Solid state recycling of aluminium with pulsed electric current sintering

Titel in Übersetzung: Solid State Recycling von Aluminium durch Pulsed Electric Current Sintering

Bernhard Kronthaler

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Infolge gegenwärtiger Entwicklungen zeigt sich in vielen Industriezweigen ein gesteigerter Aluminiumbedarf. Um bei gleichzeitiger Kostensenkung Ressourcen und Umwelt zu schonen, werden verstärkt Recyclingprozesse eingesetzt. Aufgrund ihrer höheren Effizienz stellen die sogenannten Solid State Verfahren eine interessante Alternative zum Einschmelzen von Schrott dar. Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Anwendung des Pulsed Electric Current Sintering (PECS) zum direkten Recycling von Aluminiumspänen. Das PECS Verfahren hat in den vergangenen Jahrzehnten stark an Bedeutung gewonnen, sein Einsatz zum Recycling von Spanschrotten ist jedoch wenig erforscht. Hauptziel dieser Arbeit ist die Erlangung eines besseren Verständnisses verschiedener Einflüsse auf den Prozess, sowie deren Relevanz für die Verarbeitung von Aluminiumspänen. Diese Zielsetzung soll mittels einer Literaturrecherche und Versuchen am Lehrstuhl für Umformtechnik erreicht werden. Zu Beginn wird eine kurze Einführung in das Recycling von Aluminium sowie die Unterschiede zwischen den Recyclingverfahren gegeben. Die Abschnitte zum theoretischen Hintergrund des PECS Verfahrens umfassen Eigenschaften und Anwendung des Prozesses sowie damit verbundene mechanische, thermische und elektrische Vorgänge. Anschließend werden bewährte Parameter und Werkzeuge für die Verarbeitung verschiedener Aluminium-Materialien beschrieben. Hierbei wird auch auf Möglichkeiten zur Messung und Prozesskontrolle sowie die Prüfung der fertigen Proben eingegangen. Im Zuge des experimentellen Teils wurden vorkompaktierte Spanbriketts mithilfe eines thermo-mechanischen Umformsimulators gesintert. Die hiermit verbundenen Vorbereitungen, die Werkzeugkonstruktion und der eigentliche Prozess, sowie dessen Kalibrierung, werden diskutiert. Ebenso werden, im Rahmen der Arbeit vorgenommene, vergleichende Untersuchungen an der TU Bergakademie Freiberg beschrieben. Im Anschluss werden die Ergebnisse beider Untersuchungen präsentiert und ausgewertet. Zusammenfassend lässt sich ein positiver Einfluss höherer Temperaturen und Drücke auf das Ergebnis des Sinterprozesses bestätigen. Die relative Dichte der Proben wurde durch den Prozess erhöht und die Späne zeigen eine bessere Verbindung. Trotzdem konnte mit den vorliegenden Temperaturen, Stromstärken und Drücken kein vollkommen dichtes, homogenes Material erzeugt werden. Die Bedeutung der plastischen Deformation bei erhöhter Temperatur konnte bestätigt werden. Abschließend werden Empfehlungen bezüglich Werkzeugen und Parametern für weiterführende Experimente gegeben, wobei das Erreichen höherer Stromdichten und Deformationen angestrebt werden soll.
Titel in ÜbersetzungSolid State Recycling von Aluminium durch Pulsed Electric Current Sintering
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Stockinger, Martin, Betreuer (intern)
  • Cislo, Clemens, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung20 Dez. 2019
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2019

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Recycling
  • Aluminium
  • Sintern

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