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Geräuschdämmender Verbundwerkstoff auf Basis Mineralschaum - Leichtmetall. Dipl.-Ing. Balázs Kovács. TUBA Freiberg. 28.04.2004. Projektpartner - TU Bergakademie Freiberg, Gießerei Institut (Projektleitung und Durchführung) - KeraGlas Freiberg AG

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Presentation Transcript

  1. Geräuschdämmender Verbundwerkstoff auf Basis Mineralschaum - Leichtmetall Dipl.-Ing. Balázs Kovács TUBA Freiberg 28.04.2004

  2. Projektpartner - TU Bergakademie Freiberg, Gießerei Institut (Projektleitung und Durchführung) - KeraGlas Freiberg AG (Granulatbereitstellung, Granulateigenschaften) - PORTATEC GmbH (Industriepartner Maschinenbauanwendung) - Ingenieurbüro Franke (Technologie Infiltrationskerne, Projektbegleitung) - IMVAL Innovative Mineralschaum Verbund Applikationen für den Leichtbau (Forschungsverbund FH Landshut) TUBA Freiberg 28.04.2004

  3. Ziel des Projektes • Entwicklung eines Verbundwerkstoffes mit • guten mechanischen Eigenschaften und • besseren schalldämmenden Eigenschaften • für die Herstellung schwingungserregter Maschinenbauteile. Ziel: Reduzierung des Geräuschpegels TUBA Freiberg 28.04.2004

  4. Verbundwerkstoff • Materialien, die aus mindestens zwei verschiedenen Phasen oder Komponenten bestehen. • Verbundwerkstoffe bestehen meistens aus einer Kombination von Komponenten der Werkstoffgruppen: • - Metalle • - Keramik / Glas • - Kunststoffe. • Der hier vorgestellte Verbundwerkstoff besteht aus Metall und Mineralschaumgranulat: • KeraBims Granulat + Aluminium TUBA Freiberg 28.04.2004

  5. Querschnitt des KeraBims Granulates Eigenschaften des KeraBims Granulates - Rohdichte: < 0,5 g/cm3 - Temperaturbeständigkeit: > 900°C - Druckfestigkeit: > 0,5 MPa - geschlossene Oberfläche - Korngröße von 0,5 mm bis 8 mm TUBA Freiberg 28.04.2004

  6. Infiltration mit Aluminiumschmelze Verfahrensprinzip Herstellung einer Preform aus KeraBims Umgegossene Hohlkugelstruktur TUBA Freiberg 28.04.2004

  7. Kernherstellung • - Alkalisilikatbinder mit Additiv, • (Trocknung und Härtung im Ofen) • Korngröße 1-2 mm, 2-4 mm, • 4-6 mm, 4-8 mm, • - Bindemittel 10 Gew. %. Bindebrücke bei Kugeldurchmesser 5 mm Wichtige Eigenschaften der Kerne - Strömungswiderstand - Festigkeit TUBA Freiberg 28.04.2004

  8. Vorbereitung der Infiltration • Untersuchung von Möglichkeiten der Kontaktherstellung • zwischen den einzelnen Komponenten: • Benetzbarkeit oder • Materialverbindung • Entwicklung, Konstruktion und Realisierung einer • Versuchsanlage TUBA Freiberg 28.04.2004

  9. Kontaktherstellung zwischen Schmelze und KeraBims Konzept zur Verbindung zwischen den Komponenten: TUBA Freiberg 28.04.2004

  10. oder Benetzt nicht? Benetzbarkeitsprüfung - Temperatur bis 1000 °C, - Vakuum < 10-7 bar, - Schutzgas: Argon Vakuumofen TUBA Freiberg 28.04.2004

  11. Ergebnisse der Benetzbarkeitsprüfung Probestück: AlSi5 Bindemittel: 12% Vakuum: 10-7 bar 520°C 800°C 960°C TUBA Freiberg 28.04.2004

