TL;DR

Lekdetectie voor spuitgietbehuizingen is een cruciaal kwaliteitscontroleproces dat bedoeld is om microscopische defecten zoals porositeit en barsten op te sporen voordat montage plaatsvindt. Deze preventieve stap is essentieel om de integriteit van componenten en de betrouwbaarheid van het product te waarborgen. De meest gebruikte en zeer nauwkeurige methode is drukvaltesten, waarbij perslucht wordt gebruikt om lekkages te detecteren en kostbare downstreamfouten in de productie te voorkomen.

Het belang van lekdetectie bij spuitgieten

In de productie, met name binnen de automobiel- en industriële sectoren, is de integriteit van elk onderdeel van het grootste belang. Door spuitgieten vervaardigde onderdelen, zoals motorblokken, transmissiebehuizingen en elektronische behuizingen, vormen de basis van talloze complexe constructies. Het spuitgietproces zelf kan echter kwetsbaarheden introduceren. Lektesten zijn een niet-destructieve kwaliteitscontroleprocedure die de integriteit van deze onderdelen verifieert door gebreken op te sporen die hun functie kunnen verstoren. Het vroegtijdig detecteren van dergelijke problemen, voordat er meer waarde wordt toegevoegd door middel van bewerking of assemblage, is een hoeksteen van efficiënte en kosteneffectieve productie.

Gezagete metalen, met name aluminium, zijn gevoelig voor gebreken zoals porositeit, scheuren en andere oneffenheden die lekpaden kunnen veroorzaken. Porositeit verwijst naar microscopische holtes of gaatjes binnen het metaal, een natuurlijk bijproduct van het gietproces dat kan leiden tot het ontsnappen van vloeistoffen of gassen. Warmverscheuringen of scheuren kunnen eveneens ontstaan tijdens het afkoelen van het gietstuk. Zonder grondig testen kunnen deze fouten leiden tot catastrofale mislukkingen in het eindproduct, zoals olielekkage in een motor, verlies van koelvloeistof in een behuizing van een EV-batterij, of vochtopname die gevoelige elektronica beschadigt. Door deze mogelijke fouten op de productielijn te detecteren, kunnen fabrikanten dure garantiereclamaties, productterugroepingen en schade aan de reputatie van hun merk voorkomen.

De businesscase voor het implementeren van een robuust lektestprotocol is duidelijk. Het verbetert direct de procesefficiëntie door defecte onderdelen vroegtijdig te detecteren, de afvalpercentages te verlagen en knelpunten in bewerkings- en assemblagelijnen te voorkomen. Bovendien kunnen de gegevens die worden verzameld tijdens lektesten worden gebruikt om het gietproces zelf te verfijnen, waardoor de oorzaken van porositeit kunnen worden geïdentificeerd en gecorrigeerd. Naarmate industrieën overstappen op complexere en hogere prestaties leverende ontwerpen, zoals in elektrische voertuigen waar behuizingen gevoelige elektronica moeten beschermen tegen waterbinnendringing, is de vraag naar geverifieerde, lekvrije componenten nog nooit zo groot geweest. Het waarborgen van componentkwaliteit is een gedeelde verantwoordelijkheid binnen de supply chain, waarbij leveranciers van metalen onderdelen van hoge integriteit een cruciale rol spelen. Bedrijven die nauwkeurig ontworpen auto smeedstukken dragen bij aan een betrouwbaarder eindproduct door vanaf het begin de focus te leggen op materiaalsterkte en productie zonder gebreken.

Veelgebruikte methoden voor lektesten van spuitgietingen

Het selecteren van de juiste lekdetectiemethode is cruciaal en hangt af van factoren zoals de grootte van het onderdeel, de vereiste gevoeligheid (afkeurlekkageraantal) en de productiecyclus tijd. Verschillende beproefde technieken worden in de industrie gebruikt, elk met duidelijke voordelen voor verschillende toepassingen. Deze methoden zijn ontworpen om betrouwbare, reproduceerbare en meetbare resultaten te leveren, zodat elk component voldoet aan strenge kwaliteitseisen.

De drie meest gebruikte methoden voor het testen van spuitgietbehuizingen zijn Drukval, Bellenlekdetectie en Tracergasdetectie. Elk werkt volgens een ander principe om lekkages op te sporen, van eenvoudige visuele bevestiging tot zeer gevoelige gasanalyse.

