Smart design and founding process for large sandcasted aluminium parts.

The project goal is to contribute to increased use of large aluminium sand castings by developing new foundry alloys or improving existing alloys, using recycled aluminium. In addition, the project aims at developing better and more predictable processes for casting and finishing large parts. The project is a cooperation between Norse Metal Elverum, Sintef, Norsk Hydro, Semcon Devotek, EDAB, Molstad Modell & Form, Metallco Aluminium and Thune Produkter AS. The project will focus on large aluminium sand castings for the ocean space, such as subsea, offshore, ships, deep sea fishing, farming and other marine applications, as well as other demanding market segments such as wind power and road and rail. Higher focus on costs especially in subsea and offshore sector opens opportunities for new solutions. The project will address development of both alloys for maritime use and design / simulation methods for mould making, sand cores and heat treatment fixtures. An alloy that combines corrosion properties of seawater resistant aluminium with the strength of aged aluminium will make aluminium considerably more applicable to many maritime components. By use of advanced data tools the design and founding process can be more predictable in terms of casting defects and dimension stability in further heat treatment and machining. With product ranges down to 2-10 units, there are huge savings by avoiding wreckage while also design of more complex products may be possible with a more predictable method. The project started in April 2018 and has a duration of four years. The work so far largely follows program but is somewhat delayed due to the COVID 19 situation. The activities are associated to investigate improvements in alloys used, casting process, heat treatment, machining and surface treatment. Some relevant large marine products have been selected such as used as examples in the project to relate the research work to real problems. Effect of trace elements' influence on corrosion properties of selected alloys is carried out in laboratory (SWAAT and AASS). It is considered to do tests of the same alloys in the seawater laboratory. There has been dialogue with relevant customers related to establishing performance requirements for the products. Testing of digital simulation tools for the casting process with regard to filling and solidification has been carried out. Digital tool for calculation and design of inlet channel systems is optimized, tests of this tool are carried out in full scale physical products for verification. In relation to the casting process, tests of various levels of additions of material for modification and grain refinement have been carried out. These tests are carried out on both primary alloy and recycled metal, and analyses are carried out both in terms of structure and firmness properties. Long term testing of corrosion in seawater is still ongoing.

Prosjektet har bidratt til mer tilpassede aluminiumslegeringer som bidrar til bedre støpeprosesser, høyere kvalitet på sluttprodukter og mindre vrakproduksjon.

Prosjektet skal bidra til økt anvendelse av store sandstøpte deler i aluminium i maritime komponenter. Dette omfatter nye og/eller forbedrede støpelegeringer, hvor resirkulert aluminium benyttes, samt utvikling av bedre og mer forutsigbare prosesser for støping og etterbehandling av store deler. Prosjektet skal lede til at man kan støpe og produsere store aluminiumskomponenter i størrelser opp mot 1 x 3 meter for bruk i subsea, offshore, skip, oppdrett og andre marine applikasjoner, samt innenfor andre krevende markedssegmenter som vindkraft, og vei og bane. Aluminium har fått økt aktualitet i forbindelse med høyere fokus på kostnader innenfor subsea- og offshoresektoren, og vi registrerer økende interesse for nye løsninger. Det er imidlertid svært krevende å produsere store støpestykker fordi det er vanskelig å kontrollere form og toleranse på komponenten under først støping, deretter varmebehandling og til slutt maskinering. Prosjektet vil blant annet se på metoder for aktivt å styre formendringen i et stort støpestykke under varmebehandlingsprosessen ved bruk av virkemidler for at nedkjølingen skal skje med en forutbestemt hastighet og varmefordeling. I prosjektet skal det utføres systematisk arbeid med utvikling/optimalisering av støpelegeringer som kombinerer korrosjonsegenskapene til sjøvannsbestandig aluminium med fastheten til utherdbare legeringer. Videre skal det utvikles systematiske prosedyrer og benyttes avanserte dataverktøy for å gjøre prosessen mer forutsigbar i forhold til porøsitet og formstabilitet under støpning, og dimensjonsstabilitet ved videre varmebehandling og maskinering. Prosjektet er et samarbeidsprosjekt mellom Norse Metal Elverum, Sintef, Norsk Hydro, Semcon Devotek, EDAB, Molstad Modell & Form, Metallco Aluminium og Thune Produkter.