 in den Hohlraum 4 vorzusehen. First, the plastic material 5 in the cavity 4 of the metal component 3 entered, including the plastic material 5 preferably in powder or granular form. Subsequently, the cavity 4 of the metal component 3 locked. In the present case, the metal component knows 3 a lid 6 on top of the cavity 4 closes. Instead of the lid 6 It would also be possible, the metal component 3 in principle closed and only a small opening for feeding the plastic material 5 in the cavity 4 provided.

Anschließend wird das Metallbauteil 3 mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial 5 umgeformt. Dieses Umformen wird derart durchgeführt, dass durch die bei dem Umformen auftretenden Scherkräfte das Kunststoffmaterial 5 zumindest angeschmolzen wird. Durch die hohe Flächenpressung bei der Umformung verbindet sich der Deckel 6 mit dem restlichen Metallbauteil 3, wobei auch eine Kaltverschweißung auftreten kann. Subsequently, the metal component 3 with the plastic material located therein 5 reshaped. This forming is carried out in such a way that due to the shear forces occurring during the forming, the plastic material 5 at least is melted. Due to the high surface pressure during forming, the lid connects 6 with the rest of the metal component 3 , wherein also a cold welding can occur.

Beispielsweise kann das Metallbauteil 3 mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial 5 mittels Kaltfließpressen, vorzugsweise mittels Rückwärtsfließpressen, insbesondere Rückwärts-Kaltfließpressen, umgeformt werden. Beim Rückwärts-Kaltfließpressen wird eine sehr hohe Scherenergie in das Kunststoffmaterial 5 eingebracht, wodurch es zu einem Fließen nicht nur des Metallbauteils 3, sondern auch des Kunststoffmaterials 5 bei der Umformung kommt. Allerdings sind auch andere Umformverfahren, insbesondere Fließpressverfahren, wie zum Beispiel Querfließpressen oder Vorwärtsfließpressen, zur Herstellung des Bauteils 1 aus dem Rohteil 2 denkbar. For example, the metal component 3 with the plastic material located therein 5 be converted by cold extrusion, preferably by means of reverse extrusion, especially reverse cold extrusion. When reverse cold extrusion is a very high shear energy in the plastic material 5 introduced, causing a flow not only of the metal component 3 but also of the plastic material 5 when forming comes. However, other forming processes, in particular extrusion molding processes, such as, for example, transverse extrusion presses or forward extrusion presses, are also used for producing the component 1 from the blank 2 conceivable.

In 2 ist eine alternative Ausführungsform des Rohteils 2 dargestellt. Hierbei weist der Deckel 6 des Metallbauteils 3 einen Vorsprung 7 auf, der sich in den Hohlraum 4 erstreckt. Durch den Vorsprung 7 wird, je nach Befüllung des Hohlraums 4, das Kunststoffmaterial 5 bereits vor dem Umformen vorverdichtet. Diese Vorverdichtung könnte jedoch auch auf andere Art und Weise, beispielsweise durch Verwenden eines zusätzlichen, nicht zu dem Metallbauteil 3 gehörenden Verdichtungselements, erreicht werden. Des Weiteren kann der Vorsprung 7 auch auf andere als die dargestellte Art und Weise ausgebildet sein und/oder erzeugt werden. Im vorliegenden Fall weist das Metallbauteil 3 einen entsprechenden Rücksprung auf, mit dem der Vorsprung 7 und damit auch der Deckel 6 gegenüber dem Metallbauteil 3 zentriert wird. In 2 is an alternative embodiment of the blank 2 shown. This shows the lid 6 of the metal component 3 a lead 7 on that is in the cavity 4 extends. By the projection 7 will, depending on the filling of the cavity 4 , the plastic material 5 pre-compacted before forming. However, this precompression could also be done in other ways, for example by using an additional, not to the metal component 3 belonging compression element to be achieved. Furthermore, the projection 7 be formed and / or generated in other than the illustrated manner. In the present case, the metal component 3 a corresponding return on, with the projection 7 and thus the lid 6 opposite the metal component 3 is centered.

Die beschriebene Vorverdichtung kann auch in einem zweistufigen Prozess vorgenommen werden, wobei in einem ersten Schritt die Vorverdichtung und in einem zweiten Schritt die eigentliche Umformung erfolgt. Diese beiden Schritte können gegebenenfalls auch auf unterschiedlichen Umformvorrichtungen durchgeführt werden. The pre-compression described can also be carried out in a two-stage process, wherein in a first step, the pre-compression and in a second step, the actual transformation takes place. If appropriate, these two steps can also be carried out on different forming devices.

