High-pressure die casting of semi-solid aluminium-silicon alloys is used in the automotive industry to manufacture components, like housings, brackets, and bars. It is commonly known that during high-pressure die casting, defect bands may be created that follow the contour of the component surface. These bands consist mainly of a eutectic phase. This phenomenon is also observed in semi-solid metal slurry high-pressure die casting. These bands could lead to premature failure of the component in service. The origin of these bands is not fully understood and so this research focuses on investigating these bands and their origins further. A series of casting trials were conducted with varying plunger velocity. Subsequent investigation using optical and scanning electron microscopy showed that a change of the plunger velocity alters the number of bands present in the samples. Energy dispersive X-ray spectroscopy revealed that a measurable difference in aluminium quantity across the band was noticed and it was postulated that aluminium migrates towards the component centre. Therefore, different mechanisms responsible for particle migrations found in literature were investigated and assessed quantitatively using experimental data and information from published literature. It was found that the Saffman lift force and the Mukai-Lin-Laplace effect were the mechanisms that were most likely to cause such a migration of aluminium. Further experimental investigation is recommended to identify which of the two mechanisms is ultimately responsible for the migration and to optimise the high-pressure die casting procedure to minimise defect band formation. / Produktion av högtrycksgjutning av halvfasta aluminium-kisellegeringar används i fordonsindustrin för att tillverka komponenter, som exempel till kåpor, konsoler och stag. Det är allmänt känt att defektband kan formas under högtrycksgjutning som följer konturen av komponentytan. Dessa band består huvudsakligen av eutektisk fas. Detta fenomen har också observerats vid högtrycksgjutning produktion av halvfast slurry. Potentiellt kan dessa band leda till en försämring av komponentens mekaniska egenskaper och resultera i ett förtida brott. Ursprunget av dessa band är inte helt kartlagda och det är därför viktigt att fokusera ytterligare på denna forskning och att undersöka dessa band och deras ursprung. En serie med gjutningsförsök genomfördes med varierande kolvhastighet. Efterföljande undersökning med optisk- och svepelektronmikroskopi visade att en förändring av kolvhastigheten förändrar antalet band som finns i proverna. Energidispersiv röntgenspektroskopi avslöjade en mätbar skillnad i aluminiumkvantitet över bandet, och det antogs att aluminium migrerar mot centrum av komponenten. Därför undersöktes och utvärderades olika mekanismer som ansvarar för partikelmigrationer som finns att finna i litteratur med hjälp av experimentella data och information från publicerad litteratur. Det visade sig att Saffman lyftkraft och Mukai-Lin-Laplace effekten var de mekanismer som mest troligen orsakade migration av aluminium. Ytterligare experimentella försök rekommenderas för att identifiera vilken av dessa två mekanismerna som i slutändan är ansvarig för migrationen. Detta för att optimera gjutningsprocessen och därmed minimera uppkomsten av defektband.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-272086 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Law, Madeleine |
| Publisher | KTH, Materialvetenskap, Stockholm |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-AVL ; 2020:19 |
Page generated in 0.0023 seconds