Was sind die häufigsten Fehler beim Aluminiumdruckguss und wie können diese behoben werden?

Als Aluminium-Druckgusslieferant habe ich die Herausforderungen, die beim Druckgussprozess auftreten können, aus erster Hand miterlebt. Aluminiumdruckguss ist ein beliebtes Fertigungsverfahren, das für seine Fähigkeit bekannt ist, komplexe Formen mit hoher Präzision und hervorragender Oberflächengüte herzustellen. Allerdings ist auch dieser Herstellungsprozess nicht ohne Mängel. In diesem Blogbeitrag werde ich einige der häufigsten Mängel beim Aluminiumdruckguss besprechen und praktische Lösungen zu deren Behebung vorstellen.

1. Porosität

Porosität ist einer der häufigsten Mängel beim Aluminiumdruckguss. Es bezieht sich auf das Vorhandensein kleiner Löcher oder Hohlräume im Gussteil. Diese Hohlräume können die strukturelle Integrität des Teils schwächen und seine Leistung beeinträchtigen. Es gibt zwei Haupttypen von Porosität: Gasporosität und Schrumpfporosität.

Gasporosität
Gasporosität entsteht, wenn während des Gießvorgangs Gas in der Aluminiumschmelze eingeschlossen wird. Dies kann verschiedene Ursachen haben, beispielsweise eine unzureichende Entlüftung, einen hohen Feuchtigkeitsgehalt der Rohstoffe oder übermäßige Turbulenzen beim Abfüllen. Um Probleme mit der Gasporosität zu lösen, können wir die folgenden Schritte unternehmen:

• Entlüftung verbessern: Stellen Sie sicher, dass die Matrize über ausreichende Entlüftungsöffnungen verfügt, damit das Gas während des Füllvorgangs entweichen kann. Dies kann das Hinzufügen weiterer Lüftungsöffnungen oder die Vergrößerung vorhandener Lüftungsöffnungen beinhalten.
• Kontrollieren Sie den Feuchtigkeitsgehalt: Halten Sie die Rohstoffe trocken und lagern Sie sie in einer kontrollierten Umgebung, um eine Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern. Wärmen Sie die Materialien vor der Verwendung vor, um eventuelle Restfeuchtigkeit zu entfernen.
• Füllparameter optimieren: Passen Sie die Einspritzgeschwindigkeit und den Druck an, um Turbulenzen zu minimieren und einen reibungslosen Füllvorgang zu gewährleisten. Dies kann dazu beitragen, die Menge an Gas zu reduzieren, die in der Aluminiumschmelze enthalten ist.

Schrumpfungsporosität
Schrumpfporosität wird durch die Kontraktion des geschmolzenen Aluminiums beim Erstarren verursacht. Wenn das Metall abkühlt, schrumpft es, und wenn nicht genügend geschmolzenes Metall vorhanden ist, um die durch diese Schrumpfung entstandenen Hohlräume zu füllen, entsteht Porosität. Um die Schrumpfporosität zu bekämpfen, können wir:

• Entwerfen Sie geeignete Läufer und Tore: Das Anguss- und Anschnittsystem sollte so ausgelegt sein, dass eine kontinuierliche Versorgung der schrumpfungsgefährdeten Bereiche mit geschmolzenem Metall gewährleistet ist. Dies kann die Verwendung größerer Angusskanäle oder das Anbringen von Überlaufbrunnen zum Auffangen des überschüssigen Metalls erfordern.
• Verwenden Sie Chills: Kühlkörper sind Metalleinsätze, die in die Matrize eingesetzt werden, um eine schnellere Abkühlung in bestimmten Bereichen zu ermöglichen. Durch den Einsatz von Kühlkörpern können wir den Erstarrungsprozess steuern und die Wahrscheinlichkeit einer Schrumpfungsporosität verringern.
• Üben Sie während der Erstarrung Druck aus: Der Einsatz eines Druckverstärkungssystems kann helfen, die Schrumpfung auszugleichen, indem während der Erstarrung zusätzlicher Druck auf das geschmolzene Metall ausgeübt wird.

