DE69308215T2

DE69308215T2 - Verfahren und vorrichtung zum formgiessen eines mittels teilchen stabilisierten metallschaumes

Info

Publication number: DE69308215T2
Application number: DE69308215T
Authority: DE
Inventors: Lorne Douglas Kenny; Martin Thomas
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1997-06-05
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: NO951709L; EP0666784A1; NO304359B1; AU5414494A; NO951709D0; EP0666784B1; WO1994009931A1; CA2147377A1; DE69308215D1; US5281251A; CA2147377C

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formgießen eines durch Teilchen stabilisierten Metallschaumes, insbesondere eines durch Teilchen stabilisierten Aluminiumschaumes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Technischer Hintergrund

Leichtgewichtige Metallschäume weisen hohe Festigkeits- Gewichts-Verhältnisse auf und sind als tragende Materialien und als Wärmeisolatoren äußerst nützlich. Metallschäume sind durch eine hohe Stoßenergie-Absorptionskapazität, eine geringe Wärmeleitfähigkeit, eine gute elektrische Leitfähigkeit und durch gute akustische Absorptionseigenschaften gekennzeichnet.
Ein mittels Teilchen stabilisierter Metallschaum mit einer äußerst hohen Stabilität ist in der US 4,973,358 (Jin et al, erteilt und veröffentlicht am 27. November 1990) beschrieben. Gemäß dieser Druckschrift wird ein Verbund aus einer Metallmatrix und feinverteilten festen Stabilisierüngsteilchen oberhalb die Liquidustemperatur der Metallmatrix erwärmt. Es wird dann Gas in den geschmolzenen Metallverbund unterhalb die Oberfläche des Verbundes eingeführt, so daß darin Blasen ausgebildet werden. Diese Blasen treiben an die obere Fläche des Verbundes, so daß an der Oberfläche ein Schaum mit geschlossenen Zellen erzeugt wird. Der Schaum, der sich an der Oberfläche des geschmolzenen Metallverbundes ausbildet, ist ein äußerst stabiler flüssiger Schaum, d.h. die Schaumzellen kollabieren nicht unter ihrem Eigengewicht. Dieser stabile flüssige Schaum wird dann unterhalb die Liquidustemperatur der Schmelze abgekühlt, so daß ein Metallschaumgegenstand erzeugt wird, der eine Vielzahl von geschlossenen Zellen und die Stabilisierungsteilchen aufweist, die innerhalb der Metallmatrix verteilt sind.
Ein Verfahren zum Formen von Metallschaum ist in der US 3,873,392 (Niebylski et al, erteilt und veröffentlicht am 25. März 1975) beschrieben, bei der ein fester Metallschaum derart komprimiert wird, daß die Zellwände zerbrochen werden. Obwohl Wärme verwendet werden kann, wird bevorzugt, daß die Temperatur nicht über 38ºC unterhalb des Schmelzpunktes des Basismetalls hinausgeht.
Ein weiteres Verfahren zum Formen eines Metallschaumkörpers ist in der US 3,595,059 (Erb, erteilt und veröffentlicht am 27. Juli 1971) beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Formvorrichtung hin- und herbewegt, wodurch eine lokale Erwärmung und ein Zerbrechen der Wände der Schaumstruktur bewirkt wird.
Das Formgießen von geschmolzenen Metallen, wie z.B. Aluminium, kann in einer breiten Vielfalt von geschlossenen Formen durchgeführt werden. Eine derartige Technik ist Preßgießen, das auch als Schmieden flüssigen Metalls bekannt ist, bei dem sich geschmolzenes Metall unter Druck innerhalb von geschlossenen Formen verfestigt, die zwischen den Platten einer hydraulischen Presse angeordnet sind. Der aufgebrachte Druck und die sofortige Berührung des geschmolzenen Metalls mit der Formoberfläche erzeugt einen Zustand schneller Wärmeübertragung, der zu einem porenfreien, feinkörnigen Gießen mit mechanischen Eigenschaften führt, die nahe bei denen eines geschmiedeten Gegenstands liegen. Es wird ebenso die Bearbeitung von halbfestem Metall verwendet, was Elemente sowohl von Gießen als auch von Schmieden mit sich bringt. Dies kann als Rheocasting, Thixocasting oder Rührgießen (stir casting) bezeichnet werden. Bei diesen Verfahren wird ein thixotropes Material ausgebildet, das bewegt und gehandhabt werden kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Formgießtechnik für mittels Teilchen stabilisierten Metallschaum zu schaffen, welche die Vorteile der einzigartigen Eigenschaften des mittels Teilchen stabilisierten Metallschaumes nützt.

