Ein praktischer Leitfaden zur Behebung von Druckgussfehlern

Zusammenfassung

Die Fehlerbehebung bei Druckgussfehlern erfordert eine systematische Vorgehensweise zur Identifizierung und Behebung häufiger Unvollkommenheiten wie Porosität, Risse, Fließmarkierungen und Grat. Diese Probleme resultieren typischerweise aus falschen Parametern im Zusammenhang mit Metalltemperatur, Einspritzdruck, Formzustand oder Materialqualität. Der Schlüssel zur effektiven Behebung liegt darin, den spezifischen Fehler systematisch zu diagnostizieren und dessen Ursache gezielt anzugehen, beispielsweise durch die Optimierung des Metallflusses, eine ordnungsgemäße Entlüftung der Gussform oder die Anpassung der Maschineneinstellungen.

Eine systematische Vorgehensweise zur Fehlerbehebung

Die erfolgreiche Behebung von Druckgussfehlern beginnt nicht mit drastischen Änderungen, sondern mit einem logischen Ausschlussverfahren. Bevor man ein komplexes Problem an der Gießform selbst vermutet, ist es entscheidend, eine systematische Abfolge zu befolgen, die zunächst die einfachsten und häufigsten Variablen berücksichtigt. Das Prinzip „einfache Dinge zuerst“ spart Zeit, senkt Kosten und verhindert unnötige Modifikationen teurer Werkzeuge. Ein disziplinierter Ansatz stellt sicher, dass Bediener keine einfache Lösung übersehen, während sie nach einer komplizierten suchen.

Die empfohlene Fehlerbehebungshierarchie beginnt mit den am leichtesten zugänglichen Elementen. Zunächst steht die Sauberkeit im Fokus. Dazu gehört, sicherzustellen, dass die Trennflächen der Form, der Hohlraum und die Auswerferstifte frei von Schmutz, Ablagerungen oder restlichem Grat aus vorherigen Zyklen sind. Ein kleines Metallstück oder Rückstände können verhindern, dass sich die Form richtig schließt, was zu Fehlern wie Graten führt. Dieser erste Schritt ist die schnellste und einfachste Überprüfung und löst das Problem oft sofort.

Als Nächstes bewerten Sie die Verbrauchsmaterialien. Dies beinhaltet die Überprüfung der Qualität und Auftragsweise des Trennmittels. Wird es gleichmäßig aufgesprüht? Wird zu viel oder zu wenig verwendet? Eine ungleichmäßige oder übermäßige Applikation kann Gasporosität, Fließmarken oder Anbackungen verursachen. Nach den Verbrauchsmaterialien richtet sich der Fokus auf die Maschinenparameter. Die Bediener sollten sicherstellen, dass Einstellungen wie Schließkraft, Einspritzgeschwindigkeit, Druck sowie Metall-/Formtemperatur innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs für das jeweilige Bauteil und die verwendete Legierung liegen. Diese Parameter sind oft die Hauptursache für druck- und flussbedingte Fehler.

Erst nachdem diese Schritte ausgeschöpft wurden, sollten komplexere Faktoren in Betracht gezogen werden. Beurteilen Sie die Qualität des Rohmaterials; stellen Sie sicher, dass Barren sauber, trocken und von der richtigen Zusammensetzung sind, um Probleme wie Lunkern oder Risse zu vermeiden. Schließlich, wenn alle anderen Variablen ausgeschlossen wurden, ist es an der Zeit, den Formeinsatz selbst auf Verschleiß, Beschädigungen oder Konstruktionsfehler in den Anguss- und Entlüftungssystemen zu überprüfen. Wenn beispielsweise Grate behoben werden sollen, sollte ein Bediener zunächst die Trennebene reinigen, dann die Schließkraft erhöhen und anschließend die Einspritzgeschwindigkeit anpassen. Erst wenn der Grat weiterhin auftritt, sollte die Form zur Reparatur geschickt werden, ein Vorgang, der in Fachressourcen von Experten bei Dolin Casting .

