Gussfehler – Wikipedia

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“Schorfen” leitet hier weiter. Für die Praxis der Arbeit während eines laufenden Streiks siehe Streikbrecher.

EIN Gussfehler ist eine unerwünschte Unregelmäßigkeit in einem Metallgussverfahren. Manche Mängel können toleriert, andere repariert werden, andernfalls müssen sie beseitigt werden. Sie sind in fünf Hauptkategorien unterteilt: Gasporosität, Schrumpffehler, Formmaterialfehler, Gießen von Metallfehlern, und metallurgische Mängel.[1]

Terminologie[edit]

Die Begriffe “Fehler” und “Diskontinuität” beziehen sich auf zwei spezifische und unterschiedliche Dinge bei Gussteilen. Mängel sind definiert als Zustände in einem Gussteil, die korrigiert oder beseitigt werden müssen oder der Guss muss zurückgewiesen werden. Unstetigkeiten, auch als “Unvollkommenheiten” bekannt, werden als “Unterbrechungen in der physikalischen Kontinuität des Gusses”. Wenn der Guss nicht perfekt, aber immer noch brauchbar und in Toleranz ist, sollten die Unvollkommenheiten als “Diskontinuitäten” betrachtet werden.[2]

Es gibt viele Arten von Defekten, die auf viele verschiedene Ursachen zurückzuführen sind. Einige der Lösungen für bestimmte Fehler können die Ursache für eine andere Art von Fehler sein.[3]

Bei Sandgussteilen können folgende Fehler auftreten. Die meisten davon treten auch bei anderen Gießverfahren auf.

Schrumpffehler[edit]

Schwindungsdefekte können auftreten, wenn kein Standardmaterial zur Verfügung steht, um die Schrumpfung beim Erstarren des dicken Metalls zu kompensieren. Schrumpfungsfehler haben ein gezacktes oder lineares Aussehen. Schwindungsfehler treten normalerweise entweder im Oberteil oder im Schleppteil des Gussstücks auf.[4] Schwindungsfehler können in zwei verschiedene Arten unterteilt werden: offene Schrumpffehler und geschlossene Schrumpffehler. Offene Schwindungsfehler sind zur Atmosphäre hin offen, daher gleicht die Luft bei der Bildung des Schwindungshohlraums aus. Es gibt zwei Arten von Open-Air-Defekten: Rohre und eingefallene Oberflächen. Rohre bilden sich an der Oberfläche des Gussstücks und graben sich in das Gussstück ein, während hohle Oberflächen flache Hohlräume sind, die sich über die Oberfläche des Gussstücks bilden.[5]

Geschlossene Schwindungsfehler, auch bekannt als Schrumpfporosität, sind Fehler, die sich innerhalb des Gussteils bilden. Im Inneren des verfestigten Metalls bilden sich isolierte Flüssigkeitslachen, die als bezeichnet werden Hotspots. Der Schrumpfungsfehler bildet sich normalerweise an der Spitze der Hot Spots. Sie benötigen einen Nukleationspunkt, sodass Verunreinigungen und gelöstes Gas geschlossene Schrumpfungsfehler verursachen können. Die Mängel werden unterteilt in Makroporosität und Mikroporosität (oder Mikroschrumpfung), wo Makroporosität mit bloßem Auge erkennbar ist und Mikroporosität nicht.[5][6]

Gasporosität[edit]

