Zu den Hauptursachen für den Versagen von Aluminiumgussformstählen zählen thermische Ermüdungsrisse, Oxidationshaftung und Verformungen, die durch quantifizierte Hochtemperatur-Arbeitsfaktoren verursacht werden.
Thermische Ermüdungsrisse machen 55 % der Ausfälle bei H13-Warmarbeitsstahlformen aus und treten nach mehr als 60.000 Wechselzyklen zwischen Kalt- und Warmzustand auf.
Oxidation der Formoberfläche und Formhaftungsfehler machen 30 % aller Ausfälle aus und werden durch den langfristigen Kontakt mit geschmolzenem Aluminium bei Temperaturen von über 650 °C verursacht.
Ausfälle durch Maßverformung machen 15 % der Ausfälle aus und treten auf, wenn lokale Temperaturunterschiede in der Form über einen längeren Zeitraum 50 °C überschreiten.
LPDC-Gussformen weisen aufgrund häufiger Druckhaltung und Wechsel zwischen Kalt- und Warmphasen die höchste Wahrscheinlichkeit für Ermüdungsrisse auf.
Schwerkraftgussformen neigen aufgrund der großen Kontaktfläche mit geschmolzenem Aluminium und der langsamen Füllgeschwindigkeit zu Fehlern durch Ankleben der Form.
Ausfälle bei CPC-Gegendruckgussformen sind meist lokale Verformungen, die durch langfristige Hochdruckbelastung verursacht werden.
Die Procast-CAE-Simulation kann 92 % der potenziellen Versagensstellen am Formstahl im Voraus vorhersagen und ermöglicht so eine gezielte strukturelle Optimierung.
Eine ungeeignete Anordnung der Kühlkanäle erhöht die Ausfallwahrscheinlichkeit des Formstahls um 40 % aufgrund eines unausgewogenen Temperaturfeldes.
Bei Aluminiumfelgen konzentriert sich der Versagensort des Formstahls auf die Kavitätenoberfläche, während bei Formen für EV-Karosserieteile der Versagensort meist an den Kanten dünner Wände liegt.
Ein unsachgemäßer Sprühprozess beschleunigt den Verschleiß der Formoberfläche und erhöht die Porosität, das Schrumpfen sowie die Rate an Oberflächenfehlern der Gussteile.
Standardmäßige Testläufe mit Gussformen können 95 % der potenziellen Risiken für Versagen des Formstahls vor der Auslieferung zur Serienproduktion erkennen.
Der Versagensmechanismus von Aluminiumgussformstahl ist eine wichtige technische Grundlage für die Wartung der Formen und die Verlängerung ihrer Lebensdauer. H13-Warmarbeitsstahl unterliegt unter langfristigen Arbeitsbedingungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck und Wechsel zwischen Kalt- und Warmbetrieb einer Alterung und einem Leistungsabfall. Daten aus der Serienfertigung zeigen, dass thermische Ermüdungsrisse die häufigste Versagensform sind, was besonders bei LPDC-Gussformen mit hochfrequenten Produktionszyklen auffällt. Schwerkraftgussformen neigen aufgrund der langen Kontaktzeit zwischen der Schmelze und dem Formhohlraum zu Versagen durch Anhaftung von geschmolzenem Aluminium. CPC-Gegendruckgussformen sind einer kontinuierlichen Hochdruckbelastung ausgesetzt, wodurch lokale strukturelle Verformungen die häufigste Versagensart darstellen. Im Gegensatz zum einzelnen Versagensmodus gewöhnlicher mechanischer Formen ist das Versagen von Gussformstahl das Zusammenspiel von Temperaturermüdung, Druckbelastung und chemischer Anhaftung. Aluminium-Felgenformen und Formen für EV-Strukturteile weisen aufgrund unterschiedlicher struktureller Eigenschaften unterschiedliche Versagensstellen auf. Die professionelle Procast-CAE-Simulation analysiert Temperatur-, Spannungs- und Strömungsfelder, um Risikopunkte für Versagen genau zu lokalisieren. Durch die Optimierung des Kühllayouts, die Standardisierung des Sprühvorgangs und die Abstimmung auf angemessene Produktionszyklen lässt sich die Wahrscheinlichkeit von Stahlversagen wirksam verringern. Strenge Testläufe der Gussformen vor der Auslieferung beseitigen potenzielle strukturelle und werkstoffbezogene Risiken, gewährleisten eine stabile Formleistung in der langfristigen industriellen Massenproduktion und reduzieren unerwartete Ausfallverluste aufgrund von Formversagen.
Häufig gestellte Fragen
F1: Was ist die häufigste Art von Versagen bei Gussformstahl? A1: Thermische Ermüdungsrisse, die 55 % aller Formversagen ausmachen.
F2: Nach wie vielen Zyklen treten Ermüdungsrisse in der Regel auf? A2: Im Allgemeinen treten sie nach 60.000 Wechselzyklen zwischen kalt und heiß auf.
F3: Für welche Art von Versagen sind Schwerkraftgussformen anfällig? A3: Defekte durch das Anhaften von geschmolzenem Aluminium an der Form, die 30 % der Ausfälle ausmachen.
F4: Was verursacht Maßabweichungen bei Gussformstahl? A4: Langfristige lokale Temperaturunterschiede von mehr als 50 °C führen zu Verformungen.
F5: Wie viele Versagensstellen kann eine CAE-Simulation im Voraus vorhersagen? A5: 92 % der potenziellen Ausfallrisiken bei Gussformstahl lassen sich genau vorhersagen.
F6: Wo treten bei EV-Formen am häufigsten Fehler auf? A6: Spannungskonzentrationen an dünnwandigen Kanten führen zu lokalen Versagen.
F7: Wie viele potenzielle Risiken lassen sich durch Testläufe ausschließen? A7: 95 % der Risiken für Versagen des Formstahls werden vor der Serienproduktion beseitigt.
