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Übliche Fertigungsfehler beim Druckguss

admin
Druckgießen

Übliche Fertigungsfehler beim Druckguss

Druckguss (HPDC) ist ein Fertigungsverfahren, mit dem komplexe Teile mit guter Präzision und Oberflächengüte hergestellt werden. Dennoch ist das Verfahren anfällig für verschiedene Fehler, die die Qualität, Haltbarkeit und Funktionalität des Endprodukts beeinträchtigen können. Das bedeutet, dass die Fehler identifiziert, analysiert und gemindert werden müssen, um die Effizienz zu steigern. Außerdem wird dadurch der Produktabfall minimiert und die Integrität des Produkts erhalten.

Dieser Artikel behandelt also die häufigsten Druckgießen (HPDC) Druckgußfehler. Wir werden auch ihre Ursachen und Lösungen zur Minimierung oder Beseitigung ihrer Mängel diskutieren.

Was ist Druckgießen?

Geschmolzenes Aluminium, Magnesium oder eine Zinklegierung wird unter hohem Druck in eine Stahlform (Matrize) gespritzt. Die Form für diesen Druckguss heißt Druckgussform oder druckguss mold. Dieses Verfahren ermöglicht die Massenproduktion komplexer Bauteile mit hervorragender Maßhaltigkeit und Oberflächengüte. Aufgrund der hohen Druck- und Hochgeschwindigkeitsbedingungen können jedoch Fehler auftreten, die auf falsche Maschineneinstellungen, Materialeigenschaften oder Konstruktionsmängel der Form zurückzuführen sind.

Wichtige Prozessparameter, die die Defektbildung beeinflussen

Nachfolgend sind einige der wichtigsten Parameter aufgeführt, die während des Druckgussverfahrens Fehler verursachen;

Arbeitsverfahren des Druckgusses

Beim Druckgussverfahren wird geschmolzenes Metall unter hohem Druck in Stahlformen gespritzt, um Metallteile herzustellen. Auf diese Weise entstehen in einem schnellen Prozess komplexe Objekte, die sowohl über eine hohe Präzision und starke mechanische Fähigkeiten als auch über schöne Oberflächen verfügen.

20 Arten von Druckgussfehlern im Druckguss.

Die Ursache von Druckgießfehlern kann in schlechten Prozessparametern, schlechter Materialqualität oder einer suboptimalen Formkonstruktion liegen. Nachfolgend finden Sie 15 häufige Fehler, die Grundursache der Probleme und mögliche Lösungen.

1. Porosität

Kleine Hohlräume, Löcher oder Blasen im Gussteil, die die mechanische Festigkeit und Haltbarkeit verringern, werden als Porosität bezeichnet. Diese Hohlräume können die Festigkeit des Bauteils und seine Fähigkeit, mechanischen Belastungen standzuhalten, verringern. Aus ästhetischen Gründen kann Porosität in der Nähe der Oberfläche Probleme verursachen, während Porosität im Inneren des Gussteils unter Belastung zum Versagen führen kann.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen

2. Cold Shut (unvollständige Fusion)

Wenn zwei Metallströme nicht richtig miteinander verschmolzen sind, entsteht eine Kaltverformung in Form einer schwachen Linie oder Naht an der Oberfläche des Gussteils. Die strukturelle Integrität ist geschwächt, und unter mechanischer Beanspruchung ist Rissbildung möglich. Kaltverschweißungen entstehen, wenn sich zusammenfließendes geschmolzenes Metall nicht zu einer Naht vereinigen kann.

Verursacht:

Prävention und Lösungen:

3. Schrumpfungsdefekte

Schrumpfungsfehler entstehen, wenn sich das Metall während der Erstarrung zusammenzieht und sie im Inneren des Metalls zurückbleiben. Da diese Fehler die Dichte und die Festigkeit des Gussstücks verringern, wird das Gussstück anfällig für Brüche und mechanisches Versagen. Schrumpfung tritt normalerweise mit dem Gussstück auf, wenn die Erstarrung in dickeren Bereichen des Gussstücks fortschreitet.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

4. Blasen

Anhebung der Gussoberfläche aufgrund der Ausdehnung von Luft oder gelösten Gasen während der Erstarrung. Sie wirken sich auch negativ auf die Oberflächenbeschaffenheit aus und können abblättern oder abplatzen, wenn das Teil anschließend bearbeitet oder beschichtet wird. Wenn sie als selbstverständlich angesehen werden, können Blasen dazu führen, dass das Bauteil unter Druck oder Belastung versagt.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

