Analyse der Schrumpfung von Aluminiumdruckguss

Die Schrumpfung beim Aluminiumdruckguss ist die Nettovolumenänderung, die auftritt, wenn flüssiges Metall erstarrt und abkühlt – sie zeigt sich als innere Hohlräume, Oberflächenvertiefungen, heiße Risse oder Maßabweichungen.

Es ist der wichtigste Faktor für die Porosität, Verlust der mechanischen Integrität, Nacharbeit und Ausschuss bei Aluminiumdruckgussteilen.

Um den Schwund zu kontrollieren, muss man sich mit dem befassen Physik (Erstarrung und Fütterung), Die Design (Tor, Aufteilung, thermische Pfade) und die Verfahren (Schmelzenqualität, Schussprofil, Hohlraumdruck oder Vakuum).

Die moderne Praxis kombiniert gezielte Geometrieänderungen, Steuerung des Hohlraumdrucks und physikbasierte Simulation, um die Schrumpfung auf ein akzeptables Maß zu begrenzen, vorhersehbare Niveaus.

1. Einführung – Warum Schrumpfung beim Druckguss wichtig ist

In Druckguss, Metall wird unter hohem Druck in eine Stahlform eingespritzt und erstarrt dann schnell.

Schrumpffehler verringern den wirksamen Querschnitt, Leckpfade in Druckteilen erzeugen, Samenermüdungsrisse, und erschweren die Bearbeitung und Endbearbeitung.

Denn Druckguss zielt oft auf dünnwandige Bereiche ab, maßhaltige Bauteile, Selbst kleine Lunker oder örtliche Heißrisse können ein Teil unbrauchbar machen.

Früh, Eine systematische Schrumpfungsanalyse reduziert Iterationen, kostspielige Werkzeugänderungen und Garantierisiken.

2. Die Physik des Schrumpfens: Erstarrung, thermische Kontraktion und Fütterung

Es gibt drei miteinander verbundene physikalische Phänomene:

1. Erstarrung (Phasenwechsel) Schwindung — wenn flüssig → fest, nimmt das Materialvolumen ab;
   die letzten Regionen, die einfrieren (Hot Spots) muss mit flüssigem Metall gespeist werden, sonst bilden sich Lunker. Die Erstarrungsschrumpfung ist von wesentlicher Bedeutung für die Thermodynamik und den Erstarrungsbereich der Legierung.
2. Thermische Kontraktion von massivem Metall – Wenn der Feststoff von seinem Solidus auf Raumtemperatur abkühlt, zieht er sich weiter zusammen (lineare Kontraktion).
   Dies wird normalerweise mit technischen Schrumpfungsfaktoren gehandhabt (Muster-/Matrizenskalierung).
3. Nahrungsaufnahme und interdendritischer Fluss – im Mikromaßstab, Dendritische Netzwerke versuchen, Restflüssigkeit einzufangen;
   wenn Druck- und Förderwege nicht ausreichen, interdendritische Schrumpfungen verschmelzen zu makroskopischen Hohlräumen. Wenn Gas vorhanden ist, Diese Hohlräume können mit Gas gefüllt oder mit Doppelfilm ausgekleidet sein und viel schädlicher sein.

Diese Prozesse sind zeitabhängig und interagieren mit thermischen Gradienten: Richtung und Geschwindigkeit der Wärmeentnahme bestimmen, wo sich die letzte Flüssigkeit befindet und wo sich somit Schrumpfungsfehler bilden.

Simulation und Werkzeuginnendrucküberwachung sind unerlässlich, um diese zeitlichen Wechselwirkungen aufzudecken.

3. Arten von Schrumpffehlern und wie man sie erkennt

Nachfolgend sind die häufigsten schrumpfungsbedingten Mängel aufgeführt, die auftreten Aluminium-Druckguss, in einem ingenieurfreundlichen Format beschrieben: wie der Defekt aussieht (Morphologie), wo es normalerweise erscheint, warum es entsteht (Ursachen), Und wie man es erkennt oder bestätigt.

