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Direktkokillenguss von Aluminium

About DDirect-Chil Casting of Aluminium in the book “Direktkühlguss von Leichtmetalllegierungen – Wissenschaft und Technik”
von John Grandfield, D. G. Das nennt man Gießen mit direkter Kühlung (Abb., Ian Bainbridge

Optimise direct-chill casting for aluminium alloys. Erfahren Sie mehr über das Anlagenlayout, Flüssigkeitszufuhr, Kornwachstum und Morphologie, Legierungselemente, Schmelzetransport & Temperaturkontrolle!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INHALT

VORWORT UND DANKSAGUNG

DIREKTKÜHLGUSS: HISTORISCHE UND INDUSTRIELLE PERSPEKTIVE

  • Industrielle Perspektive
  • Historische Entwicklung

FLÜSSIGMETALLVERSORGUNG, LEGIERUNGSVORBEREITUNG, UND SCHMELZTRANSPORT

  • Anlagenlayout, Metallplanung, und Flüssigkeitsversorgung
  • Legierungselemente und Vorlegierungen
  • Ofentechnik
    • Mischtechnik
    • Temperaturkontrolle
  • Schmelzetransport zum und vom Ofen
    • Ofenfüllung
    • Schrottbeschickung und -einschmelzung
    • Ofenreinigung
    • Transport von geschmolzenem Metall vom Ofen zum Gießer
  • Physikalische und mechanische Prüfung von korrodierten Materialien
  • Schutz und Handhabung von Magnesiumschmelzen
  • Sicherheit

SCHMELZREINIGUNG UND VERUNREINIGUNGSKONTROLLE

  • Verunreinigungsquellen
    • Aluminium
    • Magnesium
  • Wirkung von Verunreinigungen
    • Gelöster Wasserstoff
    • Gelöste metallische Verunreinigungselemente einschließlich Alkalimetalle
    • Einschlüsse
  • Entfernung von Verunreinigungen
    • Gelöste Metallverunreinigungen
    • Wasserstoffentfernung: Entgasung
    • Minimierung der Inklusionslast
    • Inklusionsentfernung
    • Entfernung von Alkalimetallen
    • Magnesium-Flux-Raffination
    • Flussmittelfreie Raffination von Magnesium
  • Messung von Verunreinigungen
    • Inklusionsmessung
    • Wasserstoffmessung
    • Messung des Alkaligehalts
  • Thermomechanische Modellierung der Grobkornbildung einer Al-Mg-Si-Legierung während der Extrusion
  • Systemlayouts, Sicherheit, und Kostenüberlegungen

Kornwachstum und Morphologie

  • Historischer Überblick
  • Grundlagen der Kornverfeinerung
  • Mechanismen der Kornverfeinerung in Aluminium- und Magnesiumlegierungen
    • Kornfeinung durch Phasenbildung durch Legierungselemente während der Erstarrung
    • Kornverfeinerung durch Zugabe von unlöslichen Partikeln
    • Kornverfeinerung durch einheimische unlösliche Partikel
    • Kornverfeinerung durch Multiplikation von Erstarrungsstellen
  • Technologie der Kornfeinung beim DC-Gießen
    • Kornfeinung von Aluminiumlegierungen durch Al-Ti-B- und Al-Ti-C-Vorlegierungsstäbe
    • Kornverfeinerung mit im Ofen hinzugefügten Master-Legierungen
    • Zugabe von Kornfeinern als Salze, Flüsse, Verbindungen, und Gase

ERSTÄRUNGSPHÄNOMENE UND GUSSFEHLER

  • Einfluss von Abkühlgeschwindigkeit und Schmelztemperatur auf die Erstarrung von Aluminiumlegierungen
  • Mikrosegregation
  • Auswirkungen von Prozessparametern auf die Dendritenstruktur
  • Einfluss von Prozessparametern und Legierungszusammensetzung auf das Auftreten spezifischer Gefügefehler
  • Makrosegregation
    • Mechanismen der Makrosegregation
    • Mechanismen der Makrosegregation
    • Einfluss der Zusammensetzung auf die Makroseigerung: Makroseigerung in kommerziellen Legierungen
  • Wirkung der Zusammensetzung auf die Makrosegregation
    • Thermische Kontraktion während der Erstarrung
    • Mechanische Eigenschaften im halbfesten Zustand
    • Mechanismen und Kriterien des Heißreißens
    • Anwendung der Warmreißkriterien auf den Gleichstromguss von Leichtmetalllegierungen
    • Auswirkungen von Prozessparametern auf Warmriss und Formverzerrungen beim DC-Gießen
  • Kaltes Knacken
    • Mechanische Eigenschaften von Gusslegierungen und Mechanismen der Kaltrissbildung
    • Kaltrisskriterien
    • Methoden zur Verhinderung von Kaltrissen
    • Mängel im Zusammenhang mit der Technologie des DC-Castings

