Pinholes

Aus Gussfehlerkatalog
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Beschreibung:[Bearbeiten]

Pinholebildung, mit freiem Auge an einem Gussstück-Abschnitt sichtbar, Vergrößerung 2:1 [1]
Schliff des in Bild 1 gekennzeichneten Pinholes bei einer Vergrößerung 100:1 [1]
Pinhole aus Bild 1, deutlich ist der Grafitbelag an der Pinholewand sichtbar, Vergrößerung 400:1 [1]
Verstärkung der Pinholebildung bei formgeimpften Gusseisen mit Lamellengrafit durch abnehmende Gießtemperatur, a) Gießtemperatur 1400 °C; b) Gießtemperatur 1350 °C; Sc = 0,92, N = 90 ppm; 0,01 % Ti (nach W. Bauer) [1]


Pinholes sind gekennzeichnet durch Poren oder kleine Gasblasen mit glatter Oberfläche. Deshalb werden Pinholes auch als Nadelstichporosität oder Randblasen bezeichnet. Die Poren, welche nicht mit der Oberfläche in Verbindung stehenden, enthalten häufig einen dünnen Graphitfilm. Pinholes können vereinzelt aber auch flächig auftreten. Weit vom Einguss entfernte Bereiche können häufiger Pinholes aufweisen. In vielen Fällen ist der Fehler erst nach der Bearbeitung sichtbar, welcher gut per Auge erkannt werden kann. Man unterscheidet zwischen Wasserstoffpinholes, Wasserstoff-Stickstoff-Pinholes und CO-Schlackenreaktions-Pinholes. Dabei können Wasserstoff und Wasserstoff-Stickstoff-Pinholes optisch nicht unterschieden werden. CO-Schlackenreaktions-Pinholes haben ebenfalls glatte Oberflächen. Die Gasblasen treten in dem Fall zusammen mit sauerstoffreicher Schlacke auf. [2]


Entstehungsmechanismus und mögliche Ursachen:[Bearbeiten]

Pinholes sind durch die spezifischen Eigenschaften des Eisens und durch die Eigenschaften des Formstoffsystems bedingt. In den meisten Fällen tritt der Fehler durch mehrere überlagerte Ursachen auf. [3]


Wasserstoffpinholes, Wasserstoff-Stickstoff-Pinholes (Zusammenstellung nach [3])

Die Pinholesbildung verläuft in 3 Stufen:

  1. Reaktion des Wasserdampfes mit Eisenbegleitern an der Oberfläche unter Bildung von Metalloxiden und atomarem Wasserstoff, der in das flüssige Metall diffundiert. Ähnlich werden Stickstoff-Wasserstoff-Verbindungen an der heißen Metalloberfläche aufgespalten und diffundieren in das flüssige Metall. Eine Dissoziation von molekularem Stickstoff und Wasser erfolgt bei den vorliegenden Gießtemperaturen nicht. [2]
  2. Bildung von Mikroblasen durch die Reaktion der Metalloxide mit dem Kohlenstoff der Schmelze.
  3. Wasserstoff und evtl. Stockstoff diffundieren in die Mikroblasen und führen damit zu einer Vergrößerung der Blasen.


CO-Schlacken-Pinholes (Zusammenstellung nach [2])

CO-Schlacken-Pinholes entstehen durch die Reaktion stark oxidierender und flüssiger Schlacken – meist MnO – MnS reiche Schlacken – mit dem Kohlenstoff der Schmelze unter CO-Bildung. Im weiteren Verlauf kann auch in diese Blasen Wasserstoff eindiffundieren.

Bevorzugte Fehlerorte:[Bearbeiten]

Vornehmlich an der Gussoberfläche oder knapp unter der Oberfläche.


Verwechslungsmöglichkeiten:[Bearbeiten]

keine


Abhilfemaßnahmen:[Bearbeiten]

  • Metallurgie
    • Stickstoffträger in der Gattierung (z.B. Stahlschrott) verringern
    • Schrott und Rücklaufmaterial ohne Verunreinigungen an Rost, Wasser oder Öl einsetzen, evtl. Material strahlen. Kreislaufmaterial ohne Anhaftungen an Sand und Speiserhilfsstoffen benutzen.
    • Impfmittel und Kreislaufmaterial mit niedrigem Aluminium- und Titangehalt verwenden
    • Wenn möglich Sättigungsgrad erhöhen, Mangangehalt nicht höher als 0,4 % Si einstellen, Aluminiumgehalte senken (nicht ≥ 100 ppm). Bei Anwesenheit von Titan wird die negative Wirkung von Aluminium noch verstärkt, bei Ti-Gehalten von 0,02% und Al-gehalten von 0,1 bis 0,2% treten verstärkt Pinholes auf [3]
    • Schlackenbildung (insbesondere mangansulfidhaltige Schlacken) durch Einstellen des Mangan- und Schwefelgehaltes reduzieren
  • Anschnitt- und Gießtechnik
    • Hohe Gießtemperaturen verwenden. Niedrige Gießtemperaturen verstärken die Fehlerneigung. [3]
    • Anschnittsystem so ändern, dass die Schmelze wenig Oxidieren kann, durch kurze Fließwege und mögl. wenig Turbolenzen
    • Verlängerung der Gießzeit, damit Gase auf natürlichem Weg durch die Gießform entweichen können. [3]
  • Formstoffeigenschaften – tongebundener Formsand
    • Wassergehalt im Sand reduzieren
    • Stickstoffgehalte im Sand reduzieren, ggf. Neusand zusetzen
    • Betonitgehalt verringern
    • Glanzkohlenstoffgehalt des Formstoffes überprüfen und ggf. optimieren, Glanzkohlenstoffbildner ggf. wechseln. [3]
  • Formstoffeigenschaften – kunstharzgebundene Formstoffe
    • Bindermenge reduzieren oder ggf. anderen Binder (geringerer Stickstoffgehalt) einsetzen
    • Kernentlüftung verbessern
    • Formen und Kerne schlichten (stickstoffadsobierende Sperrschichten) [3]
    • Eisenoxide dem Formstoff zusetzen, um Wasserstoff und Stickstoff durch den entstehenden Sauerstoff abzubinden


Nachweise[Bearbeiten]

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 giessereilexikon.com
  2. 2,0 2,1 2,2 Baier, J./ Köppen, M.: Handbuch der Gußfehler. Formsandbeeinflußbare Fehler und deren Vermeidung, IKO-Erbslöh, 1. Auflage, 1994
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Hasse, Stephan: Guß- und Gefügefehler. Berlin: Schiele und Schön, 2003, 2. Auflage