DE3935120A1 - Verfahren zur herstellung von metallverbundplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Metallverbundplatten der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be­ zeichneten Art.

Verfahren dieser Art sind zur Herstellung sogenannter Sandwichplat­ ten üblich, die im Leichtbau Verwendung finden. Beispielsweise wer­ den Leichtmetalltafeln mit dazwischen befindlicher Kunststoff­ schicht und/oder Sperrholzschicht oder mit dazwischen befindlichen Aluminiumwaben verklebt. Ihr besonderer Vorteil ist eine sehr hohe Steifigkeit bei guter Schalldämmung und Wärmeisolierung. Indes be­ dürfen sie weitgehend der Vorfertigung, denn im Anschluß an die Verbindung ihrer Schichten miteinander lassen sich Umformvorgänge nur noch sehr schwer bewirken, ohne daß dabei die Verbindung der Schichten oder letztere sogar selbst beschädigt werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung der einleitend be­ zeichneten Metallverbundplatten gestattet, bei denen unter Bei­ behaltung des Vorteils geringen Gewichtes und großer Steifigkeit hinzu kommt, daß sie im Anschluß an ihre Fertigung auch noch einer Verformung zugänglich sind, die über das bekannt gewesene Zuschnei­ den in Richtung einer Umformung hinausgeht.

Diese Aufgabenstellung löst die Erfindung durch das Verfahren, wie es im Patentanspruch 1 beschrieben ist, für welches die Vorschläge der Unteransprüche 2 bis 10 vorteilhafte Weiterentwicklungen vor­ sehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht insbesondere die Verwen­ dung eines Metallgitters als Stegmaterial. Die herkömmlichen Herstellungsverfahren lassen die Verwendung eines Metallgitters schon deshalb nicht zu, weil die Gitterknotenpunkte einer gleich­ mäßigen Einwirkung der Verbindungsmittel infolge ihrer Verdickung entgegenstehen. Die Erfindung führt nicht nur dazu, daß die Gitterknotenpunkte bis auf die Dicke der Stege selbst abgeflacht werden, sondern darüber hinaus auch noch zu einer größeren Ver­ bindungsfläche im Bereich der Gitterknotenpunkte. Hierdurch werden die Voraussetzungen für die Verbindung mit den Metall­ tafeln erheblich verbessert, da jeder entsprechend abgeflachte Gitterknotenpunkt eine vergrößerte Verbindungsfläche darstellt, die grundsätzlich bessere Voraussetzungen einer Verbindung als lediglich punkt- bzw. linienförmige Berührungsflächen bietet. Grundsätzlich kann die Verbindung dabei in bekannter Weise durch Klebvorgänge, jedoch in vorteilhafter Weise auch durch Ver­ schweißprozesse, wie vor allem das Diffusionsschweißen, her­ gestellt werden.

Insbesondere wird die Verbindung noch dadurch verbessert, wenn das aus Draht hergestellte Metallgitter einschließlich seiner Knotenpunkte zunächst flach gewalzt wird, wobei die Gitterknoten­ punkte in sich verschweißen. Sofern ein Kaltwalzvorgang gewählt wird, liegt dies im Interesse der Verfestigung des Metallgitters. Begünstigen läßt sich die Verschweißung des Gitters noch dadurch, daß es einem Warmwalzvorgang unterworfen wird, durch den es flachgewalzt wird.

Die durch die Erfindung erreichte Verbesserung der Verbindung zwischen den Metalltafeln und dem Stegmaterial läßt es ins­ besondere zu, die hergestellten Metallverbundplatten einer nach­ träglichen Verformungsbehandlung, beispielsweise durch Biegen, zu unterziehen. Die erwähnten, großflächigen Verbindungsbereiche zwischen den Metalltafeln und dem Stegmaterial erfüllen dabei die Voraussetzung, um den auch bei der Verformung auf­ tretenden scherenden Kräften zu widerstehen.

