Hoe deze bibliotheek te gebruiken
Elke vermelding beschrijft het typische uiterlijk van een fout, de mogelijke oorzaken, de procesfasen waarin ze kan ontstaan, hoe ze wordt opgespoord, en gangbare preventieve en corrigerende maatregelen. Filter op procesfase om te zien welke fouten een bepaalde stap kan veroorzaken.
Foutenreferentie
Onvolledige vulling
- Definitie en uiterlijk
- Een deel van het gietstuk ontbreekt; randen en dunne wanden zijn afgerond en glad waar het metaal stolde voordat de holte gevuld was.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken zijn een te lage metaal- of schaaltemperatuur, langzaam of onderbroken gieten, te weinig metallostatische druk, lage schaalpermeabiliteit met ingesloten lucht, of wanden die te dun zijn voor de vloeilengte.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Wasmodellen en boomopbouw Keramische schaal Smelten en gieten
- Detectie
- Visuele controle; maatcontrole van dunne randen.
- Voorkomen en corrigeren
- Schaalvoorverwarming of oververhitting verhogen binnen de grenzen van de legering, vloeiwegen verkorten door dunne zones direct aan te snijden, de schaal plaatselijk ontluchten of dunner maken, minimale wanddikte met de ontwerper herzien.
Koudvloeiing
- Definitie en uiterlijk
- Een lijn of naad met gladde randen waar twee metaalfronten elkaar ontmoetten zonder te versmelten; kan lijken op een scheur met afgeronde randen.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: metaalstromen die afkoelden of oxideerden voor ze samenkwamen, onderbroken of te langzaam gieten, ongunstige aansnijding die de stroom rond kernen of openingen splitst.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Smelten en gieten
- Detectie
- Visuele controle; penetrant- of magnetisch onderzoek toont nauwe naden.
- Voorkomen en corrigeren
- Gietsnelheid en -temperatuur verhogen, aansnijdingen verplaatsen of toevoegen zodat fronten heet samenkomen, oxidatiegevoelige legeringen tijdens het gieten beschermen.
Gasporositeit
- Definitie en uiterlijk
- Ronde, gladwandige holten, afzonderlijk of in groepen, aan of net onder het oppervlak of verdeeld over de doorsnede.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: opgeloste waterstof of stikstof die bij het stollen vrijkomt, lucht meegesleept door turbulent vullen, gas uit onvolledig gebakken schalen of wasresten, onvoldoende desoxidatie.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Keramische schaal Smelten en gieten
- Detectie
- Radiografie of computertomografie; open poriën via visuele of penetrantcontrole, vaak pas na bewerking.
- Voorkomen en corrigeren
- Droge en schone inzetmaterialen, beheerste smelttijd en atmosfeer, ontgassen of vacuümsmelten waar passend, volledig uitbranden van de schaal, rustig vullen.
Krimpholten en krimpporositeit
- Definitie en uiterlijk
- Onregelmatige, ruwwandige of dendritische holten in de laatst stollende zones: materiaalophopingen, knooppunten en onder aansnijdingen; als invalplek of inwendige microporositeit.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: vloeistof- en stolkrimp wordt niet aangevuld omdat de voedingsweg eerst stolde, geïsoleerde warmtecentra, te kleine aansnijdingen of voeders, te hoge giettemperatuur, legeringen met een breed stoltraject.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Engineering en matrijzen Wasmodellen en boomopbouw Smelten en gieten
- Detectie
- Radiografie, computertomografie of doorzagen; druk- of lekproef bij drukdichte delen; komt bloot bij bewerking.
- Voorkomen en corrigeren
- Ontwerpen voor gerichte stolling met gelijkmatige of verlopende wanden, aansnijden in de dikste doorsnede, voeders of koelelementen toevoegen, verifiëren met stolsimulatie; heet isostatisch persen kan inwendige porositeit sluiten indien voorgeschreven.
Warmscheuren en scheuren
- Definitie en uiterlijk
- Onregelmatige, vertakte, vaak geoxideerde scheuren bij doorsnedeovergangen en inwendige hoeken (warmscheuren); rechte, blanke scheuren ontstaan in vaste toestand bij afkoelen, afkorten of warmtebehandeling (koud- of hardingsscheuren).
