Lunker und Gasporosität sind zwei verschiedene Arten von Gussfehlern, die bei der Erstarrung von Metall auftreten. Schrumpfung erzeugt gezackte Hohlräume, wenn sich das abkühlende Metall zusammenzieht, während Gasporosität glatte, runde Blasen aus eingeschlossenen Gasen bildet.
Was sind Schrumpfungsfehler?
Schrumpfungsfehler sind Hohlräume, die entstehen, wenn sich geschmolzenes Metall beim Abkühlen zusammenzieht. Da flüssiges Metall mehr Platz einnimmt als festes Metall, entstehen durch unzureichendes Ausgangsmaterial Hohlräume.
Diese Defekte haben gezackte, eckige Oberflächen, die sie von Gasporosität unterscheiden. Sie treten typischerweise in dicken Abschnitten auf, wo der Gießprozess während der Erstarrung nicht genügend geschmolzenes Metall liefern kann.
Arten von Schrumpfungsfehlern
Schrumpfungsfehler lassen sich je nach ihrer Lage in zwei Hauptkategorien einteilen:
Oberflächenschrumpfung Erzeugt sichtbare Vertiefungen oder Löcher auf der Gussoberfläche. Rohre bilden sich als tiefe Löcher an der Oberseite von Gussteilen. Eingefallene Oberflächen erscheinen als flache Senken, wenn durch ungleichmäßige Abkühlung Luft in die Form gelangt.
Intern Schrumpfung Bildet versteckte Hohlräume im Gussteil. Hotspots erzeugen isolierte Taschen, in denen das Metall am längsten flüssig bleibt. Diese inneren Hohlräume können je nach Abkühlungsbedingungen groß (makro) oder mikroskopisch (mikro) sein.
Was verursacht Schrumpfung
Gussschrumpfung entsteht, wenn geschmolzenes Metall nicht in die erstarrenden Bereiche fließen kann. Dicke Abschnitte ohne geeignete Steigrohre erhalten beim Abkühlen nicht genügend Flüssigkeit.
Eine schlecht gerichtete Erstarrung verschlimmert das Problem. Wenn dünne Abschnitte vor dicken erstarren, wird flüssiges Metall eingeschlossen und kann die schrumpfenden Bereiche nicht versorgen.
Überhitzte Güsse erzeugen heiße Stellen, die am längsten geschmolzen bleiben. Diese isolierten Flüssigkeitsbecken bilden in ihrer Mitte große Hohlräume, wenn sie schließlich erstarren.
So verhindern Sie Schrumpfungsfehler
Um Schrumpfungen wirksam vorzubeugen, ist eine kontinuierliche Metallzufuhr während der Erstarrung erforderlich. Steigrohre und Speiser führen flüssiges Metall zu, um die Volumenreduzierung auszugleichen.
Entwerfen Sie Ihr Angusssystem für gerichtete Erstarrung. Dünne Abschnitte sollten zuerst gefrieren und das flüssige Metall in Richtung dickerer Bereiche drücken.
Verwenden Sie Kühlrippen oder Kühlrippen in dicken Abschnitten, um die Wärmeabfuhr zu beschleunigen. Dies reduziert die Hohlraumgröße, indem eine gleichmäßige Kühlung im gesamten Gussteil gefördert wird.
Behalten Sie möglichst eine gleichmäßige Wandstärke bei. Fügen Sie konische Übergänge zwischen dünnen und dicken Abschnitten hinzu, um den Metallfluss zu verbessern.
Senken Sie die Gießtemperatur, um die Gesamtschrumpfung zu minimieren. Berücksichtigen Sie bei der Mustergestaltung die entsprechenden Schrumpfungstoleranzen.
Was sind Gasporositätsdefekte?
Gasporosität besteht aus glatten, runden Hohlräumen, die durch Gasblasen in erstarrtem Metall entstehen. Geschmolzenes Metall löst mehr Gas, als festes Metall aufnehmen kann.
Bei sinkender Temperatur entweichen gelöste Gase und bilden Blasen. Diese eingeschlossenen Blasen erzeugen im gesamten Gussstück Hohlräume, die die Form schwächen.
Arten der Gasporosität
Gasporosität tritt in mehreren unterschiedlichen Formen auf:
Nadellöcher messen 0.5–2 mm und häufen sich in der Nähe der Gussoberflächen. Diese winzigen Poren konzentrieren sich oft in den oberen Formabschnitten.
