Das Ziel einer Gießerei ist es hochwertige Druckgussteile herzustellen, die die Kundenspezifikationen zu wettbewerbsfähigen Kosten erfüllen oder übertreffen. In einigen Fällen erfordern diese Spezifikationen, dass das Teil unter Druck stehende Flüssigkeit oder Gase halten muss.
Unternehmen verwenden Vakuumimprägnierung, wenn das Bauteil Flüssigkeiten oder Gase unter Druck halten muss. Die Vakuumimprägnierung ist ein bewährtes Verfahren, das die innere Porosität abdichtet, ohne andere Merkmale des hergestellten Bauteils zu beeinträchtigen. Eine häufig gestellte Frage zur Vakuumimprägnierung lautet: "Sollte die Vakuumimprägnierung vor oder nach der Druckgussbearbeitung erfolgen?"
Porosität
Während einige die Porosität als Defekt bezeichnen, tritt sie natürlich auf und kommt in den meisten Materialien vor, sowohl von Menschenhand als auch in der Natur. Bei Metallgussteilen wird die Porosität typischerweise als jeder im Gussstück gefundene Hohlraum angesehen. Eine gewisse Porosität des Metallgusses kann die strukturelle Integrität des Teils beeinträchtigen und einen Mangel verursachen. Üblicherweise verhindert die Porosität, dass das Teil druckdicht ist. Dies wirkt sich auf die Verwendbarkeit aus, wenn das Bauteil für die Aufnahme von Gasen oder Flüssigkeiten ausgelegt ist.
Die Gussporosität kann durch Gasbildung oder Verfestigung verursacht werden, während das Metall von einem flüssigen in einen festen Zustand gebracht wird. Diese Porosität kann je nach Guss in der Größe von Submikron bis zu Hohlräumen von mehr als 10 mm reichen.
Im Allgemeinen gibt es drei Klassifizierungen der Gussporosität:
- Blindporosität: Nur von einer Seite und daher kein durchgehender Durchgang für Flüssigkeit (in Abbildung 1 blau hervorgehoben).
- Durchgangsporosiät: erstreckt sich von einer Seite des Bauteils bis zur anderen (in Abbildung 1 rot hervorgehoben).
- Eingeschlossene Porosität: Im Gussstück eingeschlossen und keinen Durchgang zur Oberfläche (in Abbildung 1 grün hervorgehoben).
Abbildung 1: Es gibt drei Arten von Gussporosität: Blindporosität, Durchgangsporosität und vollständig eingeschlossene Porosität
Blind- und Durchgangsporosität verursachen sofortige Gussprobleme. Blinde Porosität kann innere Korrosion verursachen. Durch Durchgangsporosität entsteht ein Leckagepfad, durch den Gas und Flüssigkeiten durch das Gussstück sickern können (Abbildung 2). Darüber hinaus kann eine blinde Porosität Defekte an der Teileoberfläche verursachen, wenn Sekundärbehandlungen wie Pulverbeschichten oder Eloxieren durchgeführt werden. Dies liegt daran, dass Lösungen, die zum Reinigen der Gussteile vor der Behandlung verwendet werden, nach dem Oberflächenveredelungsprozess aus den Hohlräumen austreten.
Sollte Porosität vor oder nach der Bearbeitung abgedichtet werden?
Abbildung 2: Blinde Porosität kann innere Korrosion verursachen. Durch Durchgangsporosität entsteht ein Leckagepfad und Gas
und Flüssigkeiten können durch das Gussstück sickern.
Wenn ein Werkzeug in die Oberfläche oder „Haut“ eines Gussteils schneidet, kann sie die Porosität freilegen oder öffnen (Abbildung 3). Die Porosität kann entweder eine blinde Porosität sein oder eine vorhandene blinde und eingeschlossene Porosität kann geöffnet werden und hierdurch zur Durchgangsporosität werden.
Abbildung 3: Wenn ein Werkzeug in die Oberfläche oder „Haut“ eines Gussteils schneidet, kann sie die Porosität freilegen oder öffnen.
Die neue miteinander verbundene Porosität (grün hervorgehoben) erzeugt einen Leckagepfad (Abbildung 4). Der Leckagepfad führt dazu, dass Flüssigkeiten und Gase aus dem Gussstück austreten, wodurch es nicht konform und in vielen Fällen unbrauchbar wird. Leider geschieht dies genau zum falschen Zeitpunkt, da das nicht konforme Teil bereits gegossen, angearbeitet (cubed), gewaschen, getestet, versendet, vollständig bearbeitet, gewaschen und erneut getestet wurde. Eine hohe Wertschöpfung wurde dem nicht konformen Teil hinzugefügt. Im schlimmsten Fall, wenn das Problem häufig auftritt, hat der Hersteller möglicherweise seine Produktion voll ausgeschöpft und kann die nicht konformen Gussteile möglicherweise nicht durch Funktionsteile ersetzen, was den Versand verzögert und die Kosten erheblich erhöht.
Abbildung 4: Die neue miteinander verbundene Porosität (grün hervorgehoben) erzeugt einen Leckagepfad. Dieser Leckagepfad führt dazu, dass Flüssigkeiten und Gase aus dem Gussstück austreten, wodurch es nicht konform und in vielen Fällen unbrauchbar wird.
Das Imprägnieren von 100% der Gussteile nach der Endbearbeitung ist der beste Weg, um leckagefreie Gussteile zu gewährleisten. Wenn vor der Montage eine finale Dichtheitsprüfung einzelner Teile in die Produktion einbezogen wird, ist die Dichtheitsprüfung eines final bearbeiteten Gussstücks und das Imprägnieren nur der nicht konformen Teile (oft als „Fix-on-Fail“ bezeichnet) eine hervorragende Alternative.
Ein anderer Ansatz besteht darin, dass die Hersteller beschlossen haben, den Bearbeitungsinhalt im angearbeiteten Zustand (cubing) zu erhöhen, um so die Freilegung von Blind- und Durchgangsporositäten zu maximieren, bevor die Teile die endgültige Produktionslinie erreichen. Nach der Vorbearbeitung werden 100% aller Teile imprägniert und geprüft. Nur konforme Teile werden in die Produktion geschickt, wo die Teile in der Produktion vollständig bearbeitet sind und nur eine reduzierte Materialmenge entfernt wird. Da die Imprägnierung bei der Vorbearbeitung sowohl die Blind- als auch die Durchgangsporosität bereits abgedichtet hat, wird die Möglichkeit, einen miteinander verbundenen Leckagepfad zu öffnen, erheblich verringert. In einigen Fällen können nicht konforme Teile, die den endgültigen Test erreichen, leicht imprägniert werden, ohne die Produktion auf der Basis von „Fix-on-Fail“ zu stören.
Zusammenfassung
Da die Bearbeitung möglicherweise eine zusätzliche Gussporosität aufdeckt, sollte die Vakuumimprägnierung nach der Bearbeitung erfolgen. Die Vakuumimprägnierung nach der Bearbeitung ist die einzige Möglichkeit, alle Leckagepfade abzudichten. Einige Gussteile können jedoch vorbearbeitet oder cubed sein. Durch Imprägnieren von 100% der Gussteile nach dem Cubing wird die freiliegende Porosität versiegelt. In diesem Fall ist die Imprägnierung immer noch sehr effektiv bei der Reduzierung nicht konformer Teile bei der Endmontage.
