DE2314285A1 - PROCESS FOR MANUFACTURING FIBER-REINFORCED METAL COMPONENTS - Google Patents

Description

Anmelder: Feiten & Guiileaume Carlswerk - Aktiengesellschaft 5 Köln 80 Schanzenstraße 24Applicant: Feiten & Guiileaume Carlswerk - Aktiengesellschaft 5 Cologne 80 Schanzenstrasse 24

Fl 4101 5 Köln-Mülheim, den 20. März 1973 Fl 4101 5 Cologne-Mülheim, March 20, 1973

Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Metallbauteilen Zusatz zu Patent ... (P 22 kj> 199.8)Process for the production of fiber-reinforced metal components Addition to patent ... (P 22 kj> 199.8)

Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Metallprofile, bei dem mit Metall überzogene kontinuierliche Fasern oder Faserbündel oder mit Kurzfasern verstärkte kontinuierliche Metalldrähte zunächst zusammengeschlagen, beispielsweise parallel zusammengeführt oder verseilt werden und anschließend durch Preßschweißen in einer Preßmatrize, gegebenenfalls unter Erwärmung, profiliert werden.The main patent relates to a process for the production of fiber-reinforced metal profiles, in which coated with metal continuous fibers or fiber bundles or continuous metal wires reinforced with short fibers for example, are brought together or stranded in parallel and then by pressure welding in a press die, if necessary with heating, be profiled.

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Das Hauptpatent geht davon aus, daß Fasern mit einer geeignet dicken Schicht des Matrix^erkstoffes überzogen weröen, um da;· spätere Verpressen zu Bauteilen unter gleichzeitiger definierter Orientierung der Fasern zu erleichtern oder zu verbessern. Der Verfahrensschritt der Beschichtung von Fasern ist nur* mit aufwendigen Technologien möglich, die darüber hinaus die Gefahr in sich bergen, daß die Fasern durch die oft erforderliche hohe Temperatur geschädigt oder in ihrer mechanischen Festigkeit stark geschwächt werden.The main patent assumes that fibers are coated with a suitably thick layer of the matrix material in order to to facilitate or improve subsequent pressing into components while simultaneously defining the orientation of the fibers. Of the The process step of coating fibers is only * laborious Technologies are possible which, moreover, harbor the risk that the fibers will be damaged by the often required high Temperature damaged or their mechanical strength is greatly weakened.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Herstellung faserverstärkter Metallbauteile, insbesondere für die kontinuierliche Herstellung von langfaserverstärkten Metallprofilen, ein Verfahren zu schaffen, das den aufwendigen, getrennten Verfahrensschritt der Beschichtung von Endlosfasern, die im folgenden Fäden oder Verstärkungsfaden genannt werden, mit dem Matrixmetall vermeidet und ein direktes Einbringen der Fäden in das Matrixmetall ermöglicht. Hierbei soll· von Verstärkungsfaden mit einem Durchmesser im Bereich zwischen 20 /um und 1 mm ausgegangen werden.The invention is based on the object for the production of fiber-reinforced metal components, in particular for continuous Manufacture of long fiber reinforced metal profiles to create a process that requires the complex, separate process step the coating of continuous fibers, hereinafter referred to as threads or reinforcing threads, with the Avoids matrix metal and enables the threads to be introduced directly into the matrix metal. Here should · of reinforcing thread with a diameter in the range between 20 μm and 1 mm can be assumed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Verstärkungsfaden mit dünnen Drähten aus Matrixwerkstoff verseilt werden, mehrere derartige Seile zusammengeführt und in einer Preßmatrize verdichtet, miteinander verschweißt und zu Bauteilen, insbesondere Profilen verformt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Verstärkungsfaden mit den Drähten aus Matrixmaterial derartig verseilt, daß jeder einzelne Verstärkungsfaden einen Seilkern bildet, der von den Drähten umhüllt wird. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die aus Verstärkungsfaden und Drähten aus Matrixwerkstoff bestehenden Seile beim Verdichten und Versehweißen in der Preßmatrize zusätzlich erwärmt werden.This object is achieved according to the invention in that reinforcing thread be stranded with thin wires made of matrix material, several such ropes are brought together and in a press die compressed, welded together and deformed into components, in particular profiles. In one embodiment According to the invention, the reinforcement threads are stranded with the wires of matrix material in such a way that each individual reinforcement thread forms a rope core which is covered by the wires. Another embodiment of the invention consists in that the ropes consisting of reinforcement thread and wires made of matrix material are being compressed and welded in the press die are additionally heated.

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Es ist auch erfinderisch, daß die Verstärkungsfaden aus Wolfram, mit Bor, SiC oder mit Bor und SiC beschichtetem Wolfram, aus mit Bor beschichtetem Kohlenstoff, aus Stahl oder Keramik, vorzugsweise auf AlpO^-Basis, bestehen.It is also inventive that the reinforcement threads are made of tungsten, with boron, SiC or tungsten coated with boron and SiC carbon coated with boron, steel or ceramic, preferably based on AlpO ^.

Dabei kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, daß Seile mit Verstärkungsfäden aus verschiedenen Werkstoffen im Seilkern verwendet werden, beispielsweise daß für Bauteile mit stark schlagbeanspruchten Oberflächen zumindest die oberfläehennahen Seile Verstärkungsfaden mit erhöhter Bruchzähigkeit enthalten.It can be advantageous according to the invention to use ropes with reinforcing threads made of different materials in the rope core be, for example, that for components with heavily impacted surfaces at least the ropes close to the surface Contains reinforcement thread with increased fracture toughness.

