Ihr erster Guss ist gerade aus der Form gekommen und weist raue, sandige Stellen auf. Die Oberfläche sieht schrecklich aus – ganz anders als die glatte Oberfläche, die Sie erwartet haben. Sie überprüfen die Sandfeuchtigkeit. Sie liegt bei 3.2 Prozent, also im normalen Bereich. Was ist da schiefgelaufen?
Grün Sandguss Gussfehler können Ihre Gussteile auf neun verschiedene Arten beschädigen, die jeweils durch spezifische Probleme mit der Sandzusammensetzung, der Formhandhabung oder den Metallgießverfahren verursacht werden.
Die meisten Fehler lassen sich durch Sichtprüfung vor Beginn der Bearbeitung erkennen. Oberflächenfehler sind sofort sichtbar – raue Oberfläche, Löcher, Risseoder überschüssiges Metall. Innere Defekte erfordern Röntgen- oder Ultraschallprüfungen, um Hohlräume und Porosität im Inneren des Gussteils aufzudecken.
Die neun Hauptfehlertypen sind:
Gaseinschlüsse entstehen, wenn eingeschlossene Luft, Dampf oder Verbrennungsgase während des Gießvorgangs nicht durch den Sand entweichen können, wodurch Löcher und Hohlräume im Gussteil entstehen.
Lunker und Nadellöcher sind die häufigsten Defekte bei grüner SandgussSie treten als runde oder ovale Vertiefungen auf – Lunker sind 3 mm oder größer, während Nadellöcher kleiner als 3 mm sind. Beide befinden sich auf der Gussoberfläche oder knapp darunter.
Metallpenetration tritt auf, wenn geschmolzenes Metall zwischen die Sandkörner drückt oder sich chemisch mit der Sandoberfläche verbindet. Dadurch entsteht eine raue, sandige Textur, die extrem schwer zu reinigen ist.
Dieser Defekt zeigt sich als sandpapierartige Oberfläche. Oberflächenfinish Mit in das Metall eingebetteten Sandkörnern. In schweren Fällen bildet sich eine dicke Schicht aus verschmolzenem Sand und Metall, die durch Schleifen oder Strahlen entfernt werden muss. Die Rauheit geht über die normale Gussstruktur hinaus – man kann einzelne, in der Oberfläche eingeschlossene Sandkörner fühlen.
Schwindungsfehler entstehen, weil sich Metall beim Abkühlen vom flüssigen in den festen Zustand zusammenzieht. Wenn dieser Volumenverlust nicht durch zusätzliches geschmolzenes Metall ausgeglichen wird, entstehen Hohlräume und Porosität.
Die meisten Metalle haben im flüssigen Zustand eine geringere Dichte als im festen. Eisen schrumpft beim Erstarren um etwa 3–4 Prozent seines Volumens. Stahl schrumpft um 4–5 Prozent. Aluminium schrumpft um 6–7 Prozent. Dieses Volumen muss irgendwoher kommen.
Die Schrumpfung manifestiert sich in zwei Formen: konzentrierte Hohlräume (große Hohlräume) oder verteilte Porosität (schwammartige Netzwerke kleiner Löcher).
Schrumpfungshohlräume Sie erscheinen als große, unregelmäßige Hohlräume, die typischerweise an der Stelle des letzten Erstarrungspunktes im Gussstück auftreten. Oft weisen sie eine charakteristische baum- oder V-förmige Struktur mit sichtbaren Dendriten (Kristallauswüchsen) im Inneren auf. Die Oberfläche der Hohlräume wirkt rau und oxidiert, da sie sich während der teilweisen Erstarrung des Metalls bildeten.
An den Stellen, an denen das Metall am stärksten beansprucht wird – in dicken Abschnitten, an den Übergängen zwischen dicken und dünnen Wänden sowie in Bereichen, die am weitesten von den Angusskanälen entfernt sind, wo das Metall eintritt –, finden sich Lunker. Diese Stellen bleiben am längsten flüssig, während das umgebende Metall erstarrt.
Schrumpfporosität Sie zeigt sich als verstreute kleine Löcher, die sich über einen Bereich verteilen, anstatt als ein großer Hohlraum. Unter Vergrößerung sieht die Porosität aus wie ein Schwamm mit miteinander verbundenen Hohlräumen zwischen den Metallkörnern. Dies geschieht, wenn das Metall nicht gleichmäßig erstarrt – verschiedene Bereiche erstarren zu unterschiedlichen Zeiten, wodurch kleine Schrumpfungsherde zwischen ihnen eingeschlossen werden.
Sandausdehnungsfehler entstehen, wenn sich der Sand in der Form während des Gießvorgangs erhitzt und ausdehnt. Dadurch entstehen Druckspannungen, die die Formoberfläche verformen oder reißen lassen.
