Materialidentifikation bewegter Proben aus Aluminium-Legierungen mit der Laser-Emissionsspektrometrie

Aluminium gilt heute nach Rohstahl zu den wichtigsten Metallen. In den letzten 50 Jahren ist der weltweite Gesamtverbrauch von Aluminium um über das Zehnfache gestiegen. Bei der Sekundäraluminiumproduktion können bis zu 95 % der für die Primärproduktion benötigten Energiemenge eingespart werden. Für die Sekundärproduktion von Aluminium-Knetlegierungen ist jedoch eine Einschmelzung mit hochwertigem Primäraluminium oder eine Vorsortierung von geschredderten Aluminiumstücken erforderlich, da nicht-sortenreine Gemische von Knet- und Gusslegierungen überwiegend nur erneut zu Gusswerkstoffen verarbeitet werden können. Derzeit gibt es kein großtechnisches, kommerziell verfügbares Verfahren, mit dem eine entsprechende automatisierte Trennung von Aluminiumlegierungen vorgenommen werden kann. Nachteile der bislang getesteten Methoden zur Trennung von Knet- und Gusslegierungen bestehen größtenteils im hohen Zeit- und Energieaufwand sowie in der unzureichenden Trennschärfe. In dieser Arbeit wird ein Sortierverfahren vorgestellt, das auf der berührungslosen Materialidentifikation bewegter Einzelkörner aus Aluminium-Legierungen mit der Laser- Emissionsspektrometrie basiert. Bei der berührungslosen Analyse von geschredderten Aluminiumwerkstoffen mit der Laser-Emissionsspektrometrie wird die chemische Zusammensetzung der Probenoberfläche an einer Messposition untersucht. Im Falle von kontaminierten oder beschichteten Werkstücken treten daher zwangsläufig Unsicherheiten bei der Bestimmung der chemischen Zusammensetzung des eigentlichen Probenmaterials auf. Die in der Literatur bislang erprobten Ansätze zur Vorreinigung von Analyseproben für eine anschließende laser-spektroskopische Materialanalyse konnten aufgrund des zu hohen Aufwands oder unzureichender Reinigungsergebnisse nicht in einem automatisierten Trennverfahren etabliert werden. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Verfahren für die Trennung von Aluminiumlegierungen vorgestellt, das auf dem Einsatz einer kombinierten Laserimpulsgruppe zur gleichzeitigen Reinigung und laserspektroskopischen Analyse von bewegten Messobjekten beruht.