Metallschäume, insbesondere Aluminiumschäume, können durch schmelzmetallurgische Verfahren oder pulvermetallurgische Verfahren hergestellt werden.

Bei den schmelzmetallurgischen Verfahren wird eine Metallschmeize durch Zugabe von metallischen oder keramischen Partikeln verdickt. In diese viskose Schmeize werden Gase oder Treibmittel eingeleitet und dadurch ein Aufschäumen ausgelöst.

Der Schaum schwimmt an der Oberfläche auf und wird über ein Transportband abgeschöpft oder in eine geschlossene Kokille geleitet, wo der Metallschaum erstarrt. Nach dem Entformen erhält man das entsprechende Formteil aus Metallschaum. Derartige Verfahren sind in der US 3 481 389 und US 3 669 654 beschrieben.

Durch diese Verfahren sind relativ große Schaumvolumina herstellbar, die im Falle vom Aluminiumschäumen Dichten zwischen 80 bis 450 kg/m3 aufweisen können.

Nachteilig bei diesen Verfahren sind eine ungleichmäßige Porenstruktur, Dichteschwankungen, Sprödigkeit bei Einsatz keramischer Bestandteile und eine problematische Formteilherstellung.

Bei pulvermetallurgischen Verfahren werden Metallpulver, beispielsweise Aluminiumpulver, mit einer geringen Menge eines Treibmittels vermischt. Das zum Aufschäumen am häufigsten verwendete Treibmittel ist TiH2. Die Mischung aus Metallpulver und Treibmittelpulver wird in einem folgenden Schritt bei erhöhter Temperatur kompaktiert durch beispielsweise axiales Heißpressen, Strangpressen oder heißisostatisches Pressen. Es entsteht ein massives metallisches Halbzeug (Rohling), in welchem die Treibmittelteilchen gasdicht in der metallischen Matrix eingelagert sind.

Die Rohlinge können mittels konventioneller Umformverfahren zum Beispiel zu Blechen oder Profile umgeformt werden. In einem abschließenden Verfahrensschritt erfolgt der Aufschäumvorgang. Das Halbzeug wird beispielsweise in eine Hohiform eingelegt und auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts der jeweiligen Metallmatrix und oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, zum Beispiel im Falle von TiH2Temperaturen oberhalb ca. 400 °C, erwärmt. Hierbei wird gasförmiger Wasserstoff frei. Er bildet in der metallischen Matrix zahireiche Poren und führt zu einer beträchtlichen Volumenvergrößerung um den Faktor 5 bis 10 bei dem so hergestellten Formteil. Ein derartige Verfahren ist in der DE 40 18 360 beschrieben.

Die Vorteile des pulvermetallurgischen Verfahrens sind variabel einstellbare Dichten in einem Bereich von 500 bis 1000 kg/m3 und eine große Vietzaht mögticher Legierungsbestandteile, wobei auch duktile Legierungen schäumbar sind.

Grundsätzlich ist mit diesen Verfahren eine Formteilherstellung möglich.

Andererseits ist die Verfahrensführung problematisch. Denn nach vollständiger Ausbildung des Metallschaums müssen die Form und der Metallschaum hinreichend zügig abgekühtt werden, damit der Schaum stabil bleibt. Insbesondere bei größeren oder komplizierter gestalteten Formen ist das Verfahren daher schwer zu kontrollieren. Die Reproduzierbarkeit ist ungenügend. Bedingt durch die vergleichsweise technisch komplizerte Verfahrensführung ist eine Fertigung von Formteilen auch in größeren Serien nur zu relativ hohen Kosten möglich.

Aus der DE 4340791 A1 ist ein Verfahren zum Schäumen von Metallpulvern bekannt, bei dem das Metallpulver mit einem Treibmittel gemischt wird, diese Mischung zu einem Rohling kompaktiert und der Rohling anschließend geschäumt wird, wobei der Rohling vor dem Aufschäumen in einem kalten Gesenk Strang gepresst wird.

Bei diesem Gegenstand wird durch die tiefe Temperatur des Gesenks vermieden, dass die Temperatur während der Kompaktierung zu stark ansteigt, die Gefahr unkontrollierten Schäumens besteht dennoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem das Metallschäumen kontrollierbarer ist und die Reproduzierbarkeit der so hergestellten Produkte bzw. Produkteigenschaften verbessert wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Schäumen von Metallpulver gelöst, bei dem das Metallpulver mit einem Treibmittel vermischt wird, die Mischung aus Metallpulver und Treibmittel kompaktiert wird zu einem Rohling und bei dem anschließend der Rohling geschäumt wird, wobei der Rohling vor dem Schäumen einer Strangpresse zugeführt wird, und das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Strangpresse zumindest zeitweise ein tiefkaltes Gas zugeführt wird, wobei die Menge des zugeführten tiefkalten Gases entsprechend der gewünschten Temperatur in der Strangpresse und/oder in Abhängigkeit von einer gemessenen Volumen-oder Längenänderung des aus der Strangpresse austretenden Rohlings geregelt wird.