Fehler durch Metallfluss und Erstarrung

Eine bedeutende Kategorie von Druckgussfehlern entsteht durch Probleme beim Füllen des Formhohlraums sowie bei der anschließenden Abkühlung und Erstarrung des flüssigen Metalls. Diese Unvollkommenheiten stehen in direktem Zusammenhang mit der Wärmeabfuhr, den Strömungsgeschwindigkeiten und dem Druck. Das Verständnis, wie diese Faktoren miteinander interagieren, ist entscheidend, um einige der häufigsten sichtbaren Fehler wie Fließmarken, Kaltverschweißungen, Risse und Schrumpfporosität zu erkennen und zu vermeiden. Jeder dieser Fehler liefert Hinweise darauf, was während des Gusszyklus schiefgelaufen ist.

Fließmarken und Kaltverschweißungen sind eng verwandte Fehler, die durch unzureichende Metallfließfähigkeit oder Temperatur verursacht werden. Fließmarken erscheinen als Streifen oder Muster auf der Oberfläche des Gussstücks, die den Weg des geschmolzenen Metalls nachzeichnen. Kaltverschweißungen sind eine schwerwiegendere Form, bei der sich lineare Linien zeigen, an denen zwei Stränge des geschmolzenen Metalls nicht vollständig miteinander verbunden haben. Diese unvollständige Verbindung erzeugt eine Schwachstelle, die unter Belastung leicht zu einem Riss führen kann. Beide Fehler deuten darauf hin, dass das Metall abgekühlt ist, bevor der Hohlraum vollständig gefüllt und unter Druck gesetzt wurde.

Risse und Schrumpfporosität hingegen sind typischerweise mit der Abkühl- und Erstarrungsphase nach dem Füllen des Hohlraums verbunden. Risse können durch thermische Spannungen infolge einer ungleichmäßigen Abkühlung entstehen, insbesondere bei Bauteilen mit nicht einheitlicher Wanddicke, oder durch übermäßige Kraft während des Ausstoßens. Schrumpfporosität zeigt sich als innere Hohlräume oder Oberflächenvertiefungen (Senken) und tritt auf, wenn nicht genügend geschmolzenes Metall vorhanden ist, um die Volumenabnahme während der Erstarrung des Gussteils auszugleichen. Dies ist häufig ein Problem in dickeren Abschnitten eines Bauteils, die langsamer abkühlen als die umgebenden Bereiche.

Um diese Probleme zu beheben, sind Kombinationen aus Konstruktions-, Material- und Prozessanpassungen erforderlich. Die Optimierung der Geometrie des Bauteils hinsichtlich gleichmäßiger Wanddicke, eine gleichmäßige Vorwärmung der Gießform sowie die Anpassung der Einspritzparameter sind hierbei entscheidende Maßnahmen. Die folgende Tabelle fasst gängige Lösungen für diese Strömungs- und Erstarrungsfehler zusammen.

Fehler durch Gas, Druck und Verunreinigungen

Eine weitere kritische Gruppe von Druckgussfehlern wird durch Faktoren verursacht, die schwerer direkt erkennbar sind: eingeschlossenes Gas, falsche Druckanwendung und Fremdmaterialien in der geschmolzenen Legierung. Fehler wie Gasporosität, Blasen, Gratbildung und Einschlüsse können die strukturelle Integrität und die Oberflächenqualität eines Gussteils erheblich beeinträchtigen. Diese Probleme entstehen oft bereits bei der Aufbereitung des Metalls, am Zustand der Gussform oder an den physikalischen Gegebenheiten beim Befüllen des Hohlraums unter extremem Druck.

