Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Umformverhalten der gieß- und warmgewalzten Magnesiumlegierung des Mg-Al-Zn-Systems (AZ31) unter einachsiger Zugbeanspruchung in Abhängigkeit von Temperatur, Dehnrate und Entnahmerichtung untersucht. Weiterhin wurde das richtungsabhängige Grenzformänderungsverhalten im statischen sowie erstmalig im dynamischen Lastfall bei verschiedenen Temperaturen bewertet. Für die dynamischen Versuche wurde ein eigens konstruiertes Prüfmodul entwickelt und eingesetzt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich bei einer Variation der Beanspruchungsbedingungen die Ausprägung der Versetzungsbewegung, der mechanischen Zwillingsbildung sowie der Hochtemperaturmechanismen signifikant verändert. Die Verknüpfung der sich dadurch ändernden mechanischen Eigenschaften mit der Mikrostrukturentwicklung konnte mit der Licht- und Rasterelektronenmikroskopie sowie der Texturbestimmung mit der Röntgenbeugung (XRD) nachgewiesen werden.

Sand mold casting is a manufacturing method that has been used for thousands of years. In recent years additive manufacturing has, among other things, enabled production of sand molds with complex geometry resulting in castings with geometry that would have been very hard, if not impossible, to produce with conventional sand mold casting or machining procedures. Since this manufacturing method is relatively new, knowledge gaps exist regarding the benefits and drawbacks of the method as well as when it should be used. The purpose of this study has been to explore casting molds produced by additive manufacturing, how they can be used and what effect they have on the manufactured product. For this purpose, a existing product has been redesigned to be cast in one of these molds instead of traditionally being machined from large aluminium blocks. The design work has been supplemented with calculations on the parts structural integrity, interviews and material sample tests. The redesign was made on behalf of Vattenfall AB and the studied component was a part of a test rig for a hydro power plant called spiral casing. The result of the study is a new design of the spiral casing with a lower weight and volume, made with stainless steel instead of aluminium, and other improvements. Testing of cast samples have shown that the mechanical properties of steel cast in 3D-printed and conventionally manufactured sand molds do not differ significantly. The sample cast in a 3D-printed mold did have a finer surface finish however.  Production volume, product complexity, material and lead time are all factors that determine when additive manufacturing should be used in the creation of sand molds. Further studies are required to better determine where the breakeven points are.

The flow pattern in the uphill teeming process has been found to be closely related to the quality of ingots and further to affect the yield of ingot production, which is crucial for the steel making process. The formation of non-metallic inclusion and entrapment of mold flux has been considered to be affected by the flow pattern in the gating system and molds by many previous researchers. The aim of this study is to investigate the flow pattern of steel in the gating system and molds during the initial filling stage. In addition, to study the utilization of swirl blade implemented at the bottom of the vertical runner on the improvement of initial filling condition in the mold. A three dimensional model of two molds gating system for 6.2 ton ingots from Scana Steel was adopted in the present work. A reduced geometry model including one mold and a runner, based on the method from previous researchers, was also used for comparison with the current more extensive model. Moreover, a reduced geometry model including one swirl blade and a runner was simulated to find effects of an increased-length vertical runner on the flow pattern improvement at the vertical runner outlet. Flow pattern, hump height and wall shear stress were respectively studied. A reduced geometry with homogenous inlet conditions fails to describe the fluctuating conditions present as the steel enters the mold. However, the trends are very similar when comparing the (hump height-surface height) evolution over time. The implementation of swirl blades gives a chaotic initial filling condition with a considerable amount of droplets being created when steel enters the molds during the first couple of seconds. However, a more calm filling condition with less fluctuation is achieved at the molds after a short while. Moreover, the orientation of the swirl blades affects he flow pattern of the steel. A proper placement of a swirl blade improves the initial filling conditions. The utilization of swirl blades might initially result in larger hump height. However, it gives fewer fluctuations as the casting proceeds. In the model without swirl blades, the maximum wall shear stress fluctuates with a descending trend as the filling proceeds. An implementation of swirl blades can decrease and stabilize the wall shear stress in the gating system. A special attention should be made in choosing refractory at the center stone, the horizontal runner near center stone and the vertical runner at the elbow. This is where the wall shear stress values are highest or where the exposure times are long. / QC 20120203

