Qualitätssicherung im Guss: Umfassende Inspektion & Prüfverfahren

Gussfehler durch zerstörende und zerstörungsfreie Prüfung finden

Jeder Schritt im Metallgussprozess, vom Modellbau bis zur Wärmebehandlung, wird sorgfältig durchgeführt, um Probleme mit der Solidität, Oberflächenbeschaffenheit, mechanischen Eigenschaften und endgültigen Abmessungen des fertigen Gussstücks zu vermeiden. Dennoch sollten auch mit Sorgfalt hergestellte Gussstücke einer Inspektion zur Qualitätskontrolle unterzogen werden. Kleine Probleme können unerwartet auftreten, und viele Gussstücke haben mechanische Anforderungen, die durch einen verborgenen Fehler untergraben werden könnten. Die Gussinspektion ermöglicht es Gießerei und Kunden, sich sicher zu sein, dass sie ein Qualitätsgussstück haben.

Gussinspektionsmethoden sind vorhanden, um sicherzustellen, dass verborgene Fehler während des Fertigungsprozesses identifiziert werden. Zu den häufigen Gussfehlern gehören Oberflächenfehler, Einschlussfehler und Abkühlfehler.

Zerstörende Prüfung

In jedem Produktionslauf wählt die Gießerei einige Proben aus und unterzieht sie einer zerstörenden Prüfung. Das Gussstück wird geschnitten, und die Eigenschaften des Metalls werden genau untersucht. Der Prüfer sucht nach Einschlüssen, Porosität und Schwindung. Obwohl die zerstörende Prüfung eines Gussstücks nichts über die anderen Gussstücke im Lauf garantiert, vermittelt sie doch ein Gefühl für die Gesamtqualität des Prozesses. Röntgen- und Ultraschalltechnologien haben die Bedeutung der zerstörenden Prüfung verringert, aber sie wird immer noch verwendet, um die Qualität zu prüfen und Bewertungen über einen Lauf vorzunehmen.

Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)

Zerstörungsfreie Prüfung wird von Gießereiarbeitern, Kunden und ZfP-Technikern durchgeführt, um die innere und äußere Solidität eines Gussstücks zu verifizieren, ohne das Gussstück selbst zu beschädigen.

Sichtprüfung

Diese Methode nutzt das menschliche Auge, um Oberflächenfehler, Risse, Gasentwicklung, Schlacke- oder Sandeinschlüsse, Fehlgüsse, Kaltverschlüsse und Formfehler zu identifizieren.

Dimensionsprüfung

Diese Art der Gussinspektion wird durchgeführt, um sicherzustellen, dass ein Teil dimensionsale Anforderungen/Toleranzen erfüllt. Dies kann manuell oder mit einer Koordinatenmessmaschine (KMM) erfolgen, die Taster für sehr präzise Messungen verwendet.

Farb-Eindringprüfung (Penetrantprüfung)

Findet winzige Risse, Poren oder andere Oberflächenunregelmäßigkeiten in allen Arten von Metallgussstücken, die mit bloßem Auge schwer zu sehen wären. Der Prüfer reinigt das Gussstück zunächst, um Partikel von Schmutz oder Staub zu entfernen, die das Eindringen der Flüssigkeit in Risse im Metall verhindern könnten.

Nach der Reinigung und Trocknung taucht der Prüfer das Gussstück in eine Eindringlösung. Verschiedene Arten der Eindringprüfung verwenden unterschiedliche Lösungen, aber allgemein handelt es sich um ein leuchtend gefärbtes Öl mit hoher Kapillarwirkung und niedriger Viskosität, was bedeutet, dass es frei in Risse im Gussstück eindringt. Dieser Farbstoff verbleibt für eine „Verweilzeit“, damit er in unsichtbare Risse eindringen kann.

Nach ausreichender Zeit wird der Überschuss von der Oberfläche entfernt. Dies geschieht généralement durch vorsichtiges Abwischen mit einem feuchten Tuch, wobei darauf geachtet wird, das Gussstück nicht zu überfluten, was den Farbstoff in den Rissen entfernen könnte.

Der Prüfer trägt dann einen speziellen Entwickler auf, und die Gussfehler werden deutlich sichtbar.

Magnetpulverprüfung (MPI)

MPI ähnelt der Eindringprüfung darin, dass sie verwendet wird, um kleine Risse und Löcher an der Oberfläche oder im flachen Untergrund eines Gussstücks zu finden. Allerdings kann dieses Verfahren nur bei Gussstücken aus ferromagnetischem Metall angewendet werden, das ein Magnetfeld erzeugen kann – Metalle wie Eisen, Kobalt, Nickel und einige ihrer Legierungen. Das Gussstück wird magnetisiert, meist mit Elektromagneten, um den Test zu starten.

Ein Magnetfeld ist in Metall stärker als in Luft. Wo es Unstetigkeiten wie Risse oder Löcher an der Oberfläche oder im nahen Untergrund eines Gussstücks gibt, wird das induzierte Magnetfeld gestört.

