Herstellung eines Stoffschlüssigen Aluminium-Aluminium-Verbundes im Niederdruckgießverfahren

Gegenstand dieser Arbeit war einerseits die Herstellung von stoffschlüssigen Al-Al-Verbindungen im Niederdruck-Kokillenguss und andererseits die Ermittlung von Übergansparametern zwischen Einleger und Gussmaterial für die Simulationssoftware Magmasoft 5.4.1. Zur Herstellung der stoffschlüssigen Al-Al-Verbünde wurden Einleger mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungen eingesetzt, um die Problematik mit der Oxidschicht zu beheben. Bei der Herstellung von stoffschlüssigen Al-Al-Verbünden stellt die natürliche Oxidschicht von Aluminium ein bedeutsames Problem dar. Zum Einsatz kamen zwei Behandlungen zur Entfernung der Oxidschicht und eine zur Erzeugung einer Oberflächenstrukturierung. Weiterhin wurden Experimente mit Einlegern angefertigt, die 20 mm in die Kavität hineinragen. Die Al-Al-Verbünde wurden an einer TEGISA Niederdruck-Gießanlage am Fraunhofer IFAM hergestellt. Zunächst wurde ein stabiler Prozess zur Herstellung der Al-Al-Verbünde entwickelt. Interessanterweise wurden die besten Ergebnisse mit Einlegern ohne Oberflächenbehandlung erzeugt. Bei den Gießparametern erzeugte eine hohe Schmelze- und Einlegertemperatur die breitesten Aufschmelzungen. Zur Ermittlung des Wärmeübergangskoeffizienten zwischen Einleger und Gussmaterial wurden mit Magmasoft 5.4.1 Temperaturkurven erzeugt, die Punkte auf und in der Mitte der Einleger widerspiegeln. Es wurden Temperaturkurven mit unterschiedlichen Wärmeübergangskoeffizienten simuliert. Im Abgleich der Temperaturkurven mit den Proben konnte näherungsweise ein temperaturabhängiger Wärmeübergangskoeffizient ermittelt werden. Die Auswertung der Simulationen ergaben einen negativen Einfluss der Einleger auf das Erstarrungsverhalten der Schmelze. Aus den Ergebnissen wurden Handlungsempfehlungen entwickelt, um stoffschlüssige Al-Al-Verbünde im Niederdruck-Kokillenguss herzustellen.