  12. Ergebnisse der Materialverbindungsuntersuchung In der Aluminiumschmelze getaucht KeraBims Präparat Rasterelektronische Aufnahme von der Kontaktfläche (1000:1) TUBA Freiberg 28.04.2004

  13. Versuchsanlage Vakuumhaube Arbeitstisch Rechnergesteuerte Proportionalventile Steigrohrheizung Steigrohr Thermometer Heizung (18 kW) Tiegel (25 kg Al) Wärmedämmung TUBA Freiberg 28.04.2004

  14. TUBA Freiberg 28.04.2004

  15. Querschnitt durch einen Prüfkörper Kugeldurchmesser 1-2mm Gussteil in der Gießform, Kugeldurchmesser 4-5 mm TUBA Freiberg 28.04.2004

  16. Eigenschaften für eine Charakterisierung • Druckfestigkeit • Biegefestigkeit • Zugfestigkeit • Schallabsorptionsverhalten TUBA Freiberg 28.04.2004

  17. Druckversuch Versuchsmethodik: Stauchversuch; Probe Ǿ 77 x 77 mm; Prüfgeschwindigkeit: 0,04 m/min; Druckversuch Druckversuch (Fraktion 2-4 mm) TUBA Freiberg 28.04.2004

  18. Spannungs-Stauchungs-Diagramm TUBA Freiberg 28.04.2004

  19. Ergebnisse der Druckversuche TUBA Freiberg 28.04.2004

  20. 3-Punkt-Biegeversuch Versuchsmethodik: Probe: 130mm x 40mm x 40mm; Prüfgeschwindigkeit: 1,0N/mm2/s; Stützweite: 100,0mm; Umschaltpunkte: F0=1000N Aluminiummatrix: AlSi10Mg Biegeversuch Probestück nach dem Versuch TUBA Freiberg 28.04.2004

  21. Biegefestigkeitsdiagramm TUBA Freiberg 28.04.2004

  22. Ergebnisse der Biegefestigkeitsversuche TUBA Freiberg 28.04.2004

  23. Zugversuch Versuchsmethodik: Probekörper: Ǿ 50mm; Prüfgeschwindigkeit: 2 mm/min; Aluminiummatrix: AlSi10Mg Auf der Zerreißmaschine befestigtes Probestück Probekörper für Zugfestigkeitsmessung TUBA Freiberg 28.04.2004

  24. Zugfestigkeitsdiagramm TUBA Freiberg 28.04.2004

  25. Ergebnisse der Zugversuche TUBA Freiberg 28.04.2004

  26. Schallabsorptionsverhältnis Versuchsmethodik: Impedanzmessrohr (Kundtsches Rohr); Frequenz: 200Hz – 1,6 kHz; Probe Ǿ 98 x 45 mm; Aluminiummatrix: AlSi10Mg; In dem Messrohr eingesetztes Probestück (KeraBims 4-6 mm) Kundtschen Rohr (Typ 4206) mit zwei Mikrophonen (Typ 2633) TUBA Freiberg 28.04.2004

  27. Schallabsorptionsverhalten TUBA Freiberg 28.04.2004

  28. Schallabsorptionsverhalten TUBA Freiberg 28.04.2004

  29. Zusammenfassung • Die Herstellung einer einsatzfähigen Preform ist möglich. • Zwischen der Al-Schmelze und KeraBims findet keine Benetzung statt. • Es gibt Hinweise auf eine Materialverbindung. • Die Preform kann durch Gießen mit Aluminiumschmelze infiltriert werden. • Die Eigenschaften des Verbundwerkstoffes sind durch Fraktionierung des KeraBims-Granulates beeinflussbar. • Eine reproduzierbare Einstellung der Werkstoffeigenschaften wurde erreicht. • Die Versuche zur Ermittlung der akkustischen Eigenschaften werden fortgesetzt. TUBA Freiberg 28.04.2004

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