Beschreibung der Erfindung

Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Verbund einer Metallmatrix, z.B. einer Aluminiumlegierung, und feinverteilter fester Stabilisierungsteilchen oberhalb die Solidustemperatur der Metallmatrix erwärmt. Nachfolgend wird unterhalb der Oberfläche des Verbundes Gas in den geschmolzenen Metallverbund derart eingeführt, daß darin Blasen ausgebildet werden, und diese Blasen treiben an die Oberfläche des Verbundes, so daß an der Oberfläche ein stabilisierter flüssiger Metallschaum erzeugt wird.
Gemäß dem neuen Merkmal der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, daß der stabilisierte flüssige Metallschaum eine erhebliche strukturelle Einheitlichkeit aufweist und durch Pressen des stabilisierten flüssigen Schaumes in eine Form gegossen werden kann. Dies wird unter Verwendung eines Drucks durchgeführt, der nur dazu ausreicht, den flüssigen Schaum zu veranlassen, die Gestalt der Form anzunehmen, ohne daß die Zellen des Schaumes wesentlich komprimiert und/oder zusammengedrückt werden. Nachfolgend wird der Schaum gekühlt und verfestigt, um einen geformten Gegenstand zu erhalten.
Der stabilisierte flüssige Schaum wird vorzugsweise fortlaufend von der Oberfläche des geschmolzenem Metallverbundes abgezogen und nachfolgend in den geformten, verfestigten Metallschaumgegenstand gegossen. Das Formgießen wird durchgeführt, während sich der Schaum in flüssiger Form befindet, entweder unmittelbar nach der Schaumerzeugung oder durch Wiedererhitzen einer vorher gegossenen Platte aus flüssigem Schaum auf Temperaturen oberhalb der Solidustemperatur.
Das Formgießen kann durch verschiedene Techniken durchgeführt werden, wie z.B. Preßgießen, usw.. Da sich der Schaum in dem flüssigen oder dem flüssigen und festen Zustand befindet, ist der erforderliche Druck zur Verformung des Schaumes gering. Die Zellen kollabieren unter dem Druck nicht, da die Zellen innerhalb der Form unter einem Zustand hydrostatischer Belastung sind. Somit ist die Dichte des geformten Teils im wesentlichen gegenüber derjenigen des Ausgangsschaummaterials unverändert. Der geformte Gegenstand weist eine gleichmäßige Haut auf, da das Metall während des Formvorganges fließt.
Der Begriff "Formgießen" im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß der flüssige Schaum in eine Form derart hinreichend gedrückt wird, daß lediglich bewirkt wird, daß der flüssige Schaum die Gestalt der Form annimmt, ohne daß die Zellen des Schaumes zusammengedrückt werden und/oder kollabieren. Obwohl das Drücken in die Form vorsichtig durchgeführt werden muß, um das Zusammendrücken und/oder das Kollabieren der Zellen zu vermeiden, kann es überraschenderweise ohne Probleme bei hohen Leistungsraten durchgeführt werden. Es ist ebenso möglich, den Schaum einem "Ausbilden einer Form" zu unterwerfen, bei dem der Schaum innerhalb der Form einer weiteren Verformung unterworfen wird. Dieses Ausbilden einer Form kann durchgeführt werden, wenn sich der Metallschaum in dem flüssigen oder dem flüssigen/festen Zustand befindet, und es kann ohne oder mit Verdichtung des Schaumes durchgeführt werden. Beispielsweise kann Schaum außerhalb der eigentlichen Form, z.B. ein Flansch, komprimiert werden, was zu einer Verdichtung des Schaumes in diesem Bereich führt. Es ist ebenso möglich, ein Werkzeug zur Ausbildung einer Form in den Schaum in einer Form zu drücken, um die Form des zu gießenden Gegenstands ohne dessen Verdichtung zu verändern. Ein wichtiger Vorteil der Vorgänge der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Teile in ihre Reinform oder eine Form annähernd ihrer Reinforn gebracht werden können, wodurch eine weitere Bearbeitung vermieden wird.
