Spulen aus Druckguss, ein kritischer interner Fehler im Druckgussprozess, beeinträchtigt die mechanische Leistung und Zuverlässigkeit von Gussteilen erheblich. Im Gegensatz zu Oberflächenfehlern wie Kratzern oder Graten, Dieser Defekt versteckt sich im Inneren von Gussteilen, oft nur durch zerstörungsfreie Prüfung nachweisbar (wie zum Beispiel Röntgenstrahlen). Sein Kern ist die Mitreißen von Luft oder Gas beim Hochgeschwindigkeitsfüllen in die Metallschmelze eindringt, die sich zu Poren oder lockeren Strukturen verfestigt. In Branchen, in denen hochpräzise Teile benötigt werden – etwa Automobil-Antriebsstränge oder hydraulische Komponenten – können Druckgussspulen zu Undichtigkeiten führen, Ermüdungsversagen, oder sogar Sicherheitsunfälle. In diesem Artikel werden die Ursachen von Druckgussspulen systematisch aufgeschlüsselt und umsetzbare Lösungen bereitgestellt, die Herstellern bei der Lösung dieses Problems helfen.
1. Druckgussspulen verstehen: Mechanismus, Eigenschaften, und Risiken
Zur effektiven Behandlung von Druckgussspulen, Zunächst muss geklärt werden, wie sie entstehen und welchen Schaden sie anrichten. In diesem Abschnitt wird a verwendet Mechanismus + Eigenschaften + Risiken Struktur für klares Verständnis.
1.1 Bildungsmechanismus
Druckgussspulen entstehen durch das hydrodynamische Verhalten geschmolzenen Metalls beim Hochgeschwindigkeitseinspritzen. Wenn der Einspritzstempel das geschmolzene Metall mit hoher Geschwindigkeit in den Formhohlraum drückt (oft 3-8 MS), Die Trägheit des Metalls verursacht heftige Turbulenzen und Spritzer. Diese chaotische Strömung erzeugt örtlich begrenzte Unterdruckzonen im Hohlraum, die schnell die Umgebungsluft ansaugen. Wenn das geschmolzene Metall abkühlt und erstarrt, Das eingeschlossene Gas kann nicht entweichen und wird im Inneren des Gussteils eingekapselt – es bilden sich winzige Gase, verstreute Poren (wie Nadellöcher) oder größer, konzentrierte Blasen.
1.2 Schlüsselmerkmale
Druckgussspulen können Sie an den folgenden drei typischen Zeichen erkennen:
- Oberflächenhinweise: Auf der Gussoberfläche können dichte, lochartige Ausbuchtungen auftreten, insbesondere in Bereichen mit dicken Wänden oder komplexen Strukturen.
- Abschnittsbeobachtung: Beim Aufschneiden, der Guss weist statt einer dichten Metallstruktur eine wabenartige lockere Struktur auf.
- Röntgeninspektion: Irregulär, Im Inneren des Abgusses sind wolkenartige Schatten sichtbar, Angabe der Verteilung und Größe des eingeschlossenen Gases.
1.3 Mögliche Risiken
Die Auswirkungen von Druckgussspulen gehen weit über den Materialabfall hinaus:
- Reduzierte mechanische Eigenschaften: Poren schwächen die Kompaktheit des Gussstücks, Verringerung der Zugfestigkeit um 10-30% und Ermüdungslebensdauer um bis zu 50% (abhängig von der Schwere des Defekts).
- Funktionsstörung: Für drucktragende Teile (Z.B., Hydraulikventile), Poren können zu Undichtigkeiten führen, Dadurch ist die Komponente nicht mehr in der Lage, einen stabilen Druck aufrechtzuerhalten.
- Erhöhte Produktionskosten: Defekte Gussteile erfordern Nacharbeit oder Verschrottung. In Massenproduktion, sogar ein 5% Die Fehlerquote kann die Gesamtkosten um erhöhen 15-20%.
2. Hauptursachen für Druckgussspulen: Vier Schlüsselfaktorgruppen
Druckgussspulen werden nicht durch einen einzelnen Fehler verursacht, sondern durch die Kombination hydrodynamischer Probleme, Konstruktionsfehler der Form, Probleme mit der Materialqualität, und falsche Prozessparameter. In der folgenden Tabelle werden diese Ursachen und ihre fehlerbildenden Mechanismen aufgeführt, um eine einfache Fehlerbehebung zu ermöglichen.
