Sandguss Metallteile werden hergestellt, indem flüssiges Metall in aus Sand geformte Gussformen gegossen wird. Das Verfahren ist zuverlässig und kostengünstig, aber auch anfällig für verschiedene Fehler, die ein Gussteil ruinieren können.
Diese Fehler entstehen, wenn beim Sand, beim Gießvorgang oder bei der Formkonstruktion etwas schiefgeht. Als Gießereimitarbeiter oder -techniker werden Sie mit Lunker, Schwindungshohlräumen und Oberflächenfehlern konfrontiert. Risseund andere Probleme, die sowohl das Erscheinungsbild als auch die strukturelle Integrität beeinträchtigen.
Gaseinschlüsse entstehen, wenn beim Gießen und Erstarren Luft oder Gase in der Metallschmelze eingeschlossen werden. Sie zählen zu den häufigsten Problemen bei Sandgussteilen und zeigen sich als Löcher, Hohlräume oder poröse Stellen an oder unter der Oberfläche.
Lunker sind runde oder ovale Hohlräume, die entstehen, wenn Gase nicht aus dem Formhohlraum entweichen können. Typischerweise findet man sie im Oberteil (dem oberen Teil) des Gussteils, wo Gase natürlicherweise aufsteigen.
Nadellöcher sind winzige, gasbedingte Defekte mit einem Durchmesser von etwa 2 mm. Sie treten üblicherweise in Gruppen und nicht einzeln auf und erzeugen eine raue, poröse Oberflächenstruktur.
Gasporosität Porosität bezeichnet kleine Hohlräume, die im Inneren des Gussteils verteilt sind. Im Gegensatz zu Lunker und Nadellöchern, die man sehen kann, bleibt Porosität oft verborgen, bis das Teil bearbeitet oder geschnitten wird.
Beim Erstarren des Metalls werden Gase eingeschlossen, da sie sich in flüssigem Metall lösen, in festem Metall jedoch nicht gelöst bleiben können. Beim Abkühlen und Erstarren des Gussstücks müssen diese Gase entweichen.
Schrumpfungsfehler Hohlräume entstehen, wenn sich geschmolzenes Metall beim Erstarren zusammenzieht, aber nicht genügend flüssiges Metall nachgeliefert wird, um den entstehenden Hohlraum zu füllen. Diese Defekte beeinträchtigen die Festigkeit des Gussteils erheblich und zählen zu den gravierendsten Qualitätsproblemen, die auftreten können.
Hotspots sind Bereiche im Gussteil, die zuletzt erstarren, weil sie die Wärme länger speichern als die umliegenden Bereiche. Diese treten typischerweise dort auf, wo das Gussteil dickere Stellen aufweist oder wo mehrere Stellen aufeinandertreffen.
Lunker entstehen an Stellen mit zu hoher Temperatur, wenn dem erstarrenden Metall kein zusätzliches flüssiges Metall zugeführt wird. Diese Defekte schwächen das Gussteil erheblich und machen es oft unbrauchbar.
Es gibt zwei Arten von Schrumpfungsfehlern:
Offene Schrumpfung Diese Vertiefung oder dieser Krater erscheint auf der Gussoberfläche, üblicherweise oben, wo der Speiser das Teil speist. Man kann diese Art von Vertiefung unmittelbar nach dem Entformen erkennen.
Geschlossene Schrumpfung Sie bilden sich als innere Hohlräume, die nicht an die Oberfläche dringen. Diese sind besonders gefährlich, da sie im Inneren des Gussteils verborgen bleiben und erst bei der Bearbeitung oder, schlimmer noch, beim Versagen des Bauteils im Betrieb sichtbar werden.
Oberflächenfehler zeigen sich als Unebenheiten auf der Außenfläche Ihres Gussteils. Diese Probleme beeinträchtigen sowohl das Aussehen als auch die Maßgenauigkeit und erfordern oft umfangreiches Schleifen oder führen dazu, dass das Teil komplett verschrottet werden muss.