Der Vorteil der Umformbarkeit der neuen Metallverbundplatte wird vor allem dann erreicht, wenn die Metalltafeln der Verformung einen geringeren Widerstand entgegensetzen als das zwischen ihnen befind­ liche Metallgitter. Für letzteres wird daher vorteilhaft ein Werk­ stoff mit gegenüber demjenigen der Metalltafeln erhöhter Festigkeit eingesetzt. Diese Anordnung trägt bei der Umformung durch Biegung deshalb wirkungsvoll Rechnung, weil im Verlauf der Biegung die je­ weils außenliegenden Teile eines Werkstückes plastische Defor­ mationen durch Dehnung oder durch Stauchung erfahren, wohingegen die inneren Bereiche eines Werkstückes in bekannter Weise stark um­ geformt werden und die sogenannte neutrale Phase umformungsfrei bleibt.

Für die Anwendung der Erfindung bei aus Stahl bestehenden Metall­ verbundplatten erweisen sich deshalb Metalltafeln aus niedrig ge­ kohlten, tiefziehfähigen Stahlblechen sowie Metallgitter aus höher gekohltem Stahldraht sehr wirksam.

Entsprechende Steuerungen der Festigkeit über die Zusammensetzung lassen sich bei den meisten anderen Metallen gleichfalls vorneh­ men, so insbesondere bei aus Aluminium bestehenden Metallverbund­ platten.

Die auf der Grundlage der vorgeschlagenen Herstellungsweise vor­ nehmbaren Umformungen lassen die Erzeugung gekrümmter, schalen­ förmiger Werkstücke zu, die in hohem Maße für den Leichtbau von Flugkörpern geeignet sind, bei denen es weiterhin auf hohe Steifig­ keit sowie Wärmeisolation maßgeblich ankommt.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht auf etwa grundlegend gleiche Werkstoffe bei den Metalltafeln und dem Metall­ gitter beschränkt. Gerade unter dem Gesichtspunkt der Gestaltung einer differenzierten Festigkeit der Metallverbund­ platten eignen sich gleichfalls unterschiedliche Metalle für den Verbund, zumal die Klebverbindung möglich ist, so daß ein schweißtechnisch gleichartiges Verhalten der beteiligten Werk­ stoffe nicht Voraussetzung sein muß.

Das verformte Metallgitter läßt sich vorteilhaft durch Roll­ bonding mit den Metalltafeln verbinden. Eine weiterhin interessante Art der Verbindung wird dadurch geschaffen, daß das verformte Metallgitter durch Walzplattieren mit den Metalltafeln verbunden wird.

Als Stegmaterial wurde oben das Metallgitter mit dem Hinweis auf seine besondere gute Eignung vorgeschlagen. Der Rahmen der Er­ findung wird jedoch nicht verlassen, wenn ein bezüglich des Ver­ bindungsverhaltens ähnliches Material angewendet wird. So läßt sich, ohne das ein Verformungsvorgang einbezogen werden muß, als Stegmaterial eine Metallplatte vorsehen, bei welcher das Metall­ gitter durch Lochung verwirklicht wird. Die Löcher müssen dabei nicht kreisförmig sein, sondern können bei orientierter Belastung zweckmäßig entsprechend ausgerichtet werden. So kommen zum Bei­ spiel bei Belastung in einer Richtung elliptisch geformte Löcher in Betracht, bei denen die große Achse in Richtung der Belastung ausgerichtet ist. Man kann durch Variation des Abstandes der Lö­ cher weiterhin zu einer Optimierung kommen, so daß die Metall­ tafeln verbindende Werkstoffmasse den Anforderungen entspricht.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wird auf die schematisch aufzufassenden Zeichnungen Bezug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 Die Zusammensetzung einer erfindungs­ gemäßen Verbundplatte vor der Verbindung der Metalltafeln mit dem Metallgitter,

Fig. 2 Draufsicht und seitliche Ansicht bei einem ver­ formten Gitterknotenpunkt in vergrößerter Dar­ stellung und

Fig. 3 ein Metallgitter aus einer Metallplatte mit rich­ tungsorientierten Löchern.

