DE10252157B4

DE10252157B4 - Flächiges Verbundmaterial sowie Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE10252157B4
Application number: DE10252157A
Authority: DE
Inventors: Silke Cremer; Frank Meyer
Original assignee: Haver and Boecker OHG
Current assignee: Haver and Boecker OHG
Priority date: 2002-11-09
Filing date: 2002-11-09
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2022-11-10
Also published as: FR2846905B1; DE10252157A1; FR2846905A1; ITGE20030086A1

Abstract

Flächiges Verbundmaterial (10), vorzugsweise in Form eines Halbzeuges, welches aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Materiallagen (11, 12, 13) besteht, von denen wenigstens eine Materiallage eine an einer Trägermateriallage (11) festgelegte Drahtgewebelage (12, 13) ist, wobei die Verbindung dieser Materiallagen (11, 12, 13) durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist, deren Schmelzpunkt derart geringer ist als die der Komponenten der betreffenden Materiallage (11, 12, 13), so dass die Formbeständigkeit der Materiallagen (11, 12, 13) bei der Wärmebehandlung zur Bildung der Schmelze gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen (11, 12, 13) infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Verbundmaterial, vorzugsweise in Form eines Halbzeuges, welches aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Materiallagen besteht, von denen mindestens eine Materiallage eine an einer Trägermateriallage festgelegte Drahtgewebelage ist, wobei die Verbindung dieser Materiallagen durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist, deren Schmelzpunkt derart geringer ist als die der Komponenten der betreffenden Materiallage, so dass die Formbeständigkeit der Materiallagen bei der Wärmebehandlung zur Bildung der Schmelze gegeben ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials.
Das in Rede stehende Verbundmaterial könnte auch als Laminat bezeichnet werden. In bevorzugter Ausführung wird das Verbundmaterial einseitig mit einem nichtmetallischen Werkstoff, vorzugsweise Polytetrafluorethylen beschichtet. Es kann dann eine Weiterverarbeitung zu einem Konstruktionselement erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass das Verbundmaterial zunächst geformt wird und dass dann die Beschichtung mit einem geeigneten Werkstoff erfolgt. Die bislang bekannten Materialien haben sich zwar bewährt, nachteilig ist jedoch, dass eine relativ hohe Menge von Beschichtungsmaterial, beispielsweise Polytetrafluorethylen, benötigt wird. Derartige Materialien sind relativ teuer, da es sich um hochwertige Materialien handelt.
Aus der EP 1 046 492 A2 ist ein Verbundmaterial bekannt, welches wenigstens eine Drahtgewebelage enthält, wobei die Verbindung der Materiallagen durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist. Die Verbindung der Materiallagen soll durch ein niedrigschmelzendes Matrixmetall erfolgen. Die Zwischenräume jeder Drahtgewebelage werden vollständig mit diesem niedrigschmelzenden Matrixmaterial gefüllt. Außerdem werden noch Deckschichten gebildet, so dass sämtliche Materiallagen innerhalb dieses niedrigschmelzenden Matrixmaterials liegen. Als Matrixmaterial kommt bevorzugt Zink in Betracht. Das Verbundmaterial enthält einen Grundwerkstoff, welcher vorzugsweise ein Drahtgewebe, ein Drahtgeflecht oder ein Drahtgestrick ist. Nach der Reinigung und dem Auftragen eines Flussmittels in ein Schmelzbad werden diese Materialien in ein Schmelzbad mit einer Temperatur von 435°C–470°C getaucht. Die Verweilzeit liegt zwischen 1 und 10 Sekunden. Dadurch werden die Deckschichten gebildet, wobei das Material anschließend senkrecht aus dem Schmelzbad gezogen und das überschüssige Zink abgestreift oder abgeblasen wird. Anschließend wird das Verbundmaterial einem Kühlprozess unterzogen, woraufhin letztlich dieses Verbundmaterial gewalzt wird, um eine vorgegebene Dicke in möglichst engen Toleranzen zu erreichen. Dieses Verbundmaterial ist äußerst kosten- und materialintensiv, da zur Verbindung der Drahtgewebelage mit der Trägermaterialbahn das Drahtgewebe vollständig mit dem Matrixmaterial ausgefüllt wird. Darüber hinaus ist das Herstellverfahren ebenfalls äußerst aufwendig, bedingt durch das Tauchverfahren mit dem anschließenden Kühlprozess.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein flächiges Verbundmaterial der eingangs näher beschriebenen Art so zu gestalten, dass die Menge des Beschichtungsmaterials gesenkt wird.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich umzusetzendes Verfahren zum Herstellen derartiger Verbundmaterialien aufzuzeigen.
Die auf das Verbundmaterial gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert ist.
