Ballenabrisse

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Fehlerbeschreibungen: Ballenabrisse
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Fehlerbeschreibungen: Ballenabrisse
Ballenabrisse
Entscheidungshilfe ➝ S. 126
Sandsteuerung ➝ S. 176
Beschreibung der Merkmale
Mögliche Ursachen
An- und Abrisse von Sandballen, gratartiges Eindringen von Eisen
in Risse. Bei Abrissen ganzer Formteile Einschluß von Formballen
im Gußteil.
Formanlage
• ungleiches Abheben der Form, zu großes Kippmoment in
den Ballen
• zu kleine Modell- und Formschrägen
• Sandbrückenbildung durch ungleichmäßiges Einfüllen des
Formsandes
• zu hohe Preßdrücke und deshalb zu hohe Klemmkräfte im
Ballen
Vorkommen des Fehlers
Ballenabrisse treten an zu spröden, aber auch an zu hochverdichteten Sanden auf. Der Fehler wird vor allem bei tiefen Ballen
und bei ungünstigen Tiefen / Breitenverhältnis des Ballens beobachtet. Der Einﬂuß der Formanlage auf diesen Fehler ist beachtlich.
Erläuterungen
Ballenabrisse treten dann auf, wenn der Trennwiderstand eines
Ballens größer ist als seine Zugfestigkeit. Häuﬁgste Ursachen
liegen im Abbrechen der Ballen beim Abheben der Sandform von
Modellen und in der ungenügenden Plastizität des Formsandes.
Abb. 3:
Gußteil aus GGL. Vollständiger Abriss eines Sandballens und anschließendem Abguß.
Vergrößerung: 10 mm Bild = 30 mm
Abb. 4:
Gußteil aus GGL. Abgerissene Sandleiste haftete am Modell.
Vergrößerung: 10 mm Bild = 8,1 mm
Tongebundener Formsand
• ungenügende plastische Verformbarkeit
• hoher Inertstaubanteil im Formsand
• zu heißer Sand
• zu geringer Bentonitaufschluß
• zu große Knollenbildung
Abhilfen
Formanlage
• Abheben der Form verbessern. Häuﬁg erfolgt das Abheben
nicht parallel
• Den Sand gleichmäßig im Formkasten verteilen.
• Örtlich zu hohe Preßdrücke und damit zu hohe Klemmkräfte
können vermieden werden.
• Modell- und Formschrägen vergrößern
• Preßdruck an der Formanlage reduzieren
• Trennmittel zur Verminderung der Klemmkräfte einsetzen
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Fehlerbeschreibungen: Ballenabrisse
Hintergrundinformationen
Die häuﬁgste Ursache für Ballenabrisse sind Fehler der Formanlage. Beim Auftreten von Ballenabrissen ist als erstes die Trennung Formkasten – Modellplatte zu prüfen. Das Abheben des
Formkastens muß ohne Kippwinkel erfolgen. Bereits Abweichungen von 0,1 – 0,2 mm erzeugen, vor allem bei hohen Ballen,
einen überkritischen Kippwinkel, der zum Abreißen des Ballens
führt. Beim Zulegen von Unter- und Oberkasten ist erforderlich,
daß die Zulegestifte nicht verschlissen sind und die Formhälften
ohne Versatz aufeinander gelegt werden können.
Bei auftretenden Ballenabrissen ist die Formschräge des auszuformenden Ballens zu überprüfen und ggf. zu ändern.
Entscheidend für ein gutes Ausformen von Ballen ist ein gleichmäßiges Ausfüllen der Form und der Ballenpartien mit Formsand.
Der Formsand muß aufgelockert und möglichst ohne Knollen aufgetragen werden, da sich sonst über den Vertiefungen im Modell
Sandbrücken bilden, die das Ausformen erschweren.
Das Angleichen der Sandqualität an die entsprechende Formanlage über Fließfähigkeit und Plastizität beeinﬂußt das Auftreten
dieses Fehlers sehr stark. Bei zu hohem Preßdruck steigen die
Klemmkräfte im Sandballen stärker an als die Zugfestigkeit.1,2
Eine Erhöhung der Fließfähigkeit des Sandes trägt dazu bei, die
Verdichtungsdrücke niedrig zu halten. Bei Einsatz prozeßkohlenstoffhaltiger Produkte wird eine Verbesserung der Fließfähigkeit
erreicht.
