20 Fehlerbeschreibungen: Erosion 21 Fehlerbeschreibungen: Erosion Erosion Entscheidungshilfe ➝ S. 128 Sandsteuerung ➝ S. 177 Beschreibung der Merkmale Mögliche Ursachen Sandabspülungen meist in Anschnittnähe, häufig kombiniert mit Schlackeneinschlüssen und Sand. Es treten Verdickungen des Gußstückes in Anschnittnähe auf. Tongebundener Formsand • zu geringer Gehalt an bindefähigem Bentonit • ein ungenügendes Bindevermögen des eingesetzten Bentonits. Ursachen können eine unzureichende Bentonitqualität oder ein ungenügender Aufschluß des Bentonites sein • zuviel Inertstaubanteile im Sand, die eingebunden werden müssen • zu hohe Sandtemperatur. Der Sand trocknet aus und verliert seine Bindung • zu grobe Sande, deshalb zu wenig Kontaktflächen. Das Einbinden der Körner in der Formoberfläche ist ungenügend. • zu geringer Glanzkohlenstoffgehalt des Formsandes. Die Schmelze benetzt Sandkörner und reißt diese aus dem Kornverband • zu hoher Salzgehalt im Formsand. Die Bindefähigkeit des Bentonits sinkt. Vorkommen des Fehlers Abb. 6: Probegußteile aus GGL zur Erosionsprüfung tongebundener Formsande. Vergrößerung: 10 mm Bild = 10 mm Bei ungenügender Einbindung der Sandkörner durch Bentonit werden Sandpartikel beim Überströmen abgelöst. Der Fehler tritt vor allem bei Formen auf, die schnell austrocknen (hohe Sandtemperaturen), schlecht aufbereitet sind, zu geringe Wassermengen oder zu wenig Bentonit enthalten. Der Fehler wird in Anschnittsnähe bei schnellen und langen Gießzeiten häufiger beobachtet. Erläuterungen Erosionsfehler treten bei langen Standzeiten von nicht abgegossenen Formen durch Verluste der Feuchtigkeit auf. Der Fehler hat sich seit der Einführung moderner Hochdruckformanlagen verstärkt, da an den Anlagen mit Sanden niedriger Verdichtbarkeit gearbeitet wird. Der vorliegende Binder ist nicht in der Lage, die Quarzkörner in der Formoberfläche zu halten. Sie werden ausgespült und in entfernten Teilen des Gußstücks eingelagert. Formanlage • zu geringe Verdichtung von Formteilen Anschnitt- und Gießtechnik • zu hohe Gießgeschwindigkeit. Formpartien werden zu hoch erhitzt und abgetragen. • zu große durchlaufende Metallmengen. Es kommt zu einer starken örtlichen Überhitzung der Form Fehlerbeschreibungen: Erosion Abhilfen Hintergrundinformationen Tongebundener Formsand • die Menge an Bentonit erhöhen • die Qualität des eingesetzten Bentonits nach VDG-Merkblatt P 69 überprüfen. Nach Möglichkeit Bentonite mit geringeren Inertanteilen einsetzen • den Aufschluß des Bentonits verbessern. Feuchtigkeit erhöhen, Mischzeiten verlängern. Falls notwendig eine Vorbefeuchtung des Altsandes einführen. • Glanzkohlenstoffbildner mit Prozeßkohlenstoff und vor allem speziell hergestellte Bentonit / Prozeßkohlenstoffsysteme wie Quickbond verbessern die Aufschlußgeschwindigkeit der Sande. • Sandtemperatur auf unter 40°C herabsetzen. Sandkühlung verbessern. Evtl. Altsandbefeuchtung verbessern • feinere Sande einsetzen • Glanzkohlenstoffträger im Formsand erhöhen oder auf aktivere Materialien umstellen. • bei zu hohen Salzgehalten im Sand Neusandzusätze erhöhen. Evtl. teilweise Wasserentsalzung einführen. Die Erosionsneigung eines bentonitgebundenen Formsandes hängt vor allem vom Bindergehalt, der Binderqualität, dem Aufschluß des Bentonites sowie der Neigung des Formsandes auszutrocknen ab. Sinkt der Bentonitgehalt bei gleicher Verdichtbarkeit der Formsande, steigt die Erosionsneigung. Das Ausspülen der Sandkörner aus der Formoberfläche hängt von den Kohäsionskräften ab, die durch das Messen der Grünzugfestigkeit ermittelt werden können. Höher montmorillonithaltige Bentonite haben einen geringeren Gehalt an Inertstoffen. Dies führt im Formsand zu einer höheren Grünzugfestigkeit / % Bentonit