Pictogram locatie Aludiecasting

Gebruikelijke fabricagefouten bij spuitgieten onder hoge druk

admin
Spuitgieten onder hoge druk

Gebruikelijke fabricagefouten bij spuitgieten onder hoge druk

Spuitgieten onder hoge druk (HPDC) is een productieproces dat complexe onderdelen maakt met een goede precisie en oppervlakteafwerking. Toch is het proces gevoelig voor verschillende defecten die de kwaliteit, duurzaamheid en functionaliteit van het eindproduct kunnen aantasten. Dit betekent dat de defecten moeten worden geïdentificeerd, geanalyseerd en beperkt om efficiëntie te bereiken. Daarnaast wordt productafval tot een minimum beperkt en blijft de integriteit behouden.

In dit artikel worden de meest voorkomende spuitgieten onder hoge druk (HPDC) die-cast defecten. We bespreken ook de oorzaken en oplossingen om deze defecten te minimaliseren of te elimineren.

Wat is spuitgieten onder hoge druk?

Gesmolten aluminium, magnesium of zinklegering wordt onder hoge druk in een stalen mal (matrijs) gespoten. De mal voor dit spuitgieten noemen we matrijzengietmatrijs of hoge druk spuitgietmatrijs mold. Dit proces helpt bij massaproductie van complexe onderdelen, uitstekende maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking. Er kunnen echter defecten optreden door de omstandigheden onder hoge druk en hoge snelheden, als gevolg van onjuiste machine-instellingen, materiaaleigenschappen of fouten in het matrijsontwerp.

Belangrijkste procesparameters die defectvorming beïnvloeden

Hier zijn enkele van de belangrijkste parameters die defecten veroorzaken tijdens het hogedrukgietproces;

Werkproces van hogedrukgietwerk

Tijdens hogedrukgietprocessen wordt gesmolten metaal onder hoge druk geïnjecteerd in stalen matrijzen voor de productie van metalen onderdelen. Deze methode creëert complexe voorwerpen met zowel fijne precisie en krachtige mechanische eigenschappen als mooie oppervlakken in een snel proces.

20 Soorten veelvoorkomende gebreken bij het spuitgieten onder hoge druk.

De hoofdoorzaak van defecten in hogedrukgietwerk kunnen slechte procesparameters, slechte materiaalkwaliteit of een suboptimaal matrijsontwerp zijn. Hieronder staan 15 veelvoorkomende defecten, de hoofdoorzaak van de problemen en mogelijke oplossingen.

1. Poreusheid

Kleine holtes, holtes of bellen in het gietstuk die de mechanische sterkte en duurzaamheid verminderen, staan bekend als porositeit. Deze holtes kunnen de sterkte van het onderdeel verminderen en zijn vermogen om mechanische belastingen te weerstaan. Dus, om esthetische redenen, als porositeit dicht bij het oppervlak zit, kan het problemen veroorzaken en interne porositeit kan leiden tot falen onder spanning.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen

2. Koud Gesloten (Onvolledige fusie)

Als twee metaalstromen niet goed versmolten zijn, verschijnt een koude sluiting als een zwakke lijn of naad op het oppervlak van het gietstuk. De structurele integriteit is verzwakt en scheurvorming is mogelijk onder mechanische spanning. Koudsluitingen ontstaan wanneer samenlopend gesmolten metaal er niet in slaagt zich te verenigen tot een naad.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

3. Krimp Defecten

Krimpdefecten ontstaan wanneer het metaal samentrekt tijdens het stollen, waardoor ze in het metaal achterblijven. Omdat deze defecten de dichtheid en sterkte van het gietstuk verminderen, wordt het gietstuk vatbaar voor breuken en mechanisch falen. Krimp volgt normaal gesproken met het gieten hoe het stollen verloopt in dikkere delen van het gietstuk.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

