Spülbecken für Druckgussprodukte – auch Spülbecken genannt Delle oder Schrumpfungsdepression– ist ein weit verbreiteter Oberflächenfehler, der durch Glätte gekennzeichnet ist, versunkene Bereiche (0.1–2mm tief) die sich in dickwandigen Abschnitten von Gussteilen bilden. Es ruiniert nicht nur die Produktästhetik (Ausschuss von 5–8 % der Teile in der Massenproduktion) sondern schwächt auch die strukturelle Integrität: versinkt in drucktragenden Bauteilen (Z.B., Hydraulikventile) kann zu Undichtigkeiten oder sogar zu einem katastrophalen Ausfall führen. Im Gegensatz zu anderen Mängeln (Z.B., Fließspuren), Senken sind auf systemische Probleme im Design zurückzuführen, Verfahren, oder Ausrüstung – und erfordern eher gezielte als schnelle Lösungen. But what exactly triggers these sunken areas? How to diagnose their root causes accurately? And what long-term solutions prevent recurrence? This article answers these questions with data-driven insights and actionable strategies.
1. Types of Die Casting Product Sink: Identify Before Fixing
Nicht alle Senken sind gleich – ihre Lage und Schwere geben Hinweise auf ihre Grundursache. In der folgenden Tabelle werden gängige Senkentypen und ihre wichtigsten Merkmale klassifiziert:
| Waschbeckentyp | Morphologische Merkmale | Typische Vorkommensgebiete | Schwere (1–5, 5=Kritisch) |
| Lokalisierte dickwandige Spüle | Klein, kreisförmige Vertiefungen (Durchmesser 2–10 mm); glatte Kanten | Dickwandige Kerne (Z.B., Motorblockrippen), Wandstärkenübergänge (10mm → 3mm) | 4 (schwächt die lokale Stärke; sichtbar auf Funktionsflächen) |
| Hot-Joint-Spüle | Irregulär, längliche versunkene Bereiche; oft mit innerer Schrumpfung verbunden | Schnittpunkte mehrerer Rippen (Z.B., Rahmenverbindungen der EV-Batterie) | 5 (weist auf innere Hohlräume hin; unsicher für tragende Teile) |
| Oberflächenschicht-Senke | Seicht, weit verbreitete Depressionen (Tiefe <0.5mm); keine inneren Mängel | Große flache Oberflächen (Z.B., Kfz-Abdeckplatten) | 2 (wirkt sich nur auf die Ästhetik aus; kein bauliches Risiko) |
| Nachkühlbecken | Appears hours/days after demolding; caused by delayed solidification | Dickwandige Teile (Z.B., heavy-duty equipment brackets) | 3 (unpredictable; requires rework) |
2. Core Causes of Die Casting Product Sink: A 4-Dimension Analysis
Sink formation follows a clear causal chain: uneven solidification → volume shrinkage → lack of metal replenishment → surface depression. Below is a breakdown of the four key triggers, with quantitative thresholds:
A. Design Deficiencies (30–40% of Sinks)
Poor casting or mold design creates conditions for uneven cooling and shrinkage.
| Design Issue | Technische Details | Quantitative Impact |
| Severe Wall Thickness Difference | Thickness ratio >3:1 (Z.B., 9mm vs. 3mm) creates “hot spots”—thick areas solidify 2–3× slower than thin areas. | Shrinkage volume increases by 15–20% in thick sections; 80% of these cases develop sinks. |
| Unoptimized Hot Joints | Rib intersections without heat-dissipating structures (Z.B., 3 ribs crossing at 90°) Fangenhitze. | Local temperature remains 50–80°C higher than surrounding areas; solidification delayed by 10–15 seconds. |
| Ineffective Sprue Systems | Inner gate located >50mm from hot joints; cross-sectional area <2× the part’s wall thickness. | Metall kann schrumpfende Bereiche nicht rechtzeitig erreichen – die Nachschubrate sinkt um 40–60 %. |
B. Process Parameter Mismatches (25–35% of Sinks)
Falsche Injektion, Temperatur, oder die Timing-Einstellungen können die Schrumpfung nicht ausgleichen.