Polysaccharides constitute an important source of raw materials for the packaging industry today. Polysaccharides have good natural barrier properties which are necessary for packaging films. Cellulose is the forerunner among renewable polymers for such applications. Hemicelluloses represent a new interesting breed of barrier materials. We have chosen to work with the hemicellulose O-acetyl-galactoglucomannan (AcGGM). The high water solubility of this particular hemicellulose extracted from process waters is both an advantage and a limiting factor. However, through the right modification, the water sensitivity of AcGGM can be regulated. This thesis presents four ways to modify AcGGM: (i) benzylation, (ii) plasma surface treatment followed by styrene addition, (iii) vapor-phase (VP) surface grafting with styrene, and (iv) lamination of an unmodified film with a benzylated material. The most important methods of analysis of the films produced include contact angle measurement, dynamic mechanical analysis under moisture scan, and oxygen gas permeability measurement. It was found that unmodified AcGGM films have low oxygen permeability at intermediate relative humidity (50 % RH) and good dynamic mechanical properties over a wider humidity range. Films of benzylated material (BnGGM) exhibited a decrease in oxygen permeability at lower humidity but showed better tolerance to higher humidities and indicated better dynamic mechanical behavior than AcGGM films. Lamination proved to be the most promising technique of modification, combining the good gas barrier properties of AcGGM films with the moisture-insensitivity of the BnGGM films. / QC 20101117

This thesis has been carried out as a development project at Scana Steel Björneborg with the purpose to study the influential parameters in argon shrouded ingot casting during the manufacturing of low-alloy steels. In the first stage, a literature study was conducted in order to investigate the theoretical background of the procedure and the importance of protecting the melt during ingot casting. Next, a computer model of the shield was designed using COMSOL Multiphysics® with regard to the process conditions at Scana Steel Björneborg. The effect of various parameters on the process was examined through simulations of the argon gas flow pattern, heat transfer between the gas and the melt stream, and the chemical species transport in the gas around the melt stream. Based on the simulation results, two different shapes of shield were proposed for the argon shrouding operation. A set of implementation tests was executed in order to check the installation and usage conditions of the two new shields. After deciding the proper shape of the shield, a full-scale ingot-casting test was performed with the selected shield to investigate the protection behavior. Moreover, the impact of the new casting-protection shield on the nitrogen and oxygen contents of steel was examined through sampling and analyzing the steel before and after casting. It was found that the use of the new shield during the uphill ingot casting is an effective way to reduce the final nitrogen and oxygen contents of the casted ingot. Therefore, the new design of the shield can be used as a developed substitute for the protection of the melt stream in the ingot casting operation.