Rattenschwänze zeigen sich als unregelmäßige Linien oder Risse auf der Gussoberfläche und sehen aus wie dünne, wellenförmige Rillen. Wenn diese Fehler stark ausgeprägt sind, spricht man von Beulen, die im Wesentlichen große, deutlich sichtbare Rattenschwänze darstellen.
Das Erscheinungsbild ist charakteristisch. Man erkennt eine oder mehrere unregelmäßige Rillen, die entlang der Außenfläche verlaufen, typischerweise auf flachen Abschnitten des Gussteils. Diese Linien folgen einem eher zufälligen Muster, verlaufen aber im Allgemeinen in Richtung der Sandausdehnung.
Metallpenetration tritt auf, wenn flüssiges Metall in die Spalten des Formsandes eindringt und eine raue, unebene Oberfläche erzeugt. Oberflächenfinish an Ihrem Gussteil. Sie können diesen Defekt an der sichtbaren Rauheit und der körnigen Textur auf der Oberfläche des Gussteils erkennen.
Das Erscheinungsbild ist unverkennbar. Anstelle einer glatten Oberfläche sieht man etwas, das wie mit dem Metall verschmolzene Sandkörner aussieht. Durch das Eindringen entsteht eine unregelmäßige, unebene Textur, die sich rau anfühlt.
Schorf sind unregelmäßige, metallische Krusten, die sich auf der Oberfläche des Gussteils bilden und typischerweise nur wenige Millimeter dick sind. Sie ähneln Rattenschwänzen und treten oft gemeinsam auf demselben Gussteil auf.
Der Zusammenhang mit Gussgraten ist direkt. Entfernt man eine Schorfschicht von der Gussoberfläche, findet man darunter typischerweise einen Gussgrat. Beide Defekte entstehen durch Sandausdehnung und Kompressionsversagen, doch Schorf stellt einen schwerwiegenderen Fall dar, bei dem sich ein Teil der Formoberfläche tatsächlich abhebt und Metall darunter fließt.
Unvollständige Füllfehler entstehen, wenn das geschmolzene Metall den Formhohlraum nicht vollständig ausfüllt oder wenn zwei Metallströme nicht richtig zusammenfließen. Dadurch entstehen Teile, denen entweder Abschnitte fehlen oder die Schwachstellen aufweisen, an denen das Metall nicht verschmolzen ist.
Ein Gussfehler entsteht, wenn das flüssige Metall die Formkavität nicht vollständig ausfüllt und somit ein Teil des Gussteils ungefüllt bleibt. Diesen Fehler erkennen Sie sofort daran, dass ein Teil des Gussteils fehlt.
Die unvollständige Befüllung weist mehrere Merkmale auf:
Kaltverklebungen entstehen, wenn zwei Fronten flüssigen Metalls im Formhohlraum aufeinandertreffen, aber nicht richtig verschmelzen. Dadurch entsteht eine Unterbrechung oder Schwachstelle im Gussteil. Dieser Defekt führt zu einer ernsthaften strukturellen Schwäche.
Das Verschmelzungsproblem tritt auf, weil die Metallströme bereits zu erstarren begonnen haben. Wenn flüssiges Metall um einen Kern oder ein Hindernis fließt, teilt es sich in zwei oder mehr Ströme. Diese Ströme sollten sich auf der anderen Seite nahtlos vereinen, sind sie jedoch zu stark abgekühlt, pressen sie sich lediglich aneinander, ohne zu verschmelzen.
Die visuelle Identifizierung ist relativ einfach. Man erkennt eine deutliche Linie oder einen Riss an der Stelle, wo die beiden Ströme aufeinandertreffen. Die Linie erscheint als dünne, unregelmäßige Naht, die über die Gussoberfläche verläuft. Manchmal sieht sie aus wie ein Riss, in anderen Fällen erscheint sie als schwache Linie mit einer leicht veränderten Textur.
