64 Fehlerbeschreibungen: Penetration 65 Fehlerbeschreibungen: Penetration Penetration Entscheidungshilfe ➝ S. 151 Sandsteuerung ➝ S. 181 Beschreibung der Merkmale Rauheit oberhalb der Größenordnung von Sandkörnern an heißen Stellen oder unterverdichteten Partien. Formanlage • ungenügende und ungleichmäßige Verdichtung der Formen Vorkommen des Fehlers Anschnitt- u. Gießtechnik • zu starke Überhitzung von Form- und Kernpartien Penetration tritt besonders an Stellen starker Aufheizung der Formteile (Kanten, dickwandigen Gußstücken, Anschnittnähe) und an schlecht verdichteten Sandpartien auf. Abb. 27: Gußteil aus GGL. Auftreten der Penetration an der heißesten Stelle in der Anschnittnähe. Vergrößerung: 10 mm Bild = 8 mm Erläuterungen Bei Eindringtiefen oberhalb der Größenordnung der Sandkörner spricht man von Penetration, wenn der Formstoff mit dem eindringenden Metall nicht chemisch reagiert. Im Falle einer Reaktion spricht man von Vererzung. Neben der Penetration durch Überwindung des kritischen metallostatischen Drucks können diese Fehler durch Explosionen (siehe Explosionspenetrationen) und durch Graphitexpansion bei Eisen-Kohlenstoff-Legierungen entstehen. Fehler durch Graphitexpansion werden hier nicht behandelt. Mögliche Ursachen Tongebundener Formsand • zu grobe Sandkörnung • zu geringe Mengen an Kohlenstoffträger • zu geringe Mengen Feinanteile • zu hohe Verdichtbarkeit Kunstharzgebundener Formsand • Sandkörnung zu grob • ungenügende Verdichtung der Kerne Abhilfen Tongebundener Formsand • Durch feineren einlaufenden Kernsand oder Zusatz von feinerem Sand zum Umlaufsand Sandkörnung verfeinern. • Kohlenstoffträgermenge erhöhen. Erhöhung des Glanzkohlenstoffbildungsvermögens vermindert die Benetzung der Sandoberfläche. • Erhöhung der Koksanteile; dies bewirkt eine zusätzliche Verminderung der Porengröße. • Mengen an Feinanteilen erhöhen. Quarzanteile aus dem abgesaugten Staub der Koksrückstände sind geeignete Feinanteile. • Verdichtbarkeit des Sandes absenken. Dadurch erhöht sich die Fließfähigkeit des Sandes, bessere Verdichtung möglich. • Verbesserung der Fließfähigkeit durch Einsatz von prozeßkohlenstoffhaltigen Kohlenstoffträgern oder Bentonit / Prozeßkohlenstoffkombinationen möglich. 66 Fehlerbeschreibungen: Penetration 67 Fehlerbeschreibungen: Penetration Hintergrundinformation Druck, oberhalb dessen Penetration eintritt σ Oberflächenspannung Metallschmelze r Θ Porenradius Benetzungswinkel Schmelze / Sand Abb. 29 zeigt die Abhängigkeit der Eindringtiefe von flüssigem Stahl vom ferrostatischen Druck: 20 ,63 mm 0,3 8m m 15 mm röß e0 10 0,2 4 Ko rng Anschnitt- und Gießtechnik • Die Anschnitte verbessern. Zu große einlaufende Metallmengen und damit örtliche Überhitzung vermeiden. • Abstand von Modellen vergrößern. Das führt u. U. zum Abbau von überhitzten Bereichen • Gießtemperatur senken. Pkrit ere Schliffbild durch die Grenzschicht Metall / Sand bei einem Gußteil aus GGL. Rein physikalisches Eindringen des flüssigen Eisens. Vergrößerung: 10 mm Bild = 0,08 mm Pkrit = 2σ cos Θ r 5 mi ttl Abb. 28: Formanlage • Formen besser verdichten. Verdichtungsdruck erhöhen. Durch bessere Sandverteilung gleichmäßigere Formverdichtung erreichen • Bei Einsatz prozeßkohlenstoffhaltiger Produkte verbessert sich die Verdichtung, die Packungsdichte steigt. Gleichzeitig wird die Formverdichtung gleichmäßiger. Der kritische Druck, oberhalb dessen eine Metallschmelze in eine poröse Sandfläche eindringt, hängt