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: krimp die wordt verhinderd door een starre schaal, kernen of het gietsysteem terwijl het metaal nog zwak is; scherpe inwendige hoeken; abrupte dikteverschillen; samenstelling met breed stoltraject; thermische schok bij afkorten of afschrikken.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Engineering en matrijzen Keramische schaal Smelten en gieten
- Detectie
- Visueel, penetrant- of magnetisch onderzoek; radiografie voor inwendige scheuren.
- Voorkomen en corrigeren
- Ruime afrondingen en geleidelijke overgangen, aanpassingen aan schaal of gietsysteem die de verhindering verminderen, samenstelling beheersen binnen de specificatie, gecontroleerd afkoelen en voorwarmen vóór het afkorten van scheurgevoelige legeringen.
Niet-metallische en keramische insluitingen
- Definitie en uiterlijk
- Keramiekfragmenten, slak, dross of oxidehuiden in het oppervlak of inwendig; na het stralen vaak zichtbaar als onregelmatige putjes.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: losse schaaldeeltjes van een afgesprongen eerste laag of ondersneden waslassen, vuil dat na het bakken in de schaal komt, meegevoerde slak of ovenbekleding, heroxidatie bij turbulent gieten.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Wasmodellen en boomopbouw Keramische schaal Smelten en gieten
- Detectie
- Visuele controle na stralen, penetrantonderzoek, radiografie of CT; metallografie voor identificatie.
- Voorkomen en corrigeren
- Gladde, volledig gesloten waslassen, schalen met de trechter omlaag hanteren en opslaan, schaalholten vóór het gieten reinigen, afslakken en filteren, stijgend of turbulentiearm vullen.
Schaalgerelateerde oppervlaktefouten
- Definitie en uiterlijk
- Positief metaal zoals bramen en aders uit schaalscheuren, uitbuikingen door schaalvervorming, schilfers waar de eerste laag losliet, en metaalpenetratie tussen de keramische korrels.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: schaal gescheurd bij drogen of ontwassen, onvoldoende schaalsterkte voor de metaaldruk, hechting van de eerste laag verloren door slechte bevochtiging, droogcondities of verontreinigd wasoppervlak.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Keramische schaal
- Detectie
- Visuele controle; maatcontrole bij uitbuikingen.
- Voorkomen en corrigeren
- Beheerste slurry-eigenschappen en droogklimaat, modellen reinigen en etsen vóór de eerste dompeling, voldoende steunlagen, snelle drukopbouw in de autoclaaf.
Fouten afkomstig van het wasmodel
- Definitie en uiterlijk
- Invalplekken, vloeilijnen, samenvloeinaden, luchtbellen, braam op het deelvlak en hanteerschade die exact in het metaal worden gereproduceerd.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: ongeschikte was- of matrijstemperatuur, inspuitdruk of nadruktijd, onvoldoende ontluchting, versleten of verzette matrijshelften, modellen te warm uitgestoten of zonder ondersteuning opgeslagen.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Wasmodellen en boomopbouw
- Detectie
- Modelcontrole vóór de boomopbouw; visuele controle van het gietstuk.
- Voorkomen en corrigeren
- Gedocumenteerde spuitparameters per matrijs, waskoelstukken of uitsparen van dikke zones, matrijsonderhoud, steunen of mallen voor maatkritische modellen.
Maatvervorming
- Definitie en uiterlijk
- Kromtrekken, doorbuigen, verdraaien of onvlakheid; maten buiten tolerantie ondanks een correcte matrijs.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: modelvervorming bij opslag of opbouw, ongelijke krimp van ongelijke doorsneden, verhindering door het gietsysteem, spanningsrelaxatie of doorzakken bij warmtebehandeling, hanteren in hete toestand.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Wasmodellen en boomopbouw Smelten en gieten Nabewerking en verspaning
- Detectie
- Maatcontrole: CMM, 3D-scan, vlakheids- en rechtheidskalibers.
- Voorkomen en corrigeren
- Symmetrisch ontwerp en ribben, trekstaven die na warmtebehandeling worden verwijderd, ondersteund laden in de oven, richten of kalibreren als afgesproken bewerking, matrijscorrectie na eerste monsters.
