1
Q
Speisertypen
A
- Naturspeiser
- Isolierspeiser,
- Exothermer Speiser.
2
Q
Speiserformen
A
- Offene Speiser,
- Blindspeiser,
- Williams - Speiser.
3
Q
Die sechs Regeln (J.Campbell)
A
- Wärmeeinhaltskriterium
- Volumenkriterium
- Verbindungskriterium
- Speisungswegkriterium
- Druckgradientenkriterium
- Druckkriterium
4
Q
Wärmeeinhaltskriterium
A
Der Speiser muss zur selben Zeit oder spätere als das Gussbauteil erstarren.
5
Q
Volumeneinhaltskriterium
A
Der Speiser muss ausreichend flüssiges Metall enthalten, um die Volumenkontraktion des Gussteils auszugleichen.
6
Q
Verbindungskriterium
A
Die Verbindung zwischen Gussteil und Speiser sollte kein Wärmezentrum sein.
7
Q
Speisungswegkriterium
A
Es muss einen Speisungsweg zu den Regionen im Gussbauteil geben, die gespeist werden müssen.
8
Q
Druckgradientenkriterium
A
Es muss ein ausreichender Druckunterschied vorhanden sein, der den Speisungsfluss in die gewünschte Richtung anregt.
9
Q
Druckkriterium
A
Es muss ausreichend Druck an allen Stellen des Gussteils vorhanden sein, um die Bildung und das Wachstum von Hohlräumen zu vermeiden
10
Q
Formgrundstoffe
A
- Quarzsand,
- Olivinsand,
- Zirkonsand,
- Schamotte.
11
Q
Formstoffbindemittel
A
- Silicate: Tone, Zement
- Kunstharze
12
Q
Formstoffzusatzstoffe
A
- Kohlenstaub,
- Eisenoxid,
- Torfmehl,
- Holzmehl,
- Schwefel.
13
Q
Nassgussverfahren
A
- Hohe Produktivität,
- Niedrige Formstoffkosten,
- Geringer Materialverbrauch,
- Geringer Materialverbrauch,
- Hohe Umweltverträglichkeit,
- Automatisierbar.
14
Q
Anforderungen an den Grünsand
A
- Fließfähigkeit,
- Bindsamkeit,
- Formbeständigkeit oder Standfestigkeit,
- Hochtemperaturbeständigkeit,
- Zerfallfähigkeit,
- Wiederaufbearbeitbarkeit.
15
Q
Grünsandaufbereitung - Mischprozess
A
- Homogenisierung,
- Dispergierung,
- Gleichmäßige Verteilung
16
Q
Grünsandaufbereitung - Mischer
A
- Kollergang - Mischer,
- Eirich- oder auch Wirbelmischer,
17
Q
Gebräuchliche organische Bindersysteme:
A
- Warmaushärtende Formstoffe: Hot-Box Verfahren, Croning Verfahren,
- Gasaushärtende Formstoffe: Polyurethan-Cold-Box Verfahren, Beta-Set-Verfahren
- Kaltaushärtende Formstoffe: Furanharz, Phenolharz
18
Q
Anorganische Bindersysteme
A
- Gasaushärtende anorganische Formstoffe: Wasserglas-CO2 Verfahren
- Warmaushärtende anorganische Formstoffe: Häufig aus Wasserglas-Basis, Aushärtung durch vorgewärmte Gase. Mikrowellen
- Kalthärtende anorganische Formstoffe: Zementsandverfahren, Wasserglas-Esther Verfahren
19
Q
Altsandprüfung
A
- Schlämmstoffanalyse,
- Siebanalyse,
- Mittlere Korngröße,
- Glühverlust,
- Wassergehalt,
- pH-Wert.
20
Q
Prüfung der Formstoffmischung
A
- Verdichtbarkeit,
- (Grün) Druckfestigkeit,
- Grünzugfestigkeit,
- Nasszugfestigkeit,
- Heißdruckspannung,
- Biegefestigkeit.
21
Q
Wovon hängt Verdichtbarkeit ab?
A
- hängt vom Wassergehalt ab,
- muss auf das Formverfahren abgestimmt werden.
22
Q
Was bestimmt die Grünzugfestigkeit?
A
- bestimmt die Entformbarkeit des Formstoffes vom Modell,
23
Q
Wann wird die Biegefestigkeit angewandt?
A
- wird vorwiegend bei chemisch gebundenen Formstoffen angewandt.
24
Q
Woraus besteht Überzugsstoffe für Formstoffe?
A
- Feuerfestem Grundstoff (Graphit, Quarz, Zirkonsilikat, Aluminiumsilikat),
- Bindemittel (synthetische Harze und Silikate),
- Regulierstoffe (Suspensionsstoffe, Additive),
- Trägerflüssigkeit (Wasser oder Alkohol).