Gasporosität ist die Blasenbildung im Gussteil nach dem Abkühlen. Dies geschieht, weil die meisten flüssigen Materialien eine große Menge an gelöstem Gas aufnehmen können, die feste Form des gleichen Materials jedoch nicht, sodass das Gas beim Abkühlen Blasen im Material bildet.[7] Gasporosität kann sich auf der Oberfläche des Gussstücks als Porosität darstellen oder die Pore kann im Metall eingeschlossen sein,[8] was die Stärke in dieser Umgebung verringert. Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff sind die am häufigsten vorkommenden Gase bei Gasporosität.[6] In Aluminiumgussteilen ist Wasserstoff das einzige Gas, das sich in signifikanter Menge löst, was zu einer Porosität des Wasserstoffgases führen kann.[9] Bei Gussteilen mit einem Gewicht von wenigen Kilogramm sind die Poren in der Regel 0,01 bis 0,5 mm (0,00039 bis 0,01969 in) groß. Bei größeren Gussteilen können sie einen Durchmesser von bis zu einem Millimeter (0,040 Zoll) haben.[8]

Um eine Gasporosität zu vermeiden, kann das Material im Vakuum in einer Umgebung mit schwerlöslichen Gasen wie Argon geschmolzen werden[10] oder Kohlendioxid,[11] oder unter einem Flussmittel, das den Kontakt mit der Luft verhindert. Um die Gaslöslichkeit zu minimieren, können die Überhitzungstemperaturen niedrig gehalten werden. Turbulenzen beim Eingießen des flüssigen Metalls in die Form können Gase einbringen, daher sind die Formen oft stromlinienförmig, um solche Turbulenzen zu minimieren. Andere Verfahren umfassen Vakuumentgasung, Gasspülung oder Fällung. Bei der Ausfällung wird das Gas mit einem anderen Element umgesetzt, um eine Verbindung zu bilden, die eine Schlacke bildet, die nach oben schwimmt. So kann beispielsweise durch Zugabe von Phosphor Sauerstoff aus Kupfer entfernt werden; Aluminium oder Silizium können Stahl zugesetzt werden, um Sauerstoff zu entfernen.[7] Eine dritte Quelle sind Reaktionen des geschmolzenen Metalls mit Fett oder anderen Rückständen in der Form.

Wasserstoff entsteht durch die Reaktion des Metalls mit Feuchtigkeit oder Restfeuchte in der Form. Das Trocknen der Form kann diese Quelle der Wasserstoffbildung beseitigen.[12]

Gasporosität kann manchmal schwer von Mikroschrumpfung zu unterscheiden sein, da Mikroschrumpfungshohlräume auch Gase enthalten können. Im Allgemeinen bilden sich Mikroporositäten, wenn das Gussstück nicht richtig aufgegangen ist oder wenn ein Material mit einem breiten Erstarrungsbereich gegossen wird. Wenn keines von beiden der Fall ist, ist die Porosität höchstwahrscheinlich auf die Gasbildung zurückzuführen.[13]

Winzige Gasbläschen werden Porositäten genannt, größere Gasbläschen nennt man Blaslöcher[14] oder Blasen. Solche Fehler können durch in der Schmelze mitgerissene Luft, Dampf oder Rauch aus dem Gießsand oder andere Gase aus der Schmelze oder Form verursacht werden. (Vakuumlöcher, die durch Metallschrumpfung (siehe oben) verursacht werden, können auch lose als “Blowholes” bezeichnet werden). Richtige Gießereipraktiken, einschließlich Schmelzvorbereitung und Formgestaltung, können das Auftreten dieser Fehler reduzieren. Da sie oft von einer Haut aus gesundem Metall umgeben sind, können Luftblasen schwer zu erkennen sein und erfordern eine harmonische, Ultraschall-, Magnet- oder Röntgenanalyse (dh industrielle CT-Untersuchung).