Der Erfolg des Formverfahrens ist in höchstem Maße von der Natur und der Menge der feinverteilten, bei hohen Temperaturen feuerfesten Stabilisierungsteilchen abhängig. Es können viele verschiedene derartiger bei hohen Temperaturen feuerfesten Materialien verwendet werden, die aus Einzelteilen bestehen und die in die Metallmatrix eingearbeitet werden können und in dieser verteilt werden können, und die wenigstens hinreichend ihre Unversehrtheit behalten, wenn sie eingearbeitet sind, und nicht ihre Form oder ihre Eigenschaften durch die Auflösung in dem Metall oder durch eine chemische Verbindung mit dem Metall verlieren.
Beispiele für geeignete feste Stabilisierungsmaterialien sind Aluminiumoxid, Titandiborid, Zirconerde, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Magnesiumoxid, usw.. Der Volumenanteil der Teilchen in der Form beträgt typischerweise weniger als 25% und liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 15%. Die Teilchengrößen können innerhalb eines großen Bereichs variieren, z.B. von etwa 0,1 bis 100 µm aber im allgemeinen liegen die Teilchengrößen im Bereich von etwa 0,5 bis 25 µm, wobei ein Bereich der Teilchengrößen von etwa 1 bis 20 µm bevorzugt wird.
Die Teilchen sind vorzugsweise im wesentlichen gleichachsig. Dadurch weisen sie vorzugsweise ein Seitenverhältnis (das Verhältnis der maximalen Länge zur maximalen Querschnittsabmessung) von nicht mehr als 2:1 auf. Es kann ebenso ein Verhältnis zwischen den Teilchengrößen und dem Volumenanteil verwendet werden, wobei sich der bevorzugte Volumenanteil mit größer werdender Teilchengröße vergrößert. Wenn die Teilchengrößen zu klein sind, wird das Mischen sehr schwierig, während, wenn die Teilchen zu groß sind, das Setzen der Teilchen ein erhebliches Problem wird. Wenn der Volumenanteil der Teilchen zu gering ist, ist die Schaumstabilität zu schwach, und wenn der Teilchenvolumenanteil zu hoch ist, wird die Viskosität zu hoch.
Die Metallmatrix kann aus einem beliebigen Metall bestehen, das geschäumt werden kann. Beispiele für dieses sind Aluminium, Stahl, Zink, Blei, Nickel, Magnesium, Kupfer und deren Legierungen.
Das Gas zur Ausbildung des Schaumes kann aus der Gruppe gewählt werden, die aus Luft, Kohlendioxid, Sauerstoff, Wasser, den Inertgasen usw. besteht, Wegen ihrer leichten Verfügbarkeit wird üblicherweise Luft bevorzugt. Das Gas kann in den geschmolzenen Metallverbund mittels einer Vielzahl von Mitteln eingespritzt werden, die für einen hinreichenden Gasablaßdruck, dessen Strömung und Verteilung sorgen, um die Ausbildung eines Schaumes an der Oberfläche des geschmolzenen Verbundes zu bewirken. Vorzugsweise wird eine starke Scherwirkung auf einen Gasstrom aufgebracht, der in den geschmolzenen Verbund eintritt, wodurch der eingespritzte Gasstrom in eine Reihe von Blasen aufgebrochen wird. Dies kann auf eine Vielzahl von Möglichkeiten durchgeführt werden, beispielsweise Einspritzen des Gases durch ein sich drehendes Gebläserad, oder durch eine vibrierende oder sich hin- und herbewegende Düse. Es ist ferner möglich, das Gas innerhalb eines Ultraschalltrichters einzuspritzen, der in dem geschmolzenen Verbund eingetaucht ist, wobei die vibrierende Wirkung des Ultraschalltrichters den eingespritzten Gasstrom in eine Reihe von Blasen aufbricht. Die Zellengröße des Schaumes kann durch Anpassung der Strömrate des Gases gesteuert werden, ebenso wie durch die Gebläseradgestaltung und die Drehgeschwindigkeit, sofern ein solches verwendet wird, oder durch die Amplitude und die Frequenz der Schwingung oder Vibration, wenn ein Schwingungs- oder Vibrationssystem verwendet wird.
