Bei der Herstellung von Gussteilen hat die Qualität der Arbeitsfläche der Sandformen (Kerne), die in direktem Kontakt mit dem geschmolzenen Metall stehen, einen entscheidenden Einfluss auf die Gussqualität.BeschichtungDie Oberflächenbeschichtung von Gussformen oder Sandkernen ist eine wirtschaftliche, praktische und hochwirksame Methode zur Verbesserung der Gussoberflächenqualität. Beim Gießen befindet sich die Beschichtungsschicht zwischen dem flüssigen Metall und der Form. Sie reguliert und optimiert den Grenzflächenkontakt und die Hochtemperaturreaktionen zwischen dem flüssigen Metall und dem Sandkern und beugt so der Entstehung verschiedener Gussfehler vor. Angesichts der in den letzten Jahren stetig steigenden Anforderungen an die Gussqualität haben die Herstellung und Anwendung hochwertiger Beschichtungen national wie international große Beachtung gefunden.

I. Funktionen von Beschichtungen

1. Verbesserung der Oberflächenqualität

Beschichtungen verhindern das Eindringen von Material, verbessern die Maßgenauigkeit der Gussteile und erzielen die gewünschte Oberflächenrauheit. Mit einer einwandfreien Beschichtungsschicht lässt sich die Oberflächenrauheit von Gussteilen von Ra = 25–50 μm (unbeschichtet) auf Ra = 3,2–6,3 μm reduzieren.

2. Verhinderung des Eindringens von Chemikalien

Bei Gussteilen, die bei hohen Temperaturen und mit beträchtlicher Wandstärke gegossen werden, können hochwertige Beschichtungen mit ausgezeichneter chemischer Hochtemperaturstabilität und speziellen Zusätzen chemische Reaktionen zwischen geschmolzenem Metall und Sandformen verhindern, die Bildung von Durchdringungsschichten vermeiden und glatte Gussoberflächen erzielen.

3. Verbesserung der Oberflächenfestigkeit der Form und Reduzierung von Defekten wie Abplatzungen, Sanderosion und Sandeinschlüssen

Sandformen (Kerne) mit geringer Oberflächenfestigkeit (z. B. Tongrünsandformen und Wasserglassandformen, die eine gute Kollapsierbarkeit erfordern) oder Bindemittel mit niedrigen thermischen Zersetzungstemperaturen (z. B. verschiedene organische Bindemittel) neigen beim Gießen zu Abplatzungen, Sanderosion und Sandeinschlüssen. Beschichtungen mit überlegener Festigkeit und Feuerfestigkeit tragen dazu bei, diese Mängel zu mindern oder zu beseitigen und den Temperaturbereich, in dem organische Bindemittel eingesetzt werden können, zu erweitern.

4. Kontrolle der Abkühlgeschwindigkeit beim Guss, um Lunker, Porosität, Risse und andere Defekte zu vermeiden

Durch die Verwendung von feuerfesten Materialien mit unterschiedlicher Wärmeleitfähigkeit und die Anpassung der Beschichtungsdicke kann die Wärmeübertragungsrate vom geschmolzenen Metall auf die Sandform gesteuert werden, wodurch die Abkühlgeschwindigkeit des Gussteils reguliert und Rissbildung sowie durch Schwindung bedingte Defekte verhindert werden.

5. Abschirmung schädlicher Elemente zur Vermeidung von Gasporosität, Aufkohlung, Schwefelaufnahme, lokaler Nodularisierung und anderen Defekten

Beim Gießen mit stickstoffhaltigen Furanharzen oder mit Benzolsulfonsäure und ähnlichen Mitteln gehärteten Furanharzsanden neigen Stahlgussteile zu subkutaner Porosität; Gussteile aus kohlenstoffarmem Edelstahl können Schwefelaufnahme und Aufkohlung erleiden; und Gussteile aus duktilem Gusseisen können lokale Knötchenbildung aufweisen. Eine dichte Sinterbeschichtung wirkt als effektive Barriere gegen die Reaktion von Stickstoff, Schwefel und Kohlenstoff aus der Sandform (Kern) mit dem flüssigen Metall und verhindert so subkutane Porosität, Aufkohlung und Schwefelaufnahme bei Stahlgussteilen sowie lokale Knötchenbildung bei Gussteilen aus duktilem Gusseisen.

6. Modifizierung der Oberflächenzusammensetzung, Mikrostruktur und Eigenschaften von Gussteilen

Spezielle Isolier- und Kühlbeschichtungen verändern die Abkühl- und Kristallisationsgeschwindigkeit von flüssigem Metall und erzeugen so inverse Kühl- und Weißguss-Mikrostrukturen auf den Gussoberflächen, um die gewünschte Härte und die mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Die Zugabe von Metallpulvern gleicher Zusammensetzung wie das Gussmetall oder mit ähnlichen Gitterkonstanten zu den Beschichtungen schafft Keimbildungsstellen für die Kornfeinung. Durch die Einarbeitung von Metallelementen oder Legierungspulvern mit Schmelzpunkten knapp unterhalb der Gießtemperatur des flüssigen Metalls kann die Oberfläche der Gussteile durch Flüssigkeitsdiffusion legiert werden. Bei Zugabe von Metallelementen oder Legierungspulvern mit Schmelzpunkten oberhalb der Gießtemperatur legieren diese nicht mit der Gussoberfläche, sondern lagern sich in diese ein und verleihen ihr spezielle Oberflächeneigenschaften wie Verschleißfestigkeit.