Ruw oppervlak en putjes
- Definitie en uiterlijk
- Oppervlak ruwer dan afgesproken, sinaasappelhuid, kleine putjes of aanhechtende keramiek.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: grove of slecht bevochtigde eerste laag, doorgedrongen bezandingskorrel, ruw matrijs- of modeloppervlak, metaal-vormreactie bij hoge schaal- of metaaltemperatuur, reacties met koolstof bij roestvast staal, te agressief stralen.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Wasmodellen en boomopbouw Keramische schaal Smelten en gieten
- Detectie
- Visuele en tastvergelijking met referentiemonsters; profielmeting van Ra of Rz.
- Voorkomen en corrigeren
- Fijne eerste slurry met beheerste viscositeit, polijsten van de matrijs, laagst praktische schaal- en giettemperatuur, afgesproken straalmiddel en referentiemonsters.
Oxidatie, gloeihuid en ontkoling
- Definitie en uiterlijk
- Gloeihuid, verkleurde of verarmde randlagen; lagere oppervlaktehardheid bij koolstof- en laaggelegeerd staal; alpha case bij titaan.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: reactie van heet metaal met lucht en schaal bij langzaam afkoelen, oxiderende ovenatmosfeer bij warmtebehandeling, lange houdtijden.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Smelten en gieten Nabewerking en verspaning
- Detectie
- Hardheidsverloop en metallografische doorsnede; visuele controle.
- Voorkomen en corrigeren
- Beschermende of reducerende condities bij afkoelen, warmtebehandeling onder beschermgas of vacuüm, bewerkingstoeslag op functionele vlakken, voorgeschreven maximale ontkolingsdiepte.
Metallurgische afwijkingen
- Definitie en uiterlijk
- Samenstelling, hardheid, sterkte, taaiheid, ferrietgehalte of corrosieproefresultaten buiten de specificatie; ongewenste fasen, carbiden of grove korrel in de structuur.
- Mogelijke oorzaken
- Mogelijke oorzaken: fouten in gattering of legeringstoevoeging, elementverlies bij het smelten, onjuiste temperatuur, tijd of afschrikvertraging bij warmtebehandeling, langzaam afkoelen van dikke doorsneden, vermenging van smelten.
- Mogelijke ontstaansfasen
- Smelten en gieten Nabewerking en verspaning
- Detectie
- Spectrometrische analyse, hardheids- en mechanische proeven, metallografie, ferrietmeting, corrosieproeven waar voorgeschreven.
- Voorkomen en corrigeren
- Analyse vóór het aftappen met correctie, gekwalificeerde warmtebehandelingsprocedures met gekalibreerde ovens, smelt- en batchtraceerbaarheid; opnieuw behandelen is vaak mogelijk als de specificatie dat toelaat.
Van symptoom naar grondoorzaak
Een degelijk onderzoek volgt een vaste volgorde:
- Beschrijf de fout nauwkeurig: plaats op het stuk en op de boom, uiterlijk, frequentie, betrokken charges en schalen.
- Classificeer de fout op uiterlijk, met metallografie of rasterelektronenmicroscopie wanneer het type onzeker is. Krimp- en gasporositeit vragen bijvoorbeeld tegengestelde maatregelen.
- Correleer het optreden met procesregistraties: slurrygegevens, droogomstandigheden, schaal- en metaaltemperaturen, waspartijen, operators en uitrusting.
- Toets de waarschijnlijkste oorzaak door telkens één parameter gecontroleerd te wijzigen.
- Bevestig het effect op een voldoende aantal stukken en werk de procesdocumentatie bij.
Meerdere fouttypen delen oorzaken, en een corrigerende maatregel kan een andere fout verergeren: de giettemperatuur verhogen om niet-uitgelopen stukken te verhelpen, verhoogt bijvoorbeeld het risico op krimp en oppervlaktereactie. Wijzigingen worden daarom op hun neveneffecten beoordeeld.
Aanvaarding van onvolkomenheden
Niet elke onvolkomenheid is een fout in contractuele zin. Materiaal- en keuringsnormen leggen aanvaardingsniveaus vast voor oppervlakte- en inwendige onvolkomenheden, en een gietstuk dat aan het afgesproken niveau voldoet, is conform. Die niveaus en de zones waarop ze gelden vastleggen hoort bij het specificeren van het onderdeel; zie niet-destructief onderzoek en oppervlaktegesteldheid.