DE2342557A1 - Verwendung von aus superplastischen legierungen bestehenden blechen - Google Patents
Verwendung von aus superplastischen legierungen bestehenden blechenInfo
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Description
METALLGESELLSCHAFi Frankfurt (M), 20.8.1973
/.Kticng-esellschaft DrQ/'GKp
6 Frankfurt (Main)
Reuterweg 14
Reuterweg 14
Prov. Kr. 7271 M
Verwendung von aus superpDastischen Legierungen
bestehenden Blechen
Die Erfindung betrifft die Verwendung von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen.
Eine außerordentlich wirksame Maßnahme zur Geräuschminderung, insbesondere von Maschinen, stellt ihre vollständige
Kapselung dar. Dies zeigen z.B. Untersuchungen über die Möglichkeiten zur Senkung des.Geräuschpegels
von Dieselmotoren durch E. Thien in ATZ 74 (1972) Nr. 7,
S.' 261/69. Durch Veränderungen am Verbrennungssystem und den bewegten Teilen ist eine Gesamtgeräuschverbesserung
von nicht mehr als 2 bis 4 dB(A) zu erreichen. Zusätzliche Maßnahmen an äußeren Motorbauteilen, wie
örtliche Versteifungen, körperschallisolierte Deckel und Ölwannen sowie Teilverschall ung einzelner Wandbereiche
können insgesamt etwa 5 bis 7 dB(A) bringen. Wird der Motor jedoch vollständig mit einer schalldämmenden
Kapsel umgeben, so lassen sich Geräuschverminderungen von 12 bis 23 dB(A) erzielen.
haschinenkapgelungen sollen einen verhältnismäßig
kleinen Abstand zur Lärmquelie aufweisen und deren Konturen möglichst genau folgen. Diese Forderung stellt
sich nicht nur aus raumökonomischen, sondern auch akustischen Gründen sovne im Hinblick auf die konstruktiv
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bedingte Formgebung von Kapselungen. Das Maximum der
■ Schalldämmung wird bei einer senkrechten Beaufschlagung
der Kapselflächen durch die Schallwellen erreicht. Schädliche Luftschallreflexionen zwischen den Maschinenteilen
und der Kapselwand werden vermieden, wenn deren Abstand die halbe Wellenlänge des Luftschalls unterschreitet.
Wegen der somit erforderlichen genauen Anpassung der Kapselform an die Gestalt der Maschine würde die Verwendung
eines Werkstoffes mit sehr leichter Verformbarkeit wesentliche konstruktive und wirtschaftliche
Vorteile gegenüber herkömmlichen metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen bieten.
Bei Verwendung von Stahlblechen stößt die Anfertigung von Werkstücken komplexerer Formgebung entweder an
technische Grenzen oder erfordert einen so hohen Aufwand an Umformvorrichtungen, daß Stahlblech für die Herstellung
von Kapselungen für Maschinen mit komplex gestalteter Oberfläche praktisch nicht in Betracht
kommt. Kunststoffe lassen sich zwar leicht formen, sind jedoch aufgrund ihrer geringen mechanischen
Festigkeit und Anfälligkeit für Alterungsprozesse sowie ungünstigeren schallmindernden Wirkung wenig geeignet.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, insbesondere komplex gestaltete Maschinenkapseiungen
mit ausreichender Stabilität und guten schallmindernden Eigenschaften aus einem entsprechend leicht verformbaren
Werkstoff herzustellen, wird erfindungsgeuiäß
durch die Verwendung von superplastisch verformbarem Blech gelöst.
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Als superplastische Werkstoffe werden solche metallischen 'Werkstoffe bezeichnet, die unter geeigneten Bedingungen
eine außerordentlich hohe Dehnbarkeit besitzen. Zum Unterschied von gewöhnlichen Legierungen, bei welchen
siph unter Zugbeanspruchung eine Einschnürung, gefolgt
von frühzeitigem Bruch, bildet, erleiden superplastische Legierungen zunächst keine Einschnürung, so daß die
gleichmäßige Dehnung ihren Fortgang nehmen kann. Hierbei werden Dehnungen von 500 bis 1000 % und mehr erreicht.
Ein derartiges Verhalten, wie es von bestimmten anorganischen und organischen hochmolekularen Substanzen
wie Gläsern bzw. thermoplastischen Kunststoffen bei Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes her
bekannt ist, läßt sich mit Vorteil für die Formgebung superplastischer Werkstoffe nutzen. Verfahren, die zur
Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe entwickelt wurden, lassen sich auch auf superplastische Bleche
übertragen. Insbesondere das Druckluftformverfahren hat sich als sehr brauchbar erwiesen, denn im Gegensatz
zur herkömmlichen Blechumformung müssen bei der superplastischen Umformung nur relativ geringe Kräfte aufgewendet
werden.
