Porosität beim Druckguss (Lufteinschlüsse): Ursachen, Vorbeugung und praktische Lösungen

Porosität ist einer der häufigsten und kostspieligsten Fehler beim Hochdruck-Druckguss. Sie kann zu Leckagen, verminderter mechanischer Festigkeit, schlechten Bearbeitungsergebnissen und Beschichtungsfehlern führen. Das Verständnis der Porosität ist daher unerlässlich. Hauptursachen der Porosität beim DruckgussDie systematische Behebung dieser Mängel ist der Schlüssel zu einer stabilen Massenproduktion.

In diesem Artikel erklären wir, was Luftporen sind, warum sie entstehen und welche bewährten Methoden es gibt, sie zu reduzieren oder zu beseitigen.

Was ist Porosität beim Druckguss?

Porosität beim Druckguss (Luftporen / Gasporen) Sie erscheinen als runde oder abgeflachte, blasenartige Hohlräume im Inneren des Gussteils. Typische Merkmale sind:

• Form: kreisförmige oder ovale Vertiefungen
• Größe: normalerweise etwa 1 – 20 mm im Durchmesser
• Innenraum: glatte Oberflächen, oft mit einem Oxidfilm bedeckt
• Lage: häufig verstreut unterhalb von Bearbeitungsflächen

Porosität kann nach der Bearbeitung, Röntgenprüfung, Druckprüfung oder sogar nach dem Lackieren/Beschichten aufgrund von Blasenbildung sichtbar werden.

Warum Porosität entsteht: Hauptursachen

Porosität wird selten durch einen einzigen Faktor verursacht. Ihr Artikel fasst mehrere häufige Ursachen zusammen:

1. Überschüssige Verunreinigungen im Rohmaterial

Oxide, Hydride, Ölrückstände und andere Einschlüsse in neuen oder recycelten Legierungen können beim Schmelzen Gase freisetzen, wodurch Poren im Endprodukt entstehen.

2. Gaslösung in der Schmelze (Wasserstoff in Aluminium)

Beim Aluminiumschmelzen kann die Luftfeuchtigkeit mit dem flüssigen Aluminium reagieren und Wasserstoff erzeugen. Ist die Entgasung/Raffination unzureichend, bleibt der Wasserstoff in Lösung und bildet beim Erstarren Poren.

3. Instabile oder fehlerhafte Prozessparameter

Ungünstige Parametereinstellungen erhöhen Turbulenzen und Lufteinschlüsse, wie zum Beispiel:

• Metallschöpfen zu schnell
• Kolbengeschwindigkeit beim frühen Füllvorgang zu hoch
• Die Strömung wird chaotisch und schließt Luft ein.

4. Verflüchtigung von Schmierstoff/Beschichtung

Trennmittel oder Beschichtungen, die ungleichmäßig aufgesprüht werden, nicht richtig trocknen oder ungeeignete Inhaltsstoffe enthalten, können bei hohen Temperaturen verdampfen und dabei Gas erzeugen, das sich im Hohlraum ansammelt.

5. Falscher Hochgeschwindigkeits-Schaltpunkt

Wenn der Wechsel von langsamer zu schneller Aufnahme nicht korrekt eingestellt ist:

• Zu früh: Düsen einschmelzen, Gas kann nicht rechtzeitig entweichen
• Zu spät: Die Schmelze verliert an Temperatur, der Fluss lässt nach, der Abgasstrom wird schlecht

Beide erhöhen das Porositätsrisiko.

6. Falsches Gießen / Schmelztemperatur

• Zu hoch: Die Schmelze löst mehr Gas und lässt sich schwieriger entgasen.
• Zu niedrig: schlechte Fließfähigkeit führt beim Befüllen zu Gaseinschlüssen.

Ein stabiles Temperaturfenster ist entscheidend.

7. Mangelhafte Belüftung oder Abgasverstopfung

Bei einer mangelhaften Entlüftungskonstruktion oder wenn die Entlüftungsöffnungen frühzeitig durch Schmelze verstopft werden, kann das Hohlraumgas nicht entweichen, wodurch Poren entstehen.

8. Schrumpfungsbedingte Gasporosität

Obwohl Schrumpfungsporen und Gasporen unterschiedlich entstehen, können sie miteinander interagieren. In dicken Zonen können Schrumpfungshohlräume Gas einschließen oder während der Abkühlung sogar Umgebungsgas ansaugen, wodurch kombinierte Defekte entstehen.

Wie man Porosität beim Druckguss verhindert und behebt

1. Materialqualität und Schmelzreinheit kontrollieren

• Nutzen Sie trockene, saubere Legierungsbarren
• Feuchtigkeit und Verunreinigungen während des Schmelzens vermeiden.
• Effektive Raffinations-/Entgasungsverfahren (Flussmittel oder Inertgas wie Stickstoff) zur Reduzierung des gelösten Wasserstoffs anwenden

2. Auswahl von gasarmen Beschichtungen und Trennmitteln

Wählen Sie Produkte mit geringer Verdunstung, tragen Sie diese dünn und gleichmäßig auf und vermeiden Sie feuchte Rückstände auf der Düsenoberfläche. Kürzere Sprühzeiten und bessere Trocknung reduzieren die Gasbildung.