Bei dem Ausbilden des Schaumes gemäß dieser Erfindung haftet die Mehrheit der Stabilisierungsteilchen an der Gas- Flüssigkeits-Schnittstelle des Schaumes. Dies tritt auf, weil die gesamte Oberflächenenergie in diesem Zustand geringer ist als die Oberflächenenergie eines getrennten flüssiggasförmigen und flüssig-festen Zustandes. Die Anwesenheit der Teilchen an den Blasen neigt dazu, den an der flüssigen Oberfläche ausgebildeten Schaum zu stabilisieren. Man glaubt, daß dies passieren kann, weil das Ablassen des flüssigen Metalles zwischen den Blasen in dem Schaum durch die Schicht von Festkörperchen an den Flüssigkeits-Gas-Schnittstellen beschränkt wird. Das Ergebnis ist ein flüssiger Metallschaum, der nicht nur stabil ist, sondern ebenso gleichmäßige Poren- oder Zellgrößen durch den ganzen Schaumkörper aufweist, da die Blasen nicht dazu neigen, zu kollabieren oder sich zusammenzuschließen.
Die Poren oder Zellen des Schaumes können bis zu 50 mm groß werden, vorausgesetzt sie weisen eine gleichmäßige Größe auf. Es werden jedoch kleine, gleichmäßige Zellengrößen mit einer Durchschnittsgröße von weniger als 5 mm bevorzugt. Die kleinen Zellengrößen weisen den Vorteil auf, daß sie sich während des Formens leicht bewegen oder verformen, so daß die Form angefüllt wird. Bei größeren Zellen kann andererseits ein Abscheren oder Zerreißen der Zellwände auftreten, wenn komplexe Formen ausgebildet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Schicht von stabilisiertem flüssigem Schaum von einem schaumerzeugenden Behälter abgezogen, und diese frisch erzeugte Schaumschicht wird durch eine Platte in eine vorgewärmte Form nach unten gedrückt. Der geformte Gegenstand weist eine gleichmäßige äußere Haut auf, da während des Formvorgangs ein Metallfluß auftritt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird eine vorangehend gegossene Platte aus stabilisiertem Metallschaum auf Temperaturen oberhalb der Solidustemperatur erwärmt, und diese wiedererwärmte Platte wird mittels einer Platte wiederum nach unten in eine vorgewärmte Form derart gepreßt, daß ein geformter Gegenstand mit einer gleichmäßigen äußeren Haut ausgebildet wird. Dies sorgt für einen festeren Bereich für die Anbringung des geformten Teiles an andere Bauteile.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, den frisch ausgebildeten stabilisierten Metallschaum von dem schaumerzeugenden Behälter auf einem Fördergurt, beispielsweise einem Stahlgurt, wegzubringen, und eine umgekehrte Form wird von oberhalb des Schaumes, der sich auf dem Gurt bewegt, nach unten gepreßt. Dadurch kann ein geformter Gegenstand auf dieselbe Weise, wie vorangehend beschrieben, ausgebildet werden, bei dem mittels einer Platte der Schaum nach unten in eine Form gepreßt wird.
Bei weiteren Ausführungsformen, bei denen ein fortlaufender Gurt verwendet wird, kann eine Reihe von einzelnen Formen an einem Fördergurt angebracht sein, und diese einzelnen Formen nehmen stabilisierten Schaum, der aus einem schaumerzeugenden Behälter tritt, auf, wobei der Schaum mittels Platten in die sich bewegenden Formen gepreßt wird. Alternativ kann eine fortlaufende profilierte Platte aus Schaum ausgebildet werden, während sie sich auf einem Fördergurt mittels profilierter Rollen bewegt, die mit der Platte in Eingriff kommen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Zeichnungen zur Verdeutlichung der vorliegenden Erfindung zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Behälters zur Erzeugung von Metallschaum und einer Form zur Ausbildung geformter Teile;
Fig. 2 eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Form, wobei das Teil ausgebildet ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Form zum Formen eines vorgegossenen und wieder erwärmten Schaumes;
Fig. 4 eine Schnittansicht der in Fig. 3 gezeigten Form, wobei das Teil ausgebildet ist;
Fig. 5 eine Schnittansicht einer Form, die ein schalenförmiges Teil in einem ersten Zustand ausbildet;
Fig. 6 eine Schnittansicht der in Fig. 5 gezeigten Form in einem zweiten Zustand;
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Systems zum Formen eines Teils aus Schaum, der sich auf einem Fördergurt bewegt;
Fig. 8 eine Schnittansicht des in Fig. 7 gezeigten Systems, wobei das Teil ausgebildet ist;
Fig. 9 eine schematische Schnittansicht eines Behälters zur Erzeugung von Schaum und eines Fördergurts;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht eines Fördergurts, der einzelne Formen trägt;
Fig. 11 eine schematische Schnittansicht eines Fördersystems zur Ausbildung eines fortlaufenden profilierten Schaumstreifens;
Fig. 12 eine mikroskopische Aufnahme eines typischen, für die Erfindung benutzten Metallschaumes;
Fig. 13 eine weiter vergrößerte mikroskopische Aufnahme, wobei Einzelheiten der Schaumzellen gezeigt sind;
Fig. 14 eine Fotografie eines schalenförmigen Teils mit einem weggeschnittenen Abschnitt; und
Fig. 15 eine Fotografie eines Schnitts durch ein profiliertes Teil, und
Fig. 16 (die sich auf dem Zeichnungsblatt mit den Fig. 1 und 2 befindet) eine schematische Schnittansicht eines Systems zur Ausbildung eines gekrümmten Schaumstreifens.

