Der aktuelle Konsens hinsichtlich der technologischen Maßnahmen zur Behebung und Vermeidung von Lunkerbildung und Porosität in duktilen Gusseisenteilen besagt, dass die Form ausreichend steif und fest sein, ihre chemische Zusammensetzung nahe der eutektischen Zusammensetzung liegen und die Sphäroidisierungs- und Impfbehandlung verstärkt werden muss, um eine ausreichende Graphitisierung zu erzielen. In der Prozessgestaltung besteht jedoch weiterhin Uneinigkeit. Die Theorie der Gleichgewichtserstarrung legt nahe, dass die Graphitisierung von duktilem Gusseisen die Erstarrungsschwindung kompensieren kann. Daher sollte der Prozess Maßnahmen ergreifen, um sicherzustellen, dass Schwindung und Ausdehnung pro Zeiteinheit sowie Schwindung und Speisung proportional zueinander sind. Die Überlagerung von Ausdehnung und dynamischer Schwindung dient der Speisung des Gussteils. Das Konzept der Speiserbenutzung sieht eine begrenzte Speisung vor; der Speiser muss nicht nach der Erstarrung des Gussteils eingesetzt werden. Die Rolle von Kühlkörpern besteht darin, Wanddickenunterschiede im Gussteil auszugleichen, Hotspots zu vermeiden und die Graphitisierung zu fördern. Andere vertreten die Ansicht, dass die Schwindung von duktilem Gusseisen größer ist als seine Ausdehnung, wodurch eine externe Speisung erforderlich ist. Der Speiser darf nicht später als die Erstarrung des Gussstücks erfolgen. Die Rolle der Kühlkörper besteht darin, die Schrumpfung des flüssigen Eisens zu beschleunigen, was eine frühere und präzisere Zuführung ermöglicht und keinen Einfluss auf die Überlagerung von Ausdehnung und Schrumpfung hat. Der entscheidende Unterschied liegt darin, ob die selbstkompensierende Schrumpfung durch Graphitisierung oder die externe Zuführung im Vordergrund steht.

Im Bereich gezielter Lösungen für Lunker und Porositätsprobleme in duktilem Gusseisen stellt XINDA, dank jahrzehntelanger technischer Expertise in der Gießereiindustrie, die Kundenbedürfnisse stets in den Mittelpunkt. Das Unternehmen konzentriert sich auf die Herausforderungen der Qualitätskontrolle komplexer Gussteile und bietet maßgeschneiderte Prozesslösungen für Kunden weltweit. Ein professionelles Forschungs- und Entwicklungsteam steuert präzise das Gleichgewicht von Ausdehnung und Kontraktion während der Erstarrung von duktilem Gusseisen. XINDA hat ein ausgereiftes technisches System in Schlüsselbereichen wie der Kokilleneinrichtung, der Materialdosierung und der Sphäroidisierungsimpfung entwickelt und damit zahlreichen Branchenführern erfolgreich geholfen, Lunker in anspruchsvollen Gussteilen zu beseitigen und sich breite Marktanerkennung zu sichern.

Hier ein Fallbeispiel zur Kühlkonfiguration eines XINDA-Kunden: Das Gussteil ist ein Planetenradträger in einem Windturbinengetriebe aus QT700-2A-Werkstoff mit einem Gewicht von 3 Tonnen und einer Wandstärke von ca. 120 mm. Ursprünglich waren die Kühlrippen an der Welle relativ dick und wiesen große Spalten auf. Die effektive Kühlfläche der Kühlrippen entsprach nur 30 % der für das Gussteil benötigten Gesamtkühlfläche, was zu einer stark schwankenden Gussqualität führte. Bei der Fehlerprüfung wurden häufig Lunker am Wellenfuß und zwischen den Kühlrippen festgestellt. Unter der präzisen Anleitung des XINDA-Technikteams wurde die Kühlrippenkonstruktion optimiert, indem die Kühlrippen dünner und die Kühlfläche vergrößert wurden. Durch die reduzierte Wandstärke der Kühlrippen konnte der Spalt zwischen den Kühlrippen entsprechend verringert werden, was letztendlich zu einer erfolgreichen und stabilen Prozesslösung führte. Dies löste nicht nur das Problem der Lunker vollständig, sondern verbesserte auch die Produktionseffizienz und senkte die Fertigungskosten. Ob für große, dicke Bauteile in der Windkraft, im Baumaschinenbau oder in der Automobilindustrie oder für kleine Präzisionsbauteile – XINDA kann seine technologischen Kernvorteile nutzen, um Kunden effiziente und zuverlässige Lösungen für Lunker und Porosität zu bieten.

Aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts und Kohlenstoffäquivalents weist duktiles Gusseisen eine signifikante Graphitisierungsausdehnung auf. Da duktiles Gusseisen pastenartig erstarrt, ist die eutektische Phase lang. Die Graphitisierungsausdehnung ist im frühen eutektischen Stadium groß, nimmt jedoch im späteren Stadium ab, wenn Graphit innerhalb des Austenits wächst. Dies äußert sich bei einem bestimmten Bauteil in einer Trennung von Erstarrungsschrumpfung und -ausdehnung im Gussstück.

Die alleinige Betonung der Trennung von Schwindung und Ausdehnung, die eine externe Zufuhr erfordert, löst das Problem möglicherweise nicht. Eine Überbetonung des selbstfördernden Effekts der Graphitisierungsausdehnung kann jedoch ebenfalls ineffektiv sein. Die strukturellen Eigenschaften des Gussteils müssen umfassend betrachtet werden; dies stellt im Wesentlichen eine Weiterentwicklung der Theorie der Gleichgewichtserstarrung dar. Tatsächlich kann die Anwendung der Drucktheorie zur Erklärung der Gussschwindung umfassender und effektiver sein. Alle Prozessmaßnahmen, die dazu beitragen, Schwindungsfehler in Gussteilen zu vermeiden, können als Erhöhung des Gesamtdrucks im lokalen Bereich des Gussteils während der Erstarrung betrachtet werden, entweder durch Reduzierung oder Minimierung des Unterdrucks oder durch Erhöhung des Überdrucks bzw. dessen Ausnutzungsgrades.

Prozessmaßnahmen, die den durch Schwindung entstehenden Unterdruck reduzieren und die Graphitisierung sowie deren Nutzung verbessern, verhindern effektiv Schwindungsfehler in nahezu allen Gusseisenteilen mit Kugelgraphit. Die Nutzung des hydrostatischen Drucks des flüssigen Eisens variiert jedoch in der Praxis. Bei dünnen, kleinen Teilen ist die eutektische Phase über den gesamten Querschnitt gleichmäßig, sodass Ausdehnung und Kontraktion aufgrund von Entmischung nicht genutzt werden können. Daher ist es entscheidend, den hydrostatischen Druck der Schmelze zu nutzen, um die Erstarrung auf einem positiven Druckniveau zu halten. Bei dicken, großen Teilen hingegen bestimmt deren Struktur den Unterschied in der eutektischen Erstarrungssequenz zwischen den äußeren und inneren Bereichen des Querschnitts – also den Unterschied in der Zeit zwischen Graphitisierungsausdehnung und Erstarrungskontraktion. Dies ermöglicht die Überlagerung von innerer und äußerer Ausdehnung und Kontraktion und somit die Herstellung eines einwandfreien Gussteils ohne externen hydrostatischen Druck. Umgekehrt kann die Verwendung externer Zuführung negative Auswirkungen haben.