5. Irrläufer und kurze Füllungen

Unvollständige Gussteile entstehen, weil die Schmelze vor der vollständigen Füllung erstarrt. Dies führt zu unbrauchbaren Bauteilen mit schwachen Strukturen. Dieser Fehler ist deshalb so entscheidend, weil sein Vorhandensein die Maßhaltigkeit und Funktionalität des Teils beeinträchtigt.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

6. Blitzlicht

Es handelt sich um überschüssiges Metall, das in den Formhohlraum, die metallische dünne Linie an der Trennfuge des Teils, eindringt. Er kann auch Probleme bei der Endmontage oder der Bearbeitung des Teils verursachen, wenn er nicht entfernt wird. Im Extremfall kann dies auf einen Verschleiß der Matrize hindeuten, was zu erhöhtem Ausschuss und Produktionsstillstand führen kann.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

7. Kleben und Löten von Stanzformen

Das Löten von geschmolzenem Metall auf der Oberfläche der Gussform erschwert das Ausstoßen und beeinträchtigt auch die Oberflächengüte. Es kann zu Schäden am Gussteil und an der Gussform führen, wodurch sich der Zeit- und Kostenaufwand für die Wartung erhöht. Insbesondere Aluminium- und Magnesiumdruckguss neigen zum Kleben und Löten (aufgrund der Reaktivität dieser Metalle mit Stahlformen).

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

8. Risse (Heiß- und Kaltrisse)

Bruch tritt an der Gussoberfläche oder im Inneren in Form von Rissen auf, die die Integrität des fertigen Bauteils zerstören. Starke thermische Spannungen können während der Erstarrung Heißrisse verursachen, und nach dem Abkühlen können Kaltrisse entstehen, die auf Eigenspannungen oder falsche Handhabung zurückzuführen sind. Unerwünschte Defekte können die Haltbarkeit des Gussteils erheblich verschlechtern und zu einem Versagen durch mechanische oder thermische Wechselbeanspruchung führen. Bei tragenden Bauteilen sind Risse besonders problematisch, da die strukturelle Integrität wichtig ist.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

9. Oberflächenfalten und Lücken

Solche unregelmäßigen, sich überlappenden Metallfalten (Falten oder Überlappungen) erscheinen auf der Gussoberfläche und haben ihren Ursprung in ungleichmäßigem Metallfluss oder teilweiser Erstarrung vor der vollständigen Füllung. Darüber hinaus beeinträchtigen diese Fehler das ästhetische Erscheinungsbild des Gussteils und sind aus mechanischer Sicht potenzielle Fehlerstellen. Weitere Bearbeitungs-, Lackier- oder Beschichtungsvorgänge können aufgrund von Oberflächenfalten, die den Prozess stören würden, verhindert werden. Dies wiederum kann zu einem kostspieligen Nacharbeits- oder Ausschussprozess führen.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

10. Oxideinschlüsse

Wenn Verunreinigungen wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder andere Verunreinigungen im geschmolzenen Metall eingeschlossen sind, bleiben sie als nichtmetallische Einschlüsse im geschmolzenen Metall hängen. Diese schwächen das Gussstück und führen zu spröden Stellen. Außerdem wird das Gussstück dadurch geschwächt und es besteht die Gefahr von Brüchen. In schweren Fällen kann es zu Mängeln in der Oberflächenbeschaffenheit kommen, die das Produkt für Anwendungen wie Luft- und Raumfahrt und Automobilteile, die mit äußerster Präzision und Festigkeit arbeiten müssen, ungeeignet machen.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

11. Unvollständiger Wurf (Short Shot)

Wenn der Formhohlraum nicht gefüllt ist, handelt es sich um einen Fehlschuss, der zu fehlenden Merkmalen, unebenen Kanten oder unzureichend geformten Komponenten führt. Dieser Fehler macht das Gussteil jedoch unbrauchbar, da es nicht die erforderlichen Spezifikationen und mechanischen Eigenschaften aufweist. Häufig treten Kurzschlüsse in dünnwandigen Bereichen auf, in denen der Metallfluss begrenzt ist, was zu schwachen oder unvollständigen Strukturen führt. Präzisionsteile sind aufgrund der für die ordnungsgemäße Funktion und Montage erforderlichen Maßgenauigkeit eine gute Quelle für dieses Problem.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

