DE102019130108B4

DE102019130108B4 - Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumgussteils und hierdurch hergestelltes Aluminiumgussteil

Info

Publication number: DE102019130108B4
Application number: DE102019130108.4A
Authority: DE
Inventors: Sang-il Yoon; Dong-Hyun Kim; Ki-Sun Kim; Tae-Young Kim
Original assignee: SAMKEE AUTOMOTIVE CO Ltd
Current assignee: SAMKEE AUTOMOTIVE CO Ltd
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2023-07-13
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: DE102019130108A1; KR102337486B1; KR20210042639A; US20210108291A1; US11739399B2; KR20210116382A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumgussteils, wobei das Verfahren umfasst:Vorbereiten eines Aluminiumlegierung-Rohmaterials, das Si in einer Menge von 9-12 Gew.-% enthält;Schmelzen des Rohmaterials, um eine Metallschmelze herzustellen;Hinzufügen eines Refiners, der Ti, B und Sr enthält, zu der Metallschmelze;Einspritzen der Metallschmelze in eine Gießvorrichtung bei gleichzeitigem Halten der Temperatur der Metallschmelze, welcher der Refiner hinzugefügt wurde, bei 585-610 °C; undBetätigen der Gießvorrichtung, um die eingespritzte Metallschmelze zu einem Produkt mit einer vorgegebenen Form zu gießen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Aluminiumgussteilen und ein dadurch hergestelltes Aluminiumgussteil, und genauer ein Verfahren zur effizienten Herstellung eines qualitativ hochwertigen Aluminiumgussteils bei niedrigen Kosten durch Verändern des Verfahrens zum Einfüllen einer Aluminiummetallschmelze in eine Form während eines Druckgießverfahrens von einer bestehenden turbulenten Strömung zu einer laminaren Strömung, Verfeinern des Gussgefüges und Kontrollieren der Form einer Phase beim Bilden des Mikrogefüges, sowie ein dadurch hergestelltes Aluminiumgussteil.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Im Allgemeinen wird Aluminium aufgrund verschiedener Merkmale davon, wie beispielsweise geringes spezifisches Gewicht, gute Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit sowie hohe Leitfähigkeit, für verschiedene Zwecke eingesetzt.
Außerdem kann Aluminium durch Hinzufügen verschiedener Elemente zu Legierungen mit unterschiedlichen Eigenschaften geformt werden.
Aluminiumlegierungen, die wie oben beschrieben hergestellt werden, haben noch bessere mechanische Eigenschaften, wie beispielsweise Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, als reines Aluminium und werden somit in den verschiedensten Industriebereichen eingesetzt. Daher wird, wie in WO 2012/102485 , WO 2014/109624 und dergleichen veröffentlicht, die Entwicklung von Aluminiumlegierungen und Druckgussprodukten unter Verwendung derselben aktiv vorangebracht.
Aus DE 10 2016 004 216 A1 ist eine Aluminiumlegierung für Gießverfahren bekannt, welche aufweist: 0,001 Gew.% bis 0,50 Gew.% Molybdän, 0,05 Gew.% bis 0,45 Gew.% Magnesium, 0,05 Gew.% bis 0,60 Gew.% Mangan, bis 1,1 Gew.% Eisen und 0,25 Gew.% bis 4,00 Gew.% Kupfer, und ferner u. a. 8,0 Gew.% bis 11,0 Gew.% Silizium aufweisen kann.
Beim Einspritzen eines Produktes zum Druckgießen wird üblicherweise ein Verfahren zum Formen im halbfesten Zustand (Rheogießen) oder ein Verfahren zum Gießen im halbgeschmolzenen Zustand (Thixogießen) eingesetzt. Das Verfahren zum Formen im halbfesten Zustand betrifft ein Verarbeitungsverfahren zum Herstellen eines gegossenen Endprodukts durch Gießen oder Schmieden einer Metallschmelze in einem halbfesten und halbgeschmolzenen Zustand, d.h. einem Zustand von fest-flüssiger Koexistenz mit einer vorgegebenen Viskosität aufgrund unvollständiger Erstarrung, und das Verfahren zum Formen im halbgeschmolzenen Zustand bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren zum Wiedererhitzen eines Formteils, das durch das Verfahren zum Formen im halbfesten Zustand hergestellt wurde, zu einer Schmelze im wieder halbgeschmolzenen Zustand und zum anschließenden Gießen oder Schmieden der Schmelze, um dieselbe zu einem Endprodukt zu formen.
Allerdings ist es bei einem typischen Gießverfahren nicht einfach, den Prozess zum Maximieren der Gießbarkeit und der mechanischen Eigenschaften zu kontrollieren, und ein bestehendes Hochdruckgießverfahren weist viele Nachteile auf, die sich negativ auf die Qualität auswirken, wie beispielsweise Schwund, Porosität und dergleichen.
Folglich besteht ein Bedarf an der Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Herstellung eines Aluminiumgussteils, wobei dieses Verfahren dazu in der Lage sein sollte, ein qualitativ hochwertiges Gussteil zu produzieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren für Aluminiumgussteile bereitzustellen, wobei das Verfahren durch die Steuerung des festen/flüssigen Anteils einer Aluminiummetallschmelze und die Steuerung einer Phasenform durch die Zugabe eines Refiners dazu in der Lage ist, Faktoren zu reduzieren, die sich negativ auf die Qualität eines Hochdruckgussteils auswirken und chronische Probleme wie beispielsweise Schwund, Porosität und dergleichen verursachen, und gleichzeitig Vorteile zu implementieren wie die Verbesserung der Energieeffizienz während der Herstellung eines Aluminiumgussteils, Senken der Herstellungskosten, Vereinfachen des Gießverfahrens, Verkürzen der Herstellungszeit, Verlängern der Lebensdauer der Form und dergleichen.
Ferner zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein qualitativ hochwertiges Aluminiumgussteil mit einer Phase bereitzustellen, die eine kontrollierte Form sowie ein verfeinertes Mikrogefüge und reduzierte Defekte wie Schwund und Porosität aufweist, und dadurch hervorragende physikalische Eigenschaften besitzt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie weiterhin durch ein Aluminiumgussteil gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Besondere Ausführungsarten sind Gegenstand weiterer Patentansprüche.
Das Herstellungsverfahren für ein Aluminiumgussteil gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu in der Lage, ein qualitativ hochwertiges Gussteil bei einer im Vergleich zu herkömmlichen Gießverfahren niedrigen Einspritztemperatur zur erzeugen. Ursächlich hierfür ist eine Verfeinerung und Formkontrolle des Mikrogefüges zusammen mit einer Unterkühlung der Zusammensetzung und einer Aktivierung einer ungleichförmigen Keimbildung aufgrund der Zugabe eines Refiners.
Da die Herstellung eines Aluminiumgussteils gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer niedrigeren Gießtemperatur als im Stand der Technik erfolgt, ist nicht nur die Prozesssteuerung einfacher als bei den typischen Herstellungsverfahren mit Metallmaterialien für halbfestes oder halbgeschmolzenes Formen. Vielmehr werden auch die Produktformzeit sowie die Herstellungskosten gesenkt und die Lebensdauer einer Form verlängert.
Darüber hinaus weist ein Aluminiumgussteil gemäß der vorliegenden Erfindung ein verfeinertes und formgesteuertes primärkristallines Alpha-Aluminium und eutektisches Siliziumgefüge im Vergleich zu einem typischen Gussteil auf, so dass damit verbesserte mechanische Eigenschaften implementiert werden können.
Figurenliste
Die folgenden, an die Beschreibung angehängten Zeichnungen veranschaulichen beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und dienen dazu, die technischen Konzepte der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der unten stehenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung besser zu erläutern, so dass die vorliegende Erfindung nicht nur unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen zu interpretieren ist.

