Betrachtung der Entstehung von Heißrissen in AlCeMg-Legierungen im Schwerkraftkokillenguss

Exklusiv
GIESSEREI PRAXIS 01-02/2022
Legierungen

Der Einsatz von Bauteilen aus konventionellen Aluminiumlegierungen ist unter anderem durch das Absinken der mechanischen Belastbarkeit bei erhöhten Umgebungstemperaturen begrenzt. In diesen Bereich können die Legierungen mit Cer als eines der Hauptlegierungselemente den Einsatzbereich von Aluminiumbauteilen signifikant erweitern. Für die wirtschaftliche Einsetzbarkeit dieser noch relativ wenig untersuchten Legierungssysteme ist die Verarbeitbarkeit im Gießprozess eine entscheidende Komponente. Ein wesentliches Merkmal ist hier die Neigung zu Heißrissen und somit das Wissen um deren Entstehungsmechanismen. In der vorliegenden Arbeit wird die Entstehung von Heißrissen im Legierungssystem AlCeMg während der Erstarrung in einer Kokille mittels optischer Methoden in-situ beobachtet und die zugehörigen Temperaturverläufe sowie die durch die Erstarrung hervorgerufene Schrumpfung aufgezeichnet. Begleitet werden diese Messungen durch anschließende Untersuchungen der Morphologie der Risse sowie des umgebenden Gefüges mit metallografischen und elektronenoptischen Methoden. Aus der Kombination dieser Ergebnisse lässt sich auf die Mechanismen, die der Heißrissbildung in der jeweiligen Legierung zugrunde liegen, schließen. Den Ergebnissen des Rissverhaltens der AlCeMg-Legierungen werden abschließend die Eigenschaften von ausgewählten praxiserprobten Legierungen der Systeme AlSi und AlCu gegenübergestellt, um sie im Kontext des Gießprozesses einordnen zu können. 

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Examination of the Formation of Hot Tears in
AlCeMg Alloys in Gravity Die Casting

The use of components made of conventional aluminum alloys is limited, among other things, by the decrease in mechanical strength at elevated ambient temperatures. In this area, alloys with cerium as one of the main alloying elements can significantly extend the range of application of aluminum components. For the economic applicability of these alloy systems, which have still been relatively little investigated, processability in the casting process is a decisive factor. An essential feature here is the tendency to hot tears and thus knowledge of their formation mechanisms. In the present work, the formation of hot tears in the alloy system AlCeMg during solidification in a mold is observed in-situ by means of optical methods and the associated temperature curves as well as the shrinkage caused by solidification are recorded. These measurements are accompanied by subsequent investigations of the morphology of the tears and the surrounding microstructure using metallographic and electron-optical methods. The  combination of these results allows conclusions to be drawn about the mechanisms underlying hot tearing in the alloy in question. Finally, the results of the tearing behavior of the AlCeMg alloys are compared with the properties of selected field-tested alloys of the AlSi and AlCu systems in order to be able to classify them in the context of the casting process. 

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