4. Blaren

Ophoging van het gietoppervlak door uitzetting van lucht of opgeloste gassen tijdens het stollen. Ze werken ook de oppervlakteafwerking tegen en kunnen afschilferen of afschilferen als het onderdeel later wordt bewerkt of gecoat. Als ze voor lief worden genomen, kunnen blaren ertoe leiden dat het onderdeel onder druk of spanning bezwijkt.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

5. Misstappen en korte vullingen

Onvolledige gietstukken ontstaan doordat het gesmolten metaal stolt voordat het volledig gevuld is. Dit resulteert in onbruikbare onderdelen met zwakke structuren. Dit defect is zo cruciaal omdat de aanwezigheid ervan de maatnauwkeurigheid en functionaliteit van het onderdeel vermindert.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

6. Flits

Het verwijst naar overtollig metaal dat in de matrijsholte sijpelt, de metalen dunne lijn bij de deellijn van het onderdeel. Het kan ook problemen veroorzaken tijdens de uiteindelijke assemblage of bewerking van het onderdeel als het niet verwijderd wordt. In het uiterste geval kan het duiden op matrijsslijtage, wat kan leiden tot meer afval en productiestilstand.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

7. Stansen en solderen

Gesmolten metaal solderen op het oppervlak van de matrijs bemoeilijkt het uitwerpen en tast ook de oppervlakteafwerking aan. Het kan schade veroorzaken aan het gietstuk en de matrijs, waardoor de onderhoudstijd en -kosten toenemen. Vooral aluminium en magnesium spuitgietwerk hebben de neiging om te plakken en te solderen (vanwege de reactiviteit van deze metalen met stalen matrijzen).

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

8. Scheuren (warme en koude scheuren)

Breuk treedt op aan het gietoppervlak of inwendig in de vorm van scheuren, waardoor de integriteit van het voltooide onderdeel wordt vernietigd. Sterke thermische spanning kan warme scheuren veroorzaken tijdens het stollen en koude scheuren kunnen ontstaan na het afkoelen, als gevolg van restspanning of verkeerde behandeling. Ongewenste defecten kunnen de duurzaamheid van het gietstuk aanzienlijk verslechteren en kunnen leiden tot mechanisch of thermisch cyclisch falen. In lastdragende componenten zijn scheuren vooral een probleem omdat structurele integriteit belangrijk is.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

9. Oppervlakte rimpels en kloven

Dergelijke onregelmatige, overlappende metaalplooien verschijnen (rimpels of overlappingen) op het gietoppervlak en vinden hun oorsprong in een ongelijkmatige metaalstroom of gedeeltelijke stolling voordat het gietstuk volledig gevuld is. Bovendien doen deze defecten afbreuk aan het esthetische uiterlijk van het gietstuk en zijn ze potentiële storingspunten vanuit mechanisch oogpunt. Verdere bewerkings-, verf- of coatingprocessen kunnen worden verhinderd door oppervlakterimpels die het proces zouden verstoren. Dit kan op zijn beurt een kostbaar herbewerkings- of afkeurproces worden.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

10. Oxide insluitingen

Wanneer onzuiverheden zoals aluminiumoxide, magnesiumoxide of andere verontreinigingen in het gesmolten metaal terechtkomen, worden ze ingesloten in het gesmolten metaal als niet-metalen insluitingen. Deze verzwakken het gietstuk en creëren brosse plekken. Daarnaast verzwakt het het gietstuk en ontstaat het risico op breuken. Ernstige gevallen kunnen defecten in de oppervlakteafwerking veroorzaken die het product ongeschikt maken voor toepassingen als onderdelen voor de ruimtevaart en de auto-industrie die uiterst nauwkeurig en sterk moeten zijn.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

11. Onvolledig afgietsel (kort schot)

Als de matrijsholte niet gevuld is, is het een kort schot, wat resulteert in ontbrekende elementen, ongelijke randen of misvormde onderdelen. Dit defect maakt het gietstuk echter onbruikbaar omdat het niet voldoet aan de vereiste specificaties en mechanische eigenschappen. Vaak komen short shots voor in gebieden met een dunne doorsnede waar de metaalstroom beperkt is, waardoor zwakke of onvolledige structuren ontstaan. Precisieonderdelen zijn een goede bron voor dit probleem vanwege de maatnauwkeurigheid die nodig is voor een goede werking en assemblage.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

