Anschnitt und Verfestigung: Der Schlüssel zur Beseitigung von Porosität

Wenn man sich dem Feingussverfahren zuwendet, ist es wichtig, alle Faktoren zu verstehen, die für die Herstellung eines erfolgreichen Teils eine Rolle spielen. Einer der ersten Schritte zur Vermeidung von Teilefehlern besteht darin, die erforderliche Festigkeit eines Teils sicherzustellen, bevor es gegossen wird. Feinguss ist eines der wenigen Fertigungsverfahren, mit denen der Erfolg des Bauteils vorläufig nachgewiesen werden kann.

Anschnittsysteme

Bei der Konstruktion eines Feingussteils müssen die Lage und Größe des Angusses berücksichtigt werden. Der Anguss ist eine kleine Öffnung, durch die geschmolzenes Metall ungehindert in den Hohlraum fließen kann und als Verbindungspunkt zwischen der Zuführquelle oder dem Anguss und dem Teil angesehen werden kann. Der Anguss befindet sich ideal an der dicksten und schwersten Stelle des Gussteils, so dass das Metall kontinuierlich fließen und das Teil in seiner Gesamtheit ausfüllen kann, bevor es erstarrt.

Wie sich Metall beim Gießen verfestigt

Die Metallerstarrung ist ein entscheidender Faktor für das Verständnis des Anschnitts. Wenn geschmolzener Stahl von seiner anfänglichen Gießtemperatur von etwa 3000 °F auf seine Erstarrungstemperatur von etwa 2500 °F abkühlt, schrumpft er volumetrisch. Diese Schrumpfung setzt sich fort, wenn das Metall erstarrt und dann wieder, wenn es aufgrund der Wärmeausdehnung auf Raumtemperatur abkühlt.

Zur Veranschaulichung: Ein Würfel von 1" x 1" x 1" schrumpft, wenn er mit geschmolzenem Stahl gefüllt ist, bei Raumtemperatur auf etwa 0,96" x 0,96" x 0,96". Diese volumetrische Änderung erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung der Teilegeometrie sowie der Position und Größe des Angusses. Die richtige Konstruktion stellt sicher, dass das Gussteil kontinuierlich mit flüssigem Metall zugeführt wird, um die Schrumpfung mit fortschreitender Erstarrung auszugleichen.

Was macht ein gelungenes Castteil aus?

Position und Größe des Angusses

Nachdem wir die Grundlagen der Metallverfestigung verstanden haben, können wir damit beginnen, die Größe und Lage des Angusses zu bestimmen. Wenn die Details des Angusses nicht berücksichtigt werden, könnte der Anguss erstarren, bevor das Metall die Möglichkeit hat, das Gussteil zu füllen und das verlorene Volumen zu ersetzen. Dies kann zu großen Taschen innerhalb des Teils führen, die nicht vollständig gefüllt sind, was auch als interne Porosität bezeichnet wird. Porosität bezieht sich auf den erreichten Festigkeitsgrad, d. h. ob das Teil Hohlräume oder Löcher aufweist. Wenn eine Komponente nicht sorgfältig unter Berücksichtigung der Teilefunktion abgegrenzt wird, kann dies zum Ausfall des Teils führen.

Der

Anschnitt ist nicht der einzige entscheidende Faktor bei der Beseitigung von Porosität. Die Teilegeometrie kann sich auf die gerichtete Erstarrung des Metalls auswirken. Bei der Konstruktion muss berücksichtigt werden, dass die thermischen Gradienten steil genug sind, um die Vorschubwege vom Anguss zum Teil frei zu halten. Da sich die Teile nicht alle auf einmal verfestigen und von außen nach innen abkühlen, ermöglicht ein hochwertiges Design, dass das Metall zuerst vom Tor weg abkühlt. Eine Eiszapfenform ist das Paradebeispiel für einen perfekten Guss, bei dem zuerst die Spitze einfriert und der Rest des Eiszapfens von den kleinsten Abschnitten zurück zum dicksten Abschnitt (der Wasserquelle) gefriert.

Bei Designs, die eine anfängliche Porosität aufweisen, kann das Hinzufügen von Merkmalen wie Zuführrippen unerwünschte Taschen beseitigen. Das Teiledesign kann auch durch strukturelle Änderungen verbessert werden, wie z. B. die Verjüngung der unteren Böden, um die Porosität zu reduzieren. In einigen Fällen können Teilegeometrien jedoch nicht geändert werden. Wir können die Strahlungswärme nutzen, indem wir den Anguss mit unbedeutenden Armen konstruieren, die dünne Wände heiß genug halten, um das Teil, einschließlich der Endplatten, beim Erstarren zuzuführen.

Durch die enge Zusammenarbeit mit Kunden sind die Konstrukteure von Signicast-Konstrukteure in der Lage, die Teilefunktion besser zu verstehen und die Teilegeometrie zu optimieren, um die Anforderungen der Anwendung zu erfüllen.

Auswahl

des Gussmaterials

Zusätzlich zu den Designüberlegungen wirkt sich die Materialwahl direkt auf die Porosität innerhalb eines Teils und die Erstarrung eines Gussteils aus. Jedes Element in einer Legierung hat eine unterschiedliche Erstarrungstemperatur, wodurch eine Legierung wie Edelstahl 17-4 einen größeren Temperaturbereich hat, da sie aufgrund der Anzahl der Elemente in der Legierung von einer Flüssigkeit zu einem Feststoff wird. Der große Temperaturbereich hemmt den Durchfluss und verzeiht daher weniger viel als ein kohlenstoffarmer Stahl. Durch die Kenntnis der Materialanforderungen am Frontend des Projekts haben Konstrukteure eine bessere Möglichkeit, den Erfolg des Teils vorherzusagen und die Porosität zu begrenzen, bevor sie zur Werkzeugphase übergehen.

Bevor ein Teiledesign in die Serienproduktion geht, ist es wichtig, potenzielle Probleme mit der Porosität zu identifizieren. Bei Signicast verwenden wir Erstarrungs- und Strömungssoftware, um die Wirksamkeit von Angussstellen zu bestimmen und die Porosität des Gussteils vorherzusagen, um das Design zu validieren. Unsere Konstrukteure können Ihnen dabei helfen, nützliche Designvorschläge zu machen, die zu erfolgreichen Teilen führen, ohne die Markteinführung zu verzögern.