Am Beispiel des Sandgusses zeigen grobe Statistiken, dass die Kosten für die Gussreinigung typischerweise etwa 30 % der gesamten Produktionskosten ausmachen. Der Einsatz von Beschichtungen reduziert die Reinigungskosten um mehr als 10 %, während die Kosten für Beschichtung und Applikation nur etwa 5 % der Produktionskosten ausmachen. Folglich senken Beschichtungen die gesamten Gussproduktionskosten um mehr als 5 % – zusätzliche Vorteile durch geringere Ausschussquoten und verbesserte mechanische Eigenschaften nicht mitgerechnet.

II. Methoden zur Auswahl von Sandform- (Kern-)Beschichtungen

III. Vorsichtsmaßnahmen für die Beschichtungsapplikation

1. Rühren und Verdünnen von Beschichtungen

Beschichtungen müssen vor Gebrauch gründlich aufgerührt und anschließend mit einer geeigneten Menge Lösungsmittel auf die erforderliche Viskosität verdünnt werden. Niedrige Viskositäten eignen sich zum Sprühen, Tauchen, Fließbeschichten oder für Sandformen mit geringer Durchlässigkeit und Festigkeit; höhere Viskositäten sind geeignet für Pinselbeschichtungen oder Sandformen mit hoher Durchlässigkeit und Festigkeit.

2. Schichtdicke

Eine zu dünne Beschichtungsschicht führt selbst bei hervorragender Beschichtungsleistung nicht zu einer zufriedenstellenden Oberflächenqualität des Gussteils, während eine zu dicke Schicht unnötigen Materialverlust verursacht. Die Beschichtungsdicke sollte unter Gewährleistung der Durchdringungsbeständigkeit minimiert werden, um Material zu sparen und die Rissbeständigkeit der Beschichtung zu verbessern. Üblicherweise liegt die Beschichtungsdicke zwischen 0,15 und 1 mm, bei besonders schweren Gussteilen zwischen 1 und 2 mm. Für Gusseisenteile gelten geringere, für Stahl- und Kupfergussteile höhere Werte. Die Dicke pro Auftrag sollte 0,3 mm nicht überschreiten. Dicke Beschichtungen erfordern mehrere Durchgänge: Die erste Schicht muss vor dem erneuten Beschichten halbtrocken (wasserbasiert) bzw. entzündet, getrocknet und auf Raumtemperatur abgekühlt (alkoholbasiert) sein.

3. Aushärtung der Beschichtung

Wasserbasierte Beschichtungen sollten vor dem Trocknen oder Oberflächentrocknen von Wasserglassandformen (Kernen) aufgetragen werden. Heißhärtende Harzsande und Ölsande werden in der Regel nach dem Trocknen beschichtet, wobei die Restwärme zum Trocknen genutzt oder ein Nachbrennen durchgeführt wird. Trockene Tonformen (Kerne) oder oberflächengetrocknete Formen (Kerne) können sowohl vor als auch nach dem Trocknen beschichtet werden. Die Trocknungstemperaturen für wasserbasierte Beschichtungen liegen zwischen 100 und 450 °C. Beim Oberflächentrocknen mit Brennern, Gas oder Autogenflammen ist darauf zu achten, die Hitze nicht punktuell zu konzentrieren, um ein Überbrennen der Bindemittel zu verhindern. Alkoholbasierte Beschichtungen müssen unmittelbar nach dem Auftragen entzündet und getrocknet werden, um ein übermäßiges Eindringen und Verdunsten des Lösemittels zu verhindern. Falls die Zündung fehlschlägt oder die Verbrennung aufgrund längeren Stehens unvollständig ist, kann eine kleine Menge Alkohol auf die Beschichtung gesprüht werden, um die Verbrennung zu unterstützen. Bei großen Sandformen (Kernen) kann eine lokale Trocknung erfolgen.

4. Lagerung der Beschichtung

Wasserbasierte Beschichtungen sollten während der Lagerung vor direkter Sonneneinstrahlung und Frost geschützt werden. Alkoholbasierte Beschichtungen erfordern eine luftdichte Lagerung sowie Schutz vor Feuer und Feuchtigkeit.

Um eine optimale Beschichtung zu erzielen, muss der Sandformkern eine relativ glatte Oberfläche, eine gleichmäßige Verdichtung und ausreichende Festigkeit aufweisen. Andernfalls gestaltet sich die Applikation schwierig, und die Beschichtung kann reißen oder abblättern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswahl der richtigen Beschichtung und deren sachgemäße Anwendung der Schlüssel zur Erzielung hochwertiger Gussteile ist.Xinda GießbeschichtungenWir bieten zuverlässige, maßgeschneiderte Lösungen für verschiedene Sandformsysteme, die Ihnen helfen, Fehler zu minimieren, Reinigungskosten zu senken und die Produktionseffizienz zu steigern.