Hohle Aluminiumstrukturbauteile durch Salzkerne im Druckguss

Produktbeschreibung

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Herstellung hohler Strukturen im Druckgießverfahren durch die Verwendung von Salzkernen. Die Herstellung der Salzkerne erfolgt hierbei aus der schmelzflüssigen Phase im Druckgießverfahren. Dadurch können bisher nicht darstellbare Strukturen im Druckgießverfahren abgebildet und Bauteile mit hoher Funktionsintegration und Gewichtsersparnis aus Leichtmetallen hergestellt werden. Unterschiedliche Salzzusammensetzungen und die Einflüsse signifikanter Prozessparameter bei der Herstellung von Salzkernen wurden untersucht. Einflüsse der Salzkerne auf das Gussgefüge der Aluminiumlegierung und die mechanischen Eigenschaften konnten nachgewiesen werden. Abschließend konnte ein Demonstrator für eine untere A-Säule entwickelt werden, die im Druckgießverfahren als Hohlprofil durch das Umgießen mit Aluminiumschmelze von Salzkernen hergestellt wurde.

Inhalt
Danksagung………………..III
Kurzfassung ……………… VI
Abstract ………………… IX
1 Einleitung und Motivation ….1
2 Stand der Technik………….4
2.1 Einsatz verlorener Kerne im Druckgießverfahre…….4
2.1.1 Sandkerne im Druckguss ………………………4
2.1.2 Keramische Kerne…………………………….6
2.1.3 Einsatz metallischer Hohlkörpereinlagen………..7
2.2 Übersicht über Salzkerntechnologien …………….8
2.2.1 Salzsysteme…………………………………8
2.2.2 Gepresste und gesinterte Salzkerne …………..14
2.2.3 Kerngeschossene Salzkerne……………………16
2.2.4 Druckgegossene Salzkerne…………………….16
2.2.5 Salzkerne im Warmkammerverfahren …………….23
3 Validierung einer Salzzusammensetzung…………….25
3.1 Aufbau und Struktur der Salze………………….25
3.2 Definition einer optimalen Salzzusammensetzung…..27
4 Salzkernherstellung im Druckgießverfahren und Umgussversuche …….43
4.1 Untersuchung des Einflusses eines Salzkerns auf das Gefüge der
Aluminiumdruckgussteile ………………………….44
4.1.1 Messung des dynamischen Elastizitätsmoduls mittels Resonanzfrequenzmethode …56
4.1.2 Herstellung von Aluminiumprobekörper unter Verwendung
von Salzplatten als Einlegeteile…………………..60
4.1.3 Metallographische Analyse der Aluminiumprobenkörper ………..64
4.2 Entwicklung des Demonstrators „Salzkern Rippenstruktur“……….68
4.3 Entwicklung des Demonstrators „Salzkern A-Säule“……………..81
4.4 Herstellung hohler Aluminiumstrukturbauteile unter Verwendung
von Salzkernen im Druckguss …………………………………..97
4.4.1 Ergebnisse der statistischen Versuchsauswertung……………112
4.4.2 Herstellung und Auswertung von Salzkernen im Serienversuch …119
4.4.3 Ergebnisse der Umgussversuche der Salzkerne aus Versuchsplan und Serienversuch ……121
4.4.4 Umgussversuche der Salzkerne aus dem Serienversuch……..126
5 Zusammenfassung und Diskussion der Ergebnisse …………….137
5.1 Validierung einer Salzzusammensetzung für die Verwendung im Druckgießverfahren …..137
5.2 Untersuchung des Einflusses eines Salzkerns auf das Gefüge der Aluminiumgussteile …..138
5.3 Ergebnisse des Demonstrators „Salzkern Rippenstruktur“……141
5.4 Ergebnisse des Demonstrators „Salzkern A-Säule“ …………144
5.5 Ergebnisse der Umgussversuche des Demonstrators „Salzkern A-Säule“ ……..147
6 Fazit ……….152
7 Ausblick …….154
Anhang…………157
Literaturverzeichnis ……….193

Keywords: Druckgießverfahren, Aluminiumdruckguss, Salzkerne, Hohlräume, Hinterschnitte, Strukturbauteile, A-Säule, Rippenstrukturen, High pressure die casting, aluminum high pressure die casting, salt cores, hollow structures, structural components, A-pillar – rib structures