Als wesentliche Vorteile resultieren niedrige Maschinen-
und Werkzeugkosten und eine freiere Formgestaltung, da komplizierte Teile in einem Arbeitsgang formbar sind.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines superplastischen Werkstoffes für schallmindernde Kapselungen soll an
der superplastischen Zink-Aluminium-Legierung des Typs ΖηΛ122 näher beschrieben werden. Bleche aus dieser
Legierung lassen sich bei Temperaturen um 2600C außer-
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ordentlich leicht, ganz ähnlich wie thermoplastische Kunststoffolien, verformen. Bei Raumtemperatur oder
etwas erhöhter Temperatur weisen die eingeformten Teile dann mechanische Eigenschaften normaler Metalllegierungen
auf, die in den meisten Fällen für Maschinenkapselungen ausreichen. Bei Raumtemperatur beträgt die
ffl „-Dehngrenze ca. 19 kp/mm , die Zugfestigkeit ca.
25 kp/mm . Ein Nacharbeiten der Formlinge, z.B. durch Abkanten, ist möglich. Geeignete Fügeverfahren wie
Schweißen, Löten oder dergleichen gestalten auch die Verbindungstechnik einfach.
Die für die Wirksamkeit von Maschinenkapselungen ausschlaggebenden
luftschalldämmenden Eigenschaften der Legierung ZnA122 lassen eine deutliche Überlegenheit
gegenüber Stahlblech erkennen. Schalldämmessungen nach DIN 52210 ergaben zwar bei einer allseitig eingespannten
Meßprobe von 1 mm Dicke und 1 χ 1 m Kantenlänge sowohl für Stahlblech als auch für superplastisches Zinkblech
ein mittleres Dämmaß R1n von ca. 25 dB; da jedoch das
Dämmaß im wesentlichen durch die dämmende Masse bestimmt wird, liegt der Vorteil bei der Verwendung von ZnA122
darin, daß mit weniger Masse gleiche Dämmwerte wie bei Stahlblech erreicht werden. Weiterhin ist die Neigung
zu einem Koinzidenzeinbruch bei ZnA122 bei den gemessenen Frequenzen bis 10 kHz nicht festzustellen,
während dies bei Stahlblech ab Frequenzen über 1 kHz deutlich in Erscheinung tritt. Infolge der Masseabhängigkeit
der Schalldämmung weisen die spezifisch .wesentlich leichteren Kunststoffe bei gleicher Wanddicke entsprechend kleinere Dämmaße auf.
Die schallmindernde Wirkung von Blechen läßt sich durch die Anwendung von Schichtverbundwerkstoffen der
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Anordnung Blech-Kunststoff-Blech noch wesentlich steigern. (H. Oberst, L. Bohn und F. Linhardt, Kunststoffe 51
(1961) Seiten 495 bis 502; Oberst und A. Schommer, Kunststoffe 55 (1965)·, Seiten"634 bis 6^0). Die Schalldämmung
einfacher Bleche wird bei bestimmten Frequenzen durch den Koinzidenzeffekt herabgesetzt, welcher durch
das Auftreten von Resonanzschwingungen verursacht wird. Bei den Schichtverbundwerkstoffen jedoch wird der im
Resonanzfall erregte Körperschall gedämpft, indem Schwingungsenergie durch Schubbeanspruchung der Kunststoff-Zwischenschicht absorbiert wird.
Schichtverbundwerkstoffe in der Anordnung Stahl-Kunststoff Stahl finden bereits im Schallschutz Anwendung. Ihre
Verarbeitung ist jedoch nicht unproplematisch, da diese
naturgemäß nur nach für Bleche üblichen Verfahren erfolgen kann, welche jedoch dem Kunststoff nicht
gerecht werden.
Dies wirkt sich insbesondere bei Umformoperationen für die Herstellung komplex gestalteter Maschinenkapselungen
ungünstig aus, bei denen starke Spannungen auftreten, wobei es zu einer Lösung des Verbundes kommen kann.
Hingegen ist eine optimale Verarbeitbarkeit von Verbundwerkstoffen
dann gegeben, wenn erfindungsgemäß der Schichtverbundwerkstoff die Anordnung superplastisches
Blech-thermoplastischer Kunststoff-superplastisches Blech aufweist und damit eine gemeinsame Verformung
eines solchen Werkstoffes mit den Methoden der Kunststoffverarbeitung möglich ist.
