Der Einfluss der Wärmeleitfähigkeit von unterschiedlichen Formmaterialien auf die Erstarrung der Legierung AlSi9Cu3

Exklusiv
GIESSEREI PRAXIS 04/2020
Forschung
Druckguss

Die Lebensdauer von Druckgießformen wird immer wichtiger. Stähle haben das beste Preis-Leistungs-Verhältnis und werden häufig für die Herstellung von Druckgießformen verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit und ihr Einfluss auf die Erstarrung von Gussteilen werden ebenfalls immer wichtiger. Eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit verkürzt die Gießzyklen und verlängert gleichzeitig die Lebensdauer der Formen. Die Verfasser entschieden daher, den Druckguss aus der Aluminiumlegierung 226 (AlSi9Cu3) zu simulieren. Die Simulation wurde mit dem Softwaretool ProCast durchgeführt, die Gießgeometrie und das Gießsystem wurden mit dem Softwaretool Solidworks erstellt. Insbesondere interessierte dabei, wie unterschiedliche Werte der Wärmeleitfähigkeit von Dauerformen die Verfestigung und Abkühlung des Gussteils beeinflussen.

Daher war der Zweck, Simulationen der gleichen Gussteile durchzuführen, bei denen die Formmaterialien gewechselt wurden, die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit, Dichte und andere Materialeigenschaften hatten. Für die Formen wurden folgende Materialien verwendet: Warmarbeitsstähle H-13, Dievar, HTCS-130, DAC-MAGIC und W350, Maraging-Stahl - MARVAL18 und Legierungen mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit - CuAg12, Allper52 und Ni75Al. Die letzten drei Legierungen wurden in erster Linie für die theoretische Untersuchung des Einflusses einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit auf die Verfestigung ausgewählt, d. h. die Preise solcher Formen wären höchstwahrscheinlich zu hoch im Vergleich zu den in der Industrie am häufigsten verwendeten Formen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Wärmeleitfähigkeit die Verfestigung beeinflusst, was sich auch an den Temperaturgradienten der Formen und der Abkühlgeschwindigkeit des einzelnen Gussteils zeigt.

The Influence of Thermal Conductivity of Different Mould Materials on Solidification of AlSi9Cu3 Alloy

The lifetime of pressure die casting moulds is progressively more important. Steels have the best price / lifetime ratio and are often used for production of die-casting moulds. Thermal conductivity and its effect on the solidification of castings are also increasingly important. Increased thermal conductivity shortens casting cycles and at the same time extends the lifespan of moulds. We decided to simulate high-pressure die casting of aluminium alloy 226 (AlSi9Cu3). The simulation was carried out in ProCAST software tool, the casting geometry and the casting system were created in the Solidworks software tool. In particular, we were interested in how different values of thermal conductivity of permanent moulds influence solidification and cooling of the cast.

Therefore, the purpose was to make simulations of the same castings where we changed the permanent mould materials, which had different thermal conductivity, density and other material properties. We used the following materials for moulds: hot work tool steels – H-13, Dievar, HTCS-130, DAC-MAGIC and W350, maraging steel – MARVAL18 and alloys with increased thermal conductivity – CuAg12, Allper52 and Ni75Al. The last three alloys were chosen primarily for theoretical study of the influence of increased thermal conductivity on the solidification, namely, the prices of such moulds would most likely be too high in comparison with the moulds that are most frequently used in the industry. The results showed that the thermal conductivity affects the solidification, which is also evident from the temperature gradients of the moulds and the cooling
speed of the individual cast.

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