Advances in technology of soluble cores for die castings

A number of technologies is developed that substitute simple metal cores in the high-pressure casting technology. Soluble cores, namely on the salt basis, represent the highest prospect. The contribution gives the results of the production of salt cores by high-pressure squeezing and shooting with using a binder. Special attention is paid to the shape of NaCl salt crystals with additives and the influence on strength properties of cores. A technology of bonding the salt cores is developing. Salinity of circulating water is studied and it is checked with the aid of electrical conductance.Web of Science152342

Hohle Aluminiumstrukturbauteile durch Salzkerne im Druckguss

Hohle Aluminiumstrukturbauteile mit komplexen inneren Strukturen können im Druckgießverfahren durch konventionelle Schiebertechnologie nicht abgebildet werden. Verlorene Kerne, wie Sandkerne und gepresste Salzkerne, die im Schwerkraftguss eingesetzt werden, können den hohen Belastungen im Druckgießprozess nicht standhalten. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung von Salzkernen aus der schmelzflüssigen Phase im Druckgießverfahren bisher nicht darstellbare Hohlprofile hergestellt werden können. Dabei wurden unterschiedliche Salzzusammensetzungen untersucht. Wesentliche Kriterien für die Verwendung als Kernwerkstoff im Druckgießverfahren waren die Biegefestigkeit, der Schmelzpunkt und die Gießbarkeit. Hierzu wurden Natriumchlorid (NaCl), Natriumcarbonat (Na2CO3), Natriumnitrat (NaNO3), Kaliumchlorid (KCl), Kaliumcarbonat (K2CO3) Kaliumsulfat (K2SO4), Magnesiumchlorid (MgCl) und Calciumchlorid (CaCl2) in Zwei- und Dreistoffsystemen untersucht. Der Umguss mit Aluminiumschmelze im Druckgießverfahren erfordert eine hohe Festigkeit der Salzkerne. Festigkeiten einzelner Salzzusammensetzungen wurden bestimmt und eine Mindestfestigkeit von 20 MPa definiert. Salze unterliegen einer hohen Volumenkontraktion während der Erstarrung, was zu einer hohen Schwindung führt, die Defektstellen im Salzkern verursachen kann. Um die Schwindung in Abhängigkeit der Salzzusammensetzung zu untersuchen, wurden unterschiedliche Salzzusammensetzungen in Taturproben abgegossen und verglichen. Durch die durchgeführten Untersuchungen konnte eine Salzzusammensetzung von 67 mol% NaCl und 33 mol% Na2CO3 mit einer Biegefestigkeit von 22 MPa ermittelt werden. Aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit der Salze von 1,7 W/mK wird das Aluminiumgussgefüge bei der Verwendung von Salzkernen im Druckguss beeinflusst. Durch Untersuchungen mit einem modularen Druckgusswerkzeug war es möglich, konventionell hergestellte Referenzgussteile, mit Gussteilen deren Erstarrung durch einen eingelegten Salzkern beeinflusst wurde, zu vergleichen. Ein gröberes Gussgefüge durch die reduzierte Abkühlgeschwindigkeit und daraus resultierende geringere mechanische Eigenschaften konnten durch die Verwendung von Salzkernen nachgewiesen werden. Bei dem Umgießen von Salzkernen im Druckguss, ist die Temperaturstabilität der Salzkerne von großer Bedeutung. Daher wurde der dynamische Elastizitätsmodul in Abhängigkeit der Temperatur durch die Resonanzfrequenzmethode untersucht, um eine kritische Vorwärmtemperatur der Salzkerne zum Einlegen in die Druckgießform zu definieren. Dabei konnte ein starker Abfall des E-Moduls ab einer Kerntemperatur von 250 °C bei allen untersuchten Salzzusammensetzungen ermittelt werden. Komplexe Rippenstrukturen wurden an einem Demonstratorsalzkern untersucht. Dabei wurden die Grenzen des Verfahrens durch unterschiedliche Rippengeometrien analysiert und die Schwindung und Verzug der Salzkerne ermittelt, um Konstruktionsrichtlinien für Salzkerne erarbeiten zu können. Einflüsse der Prozessparameter bei der Herstellung der Salzkerne konnten an einem Salzkerndemonstrator für eine untere A-Säule untersucht werden. Hierbei wurden mit Hilfe statistischer Versuchsplanung die signifikanten Einflussfaktoren auf die Porosität und die Rissbildung bei den Salzkernen dargestellt. Die Temperatur der Druckgießform wurde als signifikanter Prozessparameter identifiziert. Hohe Formtemperaturen tragen zur Verringerung der Rissbildung am Salzkern während der Erstarrung bei. Aus diesen Untersuchungen konnten Salzkerne mit unterschiedlichen Defektvolumina hergestellt werden. Diese wurden im Druckgießverfahren mit Aluminiumschmelze umgossen, um ein kritisches Defektvolumen der Salzkerne für den Umguss