Risse

Wie man Risse und Kaltverformungen in Feingussprodukten beseitigt
Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden, schrittweisen Ansatz - von der Ursachenanalyse bis zur Prozesssteuerung und -prüfung - zur Beseitigung von Rissen und Kaltverformungen im Präzisionsguss.

I. Identifizierung und Differenzierung von Defekten
1. Risse
Erscheinungsbild:
Lange, unregelmäßige lineare Defekte; können in die Oberfläche eindringen oder dort verbleiben; Innenwände oft oxidiert und dunkel.

Heiße Risse: Treten während der Erstarrung aufgrund einer eingeschränkten Schrumpfung auf; häufig an heißen Stellen oder Abschnittsübergängen.

Kaltrisse: Sie bilden sich im festen Zustand und werden in der Regel durch innere Spannungen oder Temperaturschocks während der Wärmebehandlung verursacht.

Typische Standorte:
Heiße Stellen, Ecken, Steigrohre, Rippenwurzeln und komplexe innere Abschnitte.

2. Cold Shuts
Erscheinungsbild:
Silbergraue, lineare Nähte auf der Oberfläche; zwei Metallströme verschmelzen nicht vollständig und hinterlassen eine oxidierte Grenzfläche.

Typische Standorte:
Fließverbindungen, dünnwandige Übergänge, Angussenden und vom Anguss entfernte Bereiche.

Der Unterschied:
Kaltverschalungen sind in der Regel flach und durchgängig; Risse sind tiefer und rauer.

II. Hauptursachen und Gegenmaßnahmen für Risse
1. Gussdesign und Anschnittsystem
Die Ursachen:

Unausgewogene Anschnitte führen zu großen Temperaturgradienten und ungleichmäßiger Verfestigung.

Heiße Stellen ohne Zuführungswege erzeugen Spannungskonzentrationen.

Gegenmassnahmen:

Optimieren Sie den Anschnitt für eine gleichmäßige, gerichtete Befüllung.

Sorgen Sie für Steigleitungen oder Abkühlungen, um eine sequenzielle Verfestigung zu gewährleisten.

Vermeiden Sie scharfe Ecken oder plötzliche Dickenänderungen; verwenden Sie Hohlkehlen (R ≥ 3 mm).

2. Beschuss und Abschuss
Die Ursachen:

Geringe Schalenfestigkeit oder hohe thermische Ausdehnung; Unter- oder Überbefeuerung führt zu Sprödigkeit.

Ungleiche Schalendicke führt zu ungleichmäßiger Abkühlung und Zwang.

Gegenmassnahmen:

Verwenden Sie Quarzsolschalen mit geringer Wärmeausdehnung.

Regelung der Brenntemperatur/-zeit (normalerweise 850-1100 °C).

Die Dicke der Schale sollte gleichmäßig sein (6-10 Schichten).

Gießen Sie, solange die Schale heiß ist, um Feuchtigkeitsaufnahme und Spannungsaufbau zu vermeiden.

3. Legierung und Schmelzen
Die Ursachen:

Eine ungeeignete Legierungszusammensetzung (zu viel S, P, Pb) verringert die Heißduktilität.

Gas- oder Schlackeneinschlüsse verursachen ein sprödes Gefüge.

Überhitzung vergrößert die Korngröße und erhöht die Anfälligkeit für Heißrisse.

Gegenmassnahmen:

Aufrechterhaltung der Legierungszusammensetzung und -reinheit innerhalb der Spezifikationen.

Für eine saubere Schmelze sorgen - alle Werkzeuge trocknen, verfeinern und entgasen.

Kontrolle der Gießtemperatur:

Rostfreier Stahl: 1550-1600 °C

Kohlenstoffstahl: 1520-1570 °C

Aluminium-Legierung: 700-740 °C

Manteltemperatur: 900-1100 °C (Stahl), 450-550 °C (Aluminium)

4. Kühlung und Knockout
Die Ursachen:

Schnelles Abkühlen oder vorzeitiges Entfernen der Schale verursacht thermische Spannungen.

Eine enge Metall-Schalen-Bindung schränkt die Kontraktion ein.

Gegenmassnahmen:

Allmählich abkühlen lassen; bei dicken Teilen die Haltezeit verlängern.

Verwenden Sie Sand oder Ofenkühlung.

Vermeiden Sie gewaltsames Entfernen der Schale oder starke Vibrationen.

III. Hauptursachen und Gegenmaßnahmen für Cold Shuts
1. Gießtemperatur und Gießgeschwindigkeit
Die Ursachen:

Gießtemperatur zu niedrig oder Metall kühlt zu schnell ab.