Nutzen Sie die Morphologie + Standort + Prozessdaten (Hohlraumdruckspur, RPT/DI schmelzen, Schussprofil) gemeinsam das richtige Mittel finden.

Makro-Schrumpfkavität (Massenschrumpfung)

• Morphologie: Groß, oft kantiger oder facettierter Hohlraum(S). Es kann sich um einen einzelnen zentralen Hohlraum oder um mehrere gruppierte Hohlräume mit relativ scharfen Innenflächen handeln.
• Typische Orte: Dicke Bosse, schwere Masseninseln, Verbindungen von Rippen/Wänden, Kernkreuzungen – Bereiche, die zuletzt einfrieren.
• Ursache: Unzureichende Flüssigkeitszufuhr zu schweren Abschnitten (blockierter oder fehlender Zufuhrweg), vorzeitige Erstarrung des Einspeisebereichs, oder unzureichender Hohlraumdruck während der Enderstarrung.
• Wie erkennt man / erkennen: Beim Schneiden sichtbar; Im Röntgenbild oder CT leicht als großer Hohlraum erkennbar. Kann zu einem Absinken der Oberfläche direkt über dem Hohlraum führen.
  Korreliert mit Hot-Spot-Vorhersagen der Simulation und einer fallenden Hohlraumdruckkurve während des letzten Erstarrungsintervalls.
• Sofortige Kontrolle: CT/Röntgen; Überprüfen Sie die zuletzt eingefrorene Karte aus der Simulation; Überprüfen Sie die Haltezeit des Hohlraumdrucks.

Interdendritisch (Netzwerk) Schwindung

• Morphologie: Bußgeld, irregulär, miteinander verbundene Porosität, die dendritischen Armmustern folgt – sieht eher wie eine poröse Zone als wie ein einzelner Hohlraum aus.
• Typische Orte: Zuletzt eingefrorene Regionen (Dick/Dünn-Übergänge, Filetwurzeln, innere Rippen).
• Ursache: Großer Brei (halbfest) Zone aufgrund des Gefrierbereichs der Legierung oder der langsamen Abkühlung; interdendritische Flüssigkeit kann nicht zugeführt werden, weil die Strömungswege verstopft sind oder der Druck nicht ausreicht.
• Wie erkennt man / erkennen: Die Metallographie zeigt Poren entlang der Dendritenarme; CT kann ein verteiltes Porennetzwerk zeigen; Mechanische Ermüdungsproben zeigen eine verkürzte Lebensdauer.
  Korreliert mit niedrigem Verstärkungsdruck oder kurzer Haltezeit.
• Sofortige Kontrolle: Schneiden Sie die Probe und untersuchen Sie die Mikrostruktur; Überprüfen Sie das Intensivierungsprofil und die Sauberkeit der Schmelze.

Oberflächenspüle / Einfallstellen

• Morphologie: Lokalisierte Oberflächenvertiefung, Grübchen oder flache Vertiefung auf der Außenfläche; kann subtil oder ausgeprägt sein.
• Typische Orte: Breite, flache Gesichter, Versiegelungsflächen, bearbeitete Gesichter in der Nähe von Bossen.
• Ursache: Schwindungshohlraum unter der Oberfläche in der Nähe der Haut oder unzureichende lokale Zuführung während der Erstarrung.
• Wie erkennt man / erkennen: Sichtprüfung, taktiles Gefühl, Profilometer- oder CMM-Messung für Dimensionseinfluss; Röntgen/CT bestätigt Hohlraum unter der Oberfläche.
• Sofortige Kontrolle: Zerstörungsfreier Oberflächenscan; Abschnitt bei Bedarf; Erwägen Sie eine Erhöhung des Bearbeitungsbestands, wenn die Neukonstruktion nicht sofort erfolgt.