Beste Ausführungsformen der Erfindung

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist ein Metallschaumerzeuger 10 ein Gefäß 11 mit einer Trennwand 15 auf, die sich zwischen den Seitenwänden derart erstreckt, daß eine Schaumkammer 12 und eine Haltekammer 13 ausgebildet werden. Die Haltekammer 13 hält einen Verbund einer geschmolzenen Metallmatrix und feinverteilter fester Stabilisierungsteilchen. Je nach Bedarf wird ein frischer Verbund in die Kammer 13 hinzugefügt. Ein Gebläserad 14 zum Einspritzen von Luft, das Luftablaßöffnungen in dem Gebläserad aufweist, erstreckt sich in die Schaumkammer 12, und die Mischwirkung des Gebläserades erzeugt zusammen mit dem Einspritzen von Luft durch dieses einen Schaum 16, der von der Oberfläche des geschmolzenen Metallverbundes in der Schaumkammer 12 aufsteigt. Ein typischer Schaum besteht aus einem Aluminium - 9 Silizium -0,8 Magnesium - 15 Siliziumcarbidverbund mit einer kleinen durchschnittlichen Schaumzellengröße von weniger als 5 mm.
Wegen der starken und nachgiebigen Eigenschaft des aus dem Verbund in der Schaumkammer erzeugten, stabilisierten flüssigen Schaumes kann dieser Schaum einfach von der Oberfläche der Schaumkammer 12 abgezogen werden.
Der frisch ausgebildete stabilisierte flüssige Schaum 16 wurde über eine vorgewärmte Form 19 gezogen, die an einer Stütze 17 angebracht ist. Eine Platte 18 bewegt sich nach unten, wodurch der Schaum 16 in die Form 19 derart gedrückt wird, daß ein geformter Gegenstand, wie gezeigt in Fig. 2, mit einem verdichteten Flanschbereich 21 ausgebildet wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform, bei der ein metallener Schaumblock 22 oberhalb einer Form 19 angeordnet wurde. Diese Vorform wurde oberhalb die Liquidustemperatur des Metalls, d.h. 650ºC, erwärmt, bevor sie oberhalb der Form angeordnet wurde, und ebenso wurde die Form vorgewärmt, auf etwa 300ºC. Die Platte 18 wurde dann nach unten bewegt, wodurch die Vorform 22 derart in die Form 19 gedrückt wurde, daß eine geschlitzte Ziegelform 23, wie gezeigt in Fig. 4, ausgebildet wurde. Ein verdichteter Flanschbereich 24 wurde an dem Umfang des geformten Teils ausgebildet. Der Flansch ist dichter (besteht aus flachgedrückten Zellen) und sorgt somit für einen festeren Bereich für die Anbringung des geformten Teils an andere Bauteile. Beispielsweise können Öffnungen in den Flansch gebohrt werden, und Bolzen oder Schrauben können durch diese zu einem darunterliegenden Bauteil eingeführt werden.
