Het proces van metaalgieten is zelfs in de moderne productiesector belangrijk, met de komst van 3D-metaalprinten. Gegoten metalen onderdelen kunnen CNC-gefreesd worden tot bijna perfecte afmetingen, en gieten blijft een populaire methode om snel complexe geometrieën te produceren.
Of het nu gaat om spuitgieten, open gieten, zandgieten of andere vormen van gieten waarbij voornamelijk gesmolten metaal of kunststof wordt afgekoeld, krimp blijft een grote uitdaging. Krimp in gegoten metaal heeft een aanzienlijke invloed op de kwaliteit, de maatvoering, de maatnauwkeurigheid en de integriteit van het gegoten onderdeel.
In dit artikel leest u over krimp tijdens het gietproces, de belangrijkste technische uitdagingen en manieren om krimp tijdens het gieten te minimaliseren.
Wat is krimp?
Gietfouten
Krimp in de techniek verwijst naar de volumevermindering die optreedt wanneer een metaal stolt vanuit zijn gesmolten toestand in een gietmal. Krimp is een veelvoorkomend defect, en enige toegestane krimp is zelfs onderdeel van het gietproces vanwege de materiaaleigenschappen van metalen en legeringen wanneer ze een stollingsproces ondergaan tijdens de overgang van vloeibare naar vaste toestand.
Wanneer vloeibaar metaal in een mal wordt gegoten, begint het vrijwel direct te stollen, wat resulteert in volumeveranderingen. Het is belangrijk dat gietparameters zoals temperatuur, afkoelsnelheid en het ontwerp van de mal rekening houden met eventuele krimp om krimp te minimaliseren. metaalgietfouten.
Er zijn drie soorten krimp bij het gieten:
- Krimp door vloeistof: Dit type krimp treedt op wanneer het gesmolten metaal afkoelt van de giettemperatuur tot het stolpunt. Door het warmteverlies stolt het vloeibare metaal, krimpt het en neemt het volume af.
- Krimp door stolling: Dit is een fase in krimp waarbij het volume afneemt (3-7%) terwijl het metaal overgaat van vloeibare naar vaste toestand. Legeringen zoals aluminium en koper hebben een hoge krimp van vloeistof naar vaste toestand, omdat de krimpsnelheid varieert tussen verschillende legeringen.
- Vaste krimp: Nadat het hele materiaal is gestold, wordt de vaste stof metaalgieten Koelt af tot normale kamertemperatuur, waar nog meer krimp kan optreden. Hoewel niet zo uitgesproken als de vorige, kan het toch eventuele nauwe toleranties verstoren en wordt het vaak krimp van de patroonmaker genoemd, omdat er al rekening mee is gehouden in het ontwerp van de mal.
Oorzaken van krimpdefecten
Krimpdefecten in gegoten metalen zijn niet aan één enkele eigenschap gekoppeld. Hoewel de fysische eigenschappen van metalen een grote rol spelen, kunnen vele andere factoren, van het gietontwerp tot procesparameters, tot krimp leiden.
Voedingssysteem
Het toevoersysteem is waar het metaal of materiaal naar de matrijsholte stroomt. Een goed ontworpen toevoersysteem, inclusief risers en gates, moet zorgen voor een constante en vloeiende toevoer van gesmolten metaal naar alle onderdelen om krimp tijdens het gieten te compenseren. Het idee is om het materiaal te dwingen rekening te houden met eventuele krimp.
Slechte risers en gates veroorzaken vaak onvoldoende stroming van vloeibaar metaal, waardoor het de gietmal tijdens het stollen niet kan bereiken. Dit kan leiden tot zowel interne krimp als krimpporositeit. Bij zandgieten is dit een veelvoorkomend probleem, omdat de riser de gietmal mogelijk niet voedt.
Verkeerde giettemperatuur
Een andere cruciale factor bij krimp is de temperatuur waarbij het gesmolten metaal wordt gegoten. Als het metaal bij een te hoge temperatuur wordt gegoten, kan dit extra vloeistofkrimp en ongelijkmatige afkoeling veroorzaken. Dit leidt tot meer defecten en vaak zichtbare poriën of onvolledige gietstukken.
Gieten bij een te lage temperatuur leidt eveneens tot vroegtijdige stolling. Omdat de vloeistof die het gietstuk binnenkomt als eerste stolt, kan dit de stroming van het vloeibare metaal blokkeren of belemmeren, met name door microkanalen, wat leidt tot krimpporositeit.
Het gieten van gesmolten metaal in een gietvorm vereist vakmanschap en ervaring om de juiste balans te vinden tussen vloei en stolling.
Koeltarieven
Het ontwerp, de vorm en de geometrie van de gietvorm beïnvloeden de afkoelsnelheid van het gietstuk. De sectiedikte is een ander aspect dat de afkoelsnelheid beïnvloedt. Ongelijke afkoelsnelheden worden voornamelijk veroorzaakt door ongelijke wanddiktes of variaties in de sectiedikte, wat leidt tot minder voorspelbare krimp en defecten.
Met name bij spuitgieten is het gebruikelijk om onderdelen te versterken met ribben of kernen in de gietmal, wat tot verdere problemen kan leiden. Gerichte stolling is een belangrijke parameter om krimp te minimaliseren en ervoor te zorgen dat de onderdelen aan de eisen voldoen. spuitgiet toleranties.
Legering Samenstelling
Aluminium gegoten onderdeel
De samenstelling van de legering die bij het gieten wordt gebruikt, is belangrijk voor het bepalen van de krimp. Hoewel aluminium wordt gebruikt, zou je dezelfde krimp verwachten, maar verschillende legeringen vertonen verschillende stollingskrimp. Aluminium- en koperlegeringen hebben vergelijkbare krimpsnelheden, maar zijn doorgaans hoger dan roestvrij staal en nikkellegeringen.
