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Werkstofftechnik 2 - Porenbildung und Mikrolunker

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Werkstofftechnik 2

Porenbildung und Mikrolunker

Wird beim Gießvorgang nicht ausreichend aufgepasst, so kann es zu Bildung von Poren und Mikrolunker kommen.

Entstehungsursache von Poren und Mikrolunkern

Beim Metallschmelzen ist es Fakt, dass die Gaslöslichkeit mit sinkender Temperatur stark abnimmt. Zudem ist die Löslichkeit durch den Partialdruck des Gases beeinflusst. Beide Umstände lassen sich durch das Sievertsche Quadratwurzelgesetz beschreiben:

$ c_i = K(T) \sqrt{p_i} $ 

$ c_i = $ In Schmelze gelöste Gasmenge

$ K(T) = $ Temperaturkonstante

$ p_i = $ Partialdruck

In der nachfolgenden Grafik ist die Gaslöslichkeit im Zusammenhang mit der Temperatur im flüssigen und festen Zustand verbildlicht. 

Gaslöslichkeit in Abhängigkeit von der Temperatur
Gaslöslichkeit in Abhängigkeit von der Temperatur

Der Grafik ist zu entnehmen, dass der Unterschied zwischen der Gaslöslichkeit im flüssigen und festen Zustand enorm ist. Das äußert sich besonders im Erstarrungsintervall, wo die Löslichkeit mit sinkender Temperatur besonders stark abfällt. 

In den meisten Fällen treten die Gasblasen durch die plötzlich abnehmende Löslichkeit der gasbildenden Fremdatome wie Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff auf, wobei die Schmelze die Gasblasen umschließt. Die Herkunft der genannten Fremdatome liegt dabei entweder in der umgebenden Atmosphäre bzw. dem Formstoff, oder in den, der Schmelze zugeführten, Zusätzen. In den ersten beiden Fällen wird die Bildung von Gasblasen [Poren] begünstigt, da hohe Temperatur zu einem Diffusionstranport der Atome in die Schmelze führen.

Möglichkeiten zur Reduktion

Um entstehende Poren und Mikrolunker dennoch rechtzeitig aus der Schmelze entfernen zu können, stehen drei Methoden zur Verfügung:

  • Die Vakuumentgasung durch Erzeugung eines Unterdrucks, 
  • Die Spülung der Schmelze mit einem interten Gas wie Argon und
  • Die Austreibung der Gase durch Bindung an gasaffine Zusätze, infolgedessen das Reaktionsprodukt in der Schmelze aufsteigt.