Magnetfeldkontrollierte Formfüllung beim Giessen

Problem:

Beim konventionellen Schwerkraftgiessen können prozessbedingt hohe Strömungsgeschwindigkeiten am Anfang des Giessvorgangs in die Form zu Einschlüssen von Gas und Oxiden führen. Die unerwünschte Konsequenz ist eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften.

Lösung:

"Beruhigung" des Einfüllvorgangs durch Abbremsen des einströmenden Flüssigmetalls mittels statischen Magnetfeld.

Vorgehen:

• numerische Simulation (Vorhersagen, Optimierung Magnetfeldparameter)
• Modellexperimente mit "kalten" Flüssigmetallen wie GaInSn (flüssig bei Raumtemperatur, visuelle Betrachtung möglich, Anwendung von UDV (Ultraschall Doppler Velocimetrie) zur Gewinnung von Messwerten -> Validierung der Numerischen Simulation
• Demonstration unter realen Industriebedingungen beim Aluminium-Feinguss bei der Firma TITAL GmbH

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Numerische Simulation des Formfüllvorgangs - Instantanes Geschwindigkeitsfeld im Horizontalkanal zu der Zeit t=0.25 s ohne Magnetfeld (links) und unter dem Einfluss eines Magnetfeldes von B=0.5T (rechts).

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Modellexperiment Aufbau (linnks). Ultraschall-Geschwindigkeitsmessungen im Vertikalkanal (rechts).

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Fotos der Gussoberfläche und UV-Bilder der Füllproben.

Bewertung der Gusskörper nach Schulnotensystem:
1. Note - visuelle Bewertung
2. Note - UV-Analyse
(R - runder Kanal, F - flacher Kanal, OF - ohne Filter, MF - mit Filter)

	0 T	0.25 T	0.5 T	0.75 T, 5 s
ROF	6-4	4-4	4-2	3-2
RMF	4-4	4-3	4-1	1-2
FOF	4-2	4-2	2-2	2-3
FMF	6-2	3-2	2-1	1-1

Bewertung der Gusskörper zeigt eine deutliche Tendenz der Reduzierung von Gussfehlern durch das Abbremsen der in der Gussform strömenden Schmelze mittels statischer Magnetfelder.

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• Cramer, A.; Eckert, S.; Galindo, V.; Gerbeth, G.; Willers, B.; Witke, W
  Liquid metal model experiments on casting and solidification processes
  Journal of Materials Science 39 (2004) 7285-7294
• Eckert, S.; Galindo, V.; Gerbeth, G.; Witke, W.; Buchenau, D.; Gerke-Cantow, R.; Nicolai, H.-P.; Steinrücken, U.
  Strömungskontrolle bei Formfüllung mittels Magnetfeldern
  Zeitschrift Giesserei, Vol. 92, 03/2005, S. 26-31