Heißes Reißen / Erstarrungsrissbildung

• Morphologie: Lineare oder verzweigte Risse, manchmal mit oxidierten Innenräumen, oft entlang von Korngrenzen oder spät erstarrenden interdendritischen Regionen.
• Typische Orte: Scharfe Ecken, eingeschränkte Filets, Übergänge von dünn nach dick, oder wo Kerne/Matrizen die Kontraktion hemmen.
• Ursache: Zugspannung im halbfesten Zustand, wenn das Material nicht frei kontrahieren oder von flüssigem Metall gespeist werden kann.
• Wie erkennt man / erkennen: Auf der Oberfläche sichtbar; verstärkt durch Farbeindringmittel; Metallographie zeigt Risse durch halbfeste Mikrostruktur; Die Simulation kann Zonen mit hoher thermischer Belastung vorhersagen.
• Sofortige Kontrolle: Sicht-/Farbtest; Beurteilung der Trennlinie und der Kernunterstützung; Erwägen Sie das Hinzufügen von Filets, Erleichterungen, oder Feed-Pfade.

Rohr / Mittellinienschrumpfung in Zuführungen/Angusskanälen

• Morphologie: Längliche axiale Hohlräume in den Angusskanälen, falsch, oder Feeder, die sich entlang der Länge verjüngen können.
• Typische Orte: Tore, Läufer, Angüsse und alle beabsichtigten Feeder-Volumina.
• Ursache: Die Geometrie des Speisers ist unzureichend oder der Speiser verfestigt sich vorzeitig; Unzureichende Speisermasse im Verhältnis zur Gussmasse.
• Wie erkennt man / erkennen: Im Röntgenbild/CT wird ein axialer Hohlraum sichtbar; Beim Beschneiden wird ein Hohlraum im Läufer sichtbar; Neugestaltung oder Vergrößerung des Feeders empfohlen.
• Sofortige Kontrolle: Überprüfen Sie das Anguss-/Feedervolumen im Vergleich zur Gussmasse; simulieren die Erstarrung des Speisers.

Isolierte Mikroschrumpftaschen

• Morphologie: Klein, diskrete Hohlräume, unregelmäßige Form; größer als Gasblasen, aber kleiner als Makrohohlräume.
• Typische Orte: Um Einschlüsse herum, in der Nähe von Kernabdrücken, oder lokale thermische Anomalien.
• Ursache: Lokale Behinderung des Futters (Oxid-Bifilm, Aufnahme) oder abrupte lokale Abkühlungsunterschiede.
• Wie erkennt man / erkennen: CT-Bildgebung oder gezielte Metallographie; kann mit Einschluss-Hotspots in der Schmelze korrelieren.
• Sofortige Kontrolle: Sauberkeit schmelzen (Filtration/Fluxung), lokale Kälte-/Isolierungsanpassungen.

4. Quantitative Daten & typische Schrumpfzugaben

Zuverlässige Zahlen ermöglichen es Designern und Prozessingenieuren, fundierte Kompromisse einzugehen. Bei den unten aufgeführten Werten handelt es sich um technische Richtwerte (mit Legierung validieren- sowie werkzeugspezifische Simulations- und Lieferantendaten).

Schlüsselzahlen

• Typische Gesamtschrumpfung (Druckguss, linear): Industriepraxis platziert Praxis linear Schwindung (Muster-/Matrizenskalierung) und lokale volumetrische Änderung im Bereich von 0.5% Zu 1.2% für gewöhnlichen Druckguss Aluminiumlegierungen (z.B., A380, Al-Si-Gesenklegierungen). Verwenden Sie, sofern verfügbar, legierungsspezifische Werte.
• Erstarrung (latent) Schwindung: Die Volumenänderung zwischen Flüssigkeit und Feststoff kann bei Aluminiumlegierungen groß sein – in der Größenordnung von ≈6 % (Größenordnung) während der Verfestigung (Deshalb sind Fütterung und Druckausgleich unerlässlich).
• Muster-/Matrizenzugabepraxis: Druckgussteile erfordern im Vergleich zum Sandguss eine kleine lineare Skalierung;
  Konstruktionsleitfäden und Druckguss-Spezifikationsdokumente geben die genauen linearen Toleranzen und das empfohlene Bearbeitungsmaterial an. Befolgen Sie die Richtlinien Ihres Formenbauers und branchenübliche Tabellen für mm/m-Zugaben.
  Bei der Werkzeugkonstruktion sollten typische Richtlinien für die Druckgusskonstruktion und Musterzugabereferenzen herangezogen werden.
• Hohlraumdruck (Intensivierung) Reichweite: HPDC-Maschinen wenden üblicherweise eine Intensivierung an (Hohlraumquetschung) Drücke in der ~10–100 MPa Bereich, um Metall in Zonen zu verpacken, in denen es zuletzt gefriert, und die Schrumpfung zu reduzieren; Der verwendete effektive Druck hängt von der Teilegeometrie ab, Legierungs- und Werkzeugfähigkeit.
  Durch die Aufrechterhaltung des Drucks während des letzten Erstarrungsintervalls werden Lunker deutlich reduziert.
• Kontrolle der Schmelzequalität (RPT / AUS): Reduzierter Drucktest (RPT) Dichteindexwerte werden als Indikator für die Reinheit der Schmelze und den Gasgehalt verwendet.
  Akzeptable DI-Ziele variieren je nach Kritikalität; Viele Produktionsbetriebe streben danach DI ≤ ~2–4 % für kritische Gussteile (niedrigerer DI = sauberere Schmelze und geringere Fehlerneigung).