| Faktorgruppe | Spezifische Ursachen | Mechanismus der Defektbildung |
| Hydrodynamische Faktoren | 1. Zu hohe Einspritzgeschwindigkeit2. Unangemessenes Anschnittsystemdesign (Z.B., plötzliche Querschnittsveränderungen im Anguss, Scharfe Kurven im Läufer) | 1. Hohe Geschwindigkeit führt dazu, dass geschmolzenes Metall gegen die Hohlraumwand spritzt, Es bilden sich Wirbelringe, die Luft einschließen.2. Abrupte Anguss-/Angusskanalwechsel unterbrechen den Durchfluss, Dadurch entstehen Turbulenzen und der Lufteintrag nimmt zu. |
| Einschränkungen bei Schimmelabgasen | 1. Übermäßiges Vertrauen auf Trennflächenspalten oder einfache Auslassrillen2. Verstopfte Abgaskanäle (durch vorzeitig erstarrtes Metall) in dünnwandigen Teilen mit tiefem Hohlraum | 1. Herkömmliche Absaugmethoden können den augenblicklichen Luftdruckanstieg bei der Hochgeschwindigkeitsbefüllung nicht bewältigen, Luft in das geschmolzene Metall drücken.2. In tiefen Hohlräumen, geschmolzenes Metall erstarrt früh, Dadurch werden die Abgaswege verstopft und Gas im Inneren eingeschlossen. |
| Schlechte Schmelzqualität | 1. Zu hoher Gasgehalt in der Metallschmelze (insbesondere Aluminium-Magnesium-Legierungen)2. Verwendung von feuchten Rohstoffen oder Veredelungsmitteln mit kristallinem Wasser | 1. Legierungen wie Aluminium-Magnesium nehmen beim Schmelzen leicht Wasserstoff auf. Unentgaste Schmelze setzt beim Einspritzen Wasserstoff frei, combining with entrained air to form a “double gas source.”2. Damp materials decompose into gas when heated, increasing the melt’s gas content. |
| Improper Process Parameters | 1. Wrong timing for switching from fast to slow injection (too early or too late)2. Insufficient holding time3. Too low mold temperature | 1. Early switching causes incomplete filling; late switching intensifies turbulence.2. Short holding time fails to compensate for shrinkage, expanding tiny pores into visible defects.3. Eine niedrige Formtemperatur beschleunigt die Oberflächenverfestigung, Blockiert das Aufschwimmen und Entweichen von internem Gas. |
3. Gezielte Verbesserungsmaßnahmen für Druckgussspulen
Der Umgang mit Druckgussspulen erfordert einen vielschichtigen Ansatz, deckt die Prozessoptimierung ab, Formenneugestaltung, Materialkontrolle, und die Einführung fortschrittlicher Technologien. Die folgenden Lösungen haben sich in der industriellen Praxis bewährt.
3.1 Feinabstimmung der Parameter des Einspritzprozesses
Der Einspritzvorgang steuert direkt den Fluss des geschmolzenen Metalls – die Optimierung der Parameter ist die erste Verteidigungslinie gegen Druckgussspulen.
- Dreistufige Einspritzkurve: Adoptiere a “langsam-schnell-langsam” speed profile.
- Initial stage: Niedrige Geschwindigkeit (1-2 MS) to avoid splashing when metal enters the cavity.
- Middle stage: Hohe Geschwindigkeit (4-6 MS) for efficient filling of the main cavity.
- Final stage: Decelerate to 1-3 m/s to transition smoothly to pressurization, suppressing turbulence.
- Segmented speed thresholds: Adjust speed based on casting geometry. Verwenden Sie eine niedrigere Geschwindigkeit (3-4 MS) für dünnwandige Bereiche (um Spritzer zu verhindern) and slightly higher speed (5-6 MS) for thick parts—equipped with buffer devices to reduce impact.
- Extend pressurization and holding time: Nach dem Befüllen, apply high pressure (1.5 times the working pressure) and hold for 2-5 Sekunden. This compresses existing bubbles and pushes molten metal into shrinkage gaps, reducing pore formation.
3.2 Optimieren Sie die Formstruktur für eine bessere Abgasleistung
A well-designed mold exhaust system can remove up to 80% von eingeschlossener Luft. Key improvements include:
- Efficient exhaust network: Add serpentine exhaust grooves (depth ≥ 0.1mm) at the last-filling positions of the cavity. Combine these with embedded exhaust blocks to form a graded exhaust channel, guiding gas out step by step.
- Vacuum exhaust for deep cavities: For complex thin-walled parts (Z.B., mobile phone middle frames), install a forced vacuum system. Extract air from the cavity to -90kPa before injection, reducing initial gas content by over 90%.
- Improve gating system: Use inclined sprues or tangential inlets to leverage centrifugal force, separating gas from molten metal. Add buffer grooves or deflectors to guide smooth flow and avoid turbulence.
- Eliminate dead zones: Polish cavity transitions into rounded corners (radius ≥ 1mm) to prevent vortex formation in dead zones. Add overflow grooves at gas-prone areas to act as “gas collectors.”
3.3 Kontrollieren Sie die Schmelzqualität streng
High-purity melt with low gas content is the foundation for avoiding die casting coils.
