Die Herausforderungen der Schmelzkontrolle bei Nichteisenmetallen mit OES

Beim Gießen von Nichteisenmetallen gibt es größere Herausforderungen, wenn es darum geht, die Schmelze zu verifizieren, um die geforderten Spezifikationen zu erreichen. Der Anteil der Nichteisenmetalle und somit auch die Bedeutung der Prozesskontrolle nimmt stetig zu, da leichte Legierungen wie Aluminium und Magnesium eine entscheidende Rolle bei der Gewichts- und Emissionsreduzierung in der Automobil- und Luftfahrtindustrie spielen. Wie beim Eisenguss ist die optische Emissionsspektrometrie eine effektive Methode zur Überprüfung der Schmelzzusammensetzung von Aluminium-, Kupfer-, Zink- und Magnesiumlegierungen. Allerdings kann es oft kompliziert und zeitaufwändig sein, die Spezifikation genau zu treffen und mehrere Versuche erfordern, bevor die richtige Qualität erreicht wird.

In diesem Artikel werfen wir einen genauen Blick auf die Herausforderungen, die diese Nichteisenlegierungen mit sich bringen, und warum die OES-Analyse sorgfältig durchgeführt werden muss, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Schwierig zu messende Elemente

Einige Elemente, die zur Steuerung der Schmelze analysiert werden müssen, sind schwierig mit OES zu messen, dennoch ist der Nachweis ihrer Anwesenheit bei niedrigen Grenzwerten unerlässlich. Zum Beispiel werden in übereutektischen Al-Si-Legierungen Strontium- und Natrium-Modifikatoren verwendet. Diese Modifikatoren werden durch Antimon, Phosphor und Wismut beeinträchtigt und diese Begleitelemente plus Kalzium dürfen insgesamt 120 ppm nicht überschreiten. Bei Überschreitung wird die Wirkung der hinzugefügten Modifikatoren reduziert und die endgültige Legierung hat nicht die richtigen physikalischen Eigenschaften.

Für einige OES-Systeme kann es jedoch sehr schwierig sein, diese Elemente mit den erforderlichen niedrigen Nachweisgrenzen zu messen. Dies kann an der Kalibrierung und den Messtechniken liegen. In anderen Fällen könnte das Analysegerät nicht die nicht die erforderliche Empfindlichkeit haben, um die dichten Spektrallinien aufzulösen, die von diesen Elementen emittiert werden.

Natürliches Verhalten von Nichteisen-Legierungen

Aluminiumlegierungen und andere Werkstoffe auf Nichteisenbasis neigen haben beim Erstarren zur Seigerung. Dabei handelt es sich um einen Prozess der Diffusion von Spurenelementen in Richtung der Oberfläche oder der Korngrenzen, wenn die Schmelze abkühlt, was zu ungleichmäßigen Konzentrationen von Schlüsselelementen führt. In einem fertigen Produkt kann eine übermäßige Seigerung die physikalischen Eigenschaften des gegossenen Bauteils negativ beeinflussen, aber bei der Probenahme besteht das Problem darin, ein repräsentatives Ergebnis aus dem Verifizierungsprozess der Probenentnahme zu erhalten.

Eine Möglichkeit zur Umgehung dieses Problems besteht darin, viele Proben zu nehmen und sicherzustellen, dass die Probengröße eine natürliche Schwankung zulässt, und dann einen Durchschnittswert als Ergebnis zu nehmen. Der beste Weg ist jedoch die korrekte Verfahrensweise bei der Probennahme und -vorbereitung. Absolute Sauberkeit, eine ordnungsgemäße Probenvorbereitung und die Kontrolle der Abkühlung sind Beispiele für bewährte Verfahren zur Reduzierung der Segregation.

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