1 ist ein Prozessbild, das einen Prozess zur Herstellung eines Aluminiumgussteils gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 zeigt den Vergleich zwischen den Füllformen von Produkten durch eine Gusssimulation in Beispiel 1;
3 zeigt den Vergleich zwischen den Füllformen von Produkten durch die Gusssimulation in Vergleichsbeispiel 1;
4 zeigt das Beobachtungsergebnis des Mikrogefüges der einzelnen Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiel 1 bei geringer Vergrößerung;
5 zeigt das Beobachtungsergebnis des Mikrogefüges der einzelnen Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiel 1 bei hoher Vergrößerung;
6 zeigt ein Bild und Analyseergebnisse für das Mikrogefüge von Beispiel 1;
7 zeigt ein Bild und Analyseergebnisse für das Mikrogefüge von Vergleichsbeispiel 1;
(a) und (b) von 8 zeigen Ausfällungsphasen, die sich in dem Mikrogefüge der einzelnen Proben gebildet haben, welche aus verschiedenen Abschnitten eines Gussteils aus Beispiel 1 sowie Komponenten davon erhalten wurden.
9 zeigt ein Analysebild aus dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) des Mikrogefüges aus Beispiel 1
10 zeigt den Vergleich der maximalen Belastbarkeit der einzelnen Vergleichsbeispiele 1 bis 3 und Beispiel 1
11 zeigt ein Computertomografiebild (CT) eines Abschnitts eines Ventilkörpers, der gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde;
12 zeigt ein Computertomografiebild (CT) eines weiteren Abschnitts eines Ventilkörpers, der gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde; und
(a) aus 13 ist ein Computertomografiebild (CT), das die Vergasung eines Refiners zeigt, wenn der Refiner mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm verwendet wird, und (b) aus 13 ist ein Computertomografiebild (CT), das einen Refiner zeigt, der in einem nicht geschmolzenen Zustand vorliegt, wenn der Refiner mit einem Durchmesser von 4 mm oder mehr verwendet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachfolgend werden die Konfiguration und die Wirkung der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Beim Beschreiben der vorliegenden Erfindung wird auf ausführliche Beschreibungen bekannter Funktionen im Stand der Technik oder bekannter Konfigurationen verzichtet, wenn bestimmt wird, dass die ausführlichen Beschreibungen den Kern der vorliegenden Erfindung auf unnötige Weise verschleiern könnten. Außerdem gilt, wenn es heißt, dass ein Teil eine Komponente „enthält“, dass dieser Teil darüber hinaus weitere Komponenten enthalten kann, anstatt die anderen Komponenten auszuschließen, sofern nicht anders angegeben.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet ein Verfahren zum Herstellen eines Aluminiumgussteils gemäß der vorliegenden Erfindung einen Rohmaterial-Vorbereitungsschritt S100, einen Schmelzschritt S200, einen Refiner-Zugabeschritt S300, einen Metallschmelze-Einspritzschritt S400 und einen Druckgießschritt S500.
Der Rohmaterial-Vorbereitungsschritt S100 ist ein Schritt zum Anpassen der Zusammensetzung einer Aluminiumlegierung. Eine Aluminiumlegierung, die in dem Verfahren zur Herstellung eines Gussteils gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann vorzugsweise eine untereutektische Al-Si-Legierung sein, die Si in einer Menge von 9-12 Gew.-% enthält.
Die untereutektische Al-Si-Legierung kann ein Legierungselement wie beispielsweise Cu (Kupfer), Si (Silizium), Mg (Magnesium), Zn (Zink), Fe (Eisen), Mn (Mangan) und dergleichen enthalten, um bestimmte Eigenschaften zu implementieren.
Die untereutektische Al-Si-Legierung kann vorzugsweise Cu in einer Menge von 1,5-3,5 Gew.-%, Si in einer Menge von 9,6-12,0 Gew.-%, Mg in einer Menge von 0,1-0,3 Gew.-%, Zn in einer Menge von 0,5-1 Gew.-%, Fe in einer Menge von 1-1,3 Gew.-% und Mn in einer Menge von 0,1-0,5 Gew.-% enthalten.
Der Grund für die Beschränkung der Rolle und des Gehalts der einzelnen Legierungselemente lautet wie folgt.
Cu (Kupfer): 1,5-3,5 Gew.-%
Cu ist ein Element zur Verbesserung der Festigkeit. Wenn Cu in einer geringeren Menge als 1,5 Gew.-% zugegeben wird, ist der Effekt der Zugabe von Cu nicht ausreichend, und wenn eine größere Menge als 3,5 Gew.-% zugegeben wird, werden die Korrosionsbeständigkeitseigenschaften verschlechtert. Daher wird Cu vorzugsweise in dem oben genannten Bereich hinzugefügt. Noch besser beträgt der Gehalt von Cu 2-3 Gew.-%.
Si (Silizium): 9-12,0 Gew.-%
Das Silizium (Si) ist ein Element zum Senken des Schmelzpunktes einer Aluminiumlegierung und zur Verbesserung der Fluidität einer Metallschmelze, wodurch die Gießbarkeit verbessert wird, während gleichzeitig die Festigkeit und die Abriebfestigkeit der Aluminiumlegierung durch die Entstehung einer Siliziumphase verbessert wird. Wenn der Gehalt des Siliziums (Si) weniger als 9 Gew.-% beträgt, ist es schwierig, mindestens eines aus der Fluidität, Festigkeit und Abriebfestigkeit einer Metallschmelze zu erreichen, die in der vorliegenden Erfindung benötigt werden, und wenn der Gehalt des Siliziums (Si) mehr als 12 Gew.-% beträgt, ergibt dies einen Nachteil in einem Verarbeitungsprozess, bei dem es sich um einen nachfolgenden Prozess handelt, und verursacht einen Dichtigkeitsdefekt. Noch besser beträgt der Gehalt von Si 9,6-12 Gew.-%.
Mg (Magnesium): 0,1-0,3 Gew.-%
Mg ist ein Element zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit und Dehnung. Wenn Mg in einer geringeren Menge als 0,1 Gew.-% zugegeben wird, ist der Effekt der Zugabe von Mg nicht ausreichend, und wenn eine größere Menge als 0,3 Gew.-% zugegeben wird, kann die Formbarkeit verschlechtert werden. Daher wird Mg vorzugsweise in dem oben genannten Bereich hinzugefügt.
Zn (Zink): 0,5-1 Gew.-%
Zn ist ein Element zur Verbesserung der Gießbarkeit und zur Erhöhung der Festigkeit durch einen Effekt der Feststofflösung und Ausfällungsverfestigung. Wenn Zn in einer geringeren Menge als 0,1 Gew.-% zugegeben wird, ist der Effekt der Zugabe von Zn nicht ausreichend, und wenn eine größere Menge als 0,5 Gew.-% zugegeben wird, können die Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit verschlechtert werden. Daher wird Zn vorzugsweise in dem oben genannten Bereich hinzugefügt.
Fe (Eisen): 1-1,3 Gew.-%