Pressgjutna Al-Si komponenter förekommer mer och mer i förbränningsmotorer med syfte att reducera vikt och förbättra hållbarhet. Ett problem vid pressgjutning, en process kännetecknad av kostnadseffektivitet vid massproduktion, är porositetsbildning vilket kan resultera i läckage, strukturell svaghet och försämrad hållbarhet och livslängd för tillverkade komponenter. Då porer oftast bildas internt försvåras dessutom identifiering av potentiellt trasiga komponenter. Det är därför av vikt att finna parameterinställningar i pressgjutningsprocessen vilka konsekvent minimerar porositetsbildning. Ett företag som drabbas av återkommande porositets-relaterade defekter är Husqvarna Group. De använder vakuumassisterad pressgjutning för att, bland annat, producera motorcylindrar av Al-Si. Kassationsgraden, specifikt hänförbar till porositet, för en cylindermodell har under de senaste tre åren fördubblats vilket har resulterat i slöseri av produktionstid och kvalitetsbristkostnader. Vakuumassisterad pressgjutning kan beskrivas stegvis: (1) smält metall hälls i en cylindrisk fyllkammare, (2) en skottkolv trycker smältan mot ett mindre inlopp i låg hastighet för att undvika turbulens, samtidigt som vakuum ansätts i fyllkammare och gjutverktyg, (3) skottkolvshastigheten ökar markant vid en förinställd omslagspunkt, vilket spray-fyller gjutverktyget, och (4) högt tryck ansätts för att eftermata smälta till gjutverktyget när solidifiering sker. Syftet med detta examensarbete har varit att undersöka om och hur diverse parametrar, hänförbara till de nämnda processtegen, påverkar porositetsbildning i en industriell produkt. Därefter applicerades den erhållna processförståelsen för att identifera parametrar kritiska för porositetsbildning och slutligen rekommendera parameterinställningar som konsekvent minimerar porositetsgraden. Det experimentella upplägget bestod av två steg varav det första ämnade undersöka, via simulering, vilka av 6 parametrar som påverkade porositetsgraden utifrån en reducerad tvånivåers försöksdesign. Det andra steget var ett verkligt experiment i produktionsmiljö där de tre identiferade parametrarna från screening-experimentet varierades enligt en central-composite design. Analysen av experimenten resulterade i parameterinställningar som förväntas reducera porositetsgraden med över 70%. En lägre porositetsgrad kommer troligen reducera kassationsgraden av den undersökta cylindermodellen, vilket hade resulterat i finansiell besparing och effektivare produktion. I ett industriellt kontext bidrar detta exjobb huvudsakligen med en systematisk kvalitetsförbättrande metod för pressgjutna komponenter baserad i såväl simulerad som verklig miljö. / Pressure die casted Al-Si components are increasingly found inside internal combustion engines, resulting in weight reduction and increased durability. Characteristic to die casting, commonly associated with cost-effective mass production, is the formation of pores which, if unnoticed, can cause leakage, structural deficiencies, and thus reduced durability and life-length of components. Pores commonly appear internally, making identification of faulty components difficult. Therefore, finding parameter settings in the die casting process that consistently minimizes the formation of pores is of importance. A company struggling with porosity-related defects is Husqvarna Group, currently using vacuum-assisted die casting to produce engine cylinders of Al-Si. Scrap-rate, specifically related to porosity, of a particular cylinder model has doubled in the last three years, causing waste of both precious production time and higher quality deficiency costs. A vacuum-assisted die casting process consists of several steps: (1) liquid Al-Si is poured into a cylindrical shot sleeve, (2) a plunger is moved towards a small gate, leading to the die cavity, at low velocity as to not cause turbulence, whilst vacuum is applied throughout the cavity and shot sleeve, (3) plunger velocity is increased substantially at a predetermined switch point, resulting in a spray-filling of the die cavity, and (4) high pressure is applied to continue the feed of molten metal into the cavity as solidification occurs. The purpose of the thesis has been to investigate if and how various parameters, related to the aforementioned four steps of the die casting process, impact the porosity amount in an industrial product. The acquired process knowledge was then applied to identify parameters affecting porosity and recommend settings that consistently minimize the porosity amount. The experimental procedure consisted of two steps: firstly, a screening experiment of six process parameters was made by simulating the die casting process according to a fractional factorial design. Secondly, a real-world experiment was conducted following a central-composite design by varying the three most impactful parameters from the screening experiment.   Analysis of the experiments resulted in a selection of parameter settings, anticipated to reduce porosity by over 70%. A lower porosity amount will most likely reduce the scrap rate of the cylinder model, resulting in substantial savings and higher production efficiency. For practitioners, the main contribution of this thesis is a method of systematic quality-improvement to die-casted components by a combination of simulation experiments and real-world tests.

