Diegietdefecten uitgelegd: typen, oorzaken & bewezen preventietechnieken

Het diegietproces omvat het toepassen van hoge druk op gesmolten metaal, een proces vergelijkbaar met kunststofinjectiegieten. Echter, diegieten is complex, en veel factoren kunnen de kwaliteit van gegoten producten compromitteren. Diegietdefecten zijn nu grote zorgen door losse ruwstofcontrole, onvoldoende proces- en productieplanning, en anderen.

Gevolgelijk zal een onvermogen om deze gietdefecten correct op te lossen de kwaliteit van eindproducten beïnvloeden. Echter, één essentiële ding om te onthouden is dat je misschien niet elke defect tijdens het diegietproces kunt vermijden. In dergelijke gevallen moeten ontwerpers misschien het vormontwerp wijzigen.

Daarom zullen we in dit artikel de verschillende typen diegietdefecten bespreken, met hun oorzaken, oplossingen en hoe ze te voorkomen. Laten we er direct in duiken!

Diegietdefecten: typen, oorzaken en oplossingen

Hier behandelen we de verschillende diegietdefecten en middelen. Deze defecten treden vaak op door onjuiste vulling of een onvoldoende solidificatiefase, en er zijn twee hoofdcategorieën:

Interne diegietdefecten

Deze typen gietdefecten zijn moeilijk te vinden, en ze verzwakken de structurele weerstand van componenten. De twee belangrijkste interne gietdefecten zijn:

1. Gasporositeit

Dit omvat de vorming van bellen in het gietstuk na afkoeling. Je ziet gasporositeiten als ronde of ovale structuren op het lichaam van diegietonderdelen, en ze hebben ook gladde, heldere witte of gele oppervlakken.

De meeste vaste metalen kunnen geen grote hoeveelheid opgeloste gas vasthouden, maar vloeibare metalen wel. Als resultaat vormt het gas in het vaste metaal holtes of bellen binnen het gietstuk tijdens afkoeling. Dit treedt vaak op tijdens de solidificatiefase, en je kunt enkele gaten binnen het gietstuk bemerken. Afhankelijk van de ernst van gasporositeit, kan het leiden tot andere typen defecten en verhoogde schrotpercentages.

Oorzaken:

• Vrijgekomen waterstof uit gesmolten metaallegeringen – Hogere smelttemperaturen leiden vaak tot hogere waterstofoplosbaarheid in gesmolten metaallegeringen. De afkoeling en solidificatie betrokken bij diegieten verlaagt de oplosbaarheid van waterstof en laat het vrij uit het gesmolten metaal. Als resultaat treedt gasporositeit op.
• Betrokken gassen in het metaallegering vulproces – Het diegietproces omvat het vullen van gesmolten metaallegering in vormen bij hoge snelheid en druk. Daarom kan turbulentie optreden als het vloeibare legering niet stabiel en ordelijk kan stromen, leidend tot gasporositeiten.
• Gassen van vormlosmiddelen – Vormlosmiddelen decomponeren en geven gassen vrij bij verbranding door het gesmolten metaallegering. Gevolgelijk kan gasverdamping optreden door overmatig gebruik van vormlosmiddelen.

Oplossingen:

• Controleer het smeltproces door het ruwmateriaal te smelten in vacuüm onder flux of om een laag oplosbaar gas om te voorkomen dat lucht het gesmolten metaal bereikt.
• Zorg ervoor dat je een schone en droge metaallegering ingoot gebruikt.
• Gebruik onderscheidende diegietparameters, inclusief injectiesnelheid.
• Een voldoende spruit- en looplengte helpt het gesmolten legering stabiel te laten stromen en gassen gemakkelijk af te voeren.
• Selecteer hoogwaardige vormlosmiddelen en gebruik een redelijke hoeveelheid.

2. Krimpporositeit (Shrinkage Porosity)

Krimpporositeit ontstaat tijdens het afkoelings- en solidificatieproces van gieten, en metaallegeringen krimpen bij afkoeling. Daarom is er een hoge mogelijkheid van dit defect optredend zonder adequate voorzorgsmaatregelen. Echter, het wordt een defect wanneer onevenredige krimp de vorm vervormt of gaten in het gietstuk creëert.

Krimpporositeit kan optreden als open krimp, vervorming en gesloten krimp, wat de metaalspanning beïnvloedt. Je zou dit defect zien als hoekige randen, en ze kunnen ook gekruist zijn met barstingen of dendrietische breuken.

Oorzaken:

• Onredelijk ontwerp van het koelsysteem.
• Te vroeg openen van de vorm.
• Gebruik van een extrem hoge giettemperatuur.