12. Erosionsdefekte

Erosionsdefekte sind Defekte, die durch die hohe Geschwindigkeit des geschmolzenen Metalls verursacht werden, das kontinuierlich auf bestimmte Bereiche in der Form auftrifft, in denen Abnutzungen, lose Oberflächen und Risse auftreten können. Dies wiederum führt zu Maßabweichungen, wodurch das Gussteil weicher wird und sich die Lebensdauer der Form verkürzt. Solche Erosionen können dazu führen, dass sich Löcher oder Hohlräume im Gussteil bilden und es dadurch unbrauchbar wird. Dieser Fehler ist vor allem bei Betrieben mit langen Produktionsläufen gravierend, wenn der Verschleiß der Gussform stärker ins Gewicht fällt.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

13. Wärmekontrolle

Bei der Wärmeprüfung wird die Oberfläche der Gussform durch wiederholte Heiz- und Kühlzyklen mit kleinen Rissen versehen. Im Laufe der Zeit vergrößern sich diese Mikrorisse und können die Qualität der Gussteile beeinträchtigen, indem sie raue Oberflächen und sogar eine geringere Ausfallwahrscheinlichkeit aufweisen. Hitzekontrollen verkürzen die Gussform, verringern ihre Lebensdauer und erhöhen die Produktionsausfallzeiten durch ständige Wartung. Die Ursache ist häufiger bei Druckgussverfahren zu finden, die mit erheblichen Temperaturschwankungen und schlechtem Wärmemanagement verbunden sind.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

14. Verzug (Verzerrung)

Wenn sich Gussteile aufgrund von Unregelmäßigkeiten bei der Abkühlung, inneren Spannungen oder einer mangelhaften Konstruktion der Gussformen verbiegen oder verziehen, führt dies zu Teilen, die sich nicht mehr zusammenbauen lassen, weil sie nicht mehr maßhaltig sind. Verzug ist besonders nachteilig bei dünnwandigen oder großformatigen Bauteilen, bei denen eine unterschiedliche Kontraktion aufgrund unterschiedlicher Abkühlungsraten auftritt. In Hochpräzisionsbranchen wie der Automobilindustrie oder der Luft- und Raumfahrt werden viele verzogene Teile zu Ausschuss, wodurch viel Material verschwendet wird und die Produktion hohe Kosten verursacht.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

15. Turbulenz Defekte

Wenn jedoch geschmolzenes Metall den Formhohlraum füllt, kommt es zu Turbulenzen und unregelmäßigen Strömungsmustern. Im Material eingeschlossene Luft behindert die Verteilung des Metalls. Diese Defekte bilden sich als Oberflächenfehler, Porosität oder innere Hohlräume im Gussstück und führen zu einer Schwächung der strukturellen Integrität des Gussstücks. Durch die Oxidation wird das Gussstück weiter geschwächt und an einigen Stellen abgebaut, so dass es wegbrechen kann.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

16. Ablegen

Tropfen können auf eine Vielzahl von Defekten zurückzuführen sein, einschließlich unvollständiger Teile und anderer Tropfenfehler, definiert als jedes Teil, das aufgrund eines Kontaktverlusts der Form oder des erstarrten Metalls verloren geht. Insbesondere bei kritischen Anwendungen verdichtet sich der Rissfehler zu einer Schwächung der Gussintegrität und schlechter Leistung.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

17. Krätze

Bei der Oxidation von geschmolzenem Metall bilden sich sogenannte Krätzefehler, die zu einer Verunreinigung des Gussteils führen. Eine solche Abnahme der Festigkeit und die Verschlechterung des Aussehens machen solche Fehler zu potenziellen Ursachen für mechanische Ausfälle in der späteren Lebensdauer.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

18. Heiße Tränen

Eigenspannungen in Gussstücken führen zu Heißrissen, die sich aufgrund unausgeglichener Abkühlungsgradienten bilden. Diese Defekte bilden vor allem dann strukturelle Schwachstellen, wenn die Anwendung mit Belastungen verbunden ist.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

19. Stiftlöcher

Unter Nadellöchern versteht man kleine, in Gussteilen eingebettete Gastunnel, die die Dichte verringern und die mechanischen Eigenschaften verschlechtern. Die Bildung solcher Defekte führt zu Leckagen in druckdichten Anlagen.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

20. Schneiden und Waschen

Die Oberfläche der Gussform wird beschädigt und die Strukturen werden geschwächt, wenn das mit hoher Geschwindigkeit geschmolzene Metall einen Teil der Gussform ablöst und dabei Defekte des Typs "Cut and Wash" entstehen.