Die Beschichtung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial an der Seite, an der die Drahtgewebelage beziehungsweise die Drahtgewebelagen angeordnet sind. Durch das Drahtgewebe wird eine äußerst raue oder unebene Fläche geschaffen, so dass die Verbindung mit dem Beschichtungsmaterial recht innig ist. Dadurch kann auch die Dicke der Beschichtung reduziert werden, so dass eine minimale Menge des Beschichtungsmaterials benötigt wird. Das Drahtgewebe ist in bevorzugter Ausführung aus Metall gefertigt, beispielsweise aus Stahl. Dadurch wird sinngemäß auch noch eine Verstärkungsmateriallage oder mehrere Verstärkungsmateriallagen geschaffen, so dass die daraus hergestellten Bauteile je nach Verwendungszweck entweder minimale Abmessungen haben oder größere Belastungen aufnehmen können, als die bislang bekannten Verbundmaterialien. Die die Verbindung zwischen der Trägermateriallage und der Drahtgewebelage herstellende Schmelze sollte aus einem Material bestehen, dessen Schmelzpunkt relativ gering ist. Da es sich bei dem Verbundmaterial um ein metallisches Material handelt, sollte die Schmelze ebenfalls aus Metall bestehen. Die Trägermateriallage sollte ebenfalls aus Metall, vorzugsweise aus Stahl bestehen. Als Ausgangsmaterial wird dann eine Blechplatte oder eine Lochplatte verwendet.
Sinngemäß wird durch die Wärmebehandlung die Komponente mit den geringsten Schmelzpunkt ausgeschieden. Die Schmelzpunkte der restlichen Komponenten sollten jedoch so groß sein, dass die Formstabilität der Materiallagen bei der Wärmebehandlung erhalten bleibt. Eine metallische Schmelze bildet auch noch den Vorteil, dass aus der Trägermateriallage und der Drahtgewebelage bzw. der Drahtgewebelagen nach dem Aushärten oder Erstarren der Schmelze ein Fügeteil gebildet wird, welches als einstückig angesehen werden kann.
Das Verbundmaterial lässt sich in besonders einfacher Weise fertigen, wenn die Schmelze aus wenigstens einer Komponente des Werkstoffes der Trägermateriallage und/oder wenigstens einer Drahtgewebelage in Folge der Wärmebehandlung gebildet ist.
Bevorzugt kommt für die Schmelze Zinn, eine Zinnlegierung, Zinnbronze oder dergleichen in Frage. Die Materiallagen und der Werkstoff der Schmelze sind so aufeinander abgestimmt, dass bei der Wärmebehandlung eine Diffusion erfolgt. Dies gilt allerdings nur, wenn die Schmelze aus einer Komponente des Werkstoffes gebildet wird. Ferner ist noch vorteilhaft, wenn jede Drahtgewebelage als Feingewebe ausgebildet ist, deren Maschenweite so ausgelegt ist, dass die Drahtgewebelage bzw. die Drahtgewebelagen für die Schmelze eine Kapillarwirkung erzielt wird.
Die auf das Verfahren gerichtete Aufgabe wird gelöst, indem die Trägermateriallage und die Drahtgewebelage bzw. die Drahtgewebelagen lagegerecht zusammengeführt werden, und dass dieser Lagenverbund kontinuierlich durch einen Durchlaufofen bei einer bestimmten Temperatur geführt wird, so dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen herausdiffundiert ist.
Durch den kontinuierlichen Durchlauf durch den Ofen ergibt sich in vorteilhafter Weise eine relativ hohe Leistung, das heißt, die pro Zeiteinheit miteinander verschmolzenen Materiallagen ergeben eine große Länge. Die Wärmebehandlung erfolgt sauerstofffrei oder annähernd sauerstofffrei. Dadurch werden Verzunderungen der metallischen Materiallagen verhindert. Je nach Verwendungszweck des Verbundmaterials kann es vorteilhaft sein, wenn vor der Wärmebehandlung eine mechanische, spanlose Bearbeitung der Materialbahnen erfolgt. Dies kann beispielsweise Richten, Walzen und dergleichen sein. Dadurch kann gegebenenfalls die Haftfestigkeit der Materiallagen untereinander verbessert werden.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verbundmaterial als Abschnitt in einer Schnittdarstellung.
Das in der 1 dargestellte Verbundmaterial 10 besteht aus einer Blechplatte oder einer Lochplatte 11, die die Trägermateriallage bildet. In nicht dargestellter Weise ist diese Blechplatte 11 mit zwei Drahtgewebelagen 12, 13 durch eine nicht dargestellte Schmelze verbunden. Die Schmelze ist aus Gründen der vereinfachten Darstellung nicht gezeichnet. Die 1 zeigt, dass die der Blechplatte 11 zugewandte Drahtgewebelage 12 eine größere Maschenweite hat als die der Blechplatte 11 abgewandte Drahtgewebelage 13. Als Drahtgewebelage kommt ein Feingewebe in Betracht, damit bei der Wärmebehandlung eine Kapillarwirkung erzielt wird. Aus Gründen einer besseren Darstellung ist das Verbundmaterial 10 in vergrößerter Darstellung gezeichnet. Sofern noch mehr Drahtgewebelagen verwendet werden, sollten deren Maschenweiten zu der der Blechplatte 11 abgewandten Seite von Lage zu Lage kleiner werden. Die Blechplatte 11 und die Drahtgewebelagen 12, 13 bestehen zweckmäßigerweise aus einem metallischen Material, welches einen bestimmten Anteil von Zinn, einer Zinnlegierung oder Zinnbronze enthält. Anstelle einer Blechplatte kann als Trägermateriallage auch eine Platte aus Streckmetall verwendet werden.

