Veelvoorkomende gietfouten in de metallurgie: oorzaken en preventie

Overzicht van gietfouten

1. Oppervlakteruwigheid

Te grof vormzand of hoge giet temperatuur → ruwe/korrelige oppervlakken. Bij staal: oppervlaktereactie metaal-vorm (ijzer oxideert, ijzeroxide reageert met silice → ruwe verbinding). Soms sub-oppervlakte porositeit/pinholes.

2. Schorsten (scabs) of krimpvluchten (buckles)

Zandafschilfering van cope-oppervlak → metaallaag gescheiden van gietstuk door zandlaag. Scabs klein, buckles groot. Oorzaken: te fijn zand, lage doortrekbaarheid, hoog vocht, ongelijkmatig stampen, lage/onderbroken instroom gesmolten metaal. Preventie: zand met hoge hitteplasticiteit/lage uitdijting, uitdijtingsbuffer in zand, snelle vulvorming.

3. Blaasholtes (blow-holes)

Interne gaten (glad, rond/ovaal, glanzend), gedispergeerde porositeit, oppervlaktedepressies door overmatig gas dat niet ontsnapt. Oorzaken: hard stampen, overmatig vocht, lage doortrekbaarheid, te fijn korrel, onvolledige/onjuiste ontluchting, lage vormtemperatuur, overmatig koolstofhoudend/organisch materiaal (gasvormend). Soms slechte patronen/kernkasten → gasopvang in blinde hoeken. Controle door bovenstaande punten.

4. Prikgaten (pinholes)

Oppervlaktereacties → sub-oppervlakte porositeit/pinholes. Aluminiumlegeringen >1% Mg: Mg reageert met waterdamp vorm → H₂ gas → waterstofgevulde pinholes. Staal: sub-oppervlakte pinholes door onvolledige deoxidatie.

5. Zandvlekken (sand spots)

Onregelmatige depressies, willekeurig/geclusterd. Oorzaak: onzuiverheden op hoekpunten door metaal. Zanddeeltjes afgewassen uit lopersysteem/vormwanden, overmatige turbulentie in gietstelsel, sputeren metaal in vorm. Controle: juiste vormgeving, gieten, smelten.

6. Opzwelling (swell)

Vergroting vormholte bij gieten. Oorzaak: onvoldoende stampen of te snel gieten.

7. Krimp (shrinkage)

Holtes door geconcentreerde krimp bij versterking. Oorzaak: verkeerde plaatsing gates/lopers, slecht ontwerp, onvoldoende afronding hoeken.

8. Kookscheuren (hot tears)

Scheuren met uitgeslagen randen door trekkrachten tijdens versterking. Discontinuïteit door gehinderde krimp net na versterking. Oorzaken: overmatige vormhardheid stampen, hoge droge/hitte sterkte, onjuiste metallurgische/giet temperatuurcontrole, onvoldoende afrondingen/beugels bij sectie-overgangen.

9. Koude scheuren (cold cracks)

Vergelijkbaar hot tears, maar discontinuïteit minder, defect < 270°C.

10. Koude schoten / oppervlaktelappen (cold shots / surface laps)

Externe fouten: twee metalen stromen te koud om te smelten. Oorzaak: langzaam gieten, slecht ontwerp, kleine gate. Controle: warmer metaal, gestroomlijnde spinnen voor gladde stroom. Kleine metaalkogels nagenoeg apart van gietstuk.

11. Opheffingen en verschuivingen (lifts and shifts)

Externe fouten door misalignement patroondelen, flask-uitrusting, slechte pasvormmachten, onjuiste vormhantering.

12. Spongachtigheid / honingraat (sponginess / honey-combing)

Extern: veel holtes dichtbij elkaar. Oorzaak: vuil/roedel in gesmolten metaal, onvolledig afschuimen, slechte metaalkwaliteit.

13. Verplaatste kernen (displaced cores)

Door opwaartse kracht kernen in gesmolten metaal. Kernen stevig verankeren. Lange kernen: buigen voorkomen met stijve kernijzers, correcte chaplets.

14. Verplaatste kernen (misplaced cores)

Ongelijke wanddikte. Oorzaak: vormer controleert niet diktes bij finalesamenstelling vorm/kernen.

15. Te kort gegoten (pour-short)

Onvolledige vulling door onvoldoende metaal in gietbeker of onderbreking tijdens gieten.

