Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Industrietechnologie und der Produktionsprozesse sowie der Verschärfung des globalen Marktwettbewerbs, insbesondere seit dem Beitritt zur WTO, stellen die Maschinenbauindustrie und die Ingenieurskreise immer höhere Anforderungen an die Gussqualität, insbesondere an die Oberflächenqualität der Gussteile.GießbeschichtungAls Gussbeschichtung bezeichnet man eine Beschichtung, die auf die Oberfläche von Formhohlräumen oder -kernen aufgebracht wird, um deren Feuerfestigkeit, chemische Stabilität, Beständigkeit gegen Metallabrieb, Beständigkeit gegen Sandanhaftung und weitere Eigenschaften zu verbessern. Die Gussbeschichtung hat einen engen Einfluss auf die Oberflächenqualität von Gussteilen. Xinda wird die Auswirkungen der Gussbeschichtung auf die Oberflächenqualität von Gussteilen unter Berücksichtigung ihrer Funktion und Leistungsfähigkeit erörtern.
I. Die Rolle von Beschichtungen
1. Reduzierung der mechanischen und chemischen Sandhaftung auf Gussoberflächen
Formen und Kerne weisen zahlreiche Poren auf. Während des Gieß- und Erstarrungsprozesses dringt das flüssige Metall unter statischem und dynamischem Druck in diese Poren ein und bildet eine schwer zu entfernende Metallsandschicht, die an der Gussoberfläche haftet. Dies wird als mechanische Sandhaftung bezeichnet. Durch das Aufbringen einer Gießbeschichtung lassen sich die Poren zwischen den Sandpartikeln auf der Oberflächenschicht von Form und Kern verschließen, das Eindringen des flüssigen Metalls unterbinden und die mechanische Sandhaftung an den Gussteilen reduzieren. Bei Gießtemperaturen oder darunter bildet sich auf der Oberfläche des flüssigen Stahls kontinuierlich ein Metalloxidfilm, der chemisch mit Quarzsand reagieren und so zu chemischer Sandhaftung an der Gussoberfläche führen kann. Der Einsatz einer Gießbeschichtung isoliert das flüssige Metall von der Oberfläche der Form oder des Kerns, hemmt die chemische Reaktion und reduziert oder beseitigt die chemische Sandhaftung an der Gussoberfläche.
2. Reduzierung von Sandeinschlüssen und Sandablagerungen auf Gussoberflächen
Beim Gießprozess übt das hochtemperierte, flüssige Metall eine starke Wärmestrahlung auf die Oberfläche von Form und Kern aus. Der durch die erhitzte Form und den Kern entstehende thermische Druck und die Heißzugfestigkeit führen zu Sandeinschlüssen im Gussteil. Eine Gießbeschichtung kann die Erwärmung von Form und Kern durch Strahlung verlangsamen und so das Auftreten von Sandeinschlüssen reduzieren oder verhindern. Beschichtungen mit einer bestimmten Haftfähigkeit können zudem zwischen die Sandpartikel in der Oberflächenschicht von Form und Kern eindringen und dadurch die Oberflächenfestigkeit und die Beständigkeit gegen Ausspülungen erhöhen. Dies reduziert auch Sandeinschlüsse im Gussteil.
3. Verbesserung der Oberflächeneigenschaften und der inneren Qualität von Gussteilen
Durch die Zugabe von Wärmedämm- und Kühlmaterialien zur Beschichtung lässt sich die Temperaturverteilung im Formhohlraum verbessern und der Erstarrungs- und Kristallisationsprozess der Legierung steuern. Dadurch wird das Auftreten von Kalt- und Warmrissen an der Gussoberfläche reduziert. Die Zugabe bestimmter Impfmittel oder Legierungselemente zur Beschichtung ermöglicht zudem eine lokale Impfung oder Oberflächenlegierung und verbessert so die metallografische Struktur und die Eigenschaften der Gussteile.
II. Die Leistungsfähigkeit von Beschichtungen
1. Fahrwerksstabilität
Um die Gleichmäßigkeit der Beschichtungsleistung und -qualität zu gewährleisten, sollten die Feststoffpartikel der Beschichtung während der Lagerung oder Anwendung möglichst suspendiert sein, ohne dass es zu Schichtung, Ausfällung oder Verklumpung kommt.
2. Bürstenbarkeit
Die Gebrauchseigenschaften einer Beschichtung mit guter Streichfähigkeit sind: Wenn der Pinsel zum Streichen vollständig in die Beschichtung eingetaucht wird, ist sie glatt, nicht klebrig und nimmt keine Sandpartikel auf; nach dem Streichen verläuft die Beschichtung automatisch ohne Pinselstriche, und es kommt zu keinem Beschichtungsverlust an der vertikalen Oberfläche des Hohlraums.
3. Durchlässigkeit
Hochwertige Beschichtungen sollten in der Lage sein, bis zu einer geeigneten Tiefe in die Form und den Kern einzudringen. Im Allgemeinen sollte die Eindringtiefe das Zwei- bis Dreifache des Durchmessers der Sandkörner betragen. Das Eindringen der Beschichtung in die Poren der Sandform kann zudem die Haftung zwischen den Sandkörnern verbessern.