Probeer Prolean nu!
Soorten krimpdefecten
Krimpfouten bij gesmolten spuitgieten kunnen worden onderverdeeld in open en gesloten krimpfouten.
Open krimpdefecten
Open krimpfouten kunt u vaststellen door het gietoppervlak te observeren. Ze zijn namelijk zichtbaar en ontstaan wanneer er onvoldoende gesmolten metaal is voor krimp bij stolling.
Buizen zijn diepe, conische gaten of lage gedeelten die zich aan de bovenkant van de gietvorm vormen. Het is een holte die ontstaat doordat materiaal tijdens het stollen van onder het oppervlak wordt weggetrokken.
Holle oppervlakken zijn ondiepe holtes in het gietoppervlak die ontstaan door krimp tijdens het afkoelproces van het gietstuk. Afgezien van esthetische problemen vormen holle oppervlakken geen probleem.
Gesloten krimpdefecten
Gesloten krimpdefecten ontstaan in het gietstuk. Deze defecten zijn niet zichtbaar aan het oppervlak en brengen de fysieke eigenschappen en structurele integriteit van het geproduceerde gietstuk in gevaar.
Interne krimp kan leiden tot holtes of holten in het gietstuk. Macrokrimp is groot en zichtbaar en is het gevolg van stollingskrimp. Macrokrimp komt vaak voor bij matrijsontwerpen met verschillende sectiediktes.
Microkrimpdefecten zijn microscopisch kleine defecten en holtes die over het gietstuk verspreid zijn. Microkrimp is het gevolg van complexe ontwerpen en problemen met ongelijkmatige stolling.
Wat doet krimp bij het gieten?
Gietmachine
Brengt structurele integriteit in gevaar
Krimpfouten beïnvloeden niet alleen de afmetingen en grootte van onderdelen, maar leiden ook tot interne holtes en gaten, ook wel porositeit genoemd. Dit kan het gegoten onderdeel verzwakken door de spanning te concentreren op zwakke punten, wat uiteindelijk kan leiden tot breuk van het onderdeel.
Dimensionale nauwkeurigheid
Krimp veroorzaakt maatveranderingen tijdens het afkoelen van het gietstuk. Dit leidt tot afwijkingen van de beoogde geometrische afmetingen. In de meeste gevallen wordt er bij het ontwerp van de matrijs rekening gehouden met deze maatveranderingen, maar giettoleranties kunnen extra bewerkingen en slijpbewerkingen vereisen.
Het is belangrijk dat u rekening houdt met de krimp van de modelmaker om ervoor te zorgen dat het uiteindelijke gietstuk aan uw maatvoeringseisen voldoet. U kunt de krimptoeslag gebruiken die is berekend op basis van de legering en geometrie van het gietstuk.
Oppervlaktebehandeling
Open krimpdefecten zoals ingedeukte oppervlakken kunnen oneffen oppervlakken veroorzaken, wat zowel de esthetiek als de functionaliteit van het onderdeel beïnvloedt. Bijvoorbeeld in spuitgieten onder hoge druk of bij het gieten in was zijn door krimp veroorzaakte oppervlakte-imperfecties nodig die extra afwerkingsprocessen vereisen.
Hoe krimp bij het gieten te minimaliseren?
Optimaliseer uw matrijsontwerp
Gebruik bij het ontwerpen van een mal de juiste risers, gates en voldoende kanalen voor vloeibaar metaal om krimp tijdens het gieten te beheersen. Open krimpdefecten zoals verzakte oppervlakken kunnen worden aangepakt met risers die als reservoirs fungeren in geval van krimp.
Het ontwerp van de poort moet zorgen voor een soepele doorstroming en minimale wandbeweging tijdens het gieten en stollen.
Controle koelsnelheden
Metalen tandwielen na het gieten
De beste manier om krimp te minimaliseren is door het materiaal in het gietstuk gelijkmatig te koelen. Gerichte stolling kan worden gebruikt om het koelproces te sturen. Gerichte stolling zorgt ervoor dat het gietstuk geleidelijk van begin tot eind afkoelt.
Een andere manier om de koelsnelheid te regelen is door middel van koelelementen. Dit zijn inzetstukken die in de mal worden geplaatst en die de koeling in bepaalde delen kunnen versnellen.
Gebruik isolatoren
Isolatoren kunnen ook worden gebruikt om de afkoelsnelheid te regelen. Isolatoren handhaven een lage afkoelsnelheid om de toevoer van vloeibaar metaal te behouden.
Probeer Prolean nu!
Die Casting-service
Prolean-Tech levert hoogwaardige onderdelen van kunststof en metaal. Ons magazijn beschikt over een ruime keuze aan legeringen voor spuitgieten.
U kunt meer te weten komen over onze castingdiensten en een gratis offerte bereiken van jouw doelen
Conclusie
Krimp in gegoten metaal is een uitdaging die in elke productiefase aan bod komt. Van 3D-onderdeelontwerp tot matrijsontwerp, en van gietparameters tot oppervlakteafwerking, veel factoren beïnvloeden krimp.
Inzicht in de oorzaken van krimp en rekening houden met krimp bij de modelmaker kan defecten zoals porositeit en verzakte oppervlakken voorkomen en onderdelen met een goede maatnauwkeurigheid produceren. Hoewel de meeste gieterijen over het algemeen een vergelijkbare krimpmarge hanteren voor een groep legeringen, kan de geometrie van het gietstuk variabiliteit met zich meebrengen, die met vaardigheid en ervaring kan worden opgelost.
Daarom is het belangrijk om een kwalitatief hoogwaardige productie service die hoogwaardige gegoten onderdelen kunnen produceren.
0 reacties