Fe ist ein Element zum Verhindern des Anklebens in einer Form und zur Verbesserung der Festigkeit. Wenn Fe in einer geringeren Menge als 1 Gew.-% zugegeben wird, ist der Effekt der Zugabe von Fe nicht ausreichend, und wenn eine größere Menge als 1,3 Gew.-% zugegeben wird, kann die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert werden. Daher wird Fe vorzugsweise in dem oben genannten Bereich hinzugefügt.
Mn (Mangan): 0,1-0,5 Gew.-%
Mn ist ein Element zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Wenn Mn in einer geringeren Menge als 0,1 Gew.-% zugegeben wird, ist der Effekt der Zugabe von Mn nicht ausreichend, und wenn eine größere Menge als 0,5 Gew.-% zugegeben wird, kann die Gießbarkeit verschlechtert werden. Daher wird Mn vorzugsweise in dem oben genannten Bereich hinzugefügt.
Zusätzlich zu den obigen Legierungselementen können, um die Festigkeit und dergleichen zu verbessern, ein oder mehrere Legierungselemente hinzugefügt werden, so dass der Gehalt der einzelnen Komponenten 0,1 Gew.-% oder weniger beträgt.
Der Schmelzschritt S200 ist ein Schritt zum Beschicken eines Schmelzofens mit einem vorbereiteten Rohmaterial und zum anschließenden Schmelzen des eingefüllten Rohmaterials durch Erwärmen desselben auf eine Temperatur, auf der es geschmolzen werden kann.
Die Erwärmungsumgebungstemperatur beim Schmelzen beträgt vorzugsweise 600-850 °C. Wenn die Erwärmungsumgebungstemperatur niedriger als 600 °C ist, ist es schwierig die Legierung mit der Zusammensetzung innerhalb einer vorgegebenen Zeit ausreichend zu schmelzen. Wenn die Erwärmungsumgebungstemperatur mehr als 850 °C beträgt, werden die Energiekosten exzessiv, was nicht erwünscht ist.
Der Refiner-Zugabeschritt S300 ist ein Schritt zum Hinzufügen eines Refiners zu einer Metallschmelze.
Der Refiner kann ohne bestimmte Einschränkung hinzugefügt werden, solange die Metallschmelze erstarrt, doch erfolgt die Zugabe vorzugsweise, während die Temperatur der Metallschmelze bei 585-610 °C gehalten wird.
Als Refiner werden vorzugsweise Sr (Strontium), Ti (Titan) und B (Bor) verwendet. Der Refiner kann in Form eines einzelnen Elements hinzugegeben werden, der die obigen Komponenten enthält, oder einer Legierung mit Al. Wenn der Refiner in Form einer Legierung mit Al vorliegt, kann eine Vorlegierung wie beispielsweise Al-10Sr, Al-5TiB, entsprechend der benötigten Zusammensetzung für ein finales Gussteil zugegeben werden.
Die oben beschriebene untereutektische Al-Si-Legierung erfährt eine Unterkühlung der Zusammensetzung bei 585-610 °C, und da der Unterkühlungszyklus kürzer wird, kann gleichzeitig eine Keimbildung in explosiver Weise auftreten. Wenn dabei der Refiner, der Sr, Ti und B enthält, hinzugefügt wird, wird das Wachstum auf eutektischem Si unterdrückt, so dass die Entstehung von nadelförmigem eutektischem Si effizient unterdrückt wird, welches entsteht, wenn kein Refiner hinzugefügt wird, und die Entstehung der eutektischen Si-Phase in einer gemischten Phase aus einer kornförmigen Form und einer faserigen Form oder in einer Kornform gefördert wird.
Insbesondere unterdrückt Sr, das in dem Refiner enthalten ist, das Wachstum von eutektischem Si entlang einer bestimmten Kristallfläche, indem Sr-Atome mit der Wachstumsfläche des eutektischen Si in Kontakt gebracht und verbunden werden, wodurch sich nicht nur die Form aus einer vorhandenen Nadelform in eine kornförmige Phase (oder kornförmige Phase + faserige Phase) ändert, sondern auch Auswirkungen ergeben, wie beispielsweise die Senkung der Wachstumstemperatur des eutektischen Si, die Erhöhung der Viskosität und die Senkung der Diffusionsgeschwindigkeit von Si. Außerdem zeigen Ti und B, die gleichzeitig hinzugegeben werden, einen Effekt der Senkung der Aktivierungsenergie der Keimbildung, was eine schnelle Keimbildung und Spaltung bewirkt.
Wenn die, wie oben beschrieben kontrollierte Metallschmelze in eine Vorrichtung eingespritzt wird, wenn sie beispielsweise in die Eingussbuchse einer Druckgießvorrichtung eingespritzt wird, bildet sich in der Eingussbuchse leicht eine Schmelze in einem halbfesten Zustand, in der eine Reihe von kugelförmigen und verfeinerten primärkristallinen Alphaphasen und eutektischen Si-Phasen ausgebildet sind. Die verfeinerten und kugelförmigen primärkristallinen Alphaphasen und die eutektischen Si-Phasen, die in der oben genannten Schmelze enthalten sind, erhöhen die Einfüllbarkeit der Metallschmelze während des Gießens, so dass sie im Vergleich zu einem typischen Gießverfahren eine verbesserte Gießbarkeit aufweist, wodurch ein qualitativ hochwertiges Gussteil erhalten werden kann, selbst wenn die Einspritztemperatur niedrig ist, wie oben beschrieben.
Ferner löst der Refiner-Zugabeschritt gemäß der vorliegenden Erfindung Probleme, die sich negativ auf die Qualität eines Gussteils auswirken, wie beispielsweise chronische Probleme mit Schwund, Porosität und dergleichen durch die Zugabe eines Refiners, der Sr, Ti und B enthält, um einen festflüssigen Phasenzustand beim Einspritzen in die Eingussbuchse sowie die Form und Größe eines Festphasenwachstums nach der Keimbildung zu kontrollieren.
Gleichzeitig besteht der Refiner vorzugsweise aus Partikeln mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1-3 mm, und der Refiner besteht in noch stärker bevorzugter Weise aus kugelförmigen Partikeln. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser weniger als 1 mm beträgt, steigt bei der Zugabe des Refiners die Menge des verdampften und verbrauchten Refiners so an, dass der Refiner in Form von Porosität in einem Gussteil vorliegt oder das Verhältnis des tatsächlich verwendeten Refiners in einer Metallschmelze zu dessen Eingabe verringert wird. Bei einer Größe von mehr als 3 mm schmilzt der Refiner nicht korrekt, was Schwierigkeiten beim Schmelzen eines Produktes verursachen kann.
Außerdem wird der Refiner in eine Metallschmelze durch ein Strahlverfahren in eine Gießpfanne gegeben. Das Strahlverfahren bezieht sich hierbei auf ein Verfahren zum Schleudern von Partikeln unter hohem Druck. Bei einem Gießverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bewirkt das Einspritzen direkt aus der Gießpfanne unter Verwendung des Strahlverfahrens eine ungleichförmige Keimbildung.