Gasporosität ist einer der häufigsten Fehler und zeichnet sich durch kleine Hohlräume oder Blasen aus, die im Metall eingeschlossen sind. Diese Hohlräume schwächen das Bauteil und können ein erhebliches Problem bei Komponenten darstellen, die druckdicht sein müssen. Das Gas kann aus verschiedenen Quellen stammen: Es kann sich um Wasserstoff handeln, der aus der geschmolzenen Aluminiumlegierung selbst freigesetzt wird, um eingeschlossene Luft, die durch einen turbulenten Füllvorgang in das Metall gerät, oder um Gase, die entstehen, wenn das Trennmittel beim Kontakt mit dem heißen Metall verbrennt. Blasen sind eine oberflächennahe Erscheinungsform davon, bei der sich unterhalb der Oberfläche eingeschlossenes Gas ausdehnt und eine erhabene Wölbung auf dem Gussteil erzeugt.

Flash ist ein Fehler, der mit Druck und Formintegrität zusammenhängt. Er tritt als dünnes, unerwünschtes Metallblatt an der Kante eines Gussteils auf, dort, wo die beiden Hälften der Form zusammentreffen. Flash entsteht, wenn geschmolzenes Metall unter hohem Druck aus dem Hohlraum austritt. Dies kann aus mehreren Gründen geschehen: die Schließkraft der Maschine ist zu gering, um die Form geschlossen zu halten, der Einspritzdruck ist zu hoch, die Formoberflächen sind verschlissen oder beschädigt, oder es befindet sich Schmutz, der ein vollständiges Schließen der Form verhindert.

Schlussendlich sind Einschlüsse jegliche Fremdmaterialien, die im Gussstück eingeschlossen werden. Dies können metallische oder nichtmetallische Partikel sein, wie beispielsweise Oxide aus dem geschmolzenen Metall, Rückstände aus dem Ofen oder Verunreinigungen aus Recyclingmaterial. Einschlüsse erzeugen Spannungspunkte innerhalb des Gussteils, die zu vorzeitigem Versagen führen können. Ihre Vermeidung erfordert äußerst sorgfältige Sauberkeits- und Handhabungsverfahren während des gesamten Schmelz- und Gießprozesses.

Fehlerbehebung bei Gasporosität und Blasen

• Häufige Ursachen: Gelöster Wasserstoff in der Schmelze; Feuchtigkeit auf Barren oder Werkzeugen; Turbulenzen beim Einspritzvorgang; übermäßiger oder ungeeigneter Formtrennmittel-Einsatz.
• Effektive Lösungen:
  1. Setzen Sie Entgasungstechniken für das Metall ein, um gelösten Wasserstoff vor dem Gießen zu entfernen.
  2. Stellen Sie sicher, dass alle Metallbarren und Werkzeuge vor der Verwendung vollständig sauber und trocken sind.
  3. Optimieren Sie das Anguss- und Verteilersystem, um einen gleichmäßigen, nicht turbulenten Metallfluss in die Form zu gewährleisten.
  4. Stellen Sie sicher, dass die Entlüftungen der Form frei und korrekt dimensioniert sind, damit eingeschlossene Luft entweichen kann.
  5. Verwenden Sie ein hochwertiges Formtrennmittel und tragen Sie es sparsam und gleichmäßig auf.

Fehlerbehebung bei Anschnitt (Flash)

• Häufige Ursachen: Unzureichende Schließkraft der Maschine; übermäßig hoher Einspritzdruck; abgenutzte oder beschädigte Trennlinien an der Form; Verschmutzungen auf den Formflächen.
• Effektive Lösungen:
  1. Überprüfen und erhöhen Sie die Schließkraft der Maschine, um sicherzustellen, dass sie ausreichend für die Bauteiloberfläche ist.
  2. Reinigen Sie die Trennflächen der Form vor jedem Zyklus.
  3. Reduzieren Sie den Einspritzdruck auf das niedrigste wirksame Niveau.
  4. Führen Sie regelmäßige Wartungsarbeiten an der Form durch, um Verschleiß oder Beschädigungen an den Trennlinien zu reparieren.

Fehler durch Wechselwirkung zwischen Form und Maschine

Die physikalische und thermische Wechselwirkung zwischen der geschmolzenen Legierung, der Stahlform und der Gießmaschine selbst ist eine häufige Fehlerquelle. Probleme wie Verlötungen, Ziehspuren, Heißrissbildung und nicht korrekt zueinander ausgerichtete Teile werden nicht allein durch das Metall verursacht, sondern durch den Zustand und die Ausrichtung der Fertigungsausrüstung. Diese Fehler weisen oft auf einen Bedarf an besserer Wartung, Werkzeuganpassungen oder Änderungen in der Einrichtung und Bedienung von Form und Maschine hin.