Des Weiteren zeigt 2 einen Teil eines Umformwerkzeugs 8, nämlich einen Stempel 8a. Der Stempel 8a weist eine kleinere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Hohlraums 4 des Metallbauteils 3 bzw. des sich in dem Hohlraum 4 des Metallbauteils 3 befindenden Kunststoffmaterials 5 auf, was durch die dünnen Linien am Rand des Stempel 8a verdeutlicht wird. Durch diese Ausführung des Stempels 8a werden auf Grund des Fließens des Materials entlang des Stempels 8a sehr hohe Scherkräfte erreicht. Further shows 2 a part of a forming tool 8th namely a stamp 8a , The Stamp 8a has a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area of the cavity 4 of the metal component 3 or in the cavity 4 of the metal component 3 located plastic material 5 on, reflecting the thin lines on the edge of the stamp 8a is clarified. By this execution of the stamp 8a are due to the flow of material along the stamp 8a reached very high shear forces.

Die Geometrie des Stempels 8a bzw. allgemein des Umformwerkzeugs 8 kann dabei so angepasst werden, dass besonders hohe Scherspannungen in das Kunststoffmaterial 5 eingeleitet werden, um ein ausreichendes An- bzw. Auf- bzw. Verschmelzen des Kunststoffmaterials 5 zu erreichen. The geometry of the stamp 8a or in general of the forming tool 8th can be adjusted so that particularly high shear stresses in the plastic material 5 be initiated to a sufficient on or melting or melting of the plastic material 5 to reach.

Um eine bessere Umformung sowie ein verbessertes An- oder Aufschmelzen des Kunststoffmaterials 5 zu erreichen, kann das Umformwerkzeug 8 und/oder das Metallbauteil 3 und/oder das Kunststoffmaterial 5 vor dem Umformen erwärmt werden. Hierfür eingesetzte Einrichtungen sind in den Figuren nicht dargestellt. For a better forming and an improved melting or melting of the plastic material 5 to achieve that, the forming tool 8th and / or the metal component 3 and / or the plastic material 5 be heated before forming. For this purpose used facilities are not shown in the figures.

In 3 ist ein Zustand des Bauteils 1 nach der Umformung dargestellt. Aus einem Vergleich von 3 mit 1 oder 2 ist die Umformung von dem Rohteil 2 zu dem Bauteil 1 und insbesondere die Auswirkungen dieser Umformung auf das Metallbauteil 3 und das Kunststoffmaterial 5 erkennbar. Bei dem Bauteil 1 handelt es sich um ein eine metallische Oberfläche und einen Kunststoffkern aufweisendes Bauteil 1. In 3 is a condition of the component 1 shown after the transformation. From a comparison of 3 With 1 or 2 is the deformation of the blank 2 to the component 1 and in particular the effects of this deformation on the metal component 3 and the plastic material 5 recognizable. In the component 1 it is a component having a metallic surface and a plastic core 1 ,

Bei dem hier durchgeführten Rückwärts-Kaltfließpressen fließt der Werkstoff, im vorliegenden Fall also das Metallbauteil 3 und das Kunststoffmaterial 5, entgegen der durch den Stempel 8a aufgebrachten, in 2 und 3 mit "F" bezeichneten Kraft. In the case of reverse cold extrusion, the material flows, in this case the metal component 3 and the plastic material 5 , opposite to the stamp 8a upset, in 2 and 3 force denoted by "F".

Um das Einbringen von Scherenergie in das Kunststoffmaterial 5 zu verbessern, wozu grundsätzlich darauf geachtet werden sollte, dass das Kunststoffmaterial 5 nicht nur druckbelastet, sondern während des Umformens stark schubbelastet wird, sind die unterschiedlichsten zusätzlichen Maßnahmen denkbar, die auch miteinander kombiniert werden können:
Zum Beispiel kann der Hohlraum 4 des Metallbauteils 3 wenigstens einen nicht dargestellten Bereich aufweisen, der eine erhöhte Oberflächenrauigkeit und/oder eine Wendelstruktur aufweist, wodurch zusätzlich Schubenergie in das Kunststoffmaterial 5 eingebracht wird. To the introduction of shear energy in the plastic material 5 to improve, which basically should be taken to ensure that the plastic material 5 Not only pressure-loaded, but heavily loaded during forming, the various additional measures are conceivable, which can also be combined with each other:
For example, the cavity 4 of the metal component 3 have at least one region, not shown, which has an increased surface roughness and / or a helical structure, which additionally thrust energy into the plastic material 5 is introduced.