mit Aluminiumschmelze zu ermitteln. Für die Ermittlung einer kritischen Geschwindigkeit der Aluminiumschmelze für den Umgießprozess wurden Salzkerne mit gleichbleibenden Salzkernen hergestellt und im Anschluss mit 30 m/s, 45 m/s und 60 m/s Geschwindigkeit der Aluminiumschmelze umgossen. Die kritische Geschwindigkeit der Aluminiumschmelze lag bei 45 m/s, wobei häufig ein Kernversagen durch Bruch auftrat.Hollow aluminum structural components with complex inner structures cannot be produced by conventional side core technology in the high pressure die casting process. Lost cores, such as sand cores and pressed salt cores, which are used in gravity casting, cannot withstand the high stresses in the high pressure die casting process. In the context of this work, it was shown that the use of salt cores from the molten phase in the high pressure die casting process can produce hollow profiles that were previously impossible to produce. Different salt compositions were investigated. The main criteria for the use of salt cores in high pressure die casting were bending strength, melting point and castability. For this purpose, sodium chloride (NaCl), sodium carbonate (Na2CO3), sodium nitrate (NaNO3), potassium chloride (KCl), potassium carbonate (K2CO3), potassium sulfate (K2SO4), magnesium chloride (MgCl) and calcium chloride (CaCl2) were investigated in two- and three-component systems. Recasting with molten aluminum in the high pressure die casting process requires high strength of the salt cores. Strengths of individual salt compositions were determined and a minimum strength of 20 MPa was defined. Salts are subject to high volume contraction during solidification, which leads to high shrinkage that can cause defects in the salt core. In order to investigate shrinkage as a function of salt composition, different salt compositions were cast in core samples and compared. The tests carried out resulted in a salt composition of 67 mol% NaCl and 33 mol% Na2CO3 with a bending strength of 22 MPa. Due to the low thermal conductivity of the salts of 1.7 W/mK, the aluminum casting microstructure is influenced when salt cores are used in high pressure die casting. Through investigations with a modular high pressure die casting tool, it was possible to compare conventionally produced reference castings with castings whose solidification was influenced by an inserted salt core. A coarser microstructure due to the reduced cooling rate and the resulting lower mechanical properties were demonstrated by the use of salt cores. The temperature stability of the salt cores is of great importance when recasting salt cores in die casting. Therefore, the dynamic Young's modulus as a function of temperature was investigated by the resonance frequency method in order to define a critical preheating temperature of the salt cores for insertion into the mold. A significant decrease of the Young's modulus from a core temperature of 250 °C was found for all salt compositions. Complex rib structures were investigated on a demonstrator salt core. The limits of the process were analyzed using different rib geometries and the shrinkage and distortion of the salt cores were determined in order to be able to develop design guidelines for salt cores. Influences of the process parameters during the production of the salt cores could be investigated on a salt core demonstrator for a lower A-pillar. The significant factors influencing porosity and cracking of the salt cores were shown with the use of statistical design of experiments. Die temperature of the mold was identified as a significant process parameter. High mold temperatures contribute to the reduction of salt core cracking during solidification. From these investigations, salt cores with different defect volumes could be produced. They were recast with molten aluminum in a high pressure die casting process in order to determine a critical defect volume of the salt cores for recasting with molten aluminum. To determine a critical velocity of the aluminum melt for the recasting process, salt cores with constant salt cores were produced and subsequently recast with 30 m/s, 45 m/s and 60 m/s velocity of the aluminum melt. The critical speed of the molten aluminum was 45 m/s, with core failure frequently occurring due to fracture

Linear Elastic FE-Analysis of Porous, Laser Welded, Heat Treatable, Aluminium High Pressure Die Castings based on X-Ray Computed Tomography Data

