Waarom gaat gietwerk mis?

Waarom gaat gietwerk mis?

Waarom gaat gietwerk mis? Hieronder 10 redenen…

1. Gietstukken zijn complex en lastig te produceren. Er is kennis nodig om een gietstuk goed te ontwerpen. Constructeursopleidingen behandelen metaalgieten ontoereikend of de inhoud is achterhaald.

2. Wanneer je een gietstuk inzet dan levert dat vaak problemen op. Kwaliteitsproblemen, vertragingen in de planning, een verkeerde leverancier, maatafwijkingen, te hoge procesuitval, onverwachte meerkosten… het komt allemaal voor.

3. Een gietstuk loopt op het kritische tijdpad. Het gietproces stelt je in staat het materiaal daar neer te leggen waar je het nodig hebt voor bijvoorbeeld vorm, stijfheid maar ook als sluitstuk tussen parts. Hierdoor wordt het deel als laatste vrijgegeven. Echter het heeft een lange doorlooptijd o.a door de aanmaak van gereedschappen en bij de assemblage is het vaak als eerste nodig.

4. Een gietlegering is niet sterk. De eigenschappen in het gietstuk zijn onvoorspelbaar en afhankelijk van de positie in het gietstuk. De sterkte en rek (elongation) vallen lager uit dan de normwaarden die bij het ontwerpen zijn gebruikt.

5. In een gietstuk zitten porositeiten. Meestal zitten ze precies op de plek waar ze juist niet gewenst zijn. Als er tijdens de bewerking geen porositeiten naar boven komen zijn er ook nog de maatafwijkingen waardoor het buiten specificatie kan vallen,

6. Een aluminium gietstuk is lastiger oppervlakte te behandelen. En als je ze (technisch) anodiseert worden ze grauw en grijs.

7. Gieten is alleen geschikt voor aantallen vanwege de model/matrijs-kosten. Prijzen voor gietwerk in Nederland zijn duur. In Azië zijn de partkosten vaak gunstiger maar de kwaliteit is moeilijk te beheersen. Het kan natuurlijk wèl interessant zijn, maar gedegen gietkennis is dan essentieel.

8. Het is vereist kennis en ervaring te hebben om een goed gietontwerp te engineeren. Wanneer de ervaring bij andere goed functionerende vormgevingtechnieken zit, is het risico bij gietstukken soms te groot. Ontwerpen in technieken, zoals CNC-frezen of samengestelde (las)constructies, is vaak sneller en eenvoudiger, maar niet altijd het efficiëntst.

9. De kwaliteit van een gietstuk is de verantwoordelijkheid van de gieterij. Deze wordt namelijk vooral bepaald door het gietsysteem en de procesparameters. Als constructeur heb je daar geen invloed op, vaak kiest tenslotte inkoop de toeleverancier (op kostprijs).

10. De communicatie binnen het ontwerpteam is ingewikkeld. Er zijn veel partijen betrokken bij het ontwerp met verschillende belangen. De informatie over de gietbaarheid van een ontwerp is al in een vroeg ontwikkelingstadium nodig. Echter krijg je deze informatie niet voordat je het gietstuk besteld. Modelwijzigingen na de vrijgave zijn dan een gevolg.

Samengevat; een goed gietontwerp vereist ervaring en specifieke kennis waarbij communicatie tussen de gieter en jou als constructeur cruciaal is om een win-win situatie te creëren. Een aantal  van deze fouten zijn daarmee zelfs op te lossen en kunnen voorkomen worden.

Het zou ideaal zijn wanneer een stollingssimulatie en/of porositeitssimulatie tijdens het ontwerpen kan worden vergeleken met de FEM sterkte-simulatie. Hoog-belaste zones in een ontwerp mogen natuurlijk niet samenvallen met de ‘hotspots’ (potentiële porositeitslocaties) van het gietproces. Een succesvol gietstuk ontwerpen staat of valt bij het tijdig controleren op gietbaarheid.

gietstuk

Je kan dit nu zelf uitproberen aan de hand van een gratis gietbaarheidstest. Ontdek de ‘hotspots’ in je eigen CAD model. Geïnteresseerd? Deel jouw ervaring bij het ontwerpen van aluminium gietstukken (goed en minder gunstig) in het commentaarveld hieronder én stuur jouw CAD model naar ons op. Je ontvangt nu deze gietbaarheidstest cadeau.

