I. Ursachen von Rissen

Risse, die während des Selbsthärtungsprozesses von Furanharz-Sand auftreten, sind auf das Zusammenwirken von Harzhärtungseigenschaften, Sandeigenschaften, Umgebungsbedingungen und Prozessabläufen zurückzuführen. Nur eine umfassende Analyse und präzise Optimierung der Prozessparameter können Rissbildung effektiv verhindern.

1. Einfluss der Reaktionseigenschaften zwischen Harz und Härter

   Beim Mischen von Furan-Selbsthärtungsharz, Härter und Sand findet eine exotherme Vernetzungsreaktion statt, die die Form aushärtet. Bei intensiver und konzentrierter Wärmeentwicklung entsteht im Inneren der Form ein signifikanter Temperaturgradient. Die äußere Schicht härtet rasch zu einer starren Hülle aus, während der innere Bereich weiter reagiert und sich aufgrund der Wärmestauung ausdehnt. Sobald die innere Ausdehnungsspannung die Zugfestigkeit der äußeren starren Hülle überschreitet, entstehen Risse.

   Bei großen Gussformen für dickwandige Bauteile führt eine höhere Dosierung von Harz und Härter zu einer Ansammlung von Reaktionswärme und einem erheblichen Temperaturunterschied zwischen innerer und äußerer Schicht. Die äußere Schicht steht unter Zugspannung und neigt zu Rissbildung.

2. Einfluss der Sandeigenschaften und der Korngrößenverteilung

   Die Korngrößenverteilung, die Kornform, der Ton- und der Feinkornanteil des Sandes beeinflussen die Rissneigung maßgeblich. Eine ungeeignete Körnung mit einem Überschuss an Feinsand vergrößert die Haftfläche für das Harz, was zu stärkerer Aushärtungsschrumpfung und Spannungskonzentrationen führt, an denen Risse entstehen können.

   Im Vergleich zu abgerundeten Sandkörnern erzeugen kantige Sandkörner beim Schrumpfen des Harzes einen höheren Reibungswiderstand, schränken die freie Verformung der Sandmasse ein und erhöhen das Rissrisiko. Überschüssiger Ton und Feinanteil absorbieren einen Teil des Harzes und verringern so die effektive Haftfestigkeit zwischen den Sandkörnern. Zusätzliche Volumenänderungen während der Dehydratation und Phasenumwandlung, verbunden mit der Spannung durch das Harzschrumpfen, führen weiter zu Rissen.

3. Einfluss der Prozessabläufe

• Unzureichende Mischzeit verhindert eine gleichmäßige Verteilung von Harz und Härter um die Sandkörner. Bereiche mit hoher Harzkonzentration weisen starkes Schwinden auf, während Bereiche mit unzureichendem Harzgehalt eine geringe Festigkeit aufweisen. Eine ungleichmäßige Verteilung der inneren Spannungen führt zu Rissen.

• Eine ungleichmäßige Verdichtung ist ein weiterer ungünstiger Faktor. Stark verdichtete Bereiche weisen eine hohe Steifigkeit auf und können innere Spannungen nicht durch geringfügige Verformung abbauen, während locker verdichtete Bereiche zur Verformung neigen. Die Wechselwirkung zwischen diesen Bereichen schafft Bedingungen für die Rissbildung.

• Ein ungeeigneter Entformungszeitpunkt ist kritisch. Erfolgt die Entformung zu früh, bevor die Form ausreichende Festigkeit entwickelt hat, bilden sich unter dem Einfluss der äußeren Entformungskraft und des Eigengewichts Mikrorisse, die sich in den nachfolgenden Prozessen ausbreiten.

• Bei der Anwendung schnelltrocknender Beschichtungen verlängern ein ungeeigneter Baumé-Wert der Beschichtung und unpassende Lösemittel die Verarbeitungszeit. Übermäßige Erhitzung nach der Zündung führt zu Spannungskonzentrationen und Rissbildung.

  4. Einfluss der Umweltbedingungen

      Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit wirken als Regulatoren für die Selbsteinstellungsreaktion.

• Hohe Temperaturen beschleunigen die Aushärtung, verkürzen die Verarbeitungszeit der Sandmischung und lassen die Form schnell aushärten. Innere Spannungen können sich nicht ausreichend abbauen, was zu Rissen führt.

