11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (2011) HEFT 11/12
Fehler im Prozess, Temperaturunterschiede zwischen Anfang
und Ende des Gießens und so weiter. Deshalb gibt es manchmal
Gussteile mit Fehlern, obwohl sie offensichtlich mit
demselben Eisen gegossen wurden wie einwandfreie Teile.
In solchen Situationen kann man versuchen, die Ursache
des Problems zu verfolgen, indem man eine lange, teure Untersuchung
durchführt, die nicht immer erfolgreich den wahren
Grund ermittelt. Die thermische Analyse von Gusseisen
ist ein sehr hilfreiches Werkzeug für den Gießer.
Anwendung der thermischen Analyse
Die modernsten Werkzeuge der thermischen Analyse erlauben
es, das Bestreben einer Gusseisenschmelze, in einer bestimmten
Weise zu erstarren, von „flussabwärts“ (also vom Gießen) bis
stromaufwärts (bis zum Schmelzen) gründlich zu untersuchen.
Dann werden die verschiedenen Prozessschritte geändert, bis
wieder der Normalzustand erreicht ist. Die letzten Schritte entlang
des Prozesses werden dann erneut überprüft. Das ist genauso,
als wenn man beobachtet, dass der Fluss vor dem Haus
seine Farbe verändert, man nimmt eine Probe und entdeckt,
dass sieVerunreinigungen enthält. Was ist zu tun Man kann
dem Fluss stromaufwärts, wenn nötig bis zur Quelle, folgen.
Das Gleiche kann in der Gießerei durch Anwendung der thermischen
Analyse (Abb. 1) gemacht werden: zuerst kann das Eisen
im Gießofen oder der Pfanne untersucht werden, und dann
kann man den ganzen Prozess bis zurück zum Schmelzofen verfolgen.
Abb. 2: ITACA Hauptmaske
perten zur Unterstützung bei der Interpretation von Abkühlkurven
anzufordern sowie Hinweise für notwendige Anpassungen
zu erhalten.
Dies erfordert eine grundlegende Software-Kalibrierung auf
den Produktionstyp, den Prozess und die Gegebenheiten der
Gießerei, wobei nach Gusseisensorten, Gussteilen, Prozess etc
unterschieden wird.
Deshalb sind Foseco und Proservice eine Partnerschaft eingegangen,
um die thermische Analysesoftware ITACA (Abb. 2) anzubieten
und den technischen Service für die Kalibrierung des
Programms, die Interpretation der Ergebnisse und eine generelle
Analyse der Produktion zu garantieren.
Thermische Analyse in der Metallurgie
Die ITACA Software wird mit den Tiegeln (Typ-K-Thermo -
elemente) (Abbn. 3, 4) verbunden.
Abb. 1: Probenahme aus der Pfanne
Welche Szenarien kann man vorfinden
Während man sich stromaufwärts vorarbeitet, entdeckt man
vielleicht einen Betrieb, der das Wasser verschmutzt, oder einen
Staudamm, der zu abgestandenem Wasser führt. In einer Gießerei
ist es natürlich etwas komplizierter. Vielleicht entdeckt man:
• Zu viel oder zu wenig Rest-Magnesium
• Zu viel oder zu wenig Schwefel im Ofen
• Schlechten Keimhaushalt durch extrem hohe Temperaturen,
durch die Gattierung oder Haltezeit am Wochenende
• Zu viel oder zu wenig Impfung
• Falsche Position im Fe-C-Diagramm
• Zu starke oder zu frühe Graphitexpansion
• Metastabile Erstarrung mit Bildung von Zementit oder Bildung
von D- und E-Graphit
• Hohe Lunkerneigung und Tendenz zu Porositäten
Natürlich erfordert ein Eingriff in diesen Bereichen mit Hilfe
von thermischer Analyse und Spektrometer gutes technisches
Wissen und viel Erfahrung.
Im Beispiel des Flusses kann man technisches Personal hinzuziehen,
um das Wasser zu reinigen und das Leck zu reparieren.
Ähnlich kann der Gießer auf Lieferanten mit dem nötigen
Fachwissen vertrauen, um Software für topmoderne thermische
Analyse zu installieren, das System korrekt zu kalibrieren, Ex-
Abb. 3 Abb. 4
Durch einfaches Einfüllen von ca. 400 g Schmelze in den Tiegel untersucht
ITACA während der Erstarrung die Abkühlkurve und die erste Ableitung
(ca. 250 Sekunden).
Eine Abkühlkurve (Abb. 5) ist eine Messung der Temperatur gegen
die Zeit, beginnend im flüssigen Zustand vor dem Einsetzen
der Erstarrung, d.h. vor der Liquidustemperatur, mit dem
Ende bei 1000 °C (wenn die Erstarrung nach der eutektischen
Umwandlung abgeschlossen ist) oder bei 650 °C, wenn die eutektoide
Umwandlung auch gemessen werden soll.
Die erste Ableitung (Abbn. 6 u. 7) zeigt die Abkühlungsgeschwindigkeit
als Funktion der Zeit: das ist wichtig für die Berechnung
der Ausscheidungs- und Umwandlungspunkte. Die
Abkühlungsgeschwindigkeit ändert sich mit der latenten Erstarrungswärme,
die bei Ausscheidung einer Phase frei wird: bei
untereutektischem Eisen z.B. ist die erste Phase, die sich ausscheidet,
Primäraustenit, der latente Wärme abgibt und so die
Abkühlung verlangsamt. Wenn sich der gesamte Primäraustenit
ausgeschieden hat, wird die Abkühlung wieder schneller bis zur
nächsten Ausscheidung (Eutektikum), was sich in einer Verlangsamung
äußert.
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