5. Schlüsselfaktoren – Schrumpfung beim Aluminiumdruckguss

Die Schrumpfung beim Aluminiumdruckguss ist ein Phänomen, das mehrere Faktoren berücksichtigt.

Im Folgenden liste ich die wichtigsten ursächlichen Faktoren auf, erklären Wie Jeder von ihnen treibt die Schrumpfung voran, geben praktische Indikatoren Sie können überwachen, und vorschlagen gezielte Abhilfemaßnahmen Sie können sich bewerben.

Verwenden Sie diese als Checkliste, wenn Sie ein Schrumpfungsproblem diagnostizieren oder einen Guss mit geringem Schrumpfungsrisiko entwerfen.

Legierungschemie & Erstarrungsbereich

Wie wichtig es ist: Legierungen mit breitem Gefrierpunkt (matschig) Bereich entwickeln ein ausgedehntes halbfestes Intervall, in dem interdendritische Flüssigkeit fließen muss, um die Schrumpfung zu fördern.
Je größer die matschige Zone, desto wahrscheinlicher ist die interdendritische Schrumpfung und Netzwerkporosität.
Indikatoren: Legierungsbezeichnung (z.B., Al-Si-Eutektikum vs. untereutektisches vs. übereutektisches), Simulationsvorhergesagte breiige Dicke.
Schadensbegrenzung: Wählen Sie nach Möglichkeit Legierungen mit günstigem Erstarrungsverhalten für die Teilegeometrie; wobei die Wahl der Legierung festgelegt ist, Verwalten Sie die Zuführwege und wenden Sie zum Ausgleich Hohlraumdruck/Haltezeit an.

Abschnittsdicke und Geometrie (thermische Massenverteilung)

Wie wichtig es ist: dicke Inseln (Chefs, Pads) haben eine hohe thermische Masse und kühlen langsam ab → gefrieren zuletzt → lokale Lunker.
Abrupte Dickenänderungen erzeugen Hotspots und Spannungskonzentrationen, die zu Heißrissen führen.
Indikatoren: CAD-Querschnittskarte, Hotspot-Karte für thermische Simulation, wiederkehrender Fehlerort.
Schadensbegrenzung: Design für gleichmäßige Abschnittsdicke; Fügen Sie Rippen hinzu, anstatt die Abschnitte dicker zu machen; wenn dicke Masse unvermeidbar ist, Fügen Sie lokale Feeder hinzu, Schüttelfrost, oder verschieben Sie den Anschnitt, um den schweren Abschnitt zu beschicken.