| Parameterproblem | Schlüsselproblem | Datenschwelle |
| Niedriger spezifischer Einspritzdruck | Der Druck ist zu niedrig, um geschmolzenes Metall in schrumpfende Spalten zu drücken. | <50MPA (Aluminiumlegierungen); <30MPA (Zinklegierungen) → 70% Sinkgeschwindigkeit in dicken Teilen. |
| Unzureichende Haltezeit | Die Form öffnet sich, bevor dicke Abschnitte vollständig erstarren; Keine Zeit für Metallnachschub. | Haltezeit <0.8× Erstarrungszeit (Z.B., 5s für ein 10 mm dickes Teil) → 60% Spülen nach dem Entformen. |
| Zu hohe Gießtemperatur | High temperature increases total shrinkage volume; gas content rises, exacerbating voids. | >720° C (Aluminiumlegierungen); >430° C (Zinklegierungen) → shrinkage volume increases by 12–18%. |
C. Cooling System Failures (20–25% of Sinks)
Uneven mold cooling amplifies solidification differences.
| Cooling Issue | Technische Details | Impact on Sinks |
| Unreasonable Channel Layout | Cooling channels >20mm from thick sections; no targeted cooling for hot joints. | Temperature difference between thick/thin areas >40° C; solidification asynchronized. |
| Blocked Cooling Channels | Scale/rust buildup (Dicke >1mm) reduces heat transfer efficiency by 30–40%. | Local cooling rate drops from 15°C/s to <8° C/s; thick sections develop sinks. |
| Inconsistent Cooling Water Flow | Flow rate <2L/min for critical channels; pressure fluctuations >±0.2MPa. | Cooling unevenness increases by 25%; sinks appear in low-flow areas. |
D. Operational Errors (5–10% of Sinks)
Human factors disrupt process stability.
- Premature Mold Opening: Mold opened 2–3 seconds before solidification completion (detected via thermocouples). Surface layers soften and collapse under internal shrinkage.
- Over-Spraying Release Agent: Thick agent layers (>10μm) insulate the mold surface, slowing heat dissipation in local areas.
- Incorrect Alloy Composition: High copper content (>4% in aluminum alloys) increases shrinkage rate by 10–15%; magnesium deficiency (<0.3%) reduziert die Fließfähigkeit, hindering metal replenishment.
3. Systematic Solutions: Vom Design bis zur Wartung
Resolving sinks requires a holistic approach—fixing one link alone is ineffective. Below is a step-by-step solution framework:
A. Designoptimierung: Eliminieren Sie Sink-Risiken im Voraus
| Optimization Measure | Implementation Details | Erwartetes Ergebnis |
| Balance Wall Thickness | Limit thickness ratio to ≤2:1; use gradual transitions (Neigung 1:5) between thick/thin areas. | Hot spot formation reduced by 70%; shrinkage volume stabilized. |
| Improve Hot Joints | – Add “heat-dissipating holes” (diameter 3–5mm) at rib intersections.- Use hollow ribs (wall thickness 2–3mm) instead of solid ribs. | Local cooling speed increased by 40%; hot-joint sinks cut by 80%. |
| Redesign Sprue Systems | – Locate inner gates within 30mm of hot joints.- Increase gate cross-sectional area to 2.5× the part’s wall thickness.- Add auxiliary feeders (volume 5–10% of the hot joint) für große Teile. | Metal replenishment rate improved by 50%; sink rate drops to <5%. |
B. Feinabstimmung der Prozessparameter
The table below lists optimized parameters for common alloys, tailored to prevent sinks:
| Parameter | Aluminiumlegierungen (Kaltkammer) | Zinklegierungen (Heiße Kammer) | Monitoring Method |
| Injection Specific Pressure | 60–80MPa | 30–50MPa | Real-time pressure curve (deviation ≤±5MPa) |
| Haltezeit | 1.2× Erstarrungszeit (Z.B., 12s for 10mm-thick parts) | 1.0× Erstarrungszeit (Z.B., 8s for 8mm-thick parts) | Timer linked to mold temperature sensor |
| Gießtemperatur | 680–700 ° C. | 380–400 ° C. | Digital thermocouple (±2°C accuracy) |
| Schimmelpilztemperatur | 200–220 ° C. (dicke Abschnitte); 180–200 ° C. (dünne Abschnitte) | 150–170 ° C. (uniform across mold) | Infrared thermal imager (temperature difference ≤±5°C) |
C. Kühlsystem-Upgrade
- Targeted Cooling: Installieren profiled cooling channels (shape matches part geometry) Für dicke Abschnitte. Zum Beispiel, use spiral channels around 10mm-thick ribs to boost heat transfer by 35%.
