Fachartikel

Schwerkraftkokillengießen mit strukturierten Kokillenoberflächen Teil 2: Innovative Strukturen
von Sebastian Gierth, Stephan Knorr, Thomas Beganovic und Sebastian Findeisen, Wolfsburg/Braunschweig

Das Leichtbaupotenzial moderner Schwerkraft-Kokillenguss-Bauteile wird durch die minimal gießbaren Wanddicken beschränkt. Hierfür ist unter anderem das Fließvermögen der verwendeten Legierungen maßgebend. Der Einsatz von sogenannten Waffelmustern auf den Kokillenoberflächen in dünnwandigen und kaltlaufgefährdeten Gussteilbereichen ist Stand der Technik. Die Wirksamkeit dieser Strukturen wurde bereits durch die Autoren dieses Beitrages untersucht und bestätigt. Es zeigte sich, dass eine signifikante Fließlängensteigerung gegenüber unstrukturierten Oberflächen erreicht werden kann.
(Teil 1 dieser Veröffentlichung)



Modulare Versuchskokille mit eingelegtem Gussteil: links - konventionell (Waffelmuster), rechts - innovativ (bionische Struktur)
Bild: Modulare Versuchskokille mit eingelegtem Gussteil: links - konventionell (Waffelmuster), rechts - innovativ (bionische Struktur). Foto: VW AG

Aufbauend auf dieser Erkenntnis wurden neue Strukturen entwickelt und experimentell im Labormaßstab erprobt. Ziel ist es, eine weitere Steigerung der Fließlänge gegenüber den Standardstrukturen zu erreichen. Weiterhin soll die Fließlänge bei reduzierten Wanddicken in Abhängigkeit von der Strukturierung untersucht werden. Die Charakterisierung der Gussteile erfolgt makroskopisch anhand der Fließ- und Formfülllänge und mikroskopisch durch Analyse der Dendritenarmabstände (DAS) und der erstarrungsbedingten Schichtverteilung im Gussteilquerschnitt. Die daraus gewonnenen Kennwerte dienen dazu, ein Verständnis für die Wirksamkeit von Oberflächenstrukturen zu entwickeln.

Durch die Verwendung der entwickelten Strukturen wurden die Fließlängen im Vergleich zum Standard-Waffelmuster nochmals signifikant gesteigert. Weiterhin wurde durch den Einsatz der bionischen Struktur K eine Wanddickenreduzierung von ca. 35 % ohne Verlust der Fließlänge gegenüber der unstrukturierten Oberfläche erzielt.

Dipl.-lng. Sebastian Gierth, M. Sc. Stephan Knorr, Dipl.-lng. Thomas Beganovic und Dr.-lng. Sebastian Findeisen, Volkswagen Aktiengesellschaft, Wolfsburg, Braunschweig


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pdf-Datei aus "GIESSEREI" Heft 5/2016 Seiten 24-31
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