Warum zeigt die Rippenwurzel nach dem Lackieren eine Einfallstelle?

An der Wurzel einer Rippe zieht sich die Wand zu einer flachen Mulde ein, der Einfallstelle, sobald die 2,0 mm dicke Rippe auf eine 2,5 mm starke Wand trifft. Diese Kreuzung ist ein Hot Spot (Wärmestau): Sie führt mehr Metall als die Rippe oder die Wand, bleibt deshalb länger flüssig als die Wand und zieht die Fläche darüber beim Erstarren der Wurzel nach innen. Das Beschichten verursacht die Einfallstelle nicht.

Das Teil ist ein Aluminiumgehäuse, angenommen als Hochdruckguss in ADC12 nach ASTM B85 im Gusszustand F. Prozess, Gusszustand und Werkstoffgüte stehen bis zur Freigabe durch die Gießerei noch aus.

Warum sinkt eine Rippenwurzel auf der lackierten Sichtfläche ein?

Eine Rippenwurzel endet in einer Einfallstelle, weil die Kreuzung von Rippe und Wand ein Hot Spot ist, der zuletzt erstarrt. Die Schwindung danach zieht die nächste freie Oberfläche ein, und das ist die Sichtfläche über der Wurzel.

Die Wurzel wird noch gespeist, während die Wand bereits steht, und der Volumenverlust zieht die Fläche in die Mulde. Ein Schichtdickenmessgerät erkennt das nicht, weil der Fehler im Gussteil sitzt und nicht in der Schicht. Der Messwert bleibt im Toleranzband, denn die Schicht liegt über der Mulde genauso dick wie daneben.

Anguss und Überlauf sind Konstruktionsziele bis zur Freigabe durch die Gießerei: Der Anguss am dicken Boden speist die Rippenwurzel durch die Wand, die Überläufe sitzen an vier Ecken. Weil die Wurzel ein Hot Spot in der Form ist, kostet die Korrektur einen Frässchnitt an der Form, eine Änderung an Anguss oder Überlauf und ein neues Erstmuster. Diese Arbeiten fallen an der Form an, nicht am Teil.

Wie trifft eine 2,0 mm dicke Rippe auf eine 2,5 mm starke Wand?

Die Rippe ist mit 2,0 mm gezeichnet, die Wand mit 2,5 ± 0,2 mm; damit sitzt die Kreuzung als Hot Spot in einer Wand, die dünn bleiben soll.

Der Druckguss füllt die Wand, die Rippe bringt Steifigkeit. An der Kreuzung ist der Hot Spot schwerer als die Rippe oder die Wand, und das zuletzt erstarrende Metall sitzt dort. Eine dickere Rippe, für mehr Steifigkeit eingebaut, legt mehr Masse an dieselbe Stelle und vertieft die Einfallstelle. Die Wand daneben bleibt dünn, der Knoten trägt die Masse beider Querschnitte.

Die Wandtoleranz von ±0,2 mm verschiebt die Wurzel mit, und weil die Rippenstärke in der Form liegt, kostet eine Änderung einen neuen Frässchnitt an der Form und ein Erstmuster. Beides zusammen ist der Grund, warum die Rippenstärke vor dem ersten Schuss festliegt. Eine Toleranz am Gussteil ersetzt diese Festlegung nicht.

Warum macht die Pulverbeschichtung die Einfallstelle sichtbarer?

Eine Pulverbeschichtung mit 60–80 µm legt eine gleichmäßige Schicht auf, die der Oberflächenkontur folgt. Die Einfallstelle behält damit ihre Neigung und liest sich als Schatten statt als Farbwechsel.

Eine glatte Schicht erhöht den Kontrast an den Rändern der Einfallstelle, und der Schatten liest sich dunkler als die Fläche daneben. Die Schicht deckt Farbe; eine Neigung kann sie nicht einebnen.

Deshalb gilt die Zeichnungsangabe für die beschichtete Fläche: Sie muss die Beschichtungsstufe nennen, an der der Prüfer die fertige Fläche sieht, denn ein Ausschuss nach dem Beschichten kostet ein Abbeizen und eine Neubeschichtung. Die Prüfung gehört damit ans Ende der Linie, an der die fertige Fläche vorliegt.

Wie wird eine Einfallstelle unter der D65-Lampe beurteilt?

Die Beurteilung einer Einfallstelle ist eine Sichtprüfung: Ein Prüfer betrachtet die beschichtete Fläche unter D65-Licht aus 300 mm, und eine Einfallstelle, die in diesem Abstand als Schatten erscheint, ist Ausschuss.

D65 ist ein Tageslicht-Normlicht, damit jeder Prüfer denselben Kontrast sieht; der Abstand legt fest, wie viel Neigung sichtbar wird. Näher am Teil wird mehr gesehen, weiter weg weniger. Zwei Prüfer mit derselben Lampe und demselben Abstand kommen so zum selben Urteil.

Die Prüfung braucht eine D65-Kabine und Werktischzeit, kein Koordinatenmessgerät. Wenn Lampe, Abstand und Stufe nie auf die Zeichnung kommen, beurteilt ein anderer Prüfer die Fläche bei Tageslicht und kommt zu einem anderen Ergebnis. Dann hängt die Annahme von der Prüfbedingung ab.

Was ändert sich zuerst, die Rippenstärke oder die Form?

Eine Änderung der Rippenstärke bedeutet eine Änderung der Form, die echte Wahl lautet also Formumbau gegen Texturänderung.

Ein Formumbau fräst die Wurzel neu oder verschiebt den Anguss und belegt das Ergebnis mit einem neuen Erstmuster. Eine Texturänderung lässt die Mulde stehen und verteilt nur das Licht an ihrer Kante; die Tiefe ändert sich nicht, und die Zeichnungsangabe mit 300 mm beurteilt sie weiterhin.

Der Formumbau schlägt einmal in den Werkzeugkosten nieder; eine Texturänderung ist eine Einstellung, die mit dem Finish wechselt. Der Formumbau wirkt an der Ursache, die Texturänderung nur an der Sicht.

Vor einem Angebot Rippen- und Wandschnitte senden, die Zeichnungsangabe zur Sichtfläche mit Lampe und Abstand, die Beschichtungsstufe, für die sie gilt, und die Chargengröße. Formarbeit und Beschichtung liegen auf zwei Linien; wer sie zusammenfasst, versteckt den Frässchnitt an der Form. Getrennte Posten zeigen, welcher Anteil an die Form geht und welcher an die Beschichtung.