Lunker bilden größere Hohlräume unter der Oberfläche im Bereich von 2–10 mm. Eine Röntgenuntersuchung deckt diese versteckten Defekte auf, die die strukturelle Integrität schwächen.
Oberflächliche Narben entstehen, wenn innere Lunker durchbrechen. Diese sichtbaren Löcher und Blasen beschädigen die Gussoberfläche.
Was verursacht Gasporosität?
Gasporosität entsteht, wenn Gase vor der Erstarrung nicht entweichen können. Durch turbulentes Gießen bleiben Luftblasen im Schmelzstrom hängen.
Die größte Herausforderung stellt Feuchtigkeit dar. Wasserdampf aus feuchten Formen oder Werkzeugen zersetzt sich in Wasserstoff, der sich in der Schmelze löst.
Flüchtige Bindemittel und Beschichtungen setzen bei Metallkontakt Gase frei. Aluminiumlegierungen haben besonders mit der Wasserstoffaufnahme zu kämpfen.
Eine schlechte Formentlüftung verhindert das Entweichen von Gasen. Sandmaterialien mit geringer Durchlässigkeit fangen Gase ein, die durch geeignete Entlüftungsöffnungen entweichen sollten.
So verhindern Sie Gasporosität
Eine erfolgreiche Gaskontrolle beginnt mit der Entgasung der Schmelze. Durch Vakuumbehandlung oder Inertgasspülung werden gelöste Gase vor dem Gießen entfernt.
Flussmittelbehandlungen helfen dabei, Gase aus dem Metall zu entfernen. Diese Veredelungsmittel binden Verunreinigungen und fördern die Gastrennung.
Halten Sie alle Materialien knochentrocken. Trocknen Sie Formen, Kerne und Füllmaterialien gründlich, um Feuchtigkeitsquellen zu beseitigen.
Verbessern Sie die Entlüftung der Form durch eine ausreichende Größe der Entlüftungsöffnung. Sand mit hoher Durchlässigkeit ermöglicht das Entweichen eingeschlossener Gase während des Füllvorgangs.
Vorsichtig gießen, um Turbulenzen zu minimieren. Langsameres, kontrolliertes Gießen reduziert Lufteinschlüsse und Gasaufnahme.
Der Unterschied zwischen Schrumpfung und Gasporosität
Kontraktion bei der Metallerstarrung: Volumenverlust führt zu Hohlräumen, wenn die Zuführungen nicht ausreichen.
Gasfreisetzung: Beim Abkühlen des Metalls entweichen gelöste Gase (H₂, N₂, O₂).
Leere Form
Unregelmäßige, eckige Hohlräume oder Rohre (gezackte Kanten). Lange dendritische oder rohrartige Formen sind häufig.
Typischerweise runde/ovale Blasen oder Taschen (Hohlräume mit glatten Wänden). Blasen-/Narbenformen entstehen, wenn Gasblasen die Oberfläche erreichen.
Standort
Oft in dicken Abschnitten oder an heißen Stellen. Offene Schrumpfung tritt an der Gussoberfläche auf (Rohre, hohle Oberflächen); geschlossene Schrumpfung (Schrumpfporosität) ist innerlich.
Kann während des gesamten Gussprozesses auftreten. Nadellöcher befinden sich nahe der Oberfläche, Lunker im Inneren und offene Löcher befinden sich an der Oberfläche oder durchbrechen diese. Gasporen sammeln sich häufig in der Nähe von oxidierten oder turbulenten Bereichen.
Erkennung
Offene Hohlräume sind auf der Oberfläche sichtbar; innere Schrumpfung kann eine Aufteilung erforderlich machen, bildet aber oft leicht erkennbare Rohre oder Senken.
An der Oberfläche sind Vertiefungen und Blasen sichtbar; Lunker unter der Oberfläche lassen sich nur mit Röntgen-, Ultraschall- oder Schnittanalysen erkennen.
Hauptursachen
Unzureichende Zufuhr von geschmolzenem Metall; Probleme mit ungleichmäßiger Abkühlung/gerichteter Erstarrung; Fehlanpassung von dicken und dünnen Abschnitten.
Eingeschlossene Luft/Gase beim Gießen; Wasserstoff durch Feuchtigkeit; flüchtige Zersetzung; schlechte Formentlüftung.
Prävention
Sorgen Sie für ausreichend Speiser/Zuführungsmetall; verwenden Sie gerichtete Erstarrung; fügen Sie Kühlkörper oder Wärmesenken hinzu; entwerfen Sie gleichmäßige Abschnitte.