Außerdem kontrolliert in dem Gießverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Zugabe des Refiners den Bereich der Flüssigkeitsleitung einer Aluminiummetallschmelze, um die Beziehung zwischen der Keimbildungstemperatur und Unterkühlung zu kontrollieren. Während dabei die Wachstumsunterkühlung der Aluminiumlegierung üblicherweise 1-2 °C beträgt, wird hier aufgrund der Zugabe des Refiners gemäß der vorliegenden Erfindung die Unterkühlungstemperatur selbst bei 0,5 °C oder niedriger aktiviert. Durch das oben Genannte wird die Aktivierungsenergie, die zum Zeitpunkt der Keimbildung aufgewendet wird, gesenkt, so dass die Keimbildung und das Keimwachstum schnell auftreten können und dadurch die Bildung der oben beschriebenen Schmelze ermöglichen.
Da außerdem nach dem Gießverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Einspritztemperatur der Metallschmelze, die in die Gießvorrichtung eingespritzt wird, bei 585-610 °C niedrig gehalten wird, wird die Gießtemperatur im Vergleich zu einem typischen Gießprozess, bei dem das Gießen bei hohen Einspritztemperatur durchgeführt wird, beträchtlich gesenkt, so dass nicht nur die Haltbarkeit der Form verbessert und die Lebensdauer der Form verlängert wird, sondern auch Schwund und Porosität unterdrückt werden, und dadurch die Gießqualität eines Produkts verbessert wird.
Außerdem wird aufgrund der eutektischen Temperaturänderung gemäß der Zugabe des Refiners Hochdruckgießen an der Grenze eines fest-flüssigen Koexistenzbereichs durchgeführt, und wenn die Form mit der Aluminiummetallschmelze beschickt wird, tritt eine ungleichförmige Keimbildung in simultaner Weise schnell und gleichmäßig über den gesamten Bereich des Gussteils auf. So kann ein qualitativ hochwertiges Aluminiumgussteil mit einem feineren und gleichförmigeren Gefüge hergestellt werden, was besser als der Verfeinerungseffekt ist, der durch die Zugabe eines typischen Refiners berichtet wird.
Der Einspritzschritt S400 ist ein Schritt zum Einspritzen der Metallschmelze in der Gießpfanne, welcher der Refiner zugegeben wurde, in eine Gießvorrichtung.
Der Gießschritt S500 ist ein Schritt zum Durchführen eines Hochdruckgießverfahrens, um ein Produkt mit einer vorgegebenen Form zu gießen. Als das Hochdruckgießverfahren kann vorzugsweise ein Druckgießverfahren eingesetzt werden.
Ein Aluminiumgussteil gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet Si in einer Menge von 9,6-12,0 Gew.-%, Cu in einer Menge von 1,5-3,5 Gew.-%, Mg in einer Menge von 0,1-0,3 Gew.-%, Zn in einer Menge von 0,5-1 Gew.-%, Fe in einer Menge von 1-1,3 Gew.-%, Mn in einer Menge von 0,1-0,5 Gew.-%, Ti in einer Menge von 0,02-0,3 Gew.-%, B in einer Menge von 0,01-0,04 Gew.-%, Sr in einer Menge von 0,01-0,03 Gew.-%, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind, wobei das Aluminiumgussteil ein Mikrogefüge aufweist, in dem ein primärkristallines Alpha-Aluminium und ein eutektisches Gefüge enthalten sind, wobei der Prozentsatz der Anzahl der Körner mit einer Fläche von 5-100 µm² in dem Mikrogefüge 85 % oder mehr der Anzahl ausmacht, die in dem gesamten Mikrogefüge beobachtet werden, und eutektisches Silizium, welches das eutektische Gefüge bildet, ein Mischgefüge aus mindestens 5 % eines kornförmigen Gefüges, dessen Körner ein Verhältnis ihrer größten Länge zur ihrer kürzesten Länge von 3 oder weniger aufweisen, und einem faserigen Gefüge ist.
Wenn Ti, B und Sr in einer geringeren Menge als die jeweilige Untergrenze davon zugegeben werden, können der Verfeinerungseffekt und der Formänderungseffekt eines Gussgefüges nicht in ausreichender Weise erzielt werden. Wenn eine größere Menge als die jeweilige Obergrenze zugegeben wird, können zwar der Verfeinerungseffekt und der Formänderungseffekt eines Gussgefüges erfüllt werden, können jedoch die physikalischen Eigenschaften der Legierung selbst verschlechtert werden. Daher werden Ti, B und Sr vorzugsweise in dem oben genannten Bereich hinzugefügt.
Die unvermeidbaren Verunreinigungen sind Komponenten, die unbeabsichtigt in einem Rohmaterial einer Legierung enthalten sind oder in einem Herstellungsprozess aufgenommen werden. Da sich die Verunreinigungen negativ auf die physikalischen Eigenschaften der Aluminiumlegierung auswirken können, sind vorzugsweise so wenig Verunreinigungen wie möglich enthalten. Folglich betragen Komponenten, die als Verunreinigungen enthalten sind, vorzugsweise 0,05 Gew.-% oder weniger, noch besser 0,01 Gew.-% oder weniger, und am besten 0,005 Gew.-% oder weniger.
Für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften entsprechend der Kornverfeinerung beträgt der Prozentsatz der Anzahl an Körnern mit einer Fläche von 5-100 µm² in dem Mikrogefüge vorzugsweise 85 % oder mehr der Anzahl an Körnern, die in dem gesamten Mikrogefüge beobachtet werden.
Das eutektische Silizium, welches das eutektische Gefüge bildet, besteht aus einem Mischgefüge aus einem kornförmigen Gefüge und einem faserigen Gefüge mit einem Anteil von mindestens 5 % des kornförmigen Gefüges, bei dem das Verhältnis der größten Länge zur kürzesten Länge 3 oder weniger beträgt, hinsichtlich der Verbesserung der Gießbarkeit in einem Schmelzenzustand und außerdem zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Noch besser beträgt das Flächenverhältnis des kornförmigen Gefüges 10 % oder mehr.
Außerdem beträgt der Gesamtgehalt von Ti und Sr vorzugsweise mindestens 0,07 Gew.-% oder mehr hinsichtlich der Verfeinerung und Sphäronisation des primärkristallinen Alpha-Aluminiums und des eutektischen Si.
Außerdem kann vorzugsweise eine Vielzahl von Nanozwillingen mit einer Breite von 3 nm oder weniger in dem eutektischen Silizium enthalten sein.
Darüber hinaus kann die Zugfestigkeit des Aluminiumgussteils vorzugsweise 250 MPa oder mehr betragen.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung noch ausführlicher basierend auf bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
[Beispiele]
Gießverfahren
Zunächst wurden Al-Legierungsrohmaterialien vorbereitet und gemischt. Nach der Analyse der Komponenten des Gemisches wurden die Ergebnisse erzielt, die in Tabelle 1 unten aufgeführt sind. Unter den Komponenten sind Bi und Sr Komponenten, die aus Verunreinigungen abgeleitet werden, die in den Rohmaterialien enthalten sind und nicht mit Absicht eingeschlossen sind. [Tabelle 1]