16. Gasporositeit

Ronde holtes met glade wanden door opgeloste gassen bij smelten/gieten. Onvolledige voeding → hoekige holtes met dendrietarmen. Fijn microporositeit in non-ferro door gasinhoud en krimp.

17. Uitlekkers (run-outs)

Metaal afvoer uit holte → onvolledig gietstuk. Oorzaken: te groot patroon, oneffen match-plate oppervlakken, onvoldoende vormgewichten/klammen, overmatige gietdruk.

18. Metaalpenetratie

Penetratie metaal in tussenuites zandkorrels. Verhit aggregaat metaal/zand op oppervlak → ruwe afwerking. Oorzaken: zacht stampen, te grof vorm/kernzand, overmatige metaaltemperatuur.

19. Graten (fins)

Dunne metaaluitsteeksel niet bedoeld. Meestal bij scheiding vorm/kernsectie. Oorzaken: uitlekkers, slechte pasvormmen kernen, hoge metaaldruk, onvoldoende gewichten/klammen.

20. Interne luchtzakken

Door kookend metaal gieten of te snel gieten.

21. Dros of zandinclusie

Oxiden/reactieproducten van gegoten metaal; uit gietbeker verwijderen voor gieten. Oorzaken: onjuiste controle smelten/gieten, gietontwerp, vormzandpraktijk.

Preventie slak/dros inclusies:

• Afschuimen voor gieten of bodemgietbekers.
• Gietbekens: slak/dros uit gietbeker rijst en gaat niet in lopersysteem.
• Lopersysteem met extra afschuimende werking.
• Gestroomlijnd lopersysteem minimaliseert luchtinclusie/drosvorming.

Zorgvuldige controle vormdoortrekbaarheid en gasgehalte vermindert gevaar opgesloten lucht/vormgassen en drosvorming door metaal-vorm reacties.

22. Misruns

Onvolledig gevulde hoeken/holtes. Oorzaken: lage giet temperatuur, ontoereikende vloeibaarheid, te kleine gates, te veel beperkingen in gietstelsel. Koude schot: twee koude stromen treffen in holte, smelten niet → holte niet goed gevuld.

23. Pinholes en gasholes (herhaling?)

Pinholes: talrijke heel kleine gaten zichtbaar na shotblasting. Oorzaak: hoog vocht/gasvormend materiaal in zand, foutief metaal. Gasholes bij bewerken/snijden. Ook vocht/foutief metaal.

24. Naten (seams)

Fouten aan samenvloeiing twee metalen stromen.

25. Vervorming (distortion)

Door krimpspanningen.

26. Trekking (drawing)

Minutuze/grote gaten met zwart oppervlak. Geassocieerd met krimp in vorm. Veelvoorkomend bij dikke bossen die vloeibaar blijven na versterking omringend metaal. Dergelijke delen omringen met chills voor snelle afkoeling.

27. Overige kleine fouten

Drops, crushes, cuts, washes. Drop: bovenste vormvlak barst, zandstukken vallen in metaal. Oorzaken: lage groene sterkte, lage vormhardheid, heet zand, onvoldoende versterking.

Fouten door onvolledige voeding

Versterkingskrimp = grootste oorzaak veel gietfouten.

Externe onvolkomenheden

Gelokaliseerde holtes ongevoede hittepuntjes (gedempte gebieden op cope/bovenoppervlakken). Bij grove onvoldoende voeding: interne onzuiverheid aangegeven door externe imperfecties: wanddoorboringen, vervorming door insinking zwakste punt, verlengde wormgaten op riser/cope, fouten gelijkend drosverzamelingen (gerimpelde/ingetrokken cope), kleine holtes als pinholes.

Interne onvolkomenheden

Grote krimp, centrumlijnkrimp, microporositeit voort uit versterkingskrimp:

a. Centrumlijnkrimp (centre-line shrinkage)

Smal, min of meer continu gat langs centrumlijn gietstukken met uitgebreide plachtige secties. Alleen in legeringen als staal die over smal temperatuurbereik versterken.

b. Interdendrietische krimp (microporositeit)

Legeringen met wijd vriesbereik tonen dit bij onjuiste voeding en opgeloste gassen.

c. Interne kookscheuren (internal hot tearing)

Door onjuiste voeding. Radiaal gerichte discontinuïteiten binnen gietstukken, uitgaande van lage dichtheidsgebieden. Zichtbaar op radiografie. Lijken op externe kookscheuren, maar radiaal ipv parallel.