Der Einsatz von Trennmitteln hat einen erheblichen Einﬂuß auf
das Ausformverhalten von Ballen.3 Levelink beschreibt in dieser
Arbeit weiter den Einﬂuß des Modellwerkstoffes und der Sandsowie Modelltemperatur auf die Haftkräfte.
Auch die Eigenschaften des tongebundenen Formsandes haben
einen großen Einﬂuß auf das Auftreten von Ballen- und Kantenabrissen. Die Plastizität des Sandes ist so hoch wie möglich zu
halten.3,4 Die Plastizität von Umlaufsanden ist stark von dem
Aufbereitungsgrad abhängig. Dieser nimmt mit steigender Altsandvorbefeuchtung zu. Abb.1 zeigt den starken Einﬂuß der
Vorbefeuchtung auf die Plastizität von bentonitgebundenen
Umlaufsanden. Ein vollständig getrockneter Sand erreicht bei
gleichem Wassergehalt nach fünffacher Mischzeit nicht die Plastizität (Kippwinkel) eines feuchten Umlaufsandes. Erst das Lagern
eines mit 1,5 % Wasser vorbefeuchteten Sandes über 3 Stunden ergibt Sande mit vergleichbarem Plastizitätsverhalten. Nach
unseren Vorstellungen soll die Altsandfeuchte zwischen 2 – 3 %
liegen. Die verschlechterte Fließfähigkeit dieser Sande muß bei
der Gestaltung von Lager- und Fördereinrichtungen berücksichtigt werden.
Kippwinkel
Tongebundener Formsand
• Die Plastizität des Sandes vergrößern. Dieses kann durch
Erhöhen des Bentonitgehaltes bei gleicher Verdichtbarkeit
oder Anheben der Verdichtbarkeit erfolgen.
• Den Aufschluß des Formsandes verbessern. Eine frühzeitige
Vorbefeuchtung des Altsandes gewährleisten (mind. 2 %
Wasser bei ca. 8 % Bentonit im Formsand).
• Prozeßkohlenstoffhaltige Kohlenstoffträger wie Antrapur
und Priocarbon einsetzen. Bei Einsatz von prozeßkohlenstoffhaltigen Bentoniten wie Quickbond wird der Aufschluß stark
beschleunigt.
• Die Fließfähigkeit des Sandes beim Verdichten verbessern.
Dies wird ebenfalls durch den Einsatz prozeßkohlenstoffhaltiger Produkte erreicht.
• Den inerten Feinstaubanteil reduzieren. Die Formsande verlieren sonst die Plastizität. Hochmontmorillonithaltige Bentonite einsetzen und evtl. die Staubrückführung drosseln.
• Den Knollenanteil reduzieren. Evtl. eine Sandschleuder einsetzen; anonsten die Gesamtmenge Feinanteile (Bentonit +
Inertanteile) begrenzen.
1,5 % Wasser
3 Std. bei 60°C
trocken
normale Mischzeit
Mischzeit
Abb. 5
Bei ungenügender Plastizität von Umlaufsanden nach ausreichender Lagerzeit soll die Grünzugfestigkeit gemessen werden. Bei
zu hohen inerten Feinstaubanteilen versprödet der Sand.5 In der
Praxis hat sich gezeigt, daß bei Überschreiten der Gehalte an inerten Feinanteilen von 3 % der Formsand drastisch versprödet.
Absaugung und evtl. Bentonitqualität müssen der Forderung
nach geringen Inertstaubanteilen angepaßt werden. Häuﬁg kann
die Grünzugfestigkeit durch Einsatz eines hochmontmorillonithaltigen Bentonits so angehoben werden, daß Ballenabrisse und
Kantenbrüche nicht mehr auftreten.
