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Werkstofftechnik 2 - Rissbildung und Erstarrungsmorphologie

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Werkstofftechnik 2

Rissbildung und Erstarrungsmorphologie

Inhaltsverzeichnis

Risse, speziell Warmrisse, entstehen während der Erstarrung von Legierungen. Der Temperaturbereich bei dem sich Risse bilden, wird durch die Liquidus- und Solidustemperatur begrenzt. Risse enstehen durch Erstarrungsspannungen und ihre Zunahme endet zeitgleich mit dem Abschluss des Erstarrungsvorgangs. Oft verschwinden Risse auch wieder, wenn nachfolgende Schmelze sie wieder verschließt. 

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Warmrisse werden aufgrund der verursachenden Spannungen häufig als Spannungslunker bezeichnet.

Neben der bereits bekannte Ursache von Rissbildungen infolge von Volumenkontraktionen, können auch Reibungsvorgänge zwischen Gusskörper und Formwand, sowie Spannungen die infolge zu großer Starrheit der Formen entstehen für die Rissbildung verantwortlich sein.

Merke

Hier klicken zum Ausklappen Legierungen mit einem engmaschigen dendritischen Erstarrungsgefüge und einem Restschmelzanteil sind besonders rissanfällig. 

Erstarrungsmorphologie

Wie sehr eine Gusslegierung zu Warmrissen neigt, ist auch immer von der Erstarrungsmorphologie und den Schmelzanteilen zu Ende der Erstarrung abhängig. Allgemein unterscheidet man zwei Formen der Erstarrung:

  • exogene Erstarrung $\Longrightarrow $ Die Erstarrung beginnt an der Formwand und setzt sich zum Gussstück-inneren fort.
  • endogene Erstarrung $\Longrightarrow $ Die Erstarrung beginnt verteilt in der Schmelz, ohne festen Punkt. Es bildet sich ein Brei aus festen und flüssigen Anteilen, der immer zäher und dickflüssiger wird, bis nur noch feste Anteile vorliegen.
Endogene und Exogene Erstarrung
Endogene und Exogene Erstarrung

Um die Rissanfälligkeit dennoch Verringern zu können, sollte man eine günstigere Erstarrungsmorphologie wählen. Gängige Mittel dafür sind

  • Zugabe kornfeinender Zusätze in die Schmelze
  • Beschleunigung der Unterkühlung der Schmelze
  • Erhöhung des Prozessdrucks der Schmelze