Unter Verwendung des Formensystems gemäß der Fig. 5 und 6 kann ein schalenförmiger Gegenstand ausgebildet werden. Stabilisierter flüssiger Schaum 27 wurde in dem Boden einer schalenförmigen Graphitform 25 angeordnet, und eine bei hohen Temperaturen feuerbeständige Platte 26 wurde verwendet, um diesen zu komprimieren, und die Außenfläche auszubilden. Die Platte 26 wurde durch eine konisch geformte Platte 29 ersetzt, die ebenso aus Graphit ausgebildet war, und in den Schaum derart gedrückt wurde, daß die Innenwand des schalenförmigen, endgültigen Gegenstandes 30 in Form gebracht wurde.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Anordnung, bei der stabilisierter flüssiger Schaum 31 auf einem Stahlfördergurt 32 getragen wurde. Eine umgekehrte zylindrische Stahlform 33 wurde nach unten in den Schaum 31 gedrückt, wie gezeigt in Fig. 8, so daß ein geformter Schaumgegenstand 34 erzeugt wurde.
Fig. 9 zeigt den gleichen Schaumerzeuger wie in Fig. 1, aber in diesem Fall wurde der erzeugte Schaum 16 auf den Stahlfördergurt 36 abgezogen, der durch Antriebsrollen 37 getragen wird. Typische- Bedingungen zur Erzeugung eines Metallschaumes mit Zellen von weniger als etwa 3 mm sind folgendermaßen:
Legierung : A356+15% Sic
Schmelztemperatur : 720ºC-630ºC
Gießgeschwindigkeit : 12 cm/min
Luftdurchsatz (nominal) 0,3 l/min
Geschwindigkeit des Gebläserades : 1050 Umdrehungen/min
Plattenabmessungen (ungefähr) : 5 cm dick x 17 cm breit x 150 cm lang
Alternative Formen von Fördergurten sind in den Fig. 10 und 11 gezeigt, wobei Fig. 10 eine Reihe von getrennten Formen 40 zeigt, die voneinander beabstandet an einem Fördergurt 42 angebracht sind, der sich auf Antriebsrollen 43 bewegt. Wenn sich die Formen 40 an dem Schaumerzeuger 10 entlangbewegen, nehmen sie, wie gezeigt, Schaum auf, und der Schaum wird mittels einer Platte 41 in die Formen 40 ebenso wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, gedrückt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ebenso möglich, einen fortlaufenden profilierten Streifen von Schaum zu erzeugen, und dies ist in Fig. 11 gezeigt. In diesem Fall wird wiederum ein Stahlgurt 42 mit Antriebsrollen 43 verwendet, aber eine fortlaufende Schaumschicht 16 wird von dem Schaumerzeuger 10 abgezogen, und diese fortlaufende Schaumschicht 16 wird dann mittels einer Rolle 45 mit einer profilierten Form 46 zusammengedrückt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ebenso möglich, gekrümmte Schaumstreifen zu erzeugen, was in Fig. 16 dargestellt ist. In diesem Fall wird eine sich drehende Stahlrolle 50 verwendet, um den Schaum 16 beginnend bei einem begrenzenden Endanschlag 51 vom dem Schaumerzeuger 10 aufzunehmen. Der Schaum wird durch eine sich drehende Formrolle 43 nach unten gedrückt. Ein Schermesser oder eine ähnliche Einrichtung 45 ist derart vorgesehen, daß ein zweiter begrenzender Rand erzeugt wird, und diese wird betätigt, wenn das gewünschte Ausmaß einer Krümmung gegossen wurde. Das Schermesser kann von den Rollen unabhängig sein, wie gezeigt in Fig. 16, oder es kann als ein Teil der Formrolle selbst ausgebildet sein. Die Rolle 50 kann, wie gezeigt, zylindrisch sein oder sie kann eine nicht zylindrische Form, wie z.B. eine Ellipse oder ein Oval aufweisen. Die Rolle 50 und die Formrolle 53 können ferner gekrümmt sein, wie z.B. gemäß Fig. 11, um für gekrümmte Formen zu sorgen, die Oberflächen aufweisen, die keine flache Form haben.
Die Eigenschaft des Schaumes ist in den Fig. 12 und 13 dargestellt, wobei Fig. 12 eine vierfache Vergrößerung und Fig. 13 eine hundertfache Vergrößerung ist. Insbesondere Fig. 13 zeigt die Struktur der Wände zwischen den Zellen, die durch die Stabilisierungsteilchen gelegt sind. Der verwendete Schaum weist eine durchschnittliche Zellengröße im Bereich von 2-3 mm auf.