Komponente Al Si Cu Ti B Sr Fe Mg Bi

Gehalt (Gew.-%) 85,3 9,95 2,64 0,0615 0,0017 0,0016 0,745 0,226 0,0043
Die vorbereiteten Rohmaterialien wurden als solche auf 630 °C erwärmt, um zu schmelzen. Eine vorgegebene Menge der Aluminiumlegierung wurde mit einer Gießpfanne zum Gießen aus einem Mischofen einer Aluminiumlegierung-Metallschmelze abgeschöpft. Danach wurde unter Verwendung einer direkten Kugelstrahlvorrichtung ein Refiner (Al-10Sr, Al-5TiB, kugelförmig mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 3 mm) mechanisch auf die Gießpfanne gesprüht, um so der Metallschmelze in der Gießpfanne hinzugefügt zu werden. Dabei wurde in der Gießpfanne Umrühren durch ein Blasrohr durchgeführt, und aufgrund der Blasen tritt die Keimbildung auf gleichzeitige Weise auf. Die Temperatur der Metallschmelze betrug dabei 600-610 °C.
Die Gießpfanne wurde transportiert, um die Metallschmelze in einem Zustand, in dem sie eine Temperatur von 585 bis 610 °C aufwies, in die Eingussbuchse einer Druckgießvorrichtung einzufüllen und einen Ventilkörper herzustellen.
Gleichzeitig wurde, um einen Vergleich mit dem Gießverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, unter Verwendung einer Aluminiumlegierung mit dem in Tabelle 1 beschriebenen Inhalt ein Gussteil hergestellt, indem lediglich die Gießbedingungen verändert wurden, wie in Tabelle 2 unten aufgeführt.
Die „Einspritztemperatur“ ist hier die Temperatur der Metallschmelze beim Einspritzen in die Gießvorrichtung. Die „niedrige Geschwindigkeit“ ist die Geschwindigkeit eines Einspritzratenintervalls mit niedriger Geschwindigkeit und die „hohe Geschwindigkeit“ ist die Geschwindigkeit eines Einspritzratenintervalls mit hoher Geschwindigkeit. Die „Sprühzeit“ ist die Zeitspanne zum Ausstoßen eines Trennmittels und Luft, und die „S/Q-Zeit“ ist die Zeitspanne zum Unterdrucksetzen einer vorgegebenen Fläche eines Produkts in einer Richtung von der Außenseite des Produkts zu dessen Innenseite. Mit der „Formöffnungszeit“ ist die Zeit gemeint, zu der die Form während des Gießens geöffnet wird.

