16.06.2016 | Ausgabe 06/2016

Strukturbauteil aus Legierung A 206 im Kokillengussverfahren

Bauteil mit Angusssystem. (Bildquelle: Y. Fasoyinu, CanmetMATERIALS, Natural Resources Canada, Hamilton, Ontario, Kanada; D. Weiss, ECK Industries, Inc., Manitowoc, Wisconsin; J. Shah, Product Development & Analysis LLC, Naperville, Illinois; R. Bailey, B.S. Metallurgy, Inc., Manitowoc, Wisconsin)

Das Kokillengussverfahren für die Legierung Al-Cu 206 war bisher durch die Neigung zu Warmrissen während der Erstarrung in Metallformen beeinträchtigt. Deshalb startete die Firma CanmetMATERIALS (CMAT) gemeinsam mit weiteren Industriepartnern ein Projekt zur Entwicklung eines kostengünstigen Kokillengießverfahrens für warmrissbeständige Aluminiumlegierungen. Dieses Projekt wurde durch das Energy Saving Melting and Revert Reduction Technology (E-SMARRT) Programm des US DOE unterstützt und von der American Foundry Society geleitet. Mittels Schwerkraft-Kippkokillengussverfahren wurde in einer Partnergießerei ein Strukturbauteil aus den Legierungen A206/B206 gegossen. Durch Computersimulation wurde prognostiziert, in welchen Bereichen des Bauteils während der Erstarrung Warmrisse und/oder Lunker zu erwarten waren. Es zeigte sich, dass durch eine Kombination aus Kornfeinung und Temperaturmanagement der Kokillentemperatur, sowie durch eine Steuerung der Verweilzeit (Gießzeit plus Erstarrungszeit in der Kokille vor dem Ausstoßen) ein warmrissfreies Bauteil entstand. Röntgenaufnahmen und Farbeindringprüfung deuten auf innere Fehler wie Lunker durch unzureichende Speisung hin. Durch eine Optimierung des Gussteil- und Kokillendesigns für diese Legierung sollte das aufgetretene Lunkerproblem für zukünftige Abgüsse eliminiert werden. Mit geeignetem Equipment und geeigneter Gießprozesskontrolle können aus der Legierung 206 Strukturbauteile ohne Warmrisse hergestellt werden. Diese Arbeit erörtert die aufgetretenen Probleme und Prozesstechniken, die zur Produktion von warmrissfreien Gussteilen aus Legierung 206 in Metallformen beitragen.

Einführung
Die Gewichtsreduzierung bei Fahrzeugen ist einer der Hauptbeweggründe der Automobilhersteller weltweit in ihren vermehrten Anstrengungen zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz. Die Anwendung von Legierungen aus Aluminium und Magnesium als Ersatz für die bestehenden eisenhaltigen Bestandteile ist eine Herangehensweise, um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren. Diese Leichtmetallbauteile können durch viele verschiedenen hoch integrierte Herstellprozesse, wie zum Beispiel durch Schwerkraft- und Niederdruck-Kokillenguss, produziert werden. Einige der Vorteile des Kokillengussverfahrens im Vergleich zu Sandgussverfahren sind eine bessere Oberflächenbeschaffenheit, präzise und gleichmäßige Maßbeherrschung und verbesserte mechanische Eigenschaften. Viele Gießereien produzieren derzeit durch die Verfahren Schwerkraftkipp-Kokillenguss und Niederdruck-Kokillenguss Aluminiumbauteile für die Automobil-, die Elektro-, die Schifffahrts- und die landwirtschaftlichen Bereiche. Die meisten dieser Gussteile werden aus Legierungen der Aluminium-Silizium-Familie, und zwar aus 356 (Al-Si) und 319 (Al-Si-Cu), hergestellt. Diese Legierungen sind zwar leicht zu vergießen, besitzen aber keine besonders hohen Festigkeiten und nur mäßige Zähigkeit.

(Nachdruck aus Trans. Amer. Foundrym. Soc. Paper 15-081, mit freundlicher Genehmigung der American Foundrymen‘s Society. – Deutsche Bearbeitung von Andreas Nebl, Salzweg, www.uebersetzungen-nebl.de)

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