Boenisch führt den Begriff der Verformbarkeitsgrenze als Maß
für die Plastizität ein5 und zeigt, daß steigende Montmorillonitgehalte im Bentonit die Plastizität erheblich erhöhen. Die Gefahr
von Ballenabrissen wird also beim Einsatz hochmontmorillonithaltiger Bentonite vermindert. In der gleichen Arbeit weist er darauf hin, daß hoher Kernaltsand- oder Neusandzulauf die Plastizität drastisch herabsetzen, ohne daß die Gründruckfestigkeit
abnimmt. Von uns wurde bereits vorhergehend auf die Notwendigkeit eines ausreichenden Bentonitaufschlusses hingewiesen.
Die Temperatur des Formsandes hat ebenfalls einen großen
Einﬂuß. Bei Formsandtemperaturen von über 40°C ist stets mit
einer Versprödung des Sandes zu rechnen. So wurde bereits bei
Sandtemperaturen von 40°C ein Abfall der Grünzugfestigkeit von
10 – 20 % gefunden. Heiße Sande verlieren an der Oberﬂäche
schnell Feuchtigkeit und führen zur Versprödung. Mit diesen
Erscheinungen hat sich Pohl6 beschäftigt.
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Literatur
Weitere Literatur
1
➝ VDG-Merkblatt G 102,
Formmaschinenprüfung und -wartung (1971)
2
3
4
5
6
Levelink, H. G.
VDG-Seminar »Überwachen und Steuern tongebundener
Formstoffe«, 1985
Hofmann, F.; Satmer, F.
Innere Spannungen, Klemmkräfte und Haftreibungseigenschaften bei verdichteten Formsanden;
Fachausschuß »Formverfahren und Formstoffe«,
Schaffhausen (1980), Vortr. F8 – 16/80 17 S.
Levelink, H. G.
Das Trennen des Modells von der Gießform
Gießerei 50, 1963, S. 538 – 549
Levelink, H. G.; van den Berg, H.; Frank, E.
Kriterien der Sandqualität für moderne Formanlagen
Gießerei 62, 1975, S. 1 – 5
Boenisch, D.; Ruhland, N.
Naßgußformen durch sinkende Verformbarkeit gefährdet
Gießerei 74, 1987, S. 69 – 75
Gießerei 74, 1987, S. 190 – 194
Pohl, W.
Das Austrocknungsverhalten von Formsanden
Giess.-Rdsch. 15, 1968, S. 15 – 21
➝ Boenisch, D.; Lorenz
Modellversuche über das Formkastenfüllen von Naßgußsand; Dr. Ing.-Dissertation 1988 TH Aachen
➝ Berndt, H.
Optimierung von Formsanden für das Hochdruckpreßverfahren; Gießerei 55, 1968, S. 605 – 613; Gießerei 57,
1970, S. 97
➝ Baier, J.
Giess.-Rdsch. 39, 1992, S. 19
➝ Lorenz
Dissertation 1988, TH Aachen
➝ VDG-Merkblatt R 115 E, Trennmittel bei der Herstellung von
Sandformen (1989)
➝ VDG-Merkblatt R 121, Formpuder (1961)
➝ VDG-Merkblatt P 40, Bestimmung der Bildsamkeit (1976)
➝ VDG-Merkblatt P 69, Prüfung von Bindetonen (1988)
➝ Berndt, H.
Die Überwachung von Verschleißerscheinungen an einem
Sandumlaufsystem
Gießerei 55, 1968, S. 441 – 453
19
➝ Sanders, C. A.; Doelman, R. L.
Neuere Vorstellungen über die Technologie der Bindetone
Trans. Amer. Foundryman. Soc. 78, 1970, S. 57 – 72
u. 469 (engl.)
➝ Rangaswami, T.; Ramakrishnan, G.; Roshan, H. M.
Einﬂuß des Preßdrucks auf die Abhebekraft von synthetischem tongebundenem Formsand
Foundry Trade J. 142, 1977, S. 849 – 850 u. 853 – 854
(engl.)
➝ Schröder, A.
Theoretische Betrachtungen zur Bildung von Ballenabrissen
beim Modellziehen bentonitgebundener Formen
Gießereiforschung 38, 1986, S. 152 – 155
➝ Kleimann, W.
Einﬂuß von Prozesskohlenstoff auf die Fließ- und Verdichtungseigenschaften von bentonitgebundenen Formstoffen
Giesserei 85, Heft 1, 1998 S. 87 – 90
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