This thesis is focused on defects occurring in products made by high pressure die casting of aluminum alloys. The theoretical part includes introduction to high pressure die casting technology and description of individual defects, causes and corrective procurations. The practical part focuses on the determination of the defect on the pre-selected casting, which is cast in the foundry ALW INDUSTRY, s.r.o. Based on the identification of the defect, there is a corrective procuration to reduce its occurrence.

The objective of this diploma thesis is to state the influence of porosity, DAS and shape factor on mechanical characteristics for the cast transmission cover made in Kovolit Modrice a.s.Which was molten from AlSi9Cu3. It was used an imaging software (Olympus Five) for classification of metallographical structures.

The objective of this diploma thesis is an evaluation of die-castings porosity, eventually the evaluation of seats with local squeeze in connection with their mechanical and structural properties. The swatches of alloy AISi9Cu3 were taken from the engine block made by  koda Auto Company, Mlad Boleslav. To the evaluation and the comparison of the results there were the other VUT FSI Brno students´ theses used.

The purpose of this dilploma thesis is to evaluate mechanical and structural properties of two types casts of Al-alloy (components of the engine block) which were made by different technologies. Die casting with local squeeze casting and without local squeeze casting. First of them is used in lot manufacture of the current engine block. The aim of the foundry is to change the technology and start to produce new block by the die casting without local squeeze casting. The samples were taken from the both parts (lower and upper part) of the current and the new engine block which are made in foundry of Skoda Auto a.c. in Mladá Boleslav. Sets of mechanical and structural properties were selected, evaluated and tested by statistical programs. It was used fifty casts of the engine blocks for the experiment.

Ces travaux de recherche portent sur l’étude de l’injection du cuivre. Dans une optique d’amélioration des propriétés du cuivre injecté sous pression, deux grands thèmes de réflexion ont été abordés. La première voie de réflexion porte sur l’influence des paramètres de fusion et d’éléments d’alliages ajoutés en faible quantité sur les caractéristiques des démonstrateurs technologiques produits. La seconde partie discute de l’influence du procédé de fonderie en lui-même, notamment au travers de l’étude de deux paramètres : l’influence du régime d’écoulement du métal en fusion dans l’empreinte, et l’influence de l’emprisonnement de l’air sur les propriétés des pièces injectées. / This research focuses on the study of high pressure die casting (HPDC) of copper. In order to improve the properties of die-cast copper, two main issues were investigated. In the first part, attention is paid to the influence of melting parameters and of addition of alloying elements in small amounts on the characteristics of the specimen produced. The second part discusses the influence of the foundry process itself on properties of die cast part, in particular by studying two parameters : the metal flow type during cavity filling, and the air entrapment.

In der Dissertation wurde der Stand der Technik zum Fertigungsverfahren Druckgießen mit dem Fokus auf die Druckgießwerkzeuge recherchiert und strukturiert aufbereitet. Der Stand der Technik mündet in der Systematik zur Optimierung des Druckgießens. Darin wurde die Problematik ganzheitlich aufgearbeitet, konkretisiert und wesentliche Handlungsfelder, wie das Temperierkonzept, der Werkstoff sowie die Auslegung, herausgearbeitet. Das Handlungsfeld Temperierkonzept wurde fokussiert und daraus das Konzept des mehrteiligenWerkzeuges erarbeitet. DiesesWerkzeugkonzept ermöglicht durch seinen Aufbau eine Maximierung der Wärmeübertragungsfläche, eine Reduzierung des Abstandes der Temperierung zum Gussteil und eine Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten. Der mehrteilige Aufbau wurde in einem Versuchswerkzeug für das Druckgießen umgesetzt, sukzessive ausgelegt und virtuell abgesichert. Abschließend zeigte die thermische Simulation des Prozess Druckgießen ein Potential zur Reduzierung der Zykluszeit von 12,9s (14%) mit dem mehrteiligen Werkzeug auf. Im Dauerbetrieb konnte prozesssicher, reproduzierbar und dauerhaft eine Zykluszeitreduzierung um 20,5s (23%) nachgewiesen werden.

In der Dissertation wurde der Stand der Technik zum Fertigungsverfahren Druckgießen mit dem Fokus auf die Druckgießwerkzeuge recherchiert und strukturiert aufbereitet. Der Stand der Technik mündet in der Systematik zur Optimierung des Druckgießens. Darin wurde die Problematik ganzheitlich aufgearbeitet, konkretisiert und wesentliche Handlungsfelder, wie das Temperierkonzept, der Werkstoff sowie die Auslegung, herausgearbeitet. Das Handlungsfeld Temperierkonzept wurde fokussiert und daraus das Konzept des mehrteiligen Werkzeuges erarbeitet. Dieses Werkzeugkonzept ermöglicht durch seinen Aufbau eine Maximierung der Wärmeübertragungsfläche, eine Reduzierung des Abstandes der Temperierung zum Gussteil und eine Erhöhung des Wärmeübergangskoeffizienten. Der mehrteilige Aufbau wurde in einem Versuchswerkzeug für das Druckgießen umgesetzt, sukzessive ausgelegt und virtuell abgesichert. Abschließend zeigte die thermische Simulation des Prozess Druckgießen ein Potential zur Reduzierung der Zykluszeit von 12,9s (14%) mit dem mehrteiligen Werkzeug auf. Im Dauerbetrieb konnte prozesssicher, reproduzierbar und dauerhaft eine Zykluszeitreduzierung um 20,5s (23%) nachgewiesen werden.

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.

The aluminium industry is anticipated to witness a surge in demand, with projectionsof a two to three-fold increase by 2050. Meeting environmental objectives andaddressing the growing emphasis on sustainability from both the industry andconsumers seeking eco-friendly products present significant challenges. Energyefficiency will be crucial in addressing these concerns. While primary aluminiumproduction consumes the majority of energy in the industry, the die-casting sector, asan energy-intensive segment, offers opportunities for enhancing energy efficiency. Inhousealuminium smelting in high-pressure die-casting (HPDC) foundries, primarilyemploying gas-fired shaft furnaces with preheating for improved energy efficiency, isa significant energy user.This research examines energy efficiency in High-Pressure Die Casting (HPDC)foundries, particularly in-house aluminium smelting. Utilizing literature reviewsand expert interviews, the study reveals efficient technologies, drivers and barriersto energy efficiency, and the importance of sustainability. The current absence ofwell-defined Best Available Techniques (BAT) and the absence of validated claims bymanufacturers in the HPDC sector emphasize the urgent need for extensive researchand empirical verification.The results from this study show that using gas-fired shaft furnaces is the optimalchoice for the next decade, with waste heat recovery as the primary energy efficiencymethod, supplemented by the implementation of energy management systems andstrategies. Induction furnaces may emerge as a viable future technology, contingenton significant electricity network expansion and low energy prices.

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