Wie in Tabelle 2 dargestellt, wurde das Gießen, mit Ausnahme der Metallschmelzen-Einspritztemperatur, unter denselben Bedingungen der niedrigen Geschwindigkeit, hohen Geschwindigkeit, Sprühzeit, S/Q-Zeit und Formöffnungszeit durchgeführt. [Tabelle 2]

Klassifizierung	Einspritztemperatur (°C)	Niedrige Geschwindigkeit (m/s)	Hohe Geschwindigkeit (m/s)	Luft/Sprühzeit (s)	S/Q-Zeit (s)		Formöffnungszeit (s)
Klassifizierung	Einspritztemperatur (°C)	Niedrige Geschwindigkeit (m/s)	Hohe Geschwindigkeit (m/s)	Luft/Sprühzeit (s)	Innen	Außen	Formöffnungszeit (s)
Vergleichsbeispiel 1	660	0,22	2,0	15,3	4,5	8,5	13
Vergleichsbeispiel 2	640	0,22	2,0	15,3	4,5	8,5	13
Vergleichsbeispiel 3	620	0,22	2,0	15,3	4,5	8,5	13
Vergleichsbeispiel 4	584	0,22	2,0	15,3	4,5	8,5	13
Beispiel 1	590	0,22	2,0	15,3	4,5	8,5	13
Beispiel 2	610	0,22	2,0	15,3	4,5	8,5	13

Wie Tabelle 2 zu entnehmen, wurde die Einspritztemperatur der Metallschmelze auf 660 °C in Vergleichsbeispiel 1 gehalten, 640 °C in Vergleichsbeispiel 2, 620 °C in Vergleichsbeispiel 3, 584 °C in Vergleichsbeispiel 4, 590 °C in Beispiel 1 und 610 °C in Beispiel 2.
Wenn ein Gießprozess unter den oben beschriebenen Bedingungen durchgeführt wurde, wurde im Fall von Vergleichsbeispiel 4 keine normale Formbildung erzielt, in den anderen Fällen konnte jedoch eine normale Formbildung erreicht werden. Das heißt, bei einer Einspritztemperatur von 584 °C oder niedriger war es unmöglich, ein Produkt zu formen.
Wenn die Einspritztemperatur gesenkt wurde, wie jeweils in Beispiel 1 und Beispiel 2, kann dies große Auswirkungen auf die Haltbarkeit einer Form haben. Bei einem Formguss im Temperaturbereich der Beispiele 1 und 2 bestand der Effekt der Verlängerung der Lebensdauer der Form bei einer verbesserten Haltbarkeit im Vergleich zu einem typischen Formguss bei hoher Temperatur.
Simulationsergebnis des Gießprozesses
2 zeigt den Vergleich der Füllform eines Produkts durch eine Gusssimulation in Beispiel 1 und 3 zeigt den Vergleich der Füllform eines Produkts durch die Gusssimulation in Vergleichsbeispiel 1.
Wenn, wie 2 zu entnehmen, das Gießen unter den Gießbedingungen gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wird die Aluminiummetallschmelze als eine Schmelze im halbgeschmolzenen Zustand in die Eingussbuchse eingefüllt, eine laminare Strömung, nicht eine turbulente Strömung, wird in einen Hohlraum der Form eingefüllt, so dass eine Porositätsisolation, die während des Einfüllens auftreten kann, minimiert wird, um eine Verschlechterung der Qualität aufgrund von Porositätsentstehung im Voraus zu verhindern.
Wenn dagegen, wie in 3 dargestellt, das Gießen unter den Gießbedingungen gemäß Vergleichsbeispiel 1 erfolgt, wird die Aluminiummetallschmelze in einer flüssigen Phase in die Form eingespritzt, und eine turbulente Strömung wird eingefüllt. Daher tritt nicht nur eine Porositätsisolation auf, sondern erhöht sich auch die Gefahr der Entstehung von Schwund aufgrund der verzögerten Erstarrungsreaktion, die durch den Unterschied der Erstarrungszeit für die einzelnen Teile verursacht wird. Außerdem kann mit Fortschreiten des Prozesses ein isoliertes Gas in dem Produkt verbleiben oder ein interner Qualitätsdefekt aufgrund von Schwund entstehen.
Das heißt, wenn das Gießen unter den Bedingungen gemäß Beispiel 1 bzw. 2 der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, wird nicht nur die Haltbarkeit einer Form erhöht, sondern wird auch das Einfüllen mit laminarer Strömung ermöglicht, so dass die Porositätsisolation verringert und außerdem die Entstehung von Kontraktionslöchern reduziert werden können.
Mikro gefüge des Gussteils
Um die Auswirkung der Änderung der Einspritztemperatur der Metallschmelze auf das Mikrogefüge des Gussteils zu bestätigen, wurde eine Analyse unter Verwendung eines Mikroskops und eines Bildanalysegeräts durchgeführt.
4 zeigt das Ergebnis der Beobachtung des Mikrogefüges von jeweils Vergleichsbeispiel 1 bis 3 und Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit geringer Vergrößerung, und 5 zeigt das Ergebnis der Beobachtung des Mikrogefüges von jeweils Vergleichsbeispiel 1 bis 3 und Beispiel 1 bei starker Vergrößerung. In 4 und 5 bedeutet „A“ Vergleichsbeispiel 1, „B“ bedeutet Vergleichsbeispiel 2, „C“ bedeutet Vergleichsbeispiel 3 und „D“ bedeutet Beispiel 1.
Wie 4 und 5 zu entnehmen, ändert sich, wenn die Gießtemperatur gesenkt wird, die Form der primärkristallinen Alphaphase zu einer Kugel und wird feiner. Außerdem kann bestätigt werden, dass sich die eutektische Si-Phase von einer Nadelform zu einem Mischgefüge aus einer kornförmigen Phase und einer faserigen Phase mit einem niedrigen Aspektverhältnis ändert. Dies liegt daran, dass die Größe der Alphaphase durch Rekaleszenz kontrolliert wird, die im Temperaturbereich von Beispiel 1 auftritt, und durch Sr, Ti und B unter den Legierungselementen verhindert wird, dass die eutektische Si-Phase in einer Nadelform ausgebildet wird.
Außerdem wurde, wie 4 zu entnehmen, beobachtet, dass das eutektische Si, welches das eutektische Gefüge in dem Aluminiumgussteil gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung bildet, ein Mischgefüge aus einem kornförmigen Gefüge und einem faserigen Gefüge bildet, das mindestens 10 % des kornförmigen Gefüges mit einem Verhältnis der größten Länge zur kürzesten Länge von 3 oder weniger beinhaltet.
6 zeigt das Bild und die Analyseergebnisse für das Mikrogefüge aus Beispiel 1 und 7 zeigt das Bild und die Analyseergebnisse für das Mikrogefüge aus Vergleichsbeispiel 1.
Das Analyseergebnis, das unter Verwendung eines Bildanalysegeräts erhalten wurde, der Fläche und der Körner, welche die Mikrogefügephase eines Mikrogefüges bilden, das mit einem Lichtmikroskop beobachtet wurde, zeigen, dass das Gussteil gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung den Prozentsatz der Anzahl an Körnern mit einer Fläche von 5-100 µm² von 87 % aufweist, den Prozentsatz der Anzahl an Körnern mit einer Fläche von 100-200 µm² von 12 % aufweist und den Prozentsatz der Anzahl an Körnern mit einer Fläche von 200-300 µm² von 1 % aufweist. Dagegen weist das Gussteil gemäß Vergleichsbeispiel 1 den Prozentsatz der Anzahl an Körnern mit einer Fläche von 5-100 µm² von 73 % auf, den Prozentsatz der Anzahl von Körnern mit einer Fläche von 100-200 µm² von 12 % und den Prozentsatz der Anzahl von Körnern mit einer Fläche von 200-300 µm² von 7 %, so dass, im Vergleich zu Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, der Anteil an groben Körnern hoch und der Anteil an winzigen Körnern relativ niedrig ist.
Der Unterschied des Mikrogefüges, wie oben beschrieben, wirkt sich auf die Gießbarkeit aus, und selbst wenn das Gießen bei einer sehr niedrigen Gießtemperatur durchgeführt wird, wie in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung, kann ein gutes Gussteil hergestellt werden.
Gleichzeitig wurden zur Analyse einer Ausfällungsphase, die in dem Mikrogefüge des Gussteils gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beobachtet wurde, eine FE-SEM und eine EDS-Analyse durchgeführt.

