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26.06.2017

Mess- & Prüftechnik

Mess- & Prüftechnik: 21.04.2017

Wenn Luft im Werkstück ist

Zu viele Lunker verursachen Lackierfehler bei Bauteilen aus Zinkdruckguss

Bei pulverbeschichteten Werkstücken aus Zinkdruckguss traten Blasen auf. Ursache waren Lunker in den Bauteilen. Dr. Jens Pudewills, wissenschaftlicher Mitarbeiter der DFO, erklärt, wie man den Fehler finden  und abstellen kann.

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Röntgenaufnahmen, die zu einem Film zusammengesetzt wurden, zeigten, dass in der fehlerhaften Charge (rechts) erheblich mehr und größere Lunker vorhanden waren, als in der vorher gelieferten Charge (links). Quelle: DFO

Um auf dem Markt konkurrenzfähig zu bleiben, müssen nicht nur Beschichter, sondern auch Rohteilhersteller schnell und effizient produzieren. Hin und wieder kommt es hierdurch zu Prozessanpassungen, die zu Fehlern führen. Die Fehler treten meist erst beim Beschichter auf. Häufig ist dann aufzuklären, in welchem Prozessschritt dieser verursacht wird. Zum einen kann der Fehler dann zielsicher abgestellt werden, zum anderen muss zugeordnet werden, wer die Kosten für die Fehlproduktion trägt.

Blasen nur bei einer Charge

In dem vorliegenden Fall wurden Zinkdruckgussbauteile pulverbeschichtet. Bei einer Charge der Druckgussbauteile kam es beim Einbrennen der Pulverbeschichtung zu einer erheblichen Fehlerbildung (blasenartige Erscheinungen). Bei der Bauteilcharge vorher und nachher trat dieses Fehlerbild nicht auf. Der Beschichter konnte in seinem Prozess keinen Fehler finden. Da das Fehlerbild abhängig von der Bauteilcharge aufgetreten ist, wurde angenommen, dass die Druckgussbauteile mit dem Fehlerbild in Zusammenhang stehen. Auf Rückfragen schloss die Gießerei eine schlechte Rohteilqualität aus: "Schließlich haben wir an dem Prozess nichts geändert." Zur Aufklärung des Schadensbildes wurde daher die Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung e.V. (DFO) beauftragt.

BSCHREIBUNG DER VERWENDETEN ANALYSENMETHODEN

Computertomographie

Bei der Computertomographie (CT) werden Bauteile mittels Röntgenstrahlen schichtweise untersucht. Das Verfahren ist weitläufig aus der Medizin bekannt. Es kann allerdings auch zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen aus Kunststoff oder Metall eingesetzt werden. Jedoch werden hierfür wesentlich höhere Energien eingesetzt. Das Ergebnis der CT ist eine schichtweise Aufnahme des zu untersuchenden Bauteils, dabei können üblicherweise Fehler mit einer Auflösung von 5-10 µm detektiert werden. Die einzelnen Aufnahmen können dann zu einem Film oder auch einer CAD-Zeichnung zusammengesetzt werden.

Fehlersuche per CT

Die Aufgabenstellung in ein Bauteil "hinein zu schauen" ist nicht einfach. Objektiv beurteilen lässt sich dies entweder durch mehrere Schliffe durch ein Bauteil (mit anschließender mikroskopischer Bewertung). Eine Alternative stellt die Computertomographie dar. Bei der Computertomographie (CT) werden schichtweise Röntgenaufnahmen von den Bauteilen aufgenommen. Die Abbildungen zeigen Aufnahme von zwei Gussbauteilen: i.O. und n.i.O. Die Aufnahmen der einzelnen Schichten der Bauteile wurden später zu einem Film zusammengesetzt, der sehr deutlich zeigte, dass in der fehlerhaften Charge erheblich mehr und größere Lunker vorhanden sind, als in der vorher gelieferten Charge.

Lunker sind prozessbedingt

Hierbei muss man erwähnen, dass ein gewisser Grad an Lunkern in Gussbauteilen prozessbedingt normal ist. Sind allerdings zu viele Lunker vorhanden bzw. befinden sich diese im Bereich der Bauteiloberfläche, so können Beschichtungsfehler die Folge sein. Im vorliegenden Fall dehnte sich die Luft, die in den Lunkern vorhanden ist, während des Aushärtungsprozesses so stark aus, dass es an diesen Stellen zu einer Verformung des Zinkdruckgussmaterials kam. Diese waren dann als blasenartige Fehlstellen sichtbar. Rohteilfehler dieser Art sind dem Bauteil nicht anzusehen und werden als Erstes dem Beschichter angelastet. Um schnell zu prüfen, ob die Rohteile in Ordnung sind, kann man diese vorher "tempern". Dabei werden die Rohteile vor der Beschichtung bei einer gleich hohen  Temperatur über einen bestimmten Zeitraum in den Ofen gegeben. Anschließend kann man sehr schnell erkennen, ob die Rohteile viele Lunker haben und diese ggf. reklamiert werden müssen.

Deutsche Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung (DFO) e.V., Neuss, Dr. Jens Pudewills, Tel. +49 2131 40811-23, pudewills@dfo-service.de, www.dfo-service.de

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