In-Mold Coating in Pressing of Natural-Fiber-Reinforced Salt Cores for High-Pressure Die-Casting Applications

Patricia Erhard, Dominik Boos & Daniel Günther

Proceedings of the Munich Symposium on Lightweight Design 2021 pp 35–43Cite as

In-Mold Coating in Pressing of Natural-Fiber-Reinforced Salt Cores for High-Pressure Die-Casting Applications

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Abstract

High-pressure die-casting (HPDC) is known as a highly productive manufacturing process for light metals. To overcome geometrical constraints of die-based production processes, lost cores can be applied to enable internal cavities and recesses. As the molten metal is rapidly shot into the die at high-pressure in HPDC, lost cores need to withstand high mechanical and thermal loads. Salt cores are temperature-stable and can be washed out after casting. Thus, they particularly enable complex internal cavities. Reinforcements with flax fibers significantly enhance the stability of casting cores manufactured by compression molding and thus enable a robust processing with less geometrical restrictions in HPDC. This study presents the method of in-mold coating within compression molding utilized to prevent fiber adhesion, infiltration, and degradation within HPDC. The in-mold coated layers investigated within this study were found to successfully prevent both fiber infiltration and adhesion and enabled high quality surfaces. Moreover, a heat insulation effect was detected. From these indications, a sustainable improvement of the technical cleanliness and even the perspective of a fully recyclable fiber-reinforced salt core is conceivable in light metal applications.

고압 다이캐스팅(HPDC)은 경금속의 생산성이 높은 제조 공정으로 알려져 있습니다. 다이 기반 생산 공정의 기하학적 제약을 극복하기 위해 손실된 코어를 적용하여 내부 공동 및 리세스를 활성화할 수 있습니다. 용융 금속은 HPDC의 고압에서 다이에 빠르게 주입되므로 손실된 코어는 높은 기계적 및 열적 부하를 견뎌야 합니다. 염심은 온도에 안정적이며 주조 후에 씻어낼 수 있습니다.

따라서 특히 복잡한 내부 공동을 가능하게 합니다. 아마 섬유를 사용한 보강재는 압축 성형으로 제조된 주물 코어의 안정성을 크게 향상시켜 HPDC에서 기하학적 제한이 적은 견고한 가공을 가능하게 합니다. 이 연구는 HPDC 내에서 섬유 접착, 침투 및 열화를 방지하기 위해 사용되는 압축 성형 내 인몰드 코팅 방법을 제시합니다.

이 연구에서 조사된 인몰드 코팅 층은 섬유 침투와 접착을 모두 성공적으로 방지하고 고품질 표면을 가능하게 하는 것으로 밝혀졌습니다. 또, 단열 효과가 검출되었다. 이러한 표시에서 기술적인 청정도의 지속 가능한 개선과 완전히 재활용 가능한 섬유 강화 염심의 관점까지도 경금속 응용 분야에서 생각할 수 있습니다.

In-Mold Coating in Pressing of Natural-Fiber-Reinforced Salt Cores for High-Pressure Die-Casting Applications
In-Mold Coating in Pressing of Natural-Fiber-Reinforced Salt Cores for High-Pressure Die-Casting Applications

Keywords

  • Salt cores
  • Lost cores
  • Fiber reinforcement
  • Pressing
  • Compression molding
  • High-Pressure Die-Casting
  • In-Mold Coating
  • Expendable core
  • Semi-permanent mold
  • Fiber-reinforced salt
  • Natural Fiber
  • Flax

References

  1. Müller, S., Müller, A., Rothe, F., Dilger, K., Dröder, K.: An Initial Study of a Lightweight Die Casting Die Using a Modular Design Approach. International Journal of Metalcasting 12(4), 870–883 (2018).Google Scholar 
  2. Boos, D.: Fiber-Reinforced Salt Cores for High-Pressure Casting Processes. In: 26th National SAMPE Symposium. TUM, Munich (2021). https://doi.org/10.13140/RG.2.2.13797.93926
  3. Technical University of Munich, Chair of Carbon Composites, https://www.asg.ed.tum.de/lcc/aktuelles/article/erfolgreicher-druckgussversuch-mit-faserverstaerkten-salzkernen/, last accessed 2021/11/16.