4. Oberflächenfestigkeit
Die Fähigkeit einer Beschichtung, nach dem Aushärten durch äußere Einwirkung wie Kratzen oder Bürsten keine Spuren zu hinterlassen oder Pulver zu verlieren, wird als Oberflächenfestigkeit bezeichnet. Eine ausreichende Oberflächenfestigkeit verhindert Beschädigungen der Form beim Handling, beim Setzen des Kerns und beim Schließen der Form. Eine gute Beschichtung sollte zudem eine gute Sandhaftungsbeständigkeit, Rissbeständigkeit und Haltbarkeit aufweisen sowie nur geringe Gasbildung zeigen.
III. Das Prinzip des Einflusses der Gussbeschichtung auf die Gussoberflächenqualität
1. Luftfilm- und Kohlenstofffilmisolierung
Graphitpulverbeschichtungen weisen bei Eisengussteilen eine gute Ablösebarkeit auf. Während des Gießens, der Erstarrung und der Abkühlung bildet Graphit einen Kohlenmonoxid-Gasfilm und einen hellen Kohlenstofffilm. Diese verhindern die Wechselwirkung zwischen dem flüssigen Metall und der Oberfläche der Form oder des Kerns und somit das Anhaften von Sand. Durch Aufsprühen einer Beschichtung aus Altöl und Graphitpulver auf die Oberfläche des noch feuchten Formhohlraums lassen sich dünnwandige Eisengussteile mit extrem glatten Oberflächen erzielen. Dies ist auf den reduzierenden Gasfilm und den Kohlenstofffilm zurückzuführen, die durch die hohe Gießtemperatur entstehen.
2. Schlackenisolierung
Nach dem Gießen bildet sich an der Grenzfläche zwischen Beschichtung und Gussteil eine Schlackenschicht. Diese besitzt eine hohe Viskosität, die das feuerfeste Zuschlagmaterial bindet und das Eindringen von flüssigem Metall verhindert. Die Schlackenschicht ist am wirksamsten, wenn sie nicht mit dem Silikat im flüssigen Metall reagiert und von diesem nicht oder nur minimal benetzt wird. Beim Abkühlen unterscheidet sich der lineare Schrumpfungskoeffizient der Schlackenschicht deutlich von dem des Gussmetalls. Dadurch entstehen an der Grenzfläche zwischen Schlackenschicht und Gussteil hohe Scherspannungen, die zum automatischen Ablösen der Beschichtung führen. Dieses Prinzip der Verhinderung von Sandanhaftungen durch die Schlackenschicht wird als Schlackenisolationstheorie bezeichnet. Beschichtungen mit reaktiven Metallen und Metalloxiden können durch thermische Reaktion ein neues feuerfestes Oxid bilden, das ebenfalls das Eindringen von flüssigem Metall verhindert.
3. Oxidation
Ob das Gussteil am Sand haftet, hängt von der kritischen Dicke der Eisenoxidschicht zwischen Gussteil und Beschichtung ab, die etwa 100 µm beträgt. Um chemisches Anhaften des Sandes zu verhindern, sollte die Oxidschicht dicker sein. Überschreitet sie die kritische Dicke, löst sich die Sinterschicht der Beschichtung bzw. der Formsand zusammen mit dem Metalloxid leicht vom Gussteil ab. Beim Gießen von Stahlteilen in Kalksteinsandformen findet folgende Reaktion statt: CaCO₃ ⇌ CaO + CO₂. Dies führt zu einer stark oxidierenden Atmosphäre im Formhohlraum und verstärkt die Oberflächenoxidation der Stahlgussteile. Daher bietet Kalksteinsand eine ausgezeichnete Schutzwirkung gegen Sandhaftung.
Xinda Coatings ist seit vielen Jahren im Bereich Gussbeschichtungen tätig und legt dabei größten Wert auf Gussqualität. Das Unternehmen entwickelt hochwertige Beschichtungsprodukte für verschiedene Stahl-, Eisen- und Nichteisenmetallgussteile. Dank eines professionellen Forschungs- und Entwicklungsteams optimiert Xinda Coatings die Rezeptur, verwendet hochreine feuerfeste Zuschlagstoffe und erzielt hervorragende Suspensionsstabilität, Streichfähigkeit und Permeabilität. Nach der Aushärtung zeichnet sich die Beschichtung durch hohe Oberflächenfestigkeit und gute Rissbeständigkeit aus und beseitigt effektiv gängige Defekte wie mechanische und chemische Sandhaftung sowie Sandeinschlüsse. Durch die gezielte Zugabe von Wärmedämm-, Kühl- und Impfkomponenten werden sowohl die Oberflächenbeschaffenheit als auch die innere metallografische Struktur der Gussteile optimiert und die Kosten für die Gussreinigung sowie die Ausschussquote deutlich reduziert. Ob unterschiedliche Formgebungsverfahren wie Harzsand und Natriumsilikatsand oder verschiedene Anwendungsbereiche wie große Werkzeugmaschinengussteile und Präzisionsdünnwandgussteile – Xinda Coatings bietet maßgeschneiderte Lösungen. Mit stabiler Produktqualität und effizienter Anwendung hilft es Unternehmen, die Wettbewerbsfähigkeit ihrer Gussteile zu verbessern, die Produktionskosten zu senken, die Qualität jedes Gussteils professionell zu sichern und ein zuverlässiger Beschichtungspartner für Gießereien zu werden!
