Trous de sable moulés sous pression, également appelés porosité ou trous d'épingle-sont de minuscules vides dans les pièces moulées sous pression, allant de 0,1 mm à 2 mm de diamètre. Ils apparaissent comme des piqûres d'épingle en surface, cavités sous-cutanées, ou pores internes, et peut réduire la résistance à la traction d'une pièce de 15 à 30 % (données de l'industrie). For critical parts like automotive engine brackets or medical device components, sand holes even lead to scrapping rates as high as 12%. But what causes these defects? How to distinguish different types of sand holes? And what systematic solutions can eliminate them long-term? This article answers these questions with actionable, data-backed strategies.
1. Types of Die-Casting Sand Holes: Morphology & Harm
Tous les trous de sable ne sont pas identiques : différents types ont des caractéristiques et des impacts uniques. Le tableau ci-dessous classe les trous de sable courants et leurs détails clés:
| Type de trou de sable | Caractéristiques morphologiques | Emplacement typique | Niveau de préjudice (1–5, 5= Sévère) | Méthode de détection |
| Trous d'épingle de dispersion de surface | Minuscule, trous épars (0.1-0,3 mm); visible à l'œil nu | Surfaces des pièces, près des lignes de séparation | 3 (esthétique des ruines; aucun risque structurel pour les parties non chargées) | Inspection visuelle + loupe (10×) |
| Pores atmosphériques concentrés | Des trous plus grands (0.5–2 mm); regroupés en groupes | Zones à parois épaisses, zones de remplissage final | 5 (provoque une concentration de stress; conduit à des fissures sous charge) | Détection des défauts aux rayons X + test de densité |
| Stomates sous-cutanés en forme d'aiguille | Mince, vides en forme d'aiguille (0.1–0,5mm); caché sous la surface | Près des portes, runner connections | 4 (exposed after machining; affaiblit la force locale) | Tests ultrasoniques (Utah) + sectioning inspection |
| Heat Treatment Reaming Pores | Small holes that expand (to 0.5–1mm) Après un traitement thermique | Pièces traitées à la chaleur (Par exemple, T6 aluminum alloys) | 5 (renders load-bearing parts unsafe; 100% débit de ferraille) | Post-heat-treatment X-ray + tests de traction |
2. Core Causes of Die-Casting Sand Holes: A 3-Dimension Analysis
Sand holes arise from failures in material preparation, conception de moisissure, et contrôle des processus—three interrelated links. Below is a detailed breakdown with quantitative thresholds:
UN. Material-Related Causes (30–40% of Sand Holes)
Impure or improperly processed molten metal is a top trigger:
- Excess Gas Content: Hydrogen content >0.3cc/100g Al (pour alliages d'aluminium) causes gas to expand during cooling, forming pinholes. This often happens when melting is not protected by inert gas.
- Inclusion Contamination: Oxide slag or foreign particles (>0.1mm) in the metal block gas flow, creating voids. Common sources: mixing different alloy grades, or using ingots with oil stains/corrosion.
- Poor Raw Material Management:
- Return material reused >3 times: Increases oxide content by 20–30%, leading to inclusion-based pores.
- No preheating: Ingots cold-charged directly into the furnace create temperature gradients (>100°C), causing uneven gas release.
B. Conception de moisissure & Maintenance Failures (25–35% des Trous de Sable)
Mold issues trap gas or disrupt metal flow:
| Mold Problem | Détails techniques | Impact on Sand Holes |
| Inadequate Exhaust | Exhaust groove depth <0.1MM; blocked by carbon buildup (>0.05mm d'épaisseur) | Gas in the cavity cannot escape; forced into the metal to form pores |
| Poor Gating Design | Gate angle >60° (not 45° oblique); no buffer nest/slag collection | Metal splashes and rolls in air; creates concentrated atmospheric pores |
| Worn Mold Surfaces | Cavity roughness Ra >1.6µm; wear pits (>0.2mm de profondeur) | Metal flow is hindered; air is trapped in pits to form pinholes |
| Épaisseur de peinture excessive | Peinture pour moule >8μm d'épaisseur; revêtement irrégulier | La peinture brûle et libère du gaz pendant la coulée; le gaz est piégé sous forme de trous d'épingle à la surface |
C. Incohérences des paramètres de processus (30–35% des Trous de Sable)
Injection incontrôlée, température, ou les réglages de pression exacerbent les trous de sable:
- Erreurs de vitesse d'injection: Low-speed section >0.3m/s (pour alliages d'aluminium) provoque un écoulement turbulent : le métal se fend et emprisonne l'air. Section à grande vitesse avec accélération soudaine (>5m/s²) entraîne un entraînement de gaz.
