Vanliga fel vid sandgjutning av aluminium

De flesta defekter i sandgjutgods i aluminium – porositet, blåsor, underfyllnad, inneslutningar, krympporer och sprickor – har flera återkommande orsaker: olämplig sand och formmassa, bristfälligt förberedd form, försummad smältning, fel gjuttemperatur, felaktigt utformat gjutsystem och okontrollerad svalning. Vi går igenom de vanligaste misstagen vid sandgjutning av aluminium och visar hur de kan undvikas.

Kort sammanfattat

• Fukt och gaser från formmassan är en vanlig orsak till blåsor – massan måste ha rätt fuktighet och genomsläpplighet, och kärnor måste ha god ventilation.
• Flytande aluminium absorberar lätt väte och bildar oxider, därför måste legeringen raffineras och gjutas utan turbulens.
• Gjuttemperaturen väljs utifrån legeringen och väggtjockleken – vanligtvis 680–760 °C; för låg temperatur ger underfyllnad, för hög främjar porositet.
• Krympporer i grova sektioner förhindras med hjälp av matningar och riktad stelning.
• Sprickor gynnas av skarpa hörn, styva kärnor och för tidig urslagning av gjutgodset.

Otillräcklig sandkvalitet

Formsanden avgör formens genomsläpplighet, hållfasthet och gjutgodsets yta. För fin sand ger en slät yta men släpper dåligt igenom gaser – risken för blåsor ökar. För grov sand släpper igenom gaser väl, men metallen tränger mellan kornen och ytan blir grov. Problem är också föroreningar och damm i den återvunna massan, som ökar gasmängden och sänker formens hållfasthet.

Förebyggande: kontrollera kornstorlek, bindemedelshalt, fuktighet och genomsläpplighet hos massan, komplettera med färsk sand och avdamma den återvunna massan. Formar för aluminium görs vanligtvis av finare sand än för gjutjärn, vilket ger en jämnare gjutgodsyta – typiskt Ra ca 4–10 µm.

Felaktiga proportioner i blandningen

I klassiska massor bundna med bentonit är förhållandet mellan sand, bindemedel och vatten avgörande. För mycket vatten ger mer ånga vid gjutningen – alltså blåsor och hål på gjutgodsets yta – och svagare form. För lite vatten gör att massan smulas sönder, återger modellen dåligt och korn som slits loss av metallströmmen ger sandinneslutningar.

I självhärdande massor motsvaras detta av förhållandet mellan harts och härdare samt tiden mellan blandning och formning. För lite bindemedel ger en svag form som rasar, för mycket ger fler gaser vid gjutningen och svårare urslagning. Därför doseras komponenterna efter vikt, helst automatiskt, och massans egenskaper kontrolleras regelbundet. I vår formeri bereds massan av ett blandningssystem med automatisk dosering, och formarna packas automatiskt.

Bristfällig formberedning

• Förskjutning av formhalvorna – dåligt ihopsatta kolvar ger förskjutning vid delningsplanet och mått utanför toleransen.
• Förskjutning eller uttryckning av kärnan – en kärna utan säkert stöd i kärnmärkena ändrar väggtjockleken eller trycks ut av metallen.
• För svag eller ojämn packning av massan – formen deformeras under metalltrycket och lösa korn hamnar i gjutgodset.
• Bristande ventilation – gaser från form och kärnor har ingen utväg och bildar blåsor.
• Förorenat hålrum – löst sand och formrester som blir kvar efter ihopsättningen ger inneslutningar och ytdefekter.

Fel	Effekt på gjutgodset
Förskjutning av formhalvorna	förskjutning vid delningsplanet, mått utanför toleransen
Kärnförskjutning	ojämna väggar, genombrott
För svag packning av formmassan	deformationer, sandinneslutningar
Bristande ventilation	gasblåsor
Löst sand i hålrummet	sandinneslutningar, ytdefekter

Felaktig smältning – väte och oxider

Flytande aluminium tar upp väte – främst från fukt i luften, laddningsmaterialet, verktygen och ugnsfodret. Under stelningen minskar vätets löslighet kraftigt och gasen frigörs i form av små porer. Ett andra problem är oxiderna: om metallen rörs om eller hälls från höjd dras oxidhinnor ner i smältan, och dessa blir i gjutgodset till inneslutningar och startpunkter för porer.

Så här förebygger du: torka och förvärm laddningsmaterial och verktyg, överhetta inte metallen, raffinera legeringen (t.ex. genom spolning med inert gas eller raffineringsmedel), avlägsna slagg före gjutningen och begränsa hällningen av metallen. För siluminer (Al-Si-legeringar) används även modifiering, som förbättrar strukturen och de mekaniska egenskaperna. I vårt gjuteri i Poznań genomför vi raffinering och modifiering av legeringen.