Sehr tiefe Risse erzeugen oft nicht genug magnetische Verzerrung an der Oberfläche, um auf diese Weise gefunden zu werden.

Um die Störungen zu finden, wird das Gussstück mit einem Staub oder einer Flüssigkeit besprüht, die kleine Partikel von Eisenoxid oder anderen Substanzen enthält, die in einem Magnetfeld reagieren. Dieses gesprühte Partikulat ballt sich in der Nähe der Ränder von Verzerrungen zusammen und umreißt Stellen, wo der magnetische Fluss gering ist. Daher kann die Verwendung von Magneten und magnetischem Pulver Störungen anzeigen, wo mehr Luft als Metall ist, in Rissen oder über Löchern. Die MPI-Methode wird verwendet, um Gussstücke zu inspizieren, und wird auch im Feld eingesetzt, um Metallermüdung in bereits betrieblichen Rohren und Strukturen zu testen. Sie kann Spannungsrisse erkennen, die mit bloßem Auge unsichtbar sind.

Ultraschallprüfung (UT)

Dieser Test findet Fehler, indem er hochfrequente akustische Energie in ein Gussstück überträgt, in einer Technologie ähnlich wie Ultraschall, den Mediziner verwenden. Schallwellen durchlaufen ein Gussstück, bis sie die gegenüberliegende Oberfläche oder eine Grenzfläche oder einen Fehler treffen. Jede Barriere reflektiert die Schallwellen, die zurückprallen und für einen Analysten aufgezeichnet werden. Das Muster der Energieablenkung kann die Lage und Größe eines internen Fehlers anzeigen. Dieser zerstörungsfreie Test kann auch verwendet werden, um Wanddicke und die Knötchenanzahl von duktilem Eisen zu untersuchen. Extrem kleine Fehler können mit UT in sehr großen Tiefen gefunden werden, was eine hohe Genauigkeit und Vertrauen ermöglicht. Ein erfahrener Techniker kann sogar Abschätzungen zur Art einer Legierung vornehmen, indem er die akustische Signatur eines unbekannten Metalls betrachtet.

Ultraschallprüfung erfordert Wissen und Erfahrung für eine genaue Interpretation der Ergebnisse. Das Teil muss von loser Zunder und Farbe gereinigt sein und darf nicht zu unregelmäßig, klein oder dünn sein. In den meisten Fällen muss eine mit Ultraschall zu prüfende Oberfläche benetzt sein, oft wird Wasser verwendet: wenn die Oberfläche rosten würde, kann stattdessen eine Frostschutzlösung mit Rostinhibitoren verwendet werden.

Röntgeninspektion (X-Ray)

Röntgenstrahlen erzeugen Bilder wie in einem Krankenhaus, die gebrochene Knochen zeigen. Die geisterhaften Bilder, die durch Guss-Röntgen erzeugt werden, zeigen dunkle Stellen, wo Schwindhöhlen, die kleinen Risse und Spalten von Heißrissen oder die Nadellochpunkte von Porosität sind. Diese Bilder helfen einem erfahrenen Metallarbeiter zu entscheiden, ob die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks durch Schwindung, Einschlüsse oder Löcher beeinträchtigt sind und ob sie behoben werden können, bevor Gussstücke versendet werden.

Während des Röntgeninspektionsprozesses wird ein Gussstück Strahlung von einer Röntgenröhre ausgesetzt. Das Gussstück absorbiert einen Teil der Strahlung, und der verbleibende Teil belichtet den Röntgenfilm. Dichtere Teile des Gussstücks widerstehen der Strahlendurchdringung, sodass der Film in diesen Bereichen geringer belichtet wird, was ein helleres Erscheinungsbild ergibt. Weniger dichte Teile lassen mehr Strahlung durch, was zu stärkerer Filmbelichtung führt. Jeder Raum im Gussstück wirft daher einen „Schatten“ auf das endgültige Röntgenbild, verursacht durch leichteres Passieren der Strahlung, und das Röntgenbild stellt jeden Riss, Hohlraum oder Einschluss als dunklen Bereich auf dem Film dar.

Nach Abschluss der Gussinspektionen durch die Gießerei wird das inspizierte und akzeptierte Gussstück manchmal so wie es ist verwendet. Gängige Oberflächenunregelmäßigkeiten oder Unstetigkeiten können für die Verwendung eines ansonsten soliden Produkts irrelevant sein. Manchmal kann die Nachbearbeitung beobachtete Probleme beheben. Das Gussstück kann zurück zur Wärmebehandlung gehen oder zur weiteren Verarbeitung, die Malen, Rostschutzöle, andere Oberflächenbehandlungen wie Feuerverzinken und Zerspanen umfassen kann. Endvorbereitungen können auch galvanisches Aufbringen von Metallen oder Pulverbeschichtung für kosmetische oder betriebliche Anforderungen umfassen.