Gießen von Metallfehlern[edit]

Gießmetalldefekte umfassen Fehlläufe, kalt schließt, und Einschlüsse. Ein Fehllauf tritt auf, wenn das flüssige Metall den Formhohlraum nicht vollständig ausfüllt und ein ungefüllter Teil zurückbleibt. Kaltschließungen treten auf, wenn zwei Fronten aus flüssigem Metall im Formhohlraum nicht richtig verschmelzen und eine Schwachstelle hinterlassen. Beides wird entweder durch mangelnde Fließfähigkeit der Metallschmelze oder durch zu enge Querschnitte verursacht. Die Fließfähigkeit kann durch Änderung der chemischen Zusammensetzung des Metalls oder durch Erhöhung der Gießtemperatur erhöht werden. Eine weitere mögliche Ursache ist Staudruck durch unsachgemäß entlüftete Formkavitäten.[15]

Fehlläufe und kalt schließt sind eng verwandt und bei beiden gefriert das Material, bevor es den Formhohlraum vollständig ausfüllt. Diese Arten von Defekten sind schwerwiegend, da der den Defekt umgebende Bereich deutlich schwächer als beabsichtigt ist.[16] Die Gießbarkeit und Viskosität des Materials können bei diesen Problemen wichtige Faktoren sein. Die Fließfähigkeit beeinflusst die minimal gießbare Querschnittsdicke, die maximale Länge von Dünnschliffen, die Feinheit der machbaren Details und die Genauigkeit beim Füllen der Formenden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Fließfähigkeit eines Materials zu messen, obwohl es in der Regel die Verwendung einer Standardform und die Messung der Entfernung des Materialflusses umfasst. Die Fließfähigkeit wird durch die Zusammensetzung des Materials, die Gefriertemperatur oder den Gefrierbereich, die Oberflächenspannung der Oxidschichten und vor allem die Gießtemperatur beeinflusst. Je höher die Gießtemperatur, desto größer die Fließfähigkeit; zu hohe Temperaturen können jedoch schädlich sein und zu einer Reaktion zwischen dem Material und der Form führen; bei Gießprozessen, die poröses Formmaterial verwenden, kann das Material sogar das Formmaterial durchdringen.[17]

Der Punkt, an dem das Material nicht fließen kann, wird als bezeichnet Kohärenzpunkt. Der Punkt ist bei der Werkzeugkonstruktion schwer vorherzusagen, da er vom Feststoffanteil, der Struktur der erstarrten Partikel und der lokalen Scherdehnungsgeschwindigkeit des Fluids abhängt. Normalerweise reicht dieser Wert von 0,4 bis 0,8.[18]

Ein Einschluss ist eine Metallverunreinigung von Krätze, falls fest, oder Schlacke, falls flüssig. Dabei handelt es sich in der Regel um Verunreinigungen im Gießmetall (in der Regel Oxide, seltener Nitride, Karbide oder Sulfide), erodiertes Material von Ofen- oder Pfannenauskleidungen oder Verunreinigungen aus der Form. Im speziellen Fall von Aluminiumlegierungen ist es wichtig, die Konzentration der Einschlüsse zu kontrollieren, indem sie im flüssigen Aluminium gemessen und Maßnahmen ergriffen werden, um sie auf dem erforderlichen Niveau zu halten.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Konzentration von Einschlüssen zu reduzieren. Um die Oxidbildung zu reduzieren, kann das Metall mit einem Flussmittel, im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre geschmolzen werden. Andere Zutaten können der Mischung hinzugefügt werden, damit die Schlacke oben aufschwimmt, wo sie abgeschöpft werden kann, bevor das Metall in die Form gegossen wird. Wenn dies nicht praktikabel ist, kann eine spezielle Schöpfkelle verwendet werden, die das Metall von unten gießt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Keramikfilter in das Angusssystem einzubauen. Andernfalls können sich Dralltore bilden, die das flüssige Metall beim Eingießen verwirbeln, die leichteren Einschlüsse ins Zentrum drängen und aus dem Guss heraushalten.[19][20] Wenn ein Teil der Krätze oder Schlacke in die Metallschmelze gefaltet wird, wird dies zu einem Mitreißfehler.