Ferner ist es erfinderisch, daß die dünnen Drähte aus Kupfer, Aluminium, Nickel, Titan oder Legierungen dieser Werkstoffe bestehen. Hierbei ist es vorteilhaft, daß für Bauteile, deren Oberflächen starkem Verschleiß, z.B. durch Reibung, ausgesetzt sind, die nach dem Verformen die Oberfläche bildenden Seile dünne Drähte aus einer verschleißfesten Legierung enthalten.It is also inventive that the thin wires consist of copper, aluminum, nickel, titanium or alloys of these materials. It is advantageous here that for components whose surfaces are exposed to heavy wear, e.g. due to friction are, the ropes forming the surface after deformation contain thin wires made of a wear-resistant alloy.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in der Preßmatrize zum Herstellen von Hohlprofilen ein geformter Kern angeordnet ist, dessen Abstützung sich vorzugsweise an der Einlaßseite befindet, wobei die Abstützung gleichzeitig als Lager für die Führungsscheibe für die in die Preßmatrize einlaufenden Seile dient.Another embodiment of the invention is that in A shaped core is arranged on the press die for the production of hollow profiles, the support of which is preferably attached the inlet side is located, with the support at the same time as a bearing for the guide disc for the in the press die incoming ropes.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß kommerzielle Fäden für die Verstärkung und kommerzielle Feinoder Feinstdrähte als Matrixfäden verwendet und in einem kontinuierlichen Arbeitsgang zu einem Bauteil aus faserverstärkten Metallen verarbeitet werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt einen wesentlichen Fortschritt bei der einfachen und somit preisgünstigen Herstellung von faserverstärkten Bauteilen dar.The advantages that can be achieved with the invention are that commercial threads for reinforcement and commercial fine or superfine wires used as matrix threads and in a continuous Operation can be processed into a component made of fiber-reinforced metals. The inventive method represents a significant advance in the simple and thus inexpensive manufacture of fiber-reinforced components represent.

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Claims (7)

23U285 Pl 4101 20. März 1973 --4-- Patentansprüche:23U285 Pl 4101 March 20, 1973 --4-- Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Metallprofile, bei dem mit tyeta.il überzogene kontinuierliche Fasern oder Faserbündel oder mit Kurzfasern verstärkte kontinuierliche Metalldrähte zunächst zusammengeschlagen, beispielsweise parallel zusammengeführt oder verseilt v/erden und anschlies- send durch Preßschweißen in einer Preßmatrize, gegebenenfalls unter Erwärmung, profiliert werden (nach der deutschen Pa tentanmeldung P 22 43 199·8), dadurch gekenn zeichnet, daß zur Herstellung der verstärkten zusammenzuschlagenden Elemente (Pasern bzw. Faserbündel oder 1. A process for the production of fiber-reinforced metal profiles, in which continuous fibers or fiber bundles coated with tyeta.il or continuous metal wires reinforced with short fibers are first folded together, for example combined or stranded in parallel , and then grounded by pressure welding in a press die, possibly with heating, be profiled (according to the German patent application P 22 43 199 · 8), characterized in that for the production of the reinforced elements to be beaten together (fibers or fiber bundles or . Metalldrähte), Verstärkungsfäden mit dünnen Drähten aus Matrixwerkstoff verseilt werden, mehrere derartige Seile zusammengeschlagen und dann der Preßmatrize zugeleitet werden. . Metal wires), reinforcement threads are stranded with thin wires made of matrix material , several such ropes are twisted together and then fed to the press die. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge'kennzeichnet, daß die Verstärkungsfaden mit den Drähten aus Matrixwerkstoff derart verseilt werden, daß jeder ein zelne Verstärkungsfaden einen Seilkern bildet, der von den Drähten umhüllt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the reinforcing threads are stranded with the wires made of matrix material in such a way that each individual reinforcing thread forms a rope core which is enveloped by the wires. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaden aus Wolfram, mit Bor, SiC oder mit Bor und SiC beschichtetem Wolfram, aus mit Bor beschichtetem Kohlenstoff, aus Stahl oder Keramik, vorzugsweise auf AlpO-,-Basis, bestehen. 3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the reinforcing thread made of tungsten, with boron, SiC or with boron and SiC coated tungsten, of carbon coated with boron, of steel or ceramic, preferably based on AlpO -, consist . 4 0 9 8 3 P / 0 5 U 84 0 9 8 3 P / 0 5 U 8 23H28523H285 Pl 4101 20. März 1975 - #· -Pl 4101 March 20, 1975 - # · - 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Seile mit Verstärkungsfäden aus verschiedenen Werkstoffen im Seilkern verwendet werden.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that that ropes with reinforcing threads made of different materials are used in the rope core. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für Bauteile mit stark schlagbeanspruchten Oberflächen zumindest die oberflächennahen Seile Verstärkungsfäden mit erhöhter Bruchzähigkeit enthalten. 5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that for components with strong impact Surfaces at least the ropes close to the surface contain reinforcing threads with increased fracture toughness. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch g e kennzeich net, daß die dünnen Drähte aus Kupfer, Aluminium, Nickel, Titan oder Legierungen dieser Werkstoffe bestehen.6. The method according to claim 1 to 5 »characterized g e mark not that the thin wires made of copper, Aluminum, nickel, titanium or alloys of these materials exist. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für Bauteile, deren Oberflächen starkem Verschleiß, z.B. durch Reibung, ausgesetzt sind, die nach dem Verformen die Oberfläche bildenden Seile dünne Drähte aus einer verschleißfesten Legierung enthalten.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that that for components whose surfaces are exposed to heavy wear, e.g. due to friction are, the ropes forming the surface after deformation contain thin wires made of a wear-resistant alloy. (09839/0548(09839/0548