Aluminium Toolingplate

Aluminium Toolingplate

Aluminium toolingplate of wel dikke plaat wordt in de apparatenbouw en verspanende industrie veelvuldig toegepast. Maar er zijn heel veel soorten en maten.

1. Welke legeringen toolingplate zijn er zoal
2. Wat zijn de eigenschappen
3. Waar moet je op letten
4. Een EN AW-5083
5. Oppervlakte behandeling

foto: Reinold Tomberg

foto: Reinold Tomberg

Welke legeringen toolingplate zijn er zoal

De legeringen voor aluminium toolingplate zijn divers. Zet je dus op tekening “toolingplate“ of “spanningsarme plaat” dan is je technische product data, TPD, onvolledig!

Toolingplate kan zowel gegoten als een gewalste (dikke) plaat zijn in verschillende legeringen. Ieder met zijn eigenaardigheden.
Voor toolingplate zijn er verschillende kwaliteiten/legeringen die gevoerd worden.

Voorbeelden zijn:
EN AW-7075 T651
EN AW-5083 (toestand vaak O of O3)
EN AW-6082 T651
EN AW-2017 T451

Maar ook de EN AW-2024, de EN AW 7021 T79, de EN AW-7019, en de EN AW-7022 zijn kwaliteiten die je tegenkomt.

Wat zijn de eigenschappen

toolingplate

Waar moet je op letten

Iedere legering presteert anders en heeft zijn eigen voor of tegen. Dat is niet anders in de vorm van dikke plaat. De eigenschappen van een legering worden in grote mate bepaald door de samenstelling én zijn mechanische eigenschappen, welke door de fabricageprocessen worden bepaald. Zoals dat voor alle kwaliteiten geldt.

Hierboven zie je de gegevens zoals door de norm voorgeschreven. Je mag ervan uitgaan dat een kwaliteit, met de juiste gespecificeerde aanduiding, deze waarden tenminste heeft. Er zijn echter heel veel variaties, met name doordat fabrieken in staat zijn door nauwkeurige procesvoering de kwaliteit en dus ook deze waarden verder te optimaliseren. Dit kost meer effort, maar voor specifieke toepassingen is dit van belang en dus rendabel. Zo zijn er speciale kwaliteiten voor defensie, vliegtuigbouw of bijvoorbeeld semiconductor apparatenbouw. Vaak worden deze middels een fabrieksnaam in de markt gezet.

Een aantal voorbeelden:
EN AW-2017: Aldur 570 # Avional-100 (Av-100) # Impalco 660 # Fortal 2017 A150 # Duralumin ZB 1/3 # WELDURAL

EN AW-5083:
# Planal 5083 # Alplan # ACP 5080 # G.AL C250 # Fibral # Alumold #Toolingplate AGP-5083
# Peraluman-460 (Pe-460) # Fortal 5083 # KS Seewasser 61.83 # Peraluman 152.460 # Top Form SPF # TopPlate® C of CM of RM # G.AL® C250 Aluminium Präzisionsplatte etc..

EN AW-6082:
# Aldur 533 # Anticordal-100 (Ac-100) # Korrofestal # Dekoral # Duranodic 2 # Fortal 6082 # Pantal 43

EN AW-7075:
# Planal 7075 # Perradur S # Constructal 20/74 # Duralumin Z6 # Fortal 7075 # Top Form UHS # HOKOTOL # G.AL® 7075GF

En dan zijn er nog andere de kwaliteiten zoals UNIDAL® (7019) & CERTAL®(7022) etc.

De EN AW-5083

Afhankelijk van de fabriek, waar bijvoorbeeld een EN AW-5083 materiaal gemaakt wordt, zijn de eigenschappen door de fabriek gegeven. In een bijgeleverd materiaalcertificaat lees je welke eigenschappen de batch precies heeft. Veelal zijn deze beter dan volgens de norm voorgeschreven. Maar kies je nu gewalste plaat (goed doorkneed) of bijvoorbeeld een gegoten plaat die eventueel extra geoptimaliseerd is op het gebied van weinig inwendige spanningen in het materiaal, t.b.v. verspaning.

Voor de toepassing is het van belang te weten welk aspect er essentieel is en of je met een gangbare kwaliteit uit de voeten kunt of dat je je verder moet verdiepen in de mogelijkheden. Hieronder staan 2 fabriekskwaliteiten vermeld onder een standaard genormaliseerde legering zoals eerder genoemd.

