Alloy Based Casting equipment Design

7xxx legeringer er mye brukt i strukturelle komponenter i luftfart og transport. Det er en økende etterspørsel etter A7xxx-bolter med store diametre for slike anvendelser. Imidlertid er legringsgruppen vanskelig å støpe med høy tendens til både varm og kald sprekk. Sprekktendensen øker som funksjon av diameter på bolten fordi termiske gradienter og tilhørende spenningsoppbygging øker i boltens senter. Lavtrykk støpeteknologien, Low Pressure Casting (LPC), er utviklet av Hycast for kontinuerlig støping av aluminium pressbolter og produserer bolter med forbedret overfaltekvalitet og sub-overflate mikrostruktur. I dette prosjektet er anvendelsesområdet for LPC-teknologien utvidet mot støping av 7xxx-legeringer med store dimensioner (opp til 520 mm i diameter). Optimalisering av teknologien, samt prosessparametervariasjoner for å minimalisere sprekktendensen under støping er studert ved prosessmodellering før industriell testing. Effekten av legeringssammensetning på sprekktendensen ble også kartlagt og vurdert i en kombinasjon av modellerings- og industrielle forsøk. Med bakgrunn i prosjektets resultater er utstyret oppdatert med en visker som fjerner kjølevann fra boltoverflaten for å redusere restspenninger i støpet. Den store diameteren på boltene kombinert med et stort størkningsintervall gir høy sprekktendens i senter i oppstarten av støpeprossessen. Bunnblokkens utforming og materialegenskaper ble identifisert som avgjørende for å unngå sentersprekk i denne fasen. Bunnblokken er forbedret, og den nye løsningen er testet ved støping av 520 mm bolter med gode resultater. Retningslinjer for bedre støpepraksis er etablert basert på konklusjonene i prosjektet.

In this project Hycast aims at upgrading LPC technology towards automated casting of large dimension billets of 7000 alloys. The alloy-composition based model will be developed to link with the automation system for calculation of casting parameters enabling alloy-based casting parameter design. The updated LPC technology will be designed with a wiper to reduce the cracking tendency for large dimension billets. In addition to the substantial commitment of Hycast and Hydro, this innovation will be implemented via the research activities carried out in internationally renowned research institutes SINTEF and IFE. The main research methodology of this project is to combing advanced numerical simulation tools, Alstruc and Alsim, with dedicated laboratory and industrial scale experiments and trials. The modeling tool Alstruc will be further developed to predict the correlation of the 7000 alloys composition and solidification conditions with as-cast microstructure. Alsim will be employed to address the relation between casting parameters and castability. The successful execution of this project will enable the reduction in the thickness of the machined-off layer of an extrusion billet giving a potential of less scrapped material, or even eliminating the need for machining of the billets completely. The project represents an innovation at an international level and gives a unique business opportunity to Hycast. The concept of alloy based casting design can be used to other alloy groups and can also be applied to the other casting technologies in the Hycast portfolio and at Hydro.