Es ist nach der Erfindung also vorgesehen, das die Menge des zugeführten tiefkalten Gases entsprechend des Kältebedarfs geregelt wird, wobei vorzugsweise die Volumen-oder Längenänderung des aus der Strangpresse austretenden Rohlings gemessen und in Abhängigkeit von der gemessenen Volumen-oder Längenänderung des Rohlings die Menge des zugeführten tiefkalten Gases geregelt wird. Durch diese Verfahrensweise werden vorteilhaft schon kleinste bereits geschäumte Bereiche, die zu Volumen-oder Längenänderungen führen, als Eingangssignal für die Regelung der Gaszufuhr genutzt, so daß ein Schäumen größerer Bereiche sicher vermieden werden kann.

Der Begriff"Metallpulver"bedeutet hier reines Metallpulver, Metal I leg ieru ngspulver oder Mischungen aus Metallpulver bzw. Metalllegierungspulver und anderen Nebenbestandteilen in einer geringen Menge, typisch bis ca. 1 Gew.-% Anteil.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können beim Strangpressen vorteilhaft höhere Drücke realisiert werden ohne daß die Temperatur während der Kompaktierung zu stark ansteigt, so daß die Gefahr des zumindest teilweisen,

ungewollten Schäumens verringert wird. Die Leistungen der Strangpreßanlage kann daher vergrößert werden. Zudem wird die Oberflächenqualität des Produktes erhöht.

Nach der Erfindung ist es vorgesehen, daß das tiefkalte Gas tiefkalter, flüssiger Stickstoff ist. Daraus ergibt sich der Vorteil einer effizienten und sicheren Kühlung während des Strangpressens.

Nach der Erfindung ist das Metallpulver Aluminiumpulver. Der Begriff "Aluminiumpulver'bedeutet hier reines Aluminiumpulver, Aluminiumlegierungspulver oder Mischungen aus Aluminiumpulver bzw. Aluminiumlegierungspulver und anderen Nebenbestandteilen in einer geringen Menge, typisch bis ca. 1 Gew.-% Anteil.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung zum Pressen eines Rohlings für einen geschäumten Metalikörper gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Vorrichtung eine Strangpresse ist, welcher Strangpresse der Rohling vor dem Schäumen zugeführt wird und dass der Strangpresse eine Zuführleitung für ein tiefkaltes Gas und eine Messeinrichtung zur Messung der Volumen-oder Längenänderung des Rohlings nach Austritt aus der Strangpresse zugeordnet ist, und dass die zugeordnete Zuführleitung für das tieflcalte Gas eine Regel-oder Absperrarmatur aufweist, um die Menge des zugeführten tiefkalten Gases in Abhängigkeit von der gemessenen Volumen-oder Längenänderung zu regeln.

So können vorteilhaft schon kleinste bereits geschäumte Bereiche, die zu Volumen- oder Längenänderungen führen, als Eingangssignal für die Regelung der Gaszufuhr genutzt werden und ein Schäumen größerer Bereiche kann sicher vermieden werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich der Vorteil, daß das Strangpressen mit relativ hohem Druck erfolgen kann ohne einen zu starken Temperaturanstieg zu verursachen. Die Gefahr eines ungewollten Schäumens von zumindest Teilbereichen in dem Material wird so verringert.

Nach der Erfindung steht die Zuführleitung für das tiefkalte Gas in Verbindung mit einer Quelle für tiefkalten, flüssigen Stickstoff. Die Kühlung während des Strangpressens ist dadurch effizient und sicher.

Nach der Erfindung besteht der geschäumte Metattkörper im wesentlichen aus Aluminium. Der Begriff"Aluminium"bedeutet hier reines Aluminium, Aluminiumlegierungen oder Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen und andere Nebenbestandteile in einer geringen Menge, typisch bis ca. 1 Gew.-% Anteil.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung wird vorzugsweise verwendet zur Herstellung von geschäumten Aluminium-Versteifungs-und/oder Dämpfungselemente, besonders bevorzugt Aluminium-Formteile im Kraftfahrzeugbau.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das Verfahren werden nun anhand einer Abbildung (Fig.) beispielhaft naher erlautert.

Die Fig. zeigt schematisch eine Strangpresse gemäß der Erfindung, die mit tieflkaltem, flüssigen Stickstoff gekühit wird.

Der Strangpresse 1 wird der Rohling 2 zugeführt. Bei dem bereits stranggepreßten Körper 3 wird an der Längenmeßstelle 4 die Ausdehnung des Körpers 3 gemessen.

Das Signal wird über eine Leitung 5 einer Auswerte-und Regeleinheit 6 zugeführt.

Über eine der Auswerte-und Regeleinheit 6 zugeordneten Leitung 7 wird eine Armatur 8 gesteuert, um der Strangpresse 1 tiefkalten, flüssigen Stickstoff zuzuführen. Der flüssige Stickstoff wird aus einer Quelle 9 über eine Leitung 10, die Armatur 8 und über eine daran anschließende Leitung 11 zugeführt, wobei insbesondere der Bereich der Matrize 12 der Strangpresse 1 durch die an die Leitung 11 anschließende Kühtstrecke 13 gekühtt wird. Der Stickstoff verlässt die Strangpresse 1 nach Abgabe zumindest einesTeils seines Kälteinhalts über eine Leitung 11. Er kann einer weiteren Verwendung zugeführt oder an die Umgebung abgegeben werden.