Metallurgische Defekte[edit]

In dieser Kategorie gibt es zwei Mängel: heiße Tränen und Hotspots. Heiße Tränen, auch bekannt als heißes Knacken,[21] sind Fehler im Gussteil, die beim Abkühlen des Gussteils auftreten. Dies liegt daran, dass das Metall im heißen Zustand schwach ist und die Eigenspannungen im Material beim Abkühlen zum Versagen des Gussteils führen können. Die richtige Formkonstruktion verhindert diese Art von Defekt.[3]

Hot Spots sind Gussteile, die aufgrund eines höheren Volumens als das umgebende Material langsamer abgekühlt sind als das umgebende Material. Dies führt zu einer abnormalen Schrumpfung in diesem Bereich, die zu Porosität und Rissen führen kann. Diese Art von Defekt kann durch geeignete Kühlpraktiken oder durch Änderung der chemischen Zusammensetzung des Metalls vermieden werden.[3]

Prozessspezifische Fehler[edit]

Druckguss[edit]

Beim Druckguss sind die häufigsten Fehler Fehlläufe und Kaltschlüsse. Diese Defekte können durch kalte Gesenke, niedrige Metalltemperatur, verschmutztes Metall, fehlende Belüftung oder zu viel Schmiermittel verursacht werden. Andere mögliche Defekte sind Gasporosität, Schrumpfporosität, heiße Risse und Fließmarken. Fließmarken sind Spuren, die auf der Oberfläche des Gussteils aufgrund von schlechtem Anschnitt, scharfen Ecken oder übermäßigem Schmiermittel zurückbleiben.[22]

Fortlaufendes Casting[edit]

EIN Längsriss im Gesicht ist eine spezielle Fehlerart, die nur bei Stranggussverfahren auftritt. Dieser Fehler wird durch ungleichmäßige Kühlung verursacht, sowohl bei der Primärkühlung als auch bei der Sekundärkühlung, und umfasst geschmolzene Stahlqualitäten, wie z. B. die chemische Zusammensetzung außerhalb der Spezifikation, Sauberkeit des Materials und Homogenität.

Sandguss[edit]

“Schorfen” leitet hier weiter. Für das Arbeiten trotz einer laufenden Streikaktion siehe Strikebreaker.

Sandguss weist viele Fehler auf, die aufgrund des Versagens der Form auftreten können. Die Form versagt meist aus einem von zwei Gründen: Es wird das falsche Material verwendet oder es wird falsch gerammt.[23]

Der erste Typ ist Schimmelerosion, das ist der Verschleiß der Form, wenn das flüssige Metall die Form füllt. Diese Art von Fehler tritt meist nur beim Sandguss auf, da die meisten anderen Gussverfahren robustere Formen haben. Die produzierten Gussteile weisen raue Stellen und überschüssiges Material auf. Der Formsand wird in das Gussmetall eingearbeitet und verringert die Duktilität, Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit des Gussteils. Dies kann durch einen Sand mit zu geringer Festigkeit oder eine zu hohe Gießgeschwindigkeit verursacht werden. Die Gießgeschwindigkeit kann reduziert werden, indem das Angusssystem umgestaltet wird, um größere Angusskanäle oder mehrere Angusskanäle zu verwenden.[23][24] Eine verwandte Fehlerquelle sind Tropfen, bei dem ein Teil des Formsandes aus dem Oberkasten flüssig in das Gussteil tropft. Dies tritt auch auf, wenn die Form nicht richtig gerammt wird.[25]

Die zweite Fehlerart ist Metalldurchdringung, die auftritt, wenn das flüssige Metall in den Formsand eindringt. Dies verursacht eine raue Oberflächenbeschaffenheit. Ursache dafür sind zu grobe Sandpartikel, fehlende Formspülung oder zu hohe Gießtemperaturen.[25] Eine alternative Form des Eindringens von Metall in die Form, die als Adern bekannt ist, wird durch Rissbildung im Sand verursacht.