Gating, Läufer, und Zuführsystemdesign

Wie wichtig es ist: Eine schlechte Torplatzierung oder zu kleine Angusskanäle verhindern eine effektive Zuführung zu den Regionen, in denen es zuletzt gefriert.
Turbulente Tore verursachen eine Oxidfaltung (Bifilme) die den interdendritischen Fluss behindern.
Indikatoren: Die Simulation zeigt, dass der letzte Gefrierpunkt nicht mit dem Tor/Laufrad ausgerichtet ist; Qualitätsprobleme konzentrierten sich außerhalb des Zufuhrpfads.
Schadensbegrenzung: Platzieren Sie Tore, um die schwersten Abschnitte direkt zu beschicken, sanfte Läuferübergänge, Verwenden Sie ggf. einen tangentialen oder laminaren Eintritt, Dazu gehören Überläufe oder Opferreservoirs im Angusssystem.

Hohlraumdruck / Zeitpunkt und Ausmaß der Intensivierung (HPDC-Steuerung)

Wie wichtig es ist: Das Anlegen und Aufrechterhalten von Druck in der Kavität während der letzten Erstarrungsphase drückt die Flüssigkeit in den interdendritischen Raum und reduziert Schrumpfungshohlräume. Zu geringer oder vorzeitiger Druckabbau führt zur Bildung von Hohlräumen.
Indikatoren: Hohlraumdruckspuren (Druckabfall während des letzten Gefrierintervalls), Zusammenhang zwischen Niederdruckhaltung und Porosität.
Typische Verstärkungsbereiche sind maschinen-/teilabhängig (Die technische Praxis erstreckt sich über mehrere zehn MPa).
Schadensbegrenzung: Melodie-Intensivierung starten, Größe und Haltezeit mithilfe von Sensorrückmeldung; Verwenden Sie eine Regelung mit geschlossenem Regelkreis, um den Druck bis zur endgültigen Erstarrung aufrechtzuerhalten.

Schmelztemperatur (Überhitzung) und Schmelzhandhabung

Wie wichtig es ist: Übermäßige Überhitzung erhöht die Wasserstofflöslichkeit und die Oxidbildung; Eine zu geringe Überhitzung erhöht das Risiko von Fehlläufen/Kaltabschaltungen und lokalem vorzeitigem Einfrieren, wodurch die Zufuhrwege isoliert werden.
Eine erhöhte Überhitzung verlängert auch die Zeit bis zur Keimbildung und kann das Schrumpfverhalten verändern.
Indikatoren: Thermometerprotokolle schmelzen, Temperaturvariabilität von Schuss zu Schuss, RPT/DI-Spitzen. Typische Druckguss-Schmelztemperaturen werden je nach Legierung und Maschine eingestellt (Validieren Sie dies anhand Ihres Legierungsdatenblatts).
Schadensbegrenzung: Definieren und steuern Sie das optimale Temperaturband für die Schmelze; Verkürzung der Haltezeit; Halten Sie strenge Ofen- und Pfannenpraktiken ein; Verwenden Sie die Thermoelementprotokollierung für SPC.

Sauberkeit schmelzen, Wasserstoffgehalt, Filtration und Bifilme

Wie wichtig es ist: Oxide, Doppelfilme und Einschlüsse verstopfen mikroskopisch kleine Zufuhrkanäle und dienen als Keimbildungsstellen für die Schrumpfungskoaleszenz.
Ein hoher Wasserstoffgehalt erhöht die Porenkeimbildung in der interdendritischen Flüssigkeit.
Indikatoren: erhöhte DI/RPT-Werte, visuelle Schlacke, CT zeigt mit Oxid ausgekleidete Poren.
Schadensbegrenzung: robuste Entgasung (rotierend), Fluxen/Skimming, Keramikfiltration im Gießstrang, Kontrollieren Sie die Schrott- und Flussmittelkompatibilität.
Streben Sie nach niedrigen DI-Werten (Shopspezifische Ziele; Übliche kritische Ziele sind DI ≤ ~2–4).