5083
Oppervlaktebehandeling

Er zijn kwaliteiten binnen de dikke plaat kwaliteiten, die makkelijk of lastiger oppervlakte te behandelen zijn. Als voorbeeld anodiseren. Indien de samenstelling van één en dezelfde legering net iets anders is als de ander kun je bij een identiek anodiseerproces al kleurverschil krijgen. Of, zoals ook wel eens bij een 7000 kwaliteit voorkomt, kunnen er strepen of vlekken verschijnen.

Er zijn leveranciers die een speciaal anodiseerkwaliteit leveren met een protocol voor het anodiseren. Om een zo hoog mogelijk kwalitatief product te kunnen nastreven.
Wat is jou grootste uitdaging met aluminium toolingplate? Plaats je reactie in het commentaarveld hieronder. Je ontvang van mij een persoonlijke uitnodiging voor het gratis bijwonen van een presentatie over aluminium ter waarde van € 100,-. Let op dit aanbod is beperkt geldig, slechts komende maand (maart)!
Wil je op de hoogte gehouden worden over Aluminium schrijf je nu in en ontvang 1x per maand de update of vraag direct het e-book aan.

Legeringskeuze

Legeringskeuze

Wanneer kies je welke legering en wat moet je hierbij afwegen?

Voor het kiezen van de legering zijn veel afwegingen nodig. Sommigen gaan ‘automatisch’ en voor anderen betekent het dat er een compromis gesloten moet worden.

Hierbij een opsomming van de belangrijkste keuzes die je kan maken:
• Welke vorm heb je nodig
• Welk proces ga je toepassen
• Goede verspaning nodig
• Wat zijn de corrosie omstandigheden van de toepassing
• Wat is de gewenste visuele uitstraling? Wil je bijv. gaan anodiseren?
• Is sterkte essentieel en hoe los je dan de andere aspecten, zoals corrosiebestendigheid of visuele uitstraling op
• Wil je gaan lassen
• Etc.
Het is onmogelijk in dit artikel alles te behandelen, dan wordt het een veel te lang verhaal. We hebben ervoor gekozen de eerste drie aspecten hier te behandelen.

Vorm

Indien je van te voren weet of plaat of profiel je uitgangsvorm is, weet je al in welke range je legeringskeuze zal liggen. In geval van extrusie profielen zal je legeringskeuze bijvoorkeur in de 6000 reeks liggen. Als je veel fijne details in het profiel wil is de EN AW-6060 het meest gangbaar. Of de EN AW-6063 die net iets sterker is. Voor nog sterker de EN AW-6082 of soms zie je ook de EN AW-6005. zie ook Extrusie legeringen

Is (dunne)plaat het uitgangsmateriaal dan is de keus veelal de EN AW-1050 of een 5000 kwaliteit. Ook de 3000 vind je veel als plaat, maar vaak gelakt, en voor speciale toepassingen waar vervormbaarheid van belang is, zoals dakgoten.
De EN AW-1050 wordt vaak ingezet als sterkte niet zo van belang is. Deze zuivere kwaliteit is goed beschikbaar en heeft een heldere uitstraling. Vervormbaarheid en corrosiebestendigheid is erg goed.

legerinskeuze

Is sterkte van belang, zoals in jachtbouw, dan zie je vaak de EN AW-5083 die ook nog eens goed lasbaar is of de EN AW-5754. Een EN AW-5005 kom je vaak in bouw toepassingen tegen en afhankelijk van de oppervlaktebehandeling wordt de gewone EN AW-5005 ingezet, ook wel betiteld als moffelkwaliteit of de EN AW-5005 J57S/HX55 de speciale anodiseerkwaliteiten.

Tranenplaat is veelal de EN AW-5754 legering.

Processen

Is gieten het vormgevingsproces dan zie je veel de 4000 legeringen. De legeringen met een hoog siliciumgehalte zijn goed vloeibaar vorm te geven. Voor de gietlegeringen geldt dat dit een vijf cijverige code is. Iedere gieterij heeft zijn voorkeurslegering. Een gangbare kwaliteit is de EN AC-42000 (A356) of de EN AC-44300 (VAR 230). zie ook aluminium gietlegeringen

Zijn er kneedlegeringen die ingezet worden voor een proces dan ligt het aan de bewerking welke eigenschap essentieel is.
Heb je plaat als uitgangsproduct en heb je grote vervormbaarheid (taai materiaal) nodig in combinatie met sterkte pak dan bijvoorbeeld een EN AW-5083 in zachte toestand (O).

trekkrommes

Let wel op dat je de eigenschappen die je nodig hebt goed benoemd. Een stijf materiaal is niet per definitie sterk.
Kijk maar eens naar de varieteit in aluminium legeringen rechts.

