40 Fehlerbeschreibungen: Kommafehler 41 Fehlerbeschreibungen: Kommafehler Kommafehler Entscheidungshilfe ➝ S. 139 Sandsteuerung ➝ S. 179 Abb.16: Schliff durch einen durch Stickstoffausscheidung verursachten Riß in einem Gehäuse aus GGL. Charakteristisch ist die dentritische Struktur des Eisens. Vergrößerung: 10 mm Bild = 16 mm Beschreibung der Merkmale Erläuterungen Meist schmale rißartige Hohlräume, die an der Oberfläche häufig senkrecht zur Gußstückoberfläche verlaufen. Das Innere der Hohlräume ist bevorzugt dendritisch. Die Oberfläche der Risse ist nicht so glänzend wie bei Wasserstoffpinholes. Die Breite der Fehler kann einige Millimeter betragen. Bei extrem hohen Stickstoffgehalten werden die Hohlräume rund und die Blasenoberfläche glatt. Einschlüsse in den Stickstofffehlern werden nicht gefunden. Gußeisenschmelzen, die hohe Anteile an Stahlschrott enthalten, weisen hohe Stickstoffgehalte auf, wobei ein Gehalt von mehr als 100 ppm als bedenklich gilt. Mit dem verstärkten Einsatz von Stahlschrott ist die Gefahr von Kommafehlern gewachsen. Ebenso ist durch den Einsatz stickstoffhaltiger Bindemittel (Form- und Kernbinder) und Aufkohlungsmittel die Gefahr von Gasfehlern gestiegen. Vorkommen des Fehlers Die rißartigen Hohlräume bis zu 2 cm tief, meistens senkrecht zur Oberfläche, haben häufig Dendritenstrukturen in der Hohlraumoberfläche. Die Fehler können sowohl an Formflächen und -kanten, als auch an der Kernoberfläche auftreten. Die rißartigen Hohlräume entstehen durch Gasausscheidungen von Stickstoff während des Erstarrungsablaufes, wobei eine gleichzeitige Wasserstoffausscheidung diesen Fehler noch verstärken kann. Stickstoffehler können über einen größeren Bereich verteilt als Wasserstoffblasen im Gußteil auftreten. Gußstücke mit höheren Wandstärken können leichter diesen Fehler aufweisen als Gußstücke mit geringeren Wanddicken. Mögliche Ursachen Metallurgie • zu hoher Stickstoffgehalt der Schmelze. • Titangehalt bei vergleichsweise hohem Stickstoffgehalt zu niedrig • Kohlenstoffäquivalent bei vergleichsweise hohem Stickstoffgehalt zu niedrig Kunstharzgebundene Formstoffe • zu hohe Stickstoffgehalte der Kernbinder oder zu hohe Mengen an Binder • zu hohe Gasentwicklung und schlechte Gasabführung bei Kernen Tongebundener Formsand • zu hohe Feuchtigkeit des Sandes und damit zu starke Wasseraufnahme der Schmelze • zu hohe Stickstoffgehalte im Formsand bedingt durch einlaufenden Kernsand oder Glanzkohlenstoffbildner 42 Abb.17: Fehlerbeschreibungen: Kommafehler Rißbildung in einem Ring aus GGL durch Stickstoffausscheidung. Vergrößerung: 10 mm Bild = 4 mm 43 Fehlerbeschreibungen: Kommafehler Abhilfen Hintergrundinformationen Metallurgie • Stahlanteile in der Gattierung vermindern. Stickstoffgehalte auf 100 ppm absenken. • Stickstoffgehalte in der Schmelze durch Zusatz von Titan abbinden • Erhöhen des Kohlenstoffäquivalents Kommafehler werden vor allem auf zu hohe Stickstoffgehalte der Eisenschmelze zurückgeführt. In der Literatur wird ein Grenzwert für Grauguß und Kugelgraphitguß von 100 ppm angegeben.1,2 Unterhalb dieses Wertes sind Gasausscheidungen auszuschließen. Hohe Stahlschrottanteile in der Gattierung erhöhen den Stickstoffgehalt der Schmelze. In einer Versuchsgießerei wurden im Kupolofeneisen folgende Werte bestimmt:3 Kunstharzgebundene Formstoffe • Stickstoffärmere Binder einsetzen • Bindemittel mit langsamer Gasfreisetzung einsetzen, falls möglich, gasärmere Bindemittel einsetzen • Eisenoxide zusetzen Tongebundener Formsand • Feuchtigkeit durch besseren Sandaufschluß, verminderten Bentonitzusatz und geringere Mengen an Inertstaub reduzieren • Stickstoffgehalte