Thermal physical and mechanical properties of raw sands and sand cores for aluminum casting

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Organisationseinheiten

Abstract

Ein besseres Verständnis der thermischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Rohsanden und Sandkernen ist unabdingbar für die Verbesserung und Optimierung der Produktionsqualität in der Gussindustrie. Die Anpassung der Sandkerne ermöglicht eine effizientere Gussproduktion und eine Senkung der Kosten. Bisher wurden die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Rohsanden und Sandkernen jedoch noch nicht ausreichend untersucht. Diese Arbeit analysiert die thermischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften von verschiedenen (natürlichen und synthetischen) Rohsande gebundenen Sandkernen. Außerdem wurden die geprüften und optimierten Sandkerne für den realen Guss von Al-Legierungen eingesetzt zur Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit λ der Sandkerne wurden verschiedene Sande eingesetzt, um die genauen Parameter für den realen Al-Guss zu ermitteln und auch die experimentelle Simulationsgenauigkeit zu verbessern. Bei den Rohsanden wurden aufgrund ihrer unterschiedlichen Größe und Morphologie fünf verschiedene Sande – MIN-Sand / Cerabeads 650-Sand / Zirkonsand / H32 Quarzsand / Kerphalite-Sand – untersucht. Korngrößenverteilungen, mikroskopische Rauheit, Morphologie und andere Parameter dieser Rohsande wurden mithilfe von Siebanalysen-Granulometrie und Untersuchungen mit Rasterelektronen- (SEM/EDX) und Lichtmikroskopen analysiert. Die verwendeten Quarzsandkerne wurden mit SEM/EDX im Hinblick auf Binderbrücken untersucht. Die thermophysikalischen Eigenschaften der Sandkerne wurden unter Verwendung definierter Parameter durch Tauchversuche sowie durch die Verwendung von Ringgussformen gemessen. Diese Messungen können mit dem thermischen Verhalten der inneren Kerne in Beziehung gesetzt werden, die von der Al-Schmelze umgeben sind. Zwischen den Simulationen und dem in den "Tauchverfahren" mit denselben Parametern durchgeführten Experiment wurde eine gute Übereinstimmung erzielt. Insbesondere wurden auch mit Mikrowellen getrocknete Sandkerne untersucht, um den Ursprung der Wasserspitze während des experimentellen Gießverfahrens zu klären. Die mechanischen Eigenschaften der Sandkerne wurden im Hinblick auf die Entkernungsfähigkeit von Sandkernen untersucht. Geprüft wurden fünf verschiedene Sandkerne aus demselben Quarzsand, aber mit verschiedenen Bindern und Verfahrensparametern, die in einer speziellen Entkernungsform abgegossen wurden. Die Ergebnisse der Entkernung der Bindersysteme haben verschiedene Auswirkungen auf das Entkernungsergebnis und die Bruchflächen zwischen den Sandkörnern. Die erzielten Ergebnisse dienen der Optimierung der Produktion von Sandkernen und der Auswahl von Rohsanden.

Details

OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Schumacher, Peter, Betreuer (intern)
  • Stauder, Bernhard, Betreuer (extern), Externe Person
Datum der Bewilligung19 Dez. 2014
StatusVeröffentlicht - 2014