Transcript Center of Competence for Casting and Thixoforging CCT

Center of Competence for Casting and Thixoforging
Kompetenzzentrum Gießen und Thixo-Schmieden Stuttgart - Aalen
Innerhalb des CCT- Projekts `Leichtbau durch den Einsatz von MMC- Werkstoffen´ wurde das Verfahren zur Herstellung von kontinuierlich
verstärkten Metall-Matix-Verbundwerkstoffen aus der semi-solid Phase entwickelt und zum Patent angemeldet. Durch Kombination einer
Grund- oder Matrixkomponente mit Hilfe einer einzubettenden Verstärkungskomponente können über den Volumengehalt dieses textilen
Halbzeugs spezifische Werte (Rule of Mixture) an E-Modul, Zugfestigkeit und Streckgrenze, Dauerfestigkeit, sowie thermischer
Expansion eingestellt werden. Gegenüber bisherigen Verfahren zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen zeichnet sich die
Prozessroute aus der teilflüssigen Phase vorallem durch kurze Taktzeiten, geringe Umformkräfte und lange Fließwege aus.
Besonderer Dank gilt dem Land Baden-Württemberg für die Einrichtung des Center of Competence for Casting and Thixoforging
Thixotropes Verhalten bedeutet die Verringerung der Strukturstärke während einer
Scherbelastungsphase und ihren mehr oder weniger schnellen, aber vollständigen
Wiederaufbau während der nachfolgenden Ruhephase.
Temperaturbereiche für das Thixo-Schmieden
Knetlegierung: AlMgSi1
700
Verstärkung
Matrix
+
Thermische
Beschichtung
Prepreg
KohlenstoffFaser
Thermische Spritzschicht
Kohlenstofffaser
Blech-Halbzeug
Route B
Thixo-Schmieden ist Schmieden bei Temperaturen zwischen Solidus- und Liquidustemperatur.
Der Werkstoff besteht dabei aus ca. 20-50% Flüssigphase und weist ein thixotropes
Fließverhalten auf.
Route A
Prozessrouten
Thixo-Schmieden
BlechHalbzeug
+
KohlenstoffFaser
Gusslegierung: AlSi7Mg
O = 642°C
Wärmebehandlung
L
U = 638°C
AL + L
L + Si
O = 586°C
AL
Erwärmung
Soliduslinie
U = 577°C
AL + Si
argon
600
CompositeHerstellung
argon
Temperatur in °C
500
0
5
10
15
20
25
Siliziumgehalt in Gew%
Prepregherstellung
Formgebung
Herstellung des Werkstoffverbundes + Formgebung auf der HochgeschwindigkeitsThixo-Schmiedepresse des Instituts für Umformtechnik (IFU)
N2
Kolbenspeicher
Öl
Institut für Fertigungstechnologie
keramischer Bauteile
Herstellung von kontinuierlich verstärkten Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
durch Thixo-Schmieden
Öl
Hydraulikzylinder
Stößel
Stickstoffspeicher
Mikrostruktur
Rastelektronenmikroskopie
Presse mit Speicherantrieb
Bauteilgeometrie:
▪ Stößeldruckkraft:
5000 kN
angepasste an begrenzte Umformbarkeit
▪ Auswerferdruckkraft:
1000 kN
der Verstärkungskomponente
▪ Stößelgeschwindigkeit:
800 mm/s
▪ nutzbarer Stößelhub:
300mm
▪ Pumpenleistung:
55 + 75 kW
▪ Pressentisch:
900 mm x 900 mm
Ausblick
Transmissionselektronenmikroskopie
▪ kinematisches Verhalten der
Verstärkungskomponente während der Umformung
Abbildung
▪ Verifikation der Vorgänge in der Interfaceschicht
▪ Einsatz von Schutz- und Haftvermittlerschichten
C- Faser
:
is
ax
ne
Zo
▪ Untersuchungen bezüglich mechanischer Kennwerte,
Eigenspannungen, Spannungsüberhöhungen, etc.
▪ FEM-Simulation mit ANSYS LS-DYNA, Flow3D,
Deform 3D
]
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Ausscheidungen an
Interfaceschicht
TEM- Lamelle:
Matrix:
d=100 – 200nm
Ausscheidungen: l= 20- 250nm
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AlSi6 – APS 120μm pro Seite
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Ansprechpartner:
Peter Unseld
Tel.: +49 711 – 121 3843
[email protected]
Dr. Viola Küstner
Tel.: +49(0)711/689-3417
[email protected]
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a b
Center of Competence for Casting and Thixoforging
c/o Institut für Umformtechnik
Holzgartenstrasse 17
70174 Stuttgart
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Al4C3 in [100]
Gewebe 2/2-Köperbindung
18 Lagen
Werkzeug:
250°C
,-7
-2
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Beugungsbild
c
1
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0,
Verstärkung:
Flottierung  Knickbereiche
Konstantin von Niessen
Tel.: +49 711 – 685 8235
[email protected]
Koordination:
Dipl.-Ing. (FH) Peter Unseld
Tel.: 0711 / 121 - 3843
Fax: 0711 / 121 - 3839
Homepage:
www.cct-bw.de
Institut für Fertigungstechnologie
keramischer Bauteile
Center of Competence for Casting and Thixoforging
Kompetenzzentrum Gießen und Thixo-Schmieden Stuttgart - Aalen
Center of Competence for Casting and Thixoforging
c/o Institut für Umformtechnik
Holzgartenstrasse 17
70174 Stuttgart
Koordination:
Dipl.-Ing. (FH) Peter Unseld
Tel.: 0711 / 121 - 3843
Fax: 0711 / 121 - 3839
Homepage:
www.cct-bw.de