Einschlussfehler entstehen, wenn nichtmetallische Werkstoffe in das Gussteil gelangen. Diese Fremdmaterialien erzeugen Schwachstellen, verringern die mechanischen Eigenschaften und können im Betrieb zu Ausfällen führen.
Schlackeneinschlüsse sind nichtmetallische Bestandteile, die im Gussteil Taschen oder bandartige Einschlüsse bilden. Sie sind sehr unregelmäßig geformt und porös und finden sich häufig in den oberen Bereichen des Gussteils, wo sie an die Oberfläche steigen.
Beim Schmelzen und Gießen kommt es zum Einschluss nichtmetallischer Bestandteile. Schlacke bildet sich, wenn Elemente der Schmelze mit hoher Sauerstoffaffinität mit dem Sauerstoff der Luft reagieren und Oxidverbindungen entstehen, die auf der Schmelzoberfläche schwimmen. Beim Stahlguss ist diese Reaktion besonders ausgeprägt.
Sandeinschlüsse entstehen, wenn sich Sandpartikel aus der Form im Gussmaterial einbetten. Dieser Fehler tritt in gewissem Maße bei nahezu allen Sandgussteilen auf, jedoch führt ein zu hoher Anteil an Sandeinschlüssen zur Unbrauchbarkeit des Bauteils.
Sandpartikel werden beim Gießen eingebettet, wenn loser Sand von der Formwand vom Metallstrom mitgerissen wird oder in den Formhohlraum fällt. Die Partikel werden dann eingeschlossen, wenn das Metall um sie herum erstarrt.
Mehrere Faktoren tragen zu Fehlern beim Sandguss bei und wirken oft zusammen, um Probleme zu verursachen.
| Fehlertyp | Primäre Ursachen | Ausschlaggebende Faktoren |
|---|---|---|
| Lunker | Übermäßige Feuchtigkeit (>4%), geringe Sanddurchlässigkeit | Unzureichende Belüftung, überfüllte Formen, feine Sandkörner |
| Nadellöcher | Hoher Feuchtigkeitsgehalt, Wasserstoffaufnahme | Nasse Gießkellen, unzureichende Entgasung, schlechte Sandtrocknung |
| Gasporosität | Eingeschlossene Gase während der Erstarrung | Sand mit geringer Durchlässigkeit, turbulenter Gießvorgang, chemische Reaktionen |
| Lunker | Unzureichendes Fütterungssystem, Hotspots | Wandstärkenabweichungen, Steigrohrmodul <1.2x Guss, ungünstige Steigrohrpositionierung |
| Rattenschwänze | Schlechte Sandausdehnungseigenschaften, übermäßige Hitze | Zu hartes Stampfen, große flache Abschnitte, unzureichende Warmfestigkeit |
| Metalldurchdringung | Grobe Sandkörner, hohe Gießtemperatur | Keine Schimmelentwässerung, geringe Sandfestigkeit, übermäßige Durchlässigkeit |
| Krusten | Sandausdehnung und Kompressionsversagen | Ähnlich wie bei Rattenschwänzen, eine radikale Schimmelpilz-Gesichtsstraffung |
| Fehlläufe | Niedrige Gießtemperatur, schlechte Fließfähigkeit | Kleine Angüsse, langsame Gießgeschwindigkeit, dünne Gusswände |
| Kalte Schließungen | Niedrige Metalltemperatur, Ströme schmelzen nicht. | Mangelhaftes Gießsystem, langsames Ausgießen, unzureichende Fließfähigkeit |
| Schlackeneinschlüsse | Unvollständige Schlackenentfernung, Gießtechnik | Kontakt mit Luft, turbulenter Gießvorgang, keine Schlackenfalle |
| Sandeinschlüsse | Schimmelpilzerosion, lose Sandpartikel | Ungleichmäßige Verdichtung, turbulente Strömung, schwache Kerne, mangelhafte Durchmischung |