The welding of aluminium high pressure die castings is a well known and broadly investigated challenge in various fields of industry and research. Prior research in this specific field mainly focused on the optimisation of the welding and the casting process and on the cause of the frequently occurring porosity and incomplete fusion phenomena, whereas the impacts of these defects have hardly been addressed. Therefore, the underlying study presents the investigation of weldments in EN AC-AlSi10MnMg high pressure aluminium die castings by linear elastic finite element analysis based on X-ray computed tomography as a novel approach. Hereby, four laser weldments with differing surfaces and pore contents were investigated by X-ray computed tomography and tensile testing. Based on the voxel datasets of the porous weldments, triangular finite element meshes were generated and a numerical finite element analysis was conducted. Good agreement of the stress–strain curves between the simulations and the experiments was achieve

Analyse und Auswertung von Besonderheiten und Problemen bei der Konstruktion einer Serienvorrichtung im Rahmen einer praxisnahen Aufgabenstellung für die Lehre

Der Kontakt und die Zusammenarbeit mit Klein- und Mittelständischen Unternehmen in der Umgebung der Technischen Fachhochschule Wildau ist eine wichtige Wissensquelle zur Bereicherung von Lehre und Forschung. Dabei werden praxisnahe Problemstellungen im Hauptstudium in den belegbegleitenden Fächern der Spezialisierungsrichtung Maschinenbau von Studenten zunehmend angestrebt

Identifikation of Key Accounts

katedra: KPE; přílohy: 1 CD; rozsah: 91s.Cílem této diplomové práce je určení klíčových zákazníků firmy DGS Druckguss Systeme s.r.o. V první kapitole představím společnost a předmět podnikání. V následujících kapitolách se zaměřím na definice a vysvětlení pojmů: Customer Value, Customer Value Management a Key Accounts. Ve 4. kapitole uvedu rozdílné pohledy na analýzu Customer Value a popíšu determinanty Customer Value. V 5. kapitole zpracuji rozličné modely k uřčení Customer Value. Součástí této kapitoly bude i trojrozměrný zákaznický model,který rozdělí portfolio zákazníků a usnadní tak odvození obecných strategií, jak se zákazníky zacházet. V poslední kapitole použiji vybrané metody a provedu analýzu současných zákazníků ve společnosti DGS Druckguss Systeme s.r.o., abych nakonec stanovil klíčové zákazníky.The purpose of this diploma work is to determine Key Accounts of the company DGS Druckgusssysteme s.r.o. In the first chapter company and subjekt of enterprise are introduced. In the next chapter I focused on the definition and the explonation of terms such as Customer Value, Customer Value Management and Key Accounts. In the 4. chapter there are mentioned different views of Customer Value Analysis and described determinants of Customer Value. In the 5. chapter there can be found various models for determining of Customer Value included 3D model, that splits customer portfolio and helps in tis way derive universal strategies that show how to handle all customer in the future. In the last chapter selected methods are applied in the company DGS Druckguss Systeme s.r.o. to be determined Key Accounts

Hohl- und Verbundguss von Druckgussbauteilen - numerische Auslegungsmethoden und experimentelle Verifikation