Druk Daling Test

Drukdaling is de meest voorkomende en breed vertrouwde methode voor het testen van spuitgietcomponenten. Het proces is eenvoudig maar zeer effectief: het onderdeel wordt afgesloten, gevuld met lucht tot een specifieke steldruk en vervolgens geïsoleerd van de luchtleiding. Een zeer gevoelige druktransducer meet vervolgens de interne druk gedurende een bepaalde periode. Elke daling van de druk geeft aan dat lucht ontsnapt via een lek. Deze drukverandering kan worden omgezet in een volumetrische lektemeting (bijvoorbeeld standaard kubieke centimeter per minuut of sccm) om te bepalen of het onderdeel geslaagd is of niet. De populariteit komt voort uit de nauwkeurigheid, eenvoudige automatisering en de kwantitatieve resultaten die worden geleverd, waardoor het ideaal is voor productielijnen met hoge volumes. Een variatie, vacuüm daling, gebruikt hetzelfde principe maar past een vacuüm toe in plaats van overdruk.

Bellenlektest

De bellenlektest is de eenvoudigste en meest intuïtieve methode. Bij dit proces wordt het onderdeel opgeladen met perslucht en vervolgens ondergedompeld in een watertank. Indien er een lek aanwezig is, zal zichtbaar een stroom bellen ontsnappen uit de locatie van het defect, wat direct en duidelijk aangeeft dat er een lek is en waar dit zich bevindt. Hoewel deze methode goedkoop en eenvoudig uit te voeren is, is zij sterk afhankelijk van de waarneming door de operator en minder gevoelig dan andere technieken. Ze wordt vaak gebruikt voor minder kritieke toepassingen of als voorlopige diagnosemethode.

Lekdetectie met tracergas

Voor toepassingen die de hoogste gevoeligheid vereisen, is lekdetectie met tracergas de voorkeur. Deze techniek maakt gebruik van een gas, meestal helium, dat zeer kleine moleculen heeft die in staat zijn om microscopische lekpaden te doordringen waar lucht mogelijk niet doorheen komt. Bij een veelgebruikte opstelling wordt het onderdeel in een afgesloten kamer geplaatst, die vervolgens gevuld wordt met een heliummengsel. Aan de binnenkant van het onderdeel wordt vacuüm getrokken en een detector meet of er heliummoleculen vanuit de kamer naar binnen migreren. Deze methode is uitzonderlijk nauwkeurig voor het detecteren van porositeit en wordt niet beïnvloed door temperatuur- of volumeveranderingen van het onderdeel, in tegenstelling tot luchtgebaseerde tests. Het is essentieel voor kritieke componenten in de automotive- en aerospaceindustrie, zoals geavanceerde transmissiebehuizingen met extreem lage lekrate-eisen.

Problemen oplossen: Veelvoorkomende oorzaken van lektestfouten

Wanneer een onderdrukgegoten behuizing een lektest niet haalt, is het essentieel om de oorzaak efficiënt te diagnosticeren om productiestilstand en verspilling tot een minimum te beperken. Fouten kunnen over het algemeen worden toegeschreven aan één van drie categorieën: materiaaldefecten die inherent zijn aan het gietstuk, schade veroorzaakt tijdens de verwerking, of fouten in de testprocedure zelf. Een systematische aanpak van probleemoplossing kan het probleem snel isoleren en leiden tot een duurzame oplossing.

Het meest voorkomende materiaaldefect is abnormale porositeit. Hoewel een zekere mate van microscopische porositeit verwacht wordt bij spuitgietstukken, kunnen grotere of onderling verbonden poriën lekpaden vormen. Deze ontstaan vaak door problemen in het spuitgietproces, zoals ingesloten gassen of krimp tijdens het afkoelen. Op dezelfde manier kunnen scheuren of warmtescheuren in het materiaal ontstaan tijdens het stollen. Deze soort defecten vereisen aanpassingen aan de spuitgietparameters, zoals injectiedruk, temperatuur of matrijzontwerp, om op te lossen.

Zelfs een perfect gegoten onderdeel kan defect raken als het beschadigd raakt tijdens het verder verwerken en machinaal bewerken. Het laten vallen van onderdelen, onjuist stapelen of onvoldoende vastklemmen tijdens CNC-bewerking kan barsten veroorzaken of afdichtingsvlakken vervormen. Deze door handmatig hanteren veroorzaakte fouten benadrukken het belang van correcte procedures gedurende de gehele productieketen, niet alleen tijdens het gieten. Een grondige visuele inspectie van defecte onderdelen kan vaak krassen, deuken of andere tekenen van fysieke schade onthullen die duiden op een probleem bij het hanteren.

Ten slotte kan de test zelf de oorzaak zijn van het falen. Deze worden vaak "valse mislukkingen" genoemd en kunnen bijzonder frustrerend zijn, omdat ze leiden tot het weggooien van goede onderdelen. Veelvoorkomende oorzaken zijn een onjuiste afdichting tussen de testinrichting en het onderdeel, verkeerde testparameters (bijvoorbeeld druk of tijd), of omgevingsfactoren zoals temperatuurschommelingen. Een onderdeel dat nog warm is van een wascyclus kan ervoor zorgen dat de lucht erin tijdens de test afkoelt, waardoor een drukverlies ontstaat dat lijkt op een lek. Het opzetten van een stabiele, reproduceerbare testomgeving en regelmatig controleren van de testopstelling met een gekalibreerd lekstandaard zijn cruciaal om deze kostbare fouten te voorkomen.