Wenn die Gießtemperatur zu hoch ist oder ein Sand mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet wird, kann der Sand mit dem Gussstück verschmelzen. Dabei hat die Oberfläche des hergestellten Gusses ein sprödes, glasiges Aussehen.[25]

EIN läuft aus tritt auf, wenn das flüssige Metall aufgrund einer fehlerhaften Form oder Flasche aus der Form austritt.[25]

SchorfS sind eine dünne Metallschicht, die stolz auf das Gussteil thront. Sie sind leicht zu entfernen und zeigen immer a Schnalle darunter, das ist eine Vertiefung in der Gussoberfläche. RattenschwanzS ähneln Schnallen, außer dass es sich um dünne Einkerbungen handelt und nicht mit Schorf in Verbindung gebracht werden. Ein weiterer ähnlicher Defekt ist PulldownS, das sind Schnallen, die im Oberteil von Sandgussteilen vorkommen. Alle diese Mängel sind optischer Natur und kein Grund, das Werkstück zu verschrotten.[26] Diese Fehler werden durch zu hohe Gießtemperaturen oder Mängel an kohlenstoffhaltigem Material verursacht.[25]

EIN anschwellen tritt auf, wenn die Formwand über eine ganze Fläche nachgibt und wird durch eine unsachgemäß gerammte Form verursacht.[25]

Brennen auf tritt auf, wenn Metalloxide mit Verunreinigungen in Quarzsanden interagieren. Das Ergebnis sind Sandpartikel, die in die Oberfläche des fertigen Gussteils eingelagert sind. Dieser Mangel lässt sich vermeiden, indem die Temperatur des Flüssigmetalls gesenkt wird, eine Formspülung verwendet wird und verschiedene Zusätze in der Sandmischung verwendet werden.[27]

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

  1. ^ Rao 1999, S. 195
  2. ^ ASM International (2008). Gussdesign und Leistung. ASM International. P. 34. ISBN 978-0-87170-724-6.
  3. ^ ein B C Rao 1999, S. 198
  4. ^ “Was ist der Unterschied in der Gas- und Schrumpfporosität?”.
  5. ^ ein B Stefanescu 2008, S. 69
  6. ^ ein B Yu 2002, S. 305
  7. ^ ein B Degarmo, Black & Kohser 2003, S. 283–284
  8. ^ ein B Campbell 2003, S. 277
  9. ^ Gasporosität in Aluminiumguss, zusammengestellte AFS-Literatur, März 2002
  10. ^ Campbell 2003, S. 197
  11. ^ Sias, Fred R. (2005). Wachsausschmelzverfahren: Alte, neue und kostengünstige Methoden. ISBN 9780967960005.
  12. ^ Brown, John R. (1994). Foseco Foundryman’s Handbook. ISBN 9780750619394.
  13. ^ Yu 2002, S. 306
  14. ^ Roxburgh, William (1919). Allgemeine Gießereipraxis. Polizist & Unternehmen. S. 30–32. ISBN 9781409719717.
  15. ^ Rao 1999, S. 197–198
  16. ^ Vinarcik, Edward J. (2002-10-16). Druckgussverfahren mit hoher Integrität. ISBN 9780471275466.
  17. ^ Degarmo, Black & Kohser 2003, p. 284
  18. ^ Yu 2002, S. 306–307
  19. ^ Degarmo, Black & Kohser 2003, p. 283
  20. ^ Yu 2002, S. 310–311
  21. ^ http://www.keytometals.com/page.aspx?ID=CheckArticle&site=ktn&NM=204
  22. ^ Avedesian, Baker & ASM International 1999, p. 76
  23. ^ ein B Rao 1999, S. 196
  24. ^ Yu 2002, S. 310
  25. ^ ein B C D e F Rao 1999, S. 197
  26. ^ Davis, Joseph R. (1996). Gusseisen (2. Aufl.). ASM International. P. 331. ISBN 978-0-87170-564-8.
  27. ^ Autor, Autor (2005). Gießtechnik und Gusslegierungen. Lehrlingssaal. P. 242. ISBN 978-81-203-2779-5.

Literaturverzeichnis[edit]