Active Inserts, a Plug and Play Solution for Increasing Mechanical Properties and Reducing Porosity in LPDC-ed Parts

Abstract

Low Pressure Die Casting (LPDC) is a widely used process for the manufacturing of autmotive components. These components have high mechanical requirements, which are difficult to achieve reproducibly within standard boundary conditions in LPDC. To ensure a part feasibility, some areas are oversized to improve the filling behavior and therefore the local mechanical properties. Targeting these issues of high mechanical requirements, an “active insert” has been developed, which actively influences the casting process using magneto hydraulics principles and therefore the part quality significantly. The process reliability due to porosity reduction was increased compared to the existing LPDC parts. For a characterization, tensile tests and microstructure analyses were carried out. It could be proven that the casted parts show an average grain size reduction, a more homogenous microstructure, and a reduced local dendritic porosity, resulting in improved ultimate tensile strength and elongation values in an AlSi7Mg0.3 alloy.

Zusammenfassung

Der Niederdruckguss (NDK) ist ein weit verbreitetes Verfahren für die Herstellung von Automobilkomponenten. Diese Bauteile haben hohe mechanische Anforderungen, die sich nur schwer reproduzierbar innerhalb der Standard-Randbedingungen im LPDC erreichen lassen. Um die Machbarkeit der Bauteile zu gewährleisten, werden einige Bereiche überdimensioniert, um das Füllverhalten und damit die lokalen mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Für diese Problematik der hohen mechanischen Anforderungen wurde ein „aktiver Einsatz“ entwickelt, der den Gießprozess nach magnetohydrodynamischen Prinzipien aktiv beeinflusst und damit die Bauteilqualität maßgeblich beeinflusst. Die Prozesssicherheit durch Porositätsreduzierung konnte im Vergleich zu den bestehenden LPDC-Bauteilen erhöht werden. Zur Charakterisierung wurden Zugversuche und Gefügeanalysen durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, dass die gegossenen Teile eine Verringerung der durchschnittlichen Korngröße, ein homogeneres Gefüge und eine verringerte lokale dendritische Porosität aufweisen, was zu verbesserten Werten für die Zugfestigkeit und Dehnung in einer AlSi7Mg0,3-Legierung führt.