Additiv tilvirkning av verktøy for aluminiumstøping
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2615439Utgivelsesdato
2017Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Hovedmålet med denne masteroppgaven er å undersøke hvordan prosessparametere ved lavtrykkstøping kan manipuleres for å støpe gods med lavere veggtykkelse enn det som er standard i dag. Parametere som nevnes er a) temperaturkontroll i verktøyene under formfylling og størkning, b) kontroll og fjerning av luften i kaviteten under formfylling, c) riktig type verktøyoverflater i formhulrommet, og d) riktig bruk av sensorer og måledata for justering av prosessparameterne. Problemstillingene som la grunnlaget for denne masteroppgaven er: 1) Ventilering av overflødig gass fra støpeformer, 2) temperaturkontroll i støpeformer ved hjelp av additivt tilvirkede innsatser, 3) manipulasjon av overflatekarakteristikk i støpeformer.
Temperaturkontroll ved hjelp av konforme kjølekanaler ble undersøkt i prosjektoppgaven til masterstudenten våren 2016. I tillegg til temperaturkontroll ble det i prosjektoppgaven også undersøkt hvilke parametere som fører til metallinntrengning i ventileringsslisser i additivt tilvirkede forminnsatser. I masteroppgaven er det lagt vekt på å undersøke hvordan overflatekarakteristikk kan manipuleres, og hvorvidt det er mulig å evakuere ut luften i støpeformen og erstatte denne med en inert gass. Det utvikles et formverktøy som den del av masteroppgaven, og et delmål med masteroppgaven er at støpeformen skal benyttes videre iprosjektet AluLean.
Fem additivt tilvirkede forminnsatser med ventileringsspor og ulik overflatekarakteristikk ble testet i en serie gravitasjonsstøp av aluminium A356 i metallform. Det ble støpt med 2 eller 4 mm veggtykkelse med luft eller inert atmosfære i formen. I tillegg til støpeforsøkene ble forminnsatsenes ruhet målt, og dimensjonene ble målt i koordinatmålemaskin før støpe- forsøkene ble gjennomført. Målet med forsøkene var å identifisere hvilke parametere som gir best flytbarhet.
Det ble funnet stor forskjell mellom de additivt tilvirkede forminnsatsene, men andre faktorer enn overflatekarakteristikk spiller en større rolle under forsøkene. Innsatser bygget i EOS EOSINT M280 har mindre geometriske avvik sammenlignet med innsatser bygget i Concept Laser M2 Cusing. Evnen til å fylle en støpeform med 2 mm veggtykkelse øker drastisk om luften i støpeformen erstattes med argon.
Formverktøyet brukes videre i prosjektet AluLean. Sandkjernene benyttet i denne oppgaven erstattes med metallkjerner for å se på bindingen mellom aluminium og kjernen. I første omgang gjøres det ingen forandringer til støpeformen utover dette, og det gjøres forsøk hvor den benyttes som gravitasjonsstøpeform. Videre er planen å fjerne materialet under filteret for å benytte formen i en lavtrykkstøpemaskin. I tillegg til å koble støpeformen til en lavtrykkspumpe vil tverrsnittet i løpekanalene utvides for å kunne støpe med lavere smeltetemperatur. Dette arbeidet utføres av Benteler Automotive Farsund.
Det gjennomføres tilsvarende forsøk som i denne masteroppgaven i full skala av BentelerAutomotive Farsund i ettertid av denne oppgaven. Formen som benyttes tilhører BMW og komponenten som støpes er en Swing Arm til BMW M5. Dette er en hul komponent med veggtykkelse på omtrent 4 mm. Det benyttes additivt tilvirkede innsatser for å redusere veggtykkelsen ned til 2 mm. I tillegg til å erstatte luften i støpeformen med argon forventes det at en tynnvegget innsats vil oppnå høyere temperatur sammenlignet med resten av støpeformen, noe som igjen bør bedre flytbarheten til aluminiumsmelten.