12. Erosiedefecten

Erosiedefecten zijn defecten die worden veroorzaakt door gesmolten metaal met een hoge snelheid dat voortdurend inslaat op bepaalde plaatsen in de matrijs waar slijtage, losse oppervlakken en scheuren kunnen optreden. Dit leidt op zijn beurt tot maatafwijkingen, waardoor het gietstuk zachter wordt en de levensduur van de matrijs korter wordt. Door dergelijke erosies kunnen gaten of holtes ontstaan in het gietstuk, waardoor het verder onbruikbaar wordt. Dit defect is vooral ernstig bij bewerkingen met lange productieruns wanneer de slijtage van de matrijs significanter wordt.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

13. Warmte controleren

Warmtecontrole is een situatie waarbij het oppervlak van de matrijs door herhaalde verhittings- en afkoelingscycli kleine barstjes vertoont. Naarmate de tijd verstrijkt, worden deze microscheurtjes groter en kunnen ze de kwaliteit van de gietstukken aantasten, met ruwe oppervlakken en zelfs lagere faalkansen. Warmtecontrole verkort de matrijs, verkort de levensduur en verhoogt de productiestilstand door constant onderhoud. De oorzaak komt vaker voor bij spuitgietprocessen met grote temperatuurschommelingen en slecht thermisch beheer.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

14. Vervorming

Wanneer gietstukken buigen of vervormen door onregelmatigheden in de koeling, interne spanningen of een slecht ontwerp van de matrijzen, vervormt het gietstuk en ontstaan er onderdelen die onmogelijk te assembleren zijn omdat ze niet aan de maatnauwkeurigheid kunnen voldoen. Vervorming is vooral schadelijk voor dunwandige of grote onderdelen waar een differentiële krimp optreedt als gevolg van verschillende koelsnelheden. In hoge precisie-industrieën zoals de auto- of luchtvaartindustrie worden veel kromgetrokken onderdelen uiteindelijk afgekeurd, waardoor veel materialen worden verspild en de productie veel geld kost.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

15. Turbulentie Defecten

Maar waar gesmolten metaal de matrijsholte vult, veroorzaken we turbulentie en onregelmatige stromingspatronen. Lucht in het materiaal belemmert de distributie van het metaal. Deze defecten vormen oppervlaktedefecten of porositeit of interne holtes in het gietstuk en leiden tot verzwakking van de structurele integriteit van het gietstuk. Oxidatie zorgt voor verdere verzwakking en aantasting op enkele plaatsen die kunnen afbreken.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

16. Laat vallen

Druppels kunnen het gevolg zijn van verschillende defecten, waaronder onvolledige onderdelen en andere druppeldefecten, gedefinieerd als elk onderdeel dat verloren gaat door contactverlies met de matrijs of het gestolde metaal. Vooral bij kritieke toepassingen condenseert het barstdefect tot verzwakking van de gietintegriteit en slechte prestaties.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

17. Dross

Wanneer gesmolten metaal oxideert, ontstaan defecten die bekend staan als drossdefecten, met als gevolg verontreiniging van het gietstuk. Een dergelijke afname in sterkte en de verslechtering van het uiterlijk maken dergelijke defecten potentiële oorzaken van mechanische storingen in de latere levensduur.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

18. Hete tranen

Residuele spanning in gietstukken ontwikkelt warme scheuren die ontstaan door onevenwichtige afkoelingsgradiënten. Deze defecten vormen vooral structurele zwakheden wanneer de toepassing belastingen met zich meebrengt.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

19. Pengaten

Pin holes zijn kleine gastunnels in gietstukken die de dichtheid verminderen en de mechanische eigenschappen aantasten. De vorming van dergelijke defecten leidt tot lekkages in drukdichte installaties.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

20. Snijden en wassen

Het oppervlak van de matrijs raakt beschadigd en de structuur verzwakt wanneer gesmolten metaal met hoge snelheid een deel van de matrijs verwijdert, waardoor defecten van het type "snijden en wassen" ontstaan.