25
Welche Eigenschaften der Schlichte kann man einstellen?
- Viskosität,
| - Feststoffgehalt.
26
Formstoffbedingte Gussfehler
Pinholes,
Raue Gussoberfläche:
- mechanische Penetration: Sandpenetration,
- chemische Penetration: Vererzung
27
Eigenschaften Reinaluminium
- Dichte 2,7 Kg/dm3,
- Korrosionsbeständigkeit,
- Sehr gute elekrt.- und Wärmeleitfähigkeit,
- Biovertäglichkeit,
- Hoher metallischer Glanz,
- Sehr gute plastische Umformbarkeit,
- Niedriger Schmelzpunkt (660 Grad Celsius),
- Verbesserung der Gusseigenschaften durch Legierungselemente,
- Große Legierungsvielfalt (über 100 Guss- und Knetlegierungen)
28
Vorteile vom Aluminium
- Gewichtsreduzierung, geringe Massenträgheit,
- hohe Duktilität,
- hohe Risszähigkeit und geringe Rissfortpföanzungsgeschwindigkeit,
- Keine Versprödung bei tiefsten Temperaturen,
- gute Schweißeignung,
- hohe Wärmeleitfähigkeit,
- hohe elektrische Leitfähigkeit,
- gute Korrosions- und Meerwasserbeständigkeit,
- einfaches Recyclieren.
29
Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit und Zusammensetzung auf das Gefüge in abhängigkeit vom Guss:
Kokillenguss/Druckguss:
- schnelle Abkühlung,
- feines Gefüge, ( Beides pfeil hoch )
Sandguss:
- langsame Abkühlung,
- grobes Gefüge (niedrige Zugfestigkeit)
( beides Pfeil hoch )
30
Prinzip und Mittel der Kornfeinung
Prinzip: Kornfeinung erhöht die Keimzahl der Schmelzen und bewirkt eine feinere Ausbildung vom primären Al-MK (und damit vom Al-Korn)bzw. vom primären Silizium. Kornfeinung verändert das Gefüge und damit die mechanische Eigenschaften.
Mittel: Für jede Phase (Al-MK, Si-Kristall) gibt es verschiedene spezifische Kornfeinungsmittel.
31
Prinzip und Mittel der Veredelung
Prinzip: Veredelung verändert die Wachstumsmechanismen des eutektischen Siliziums und damit die Morphologie der eutektischen Siliziumphase. Veredelung verändert das Gefüge und damit die mechanischen Eigenschaften.
Mittel: Für die Veredelung gibt es spezifische Veredelungsmittel.
32
Kornfeinerungszusätze für primäre alpha-Phase
Kornfeinerungsmittel wirken am effektivsten bei Zugabe kurz vor dem Gießen:
- 0,05-0,15% Ti,
- 0,04% B,
- 0,01-0,08% Ti und 0,003% B
33
Kornfeinerungszusätze für primäre Si-Phase:
- 0,02% Phosphor,
| - > Zugabe als Salz, in Form von Phosphor-Kupfer oder Phosphor-Pentachlorid.
34
Folgen von Kornfeinerung
- bessere innere Speisung,
- verbessertes Formfüllungsvermögen,
- senkung der Porosität,
- höhere mechanische Werte (Hall-Petch Beziehung)
- bessere Duktilität und Korrosionsbeständigkeit,
- einziger Mechanismus bei dem Härte und Zähigkeit ansteigen.
35
Dendrit
- Keim wächst in die Schmelze,
- Ebene Erstarrungsfront kann nicht weiter aufrecht erhalten werden,
- Schneller wachsende Bereich erreichen Zonen mit tieferer Temperatur (unterkühlte Schmelze),
- Weiteres Wachstum ist durch die Bildung von Verzweigunggekennzeichnet (dendritisches Wachstum mit Bildung von Dendritenarmen),
- DAS hängt von lokalter Erstarrungszeit und Abkühlgeschwindigkeit ab.
36
Einfluß der Abkühlgeschwindigkeit auf DAS
Je länger die Abkühlzeit, desto größer der Dendritenarmabstand,
37
Bedeutung hoher Abkühlgeschwindigkeit
- kleinere Korngröße,
| - kleinere Dendritenarmabstände (DAS).
38
Auswirkungen der Dendritenarmabstände auf die mechanische Eigenschaften
Mit steigendem DAS:
- Zugfestigkeit sinkt,
- Zugfestigkeit = Streckgrenze,
- Bruchdehnung gegen null,
- Dauerfestigkeit sinkt
39
Aufgaben der Metallographie:
Untersuchung:
- zur Überwachung von Materialeigenschaften,
- zum besseren Verständnis des Erstarrungsprozesses,
- des Einflusses der Gefügeausbildung auf die geforderten Eigenschaften,
- der Entstehungsursache von Gussfehlern.
