Voraussetzung zur Herstellung qualitativ hochwertiger, dynamisch belastbarer Bauteile aus Aluminiumgusslegierungen ist eine Schmelzmetallurgie, die neben der Einstellung niedriger Wasserstoffgehalte auch ein niedriges Niveau an nichtmetallischen Verunreinigungen im Schmelzbad sicherstellt.
Um die hohen Anforderungen an die Bauteileigenschaften prozesssicher erreichen zu können, ist es erforderlich, Verunreinigungen in der Schmelze auf ein Minimum zu reduzieren und damit Beeinträchtigungen der mechanischen Eigenschaften im Gussteil zu verhindern. Als erster Schritt ist dazu eine sichere und schnelle Beurteilung der Schmelzequalität vor dem Vergießen erforderlich, um das notwendige Maß und die Wirksamkeit von Schmelzereinigungsmaßnahmen sicher bestimmen zu können.
Der methodische Ansatz der durchgeführten Untersuchungen basiert auf der getrennten Erfassung des Gehaltes an nichtmetallischen Verunreinigungen mit dem Prefil-Verfahren und des Wasserstoffgehaltes in einer Aluminiumschmelze. Das Prefil-Verfahren liefert Ergebnisse unmittelbar nach Durchführung der Messung und erfüllt damit eine der Hauptanforderungen an das Verfahren.
Die praxisorientierten Arbeiten wurden an Labor- und Produktionsschmelzen in verschiedenen Gießereien durchgeführt. Als Basislegierung wurde mit der unveredelten, nicht korngefeinten Legierung EN AC-Al Si7Mg0,3 gearbeitet. Es wurden verschiedene Verunreinigungsgrade in Schmelzen erzeugt, die mit Hilfe des Prefil-Verfahrens quantitativ bestimmt wurden. Zur Absicherung der Messmethode wurden Versuchsreihen zur Ermittlung der Reproduzierbarkeit dieser Methode vorangestellt. Das Versuchsprogramm wurde durch Experimente an veredelten und korngefeinten Betriebsschmelzen abgerundet, wobei als weitere Legierung die EN AC-Al Si8Cu3 in jeweils unterschiedlichen Verunreinigungsgraden in das Versuchsprogramm einbezogen wurde.
Das Hauptergebnis des Projektes liegt in der Feststellung, dass mit dem Prefil-Verfahren nur eine grob abgestufte Beurteilung des Verunreinigungsgrades von Al-Schmelzen erreicht werden kann. Die erwünschte Bewertung praxisrelevanter feiner Qualitätsabstufungen leistet das Prefil-Verfahren dagegen nicht. Der Verunreinigungsgehalt korngefeinter Schmelzen lässt sich nicht sinnvoll quantifizieren, da der hohe Gehalt an feinen TiB2-Phasen das Messergebnis dominiert und den Einfluss der nichtmetallischen Verunreinigungen überdeckt.
Das Projekt wurde mit Haushaltsmitteln des BMWi Bundesministerium für Wirtschaft über die AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen unter der AiF-Nr. 14214N gefördert und vom VDG Verein Deutscher Gießereifachleute fachlich betreut. Hierfür sei an dieser Stelle gedankt.
Der vollständige Schlussbericht ist beim VDG-Informationszentrum Giesserei (Telefon: 0211 / 6871-246) erhältlich.
Große Gießereitechnische Tagung 2008 Aachen
