TFB58 T1

Sprühkompaktieren von Flachprodukten aus Al-Mg-Si

Mittlerweile ist das Sprühkompaktieren von Bolzen und Rohren (Bild 1 und 2) Bestandteil der industriellen Praxis. Trotz des massiven Interesses ist es bisher nicht gelungen Flachprodukte über das Sprühkompaktieren in einem Produktionsprozess herzustellen. Wegen der höheren Abkühlraten beim Sprühkompaktieren von Blechen ist der Prozess komplexer und erfordert eine bessere Prozesssteuerung. Deshalb liegt der Untersuchungsschwerpunkt hier auf der Temperaturregelung einschließlich einer Substratbeheizung und einer aktiven Kühlung des Deposits. Außerdem werden verschiedenen Materialeigenschaften untersucht, die durch die höheren Abkühlraten verbessert werden sollen. Das Projekt wird gemeinsam mit dem Projektpartner PEAK Werkstoff GmbH durchgeführt.

Bild 1 Bolzen im Prozess

An der Versuchsanlage SK-2 des SFB 372 konnte gezeigt werden, dass die Herstellung von Flachprodukten aus Al-Legierungen mit veränderten Gefügezusammensetzungen möglich ist und beispielsweise bei Legierungen mit Zusätzen von Skandium nach geeigneter Wärmebehandlung (mit Auslagerung) zu erheblich verbesserten Werkstoffeigenschaften führt (im Vergleich zu herkömmlich hergestelltem und bolzenförmigem Material). Die bisherigen Erkenntnisse weisen auf eine wesentlich verbesserte Wärmeabfuhr und damit schnellere Abkühlung des flachen Deposits hin. Projektgegenstand ist die Untersuchung des Zusammenhanges zwischen der verbesserten Wärmeabfuhr und den Werkstoffeigenschaften im Endzustand, d.h. die Optimierung der Prozessschritte und nachgeschalteten Behandlungsparameter.

Bild 2 Rohr im Prozess

Dieses wird vertieft untersucht und am Beispiel von sprühkompaktierten Al-Mg-Si Flachprodukten (mit über 15 Gew.% Mg) im Hinblick auf die industrielle Nutzung dieser Verfahrensvariante erforscht und weiterentwickelt. In Bild 3 ist schematisch die Versuchsanordnung zu erkennen mit der die Experimente durchgeführt werden. Zur weiteren Erhöhung der Abkühlgeschwindigkeit des Depoits und Wärmeübergangs wird der Kompaktierung eine Zusatzkühlung nachgeschaltet. Das Projekt beinhaltet weiterhin die Ermittlung der Wärmeübergangskoeffizienten und der zeitabhängigen Temperaturverteilungen im Deposit. Die Auswirkungen der Prozessparameter auf die Werkstoffeigenschaften sowie die Werkstoffentwicklung, mit dem Ziel der vollständigen globularen Primärausscheidung des Magnesiumsilizids, d.h. der Ausbildung der metallischen Phase Mg2Si, die leichter als Aluminium ist und zugleich den Werkstoff zu hohen Festigkeiten führt, werden untersucht.

Bild 3: Versuchsanordnung beim Sprühkompaktieren von Flachprodukten mit Zusatzkühlung

Kontakt: Dr.-Ing.Volker Uhlenwinkel; Tel.. +49 421 218 5406; e-mail: uhl@iwt.uni-bremen.de

Projektpartner: PEAK Werkstoff GmbH

Förderung: DFG, TFB 58 Supreme Materials T1 - Laufzeit 01.09.2005 - 31.08.2008