Olämplig gjuttemperatur

Gjutningstemperaturen väljs utifrån legering, väggtjocklek och gjutgodsets storlek – för vanliga aluminiumgjutlegeringar ligger den oftast mellan 680–760 °C. För låg temperatur ger underfyllnad och kalla skarvar, särskilt i tunna väggar och långt från ingjutningen. För hög temperatur ökar vätupptaget och metallens oxidation och främjar krympporer och grövre struktur i gjutgodset.

Så här förebygger du: mät metallens temperatur i ugnen och i skopan strax före gjutningen, korta transporttiden för metallen till formen och häll jämnt och utan avbrott – ett avbrott i strålen är en direkt väg till kall skarv.

Felaktigt utformat ingjutnings- och matningssystem

Aluminium är känsligt för turbulent formfyllnad. För hög hastighet i ingjutningarna orsakar stänk, virvlar och inveckling av oxidhinnor, och en stråle som faller från höjd suger med sig luft. Ingjutningssystemet bör leda in metallen lugnt, helst nedifrån hålrummet, och filter fångar upp oxiderna innan de når gjutgodset.

Den andra uppgiften för tekniken är matningen. Metallen krymper under stelningen, så grova sektioner som stelnar sist behöver matarhuvar eller kylkroppar, och stelningen bör fortskrida från gjutgodsets tunna delar mot matarhuvudet. Utan detta bildas hålrum och krympporositet vid de heta punkterna. Ingjutnings- och matningssystem projekteras allt oftare med hjälp av datorsimulering.

Felaktig kylning av gjutgods

Gjutgodset svalnar ojämnt i formen: tunna väggar snabbare, grova sektioner långsammare. När krympningen hindras av en styv kärna eller formen uppstår hetsprickor på ännu heta ställen, och efter avsvalningen spänningar och deformationer. För tidig urtagning av gjutgodset ur formen ökar risken för skevhet och sprickor.

Så här förebygger du: konstruera jämntjocka väggar och avrundade hörn, använd kärnor av massa som tappar hållfasthet efter gjutningen och inte hindrar krympningen, slå ut gjutgodset efter lämplig avsvalningstid. Stelningshastigheten påverkar också strukturen – tunnare sektioner har finare struktur och bättre egenskaper. Om gjutgodset kräver värmebehandling väljs parametrarna efter legeringen – vi beskriver dem på sidan värmebehandling av gjutgods.

Vanligaste defekterna i sandgjutgods – orsaker och förebyggande

Defekt	Vanligaste orsakerna	Så här förebygger du
Gasblåsor och gasporer vid ytan	fuktig formmassa, dålig ventilation av formen och kärnorna, för mycket bindemedel	kontroll av fukt och bindemedel, ventilation
Gasporositet (väte)	väte i legeringen, fuktigt laddningsmaterial och verktyg, överhettning av metallen	torrt laddningsmaterial, raffinering, rätt temperatur
Hålrum och krympporositet	brist på matning av grova sektioner, förtjockningar i konstruktionen	matarhuvar, kylkroppar, jämntjocka väggar
Underfyllnad och kalla skarvar	för låg metalltemperatur, avbrott i gjutningen, tunna väggar långt från ingjutningen	gjutningstemperatur, ingjutningssystem, kontinuerlig gjutning
Oxid- och sandinneslutningar	turbulent gjutning, löst sand, att formen rasar	lugnt ingjutningssystem, filter, rätt packning
Varmsprickor	hindrad krympning, vassa hörn, styva kärnor	avrundningar, eftergivliga kärnor, jämntjocka väggar
Mått utanför tolerans	formförskjutning, kärnförskjutning, svag packning	noggrann formhopsättning, kärnstöd, kontroll av massan

Mer om porositet skriver vi i artikeln porositet i sandgjutgods – så undviker du den, och om konstruktion som begränsar defekter – i guiden för konstruktion av gjutgods i aluminium.

Vanliga frågor

Sandgjutgods i aluminium – begär offert

Vi gjuter uteslutande aluminiumlegeringar – i sandformar detaljer från 1 till 100 kg, i kolvlådor med mått upp till 1000 mm, av självhärdande och värmehärdande massor. Skicka ritning eller 3D-modell så tar vi fram en offert. Mer om tekniken läser du på sidan aluminiumgjutning i sandformar. Begär offert.