und zu einem Absinken der Erosionsgefahr. Häufig wird bei Erosionsfehlern mit Sanden zu geringer Verdichtbarkeit gearbeitet.1 Schon geringe Verluste an Wasserdampf führen dann zu Formoberflächen, in denen die Quarzkornbindung nicht ausreichend ist. Levelink empfiehlt bei Erosionserscheinungen eine Erhöhung des Schlämmstoffgehaltes und den Einsatz feinerer Sande.1 Der Einsatz feinerer Sande führt nach Messungen der IKO zu einer erheblichen Verminderung der Wasserdampfverluste an der Formoberfläche und wirkt damit dem Verlust an Bindekraft entgegen. Ähnlich wirkt der Einsatz von prozeßkohlenstoffhaltigen Kohlenstoffträgern und Bentoniten. Es kommt beim Formen zu einer höheren und gleichmäßigeren Packungsdichte der Sandkörner. Die Wasserverdampfung sinkt erheblich ab. Formanlage • Verdichtung der Form verbessern und vergleichmäßigen. Homogenere Sandeinfüllung anstreben. • Prozeßkohlenstoffhaltige Kohlenstoffträger und Bentonite verbessern die Fließfähigkeit bei der Verdichtung. Anschnitt und Gießtechnik • Gießgeschwindigkeit reduzieren • Anschnittsystem so ändern, daß eine gleichmäßige thermische Belastung des Sandes auftritt. 23 Fehlerbeschreibungen: Erosion 2.4 Wassergehalt [%] 22 2.2 mit Prozeßkohlenstoff 2.0 ohne Prozeßkohlenstoff 1.8 Abb. 7 0 5 10 15 20 25 Zeit [Min] Aber auch die Einbindung der Quarzkörner in der Form wird beim Einsatz feinerer Sande verbessert. Die Formsandtemperatur hat einen erheblichen Einfluß auf das Austrocknen der Formoberflächen und der damit verbundenen Erosionsgefahr. Bei Fertigsanden sollte eine Temperatur von 40°C nicht überschritten werden. Die Aufbereitung eines Formsandes soll so gut wie möglich sein, da in diesem Fall die Wasserverdampfung minimal ist. Der Aufbereitungsgrad wird nach Levelink bestimmt.2 Beim Einsatz von prozeßkohlenstoffhaltigen Bentoniten wird der Formsand schneller aufgeschlossen. Auch so kann die Wasserverdunstung und damit die Erosionsneigung herabgesetzt werden.3 Höher glanzkohlenstoffbildende Stoffe vermindern die Gefahr von Erosionen durch Bildung trennender Glanzkohlenstoffschichten. Unterverdichtete Formpartien sind anfällig für Erosionsfehler. Auf die Abnahme der Erosionsneigung bei steigender Formhärte hat Levelink hingewiesen.1 Eine bessere Verankerung der Sandkörner und eine Verminderung der Wasserverdampfung sind die Gründe der Fehlerverminderung. Zuletzt ist auch zu bemerken, daß die Auslegung des Anschnittsystems eine Bedeutung beim Auftreten von Erosionen hat, die vor allem im Anschnitt oder in Anschnittnähe auftreten. Zu große Mengen flüssigen Metalls sollen nicht über eine Stelle der Sandform geleitet werden. Das Aufprallen des einlaufenden Metalls auf Teile der Form soll ebenfalls vermieden werden. 24 Fehlerbeschreibungen: Erosion Literatur Weitere Literatur 1 Levelink, H. G.; van den Berg, H.; Frank, E. Kriterien der Sandqualität für moderne Formanlagen Gießerei 62, 1975, S 1 – 5 ➝ Boenisch, D. Wasserentsalzung verbessert die Gußoberflächen Gießerei 66, 1979, S. 334 – 344 2 Levelink, H. G.; van den Berg, H.; Frank, E. Steuerung der Sandqualität bei modernen Formanlagen Gießerei 62, 1975, S. 93 – 99 ➝ Berndt, H. Neue Aspekte in der Aufbereitungstechnik und Qualitätssicherung von tongebundenen Sanden Gießerei 67, 1980, S. 667 – 675 3 Baier, J. Neue Bentonite für Gießereien Gießereirundschau 39, 1992, S. 19 ➝ Szreniawski, J. Über die Wirkung des Metallstromes auf die Innenfläche der Sandform 25. Int. Gießereikongreß Brüssel 1958, Vortrag 32 ➝ Ruddle, R. W.; Wagner, C. G. Gebräuchliche Zusätze zur Verhütung von Oberflächenfehlern durch Formstoffausdehnung Colada 4, 1971, S. 571 – 576 (span.) ➝ Kumanin, J. B.; Timofeev, A. A.; Novodvorskij, A. V. 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