2. Kalte Abschaltungen

Kaltabschlüsse sind ein weiterer häufiger Fehler beim Aluminiumdruckguss. Sie erscheinen als sichtbare Linien oder Nähte auf der Oberfläche des Gussteils und weisen darauf hin, dass zwei Ströme geschmolzenen Aluminiums aufeinander trafen und nicht richtig verschmolzen. Kaltschweißungen können das Teil schwächen und sein ästhetisches Erscheinungsbild beeinträchtigen.

Zu den Hauptursachen für Kaltabschlüsse zählen eine niedrige Temperatur des geschmolzenen Metalls, eine langsame Einspritzgeschwindigkeit oder eine falsche Düsenkonstruktion. Um Cold-Shut-Probleme zu lösen, können wir:

• Erhöhen Sie die Temperatur des geschmolzenen Metalls: Stellen Sie sicher, dass das Aluminium vor dem Gießen auf die entsprechende Temperatur erhitzt wird. Dies verbessert die Fließfähigkeit und erleichtert das Fließen und Verschmelzen des geschmolzenen Metalls.
• Passen Sie die Einspritzgeschwindigkeit an: Erhöhen Sie die Einspritzgeschwindigkeit, um sicherzustellen, dass das geschmolzene Aluminium den Formhohlraum schnell füllt. Dadurch kann verhindert werden, dass das Metall zu stark abkühlt, bevor es auf andere Ströme trifft.
• Verbessern Sie das Werkzeugdesign: Optimieren Sie das Anguss- und Torsystem, um einen reibungslosen und gleichmäßigen Fluss der Metallschmelze zu gewährleisten. Vermeiden Sie scharfe Ecken oder plötzliche Querschnittsänderungen, die dazu führen können, dass das Metall langsamer wird oder splittert.

3. Oberflächenfehler

Auch beim Aluminiumdruckguss können Oberflächenfehler wie Risse, Blasen und Rauheiten auftreten. Diese Mängel können das Aussehen und die Funktionalität des Teils beeinträchtigen.

Risse
Risse können durch verschiedene Faktoren verursacht werden, darunter thermische Belastung, falsches Matrizendesign oder übermäßige innere Spannung. Um Risse zu vermeiden, können wir:

• Reduzieren Sie die thermische Belastung: Kontrollieren Sie die Abkühlgeschwindigkeit des Gussteils, um thermische Spannungen zu minimieren. Dies kann die Verwendung eines kontrollierten Kühlsystems oder die Anpassung der Werkzeugtemperatur umfassen.
• Optimieren Sie das Werkzeugdesign: Stellen Sie sicher, dass die Matrize eine gleichmäßige Wandstärke hat und vermeiden Sie scharfe Ecken oder plötzliche Änderungen in der Geometrie, die zu Spannungskonzentrationen führen können.
• Internen Stress abbauen: Verwenden Sie eine Wärmebehandlung oder andere spannungsmindernde Methoden, um die inneren Spannungen im Gussteil zu reduzieren.

Blasen
Blasen sind kleine, erhabene Stellen auf der Oberfläche des Gussteils. Sie werden normalerweise durch das Vorhandensein von unter der Oberfläche eingeschlossenem Gas oder Feuchtigkeit verursacht. Um Blasen zu beseitigen, können wir:

• Entlüftung verbessern: Wie bereits erwähnt, ist eine ordnungsgemäße Entlüftung von entscheidender Bedeutung, damit das Gas entweichen kann. Dies kann helfen, die Bildung von Blasen zu verhindern.
• Reinigen Sie die Matrizenoberfläche: Halten Sie die Matrizenoberfläche sauber und frei von Verunreinigungen. Jeglicher Schmutz oder Ablagerungen auf der Matrizenoberfläche können Gas oder Feuchtigkeit einschließen und Blasen verursachen.