Oorzaken:

Preventie en oplossingen:

Defect Oorzaken Oplossingen
Poreusheid Slechte ontluchting, hoge snelheid. Verbeter de ontluchting, gebruik een vacuüm.
Koude sluitingen Lage temperatuur, langzaam vullen. Verhoog de temperatuur en optimaliseer de gating.
Krimp Dikke secties, niet-uniforme koeling. Optimaliseer de koeling en gebruik stijgleidingen.
Blaren Vocht, slechte ontgassing. Metaal ontgassen, matrijstemperatuur regelen.
Mislopen Lage temperatuur, langzame injectie. Druk verhogen, temperatuur optimaliseren.
Flash Hoge druk, versleten matrijs. Optimaliseer de druk en behoud de matrijs.
Solderen Hoge temperaturen, slechte coating. Gebruik matrijscoatings, regel de temperatuur.
Scheuren Snelle afkoeling, slechte legering. Optimaliseer de koeling en pas het ontwerp aan.
Rimpels/kloofjes Lage temperatuur, langzaam vullen. Verbeter de smering en verhoog de snelheid.
Slakken Verontreinigde legering, oxidatie. Gebruik schoon metaal om de filtratie te verbeteren.
Kort schot Lage druk, vroege stolling. Verhoog de snelheid en maak de gating schoon.
Turbulentie Hoge snelheid, slechte gating. Optimaliseer snelheid en verbeter gating.
Erosie Hoge snelheid, slecht matrijsmateriaal. Gebruik geharde matrijzen en verlaag de snelheid.
Warmte Controle Thermische stress, slechte koeling. Gebruik hittebestendige matrijzen en optimaliseer de koeling.
Vervorming Ongelijkmatige koeling, stress. Optimaliseer de koeling en pas het ontwerp aan.
Drop Slechte smering, metaal raakt los Betere smering, snelheid aanpassen en matrijs optimaliseren
Dross Oxidatie, turbulentie, onzuiverheden Turbulentie verminderen, schoon metaal gebruiken, fluxen verbeteren
Hete tranen Ongelijkmatige koeling, hoge spanning Koeling optimaliseren, legering verfijnen, matrijs verbeteren
Pengaten Gasopsluiting, vochtigheid Verbeteren van ontgassing, verminderen van vochtigheid, verbeteren van ontluchting
Knippen en wassen Hoge snelheid, zwakke schimmel Gating optimaliseren, snelheid regelen, mal versterken

Belangrijke factoren om defecten bij het spuitgieten onder hoge druk te voorkomen

Belangrijke punten om de onvolkomenheden bij het spuitgieten onder hoge druk te minimaliseren

Om defecten te verminderen en gietwerk van hoge kwaliteit te bereiken, moeten fabrikanten rekening houden met het volgende.

1. Optimalisatie van procesparameters

2. Verbetering van de kwaliteit van metaal

3. Verbetering van matrijs- en matrijsontwerp

4. Matrijzen en apparatuur onderhouden

5. Slimme technologieën

3. Geavanceerde technieken voor defectreductie

Dit zijn enkele van de geavanceerde technieken voor defectreductie bij hogedrukgieten;

3.1. Vacuümgeassisteerd spuitgieten

Geavanceerde vacuüm gestuurde spuitgiettechnieken omvatten het verwijderen van ingesloten lucht en gassen uit de matrijsholte voordat het metaal wordt gevuld. Deze methode zal de porositeit [aanzienlijk] verminderen, de sterkte van het gietstuk verhogen en de afwerking [verbeteren]. In een lagedrukomgeving in de mal zal het gesmolten metaal soepel en met minimale turbulentie en defecten in de holte stromen. Het biedt enkele voordelen

3.2. Procesbewaking in real-time

Uitgebreid gebruik van geavanceerde sensoren en AI-gestuurde kwaliteitscontrolesystemen om procesparameters dynamisch aan te passen om defecten in de productie te elimineren. Bewaking die in realtime plaatsvindt, omvat het bewaken van het proces met behulp van temperatuursensoren, druksensoren en beeldvormingssystemen voor het detecteren van variaties.