Quarzsand dehnt sich beim Erhitzen aus. Die Ausdehnung ist anfangs gering, doch bei 573 °C durchläuft Quarzsand eine Kristallumwandlung, die eine plötzliche Volumenausdehnung von 1.2 Prozent verursacht. Da der Sand direkt an der Metallkavität deutlich heißer wird als der weiter außen liegende Sand, kommt es zu einer ungleichen Ausdehnung: Die heiße innere Schicht versucht zu wachsen, während die kühle äußere Schicht dies hemmt.
Diese Druckspannung muss irgendwohin abgeleitet werden. Die Sandoberfläche wölbt sich, reißt oder hebt sich an, und geschmolzenes Metall kann in diese Risse und Fehlstellen fließen.
Diese drei Defekte werden alle durch die Ausdehnung des Sandes verursacht, sehen aber unterschiedlich aus und treten in unterschiedlichen Situationen auf.
Rattenschwänze Sie erscheinen als lange, flache, unregelmäßige Rillen auf flachen oder leicht gewölbten Oberflächen. Sie sehen aus, als hätte jemand einen Stock über nassen Sand gezogen – eine V- oder U-förmige Vertiefung, die 2–5 mm tief und 5–10 mm breit sein kann. Die Oberfläche innerhalb der Rille ist in der Regel rauer als das umgebende Gussteil.
Rattenrisse entstehen, wenn Druckspannungen im Sand einen kleinen, parallel zur Oberfläche verlaufenden Riss verursachen. Dieser Riss öffnet sich leicht, Metall fließt hinein und es entsteht die charakteristische Rille. Sie treten am häufigsten auf flachen Platten, großen, flachen Oberflächen von Gussteilen und horizontalen Flächen im Unterteil der Form auf.
Schnallen Sie ähneln Rattenschwanzstrukturen, sind aber breiter, flacher und gerader. Man kann sie sich als breite, sanfte Vertiefung von 10–20 mm Breite und nur 1–3 mm Tiefe vorstellen, die sich in einer ziemlich geraden Linie über die Gussoberfläche erstreckt. Diese Vertiefungen entstehen auf großen, flachen, horizontalen Flächen, wo der Sand genügend Platz hat, sich zu bewegen.
Der Unterschied zwischen einer Rattenschwanzbildung und einer Ausbeulung ist hauptsächlich geometrischer Natur. Beide entstehen durch denselben Mechanismus – die Ausdehnung der Oberfläche erzeugt Druckspannungen –, Ausbeulungen bilden sich jedoch, wenn sich der Sand in einem breiteren Wellenmuster anhebt, anstatt zu brechen.
Krusten Sie stellen den schwerwiegendsten Ausdehnungsfehler dar. Sie zeigen sich als raue, erhabene Stellen auf der Gussoberfläche, bei denen eine dünne Metallschicht einen mit Sand gefüllten Hohlraum bedeckt. Beim Abschleifen der Oberflächenschicht kommt eine wabenförmige Struktur zum Vorschein – poröses Metall vermischt mit Sandpartikeln.
Schorf entsteht, wenn die Ausdehnungsspannung einen Teil der Sandformoberfläche vom Grundsand abhebt und so einen Spalt bildet. Metall fließt in diesen Spalt. Der angehobene Sand lagert sich auf dem Metall ab, verschmilzt teilweise mit ihm und erzeugt das charakteristische erhabene, verkrustete Aussehen.
An den Oberformenoberflächen (Formoberseiten) bilden sich häufiger Schorfstellen als an den Unterformenoberflächen, da die Schwerkraft die Sandschicht in der Oberform nach unten zieht. Große, flache Gussflächen sind besonders anfällig.
Fehlgüsse und Kaltfließfehler sind durch den Materialfluss bedingte Defekte, bei denen das Metall den Formhohlraum nicht richtig ausfüllte oder verschmolz.
Beide Fehler führen zum kompletten Unbrauchbarwerden der Gussteile – ein unvollständiges oder ein mangelhaftes Gussteil lässt sich nicht mehr reparieren. Kalt geschlossen Da verläuft eine Linie hindurch. Das Metall ist bereits falsch erstarrt und lässt sich nicht mehr zusammenschmelzen.
Fehlläufe Unvollständige Gussteile entstehen, wenn das flüssige Metall aufhört zu fließen, bevor es die Form vollständig ausfüllt. Man sieht dann ungefüllte Stellen, typischerweise an den Rändern der Form (den Bereichen, die am weitesten von der Formeinführung entfernt sind) oder in dünnen Schichten, die schnell erstarren.
Der Gussvorgang endet abrupt – eine normale Oberfläche, die plötzlich abbricht, oft mit einer abgerundeten oder bauchigen Kante, wo das Metall beim Fließen erstarrte. Dünne Bereiche wie Rippen, Kühlrippen und Flansche sind besonders anfällig für Gussfehler, da sie im Verhältnis zu ihrem Volumen eine große Oberfläche aufweisen und schnell erstarren.