Oplossingen:

• Verbeter de algehele gietstructuur.
• Herontwerp het loopsysteem (poort) om rijzers te hebben die continue gesmolten metaalstroom mogelijk maken.
• Voeg interne koude elementen, koelspiraals of ribben toe om warmteafgifte te verhogen.
• Pas de giettemperatuur aan om totale volumetekorten te verminderen.

3. Insluitingen (Inclusions)

Dit zijn onregelmatig gevormde gaten binnen het gietstuk of op zijn oppervlak. Met insluitingen zijn er ongewenste deeltjes van zand, materiaal, drosken of ontzuringproducten in het metaalgietstuk. Insluitingen kunnen de mechanische functies van metaalgieten beïnvloeden, en ze kunnen geïdentificeerd worden met röntgen of UT.

Oorzaken:

• Onzuiverheden uit het metaal door onjuiste zuivering of vuilvuilvuil.
• Lage ovencelzuiverheid.
• Interactie van het metaal met de omringende atmosfeer of met het oppervlak van de vorm.
• Insluiting van te veel grafiet in vormlosmiddelen.

Oplossingen:

• Zorg ervoor dat de ovencel zuiver is.
• Goede zuivering van vloeibaar metaal met grondige verwijdering van slakken.
• Schoon de vormkaviteit en gietkellen goed.
• Als vormlosmiddelen grafiet bevatten, zorg voor gelijkmatig mengen en roeren.

Oppervlakkige diegietdefecten

Deze typen gietdefecten zijn vaak zichtbaar, en ze vernielen het oppervlak van het onderdeel en zijn esthetische kwaliteit. Ze omvatten:

1. Barstingen (Cracks)

Barstingen treden op wanneer het materiaal breekt door spanning binnen en buiten het materiaal. Ze verschijnen als onregelmatige of lineaire patronen op de diegietoppervlakken. De eerste barsting treedt op tijdens het afkoelings- en solidificatieproces.

Het treedt op omdat kaviteitsgeometrie materialen niet in hun natuurlijke toestand kunnen krimpen. Als resultaat genereert restspanning barstingen of vervormingen in de vorm. De tweede vorm van barsting treedt op door externe kracht op het onderdeel. De krachten komen van de snijfase of vorm tijdens onderdeeluitzetting.

Barstingen zijn het resultaat van onjuiste legeringselementen in het gietlegering. Dus wil je de juiste legeringselementen gebruiken tijdens smelten. Ook het optimaliseren van de componentstructuur en het waarborgen van uniforme wanddikte zal dit defect voorkomen. Een gebalanceerde diegietonderdeeluitzetting is ook een goede oplossing voor dit gietdefect.

2. Koude sluiting (Cold Shut)

Hier zijn er onregelmatige lineaire lijnen op het oppervlak van het gietstuk. De lijnen zijn smal en klein, met gladde randen die zich kunnen uitstrekken met externe krachten. Koude sluitingsdefecten in drukgieten treden op wanneer er een onjuiste smelting is van twee vloeibare metaalfronten in de vormkaviteit. Gevolgelijk is er een zwakke plek achtergebleven op het onderdeel.

Lage gesmolten temperatuur, lage injectiesnelheid, onredelijk ontwerp van loopsysteem, en slechte vloeibaarheid van legering zijn enkele oorzaken van koude sluiting. Visuele inspecties helpen je dit defect te ontdekken. Een goede manier om koude sluiting te vermijden is de vorm- en gesmolten metaaltemperaturen te verhogen. Je kunt ook de grootte en positie van de poort wijzigen terwijl je de plunger snelheid verhoogt.

3. Netwerkbarstingen (Network Cracks)

Netwerkbarstingen verschijnen als haar- of net-achtige depressies en uitstulpingen op het oppervlak van het gegoten onderdeel. De vormuitstulping strekt zich uit met een toename in diegietcycli. Het kan optreden door een ruwe vormkaviteit, hoge vultemperatuur, onjuist gietmateriaal, en onjuiste warmtebehandelingen.

Je diegietvormmateriaal en warmtebehandelingsproces moeten adequaat zijn om dit defect te vermijden. Bovendien moet je gelijkmatige en voldoende vormverhitting waarborgen om interne spanning te verwijderen. Het thermische evenwicht van de vormkaviteit moet gewaarborgd worden met juiste koelmethoden. Je wilt een goed ruwheidsniveau voor het diegietproces. Daarom moet je de vormkaviteit en loopsysteem regelmatig polijsten.

4. Treksporen en solderen (Drags and Soldering)

Treksporen zijn defecten die parallel lopen aan de richting van de vormopening. Ze verschijnen als strookachtige krassen op het oppervlak van de gietcomponenten. Solderen resulteert uit abnormale hechting van de vormkaviteit en metaallegering. Het verschijnt als overbodige of ontbrekende materialen op sommige gebieden van het onderdeel.