3. Entwerfen Sie ein rationales Gate-System

Reduzieren Sie Lufteinschlüsse durch:

• Anwendung der Prinzipien des konvergenten Läuferquerschnitts
• Vermeiden Sie scharfe Kurven, die Spritzer verursachen.
• Für einen gleichmäßigen und stabilen Ablauf sorgen

4. Optimierung der Überlauf- und Entlüftungsanordnung

• Stellen Sie sicher, dass die zuletzt befüllten Bereiche über starke und offene Entlüftungswege verfügen.
• Fügen Sie Überläufe in der Nähe von dicken oder schwer zu befüllenden Bereichen hinzu.
• Verhindern Sie, dass die Lüftungsöffnungen zu früh abgedichtet werden.

5. Schussgeschwindigkeit anpassen, um Wirbelbildung zu vermeiden

Achten Sie auf einen geordneten, gleichmäßigen Füllvorgang. Zu schnelles Befüllen erzeugt Turbulenzen und „Luftwirbel“, was die Porosität erhöht.

6. Gießtemperatur kontrollieren

Verwenden Sie das niedrigste Schmelztemperatur, bei der noch sicher gefüllt werden kannwodurch die Gaslöslichkeit und die Wechselwirkung zwischen Schrumpfung und Gas verringert werden.

7. Verbesserung der Formkonstruktion für Bereiche mit chronischer Porosität

Wenn Poren an festen Stellen wiederholt auftreten, sind Werkzeugkorrekturen erforderlich:

• Fügen Sie zwischen den Einsätzen Belüftungsnuten hinzu.
• Lokale Abgaskapazität stärken
• Führen Sie bei Bedarf lokale Kompressions-/Verdichtungsmaßnahmen ein.

8. Reduzierung des Schwundrisikos

Bei gleichmäßiger Wandstärke sollten Kerne oder Kühlungen bei Bedarf hinzugefügt werden. Eine Überkühlung dickerer Abschnitte, die die Schrumpfungs-Gas-Kopplung verstärkt, ist zu vermeiden.

Reales Produktionsbeispiel: Porosität der Kurbelgehäuse-Ölwanne

Die Ölwanne des Kurbelgehäuses wies nach der Bearbeitung zahlreiche Poren auf. Jede Pore hatte einen Durchmesser von etwa [Wert fehlt]. 0.8 – 1.5 mm, mit etwa 5–15 Poren pro Teil.

Die Untersuchung ergab zwei Hauptursachen:

1. Die Zeitlupengeschwindigkeit wurde auf 0.3 m/s eingestellt.wodurch das Gas in der Schusshülse nicht ausreichend entwich.
2. Die Sprühzeit betrug 3 Sekunden, das Föhnen jedoch nur 1 Sekunde.Dadurch bleibt Feuchtigkeit auf der Werkzeugoberfläche zurück und es entsteht Dampf beim Befüllen.

Fehlerbehebung implementiert:

• Verringern Sie die Zeitlupengeschwindigkeit von 0.3 → 0.2 m/s
• Verkürzen Sie die Sprühzeit auf 1 s
• Verlängern Sie die Föhnzeit auf 2 s für vollständige Trocknung

Ergebnis: Die Porosität wurde signifikant verbessert, ohne die Stabilität des Füllmaterials zu beeinträchtigen.

Kurze Checkliste zur Reduzierung der Porosität

• Legierung sauber halten und ordnungsgemäß entgasen
• Feuchtigkeit in Rohmaterial, Form und Trennmittel vermeiden
• Für eine gleichmäßige und stabile Befüllung sorgen (keine Turbulenzen).
• Stellen Sie den Umschaltpunkt für Zeitlupe/Zeitraffer korrekt ein.
• Die Belüftung in den Bereichen der letzten Füllung und der dicken Schichten verstärken.
• Schmelze- und Werkzeugtemperatur in stabilen Fenstern steuern
• Wiederkehrende Porosität durch Werkzeugverbesserungen beheben

Arbeiten Sie mit einem Partner zusammen, der Porosität systematisch löst.

Die Porositätskontrolle ist das kombinierte Ergebnis von Materialreinheit, Anguss-/Entlüftungsdesign, Werkzeugtemperaturausgleich und SchusskurvenoptimierungWenn Sie immer wieder mit Lufteinschlüssen zu kämpfen haben, können wir Ihnen bei der Überprüfung Ihres Designs und Prozesses helfen.

At Gussform, wir bieten an Hochdruck-Druckguss und Formenbau Dienstleistungen wie DFM/Moldflow-Validierung, Optimierung der Entlüftung und stabile HPDC-Parametereinstellung – damit Fehler behoben werden, bevor sie in die Massenproduktion gelangen.