DC CASTING TECHNOLOGIE UND BEDIENUNG

  • Einführung
  • Formentechnik
    • Formwärmeübertragung
    • Wärmeübertragung bei Wasserkühlung
    • Formenbau: Allgemeine Entwicklung
    • Elektromagnetisches DC-Casting
    • Varianten und Evolution der Extrusions-Billet-Mold-Technologie
    • Gasdruck-Hot-Top-Formbetrieb
    • Formabmessungen
    • Casting-Parameter
    • Rollbrammenkokillen und Cast-Start-Technologie
    • HDC-Casting
    • Schmierung und Formreibung
  • Andere Ausrüstung
    • Schimmeltabelle
    • Startkopfbasis und Startköpfe
    • Lieferung des geschmolzenen Metalls an die Formen
    • Füllstandskontrolle für geschmolzenes Metall
    • Gießmaschine
    • Zusatzausrüstung und Grubentechnik
  • WASSERSTOFFABSORPTION DURCH FLÜSSIGE METALLE
    • Allgemeine Beschreibung
    • Wasserbedarf
  • Kontroll systeme
    • Allgemeine Anforderungen
    • Automatisierte Systeme
  • Gerätefehler im Zusammenhang mit Defekten
  • Sicherheitsaspekte

NACHGUSSVERARBEITUNG

  • Einführung
  • Allgemein
  • Inspektion und Sägen
  • Homogenisierung und Stressabbau
  • Sägen und Verpacken
  • Sicherheitsprobleme

MODELLIERUNG UND SIMULATION

  • Einführung und Geschichte
    • Physikalische Modellierung
    • Strömungsmodellierung
    • Wärmeübertragung durch Wassersprühen
  • Dimensionslose Zahlenanalyse
  • Mathematische Modellierungsmethoden
  • Modellierungsanforderungen
    • Modellformulierung
    • Randbedingungen und Eigenschaftsdaten
    • Validierung und experimentelle Verifizierung
    • Nachbearbeitung
    • Ressourcen: Menschen, Hardware, und Software
  • Strömungsmodellierung von Metallabgabesystemen
  • Modellierung der Makroseigerung beim DC-Gießen von Aluminiumlegierungen
    • Hintergrund
    • Beispiel einer Makrosegregationssimulation
  • Spannungs- und Rissmodellierung
    • Hot Tearing beim DC Casting
    • Kaltrisse beim DC-Gießen
  • Modellierung von Formprozessen
    • Formverzerrung, Barrenformmodellierung, und Kontrolle
    • Luftspaltbildung und Oberflächentrennung
    • Gasdruckform Meniskusmodellierung
  • Modellierung von Magnesium-DC-Guss
  • Abschließende Bemerkungen zur Anwendung von Modellen

Anhang

  • Analytische Lösungen für DC-Casting

WIRTSCHAFTLICHE ÜBERLEGUNGEN

  • DC Produktmärkte und Margen
  • Finanzielle Maßnahmen
    • Beispiele für die Anwendung finanzieller Maßnahmen
  • Durchsatz, Prüfung, Key Performance Indicator (KPI), und Benchmarking-Analyse

VORSCHAU

KAUFEN

Einige sehr nützliche Figuren aus diesem Buch über praktisches DC-Gießen von Aluminiumknüppeln

Abbildung 2.2 – Typische kippbare Hallofenkonfiguration,
mit unten montiertem Magnetrührer [Ofentechnik]

Abbildung 2.11 – Typischer Rinnenquerschnitt mit einigen Konstruktionsmerkmalen.
Ein optionaler Klappdeckel ist abgebildet.

Abbildung 3.6 – Querschnitt durch den Filterkasten.

Abbildung 3.15 – Allgemeines Layout von Öfen und Schmelzbehandlungsanlagen
in Bezug auf Gießmaschine.

Abbildung 3.16 – Automatischer Trogdammantrieb.

Abbildung 5.2 – Schematische Darstellung typischer Bereiche im erstarrenden Knüppel
in Bezug auf den Wärmefluss in der Form (Primärkühlung) und
unterhalb der Form (Luftspalt und Sekundärkühlung).
Der Übergangsbereich ist in Gülle- und Breizonen unterteilt
durch die Kohärenzisotherme.

Abbildung 5.24. Formverzerrungen, die für Direct-Chill-Gussbarren typisch sind.
Ein Blick von der kurzen Seite des Barrens.

Abbildung 6.1 – Schematischer Schnitt einer VDC-Gießanlage
zeigt die einzelnen Hauptkomponenten.

Abbildung 6.8 – Querschnitt einer Hot-Top-Kokille
zusammen mit Gussprodukt u
die geschmolzene metallzufuhr in die form,
plus Wasserkühlungszufuhr zum Werkzeug.
Die Formform ist im Allgemeinen rund, kann aber oval sein.

Abbildung 6.11. Typische moderne gasdruckbeaufschlagte Hot-Top-Kokille für Knüppel
mit Carbon-Liner-Konfiguration.
(Hycast)

Abbildung 6.14 – Schema einer Gasdruckform
mit Gasdruck, der den Metallkopfdruck ausgleicht.

Abbildung 6.20 – Die Auswirkung einer Änderung des Knüppeldurchmessers
vom Wärmeeintrag in die Kokille für eine konstante Gießgeschwindigkeit.

Abbildung 6.28 – Allgemeine Anordnung eines kippbaren DC-Gießtisches.

Abbildung 6.31 – Querschnitt einer Knüppelkokille mit Startkopf
befindet sich in Gussstartposition
mit Anfangskopf/Formspalt und
Startkopfausrichtungssystem.

Abbildung 6.35 – Zufuhrsystem für geschmolzenes Metall zu Formen für ein integriertes Hot-Top-System.
Es ist nur eine Füllstandskontrolle für geschmolzenes Metall erforderlich,
normalerweise am Eintrittspunkt zum Formtisch
im mittleren Abschnitt des Verteilersystems für geschmolzenes Metall.