Investigation on the removal of internal sand cores from aluminium castings

Titel in Übersetzung: Untersuchung der Entkernbarkeit eingegossener Sandkerne im Aluminiumguss

Bernhard Johannes Stauder

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Beim Gießen von Metallen in Formen werden die formgebenden Elemente durch einen ständigen Wärmeaustausch thermisch, sowie durch Strömung, Auftrieb und Bauteilschwindung mechanisch beansprucht. Die Eigenschaften der Kerne, die aus gebundenem Granulat (meist Sand) bestehen, sind von den physikalischen Eigenschaften der Komponenten, der erzielten Verdichtung und der einwirkenden Belastung abhängig, wodurch sie eine ständige Veränderung während des Gießprozesses erfahren. In der vorliegenden Arbeit wurden die Eigenschaften umgossener Kerne am Ende des Gießprozesses hinsichtlich deren Zerfallsverhalten untersucht. Es wurde besonders auf den Einfluss der granularen gebundenen Struktur der Kerne mit einem hohen freien Volumen geachtet. Anhand gießereiüblicher Dreipunkt-Biegeversuche wurden Verbesserungspotenziale für die Ermittlung mechanischer Eigenschaften von Kernen untersucht. Durch die Erfassung von Lastkurven wurden zusätzliche Parameter definiert, die Rückschlüsse auf strukturelle Veränderungen der Kerne zulassen. Der Einfluss einer thermischen Beanspruchung auf die Eigenschaften von Kernen wurde mittels unterschiedlicher Prüfverfahren nach Vorbehandlung von Proben an Luft und sauerstoffreduzierter Atmosphäre unter Anwendung realitätsnaher Temperaturprofile analysiert. Daraus konnten Parameter für ein Mohr-Coulomb-Versagensmodell, abhängig von der thermischen Vorbelastung, definiert werden. Die Keilspaltprüfmethode zur Bestimmung der spezifischen Bruchenergie ist hier erstmals an Sandkernproben angewandt worden. Die Ergebnisse haben eine indirekte Proportionalität der spezifischen Bruchenergie mit der erzielten Sandkernzerfallsrate bei sonst gleichen Randbedingungen gezeigt. Das Zerfallsratenkriterium wurde über eine Kombination aus der Entkernungs-Massenrate und dem erhaltenen Zerkleinerungsgrad des Entkerngutes definiert. Der Einfluss der Schwindung von Aluminiumguss auf die mechanische Schädigung wurde anhand von Kernen mit geringer thermischer Ausdehnung, hohen Festigkeiten nach thermischer Beanspruchung und hoher Sprödheit nachgewiesen. Für die Untersuchung der Entkernbarkeit ist bei Verwendung unterschiedlicher Komponenten für die Kerne daher, neben den Festigkeitseigenschaften, auch deren Wechselwirkung mit dem Gussbauteil zu betrachten. Die hier vorgestellten temperaturabhängigen Festigkeits- und Versagensparameter stellen in Kombination mit der thermisch-mechanischen Wechselwirkung zwischen einem Gussteil und umgossenen Kernen eine umfassende Informationsbasis für die Vorhersage der Entkernungseigenschaften dar.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung der Entkernbarkeit eingegossener Sandkerne im Aluminiumguss
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Harmuth, Harald, Beurteiler B (intern)
  • Schumacher, Peter, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2018

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Guss
  • Sandkern
  • Eigenschaften
  • Bruchverhalten
  • Schädigung

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