Des Weiteren ist es möglich, den Hohlraum 4 konisch auszuführen, um dem Kunststoffmaterial 5 eine gewisse Vorzugsrichtung aufzuerlegen, in welche es bei der Umformung fließt. Falls der Vorsprung 7 vorhanden ist, kann er in diesem Zusammenhang ebenfalls konisch ausgeführt sein. Furthermore, it is possible to use the cavity 4 tapered to the plastic material 5 to impose a certain preferred direction, in which it flows during the forming. If the lead 7 is present, it may also be conical in this context.

Eine Erhöhung der Scherkräfte kann auch erreicht werden, wenn die Wandung des Metallbauteils 3 verringert wird. An increase in the shear forces can also be achieved if the wall of the metal component 3 is reduced.

Auch durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Umformwerkzeugs 8 bei der Umformung wird einen Erhöhung der in das Kunststoffmaterial 5 eingebrachten Scherenergie erreicht. Also by increasing the speed of the forming tool 8th During forming, there will be an increase in the plastic material 5 introduced shear energy achieved.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines einen Kunststoffanteil und einen Metallanteil aufweisenden Bauteils (1), wobei sich in einem Hohlraum (4) eines Metallbauteils (3) ein Kunststoffmaterial (5) befindet, und wobei das Metallbauteil (3) mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial (5) derart umgeformt wird, dass durch die bei dem Umformen auftretenden Scherkräfte das Kunststoffmaterial (5) zumindest angeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) des Metallbauteils (3) wenigstens einen Bereich mit einer erhöhten Oberflächenrauigkeit und/oder einer Wendelstruktur aufweist. Method for producing a component comprising a plastic part and a metal part ( 1 ), wherein in a cavity ( 4 ) of a metal component ( 3 ) a plastic material ( 5 ), and wherein the metal component ( 3 ) with the plastic material ( 5 ) is formed such that by the shear forces occurring during the forming, the plastic material ( 5 ) is at least fused, characterized in that the cavity ( 4 ) of the metal component ( 3 ) has at least one region with an increased surface roughness and / or a helical structure.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (5) in Pulver- oder Granulatform verwendet wird. Method according to claim 1, characterized in that the plastic material ( 5 ) is used in powder or granular form.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (4) des Metallbauteils (3) vor dem Umformen verschlossen wird. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the cavity ( 4 ) of the metal component ( 3 ) is closed before forming.

Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallbauteil (3) mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial (5) mittels Kaltfließpressen umgeformt wird. Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the metal component ( 3 ) with the plastic material ( 5 ) is formed by cold extrusion.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallbauteil (3) mit dem sich darin befindenden Kunststoffmaterial (5) mittels Rückwärtsfließpressen, Querfließpressen oder Vorwärtsfließpressen umgeformt wird. Method according to claim 4, characterized in that the metal component ( 3 ) with the plastic material ( 5 ) is converted by means of backward extrusion presses, transverse extrusion presses or forward extrusion presses.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (5) vor dem Umformen vorverdichtet wird. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the plastic material ( 5 ) is precompressed before forming.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein für das Umformen eingesetztes Umformwerkzeug (8) und/oder das Metallbauteil (3) und/oder das Kunststoffmaterial (5) vor dem Umformen erwärmt werden. Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a forming tool used for forming ( 8th ) and / or the metal component ( 3 ) and / or the plastic material ( 5 ) are heated before forming.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem Umformwerkzeug (8), welches wenigstens ein bewegliches Werkzeugteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Werkzeugteil als Stempel (8a) ausgebildet ist, wobei der Stempel (8a) eine kleinere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Hohlraums (4) des Metallbauteils (3) aufweist. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 7 with a forming tool ( 8th ), which has at least one movable tool part, characterized in that the movable tool part as a punch ( 8a ) is formed, wherein the stamp ( 8a ) has a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area of the cavity ( 4 ) of the metal component ( 3 ) having.