Je leest:

Flitsgieten van aluminiumlegeringen

Flitsgieten van aluminiumlegeringen

Auteur: | 1 oktober 2001

Constructiematerialen dienen bij voorkeur goedkoop te zijn, sterk (ook bij hogere temperatuur), stijf en licht. Een lichter constructiemateriaal kan ook voor het eindproduct aantrekkelijk zijn: brandstofbesparing, verhoogde levensduur en grotere veiligheid. Aluminiumlegeringen (combinaties van aluminium met andere metalen) kunnen aan deze eisen voldoen. Om betere aluminiumlegeringen te kunnen maken, ging men bij de TU Delft op zoek naar nieuwe productietechnieken.

Conventioneel gieten is de voornaamste productiemethode voor aluminiumlegeringen. Het nadeel is een relatief langzame stolsnelheid. Daardoor krijgt de legering een grove microstructuur. Een fijnere structuur kan alleen worden bereikt met gietmethoden waarbij relatief hoge stolsnelheden optreden.

Figuur 1. Schematische weergave van het flitsgietproces. Bron: L. Katgerman

Linten

Bij het flitsgiet- ( meltspin-) proces wordt een dunne straal vloeibaar aluminium op een snel roterend goed geleidend koperen wiel gespoten. Op het wiel vormt zich een kleine plas vloeibaar metaal (puddle). Aan de wielzijde stolt het metaal zeer snel (tot één miljoen graden per seconde!) en wordt als een continu dun lint van het wiel geslingerd.

Op basis van dit dunne lint kunnen tal van producten en halfproducten worden gemaakt. Met bijzondere eigenschappen. Zo kunnen er extreem kleine wanddiktes (tot 0.2 mm) worden gerealiseerd, die onder andere toepassingen vinden in computers als printplaathouders en bij andere micro-elektronische toepassingen.

De via flitsgieten bereide aluminiumlegeringen zijn vanwege hun verhoogde sterkte en hardheid ook geschikt voor toepassingen zoals bergsport, bouten en moeren en auto-onderdelen. In verschillende typen motoren, met name wanneer er sprake is van hoge toerentallen, kan het materiaal voor zuigers worden gebruikt.

Figuur 2. Opname van de puddle tijdens het flitsgietproces. Bron: L. Katgerman

Flitsgieten

Rond 1976 is door ir. Ton Bendijk en de auteur het flitsgieten in Delft geïntroduceerd. Het aanvankelijke idee was amorfe aluminiumlegeringen in te vriezen en in deze toestand de kiemvorming tijdens stolling van aluminium te bestuderen. Helaas bleek het onmogelijk amorfe aluminiumlegeringen te produceren maar het materiaal had wel een interessante microstructuur. Het was extreem fijn en de geproduceerde linten waren indrukwekkend taai.

Figuur 3. Voor constructieve toepassingen moet het materiaal na het flitsgieten worden bewerkt. De linten worden bijvoorbeeld geconsolideerd in billets, en met extrusie, smeden of warmpersen wordt vervolgens een 100% dicht (half)product gemaakt. Bron: L. Katgerman

In de daarop volgende jaren werd het flitsgietproces verder bestudeerd. In 1992 was de industriële belangstelling voor flitsgieten duidelijk gegroeid. De productie was (met de ontwerpen van Henk Kleinjan) inmiddels opgeschaald en verplaatst naar een pilotfabriek in Kampen. Tijdens de intensieve contacten met Economische Zaken is uiteindelijk het plan opgekomen om een proeffabriek te bouwen in Delfzijl. Belangrijke eindgebruikers hadden zich inmiddels aangemeld waardoor een commerciële opzet economisch haalbaar leek.

Op 18 november 1998 werd op het stadhuis van Delfzijl een contract ondertekend door RSP Products BV (‘RSP’ staat voor Rapid Solidification Processing) en medeaandeelhouders Corus Aluminium (voorheen Hoogovens Aluminium), N.O.M. en Rijnvelden. De technische en wetenschappelijke ondersteuning voor RSP Products zal worden verzorgd door de TUDelft (sectie Stollingstechnologie). De proeffabriek wordt eind 2001 in bedrijf genomen.

Figuur 4. Vanwege hun stijfheid en hardheid zijn RS producten ideaal voor toepassingen als raceschaatsen, boorpunten voor seismologisch bodemonderzoek, en trekhaken. Bron: L. Katgerman

Zie ook:

Literatuur

  • R.W. Cahn, Processing of Metals and Alloys. Materials Science and Technology Vol. 15, Wiley-VCH, Weinheim (1991).
Dijken
KNAW

Dit artikel is afkomstig uit het boek Chemie achter de dijken, een gezamenlijke uitgave van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen (KNAW) en de Koninklijke Nederlandse Chemische Vereniging (KNCV). Het werd in 2001 uitgegeven ter herdenking van het feit dat de Nederlander Jacobus Henricus Van ‘t Hoff honderd jaar eerder in 1901 de allereerste Nobelprijs voor de scheikunde won. Chemie achter de dijken belicht Nederlandse uitvindingen en ontdekkingen op chemisch gebied sinds 1901. In zo’n zeventig bijdragen (voor het overgrote deel opgenomen in Kennislink) wordt de betekenis van de Nederlandse chemie duidelijk voor ontwikkelingen op het gebied van de gezondheidszorg (bijvoorbeeld de kunstnier), de voedingsmiddelenindustrie (onder andere zoetstoffen), de kledingindustrie (bijvoorbeeld ademende regenkleding) of de elektronica (zoals herschrijfbare CD’s).

Dit artikel is een publicatie van KNAW/KNCV.
© KNAW/KNCV, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 oktober 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.