Oberflächenrauheit
Oberflächenrauheit kann auf Faktoren wie Matrizenverschleiß, unsachgemäße Matrizenbeschichtung oder minderwertige Rohstoffe zurückzuführen sein. Um die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern, können wir:

• Behalten Sie den Würfel bei: Überprüfen und warten Sie die Matrize regelmäßig, um sicherzustellen, dass sie in gutem Zustand ist. Ersetzen Sie verschlissene Teile und beschichten Sie die Matrize bei Bedarf neu.
• Verwenden Sie hochwertige Rohstoffe: Wählen Sie hochwertige Aluminiumlegierungen mit guten Fließfähigkeits- und Oberflächeneigenschaften.
• Optimieren Sie die Beschichtung der Stümpfe: Tragen Sie eine geeignete Formbeschichtung auf, um die Reibung zu verringern und die Oberflächenbeschaffenheit des Gussteils zu verbessern.

4. Blitz

Grat ist überschüssiges Metall, das sich an den Kanten des Gussteils bildet. Die Ursache hierfür ist in der Regel eine unsachgemäße Formklemmung, ein zu hoher Einspritzdruck oder eine Abnutzung der Form. Um Blitzlicht zu reduzieren, können wir:

• Überprüfen Sie die Klemmung der Matrize: Stellen Sie sicher, dass die Matrize richtig eingespannt ist, um Lücken zwischen den Matrizenhälften zu vermeiden. Dies kann durch Überprüfung der Spannkraft und ggf. Anpassung erfolgen.
• Injektionsdruck anpassen: Reduzieren Sie den Einspritzdruck, um eine Überfüllung des Formhohlraums zu vermeiden. Achten Sie jedoch darauf, dass der Druck noch ausreicht, um das Teil vollständig zu füllen.
• Behalten Sie den Würfel bei: Überprüfen Sie die Matrize regelmäßig auf Verschleiß und ersetzen Sie beschädigte Teile. Dies kann dazu beitragen, Grate zu vermeiden, die durch falsch ausgerichtete Matrizenhälften verursacht werden.

5. Fehlläufe

Fehlläufe treten auf, wenn das geschmolzene Aluminium nicht den gesamten Formhohlraum ausfüllt. Dies kann zu einem unvollständigen Teil mit fehlenden Merkmalen führen. Zu den Hauptursachen für Fehlläufe gehören niedrige Temperaturen des geschmolzenen Metalls, langsame Einspritzgeschwindigkeit oder unzureichender Druck. Um Fehlläufe zu vermeiden, können wir:

• Erhöhen Sie die Temperatur des geschmolzenen Metalls: Wie bei Cold Shuts ist es für eine vollständige Befüllung entscheidend, dass das Aluminium die richtige Temperatur hat.
• Passen Sie die Injektionsparameter an: Erhöhen Sie die Einspritzgeschwindigkeit und den Einspritzdruck, um sicherzustellen, dass das geschmolzene Metall alle Teile des Formhohlraums erreichen kann.
• Überprüfen Sie das Matrizendesign: Stellen Sie sicher, dass die Formkonstruktion keine Einschränkungen oder Blockaden aufweist, die den freien Fluss des geschmolzenen Metalls verhindern könnten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Aluminiumdruckguss zwar viele Vorteile bietet, es jedoch wichtig ist, sich der häufigsten Mängel bewusst zu sein und zu wissen, wie man sie beheben kann. Durch die Umsetzung der oben besprochenen Lösungen können wir die Qualität unserer Druckgussteile verbessern und den hohen Ansprüchen unserer Kunden gerecht werden.

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Referenzen

• Campbell, J. (2003). Castings. Butterworth-Heinemann.
• Flemings, MC (1974). Erstarrungsverarbeitung. McGraw - Hill.
  -ASM-Handbuchkomitee. (2008). ASM-Handbuch, Band 15: Casting. ASM International.