40
Methoden zu Gefügeuntersuchung:
Makroskopische Untersuchungen:
- bloßes Auge (ca. 0,1mm),
- Lupe (ca. 25x),
- Stereomikroskop,
Mikroskopische Untersuchuchungen:
- Lichtmikroskop (ca.1000x),
- Rasterelektronenmikroskop,
- Transmissions-elektronenmikroskop.
41
Qualitative und quantitative Auswertungen & Dokumentation
- Identifikation der Gefügebestandteile,
- Art und Menge der Gefügebestandteile,
- Geometrische Parameter (From/Größe) von Gefügebestandteilen,
- Verteilung und Orientierung der Gefügebestandteile,
- Zusammensetzung von Phasen.
42
Ziele der Gefügekontrastierung:
- Hervorheben verschiedenener Gefügebestandteile,
- Hellfeld hebt Flächen/ Körner hervor,
- Dunkelfeld hebt Kanten/ Korngrenzen hervor.
43
Verlorene Formen
- Verlorene Formen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie nur einmal verwendet werden können,.
- Sie werden beim Abguss teilweise und später vollständig zerstört,
- Verlorene Formen sind i.d.R. Sand- oder keramische Formen.
44
Anforderung an verlorene Formen:
- Bindsamkeit,
- Fließfähigkeit,
- Formbeständigkeit,
- Gasdurchlässigkeit,
- Feuerbeständigkeit,
- Zerfallfähigkeit / Wiederaufbereitbarkeit.
45
Vorteile des Nassgussverfahren:
- hohe Produktivität,
- niedrige Formstoffkosten,
- geringer Materialverbrauch,
- hohe Umweltverträglichkeit,
- Automatisierbar.
46
Anforderungen an Formstoffe:
- thermische Stabilität bei hohen Temperaturen,
- Maßgenauigkeit,
- geeignete Größe und Form des Granulats,
- keine chemische Reaktion mit dem Gießmetall,
- geringe Benetzung durch das Gießmetall,
- frei von Verunreinigungen, die Gase usw. beim Gießen verursachen,
- Wirtschaftliche Verfügbarkeit,
- kompatibel mit dem Bindersystem.
47
Anforderungen an den Grünsand:
- Fließfähigkeit,
- Bildsamkeit,
- Formbeständigkeit oder Standfestigkeit,
- Hochtemperaturbeständigkeit,
- Zerfallfähigkeit.
48
Grünsandaufbereitung:
Mischprozess:
- Homogenisierung,
- Dispergieren,
- Gleichmäßige Verteilung.
49
Übersicht gebräuchlicher Bindersysteme:
Warmaushärtende Formstoffe:
- Hot-Box-Verfahren,
- Croning Verfahren,
Gasaushärtende Formstoffe:
- Cold-Box-Verfahren,
- Beta-Set-Verfahren.
50
Aufgaben vom Speiser
- Speisermetall bereit halten,
- Speisermetall flüssig halten,
- muss Speisermetall an das Gussstück abgeben können.
51
Erstarrungsmodul Speiser
- Speiser soll später erstarren als das Gussstück,
- Volumen-Oberflächenverhältnis des Speisers muss um 20% größer sein als das des Gussstücks,
- M(untenSpeiser)=1,2 * M(untenGussstück),
- > M=Erstarrungsmodul=Volumen des Gussstücks/Oberfläche des Gussstücks.
52
Was zeichnet den Dauerformguss im Vergleich zu anderen Gießverfahren aus?
Hohe Produktivität:
- hohe Formstandzeit,
- gute Festigkeitseigenschaften (durch schnelle Abkühlung),
- gute Oberflächenqualität,
- gute Maßgenauigkeit.
53
Dauerformgießverfahren
- Schwerkraftkokillenguss,
- Niederdruckkokillenguss,
- Druckguss.
54
Vorteile Niederdruck:
- nur ein Anguss nötig,
- kein Speiser notwendig,
- gerichtete Erstarrung.
55
Warum erreichen in Kokillen gegossene Bauteile höhere Festigkeitseigenschaften als in Sand gegossene?
- höhere Wärmeleitfähigkeit metallischer Dauerformen führt zur Ausbildung feinerer Gefüge,
- Insbesonders der DAS ist ein Maß fpr die Feinheit des Gefüges,
- Auch das Lunkerverhalten ist wegen dem hohen Abkühlgeschwindigkeit und der festen Form wesentlich günstiger als bei Sandguss.
56
Mg-Behandlungsverfahren:
- Konverter,
- Tauchverfahren,
- Fülldraht,
- Tundish.
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