Deze defecten in drukgieten worden veroorzaakt door oververhit gesmolten legering, schade aan het oppervlak van de vormkaviteit, of onvoldoende afstapelhoeken. Een onredelijk injectiemechanisme en slechte vormlosmiddelkwaliteit kunnen deze defecten ook veroorzaken.

Dus zou het het beste zijn om hoogwaardige losmiddelen te gebruiken en je uitzetmechanisme te optimaliseren. Als er schade is op het vormkaviteitsoppervlak, zorg dan voor goede reparaties. Je kunt ook de poortrichting aanpassen om de vormkernen in de juiste conditie te houden.

5. Graten (Flashes)

Dit diegietdefect geeft dunne, onregelmatige metaalbladvormen op het gegoten onderdeel. Enkele oorzaken zijn hoge injectiesnelheid, hoge vultemperatuur, onschone vuil op het scheidingsvlak, en onvoldoende spankracht van de vorm. Daarom moet je de juiste verwerkingsparameters gebruiken en regelmatige vormonderhoud waarborgen om dit defect te voorkomen.

6. Bellen (Blisters)

Diegieten omvat het comprimeren van de lucht in de machine en het uitzetten van het onderdeel uit het gietstuk met een vacuümklep, overloop of ontluchting. De lucht die binnenblijft lost op in het gesmolten metaal met een gelijkmatige verdeling. Turbulentie maakt de lucht geconcentreerd, wat een hoogdruk kaviteit veroorzaakt – bellen.

Dit defect in drukgieten blijft verborgen als de temperatuur van het onderdeel laag is, wat de componentsterkte verlaagt. In een geval waar de temperatuur hoog is, merk je bellen op het oppervlak. Daarom moeten je diegietparameters adequaat zijn. Je moet ook je loopsysteem optimaliseren om een goede ontluchtingsprestatie te waarborgen.

7. Vervorming (Deformation)

Dit treedt op wanneer de vorm van het eindonderdeel niet overeenkomt met de tekening. Vervorming treedt op door onjuiste poortverwijdering, slecht gietontwerp, te vroeg vormopenen, onvoldoende uitzetmechanismen, en treksporen tijdens gietuitzetting.

Daarom moet je ervoor zorgen dat je een geschikt poortverwijderingsmechanisme kiest. Bovendien pas de vormopenings tijd aan om rigiditeit te waarborgen. Het optimaliseren van structurele gietontwerpen en het verwijderen van ongunstige de-molding factoren helpen ook dit defect te voorkomen.

8. Stroomlijnen (Flow Marks)

Dit zijn strepen en niet-richtingsgebonden lijnen op het diegietonderdeeloppervlak die in kleur afwijken van de basis van het gieten. Het vloeibare metaal dat de kaviteit binnenkomt vormt vaak een dunne, onvolledige laag die met gesmolten metaal gevuld kan worden. Deze vulling laat sporen op het onderdeel achter.

Andere oorzaken van stroomlijnen zijn lage vormtemperatuur, lage vuldruk, overmatig smeringsmiddel of vormlosmiddel, en een kleine doorsnede. Daarom moet je de vormtemperatuur verhogen, injectiesnelheid, doorsnede en andere gietparameters aanpassen.

9. Onvolledige vulling (Short Filling)

Bij dit defect in drukgieten kunnen sommige materialen ontbreken op het oppervlaktegebied van het gietstuk. Het treedt op door slechte vloeibaarheid van metaallegering, lage vultemperatuur, lage injectiedruk, slechte vulcondities, en overmatig gebruik van smeringsmiddelen.

Een goede manier om onvolledige vulling te vermijden is door het juiste metaallegering te kiezen. Het zou helpen als je ook de vorm- en vultemperatuur verhoogt alsook injectiesnelheid en druk. Het verbeteren van het loopsysteemontwerp en de metaalvloeistroomafleiding zal ook helpen onvolledige vulling te voorkomen.

10. Laminaties (Laminations)

Laminaties komen van de overlap van twee lagen gescheiden tijdens het vulproces. Deze defecten in drukgieten zijn moeilijk te detecteren. Ze verschijnen na voor-afwerkingsoperaties zoals zandstraalen en tumblen.

De impact tussen gietstuk en inserts tijdens deze fasen veroorzaakt het oplichten van de zinklagen. Als resultaat kunnen vuil en vloeistoffen verborgen zitten in het midden van deze lagen. De verborgen stoffen kunnen op het oppervlak verschijnen tijdens oppervlakteafwerkingsprocessen zoals galvaniseren en schilderen, wat het resultaat verergerd.

11. Inzakkingen (Sinks)

Dit zijn depressies op het oppervlak van het gietstuk langs met de dikgewande gebieden. Inzakkingen worden veroorzaakt door de injectie's lage druk, onevenredige gietwanddikte, gedeeltelijke oververhitting van de vorm, en korte drukhouder tijden.