Eine Schale aus Metallschaum, die durch die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Technik erzeugt wurde, ist in dem Foto von Fig. 14 gezeigt. Dieses Foto zeigt eine Schale, die aus einem durch Teilchen stabilisierten Aluminiumschaum besteht, wobei ein Teil weggeschnitten wurde, um die Struktur freizulegen. Es ist zu erkennen, daß an den Oberflächen dichte Schichten ausgebildet wurden, aber es ist kein Zusammenbrechen der Schaumstruktur selbst aufgetreten.
Das durch das in den Fig. 1 und 2 gezeigte System ausgebildete Produkt ist in Fig. 15 gezeigt. Wiederum sind dichte Außenflächen zu erkennen, aber es ist ebenso zu erkennen, daß die Schaumstruktur im Inneren im wesentlichen unverändert blieb.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen für die Darstellung der Vorteile der besonderen Einzelheiten und zur Erklärung beschrieben wurden, sind weitere Modifikationen, Ausführungsformen und Variationen gemäß der breiteren Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung beabsichtigt, wie sie durch den Bereich der nachfolgenden Ansprüche bestimmt sind.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen (23, 30, 34) aus Schaummetall, bei dem ein stabilisiertes, flüssiges Schaummetall (16) ausgebildet wird, indem ein Verbund aus einer Metallmatrix und fein verteilten festen Stabilisierungsteilchen über die Solidustemperatur der Metallmatrix erwärmt wird, und Gasblasen in den geschmolzenen Metallverbund unterhalb dessen Oberfläche abgelassen werden, um dadurch einen stabilisierten flüssigen Schaum (16) an der Oberfläche des geschmolzenen Metallverbundes auszubilden, gekennzeichnet durch Formgießen des stabilisierten flüssigen Schaummetalles (16) durch Pressen des stabilisierten flüssigen Schaumes in eine Form (19, 25, 33) mit einem Druck, der nur ausreicht, um zu bewirken, daß der flüssige Schaum die Gestalt der Form annimmt, ohne daß die Zellen des Schaums wesentlich komprimiert und/oder zusammengedrückt werden, und nachfolgendes Kühlen und Verfestigen des Schaumes, um einen geformten Gegenstand zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte flüssige Schaum (16) ein frisch erzeugter Schaum ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte flüssige Schaum (16) ein vorher gegossener stabilisierter Metallschaum ist, der auf eine Temperatur oberhalb der Solidustemperatur erwärmt wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (19, 25, 33) vorerhitzt wird, bevor der stabilisierte flüssige Schaum (16) in diese gedrückt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall eine Aluminiumlegierung ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte flüssige Schaum (16) mittels einer beweglichen Platte (18) in die Form (19) gedrückt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste bewegliche Platte (24) den stabilisierten flüssigen Schaum (16) in die Form (25) drückt und an einem geformten Schaumgegenstand (27) glatte Außenflächen ausbildet, und daß eine zweite Platte (29) in den stabilisierten flüssigen Schaum innerhalb der Form (25) gedrückt wird, um an einem geformten Schaumgegenstand (30) glatte Innenflächen auszubilden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte flüssige Schaum (31) auf einem sich bewegenden Gurt (32) getragen wird, und daß eine vertikal hin- und hergehende verkehrte Form (33) nach unten in den stabilisierten flüssigen Schaum (31) auf den Gurt (32) gedrückt wird, um dadurch einen geformten Schaumgegenstand (34) auszubilden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere an einem Fördergurt (42) angebrachte Formen (40) den stabilisierten flüssigen Schaum (16) von einem Schaumerzeuger aufnehmen, und daß der von jeder Form aufgenommene Schaum mittels einer hin- und hergehenden Platte (41) in die Form (40) gedrückt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte flüssige Schaum (16) Zellen mit gleichmäßiger Größe aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen des stabilisierten flüssigen Schaums (16) eine gleichmäßige durchschnittliche Größe von weniger als 5 mm aufweisen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formgießen ein Preßgießen ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Formgießvorgang ein Vorgang zur Ausbildung einer Form folgt.

14. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der stabilisierte flüssige Schaum (16) auf einer sich bewegenden Rolle (50) getragen wird, und daß eine zweite Rolle (53) in den stabilisierten flüssigen Schaum (16) auf der ersten Rolle (50) gedrückt wird, um dadurch einen gekrümmten und geformten Schaumgegenstand auszubilden,