Die Ursachen:

Prävention und Lösungen:

Defekt Verursacht Lösungen
Porosität Schlechte Entlüftung, hohe Geschwindigkeit. Verbessern Sie die Entlüftung, verwenden Sie ein Vakuum.
Kälteschutz Niedrige Temperatur, langsame Befüllung. Erhöhen Sie die Temperatur, und optimieren Sie die Ansteuerung.
Schrumpfung Dicke Abschnitte, ungleichmäßige Abkühlung. Optimieren Sie die Kühlung, und verwenden Sie Steigleitungen.
Blasen Feuchtigkeit, schlechte Entgasung. Metall entgasen, Formtemperatur kontrollieren.
Irrfahrten Niedrige Temperatur, langsame Einspritzung. Druck erhöhen, Temperatur optimieren.
Blitzlicht Hoher Druck, abgenutzte Matrize. Optimieren Sie den Druck, und halten Sie die Matrize ein.
Löten Hohe Temperatur, schlechte Beschichtung. Beschichtungen verwenden, Temperatur kontrollieren.
Risse Schnelle Abkühlung, schlechte Legierung. Optimieren Sie die Kühlung, und ändern Sie das Design.
Falten/Lücken Niedrige Temperatur, langsame Befüllung. Verbessern Sie die Schmierung, und erhöhen Sie die Geschwindigkeit.
Schlackeneinschlüsse Verunreinigte Legierung, Oxidation. Verwenden Sie sauberes Metall, um die Filtration zu verbessern.
Kurzer Schuss Niedriger Druck, frühe Erstarrung. Erhöhen Sie die Geschwindigkeit und sorgen Sie für einen sauberen Anschnitt.
Turbulenzen Hohe Geschwindigkeit, schlechter Anschnitt. Optimieren Sie die Geschwindigkeit, und verbessern Sie die Ansteuerung.
Erosion Hohe Geschwindigkeit, schlechtes Matrizenmaterial. Verwenden Sie gehärtete Matrizen, und reduzieren Sie die Geschwindigkeit.
Wärmekontrolle Thermische Belastung, schlechte Kühlung. Verwenden Sie hitzebeständige Werkzeuge und optimieren Sie die Kühlung.
Verzug Ungleichmäßige Abkühlung, Stress. Optimieren Sie die Kühlung, und ändern Sie das Design.
Ablegen Schlechte Schmierung, Lösen von Metall Bessere Schmierung, Anpassung der Geschwindigkeit und Optimierung der Form
Krätze Oxidation, Turbulenzen, Verunreinigungen Turbulenzen reduzieren, sauberes Metall verwenden, Fluxen verbessern
Heiße Tränen Ungleichmäßige Abkühlung, hohe Belastung Optimierung der Kühlung, Verfeinerung der Legierung, Verbesserung der Form
Stiftlöcher Gaseinschluss, Feuchtigkeit Verbesserung der Entgasung, Verringerung der Feuchtigkeit, Verbesserung der Entlüftung
Schneiden & Waschen Hohe Geschwindigkeit, schwache Form Anschnitt optimieren, Geschwindigkeit kontrollieren, Form verstärken

Schlüsselfaktoren zur Vermeidung von Defekten beim Druckgießen

Wichtige Punkte zur Minimierung von Druckgießfehlern

Um Fehler zu reduzieren und eine hohe Gussqualität zu erreichen, müssen die Hersteller Folgendes beachten.

1. Optimierung der Prozessparameter

2. Verbesserung der Qualität von Metall

3. Verbesserung des Werkzeug- und Formenbaus

4. Instandhaltung von Werkzeug und Ausrüstung

5. Intelligente Technologien

3. Fortgeschrittene Techniken zur Defektreduzierung

Hier finden Sie einige der fortschrittlichen Techniken zur Fehlerreduzierung beim Druckguss;

3.1. Vakuum-unterstützter Druckguss

Zu den fortschrittlichen vakuumunterstützten Druckgusstechniken gehört das Entfernen von eingeschlossener Luft und Gasen aus dem Formhohlraum vor der Metallfüllung. Durch diese Methode wird die Porosität [erheblich] verringert oder reduziert, die Gussfestigkeit erhöht oder verbessert und die Oberfläche [verbessert]. In einer Niederdruckumgebung in der Form fließt das geschmolzene Metall gleichmäßig mit minimalen Turbulenzen und Defekten in den Hohlraum. Einige der Vorteile des Verfahrens

3.2. Prozessüberwachung in Echtzeit

Umfassender Einsatz von fortschrittlichen Sensoren und KI-gesteuerten Qualitätskontrollsystemen zur dynamischen Anpassung von Prozessparametern, um Fehler in der Produktion zu vermeiden. Die Überwachung erfolgt in Echtzeit und umfasst die Überwachung des Prozesses mithilfe von Temperatursensoren, Drucksensoren und bildgebenden Systemen zur Erkennung von Abweichungen.

