Vergleich von Ausreisseranalyse und Clusterbildung mittels Erwartungsmaximierungsalgorithmus zur Auswertung der Einzelfunken-spektrometrie mit dem Ziel der Detektion von Titandiborid-Einschlussen in technischen Aluminiumlegierungen

摘要

Zur Prozesskontrolle beim Aluminiumgiessen wird die Funkenspektrometrie verwendet. Die Einzelfunkenanalyse kann dabei eingesetzt werden, um einzelne Bestandteile der untersuchten Proben zu identifizieren. Ein Anwendungsfall ist die Uberprufung des Prozessschrittes der Kornfeinung mittels Titandiborid durch die Messung der Menge und des Agglomerationsverhaltens der der Schmelze zugefugten Einschlusse. Dieser Beitrag befasst sich mit einem Vergleich zweier Methoden zur Auswertung der Detektion von Titandiboriden in AISi7Mg mittels Einzelfunkenspektrometrie. Die Titan- und Borkonzentrationen werden durch optische Emissionsspektrometrie mit der Pulsdiskriminierungsanalyse gemessen. Der Nachweis der Einschlusse beruht entweder auf der Analyse von Ausreissern oder auf einer Clusterbildung mit Hilfe des Schatzungsmaximierungsalgorithmus auf der Grundlage von gemischten Normalverteilungen. Dazu werden Proben unter Zugabe von unterschiedlichen Mengen der Vorlegierung AITi5B1 erstellt. Bei beiden Methoden werden die Anzahl der detektierten Einschlusse und die Methodenempfindlichkeit gegenuber erhohten Titangehalten des Matrixmaterials verglichen. Fur die auf dem Schatzungsmaximierungsalgorithmus basierende Methode kann sowohl eine insgesamt grossere Anzahl von detektierten Einschlussen als auch eine geringere Auswirkung des Titangehalts der Matrix beobachtet werden. Daher ist die auf dem Algorithmus basierende Analysemethode bei der Betrachtung von Einzelfunkendaten vorzuziehen und ihre Anwendbarkeit auf weitere und komplexere Analysen zu uberprufen. Begleitet wird dieses Programm durch die Aufzeichnung relevanter Prozessdaten sowie die Verwertung von Prozessinformationen als Eingangsparameter fur die numerische Simulation von Prozess und Gussbauteil. Diese Thematiken werden an Prufstanden systematisch evaluiert und in Druckgiessversuchen praxisnah untersucht. Die wichtigsten Themenstellungen und Ergebnisse des Projektes werden im Folgenden vorgestellt.