 

Ga je processen zoals smeden inzetten dan wordt vaak de EN AW-6082 toegepast. Voor slagextrusie is ook een 1000 legering gangbaar. Afhankelijk van aantallen, zoals blikjes (een EN AW-3004 kwaliteit), is de samenstelling geoptimaliseerd voor de toepassing.

Verspaning

Voor de verspaning zijn er verschillende kwaliteiten beschikbaar. Voor staf materiaal veelal de legeringen met hoofdlegeringselement koper zoals de EN AW-2007/2011/2024 of specifieke 6000 kwaliteiten (EN AW-6026). Voor dikke plaat zijn EN AW-5083, 6082, 7075 het meest gebruikelijk.
Voor verspaning geldt, dat onder andere de hardheid van het materiaal zorgt dat het aluminium goed verspaand, ook toevoegingen zoals lood (in zeer beperkte mate) of bismut dragen bij aan de verspaanbaarheid, doordat zij fungeren als spaanbreker.

Zie je door het bomen het bos niet meer en heb je hulp nodig bij de selectie van de legering zet je vraag hieronder in het commentaarveld.
Graag helpen we je verder. Ook aanvullingen zijn altijd welkom.
Wil je op de hoogte gehouden worden van de Blogs van Aluminium Metal Knowledge schrijf je nu in of vraag direct het e-book aan.

Optimaal ontwerpen met aluminium

Optimaal ontwerpen met aluminium

Aluminium is een materiaal met een heel gunstig sterkte/gewicht verhouding en laat zich ook nog eens makkelijk vormen.

Een optimaal product is een product met zo min mogelijk materiaal die zijn functie gedurende zijn (voorspelde) levensduur vervult. Ten aanzien van duurzaamheid geldt dat het product na afloop ook goed te recyclen moet zijn.

Voor een product met zo min mogelijk gewicht is het de truc dat het materiaal op de juiste plek ligt.
Maar hoe bepaal je de juiste plek?
Hiervoor moet je de belasting van je product kennen! En dan is de volgende stap om de krachten gunstig door te leiden.

Als je nu kijkt naar onderstaande belasting en ideale vormgeving, dan kan je middels topologie optimalisatie software de ideale vorm opvragen.(simpel gezegd)

krachten

Als je het principe begrijpt dan kan je in dit geval met JBV (jan boeren verstand) heel ver komen, misschien zelfs sneller. De vorm uit de topologie optimalisatie software heeft immers de vertaalslag naar produceerbaar nog nodig. (Let wel dit is een relatief eenvoudige beugel.)
Echter het aantal variaties in ontwerp zijn legio…

beugel

Indien deze beugel van aluminium gemaakt wordt, heb je een aantal mogelijkheden ten aanzien van vervaardiging. Eén en ander is afhankelijk van aantal en benodigde materiaalkwaliteit. (Vormgeving wordt hier ondergeschikt gesteld aan functie en het vervaardigingsproces.)

Bij kleine aantallen kun je het product als voorbeeld middels verspaning maken, grote aantallen door middel van gieten en is de belasting extreem dan is bijvoorbeeld smeden de beste manier. Niet alleen qua eigenschappen maar ook qua prijs zitten hier behoorlijke verschillen tussen.

In de nabije toekomst zal ook aluminium printen voor enkele stuks een optie zijn. Nu zijn echter de kosten te hoog, kwaliteit onvoldoende en mogelijkheden gering.

Ieder proces heeft zo zijn eigenaardigheden. Tegenwoordig is het achter je bureau oplossen van problemen uit de tijd. Overleg en praten met anderen is essentieel.
Zit je al met een producent om de tafel beperk je je veelal al tot een oplossing, die mogelijk niet de optimale is.
Ook kun je gebruik maken van Crowdsourcing. Voor industrieel ontwerp? Ja zeker kijk maar eens op:
GrabCAD challenge

Zijn de BLOGs van Aluminium Metal Knowledge voor jouw waardevol? Vertel het anderen.

Heb je aanvullingen en/of andere relevante opmerkingen, deel hieronder.