• Niedrige Temperaturen verlangsamen die Reaktion und führen zu unvollständiger Aushärtung. Die Form gewinnt nur langsam an Festigkeit, und bereits geringe äußere Einwirkungen beim Umgang können Risse verursachen.

• Hohe Luftfeuchtigkeit ermöglicht es dem Sand, freie Feuchtigkeit aufzunehmen. Während des Aushärtens verdampft das Wasser und erzeugt Dampfdruck, der die Harzbrücken aufbricht. Spannungskonzentrationen um die Poren herum führen weiter zu Rissen.

II. Vorbeugende Prozessmaßnahmen gegen Risse

1. Kontrolle der Aushärtungsgeschwindigkeit

   Vermeiden Sie zu schnelles Aushärten. Ermitteln Sie anhand der tatsächlichen Produktionsbedingungen eine angemessene Verarbeitungs- und Entformungszeit für Furanharzsand. Bei niedrigen Umgebungstemperaturen sollten Metallmodelle und Kühlkörper für die Formen- und Kernherstellung vorgewärmt werden, um eine gleichmäßige Aushärtungsgeschwindigkeit in allen Bereichen zu erzielen und Temperaturunterschiede zu reduzieren.

2. Optimierung der Formkonstruktion

   Um den Materialverbrauch zu senken und Verformungen sowie Risse zu vermeiden, sollten Hohlkonstruktionen für dickwandige Schalungen verwendet werden. Die Struktur und Steifigkeit der Kernrahmen sind zu optimieren; Gusseisenrahmen sind hierbei vorzuziehen. Bei Verwendung von Stahlrahmen muss eine ausreichende Steifigkeit gewährleistet sein, um elastische Spannungen zu vermeiden.

   Große und komplexe Formen sollten auf dafür vorgesehenen Paletten platziert werden, um Verformungen durch das Eigengewicht zu vermeiden.

3. Optimierung von Formteilen

   Verwenden Sie ein selbsthärtendes thermoplastisches Furanharz mit geringer Schrumpfung. Kontrollieren Sie die Harzzugabe, in der Regel auf maximal 1 % der Sandmasse. Wählen Sie Harze mit geringer Verkokungsneigung bei erhöhten Temperaturen.

   Setzen Sie hochpräzise, ​​kontinuierliche Mischanlagen mit genauer Dosierung ein. Halten Sie die vorgegebene Mischdauer ein, um eine gleichmäßige Vermischung aller Komponenten zu gewährleisten. Verwenden Sie einen qualifizierten Sulfonsäurehärter mit stabilem Gehalt an freier Säure.

4.  Standardisierung von Prozessabläufen

   Die vollständige Sandbefüllung und -verdichtung muss innerhalb der Verarbeitungszeit des gemischten Sandes erfolgen, und eine gleichmäßige Formverdichtung muss gewährleistet sein.

   Die Beschichtung darf erst nach ausreichender Aushärtung der Form aufgetragen werden. Bei alkoholbasierten Beschichtungen ist ein zügiges Auftragen und sofortiges Entzünden erforderlich, um die thermische Belastung der Form durch die Flamme zu minimieren. Verwenden Sie die vom Hersteller angegebenen Lösungsmittel, um den Baumé-Wert der Beschichtung anzupassen und Überhitzung sowie übermäßiges Schrumpfen zu vermeiden.

   Schalten Sie das Altsand-Entstaubungssystem während des Ausrüttelprozesses ein. Überwachen Sie den Feinkornanteil und den Säurebedarf des aufbereiteten Sandes, um eine gleichbleibende Sandqualität zu gewährleisten.

XINDA Furan-Selbsthärtungsharz ist ein duroplastisches Harz mit Furanringen, das durch Säurekatalyse bei Raumtemperatur aushärtet. Es zeichnet sich durch Energieeinsparung, geringe CO₂-Emissionen und geringe Umweltbelastung bei der Anwendung aus. Es findet breite Anwendung in der Herstellung von Formen und Kernen für Einzel-, Klein-, Mittel-, Groß- und Übergroßgussteile. Das Harz gewährleistet ein stabiles Aushärtungsverhalten, eine zuverlässige Formqualität und trägt zur Reduzierung von Gussfehlern bei.