De gegevens worden geanalyseerd door de AI-algoritmen en er worden meteen automatische aanpassingen gedaan om defecten te voorkomen. Hieronder volgen de verschillende voordelen van dit proces:

3.3. Verbeterd matrijsontwerp en simulatie

Met CAE-software kunnen fabrikanten de metaalstroom simuleren en optimaliseren voor de productie. Door potentiële defectlocaties te voorspellen, kunnen ingenieurs het poort- en runnerontwerp zodanig aanpassen dat veelvoorkomende problemen, naast andere fouten, zoals mislopen, koud sluiten en porositeit worden vermeden. Virtueel testen van spuitgietparameters kan worden uitgevoerd met moderne simulatietools en de trial-and-error kosten kunnen worden verlaagd. Dit zijn de voordelen;

Conclusie

Een belangrijke vereiste voor hogedrukgieten is een markt waar deze defecten in het hogedrukgietwerk worden begrepen en beheerst, en waar alle resulterende hoogwaardige onderdelen op de pers worden geproduceerd met zo weinig mogelijk verbruikt ruw materiaal. Fabrikanten kunnen de productiviteit verhogen en de kosten verlagen door poreusheid, koudsluiting, krimp, blaren, mislopen en knippatronen aan te pakken.

Geavanceerde technieken zoals vacuüm spuitgieten, real-time monitoring en een verbeterd matrijsontwerp kunnen de betrouwbaarheid en efficiëntie van de spuitgietmachines verder verbeteren. De spuitgietindustrie blijft vooruitgang boeken op het gebied van materialen en procesoptimalisatie. Dit heeft ook gevolgen voor hogere precisie, betere duurzaamheid en foutloze productie.

Veelgestelde vragen (FAQ's)

  1. Wat zijn de meest voorkomende defecten bij hogedrukgieten?

De meest voorkomende defecten in hogedrukgietwerk zijn poreusheid, koudsluiting, krimp, blaren, misruns, flash en plakken en solderen. Deze defecten kunnen leiden tot een verlies aan mechanische sterkte, uiterlijk en functionaliteit van een eindproduct.

  1. Welke methoden kunnen worden gebruikt om de porositeit van spuitgietwerk te verminderen?

We kunnen de porositeit minimaliseren door de ontluchting en het vacuüm te verbeteren, de injectiesnelheid en turbulentie in balans te brengen, de smelt- en matrijstemperatuur binnen de parameters te houden en ontgast gesmolten metaal te gebruiken.

  1. Wat is de reden dat vlamvorming optreedt bij hogedrukgieten?

Kenmerken van het optreden van flash zijn te wijten aan een te hoge injectiedruk, versleten matrijzen of matrijzen die verkeerd zijn uitgelijnd en onvoldoende klemkracht. De juiste kalibratie van de machine en het juiste onderhoud van de matrijzen kunnen vlamvorming voorkomen.

  1. Welk effect heeft de matrijstemperatuur op gietfouten?

Een onjuiste matrijstemperatuur kan verschillende defecten veroorzaken, zoals lage temperaturen die koude sluitingen veroorzaken. Het veroorzaakt ook misruns en hoge temperaturen die solderen, blaren en verhoogde porositeit veroorzaken. Een optimale matrijstemperatuur resulteert in een soepele metaalstroom en uniforme stolling.

  1. Hoe kan vacuüm spuitgieten worden gebruikt om defecten te verminderen?

Onder vacuüm spuitgieten verwijdert lucht en gassen uit de matrijsholte waardoor porositeit aanzienlijk wordt verminderd en de metaalstroom wordt verbeterd. Het verbetert de gietkwaliteit en structurele integriteit en verbetert de algemene duurzaamheid van het product.

Mobiele versie afsluiten