im Formsand reduzieren. Evtl. Glanzkohlenstoffträgergehalt vermindern oder stickstoffärmere Kohlenstoffträger einsetzen. • Evtl. Stickstoffgehalte im einlaufenden Kernsand vermindern. Anschnitt- und Gießtechnik • Gießwege zur Verminderung der Gasaufnahme verkürzen • Gießtemperatur und evtl. Gießgeschwindigkeit erhöhen. Stahlanteil [%] Stickstoffgehalt [ppm] 20 80 100 110 150 170 Durch verschiedene Legierungselemente kann die Löslichkeit von Stickstoff in Eisen beeinflußt werden. Vanadium und Chrom erhöhen die Löslichkeit, Silicium und Kohlenstoff senken diese ab. Auch stickstoffhaltige Aufkohlungsmittel können zu Kommafehlern führen. Über solche Fehler ist bereits berichtet worden.4 Kommafehler können durch Titan- oder Aluminiumzusatz zur Eisenschmelze bekämpft werden. Jedoch ist die Gefahr einer erhöhten Wasserstoffaufnahme durch den Einsatz dieser Stoffe zu bedenken. Die Stickstoffaufnahme der Eisenschmelze aus der Luft ist auf Grund der hohen Bindungsenergie des Stickstoffmoleküls nicht wahrscheinlich. Die Stickstoffabsorption aus Formteilbindern ist von großer Bedeutung. Kaltaushärtende und heißaushärtende Harzbinder enthalten häufig Anteile von Harnstoffharzen mit 44 Fehlerbeschreibungen: Kommafehler 45 Fehlerbeschreibungen: Kommafehler Literatur hohen Stickstoffgehalten. Beim Croningverfahren wird als Härter Hexamethylentetramin eingesetzt. Auch die Isocyanat-Komponenten der Cold-Box-Härter enthalten Stickstoff. Setzt man den Formteilen Eisenoxide zu, kann das Auftreten von Fehlern unterdrückt werden. Die Stickstoffaufnahme erfolgt leicht aus vielen Stickstoffverbindungen. In einem Versuch wurde Gußeisen mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent mit steigender Menge an Na3[Fe(CN)6] versetzt und die Stickstoffgehalte und die Fehlerausbildung ermittelt.3 Bei Gasgehalten von 140 ppm entstanden Kommafehler, bei Gasgehalten von über 300 ppm bildeten sich runde Gasblasen aus. Diese hohen Gasgehalte haben technisch keine Bedeutung. Neben den organischen Bindemitteln können auch bentonitgebundene Sande Einfluß auf Kommafehler nehmen. Der Gehalt an einlaufendem stickstoffhaltigen Kernsand kann den Fehler beeinflussen, aber auch der Stickstoffgehalt der Kohlenstoffträger kann sich auf das Entstehen von Kommafehlern auswirken. Zur Fehlervermeidung wird empfohlen, Bentonit- und Wassergehalt so niedrig wie möglich einzustellen.1,5 Eine einheitliche Beurteilung der Wirksamkeit der Kohlenstoffträger liegt nicht vor, jedoch erscheint uns der Einsatz von hochaktiven Kohlenstoffträgern mit niedrigem Stickstoffgehalt sinnvoll, wenn Kommafehler auftreten. Der in der Literatur empfohlene Zusatz von Bariumsulfat gegen Kommafehler5 ist ebenfalls wirkungsvoll. Jedoch treten durch Reduktion des Sulfats zu Sulfid und der nachfolgenden Bildung von Bariumhydroxid und Schwefelwasserstoff Probleme auf, die einen ständigen Zusatz erschweren. 1 Dawson, J. V.; Kilshaw, J. A.; Morgan, A. D. Art und Entstehung von Gasblasen in Gußeisenteilen Mod. Cast. 47, 1965, S. 144 – 160 2 Greenhill, J. M.; Reynolds, N. M. Stickstoffeinschlüsse in Gußeisenteilen Foundry Trade Journal 151, 1981, S. 111, 113 – 114, 117 – 118, 121 – 122 (engl.) 3 Mountford, F. A. Einfluß von Stickstoff auf Festigkeit, Dichtigkeit und Gefüge von Gußeisen Brit. Foundrym. 1966, S. 141 – 151 4 Davison, M. H.; et al. Stickstoffporosität in Gußeisen mit Lamellengraphit Trans. Amer. Foundrymen �s Soc. 71, 1963, S. 528 – 543 u. 830 5 van Capelle, G. A. F. Verhütung bestimmter Oberflächenfehler bei Gußeisen mit Lamellengraphit Foundry Trade 130, 1971, S. 681 – 684
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