Ein zu langsames Ausgießen führt zu schlechter Fließfähigkeit.

Gegenmassnahmen:

Erhöhen Sie die Gieß- und Schalentemperatur um 10-20 °C über den Normalwert.

Gießen Sie kontinuierlich, ohne Unterbrechungen.

Optimieren Sie das Anschnittverhältnis (Anguss : Angusskanal : Anschnitt ≈ 1 : 2 : 2).

2. Anschnitt und Flussrichtung
Die Ursachen:

Gegenläufige Metallströme prallen aufeinander, wodurch Turbulenzen und Oxidschichten entstehen.

Gegenmassnahmen:

Verwenden Sie Bodenanschnitte oder Durchflusssysteme in die gleiche Richtung.

Fügen Sie am Ende der Befüllung Entlüftungslöcher oder Wachsentlüftungen hinzu.

Überprüfen Sie das Fließmuster mit einer Formfließsimulation (CAE).

3. Metallfluidität
Die Ursachen:

Schlechte Legierungszusammensetzung, Gas-/Schlackenverunreinigung oder zu lange Haltezeit.

Gegenmassnahmen:

Degas unmittelbar vor dem Ausgießen.

Gleichmäßige Schmelztemperatur aufrechterhalten.

Fließverbessernde Elemente hinzufügen (Si, Mg, Ni, je nach Legierung).

IV. Inspektions- und Überprüfungsmethoden
Posten Methode Zweck
Oberflächendefekte Eindringprüfung (PT) Erkennen von Mikrorissen und Kaltverschlüssen
Interne Defekte Röntgen / CT Bewertung der Risstiefe und -richtung
Metallographie Optische Mikroskopie Identifizierung von Heiß-/Kaltrissen bzw. kaltgeschlossenen Strukturen
Eigenspannung Dehnungsmessstreifen / Bohrung Lokalisierung von Spannungskonzentrationszonen

V. Zusammenfassung der präventiven Kernpunkte
Stabile Füllung, sequenzielle Erstarrung und sanfte Dickenübergänge.

Temperaturkontrollfenster: Metall, Schale und Umgebung.

Einschränkung reduzieren: Ausdehnung von Metall und Schale anpassen.

Sauberes Schmelzen: Oxidation und Einschlüsse vermeiden.

Verwenden Sie die Mold Flow Analysis für kritische Komponenten.

Rückkopplungsschleife schließen: Abbildung der Fehlerstellen zur Prozessverbesserung.

VI. Checkliste zur schnellen Fehlersuche vor Ort
Bestätigen Sie die Art des Defekts - glatter Kaltschluss oder oxidierter Heißriss.

Überprüfen Sie die Temperatur- und Zeitkurven des Gießens und der Schale.

Prüfen Sie das Brennprotokoll und die Heißfestigkeitsprüfstäbe.

Überprüfen Sie die Legierungszusammensetzung und das Raffinationsprotokoll.

Prüfen Sie Anschnittquerschnitte und Gießgeschwindigkeit.

Prüfen Sie die Kühlung und das Ausklopfverfahren.

Bei wiederkehrenden Fehlern führen Sie eine CAE-Analyse und eine Neukonstruktion des Werkzeugs durch.

VII. Referenzkontrolltabelle
Legierungstyp Gießtemperatur (°C) Manteltemperatur (°C) Gießgeschwindigkeit Typische Probleme und Lösungen
Kohlenstoffstahl 1520-1570 950-1050 Stetig Heißrisse: kleine Hohlkehlen; Kaltverschlüsse: schlechter Fluss
Edelstahl 1550-1600 1000-1100 Stetig Heiße Risse: niedrige Si; Kalte Schließungen: niedrige Gießtemperatur
Aluminiumlegierung 700-740 450-550 Schnell Kaltverschlüsse: Oxidfilm; Risse: Ungleichgewicht bei Überhitzung/Kühlung
Kupferlegierung 1080-1150 700-800 Glatte Kaltverformungen: Zn-Oxidation; Risse: thermische Spannungen an heißen Stellen

VIII. Nachbearbeitung und Abhilfemaßnahmen
Risse: Vermeiden Sie das Schweißen in kritischen Bereichen. Bei Reparaturen ist eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen durchzuführen, um Spannungen abzubauen.

Cold Shuts: Geringfügige Oberflächenmängel können durch maschinelle Bearbeitung beseitigt werden; in tragenden Bereichen sind sie zurückzuweisen.

Vorbeugung zuerst: Einführung eines Systems zur Fehlerzuordnung und Prozessrückverfolgbarkeit für kontinuierliche Verbesserungen.