DE2314285A1

DE2314285A1 - Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten metallbauteilen

Info

Publication number: DE2314285A1
Application number: DE19732314285
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl-Phys Mueller
Original assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Current assignee: Felten and Guilleaume Carlswerk AG
Priority date: 1973-03-22
Filing date: 1973-03-22
Publication date: 1974-09-26
Also published as: FR2222152B2; FR2222152A2

Description

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

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

Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Metallbauteilen Zusatz zu 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.

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Pl 4101 20. März 1973 -*? ■-

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.

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.

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.

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Pl 4101 20. März 1973 --?·-

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.

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.

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.

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.

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.

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Claims

23U285 Pl 4101 20. März 1973 --4-- Patentansprüche:

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

. Metalldrähte), Verstärkungsfäden mit dünnen Drähten aus Matrixwerkstoff verseilt werden, mehrere derartige Seile zusammengeschlagen und dann der Preßmatrize zugeleitet werden.

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.

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.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Seile mit Verstärkungsfäden aus verschiedenen Werkstoffen im Seilkern verwendet werden.

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.

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.

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.

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