- Déséquilibre de température:
- Mold preheating gradient >40°C (Par exemple, 260°C sur la surface actuelle vs. 210°C à l'extrémité) provoque une surchauffe locale et une dilatation du gaz.
- Température du métal en fusion <650° C (alliages en aluminium) leads to premature solidification—gas cannot escape before the metal sets.
- Pressurization Timing Delay: Pressurization triggered >0.2s after filling completion allows gas to expand, forming subcutaneous stomata.
3. Solutions systématiques: Du matériau au processus
Resolving sand holes requires a holistic approach—fixing one link alone is ineffective. Vous trouverez ci-dessous un cadre de solution étape par étape:
UN. Contrôle des matériaux: Purifier & Standardiser
| Mesure | Détails de mise en œuvre | Résultat attendu |
| Inert Gas Protection | Use argon/nitrogen to blanket the melt throughout melting; débit: 5–10l/min | Reduces hydrogen absorption by 40–60%; gas content ≤0.2cc/100g Al |
| Deep Degassing | Use rotating degassing rods (vitesse: 400–600rpm) + compound refiners (rare earth-based); degassing time: 15–20min | Supprime 80% of oxide slag; inclusion content <0.05% |
| Raw Material Management | – New material proportion ≥70%; return material reused ≤3 times.- Preheat ingots to 300–400°C before melting.- Forbid mixing different alloy grades or contaminated ingots | Reduces inclusion-based pores by 30–40%; stabilizes melt quality |
| Standing Precipitation | Let molten metal stand in the holding furnace for ≥15min; température: 680–700 ° C (alliages en aluminium) | Oxides/inclusions settle to the bottom; melt purity ≥99.9% |
B. Optimisation des moules: Améliorer l'échappement & Couler
- Exhaust System Upgrade:
- Install serpentine exhaust ducts (profondeur: 0.1–0,2 mm) at final filling zones; add exhaust grooves at parting surface-movable block junctions.
- Verify exhaust patency with a smoke test during trial runs: Smoke should exit smoothly without backflow.
- Clean exhaust ducts weekly to remove carbon buildup (<0.03mm thick after cleaning).
- Gating System Reconstruction:
- Adjust gate angle to 45° oblique impact cavity (réduit les éclaboussures de métal de 50%).
- Ajouter des nids tampons (volume: 5–10% du volume de la cavité) et collecteurs de scories aux extrémités de la cavité pour piéger les matériaux/inclusions froids.
- Concevoir des coulisses à sections proportionnelles: Main channel > diversion channel > inner gate (assure un flux laminaire; Nombre de Reynolds <2000).
- Renforcement de l’entretien des moules:
- Polir les surfaces de la cavité mensuellement jusqu'à Ra ≤0,8 μm; réparer les piqûres d'usure/fissures avec un revêtement laser.
- Ajoutez des bandes d'étanchéité en caoutchouc/des joints toriques pour insérer les surfaces de joint. (jeu ≤0,03 mm) pour éviter les fuites de métal.
- Contrôler l'épaisseur de la peinture du moule entre 5 et 8 μm; appliquer uniformément à l'aérographe (évite les gaz induits par la peinture).
C. Régulation des processus: Contrôle de précision
| Étape du processus | Paramètres des paramètres clés | Méthode de surveillance |
| Vitesse d'injection | – Section à basse vitesse: ≤0,3 m/s (remplit 80% de cavité).- Section à grande vitesse: Courbe d'accélération douce (≤3 m/s²); la vitesse correspond à l'épaisseur de la pièce (0.5–1m/s pour les parois minces). | Moniteur de courbe de vitesse en temps réel; déviation ≤ ± 0,1 m/s |
| Champ de température | – Préchauffage du moule: 220–260 ° C (surface actuelle), 180–200 ° C (l'extrémité); gradient ≤40°C.- Température du métal en fusion: 680–720°C (alliages en aluminium); fluctuation ≤±10°C. | Imageur thermique infrarouge + thermocouples (10 points dans la cavité) |
| Pressurisation | – Synchronisation du déclenchement: 0–0.1s after filling completion.- Pression de maintien: 40–60MPa (alliages en aluminium); temps de maintien: 5–8s.- Pressure building time: Synchronized with metal solidification time. | Pressure sensor + radiographie (verifies no pore expansion) |
D. Mesures auxiliaires: Boostez la prévention des défauts
- Moulage à vide: Apply to complex thin-walled parts; ultimate vacuum degree ≥90kPa. Use a three-stage exhaust system to reduce gas content to <0.1cc/100g Al—cuts sand holes by 50–60%.