Gießen / Schussdynamik – Turbulenz und Füllmuster

Wie wichtig es ist: Durch Turbulenzen beim Füllen bilden sich Oxidhäute in der Schmelze (Bifilme) und zieht Lufteinschlüsse mit sich, die später die Nahrungsaufnahme blockieren. In HPDC, Eine falsche Inszenierung von langsamen/schnellen Aufnahmen verschlimmert dies noch.
Indikatoren: sichtbare Oxidfilme auf beschnittenen Toren, unregelmäßige Porositätsmorphologie (gefaltete Poren), Simulation, die turbulente Füllung zeigt.
Schadensbegrenzung: Entwerfen Sie das Schussprofil so, dass eine ruhige Anfangsfüllung gefolgt von einer kontrollierten schnellen Füllung erfolgt, glatte Torübergänge, und warten Sie die Hardware der Schusskammer und des Kolbens.

Die Temperatur, Kühlung und Wärmemanagement

Wie wichtig es ist: Eine ungleichmäßige Verteilung der Düsentemperatur verändert die Erstarrungspfade; Kalte Stellen können zu einer vorzeitigen Verfestigung von Speisern oder Anschnitten führen; Heiße Stellen bilden Taschen, in denen es zuletzt gefriert.
Indikatoren: die Thermoelementkarten, Wärmebild zeigt Ungleichgewicht, Wiederkehrendes Defektmuster, ausgerichtet auf die Chip-Region.
Schadensbegrenzung: Kühlkreisläufe neu gestalten (konforme Kühlung, wo möglich), Thermoeinlagen oder Chills hinzufügen, backen und die Matrize unter konstanter Temperaturkontrolle halten, und die Lebensdauer/den Verschleiß der Matrize überwachen.

Kerndesign, Kernunterstützung und Belüftung (einschließlich Kernfeuchtigkeit)

Wie wichtig es ist: schwach unterstützte Kerne verschieben sich beim Gießen, Dadurch verändert sich die lokale Schnittdicke und es entstehen Hotspots.
Feuchtigkeit oder flüchtige Bindemittel in den Kernen erzeugen Gas, das die Zuführung stört und zu feinen Löchern auf der Oberfläche führen kann, die eine tiefere Schrumpfung verdecken.
Indikatoren: Lokalisierte Schrumpfung um Kerndrucke herum, Hinweise auf Kernbewegung, Lochcluster in der Nähe von Kerngebieten.
Schadensbegrenzung: Kerndrucke und mechanische Stützen stärken, Stellen Sie sicher, dass die Kerne vollständig getrocknet/gebacken sind, Verbessern Sie die Entlüftungswege und verwenden Sie schwerflüchtige Kernmaterialien.

Praxis für Werkzeugschmierung und Wartung

Wie wichtig es ist: Überschüssiges oder ungeeignetes Matrizenschmiermittel kann zu Aerosolkontaminationen führen (Förderung der Wasserstoffaufnahme), lokale Kühlung ändern, oder thermische Inkonsistenzen erzeugen. Abgenutzte Tore/Schusshülsen erhöhen die Turbulenzen.
Indikatoren: Veränderungen der Porosität korrelierten mit einem Schmiermittelwechsel oder längeren Werkzeugwartungsintervallen.
Schadensbegrenzung: Standardisierung der Schmierstoffanwendung, Kontrolltyp und -menge, Planen Sie vorbeugende Wartungsarbeiten für Schusskammern und Tore.

Maschinenfähigkeit & Kontrollstabilität

Wie wichtig es ist: Reaktionsfähigkeit der Maschine (Kolbendynamik, Verstärkerreaktion) und die Wiederholbarkeit der Steuerung beeinträchtigen die Fähigkeit, ein Werkzeuginnendruckprofil zu reproduzieren, das eine Schrumpfung verhindert. Ältere oder schlecht abgestimmte Maschinen weisen eine größere Variabilität von Schuss zu Schuss auf.
Indikatoren: hohe Schuss-zu-Schuss-Varianz der Hohlraumdruckspuren, inkonsistente Porositätsraten über Schichten hinweg.
Schadensbegrenzung: Maschinenkalibrierung, Steuerungssysteme aufrüsten, Werkzeuginnendrucksensoren und SPC-Überwachung implementieren, Bahnbetreiber.