Wil je meer kennis over aluminium? Vraag een aluminium-kennis-scan aan,
de eerste 3 ontvangen deze gratis. Hier aanmelden

Aluminium gietlegeringen HELP

Aluminium gietlegeringen HELP

De keuze van een aluminium gietlegering wordt vaak niet gemaakt, dit is een “gegeven”. Je hebt een functie die door het product wordt vervuld en dit wordt door materie gerealiseerd.

Bij gieten wordt er gekozen voor de specifiek benodigde vorm en hoe deze het beste gerealiseerd kan worden is voor invulling van de gieterij. Per gietproces en zelfs per gieterijbedrijf wordt, eventueel in overleg met de klant, een legering ingezet. Maar welke?

Wist u dat een gieterij veelal een voorkeurslegering heeft waar zij met hun proces de beste resultaten mee kunnen realiseren? Dus de keuze aan hen laten levert je een beter product, bij een goede toeleverancier.

Toch is het noodzakelijk om na te kunnen gaan of je de optimale oplossing voor het product hebt gerealiseerd. Afhankelijk van het product en aantallen is het tevens mogelijk om die optimalisatie stap alsnog in tweede instantie te zetten.

Welke gietlegeringen worden het meest ingezet is de vraag die in mijn oren weerklonk en die aan de basis van dit blog ten grondslag ligt. Niet wetende dat per bedrijf en per proces zóveel verschillende kwaliteiten worden gebruikt en er eigenlijk weinig “collectieve” gietlegeringen zijn.
Na flink wat speurwerk voor jullie een opsomming van de kwaliteiten die het meest ingezet worden.

meest gebruikte gietlegeringen

meest gebruikte gietlegeringen

 

Als je vindt dat er in deze lijst absoluut 1 ontbreekt, laat het me weten?

Behalve deze kwaliteiten is er ook veel variatie in aanduidingen. Zo wordt er in de gieterij veelal nog gewerkt met de aanduidingen volgens VAR maar ook met andere:
• VDS/VDG of VAR* zoals 226; 230; 231 (AlSi9Cu3; AlSi12; AlSi12Cu(Fe))
• JIS** zoals ADC 10 en ADC12 (AlSi8Cu3Fe/EN AC-46000/ EN AC-46200) en (AlSi12Cu2Fe/EN AC- 47100)
• Fabrieksnamen zoals Silafont XX (AlSi9-12)
• AA Cast. Rec. (USA) zoals A356; A357; A380; A383.0. (AlSi7Mg0,3; AlSi7Mg0,6; AlSi8,5Cu3,5Zn3; AlSi10,5Zn3Cu2,5)

*VDS = Vereinigung Deutscher Schmelzhütten, tegenwoordig VAR Verband der Aluminiumrecycling-Industrie e.V. ook wel als VDG-lijst. (Verein Deutscher Gießereifachleute) aangeduid. Deze legeringen zijn “non-standardised alloys”!!!
** JIS Japanese Industrial Standards

Door bomen het bos niet meer zien

Door bomen het bos niet meer zien

In de wirwar van gietlegeringen met allerlei benamingen is het makkelijk door de bomen het bos niet meer te zien. Ondanks dat ik thuis ben in het aluminium koste het mij meer moeite een helder overzicht te schetsen als vooraf bedacht. Ik hoop middels het overzicht enig inzicht te hebben gegeven in de belangrijkst aluminium legeringen t.b.v. gietstukken. Dit is echter slechts een summier inkijkje.

Tevens is een groot gevaar bij equivalenten van de legeringen; dat deze niet aan de verwachtingen voldoen. Ik pleit er dan ook voor om in Europa allemaal eenduidig de EN 1706 numeriek te hanteren of desnoods zowel de numerieke als de chemische aanduiding zoals EN AC- 43300 / AlSi9Mg

De trend in legeringssamenstellingen is dat er steeds minder Cu( koper) en Fe(ijzer) als legeringselement worden ingezet en het Si (silicium) gehalte waar mogelijk lager wordt. Een legering die in de toekomst steeds meer zal worden ingezet is als bijvoorbeeld AlSi5Mg (geen EN nummer kunnen vinden). De EN AC-42100, die ook al veel wordt ingezet kun je beschouwen als de vervolgversie van de 42000. Deze presteert beter op rek en gering op betere mechanische waarden.

Vind jij dat de EN AC-42100 i.p.v. EN AC-42000 in de lijst moet staan of heb je andere aanvulling graag je bijdrage in de comment box hieronder.
Wil je zelf de legeringen opzoeken en in detail bekijken overweeg dan de aanschaf van Alu-Key, dit geeft je toegang tot de aluminium database.