Pfitzer, M: Untersuchung des Wärmeübergangs beim Druckgießen

Der Verlauf der Abkühlung und Erstarrung der Schmelze im Formhohlraum bestimmt maßgeblich die Gussteileigenschaften und die Gussteilqualität, da festigkeitsbestimmende Merkmale wie der Gefugeaufbau und gießbedingte Fehlstellen davon direkt beeinflusst sind. Um die Aussagekraft der Gießprozesssimulation hinsichtlich der erreichbaren Gussteilqualität und Gussteileigenschaften zu steigern, ist es notwendig, die Beschreibung der Wärmeübertragung in marktüblichen Gießsimulationsprogrammen zu verbessern.Der dazu benötigte Wärmeübergangskoeffizient (thermischer Kontaktwiderstand) wird durch einen zwischen der Form und der Schmelze bzw. dem Gussteil befindlichen Oxid­ Trennstofffilm sowie durch unvollständigen Kontakt ("mikroskopischer Spalt") hervorgerufen.Zur näheren experimentellen Untersuchung wurde der Wärmeübergangskoeffizient beim Druckgießen an zwei Versuchsgeometrien ermittelt. Dazu wurden die vier wichtigsten Prozessparameter des Druckgießprozesses (Kolbengeschwindigkeit in der Il. Phase, Schmelzetemperatur im Warmhalteofen, Formtemperatur, hydraulischer Nachdruck in der III. Phase) gezielt variiert.Aus den aufgezeichneten Temperaturen wurde der Wärmeübergangskoeffizient durch ein inverses Modelling in Abhängigkeit von den Prozessparametem bestimmt. Mittels einer statistischen Auswertung konnten quantifizierte Zusammenhänge zwischen den Prozessparametern und dem Wärmeübergangskoeffizienten hergestellt und daraus ein prozessgerechtes Wärmeübergangsmodell bestimmt werden.Analytisch ist der Wärmeübergangskoeffizient kaum bis nicht zu bestimmen. Die experimentelle Bestimmung stellt eine gute, wenn auch schwierige Möglichkeit der Bestimmung dar. Dabei werden alle Randbedingungen wie z.B. Trennstoffschichten und Forminnendruck berücksichtigt.