Verwenden (oder Abwesenheit) von Vakuum, Squeeze- oder Niederdrucktechnologien

Wie wichtig es ist: Vakuum reduziert eingeschlossenes Gas und den Partialdruck, der das Hohlraumwachstum vorantreibt; Beim Quetsch- und Niederdruckguss wird während der Erstarrung ein kontinuierlicher Druck ausgeübt, um die Schrumpfung in dicken Bereichen zu verhindern.
Indikatoren: Teile, die trotz guter Anguss- und Schmelzkontrolle die Schrumpfungsziele nicht erreichen – reagieren oft gut auf Vakuum- oder Quetschversuche.
Schadensbegrenzung: Führen Sie Pilotversuche mit Vakuum- oder Squeeze-Casting an repräsentativen Teilen durch; Kosten/Nutzen bewerten (Hauptstadt, Zykluszeit, Werkzeugänderungen).

Prozessvariabilität und menschliche Faktoren

Wie wichtig es ist: inkonsistenter Entgasungszeitpunkt, unsachgemäßes Nachfüllen der Pfanne, oder Bedieneranpassungen führen zu Abweichungen, die zeitweise zu einer Schrumpfung führen.
Indikatoren: Das Auftreten von Fehlern hängt vom Bediener ab, Schicht, oder Wartungsereignisse.
Schadensbegrenzung: standardisierte Verfahren, Ausbildung, dokumentierte Checklisten, und automatische Alarme für DI-/Druckabweichungen.

Handhabung und Bearbeitungszugabe nach der Erstarrung

Wie wichtig es ist: Eine unzureichende Bearbeitungszugabe kann nach der Endbearbeitung zu sichtbaren Schrumpfungen unterhalb der Oberfläche führen.
Ein schlechter Zeitpunkt der Wärmebehandlung oder Bearbeitung, während das Teil noch thermisch entspannt ist, kann eine Schrumpfung erkennen lassen.
Indikatoren: Einfallstellen, die nach der Bearbeitung oder Wärmebehandlung entdeckt wurden.
Schadensbegrenzung: Entwerfen Sie ausreichend Bearbeitungsmaterial in kritischen Zonen; Überprüfung durch Simulation und erste Artikel; Abfolge von Wärmebehandlung und Bearbeitung, um Verformungen zu minimieren.

6. Aluminium-Druckguss-Schrumpfung vs. Gasporosität: Schlüsselunterscheidung

7. Abschluss

Schrumpfung beim Aluminiumdruckguss ist kein mysteriöser, einmaliger Fehler, sondern ein vorhersehbarer Fehler, physikalisch bedingtes Ergebnis der Abkühlung und Erstarrung, das erst bei der Konstruktion zu einem Produktionsproblem wird, Metallurgie und Verfahren bieten keine ausreichende Zufuhr oder Kompensation.

Die wichtigsten Erkenntnisse:

• Verstehen Sie zuerst die Physik. Die Schrumpfung entsteht durch eine Phasenänderung der volumetrischen Kontraktion (groß), plus anschließende thermische Kontraktion (linear).
  Der zuletzt einfrieren In Bereichen entstehen Schrumpfungsfehler, sofern keine Zuführung oder Druckbeaufschlagung erfolgt.
• Diagnose anhand von Morphologie und Daten. Eckig, Dendritische Hohlräume und Oberflächeneinsenkungen deuten auf Erstarrungs-/Schwindungsprobleme hin; Kugelförmige Poren und ein hoher DI weisen auf Gasprobleme hin.
  Korrelieren Sie die Defektmorphologie mit den Hohlraumdruckspuren, RPT/DI und Gusssimulation zur Ermittlung der wahren Ursache.
• Verwenden Sie einen Systemansatz. Es gibt keine einzige Lösung, die in jedem Fall funktioniert. Das optimale Programm vereint:
  gute Schmelzpraxis (degasieren, Filtration), abgestimmtes Schussprofil und Hohlraumdruck (Intensivierung), Intelligentes Anguss-/Kühl-/Thermodesign zur Erzeugung einer gerichteten Erstarrung,
  und gezielter Einsatz von Hilfstechnologien (Vakuumunterstützung, Squeeze-Casting, HÜFTE) wenn der Antrag die Kosten rechtfertigt.
• Messen und schließen Sie die Schleife. Druck im Instrumentenhohlraum, log Schmelztemperatur und RPT/DI, Führen Sie vor der Werkzeugbereitstellung eine Simulation durch,
  und NDT verwenden (Radiographie/CT) plus Metallographie zur Ursachenbestätigung. Mithilfe objektiver Kennzahlen können Sie Fehlerbehebungen priorisieren und Ergebnisse überprüfen.
• Priorisieren Sie Korrekturen nach Auswirkung & kosten. Beginnen Sie mit kontrollierbar, Gegenstände mit hoher Hebelwirkung: Sauberkeit und Entgasung der Schmelze, dann verarbeiten (Werkzeuginnendruck und Schussprofilierung), dann entwerfen (Gating/Schüttelfrost) und schließlich Kapitalwerke (Vakuumsysteme, HÜFTE).