- Enhanced degassing: Use online rotary degassing (Z.B., argon gas curtain purification) to remove hydrogen. Control the melt’s gas content below 0.15ml/100g Al—test regularly with a gas analyzer.
- Standardize raw material management:
- Dry furnace charge (especially return scrap) at 120-200°C for 4-6 Stunden, um Feuchtigkeit zu entfernen.
- Select low-gas alloy ingots as the base material, avoiding ingots with surface oxidation or oil contamination.
- Clean the furnace regularly: Remove oxide residues and dross from the furnace every 8-12 hours to prevent secondary gas entrainment during melting.
3.4 Nutzen Sie fortschrittliche Druckgusstechnologien
For high-reliability parts, advanced technologies can fundamentally eliminate die casting coils:
- Vakuumkaste: After mold clamping, extract cavity air to a high vacuum (-90 to -95kPa) vor der Injektion. This is ideal for automotive powertrain parts—reducing internal porosity by over 90%.
- Halbfester Druckguss: Inject partially solidified slurry (mit 30-50% solid phase) instead of fully liquid metal. The slurry’s spherical primary phase reduces turbulence, blocking gas entrainment. This technology combines the density of forging with the near-net shaping of die casting.
4. Praktische Fallstudien: Verbesserungseffekte überprüfen
Real-world applications prove that the above measures effectively eliminate die casting coils. Here are two typical cases:
Fall 1: Getriebegehäuse für Kraftfahrzeuge
A major auto parts manufacturer faced severe die casting coils in its aluminum alloy gearbox housings, führt zu a 12% defect rate and frequent pressure leakage failures. The solution included:
- Changing the single straight sprue to a spiral buffer sprue to reduce turbulence.
- Adding three-stage serpentine exhaust grooves and a vacuum assistance system.
- Lowering the injection speed from 6 m/s to 4.5 m/s and extending the holding time by 3 Sekunden.
Ergebnisse: Internal porosity decreased by 82%, tensile strength increased by 15%, and the housings passed the ISO 16012 pressure seal test (no leakage at 1.2MPa for 5 Minuten). The defect rate dropped to 0.8%.
Fall 2: Mobiltelefon-Mittelrahmen
A consumer electronics factory struggled with surface pinholes (caused by die casting coils) in its magnesium alloy phone middle frames, with a yield rate of only 85%. The fix involved:
- Using local pressurized pin technology to compress pores in thin-walled areas.
- Adopting argon-protected die casting to reduce air contact with the melt.
- Optimizing the mold’s cooling system to slow surface solidification (allowing gas to escape).
Ergebnisse: Surface pinholes were completely eliminated, and the yield rate rose to 98%.
5. Die Perspektive von Yigu Technology auf Druckgussspulen
Bei Yigu Technology, we believe solving die casting coils requires a “Vorbeugung geht vor, data-driven” strategy—not just post-repair. Many manufacturers focus on reworking defective parts but ignore root causes like mold exhaust dead zones or unstable melt degassing. In reality, die casting coils are a “symptom” of systemic issues: they may signal outdated mold design, uncalibrated injection parameters, or inadequate raw material inspection.
We recommend manufacturers combine CAE simulation mit Echtzeitüberwachung: Use CAE to predict gas entrainment risk areas before mold production, and install sensors to track injection speed, Formtemperatur, and cavity pressure during production. By dynamically adjusting parameters based on data, defects can be prevented early. For high-end parts, integrating vacuum die casting with semi-solid technology is the future—this combination balances efficiency and quality, helping achieve near-zero internal defects.
6. FAQ: Häufige Fragen zu Druckgussspulen
Q1: Können Druckgussspulen ohne zerstörende Prüfung erkannt werden??
Ja. Non-destructive testing methods like X-ray inspection and ultrasonic testing are effective. X-rays reveal the location and size of internal pores, while ultrasonic testing detects loose structures by analyzing sound wave reflections. Für die Massenproduktion, automated X-ray scanning lines can quickly screen for die casting coils with a detection accuracy of over 95%.
Q2: Durch die Reduzierung der Einspritzgeschwindigkeit werden Druckgussspulen definitiv vermieden?
Not entirely. While excessively high speed is a main cause, too low a speed (unten 2 MS) can lead to incomplete filling or premature solidification of the molten metal. The key is to match the speed to the casting’s geometry: use lower speed for thin walls and moderate speed for thick parts, combined with a three-stage curve to avoid turbulence.
Q3: Ist Vakuum-Druckguss für alle Druckgussteile geeignet??
NEIN. Vacuum die casting is most suitable for high-reliability parts (Z.B., Automotorblöcke) that require minimal internal defects. It is less cost-effective for low-value, einfache Teile (Z.B., Dekorative Klammern) due to higher equipment investment and production costs. For such parts, optimizing exhaust grooves and degassing processes is a more practical choice.