Löten tritt auf, wenn die geschmolzene Legierung chemisch mit der Oberfläche des Formhohlraums bindet oder verschmilzt. Dies führt zu rauen Stellen am Gussteil und kann beim Ausstoßen Schäden an der Form verursachen. Die Hauptursachen sind Erosion des Formwerkstoffs durch hohe Temperaturen oder direkten Auftreff des Metallstroms, ein falscher Eisenanteil in der Aluminiumlegierung oder eine raue Oberfläche des Formhohlraums, die dem Metall Halt zum Anhaften bietet.

Zug- und Schürfspuren sind Kratzer oder tiefe Linien auf der Oberfläche des Gussteils, die stets parallel zur Ausstoßrichtung verlaufen. Dieser Fehler ist ein deutlicher Hinweis auf ein Problem beim Entfernen des Teils aus der Form. Typische Ursachen sind ein unzureichender Neigungswinkel (Draft) im Bauteildesign, eine raue oder beschädigte Hohlraumoberfläche, die das Teil festhält, oder nicht richtig ausgerichtete Auswerferstifte, die das Teil ungleichmäßig herausdrücken.

Hitzeprüfung, auch bekannt als thermische Ermüdung, zeigt sich als ein Netz feiner Risse auf der Oberfläche des Werkzeugs, das dann ein entsprechend erhabenes Muster auf die Gussstücke überträgt. Dies ist ein langfristiges Verschleißproblem, das durch die ständigen, schnellen Heiz- und Kühlzyklen verursacht wird, denen das Werkzeug ausgesetzt ist. Fehlende Passgenauigkeit der Teile ist ein weiteres mechanisches Problem, bei dem die beiden Hälften des Werkzeugs nicht perfekt ausgerichtet sind, was zu einem sichtbaren Sprung oder einer Verschiebung entlang der Trennnaht des Bauteils führt. Dies liegt häufig an abgenutzten oder falschen Ausrichtstiften im Werkzeug oder in der Maschine.

Die Vermeidung dieser Fehler erfordert eine konsequente Beachtung der Werkzeugqualität und eine sorgfältige Wartung. Bei kritischen Anwendungen unterstreicht die Zusammenarbeit mit Lieferanten, die auf hochwertige Metallkomponenten spezialisiert sind, die Bedeutung von Präzision von Grund auf. Die Lösungen beinhalten oft sowohl vorbeugende Maßnahmen als auch korrigierende Eingriffe.

• Löten: Um das Anlaufen zu verhindern, ist es entscheidend, die Kühlung der Form in problematischen Bereichen zu verbessern, den Formhohlraum glatt zu polieren und sicherzustellen, dass der Eisenanteil der Legierung im empfohlenen Bereich liegt (typischerweise 0,8 % bis 1,1 %). Die Verwendung eines hochwertigen und ordnungsgemäß aufgetragenen Trennmittels bildet zudem eine entscheidende Barriere.
• Zugang Die Lösung für Zugang besteht darin, die Bauteil- und Formgestaltung zu analysieren. Dies kann die Erhöhung der Auszugswinkel, das Polieren der Hohlraumwände und die Sicherstellung einer ausgewogenen und korrekt funktionierenden Auswerferanlage beinhalten.
• Wärmespannrisse Obwohl Wärmespannrisse bei langen Produktionsläufen unvermeidlich sind, kann ihr Auftreten durch ordnungsgemäßes Vorwärmen der Form vor dem Start, Vermeidung übermäßiger Temperaturschwankungen und die Verwendung von hochwertigem Werkzeugstahl hinausgezögert werden.
• Fehlausgerichtete Teile Dies erfordert eine mechanische Inspektion der Gießform und der Maschine. Die Lösung besteht typischerweise darin, die Druckgussmaschine zu überprüfen und abgenutzte oder falsche Passbolzen sowie Ausrichtstifte auszutauschen, um die korrekte Ausrichtung wiederherzustellen.