Die Daten werden von den KI-Algorithmen analysiert und es werden sofort automatische Anpassungen vorgenommen, um Fehler zu vermeiden. Im Folgenden werden die verschiedenen Vorteile dieses Prozesses beschrieben:

3.3. Verbesserte Werkzeugkonstruktion und Simulation

CAE-Software ermöglicht es Herstellern, den Metallfluss vor der Produktion zu simulieren und zu optimieren. Die Vorhersage potenzieller Fehlerstellen ermöglicht es den Ingenieuren, Anguss- und Angusskanalkonstruktionen so zu ändern, dass häufige Probleme und andere Fehler wie Fehlanläufe, Kaltverschlüsse und Porosität vermieden werden. Mit modernen Simulationswerkzeugen können virtuelle Tests der Druckgussparameter durchgeführt und die Kosten für Versuch und Irrtum reduziert werden. Die Vorteile sind die folgenden;

Schlussfolgerung

Eine wichtige Voraussetzung für Druckguss ist ein Markt, auf dem diese Druckgussfehler verstanden und kontrolliert werden und die daraus resultierenden hochwertigen Teile auf der Presse mit so wenig verbrauchtem Rohmaterial wie möglich hergestellt werden. Die Hersteller können ihre Produktivität steigern und die Kosten senken, indem sie Porosität, Kaltverschlüsse, Schrumpfung, Blasen, Fehlschüsse und Grate beseitigen.

Fortgeschrittene Techniken wie Vakuumdruckguss, Echtzeitüberwachung und eine verbesserte Formkonstruktion können die Zuverlässigkeit und Effizienz der Druckgießmaschinen weiter erhöhen. Die Druckgussindustrie macht weiterhin Fortschritte bei der Material- und Prozessoptimierung. Dies wirkt sich auch auf eine höhere Präzision, bessere Nachhaltigkeit und eine fehlerfreie Fertigung aus.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

  1. Was sind die häufigsten Fehler beim Druckguss?

Die häufigsten Fehler, die beim Druckguss auftreten, sind Porosität, Kaltverformung, Schrumpfung, Blasen, Fehlschüsse, Gratbildung sowie Kleben und Löten der Form. Diese Fehler können zu einem Verlust an mechanischer Festigkeit, Aussehen und Funktionalität des Endprodukts führen.

  1. Welche Methoden können zur Verringerung der Porosität von Druckguss verwendet werden?

Wir können die Porosität minimieren, indem wir die Entlüftung und das Vakuum verbessern, die Einspritzgeschwindigkeit und die Turbulenz ausgleichen, die Schmelz- und Formtemperatur innerhalb der Parameter halten und entgastes geschmolzenes Metall verwenden.

  1. Was ist der Grund dafür, dass beim Druckguss Grate entstehen?

Merkmale für das Auftreten von Graten sind übermäßiger Einspritzdruck, verschlissene oder falsch ausgerichtete Werkzeuge und unzureichende Schließkraft. Eine korrekte Maschinenkalibrierung und eine ordnungsgemäße Wartung der Werkzeuge können die Bildung von Graten verhindern.

  1. Welchen Einfluss hat die Kokillentemperatur auf Gussfehler?

Eine unzureichende Werkzeugtemperatur kann zu verschiedenen Defekten führen, wie z. B. zu niedrigen Temperaturen und damit zu Kaltverschlüssen. Sie führt auch zu Fehlläufen und hohen Temperaturen, die Lötstellen, Blasen und erhöhte Porosität verursachen. Eine optimale Formtemperatur führt zu einem reibungslosen Metallfluss und einer gleichmäßigen Erstarrung.

  1. Wie kann der Vakuumdruckguss zur Reduzierung von Fehlern eingesetzt werden?

Vakuum-unterstützt Druckguss entfernt Luft und Gase aus dem Formhohlraum, wodurch die Porosität deutlich verringert und der Metallfluss verbessert wird. Es verbessert die Gussqualität und die strukturelle Integrität und erhöht die Gesamtlebensdauer des Produkts.

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