21.07.2016 | Special II/2016

Kombiniertes Heißisostatisches Pressen (HIP) und Wärmebehandlung von einer A356 Aluminiumgusslegierung

Prozessführung, Auftragung der Temperatur über der Zeit; a) hp_1 und hp_1a; b) hp_2, und hp_2a; c) hp_3, und hp_3a: d) lp_1, und lp_1a (Bildquelle: Die Autoren, Fakultät für Maschinenwesen, Technische Universität München, AUDI AG, Technologieentwicklung Gießen, Ingolstadt, Avure Technologies AB, Västerås, Schweden)

Die mechanischen Eigenschaften einer Aluminium Gusslegierung des Typs A356 werden als Funktion der beim heißisostatischen Pressen und der Wärmebehandlung eingestellten Parameter untersucht. Im Vergleich zu konventionellem heißisostatischen Pressen ohne separat durchgeführte Wärmebehandlung, können mithilfe des neu entwickelten Verfahrens wesentlich höhere mechanische Festigkeiten eingestellt werden. Ein übersättigter Zustand von Magnesium-und Siliziumatomen, welche innerhalb der Aluminiummatrix gelöst sind, kann durch eine Erhöhung der Abschreckgeschwindigkeit auf 6,9 K/s innerhalb des Temperaturbereichs zwischen 813 und 473 K erreicht werden. Die Auslagerung kann dadurch unmittelbar nach dem heißisostatischen Pressen durchgeführt werden, sodass die Notwendigkeit einer bislang separat durchzuführenden Lösungsglühbehandlung entfällt. Die Gesamtkosten des Prozesses könnten durch die Einsparung eines Schrittes gesenkt werden.

1 Einleitung
Wärmebehandelte Aluminiumgusslegierungen werden für zahlreiche Anwendungen in der Automobil- und der Luftfahrtindustrie verwendet. Hierbei sind es im Besonderen die hohen Anforderung an die Ermüdungsfestigkeit und die Notwendigkeit der Gewährleistung einer konstanten Produktqualität, welche die Verwendung des heißisostatischen Pressens notwendig machen. Mit dem Einsatz von heißisostatischem Pressen wird die im Gusswerkstoff vorhandene Porosität reduziert, wodurch die Ermüdungsfestigkeit der Gusslegierung signifi kant gesteigert werden kann. Heißisostatisches Pressen wird innerhalb des derzeit zur Anwendung kommenden Verfahrens als separater Prozessschritt vor der eigentlichen Wärmebehandlung, welche aus den Schritten Lösungsglühen und Auslagern besteht, durchgeführt. Mithilfe des Lösungsglühens, gefolgt vom Abschrecken des Werkstücks, kann ein übersättigter Zustand von Magnesium- und Siliziumatomen innerhalb der Aluminiummatrix eingestellt werden.

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