This diploma thesis deals with profession of mannequin in Czechoslovak. Focus is on the 1960s and 1970s of the 20th century. The diploma thesis focuses on questions, how the woman in Czechoslovakia could become a mannequin, how mannequins were perceived by ordinary people, what position in the world of work they had and what benefits mannequins had from their professions (e.g. benefits in the opportunity of travel, the opportunity to participate in an international exhibitions, filming etc.). The diploma thesis also focuses on the image of mannequins in contemporary media, especially in a feature film. In the diploma thesis there is not neglected contemporary fashion as well with focusing for example on artificial fabric or fashion that was seen in common shops and on the streets. The supporting structure of the thesis consists of interviews with mannequins of the socialist era, but one of the narrators is also a fashion designer Zdeňka Bauerová.

Ziel der Arbeit war es die Modelle des Sonderforschungsbereiches (SFB) 920 zur Filtration von Stahlschmelzen erstmals im industriellen Maßstab zu überprüfen. Dafür wurden zwei Arten großformatiger Filter entwickelt: 1. Schaumfilter mit Zylindergeometrie mittels einer modifizierter Replikaroute und 2. “Spaghettifilter” mittels robotergestützten Gelcastings auf Alginatbasis. Die mechanischen und strukturellen Eigenschaften der Filtermaterialien wurden in Abhängigkeit verschiedener Herstellungsparameter untersucht und die Einsatzfähigkeit geeigneter Filterprototypen wurde im Stahlgusssimulator des SFB 920 evaluiert. Die finalen Filterbauteile wurden im Stranggießverteiler des Industriepartners thyssenkrupp Steel Europe AG für circa 45 Minuten bei >1550 °C in die Stahlschmelze eingetaucht. Schaumfilter mit der richtigen Einsatzkonfiguration überstanden die Prozessbedingungen trotz Thermoschock und Schlackekontakt. Post-mortem-Untersuchungen der Filteroberfläche zeigten klare Anzeichen für reaktive und aktive Filterwirkung wie sie aus Laborversuchen bekannt sind. Die Industrietests zeigten somit den ersten Machbarkeitsnachweis für das neuartige Filterkonzept.

Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluss von Makroporosität und Oberflächenstruktur des Schaumkeramikfilters sowie der Filterposition im Gießsystem auf die Filterwirksamkeit. Der Thematik wird sich durch CFD-Simulationen mittels Flow 3D und durch Gießversuche im Technikum und der Industrie genähert. Die Simulationen ergaben eine Steigerung der Filtrationseffizienz um 20% - 30% bei der Erhöhung der Makroporosität des Filters von 20 ppi auf 30 ppi in Abhängigkeit von der Filterposition. Außerdem konnte die Abscheidung der Partikel im Filter lokalisiert werden. Die Abnahme des Partikelgehalts über die Filterlänge wurde beobachtet und in den metallographischen Auswertungen der Gießversuche bestätigt. In den Gießversuchen wurde darüber hinaus die PreFil- und PoDFA-Analyse aufgrund ihrer hohen Störanfälligkeit als wenig aussagekräftig eingestuft. Die in den Industrieversuchen eingesetzte LiMCA-Analyse liefert hingegen belastbare Ergebnisse und eine Filtrationseffizienz von bis zu 94% in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur des Filters.:Inhalt 1 Einleitung 2 Grundlagen der Aluminiumschmelzefiltration 2.1 Verunreinigungen in Aluminiumlegierungen 2.1.1 Aluminiumoxid 2.1.2 Aluminium-Magnesium-Mischoxide (Spinell) 2.2 Schaumkeramikfilter 2.3 Filtrationsmechanismen 2.4 Der Filter im Gießsystem 2.4.1 Arten des Gießens 2.4.2 Empfehlungen zur Positionierung des Filters im Gießsystem 2.4.3 Oxidneubildung nach dem Filter 3 Beurteilung der Aluminiumschmelzequalität 3.1 Verfahren zur Beurteilung der Schmelzequalität 3.2 Bestimmung der Filtrationseffizienz 3.3 Filtrationseffizienz von Schaumkeramikfiltern im Aluminiumguss 4 CFD-Simulation 4.1 Flow 3D 4.2 Definition der Parameter 4.2.1 Filter 4.2.2 Geometrie 4.2.3 Schmelze 4.2.4 Partikel 4.3 Definition der Randbedingungen für die Simulation 4.4 Versuchsplan 4.5 Methodik der Auswertung 4.6 Ergebnisse 4.6.1 Volumen-/Massestrom und Geschwindigkeit 4.6.2 Fließgeschwindigkeit 4.6.3 Filtrationseffizienz 4.6.4 Ablagerung der Partikel im Filter 5 Gießversuche 5.1 Materialien 5.1.1 Schaumkeramikfilter 5.1.2 Legierung AlSi7Mg0,3 5.2 Modellschmelze 5.2.1 Duralcan 5.2.2 Durchführung der Vorversuche 5.2.3 Ergebnisse der Vorversuche 5.3 Versuchsdurchführung und Methodik der Versuchsauswertung 5.3.1 Versuchsaufbau 5.3.2 Versuchsübersicht 5.3.3 Versuchsdurchführung 5.3.4 Schmelzeanalyse 5.3.5 Metallographische Auswertung des Filterbereichs 5.3.6 Auswertung PreFil-Kurven der Ausgangsschmelze und des Filtrats 5.3.7 Metallographische Auswertung der Ausgangsschmelze und des Filtrats 5.4 Ergebnisse und Diskussion 5.4.1 Schmelzeanalyse 5.4.2 Metallographische Auswertung des Filters 5.4.3 Auswertung der PreFil-Kurven 5.4.4 PoDFA-Analyse 5.4.5 Gegenüberstellung der Ergebnisse der unterschiedlichen Analysemethoden und Fehlerbetrachtung 5.4.6 Vergleich der Ergebnisse aus Flow 3D-Simulation und Realversuch 6 Filtrationsversuche im industriellen Maßstab 6.1 Materialien 6.1.1 Schmelze 6.1.2 Schaumkeramikfilter 6.2 Versuchsdurchführung und Methodik der Versuchsauswertung 6.3 Ergänzende Vorversuche mittels Wassermodell 6.4 Ergebnisse und Diskussion 6.4.1 Durchflussgeschwindigkeit und Verweilzeit der Schmelze im Filter 6.4.2 Analyse der Versuchsschmelze 6.4.3 LiMCA-Messungen 6.4.4 Metallographische Auswertung der Filter 6.4.5 Auswertung der PoDFA-Analysen 7 Zusammenfassung und Ausblick Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Anhang

Der Effekt eines externen Magnetfeldes auf die mehrphasige und turbulente Strömung in Stranggußkokillen und deren Wechelspiel führt in den wissenschaftlichen Arbeiten zu widersprüchlichen Aussagen. Die verschiedenen Prozessparameter können innerhalb eines kleinen Varianzbereichs entscheidenden Einfluss auf die Aussage haben, ob ein Magnetfeld begünstigend oder schädigend auf die Qualität des Produkts wirkt. Um wichtige Einflussfaktoren zu identifizieren, werden daher numerische Strömungssimulationen des Prozesses durchgeführt. Dazu wird zunächst ein mehrphasiger und inkompressibler Mehrregionen-CFD-Löser für magnetohydrodynamische Strömungen entwickelt und validiert, um die komplexe Strömung in einer Stranggußkokille mit hoher Genauigkeit simulieren zu können. Darauf aufbauend wird das numerische Setup anhand einer Modellkokille mit aktuellen Messdaten validiert. Durch die neuartige Kombination Lagrange'scher Lösungsmethoden mit angepassten Termen für die Magnetohydrodynamik sowie der skalenaufgelösten magnetohydrodynamischen Turbulenz, können erstmals Aussagen zur optimalen Magnetfeldverteilung im Hinblick auf Strömungsstabilität, Turbulenzmodulation und Blasenverteilung getroffen werden. Mit Hilfe dieses Wissens können neuartige Konzepte elektromagnetischer Bremssysteme für den Stranggußprozess entwickelt werden.