Inzicht in lektestnormen en best practices

Om consistentie, nauwkeurigheid en betrouwbaarheid te waarborgen bij lekdetectie, houden fabrikanten zich aan erkende industrienormen en best practices. Deze richtlijnen bieden een kader voor het uitvoeren van reproduceerbare tests en het kalibreren van apparatuur, wat essentieel is om de kwaliteitscontrole over verschillende productielijnen en locaties heen te handhaven. Het begrijpen van deze principes helpt organisaties bij het opbouwen van robuuste en betrouwbare testprocedures.

Een kernbegrip op dit gebied is de "lekkennorm". Dit is geen document, maar een fysiek apparaat — een gekalibreerde, gesimuleerde lek die wordt gebruikt om te verifiëren dat de apparatuur voor luchtlekdetectie correct functioneert. Door het systeem te testen met een bekend lekpercentage, kunnen operators ervoor zorgen dat hun metingen nauwkeurig en betrouwbaar zijn. Dit kalibratieproces is een fundamentele best practice voor elke kwantitatieve lekdetectiemethode zoals drukval of massastroom.

Hoewel er geen enkele, universele standaard is voor alle lekdetectietests op spuitgietdelen, publiceren verschillende normalisatie-organisaties zoals ASTM (American Society for Testing and Materials) en ASME (American Society of Mechanical Engineers) wel normen voor lekdetectie in specifieke contexten. De SERP vermeldt bijvoorbeeld ASME B31.3 voor leidingen en ASTM F2338 voor verzegelde verpakkingen. Hoewel deze niet direct bedoeld zijn voor spuitgietstukken, illustreren ze hoe genormaliseerde procedures worden ontwikkeld om veiligheid en prestaties in verschillende industrieën te waarborgen. De algemene procedure voor een drukgebaseerde lekdetectietest bestaat uit het blootstellen van het onderdeel aan druk (of vacuüm), het meten van de verandering over tijd en het analyseren van het resultaat tegen een vooraf gedefinieerde grens.

Het volgen van best practices is cruciaal om zinvolle resultaten te behalen. Dit omvat het zorgen dat onderdelen een stabiele temperatuur hebben voorafgaand aan het testen, om valse metingen te voorkomen. Afdichtingsoppervlakken moeten schoon en vrij van vuil zijn, zodat de klemmen een perfecte afdichting kunnen creëren. Bovendien is het essentieel om de juiste testmethode en parameters te kiezen voor de specifieke toepassing. Door nauwkeurige kalibratie van apparatuur te combineren met gedisciplineerde procedures, kunnen fabrikanten een lekdetectieprogramma opzetten dat niet alleen gebreken opspoort, maar ook waardevolle gegevens levert voor continue procesverbetering.

Veelgestelde vragen over lekdetectie bij spuitgieten

1. Wat is de ASTM-norm voor lekdetectie?

Een vaak genoemde norm is ASTM F2338-24, een standaardtestmethode voor niet-destructieve lekdetectie in verpakkingen met behulp van vacuümverval. Hoewel deze niet specifiek is voor spuitgietstukken, is het een voorbeeld van een consensusnorm die wordt erkend door instanties zoals de FDA om de integriteit van verpakkingen te waarborgen.

2. Wat is de ASME-norm voor lekdetectie?

ASME biedt tal van normen aan met betrekking tot drukvaten en leidingen. Bijvoorbeeld, ASME B31.3 voor procesleidingen staat een eerste inbedrijfstelling lekdetectie toe waarbij het systeem onder druk wordt gezet met het procesmedium bij bedrijfsdruk om op lekkages te controleren, als alternatief voor hydrostatische of pneumatische tests in bepaalde toepassingen.

3. Wat is een norm voor lekdetectie?

In de context van instrumentcalibratie is een leknorm (of stromingsnorm) een fysiek onderdeel met een nauwkeurig gekalibreerde, gesimuleerde lekopening. Het wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de apparatuur voor luchtlekdetectie betrouwbare en accurate resultaten levert, door de meetcapaciteit te verifiëren tegen een bekende leksnelheid.

4. Wat is de procedure voor lekdetectie?

Een typische procedure voor een luchtgebaseerde lekdetectie bestaat uit het afsluiten van het testobject en het toepassen van druk of vacuüm. Het systeem meet vervolgens de drukverandering over een bepaalde periode. Deze drukverandering wordt geanalyseerd om te bepalen of deze de aanvaardbare grens overschrijdt, wat wijst op een lek. Deze methode is gebruikelijk omdat deze gemakkelijk kan worden geautomatiseerd.