Die Herstellung von Aluminiumstrukturbauteilen mit Hinterschnitten erfordert laut Stand der Technik komplexe Schieber. Bekannte Sandsysteme, Gasinjektionsverfahren, Glaskerne, metallische Ausschmelzkerne oder gepresste Salzkerne sind nur durch Restriktionen des Druckgussprozesses einsetzbar. Somit haben aktuell nur Salzkerne, die aus der flüssigen Phase hergestellt werden, sowie verbleibende metallische Einleger das Potential, im Druckguss verwendet zu werden. Gegossene Salzkerne erreichen hohe Biege- und Druckfestigkeiten und können nach dem Umgussprozess z. B. durch Hochdruckwasserstrahlen rückstandslos entfernt werden. Einleger aus Stahl, die nach dem Umgussprozess im Bauteil verbleiben, stellen eine zusätzliche Verstärkung des Aluminiumbauteils dar. Im Rahmen der Arbeit werden experimentelle Grundlagen zur Herstellung von gegossenen Salzkernen erarbeitet. Aus Voruntersuchungen mit verschiedenen Salzlegierungen im Natriumchlorid-Natriumcarbonat-Phasendiagramm wird eine Zusammensetzung für weiterführende Untersuchungen ausgewählt. Mit Hilfe einer entwickelten Prinzipgeometrie werden die Abhängigkeiten zwischen den Prozessparametern und den resultierenden Festigkeiten sowie der Warmrissanfälligkeit untersucht. Für eine mechanische Charakterisierung werden Biege-, Zug-, und Druckversuche bei Raum- und weiteren Temperaturen durchgeführt. Für die numerische Abbildung des Salzkernherstellungsprozesses werden Simulationsmethoden erarbeitet und anhand experimenteller Untersuchungen verifiziert. Neben den Salzkernen werden Stahleinleger im Druckguss betrachtet und der Verbund experimentell charakterisiert, wobei kraft-, form- und stoffschlüssige Verbindungen betrachtet werden. Für die Verbesserung der stoffschlüssigen Anbindung werden unterschiedliche Beschichtungen appliziert und bewertet. Die Charakterisierung der Anbindungsqualität erfolgt mittels mechanischer Auszug-, Ausdruck-, Scherzug- und Haftzugprüfungen sowie Licht- und Rastermikroskopie. Darauf aufbauend werden Simulationsmethoden entwickelt, um kraft-, form-, und stoffschlüssige Verbindungen numerisch darzustellen. Die Einlegerbelastung und das Schädigungsverhalten der Salzkerne und Stahleinleger werden in Druckgussumgussversuchen untersucht. Eine Simulationsmethodik für die Vorhersage der Einlegerbelastung wird entwickelt und verifiziert. Beide Technologien werden zudem auf Anwendungsbeispiele übertragen und die Vorgehensweise und die Erkenntnisse aus den Prinzipversuchen angewendet

Personnel system in DGS Druckguss Systeme company Ltd.

katedra: KPE; rozsah: 98 s.The Diploma work is called: Personnel system in DGS company Ltd. The theme of the work is personnel system in the company mentioned above. That company has its central seat in St. Gallen in Switzerland and a subsidiary in Liberec. The issue is being solved in subsidiary in the Czech Republic. The key issue of the work is an internal communication in the working area, among individual departments, the heads of the office and the company management and also relations in a workingplace. The main objective of the work is to put an apposite solving suggestions to the company that will result in improving internal communication and strengthening workplace relations. The actual author´s contributions are teambuilding proposals, that should improve internal communication and strengthen working relations. The company can choose from the suggested options at its own discretion and financial position. The theme as well as the company have been chosen on the basis of the research fellowship in a company in Switzerland.Diplomová práce nese název: Personální systém ve firmě DGS s.r.o. Tématem díla je personální systém ve zmiňované firmě, která má sídlo ve Švýcarsku v St. Gallenu a pobočku v Liberci. Problematika je řešena v pobočce v ČR. Hlavním řešeným problémem je interní komunikace na pracovišti, mezi jednotlivými odděleními, vedoucími oddělení a managementem podniku a dále vztahy na pracovišti. Práce si klade za cíl navrhnout firmě vhodná řešení ke zlepšení interní komunikace a posílení vztahů na pracovišti. Vlastní přínos autora jsou návrhy teambuldingů, které by měly interní komunikaci zlepšit a utužit pracovní vztahy. Firma si může vybrat z navrhovaných variant dle vlastního uvážení a finančních možností. Téma práce a firma byla zvolena na základě pracovní stáže ve firmě ve Švýcarsku

Topologieoptimierter Verbund von Aluminium und Stahl zur lokalen Steifigkeitserhöhung von Druckgussbauteilen

Under the premises of weight and stiffness a multiphase optimization is used to shape a longitudinal carrier in a hybrid aluminum - steel design. Goal is to retain the function despite reduced dimensions. Therefore a steel core is integrated via die casting to increase the bending stiffness. Compared to an aluminum design with reinforcing cast ribs, the simulation of the composite reaches the same stiffness without local rips. Under real tests the composite shows an enhancement in stiffness, however can't compare with the monolithic aluminum component. Main reason for that is the required jacketing and the thus thermally induced residual stresses in the cast matrix that leave the aluminum already plasticized. Under certain volume ratio a reinforcement can be achieved, however under an inferior relation between performance and weight compared to monolithic constructions. Therefore the implementation of such composite component has to be assessed under lightweight facets. The developments of the hybrid aluminum - steel longitudinal carrier provide a base for a new way of construction for cast parts that is able to cause a scalable reinforcement without increasing the part dimensions