Dabei ist es vorteilhaft, die superplastischen Bleche
und den Kunststoff unmittelbar vor dem Umformen über-
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einander zu schichten und den Verbund ohne oder gegebenenfalls mit Hilfe eines geeigneten Klebers oder
Haftvermittlers durch die beim Umformgang angewendeten
Temperaturen und Drücke zu bilden. Natürlich ist es auch möglich, zunächst den Schichtverbund durch Kleben herzustellen
und anschließend zu verformen.
Die akustischen Nachteile des Schichtverbundwerkstoffes Blech-Kunststoff-Blech bestehen darin, daß die Dämpfungseigenschaften wegen der starken Temperaturabhängigkeit
des Verlustfaktors für den Kunststoff nur für einen begrenzten Bereich den Forderungen genügen. Im Temperaturbereich
oberhalb 700C erweist sich ein Schichtverbundwerkstoff der Anordnung Blech-Bleiblech-Blech dem
Schichtverbundwerkstoff der Anordnung Blechthermoplastischer Kunststoff-BIech überlegen. Darüberhinaus
wird durch die Massenerhöhung eine wesentliche Steigerung des Schalldämmaßes erreicht. Infolge der
Bildsamkeit des Bleibleches bei höheren Temperaturen läßt sich ein Schichtverbund t der Anordnung Blech-Bleiblech-Blech
ähnlich leicht umformen wie der Schichtverbund Blech-Kunststoff-Blech.
Die Blechkomponenten der Verbundsysteme können erfindungsgemäß aus superplastischem Blech der Legierung des Typs
ZnA122 bestehen, welche mit einem thermoplastischen Kunststoff mit entsprechenden Eigenschaften oder Bleiblech
kombiniert wird. Bei geeigneter Wahl der Umformbedingungen ist die gemeinsame Umformung, z.B. durch
Druckluftformung, leicht durchzuführen.
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Patentansprüche
509811/0459
BAD ORIGINAL
Claims (8)
- PATENTANSPRÜCHEΠ))Verwendung von aus superplastischen Legierungen beistehenden Blechen für die Herstellung schallra.i.ndernder Bauelemente,- insbesondere Kapselungen für Maschinen.
- 2) Verwendung von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen nach Anspruch 1 im Schichtverbund mit einem thermoplastisch verformbaren Kunststoff.
- 3) Verwendung von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen nach den Ansprüchen 1 und 2 in der Anordnung Blech-Kunststoff-Blech.
- 4) Verwendung von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen nach Anspruch 1 im Schichtverbund mit einem Bleiblech.
- 5) Verwendung von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen nach, den Ansprüchen 1 und 4 in der Anordnung Blech-Bleiblech-Blech.
- 6) Verwendung von aus superplastischen Legierungen bestehenden Blechen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche aus einer Zink-Aluminium-Legierung des Typs ZnA122 bestehen.
- 7) Verfahren zur Herstellung des nach den Ansprüchen 2, 3 und 6 verwendeten Schichtverbundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander gelegten Schichten bei geeigneten Temperaturen und Drücken gemeinsam verformt und dabei gleichzeitig miteinander verklebt werden.509811/0459 ~8~BAD ORIGINAL
- 8) Verfahren zur Herstellung des nach den Ansprüchen 2 bis 6 verwendeten Schichtverbundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander gelegten Schichten zunächst miteinander verklebt und dann bei geeigneten Temperaturen und Drücken gemeinsam verformt werden.509811/0459BAD ORIGINAL
Priority Applications (2)
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DE (2) | DE2342557A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2457536A1 (fr) * | 1979-05-23 | 1980-12-19 | Massey Ferguson Perkins Ltd | Revetement d'insonorisation, notamment pour moteurs a combustion interne |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3005407A1 (de) * | 1979-02-16 | 1980-08-28 | British Steel Corp | Verfahren zur erzeugung eines schichtenkoerpers mit wenigstens zwei metallblechen |
JPS6290236A (ja) * | 1985-10-16 | 1987-04-24 | 新日本製鐵株式会社 | 電気抵抗溶接性と接着強度の優れた樹脂複合鋼板 |
-
1973
- 1973-08-23 DE DE19732342557 patent/DE2342557A1/de active Pending
- 1973-09-28 DE DE19732348778 patent/DE2348778A1/de active Pending
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FR2457536A1 (fr) * | 1979-05-23 | 1980-12-19 | Massey Ferguson Perkins Ltd | Revetement d'insonorisation, notamment pour moteurs a combustion interne |
Also Published As
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DE2348778A1 (de) | 1975-04-17 |
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