Gasblasen als Gussfehler stellen ein häufiges Problem in der Gießereitechnik dar. Diese Hohlräume, die meist runde, glatte Wände aufweisen, können einzeln oder in Gruppen auftreten und sind oft mit Schlacken- oder Oxideinschlüssen verbunden. Die Ursachen lassen sich in zwei Hauptbereiche einteilen: formstoffbedingte Gase und im Metall gelöste Gase. Erstere entstehen, wenn Gase aus dem Formstoff vom flüssigen Metall eingeschlossen werden, während Letztere durch das Ausscheiden von Gasen wie Wasserstoff oder Stickstoff bei der Erstarrung des Metalls entstehen.
Zu den formstoffbedingten Ursachen zählen eine ungenügende Gasdurchlässigkeit des Formstoffs sowie ein zu hoher Gasdruck in der Form. Im Gegensatz dazu entstehen gelöste Gase durch eine sinkende Löslichkeit während des Abkühlens. Eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst das Auftreten dieser Gussfehler, darunter die Gestaltung des Gussstücks, die Gießtemperatur und -geschwindigkeit sowie die Eigenschaften des verwendeten Formstoffs, wie etwa seine Gasdurchlässigkeit und die Wahl des Harzbindersystems.
In verschiedenen Gussverfahren zeigen sich Gasblasen unterschiedlich. Beim Sandguss treten sie häufig durch formstoffbedingte Gase auf, während im Kokillen- und Druckguss eher gelöste Gase oder eingeschlossene Luft zu Problemen führen. Insbesondere beim Druckguss kommt es durch hohe Gießkolbengeschwindigkeiten vermehrt zu Luftverwirbelungen, die Gasblasen verursachen.
Die Auswirkungen von Gasblasen hängen stark von ihrer Position ab. Oberflächliche Gasblasen erhöhen den Nacharbeitsaufwand, da sie durch Schweißen oder Schleifen entfernt werden müssen. Innenliegende Gasblasen führen dagegen oft dazu, dass das betroffene Gussstück als Ausschuss gilt. Maßnahmen zur Verbesserung umfassen die Optimierung der Prozessparameter sowie die Verbesserung der Eigenschaften des Formstoffs.
Einflussfaktoren
- Gussstückgestaltung
- Formanlegung und Anschnitttechnik
- Eigenschaften des Formstoffs (z.B. Gasdurchlässigkeit, Harzbindersystem)
- Gießtemperatur und -geschwindigkeit
- Feuchtigkeit (z.B. in Kernen oder Schlichten)
Besonderheiten bei verschiedenen Gussverfahren
- Sandguss: Oft durch formstoffbedingte Gase
- Kokillen- und Druckguss: Ausscheidung gelöster Gase oder eingeschlossene Luft
- Druckguss: Eingewirbelter Luft durch zu hohe Gießkolbengeschwindigkeiten
Auswirkungen und Behebung
- Oberflächliche Gasblasen erhöhen den Nacharbeitsaufwand (z.B. Schweißen)
- Innenliegende Gasblasen führen oft zum Ausschuss
- Verbesserung durch optimierte Prozessparameter und Formstoffeigenschaften
Vermeidung von Gasblasen
In der Gießereipraxis stehen zahlreiche Maßnahmen zur Verfügung, um Gasblasen als Gussfehler zu vermeiden. Ein wesentlicher Schritt ist die Entgasung des flüssigen Metalls. Dies kann durch Vakuumentgasung, Spülgasbehandlung mit inerten Gasen wie Argon oder die Rotorentgasung erfolgen. Auch die Anpassung der Gießparameter spielt eine Schlüsselrolle. Zu hohe Gießgeschwindigkeiten führen oft zu Turbulenzen, während eine zu hohe Gießtemperatur die Gaslöslichkeit im Metall steigert.
Wichtige Ansätze zur Vermeidung von Gasblasen betreffen auch die Verbesserung der Formeigenschaften. Hierzu zählen beispielsweise der Einsatz von Formstoffen mit höherer Gasdurchlässigkeit und die Optimierung der Entlüftungskanäle. Eine porösere Formoberfläche hilft, die in der Schmelze enthaltenen Gase zu entweichen. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz spezieller Schlichten, die die Gasdurchlässigkeit an der Formoberfläche steigern können.
Optimierte Gießsysteme sind ebenfalls entscheidend. Ein strömungsoptimiertes Anschnittsystem verhindert Turbulenzen, indem es abrupte Querschnittsänderungen vermeidet. Außerdem können Filter im Gießsystem Gasblasen abfangen. Besonders in steigenden Anschnittsystemen, wo die Form von unten nach oben gefüllt wird, lässt sich das Risiko eingeschlossener Luft signifikant reduzieren.
Zusätzlich sollte eine umfassende Prozessüberwachung erfolgen. Moderne Sensoren messen in Echtzeit relevante Prozessparameter wie Druck, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit, was eine unmittelbare Anpassung ermöglicht. Noch weiter geht der Einsatz von Simulationssoftware, die potenzielle Problemzonen bereits im Vorfeld identifizieren kann. Dies ist insbesondere bei komplexen Geometrien hilfreich, wo Turbulenzen und Lufteinschlüsse oft auftreten.
Insgesamt sind diese Methoden in Kombination anzuwenden, um eine durchgehende Reduzierung von Gasblasen in Gussteilen zu gewährleisten. Eine präzise Abstimmung der Gießparameter, begleitet von modernsten Entgasungstechniken und der richtigen Materialauswahl, führt zu hochwertigen Gussteilen mit minimierten Fehlern.
Diese ganzheitliche Herangehensweise, unterstützt durch kontinuierliche Qualitätskontrollen, hilft, die Produktqualität nachhaltig zu verbessern.
Zusammengefasst sind Gasblasen ein komplexes Problem, das sowohl durch das Gießverfahren als auch durch Materialeigenschaften beeinflusst wird. Durch gezielte Anpassungen und eine genaue Kontrolle der Produktionsparameter lassen sich diese Gussfehler jedoch deutlich reduzieren und die Qualität der Gussteile verbessern.