- High-Pressure Cooling: Apply 0.8–1.2MPa high-pressure water to hot joints; this thickens the quench layer by 0.5–1mm, accelerating solidification.
- Regular Maintenance: Clean cooling channels every 500 cycles with descaling agents; replace corroded pipes (flow rate restored to ≥2L/min).
D. Fortschrittliche Technologien für Hochrisikoteile
For critical components (Z.B., Luft- und Raumfahrtklammern), use these cutting-edge solutions:
- Local Extrusion Technology: Integrate hydraulic extrusion pins (diameter 5–10mm) in der Form. Apply 80–120MPa pressure during the semi-solid stage (solid fraction 60–70%) to push metal into shrinkage gaps—eliminates hot-joint sinks by 95%.
- Solidification Simulation: Use MAGMA or Flow-3D software to predict shrinkage areas. Zum Beispiel, a simulation of an EV battery frame identified a hot joint sink risk, prompting a design tweak that cut defects by 70%.
- Profiling Weight Reduction: Hollow out thick sections (Z.B., 10mm → 5mm with internal ribs) to reduce heat accumulation. This lowers shrinkage volume by 25% während der Stärke aufrechterhalten.
4. Fehlerbehebung: Vorhandene Waschbecken reparieren
For parts with minor sinks (not critical for safety), use these repair methods:
| Sink Severity | Repair Method | Implementation Details |
| Minor (Tiefe <0.5mm) | Mechanisches Polieren | Use 800–1200-grit sandpaper to smooth the surface; follow with buffing (Ra <1.6μm). |
| Mäßig (depth 0.5–1mm) | Filler Repair | Apply aluminum/zinc alloy putty (matching the part’s composition); cure at 80–100°C for 30 Minuten. |
| Severe (Tiefe >1mm) | Schweißen + Bearbeitung | Use TIG welding to fill the sink; machine to restore dimensions (Toleranz ± 0,1 mm). Only for non-load-bearing parts. |
5. Die Perspektive von Yigu Technology zum Produktrückgang im Druckguss
Bei Yigu Technology, we see sinks as a “design-process mismatch”—not just a surface defect. For automotive clients producing engine blocks, our integrated solution (profiled cooling channels + local extrusion) reduced hot-joint sinks from 12% Zu <1.2%. For EV battery frame manufacturers, our solidification simulation tool identified sink risks upfront, cutting mold rework costs by 40%.
We’re advancing two key innovations: 1) AI-driven cooling control (adjusts water flow in real time based on mold temperature data); 2) Self-heating auxiliary feeders (maintain molten metal temperature to replenish shrinkage). Our goal is to help manufacturers shift from “defect repair” to “defect prevention”—turning sink elimination into a cost-saving advantage that boosts yield rates by 15%.
FAQ
- Can sinks be detected before demolding to avoid wasting materials?
Yes—use real-time monitoring tools: 1) Mold temperature sensors (Warnung, wenn dicke Abschnitte zurückbleiben >300°C nach eingestellter Haltezeit); 2) Drucksensoren (Druckabfälle in heißen Verbindungen erkennen, deutet auf unzureichenden Nachschub hin); 3) Ultraschallprüfung während der Erstarrung (identifiziert interne Schrumpfungen, die zu Oberflächensenken werden). Diese Werkzeuge reduzieren die Verschwendung von Teilen um 60%.
- Betreffen Spülen nur Aluminium/Zink-Legierungen?, oder auch andere Druckgussmaterialien?
Alle Druckgussmaterialien sind gefährdet, aber der Schweregrad variiert: Magnesiumlegierungen (Schrumpfrate 4.5%) sind anfälliger für Einsinkungen als Zinklegierungen (Schrumpfrate 2.5%). Kupferlegierungen (hoher Schmelzenpunkt) require stricter cooling control—sinks often form in thick sections if mold temperature exceeds 250°C. The solutions (design balance, pressure control) apply universally, but parameters must be tailored to each alloy.
- Ist es günstiger, Spülen während des Entwurfs oder nach der Produktion zu reparieren??
Die Fixierung während der Konstruktion ist 5–10-mal günstiger. Eine Design-Optimierung (Z.B., Rippendicke anpassen) Kosten \(500- )1,000 aber verhindert \(5,000- )10,000 bei Nacharbeit/Ausschuss nach der Produktion für eine Charge von 10.000 Teilen. Wir empfehlen, im Vorfeld in die Erstarrungssimulation zu investieren – das identifiziert 90% Senkenrisiken vor der Formenherstellung.