(a) und (b) von 8 zeigen Ausfällungsphasen, die sich in dem Mikrogefüge der einzelnen Proben gebildet haben, welche aus verschiedenen Abschnitten eines Gussteils aus Beispiel 1 sowie Komponenten davon erhalten wurden. Wie in (a) und (b) aus 8 bestätigt, sind Ausfällungsphasen, wie beispielsweise eine Al₂Si₂M-Phase (M ist als Sr identifiziert), bei der es sich um eine Verbindung mit dem Refiner handelt, oder eine Al₅Cu₂Mg₈Si₆-Phase, eine Al₂Cu-Phase und eine β-AlFeSi-Phase, die durch Al-Legierungskomponenten verursacht werden, in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung vorhanden.

Allerdings wurden gemäß der Ergebnisse der Röntgenbeugungsanalyse eine bereits bekannte Al, Si-Phase und Al₂Cu-Phase in der XRD-Spitze beobachtet. Das heißt, Spitzen von anderen Ausfällungsphasen waren kaum zu sehen, was der Tatsache geschuldet sein kann, dass die Menge der vorhandenen Ausfällungsphase extrem gering war und dies durch XRD-Technik nicht ermittelt wurde.
Außerdem wurde das Mikrogefüge des Gussteils gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung durch TEM analysiert. Wie in 9 bestätigt, wurde beobachtet, dass eine Vielzahl von Nanozwillingen mit einer Breite von 3 nm oder weniger in der eutektischen Si-Phase gebildet wurde. Die Nanozwillinge dienen dazu, die Bildung der eutektischen Si-Phase zu einer Nadelform zu verhindern.
Physikalische Eigenschaften des Gussteils

Tabelle 3 unten zeigt die Änderung der physikalischen Eigenschaften des Gussteils entsprechend der Änderung der Gießbedingungen. [Tabelle 3]

Klassifizierung	Vergleichsbeispiel 1	Vergleichsbeispiel 2	Vergleichsbeispiel 3	Beispiel 1	Beispiel 2
Härtetest	HB 75	HB 71,5	HB 71,5	HB 70,1	HB 70,7
Oberflächenrauigkeit	Ra 0,721 µm	Ra 0,725 µm	Ra 0,684 µm	Ra 0,598 µm	Ra 0,600 µm
Flachheit	0,029	0,026	0,023	0,025	0,024

Tabelle 3 vergleicht die Härte, Oberflächenrauigkeit und Flachheit von jeweils Vergleichsbeispiel 1 bis 3 und Beispiel 1 und 2, und es wurde bestätigt, dass die Beispiele 1 und 2 eine geringere Härte als die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 aufwiesen. Wenn die Oberflächenhärte abnimmt, wie oben dargestellt, werden die Bearbeitbarkeit und die Eigenschaften bezüglich Ablösung verbessert. Außerdem bestätigte sich bezüglich Oberflächenrauigkeit und Flachheit, dass die Oberflächenrauigkeit und die Flachheit aus Beispiel 1, welches durch Senken der Temperatur während der Produktentnahme hergestellt wurde, am stabilsten waren, und die Beispiele 1 und 2 zeigten hervorragende Ergebnisse im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 3.
Tabelle 4 unten zeigt die Messergebnisse der Zugfestigkeit des Gussteils entsprechend der Änderung der Gießbedingungen. [Tabelle 4]

Klassifizierung Vergleichsbeispiel 1 Vergleichsbeispiel 2 Vergleichsbeispiel 3 Beispiel 1 Beispiel 2

Zugfestigkeit (MPa) 179,34 196,96 198,44 255,58 254,89
Wie Tabelle 4 zu entnehmen, ist die Zugfestigkeit von Beispiel 1 und 2 jeweils signifikant höher als die Zugfestigkeit der jeweiligen Vergleichsbeispiele 1 bis 3. Außerdem zeigt 10 den Vergleich der maximalen Belastbarkeit, und es kann bestätigt werden, dass Beispiel 1 eine höhere maximale Belastbarkeit als die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 aufweist. In 10 bedeutet „A“ Vergleichsbeispiel 1, „B“ bedeutet Vergleichsbeispiel 2, „C“ bedeutet Vergleichsbeispiel 3 und „D“ bedeutet Beispiel 1.
Gussdefektrate

Tabelle 5 unten zeigt die Defektrate und den Inhalt der Defekte eines Gussteils, das in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, und eines Gussteils, das in Beispiel 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. [Tabelle 5]

Klassifizierung		Eingabemenge (EA)	Defektmenge (EA)	Defektrate (%)	Detaillierter Defektinhalt
Klassifizierung		Eingabemenge (EA)	Defektmenge (EA)	Defektrate (%)	Porosität	Ablösung	Andere
Produkt 1	Vergleichsbeispiel 1	7035	636	9,04	417	69	150
	Beispiel 1	50	2	4	-	2	-