In der Praxis, Die Schrumpfungskontrolle wird nicht durch eine einzige Fixierung erreicht, aber durch systematische Koordination des Designs, Verfahren, und Qualitätskontrollen um Konsistenz zu gewährleisten, Hochintegrierte Aluminium-Druckgussteile.

 

FAQs

Von welcher linearen Schrumpfung sollte ich bei Druckgusszeichnungen ausgehen??

Ein praktischer Ausgangspunkt für viele Aluminium-Druckgusslegierungen ist 0.5–1,2 % linear Zuschuss; Die endgültigen Werte müssen aus der Anleitung des Formenbauers und der Prozesssimulation für die spezifische Legierung und das Werkzeug stammen.

Wie groß ist die tatsächliche Phasenwechselschrumpfung während der Erstarrung??

Die volumetrische Schrumpfung zwischen Flüssigkeit und Feststoff ist für Aluminiumlegierungen erheblich – in der Größenordnung von mehrere Prozent (Größenordnung von ≈6 %, berichtet für typische Al-Legierungen) — deshalb ist eine Zuführung bzw. ein Druckausgleich unerlässlich.

Wann sollte ich Vakuum-Assist- oder Squeeze-Casting in Betracht ziehen??

Verwenden Sie die Vakuumunterstützung, wenn trotz Anguss und Schmelzkontrolle Lufteinschlüsse oder komplexe interne Durchgänge bestehen bleiben.

Verwenden Sie Quetsch- oder Niederdruckguss, wenn dicke Abschnitte dicht sein müssen und die Geometrie eine effektive Hochdruckzufuhr verhindert. Pilotversuche und Kosten-Nutzen-Bewertungen sind unerlässlich.

Wie wirkt sich der Intensivierungsdruck auf die Schrumpfung aus??

Nachhaltige Intensivierung (Hohlraum) Der Druck während des letzten Erstarrungsintervalls drückt das Metall in interdendritische Bereiche und reduziert makroskopische Schrumpfungshohlräume;

Typische Intensivierungsgrößen in der HPDC-Praxis reichen von ~10 to 100 MPa abhängig von Maschine und Teil.

Wie erkenne ich, ob es sich bei dem Defekt um Schrumpfung oder Gasporosität handelt??

Untersuchen Sie die Morphologie: eckige/dendritische Hohlräume deuten auf eine Schrumpfung hin; Kugelförmige gleichachsige Poren weisen auf Gas hin.

Verwenden Sie Metallographie und CT sowie Prozessprotokolle (DI/RPT-Werte weisen auf Gasprobleme hin) zu bestätigen.

Was ist die erste Maßnahme mit der höchsten Hebelwirkung, um den Produktionsschwund zu reduzieren??

Maß und Instrument: Installieren Sie Werkzeuginnendrucksensoren und standardisieren Sie die RPT/DI-Probenahme. Anhand dieser Daten können Sie erkennen, ob Sie die Qualität der Schmelze verbessern sollten, Druckprofil, oder Tor-/Thermodesign zuerst.

Wenn Sie eine Prozessänderung auswählen müssen, Verstärkungsdruck verlängern/erhöhen (mit Druckspurvalidierung) Beseitigt oft viele Lunker in HPDC-Teilen.