Vergleich zwischen Niederdruck- und Schwerkraft-Sandguss für einen dünnwandigen Aluminiumrotor aus der Legierung A356
2020
Ein Verdichter-Rotor aus Aluminium A356 wurde mit zwei unterschiedlichen Formfullverfahren
im Sandguss hergestellt: Niederdruckguss und Schwerkraftguss. Das Gussteil
hat eine begrenzte Grose (170 mm Durchmesser, 1,2 kg) und eine sehr komplizierte
Form, sodass es sich besonders gut fur den 3D-Formendruck eignet. Die Herstellung
dieses Teils unter Verwendung des herkommlichen Modell-Kernkasten-Prozesses
umfasste die Montage von 12 Kernen innerhalb der Form; hierbei waren sehr enge
Mastoleranzen erforderlich, da die Rotorblatter nur 2 mm dick sind. Folglich wurden
die Niederdruck-Gussformen auf dem ExOne M-Flex-Drucker im Centre de Metallurgie
du Quebec (CMQ) hergestellt, wahrend die Schwerkraft-Gussformen auf dem Voxeljet
VX1000-Drucker bei Lycee Hector Guimard produziert wurden. Eine Anzahl von Rotoren
wurde gemas jedem Verfahren fur unterschiedliche Giestemperaturen und Fullzeiten
(nur fur Niederdruck) gegossen, um die Formfullungsfahigkeit des Niederdruckprozesses
mit dem Schwerkraftverfahren zu vergleichen. Ein Kriterium zur Vorhersage von
Auslauffehlern ergab sich aus der numerischen Stromungssimulation (Computational
Fluid Dynamics - CFD) -Modellierung der Formhohlraumfullung; dieses Kriterium gilt
sowohl fur Niederdruck- als auch fur Schwerkraftguss. //
Comparing Low-Pressure and Gravity Sand Casting
of a Thin-Bladed Aluminum A356 Rotor //
An aluminum A356 compressor rotor was sand cast with two different cavity-filling
methods: low-pressure and gravity. The casting is limited in size (170 mm diameter, 1.2
kg) and very intricate in shape thus lending itself particularly well to 3D mold printing.
Producing this part using the traditional pattern-core box route involved mounting
12 cores inside the mold while very stringent dimensional tolerances were required,
as the rotor blades are only 2 mm thick. Consequently, the low-pressure molds were
produced on the ExOne M-Flex printer at the Centre de Metallurgie du Quebec (CMQ)
while the gravity poured molds were produced on the Voxeljet VX1000 printer at
Lycee Hector Guimard. A number of rotors were cast according to each technique for
different pouring temperature and filling times (for low pressure only) so as to compare
the filling capability of the low-pressure process versus gravity. A criterion to predict
misruns was obtained from computational fluid dynamics (CFD) modeling of the mold
cavity filling, criterion which applies both in low pressure and gravity.
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