Claims

Flächiges Verbundmaterial (10), vorzugsweise in Form eines Halbzeuges, welches aus mindestens zwei fest miteinander verbundenen Materiallagen (11, 12, 13) besteht, von denen wenigstens eine Materiallage eine an einer Trägermateriallage (11) festgelegte Drahtgewebelage (12, 13) ist, wobei die Verbindung dieser Materiallagen (11, 12, 13) durch eine ausgehärtete Schmelze gebildet ist, deren Schmelzpunkt derart geringer ist als die der Komponenten der betreffenden Materiallage (11, 12, 13), so dass die Formbeständigkeit der Materiallagen (11, 12, 13) bei der Wärmebehandlung zur Bildung der Schmelze gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen (11, 12, 13) infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert ist.
Flächiges Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus wenigstens einer Komponente des Werkstoffes der Trägermateriallage (11) und/oder wenigstens einer Drahtgewebelage (12, 13) in Folge der Wärmebehandlung gebildet ist.
Flächiges Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtgewebelage beispielsweise die Drahtgewebelagen (12, 13) Feindrahtgewebe mit einer derartigen Maschenweite sind, dass eine Kapillarwirkung für die Schmelze bewirkt wird.
Flächiges Verbundmaterial nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermateriallage (11) als Blechplatte, als Lochblechplatte oder Streckmetallplatte aus einem metallischen Werkstoff ausgebildet ist, und dass jede Drahtgewebelage (12, 13) aus einem Metall besteht.
Flächiges Verbundmaterial nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erstarrte Schmelze Zinn, eine Zinnlegierung, Zinnbronze oder ein gleichwertiger Werkstoff ist.
Verfahren zur Herstellung eines flächigen Verbundmaterials, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägermateriallage (11) und die Drahtgewebelage bzw. Drahtgewebelagen (12, 13) lagegerecht zusammengeführt werden, und dass dieser Lagenverbund kontinuierlich durch einen Durchlaufofen bei einer bestimmten Temperatur geführt wird, so dass die Schmelze als Komponente aus wenigstens einer der Materiallagen (11, 12, 13) infolge der Wärmebehandlung herausdiffundiert.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung der Materiallagen (11, 12, 13) sauerstofffrei erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Wärmebehandlung der Materiallagen (11, 12, 13) eine mechanische, spanlose Bearbeitung erfolgt.