von der Oberflächenspannung, dem Porendurchmesser und dem Benetzungswinkel zwischen Metallschmelze und Sandkörnern ab. Ist der metallostatische Druck größer als Pkrit , findet Penetration statt. Eindringtiefe [mm] Kunstharzgebundener Formsand • feinere Kernsande einsetzen oder Feinstoffe wie Eisenoxid zusetzen • Kerne gleichmäßiger und besser verdichten; ggf. Binder mit geringerer Viskosität einsetzen. • gefährdete Kerne schlichten, ggf. Dicke der Schlichteschicht erhöhen 0 0 10 20 Druck Fe-Säule Abb. 29 30 40 68 Fehlerbeschreibungen: Penetration 69 Fehlerbeschreibungen: Penetration Abb. 31 zeigt die Abhängigkeit des kritischen Drucks zur Einleitung der Penetration vom Porenradius im Formsand bei einer Stahlschmelze: 40 mittlerer Porenradius Druck [cm] Fe-Säule 30 Abb. 30: 20 Pkrit 10 Schliffbild durch die Grenzschicht Metall / Sand bei einem Gußteil aus GGL. Keine erkennbaren Reaktionsschichten Schmelze / Formstoff. Vergrößerung: 10 mm Bild = 0,04 mm 0 0 Abb. 31 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 Mittlerer Porenradius [mm] Vergleichbare Ergebnisse sind auch bei anderen Metallschmelzen gegeben und sind vielfach behandelt worden.1,2,3 Bei Eisenlegierungen wird durch Zusatz von Magnesium, Aluminium und Chrom die Oberflächenspannung erhöht. Deshalb ist die Penetrationsneigung von GGG geringer als die von GGL. Bei harzgebundenen Formteilen hängt eine mögliche Penetration sehr stark von der gewählten Sandkörnung ab. So werden Croning-Kerne mit feinen Sanden, Cold-Box-Formteile mit möglichst groben Sanden gefertigt. Ein Schlichten vor allem von ColdBox-Kernen ist häufig notwendig, um Penetrationen zu vermeiden. Reißt beim Gießen die Schlichteschicht durch Ausdehnung der Teile auf, kann es durch die entstehenden Risse zu Penetrationen kommen. Eine gleichmäßige Verdichtung der Formteile ist notwendig, um das Porenvolumen so gering wie möglich zu halten. Gelangen hohe Kernsandanteile in bentonitgebundene Formsande, so ist die Körnung des Kernsandes von ausschlaggebender Bedeutung für die Kornverteilung des Grünsandes. Einlaufende grobe Cold-Box-Sande vergrößern den Porendurchmesser. Der kritische Druck zur Einleitung von Penetrationen sinkt. Bei auftretenden Penetrationen muß u. U. ein feinerer Sand eingesetzt werden. Zur Vermeidung der genannten Fehler kann der Zusatz abgesaugter Feinanteile beitragen. Das Glanzkohlenstoffbildungsvermögen hat einen geringeren Einfluß als der Porendurchmesser. Evtl. müssen die Anteile erhöht oder ein Glanzkohlenstoffbildner mit höherer Koksbildung eingesetzt werden. Die Verdichtung der Formoberfläche soll gleichmäßig und gut sein. Durch Einsatz graphithaltiger Produkte kann die Verdichtung vergleichmäßigt werden. Häufig tritt Penetration in Anschnittsnähe auf. Die einlaufenden Metallmengen sind zu groß und führen zu einer zu starken Aufheizung des Formstoffs in diesem Bereich. Bei einer besseren Verteilung des einlaufenden Metalls verschwindet der Fehler. Literatur 1 Hoar, T. P.; Atterton, D. V. Untersuchungen über das Eindringen von flüssigem Metall in verdichteten Sand J. Iron Steel Inst. 166, 1950, S. 1 – 17 2 Thorpe, P. J. Vermeidung von Penetration und Anbrennen von Formsand bei Gußeisen mit Lamellengraphit Brit. Foundrym. 64, 1971, S. 380 – 398 (engl.) 3 Levelink, H. G.; Julien, F. P. M. A. Penetrations- und Lunkererscheinung infolge Wechselwirkung zwischen erstarrendem Gußstück und Form Gießerei 60, 1973, S. 485 – 495
© Copyright 2024 ExpyDoc