Je kunt een gelijkmatige wanddikte waarborgen door gietontwerpen te optimaliseren. Bovendien kun je inzakkingen voorkomen door de ontluchtingsprestatie van de vormkaviteit te verbeteren en de injectiedruk te verhogen. Het verhogen van de drukhouder tijd is ook een effectieve methode.

Tips voor het vermijden van diegietdefecten

Diegietdefecten treden op om verschillende redenen. Een goed vormontwerpgids zal effectief zijn. Echter, de volgende 'eerste principes' tips zullen je helpen deze defecten te vermijden:

Een effectief beoordelingssysteem

Een effectief beoordelingssysteem zou je vertellen of je defecten reduceert of de situatie erger wordt. Het beoordelingssysteem helpt je te weten of je correcties nodig hebt. Dit is belangrijk omdat je de defect wilt aanpakken voordat het het piekniveau bereikt.

Gasporositeit, krimp en insluitingen zijn grote defecten in drukgieten die oordeel vereisen om hun ernst te kennen. Omdat je iets niet kunt verbeteren zonder het te meten, heb je een effectief beoordelingssysteem nodig om deze defecten te vermijden.

Juiste wanddikte

Wanddikte speelt een grote rol in gietdefecten, met verschillende wanden die verschillende resultaten produceren. Een dunne wand zal het metaallegering laten bevriezen, wat vervorming vergroot. De minimale wanddikte voor magnesium en aluminium is 1,5 – 2,5 mm, en 1,0 mm voor zink.

Juiste vultijd

Vultijd begint wanneer het legering voor het eerst de poort bereikt en eindigt wanneer de kaviteit gevuld is. Hier is een gids voor maximum vultijd voor de meeste gietstukken:

Legering	Dunne wand <2mm	Gemiddelde wand >2mm
Aluminium ~2kg	0,09 seconden	0,1 seconden
Zink ~1,4kg	0,03 seconden	0,05 seconden
Magnesium ~1kg	0,02 seconden	0,03 seconden

Je kunt de juiste vultijd voorspellen met de PQ2 berekening. De berekening voorspelt veranderingen in poortsnelheden en vultijd door een van deze te wijzigen:

• Poortoppervlak
• Plunger grootte
• Machine hydraulische druk
• Plunger snelheidsinstelling

Juist metaalstroomba patroon

De sleutelfactor in poortontwerp is metaalstroom, wat een functie is van ontwerpstandaarden. Deze eenvoudige stappen helpen je het juiste metaalstroomba patroon te gebruiken:

• Gebruik de PQ2 berekening om de poortgrootte en plunger te bepalen, zorg dat je de juiste vultijd, poortsnelheid en kaviteitsdruk gebruikt
• Deel het gietstuk in zones
• Deel de poorten zodat elke zone tegelijkertijd gevuld wordt
• Stroom over het gietstuk
• Vermeng gietdefecten niet

Juiste vormtemperatuur

Je moet de juiste temperatuur gebruiken om gietdefecten te vermijden. Lage temperaturen koelen het vloeibare metaal af en kunnen het oppervlak beïnvloeden door het gesolidificeerde deel te vergroten. Een hoog percentage vast metaal zorgt ervoor dat de stroom stijf is en niet goed mengt. Als resultaat kan er koude stroom zijn, leidend tot defecten.

Werken met RapidDirect om diegietdefecten te vermijden

Het begrijpen van diegietdefecten en hun oorzaak is vitaal om onderdeelkwaliteit te waarborgen. Echter, er is nog veel meer te weten, dus het is het beste om te partneren met een expert in diegieten. RapidDirect biedt de beste maatwerk diegietservices met topmateriaal, professionele technici en geavanceerde processen.

We benaderen je project met het doel de beste kwaliteit te waarborgen. Onze bewerkers controleren het proces ook continu. Dus zijn we in staat om inefficiënte processen te verwijderen en alleen hoogwaardige technieken te gebruiken. Upload vandaag je ontwerpbestand en krijg een direct offerte.

Veelgestelde vragen

Hoe kun je gietdefecten verminderen?

Je kunt gietdefecten vermijden door een effectief beoordelingssysteem te gebruiken. Het juiste wanddikte, vormtemperatuur en metaalstroomba patroon zijn ook effectieve oplossingen.

Waarvoor is diegieten goed?

Het diegietproces is populair voor het maken van componenten in de auto-industrie. Ontwerpers en fabrikanten gebruiken dit proces ook om decoratieve hardware en andere kleinere componenten te maken.

Hoe verwijder je porositeit in gietstukken?

Een goed vormontwerp helpt je gasporositeit kwijt te raken. Je kunt dit defect ook elimineren door stikstof toe te voegen aan het aluminiummetaal voor het gieten. Een voldoende spruit- en looplengte zal een stabiele legeringstroom waarborgen om gassen gemakkelijk af te voeren.