Proaktive Strategien für fehlerfreies Druckgussverfahren

Die effektive Fehlerbehebung bei Druckgussfehlern hängt weniger davon ab, einzelne Probleme zu reagieren, sondern vielmehr davon, eine proaktive Qualitätskontrollstrategie aufzubauen. Die Ursachen der meisten Fehler—ob sie mit Temperatur, Druck, Verunreinigung oder mechanischem Verschleiß zusammenhängen—sind miteinander verknüpft. Eine Änderung, die zur Behebung eines Problems vorgenommen wird, wie beispielsweise die Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit zur Beseitigung eines Kaltverschlusses, kann unbeabsichtigt ein anderes Problem verursachen, wie etwa Gratbildung. Daher ist ein ganzheitlicher und systematischer Ansatz für durchgängigen Erfolg unerlässlich.

Die Grundlage dieser Strategie ist eine sorgfältige Prozesssteuerung und regelmäßige Wartung. Dazu gehört die gewissenhafte Reinigung der Formen, ein schonender Umgang mit Rohstoffen zur Vermeidung von Kontamination sowie regelmäßige Inspektionen der Maschine und des Werkzeugs auf Verschleißerscheinungen. Indem ein logischer Fehlerbehebungsablauf verfolgt wird, der bei den einfachsten Variablen beginnt, können Bediener Probleme effizienter lösen und kostspielige, unnötige Eingriffe vermeiden. Letztendlich ergibt sich die Herstellung hochwertiger, fehlerfreier Druckgussteile aus einer Kombination aus robuster Teilekonstruktion, hochwertigem Werkzeug und einem tiefen Verständnis der Prozessparameter.

Häufig gestellte Fragen

1. Welche Fehler treten beim Druckgießen auf?

Häufige Fehler beim Druckgießen lassen sich in Kategorien einteilen. Dazu gehören Strömungs- und Erstarrungsprobleme (Fließspuren, Kaltverschweißungen, Risse, Schrumpfung), Gas- und Druckprobleme (Gasporosität, Blasenbildung, Grat), Kontaminationsfehler (Einschlüsse) sowie Fehler durch Wechselwirkungen zwischen Form und Maschine (Verzinnen, Ziehspuren, Heißrissbildung, Fehlausrichtung der Formhälften).

2. Wie überprüft man Gussfehler?

Die Hauptmethode zur Überprüfung von Gussfehlern ist eine gründliche Sichtprüfung, mit der oberflächliche Mängel wie Risse, Grat, Fließmarkierungen und Einsinkstellen erkannt werden können. Für innere Fehler wie Gas- oder Schrumpfporosität sind möglicherweise fortgeschrittenere Methoden wie Röntgeninspektion oder zerstörende Prüfverfahren erforderlich, um die innere Integrität des Bauteils zu bewerten.

3. Was ist der Gratfehler beim Druckguss?

Grat ist ein häufiger Fehler, bei dem sich ein dünnes, überschüssiges Metallblatt an der Kante eines Gussteils bildet, typischerweise entlang der Trennlinie, wo sich die beiden Hälften der Form treffen. Er entsteht, wenn geschmolzenes Metall unter hohem Druck aus dem Formhohlraum austritt, oft verursacht durch unzureichende Schließkraft, eine abgenutzte Form oder Verschmutzungen auf der Formoberfläche.

4. Was sind die sieben Gussfehler?

Während es viele Arten von Gussfehlern gibt, gehören sieben davon zu den häufigsten: Gasporosität, Schrumpfporosität, Risse, Gratbildung, Kaltverschweißungen, Fließmarkierungen und Verlötungen. Diese Fehler umfassen eine breite Palette an Ursachen, die von Problemen mit der Metalltemperatur und dem Gasgehalt bis hin zu Problemen mit dem Einspritzdruck und dem Zustand der Gießform reichen.