11 zeigt eine CT-Fotografie eines Teils eines Ventilkörpers, der gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, und 12 zeigt eine CT-Fotografie eines anderen Teils des Ventilkörpers, der gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde.
Wie in 11 bestätigt, wurde im Falle von Beispiel 1 ein fehlerfreies Gussteil ohne Defekte hergestellt. Im Falle von Vergleichsbeispiel 1 trat ein Defekt auf, bei dem Porosität im Inneren beobachtet wurde.
Insgesamt, wie Tabelle 5 zu entnehmen, hatte Beispiel 1 eine Defektrate von 4 %, was zweimal niedriger als die Defektrate von Vergleichsbeispiel 1 ist. Außerdem wurde bezüglich des Inhalts des Defekts bestätigt, dass Beispiel 1 die Porosität und andere Defekte nicht aufwies, jedoch eine geringe Anzahl an Defekten lediglich im Falle von Ablösung. Somit kann bestätigt werden, dass Beispiel 1 nachgewiesenermaßen signifikant geringere Defekte als Vergleichsbeispiel 1 aufweist. Anhand dieses Ergebnisses kann bestätigt werden, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Defektrate senken kann.
Außerdem werden in dem Gießverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kugelförmige Partikel mit einer Partikelgröße von 1 bis 3 mm als ein Refiner verwendet. Wenn die Partikelgröße des Refiners 4 mm oder mehr beträgt, können fehlerhafte Produkte entstehen.

(a) aus 13 ist eine CT-Fotografie, welche die Vergasung eines Refiners zeigt, der nicht in eine Metallschmelze aufgrund der Oberflächenspannung der Aluminiummetallschmelze aufgelöst wird, wenn der Refiner mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm verwendet wird, und (b) aus 13 ist ein eine CT-Fotografie, die einen Refiner zeigt, der in einem nicht geschmolzenen Zustand vorliegt, wenn der Refiner mit einem Durchmesser von 4 mm oder mehr verwendet wird.

Wie in (a) aus 13 bestätigt, können, wenn die Partikelgröße des Refiners weniger als 1 mm beträgt, Defekte aufgrund der Vergasung des Refiners entstehen. Wie in 13b dargestellt, können, wenn die Partikelgröße desselben mehr als 4 mm beträgt, Defekte aufgrund dessen entstehen, dass der Refiner nicht korrekt aufgelöst wird und Reste davon vorhanden bleiben. Somit wird vorzugsweise der Refiner verwendet, der eine Partikelgröße von 1-3 mm aufweist.
Diese Arbeit wurde vom Weltklasse-300-Projekt (F & E) (Projektnummer: S2521594 / Projektname: Entwicklung der ECO-GRST-Hochdruckgusstechnologie für hochwertige Gussteile) der MOTIE, MSS (Korea) unterstützt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumgussteils, wobei das Verfahren umfasst: Vorbereiten eines Aluminiumlegierung-Rohmaterials, das Si in einer Menge von 9-12 Gew.-% enthält; Schmelzen des Rohmaterials, um eine Metallschmelze herzustellen; Hinzufügen eines Refiners, der Ti, B und Sr enthält, zu der Metallschmelze; Einspritzen der Metallschmelze in eine Gießvorrichtung bei gleichzeitigem Halten der Temperatur der Metallschmelze, welcher der Refiner hinzugefügt wurde, bei 585-610 °C; und Betätigen der Gießvorrichtung, um die eingespritzte Metallschmelze zu einem Produkt mit einer vorgegebenen Form zu gießen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumlegierung Cu in einer Menge von 1,5-3,5 Gew.-%, Si in einer Menge von 9,6-12,0 Gew.-%, Mg in einer Menge von 0,1-0,3 Gew.-%, Zn in einer Menge von 0,5-1 Gew.-%, Fe in einer Menge von 1-1,3 Gew.-% und Mn in einer Menge von 0,1-0,5 Gew.-% enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Refiner hinzugefügt wird, so dass Ti in einer Menge von 0,02-0,3 Gew.-%, B in einer Menge von 0,01-0,04 Gew.-% und Sr in einer Menge von 0,01-0,03 Gew.-% basierend auf 100 Gew.-% des Rohmaterials enthalten sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Refiner mit einer Kugelform ausgebildet ist, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 1 bis 3 mm aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Refiner in die Metallschmelze in einer Gießpfanne eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Refiner in die Metallschmelze durch ein Strahlverfahren eingeführt wird.
Aluminiumgussteil, umfassend: Si in einer Menge von 9,6-12,0 Gew.-%, Cu in einer Menge von 1,5-3,5 Gew.-%, Mg in einer Menge von 0,1-0,3 Gew.-%, Zn in einer Menge von 0,5-1 Gew.-%, Fe in einer Menge von 1-1,3 Gew.-%, Mn in einer Menge von 0,1-0,5 Gew.-%, Ti in einer Menge von 0,02-0,3 Gew.-%, B in einer Menge von 0,01-0,04 Gew.-%, Sr in einer Menge von 0,01-0,03 Gew.-%, wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen sind, wobei das Aluminiumgussteil ein Mikrogefüge aufweist, in dem primärkristallines Alpha-Aluminium und ein eutektisches Gefüge enthalten sind, der Prozentsatz der Anzahl an Körnern mit einer Fläche von 5-100 µm² in dem Mikrogefüge 85 % oder mehr der Anzahl an Körnern ausmacht, die in dem gesamten Mikrogefüge beobachtet werden, und eutektisches Silizium, welches das eutektische Gefüge bildet, ein Mischgefüge aus mindestens 5 % eines kornförmigen Gefüges, dessen Körner jeweils ein Verhältnis ihrer größten Länge zu ihrer kürzesten Länge von 3 oder weniger aufweisen, und einem faserigen Gefüge ist.
Aluminiumgussteil nach Anspruch 7, wobei der Gesamtgehalt an Ti und Sr mindestens 0,07 Gew.-% beträgt.
Aluminiumgussteil nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Vielzahl von Nanozwillingen mit einer Breite von 3 nm oder weniger in dem eutektischen Silizium enthalten sind.
Aluminiumgussteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Zugfestigkeit des Aluminiumgussteils 250 MPa oder mehr beträgt.