LOSTWAXPrecisiegieten

Gietfouten en foutanalyse

Een fout die op een gietstuk wordt gezien, kan meerdere oorzaken hebben in verschillende processtappen. Deze bibliotheek somt mogelijke oorzaken op; de bevestigde grondoorzaak wordt alleen door onderzoek van het concrete geval vastgesteld.

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.

1 krimpholte: onregelmatig, met ruwe wand, in de laatst gestolde zone · 2 gasporositeit: ronde poriën met gladde wand, vaak dicht bij het oppervlak

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:

  1. Beschrijf de fout nauwkeurig: plaats op het stuk en op de boom, uiterlijk, frequentie, betrokken charges en schalen.
  2. Classificeer de fout op uiterlijk, met metallografie of rasterelektronenmicroscopie wanneer het type onzeker is. Krimp- en gasporositeit vragen bijvoorbeeld tegengestelde maatregelen.
  3. Correleer het optreden met procesregistraties: slurrygegevens, droogomstandigheden, schaal- en metaaltemperaturen, waspartijen, operators en uitrusting.
  4. Toets de waarschijnlijkste oorzaak door telkens één parameter gecontroleerd te wijzigen.
  5. 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.