Scheuren

Hoe scheuren en koude sluitingen in gietproducten oplossen
Deze gids biedt een uitgebreide, stapsgewijze aanpak - van analyse van de hoofdoorzaak tot procesbeheersing en inspectie - voor het elimineren van scheuren en koudsluitingen in precisiegietwerk.

I. Defectidentificatie en differentiatie
1. Scheuren
Uiterlijk:
Lange, onregelmatige lineaire defecten; kunnen binnendringen of aan het oppervlak blijven; binnenwanden vaak geoxideerd en donker.

Hete scheuren: Ontstaan tijdens het stollen door beperkte krimp; vaak bij hete plekken of sectieovergangen.

Koudscheuren: Vormen zich in vaste toestand, meestal veroorzaakt door inwendige spanning of thermische schokken tijdens de warmtebehandeling.

Typische locaties:
Hot spots, hoeken, stijghalzen, ribbenwortels en complexe interne doorsneden.

2. Koude sluitingen
Uiterlijk:
Zilvergrijze lineaire naden op het oppervlak; twee metaalstromen falen om volledig te versmelten, waardoor een geoxideerde interface achterblijft.

Typische locaties:
Stromingsknooppunten, snijpunten van dunne wanden, uiteinden van openingen en afgelegen gebieden van de sprue.

Verschil:
Koudesluizen zijn meestal ondiep en ononderbroken; scheuren zijn dieper en ruwer.

II. Belangrijkste oorzaken en tegenmaatregelen voor scheuren
1. Gietontwerp en afsluitsysteem
Oorzaken:

Ongebalanceerde gating leidt tot grote temperatuurgradiënten en ongelijkmatige stolling.

Hete plekken zonder voedingspaden creëren spanningsconcentratie.

Tegenmaatregelen:

Optimaliseer gating voor soepel, gericht vullen.

Zorg voor verhogers of koelers om het stollen opeenvolgend te laten verlopen.

Vermijd scherpe hoeken of plotselinge dikteveranderingen; gebruik fillets (R ≥ 3 mm).

2. Schelp en afvuren
Oorzaken:

Lage sterkte van de schaal of hoge thermische uitzetting; onder- of oververhitting leidt tot broosheid.

Een ongelijke dikte van de schaal veroorzaakt ongelijkmatige koeling en druk.

Tegenmaatregelen:

Gebruik silicasolschalen met een lage thermische uitzetting.

Regeling baktemperatuur/tijd (meestal 850-1100 °C).

Houd de dikte van de schelp gelijkmatig (6-10 lagen).

Giet terwijl de schaal warm is om vochtabsorptie en spanningsopbouw te voorkomen.

3. Legering en smelten
Oorzaken:

Een onjuiste samenstelling van de legering (te veel S, P, Pb) verlaagt de warme vervormbaarheid.

Gas- of slakinsluiting veroorzaakt brosse microstructuur.

Oververhitting vergroot de korrelgrootte en verhoogt de gevoeligheid voor hete scheuren.

Tegenmaatregelen:

De samenstelling en zuiverheid van de legering binnen de specificaties houden.

Zorg voor een schone smelt - droog alle gereedschappen, verfijn en ontgas.

Regelt de schenktemperatuur:

Roestvrij staal: 1550-1600 °C

Koolstofstaal: 1520-1570 °C

Aluminiumlegering: 700-740 °C

Omhullingstemperatuur: 900-1100 °C (staal), 450-550 °C (aluminium)

4. Koeling en knock-out
Oorzaken:

Snelle afkoeling of voortijdige verwijdering van het omhulsel veroorzaakt thermische stress.

Strakke metaal-shell binding beperkt krimp.

Tegenmaatregelen:

Laat geleidelijk afkoelen; verleng de wachttijd voor dikke delen.

Gebruik zandkoeling of ovenkoeling.

Vermijd geforceerd verwijderen van de schaal of zware trillingen.

III. Belangrijkste oorzaken van en tegenmaatregelen tegen koudesluizen
1. Giettemperatuur en -snelheid
Oorzaken:

De giettemperatuur is te laag of het metaal koelt te snel af.

