Influence of Solidification Rates and Heat Treatment on the Mechanical Performance and Joinability of the Cast Aluminium Alloy Alsi10mg
Loading...
Files
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
German Academic Society for Production Engineering (WGP)
Abstract
ENG: In modern vehicle chassis, multi-material design is implemented to apply the appropriate material for each functionality. In spaceframe technology, both sheet metal and continuous cast are joined to castings at the nodal points of the chassis. Since resistance spot welding is not an option when different materials are joined, research is focusing on mechanical joining methods for multi-material designs. To reduce weight and achieve the required strength, hardenable cast aluminium alloys of the AlSi-system are widely used. Thus, 85–90% of aluminium castings in the automotive industry are comprised of the AlSi-system. Due to the limited weldability, mechanical joining is a suitable process. For this application, various optimisation strategies are required to produce a crack-free joint, as the brittle character of the AlSi alloy poses a challenge. Thus, adapted castings with appropriate ductility are needed. Hence, in this study, the age-hardenable cast aluminium alloy AlSi10Mg is investigated regarding the correlation of the different thicknesses, the microstructural characteristics as well as the resulting mechanical properties. A variation of the thicknesses leads to different solidification rates, which in turn affect the microstructure formation and are decisive for the mechanical properties of the casting as well as the joinability. For the investigation, plates with thicknesses from 2.0 to 4.0 mm, each differing by 0.5 mm, are produced via sand casting. Hence, the overall aim is to evaluate the joinability of AlSi10Mg and derive conclusions concerning the microstructure and mechanical properties.
UKR: У сучасних шасі транспортних засобів реалізовано багатоматеріальний дизайн для застосування відповідного матеріалу для кожної функціональності. У технології порожнистих каркасів як листовий метал, так і безперервне лиття з’єднуються з виливками в вузлових точках шасі. Оскільки опорне точкове зварювання не є варіантом, коли з’єднуються різні матеріали, дослідження зосереджені на механічних методах з’єднання для конструкцій з кількох матеріалів. Для зниження ваги та досягнення необхідної міцності широко використовуються загартовані литі алюмінієві сплави системи AlSi. Таким чином, 85–90% алюмінієвого лиття в автомобільній промисловості складається з AlSi-системи. Через обмежену зварюваність механічне з’єднання є переважаючим процесом. Для цього застосування необхідні різні стратегії оптимізації, щоб створити з’єднання без тріщин, оскільки крихкий характер сплаву AlSi створює проблеми. Таким чином, потрібні адаптовані виливки з відповідною пластичністю. Отже, у цьому дослідженні литий алюмінієвий сплав AlSi10Mg, що загартовується, досліджується щодо співвідношення різних товщин, мікроструктурних характеристик, а також отриманих механічних властивостей. Зміна товщини призводить до різної швидкості затвердіння, що, у свою чергу, впливає на формування мікроструктури і є вирішальними для механічних властивостей виливка, а також з’єднання. Для дослідження шляхом лиття піском виготовляють плити товщиною від 2,0 до 4,0 мм, кожна з яких відрізняється на 0,5 мм. Отже, загальна мета полягає в тому, щоб оцінити з’єднуваність AlSi10Mg та зробити висновки щодо мікроструктури та механічних властивостей.
UKR: У сучасних шасі транспортних засобів реалізовано багатоматеріальний дизайн для застосування відповідного матеріалу для кожної функціональності. У технології порожнистих каркасів як листовий метал, так і безперервне лиття з’єднуються з виливками в вузлових точках шасі. Оскільки опорне точкове зварювання не є варіантом, коли з’єднуються різні матеріали, дослідження зосереджені на механічних методах з’єднання для конструкцій з кількох матеріалів. Для зниження ваги та досягнення необхідної міцності широко використовуються загартовані литі алюмінієві сплави системи AlSi. Таким чином, 85–90% алюмінієвого лиття в автомобільній промисловості складається з AlSi-системи. Через обмежену зварюваність механічне з’єднання є переважаючим процесом. Для цього застосування необхідні різні стратегії оптимізації, щоб створити з’єднання без тріщин, оскільки крихкий характер сплаву AlSi створює проблеми. Таким чином, потрібні адаптовані виливки з відповідною пластичністю. Отже, у цьому дослідженні литий алюмінієвий сплав AlSi10Mg, що загартовується, досліджується щодо співвідношення різних товщин, мікроструктурних характеристик, а також отриманих механічних властивостей. Зміна товщини призводить до різної швидкості затвердіння, що, у свою чергу, впливає на формування мікроструктури і є вирішальними для механічних властивостей виливка, а також з’єднання. Для дослідження шляхом лиття піском виготовляють плити товщиною від 2,0 до 4,0 мм, кожна з яких відрізняється на 0,5 мм. Отже, загальна мета полягає в тому, щоб оцінити з’єднуваність AlSi10Mg та зробити висновки щодо мікроструктури та механічних властивостей.
Description
Y. Frolov: ORCID 0000-0001-6910-6223
Keywords
cast aluminium alloy, sand casting, microstructure, dendrite arm spacing, mechanical joinability, clinching, КОМТ, литий алюмінієвий сплав, пісочне лиття, мікроструктура, відстань між дендритами, механічне з’єднання, клінчування
Citation
Neuser M., Grydin O., Frolov Y., Schaper M. Influence of Solidification Rates and Heat Treatment on the Mechanical Performance and Joinability of the Cast Aluminium Alloy AlSi10Mg. Production Engineering - Research and Development. 2022. Vol. 16. Iss. 2-3. P. 193–202. DOI: 10.1007/s11740-022-01106-1.