Fig. 1 zeigt die obere Metalltafel 1 und die untere Metalltafel 2, zwischen welchen das Gitter 3 angeordnet ist. Die Teile sind in noch nicht zusammen­ gefügtem Zustand wiedergegeben. Somit sind vom Gitter 3 die Längsstege 4 und auch die Querstege 6 erkennbar, die sich in den jeweiligen Gitterkno­ tenpunkten 5 kreuzen. Nach Vornahme der erforderlichen Verformung werden die Metalltafeln 1 und 2 in Richtung der Pfeile 7 und 8 aufeinandergepreßt, wobei eines der vorgeschlagenen Verbindungsmittel eine dauerhafte Vereini­ gung bewirkt.

Die vorzunehmende Verformung läßt sich aus Fig. 2 erkennen. Danach ist der Gitterknotenpunkt 5 als Schnittpunkt der Stege 4 und 6 bereits abflachend verformt, so daß seine Dicke derjenigen der Stege 4 und 6 gleich ist, wie der untere Teil der Fig. 2 erkennen läßt.

Die vorgenommene Verformung führt dazu, daß der Gitterknotenpunkt 5 eine vergrößerte Querschnittsfläche erlangt, die, wie bereits beschrieben, für eine Verbindung mit den Metalltafeln 1 und 2 in mehrfacher Hinsicht vor­ teilhaft ist.

Fig. 3 zeigt ein Lochgitter 9, welches zum Einbau zwischen Metalltafeln vorgesehen ist, die einer Belastung in Richtung der Pfeile 10 und 11 aus­ gesetzt werden müssen, sowie die Verbundplatte fertiggestellt und in Be­ trieb genommen ist. Dies hat dazu Anlaß gegeben, das Lochgitter nicht le­ diglich durch kreisrunde Löcher zu verwirklichen, sondern den Löchern ellip­ tische Querschnitte zu geben, so daß deren große Achsen in der Belastungs­ richtung liegen. Jeweils zwischen mindestens drei dieser Löcher besteht ein Bereich 12, der an die Stelle der ausgewalzten Gitterknotenpunkte der Fig. 1 und 2 tritt. In diesem Bereich ist die Masseanhäufung eindeutig größer als in den dazwischenliegenden Bereichen 13, die an die Stelle der in den Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Stege treten. Der Vorteil dieses Lochgitters liegt darin, daß man auf den Verformungsvorgang, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, verzichten kann, da sich durch die Lochung der Metallplatte ihre Ebenflächigkeit nicht ändert.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Metallverbundplatten, die aus zwei äußeren Metalltafeln und dazwischenliegenden, sie auf Abstand voneinander haltenden Stegen bestehen, mit denen sie verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Stegmaterial ein Metallgitter verwendet wird, das vor seiner Verbindung mit den Metalltafeln einem Verformungs­ vorgang derart unterzogen wird, daß die Gitterknotenpunkte eine Ab­ flachung wenigstens bis auf die Dicke der Stege erfahren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter aus Draht gebildet wird, der durch einen Walzvorgang einschließlich der Knotenpunkte flachgewalzt und im Knotenbereich verschweißt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter in einem Warmwalzvorgang flach­ gewalzt wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgitter aus einem Werkstoff von im Vergleich zu dem Werkstoff der Metalltafeln erhöhter Festigkeit besteht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Metalltafeln, aus niedrig gekohlten, tiefziehfähigen Stahlblechen und Metallgitter aus höher gekohltem Stahldraht verwendet werden.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verformte Metallgitter durch Kleben mit den Metall­ tafeln verbunden wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verformte Metallgitter mit den Metalltafeln verbunden wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verformte Metallgitter durch Rollbonding mit den Metalltafeln verbunden wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das verformte Metallgitter durch Walzplattieren mit den Metalltafeln verbunden wird.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Stegmaterial ein aus einer Metallplatte durch Lochun­ gen hergestelltes Metallgitter verwendet wird, wobei die Lö­ cher belastungsorientiert ausgerichtet werden und der zwischen mindestens drei Löchern verbleibende Werkstoff an die Stelle der Gitterknotenpunkte tritt.