Te langzaam gieten veroorzaakt een slechte vloeibaarheid.

Tegenmaatregelen:

Verhoog de giet- en schiltemperatuur met 10-20 °C boven normaal.

Blijf continu gieten, zonder onderbrekingen.

Optimaliseer de snijverhouding (sprue : runner : ingate ≈ 1 : 2 : 2).

2. Gating en stroomrichting
Oorzaken:

Tegengestelde metaalstromen botsen, waardoor turbulentie en oxidelaagjes ontstaan.

Tegenmaatregelen:

Gebruik bodemafsluiting of stromingssystemen in dezelfde richting.

Voeg ontluchtingsgaten of wasopeningen toe aan het einde van het vullen.

Controleer het stromingspatroon met simulatie van de matrijsstroming (CAE).

3. Metaal vloeibaarheid
Oorzaken:

Slechte samenstelling van de legering, vervuiling door gas/slak of te lange wachttijd.

Tegenmaatregelen:

Degas onmiddellijk voor het gieten.

Zorg voor een gelijkmatige smelttemperatuur.

Voeg vloeiversterkende elementen toe (Si, Mg, Ni, afhankelijk van de legering).

IV. Inspectie- en verificatiemethoden
Item Methode Doel
Oppervlakte Defecten Penetrant Testen (PT) Microscheurtjes en koud gesloten leidingen detecteren
Interne defecten Röntgenfoto's / CT's Evalueren van scheurdiepte en -richting
Metallografie Optische microscopie Identificeren van warm/koudscheur vs. koud gesloten structuur
Residuele spanning Spanningsmeter / gatboren Lokaliseer spanningsconcentratiezones

V. Samenvatting van preventieve kernpunten
Stabiel vullen, sequentieel stollen en soepele dikteovergangen.

Temperatuurvenster controleren: metaal, schelp en omgeving.

Beperk de beperking: pas de uitzetting van metaal en omhulsel aan.

Schoon smelten: vermijd oxidatie en insluitsels.

Gebruik matrijsstroomanalyse voor kritieke onderdelen.

Feedbacklus sluiten: locaties van defecten in kaart brengen voor procesverbetering.

VI. Checklist voor snelle probleemoplossing op locatie
Controleer het type defect - gladde koude sluiting of geoxideerde hete scheur.

Bekijk de temperatuur- en tijdcurven voor het gieten van de schaal.

Controleer het brandlogboek en de proefstaven voor hete sterkte.

Controleer de samenstelling van de legering en de raffinagegegevens.

Inspecteer de doorsneden van de gating en de gietsnelheid.

Controleer de koel- en knock-outprocedure.

Voor terugkerende defecten CAE-analyse en herontwerp van gereedschap uitvoeren.

VII. Referentie Controletabel
Type legering Uitgiettemperatuur (°C) Omhultemperatuur (°C) Uitgietsnelheid Typische problemen & oplossingen
Koolstofstaal 1520-1570 950-1050 Steady Hete scheuren: kleine fillets; Koude sluitingen: slechte vloeiing
Roestvrij staal 1550-1600 1000-1100 Steady Hete scheuren: lage Si; Koude sluitingen: lage giettemperatuur
Aluminiumlegering 700-740 450-550 Snel Koudsluiting: oxidelaag; scheuren: oververhitting/koeling onbalans
Koperlegering 1080-1150 700-800 Glad Koudsluitingen: Zn-oxidatie; scheuren: thermische spanning op hete plekken

VIII. Nabewerking en sanering
Scheuren: Vermijd lassen op kritieke plaatsen. Indien gerepareerd, een warmtebehandeling na het lassen toepassen om de spanning te verlichten.

Koudsluitingen: Kleine oppervlaktedefecten kunnen worden verwijderd door machinale bewerking; afkeur indien in dragende gebieden.

Preventie eerst: Implementeer een systeem voor “defecten in kaart brengen + traceerbaarheid van processen” voor voortdurende verbetering.