Quenching Distortion of Aluminium Castings – Improvement by Gas Cooling

✍ Scribed by A. Rose; O. Kessler; F. Hoffmann; H.-W. Zoch

• Publisher: John Wiley and Sons
• Year: 2006
• Tongue: English
• Weight: 299 KB
• Volume: 37
• Category: Article
• ISSN: 0933-5137
• DOI: 10.1002/mawe.200500957

✦ Synopsis

For quenching of age hardenable aluminium alloys today predominantly aqueous quenching media are used, which can lead due to the Leidenfrost phenomenon to a non-uniform cooling of the parts and thus to distortion. Particularly at thin-walled or complex shaped parts local plastic deformations can occur by the uneven thermal stresses. In relation to the conventional quenching procedures in aqueous media, gas quenching exhibits a number of technological, ecological, and economical advantages. The quenching intensity can be adjusted by the variable parameters gas pressure and gas velocity as well as the kind of gas and thus can be adapted to the requirements of the part. The distortion behaviour of serial production aluminium parts was researched after high-pressure gas quenching with nitrogen 10 bar and after water quenching. Aluminium castings and forgings are considered as interesting applications of gas quenching, because of their near-net shape before age hardening. Cost savings would be possible, because of reduced distortion and therefore less reworking.

Keywords: Aluminium alloy Al-7Si-0.3Mg, precipitation hardening, gas quenching, cooling rate, tensile properties Bei der Abschreckung von ausscheidungsha ¨rtbaren Aluminiumlegierungen in Wasser kommt es u. a. durch das Leidenfrost-Pha ¨nomen zum ungleichma ¨ßigen Abku ¨hlen der Bauteile und dadurch bedingt zu Verzug. Insbesondere bei du ¨nnwandigen oder komplex geformten Bauteilen ko ¨nnen lokale Verformungen durch Wa ¨rmespannungen auftreten. Im Vergleich zur herko ¨mmlichen Wasserabschreckung bietet die Gasabschreckung technologische, o ¨kologische und o ¨konomische Vorteile. Die Abschreckintensita ¨t kann durch die variablen Parameter Gasdruck und Gasgeschwindigkeit sowie Gasart den Anforderungen des Bauteils angepasst werden. Das Verzugsverhalten von Kokillengussteilen der Legierung Al-Si7Mg0,3 aus der Serienfertigung wurde nach der Gasabschrekkung mit Stickstoff 10 bar und nach der Wasserabschreckung untersucht. Aluminiumgussteile stellen aufgrund der endformnahen Geometrie vor der Ausscheidungsha ¨rtung eine interessante Anwendung fu ¨r die Gasabschreckung dar. Durch einen verminderten Verzug entsteht weniger Nacharbeit und dadurch bedingt geringere Kosten.