Kaltverschlüsse Das passiert, wenn zwei Metallströme in der Form aufeinandertreffen, aber nicht richtig miteinander verschmelzen, weil sie bis dahin zu stark abgekühlt sind. Man sieht dann eine sichtbare Linie oder Nahtstelle, oft mit einem kleinen Spalt oder Riss entlang der Verbindungsstelle.
Kaltnahtstellen erzeugen Schwachstellen im Gussteil. Das Metall beidseits der Kaltnahtstelle hat sich auf molekularer Ebene nicht vollständig verbunden. Unter Belastung reißt das Gussteil wahrscheinlich entlang dieser Stelle. Selbst wenn es nicht reißt, stellt die Kaltnahtstelle einen optischen Mangel und eine Spannungskonzentration dar, die das Bauteil schwächt.
Beide Defekte lassen sich auf unzureichende Fluidität zurückführen.—die Fähigkeit des Metalls, vor dem Erstarren leicht durch die Form zu fließen.
Sandeinschlüsse und Erosionsfehler entstehen, wenn Teile der Form abbrechen oder weggespült werden und sich in der Gussoberfläche einbetten.
Diese Defekte zeigen sich als raue Stellen, Bereiche mit Metallüberschuss oder tatsächlich in die Gussoberfläche eingeschmolzene Sandpartikel. Der Sand kann auf jeder Oberfläche auftreten, ist aber am häufigsten auf der Oberseite (Oberseite) zu finden, wo die Schwerkraft den Sand in das flüssige Metall zieht.
Schnitte und Waschungen Hierbei handelt es sich um Erosionsfehler, bei denen das fließende Metall einen Kanal durch die Oberfläche der Sandform gräbt. Man sieht überschüssiges Metall in Form von Rillen oder Kanälen, oft in der Nähe von Toren, wo die Metallgeschwindigkeit am höchsten ist. Der erodierte Sand wird stromabwärts gespült und lagert sich an anderer Stelle im Metall ab.
Das Gussteil weist im erodierten Bereich überschüssiges Metall auf, das abgeschliffen werden muss, sowie Sandeinschlüsse überall dort, wo die erodierten Sandpartikel vor ihrem Festsetzen entlanggewandert sind.
Sandlöcher Sie entstehen, wenn lose Sandpartikel in die Form fallen oder gespült werden und sich mit dem Gussinneren verbinden. Man entdeckt sie beim Bearbeiten des Gussteils – das Schneidwerkzeug stößt dabei auf einen Hohlraum, der Sand enthält. Dieser Hohlraum kann 3–10 mm groß sein und ist mit verdichteten Sandkörnern gefüllt.
Tropfen und Tränen Dies geschieht, wenn Teile der Form abbrechen und in das Metall fallen. Typischerweise passiert dies an der Oberformoberfläche oder an senkrechten Formwänden, die nicht ausreichend tragfähig sind. Das Gussteil weist dann einen Bereich mit überschüssigem Metall und darin eingebettetem Sand auf, der der Stelle entspricht, an der das Formteil abgebrochen ist.
Hauptursachen: unzureichende Formfestigkeit und zu hohe Metallgeschwindigkeit.
Formfehler entstehen, wenn die Sandform beim Entformen, beim Zusammenbau der Form oder beim Transport zur Gießstation beschädigt wird.
Das sind die ärgerlichsten Fehler, weil sie nichts mit den Eigenschaften des Sandes oder der Metallqualität zu tun haben – man zerstört einwandfreie Formen durch mechanische Beschädigung.
Tropfen und Tränen Sie zeigen sich als unregelmäßige, fehlende Stücke an der Oberfläche des Formhohlraums, typischerweise an senkrechten Wänden oder Hinterschneidungen. Wenn das abgebrochene Sandstück in den Formhohlraum fällt, entsteht in diesem Bereich zusätzliches Metall mit eingebettetem Sand. Fällt das abgebrochene Stück vollständig aus der Form, entsteht eine übergroße, raue Stelle am Gussteil.
Musterkleben Beim Entformen kann es zu Oberflächenrissen kommen, wenn Sand aus der Form gezogen wird. Dies äußert sich in rauen Stellen, Rissen oder sogar abgerissenen Details. Anhaften tritt auf, wenn die Festigkeit des Rohmaterials zu gering ist, zu wenig Trennmittel verwendet wurde oder die Form nicht ausreichend Entformungsschräge aufweist.
Rückfederung Ein weniger offensichtlicher Fehler, der bei automatisierten Formmaschinen mit hohem Pressdruck auftritt, ist das Aufquellen von Sand. Wird Sand auf eine sehr hohe Dichte (Härte über 95) komprimiert, federt er nach dem Druckentlasten leicht zurück. Dies verändert die Formabmessungen und erzeugt innere Spannungen im Sand, die zu Rissen und Ausdehnungsfehlern führen.