- Filtration Integration: Install ceramic foam filters (CFM) at the cross sprue front end; porosité: 10–20 PPI. Keep filter-cavity distance ≥50mm to avoid blockage—traps 90% of inclusions.
- Vibration-Assisted Casting: Mount high-frequency vibrators (50–100Hz, amplitude 0.3–0.5mm) near inner gates. Vibration breaks metal surface tension, promoting gas escape—reduces subcutaneous stomata by 30%.
4. Surveillance standardisée & Amélioration continue
To avoid sand hole recurrence, implement strict monitoring and optimization:
UN. Contrôle du processus de production
- First-Part Inspection: Check each shift’s first part for sand holes—focus on thick-walled transitions and distal dead corners. Use 10× magnifying glass for surface pinholes; UT for subcutaneous defects.
- Parameter Recording: Log injection speed, température, and pressure for each batch. Establish a defect traceability file (link sand holes to specific parameters).
- Entretien des équipements:
- Clean pressure chamber/punch residual chips daily (prevents impurity inclusion).
- Calibrate pressure curves monthly; maintain die casting machine hydraulic system quarterly (eliminates pressure fluctuations >±2MPa).
- Replace worn punches/cores yearly (dimensional deviation ≤±0.05mm).
B. Vérification des effets & Optimisation
- Méthodes de test: Utiliser la détection des défauts aux rayons X (porosity grade ≤2 per ASTM E446) and density testing (density ≥2.65g/cm³ for aluminum alloys) to verify improvement.
- Orthogonal Testing: Optimize parameter combinations (Par exemple, injection speed × mold temperature × holding time) via orthogonal tests. Par exemple, a 3-factor, 3-level test can identify the optimal process window.
5. Le point de vue de Yigu Technology sur les trous de sable moulés sous pression
À la technologie Yigu, we see sand holes not just as defects, but as indicators of process instability. Pour les clients automobiles, our integrated solution—argon gas protection + moulage à vide + AI parameter control—reduced sand hole rates from 11% à <1.5% dans 2 mois. Pour les fabricants de dispositifs médicaux, our rare earth-based refiners and CFM filtration cut inclusion pores by 80%, meeting ISO 13485 normes.
Nous faisons progresser deux innovations clés: 1) Real-time hydrogen sensors (response time <0.1s) that alert to excess gas before casting; 2) Digital twin simulation (MAGMA software) to optimize mold exhaust/gating upfront. Our goal is to help manufacturers stabilize their process window, turning sand hole prevention into a cost-saving advantage—cutting scrap rates by 60% and boosting production efficiency by 15%.
FAQ
- Can sand holes be repaired after casting, or must defective parts be scrapped?
Minor surface pinholes (≤0,3 mm) can be repaired with aluminum alloy filler (for non-load parts). Cependant, concentrated atmospheric pores (>0.5MM) or heat treatment reaming pores must be scrapped—repairing masks structural risks. We recommend fixing root causes (Par exemple, improving exhaust) instead of relying on post-repair.
- How much does it cost to implement a sand hole prevention system, and what’s the ROI?
A basic system (protection contre les gaz inertes + filtre + mold upgrade) frais \(15,000- )30,000 for a mid-sized die caster. For a facility producing 10,000 parties/jour (scrap rate reduced from 10% à 1.5%), the ROI is ~6 months—savings from reduced scrap and rework far outweigh the investment.
- Do sand hole prevention measures work for all die cast alloys?
Oui, but adjustments are needed: For magnesium alloys (flammable), use nitrogen instead of argon for protection; for copper alloys (point de fusion élevé), increase mold preheating to 280–320°C. The core logic—gas control + inclusion removal + process stability—applies universally. Nous adaptons nos solutions aux propriétés uniques de chaque alliage.