Vererzungen: Fehlerbild & Ursachen

Vererzungen entstehen bevorzugt an Kanten in der Form oder dem Kern, wo das Metall infolge der Geometrie des Gussstückes lange flüssig bleibt und die Formteile stark aufgeheizt werden.

Vererzungen können bei allen im Sandformverfahren (vorzugsweise im Grünsandverfahren) hergestellten Gussteilen, unabhängig vom Werkstoff, als Folge von physikalischen/chemischen Wechselwirkungen zwischen Schmelze und Komponenten des Formstoffes auftreten.

Enge Verbindung zwischen Vererzungen und Penetration

Als Folge von Metall-Formstoff-Reaktionen treten Schmelzphasen auf, die zu angebranntem Sand (Ansinterungen) und Vererzungen führen (Bilder 1 und 2). Besonders beim Vergießen von legiertem Stahlguss tritt dieser Fehler häufig auf. Er ist mit bloßemAuge am Gussteil sichtbar. Auch Kupfer-Zinn- und Kupfer-Zink-Legierungen sind gefährdet.

Im Gegensatz zur echten physikalischen Penetration ist die Vererzung eine chemisch bedingte Penetration. Tritt eine dünne, am Gussstück fest anhaftende Sandkruste einzelner Quarzkörner auf, spricht man noch von angebranntem Sand (Ansinterung). Besteht diese dünne, nunmehr sehr fest haftende Schicht aus aufgeschmolzenem Sand, wobei die gesamte Oberfläche außerdem pockenartiges Aussehen hat, spricht man von Vererzung.

Die Gussfehler Penetration und Vererzung lassen sich nicht scharf voneinander trennen. Einer Vererzung gehen immer Penetration und Ansinterung voraus.

In jedem Fall führt der Fehler, wenn nicht direkt zum Ausschuss, so doch zu einer erheblichen Erhöhung der Putzarbeit.

Ursachen

Bei der Vererzung kann einmal die Benetzungsspannung so beeinflusst werden, dass der Penetrationdsruck (siehe Penetration) unter den vorhandenen metallostatischen Druck abfällt und damit einerseits die Penetration am Gussteil wesentlich verstärkt wird. Andererseits können als Folge von Metall-Formstoff-Reaktionen, wobei der Luftsauerstoff im Formhohlraum und in den Formstoffporen einen maßgeblichen Beitrag leistet, Schmelzphasen auftreten, die zur Bildung von Silikatschichten (Vererzungen) führen.

Einflussfaktor

Sowohl der Quarzsand als auch die Zerfallsprodukte des Tones reagieren bei höheren Temperaturen mit Metalloxiden (z.B. FeO) unter Bildung niedrigschmelzender Orthosilicate nach folgendem Reaktionsschema:

2Fe + O2 _ 2FeO
Al2 O3 · SiO2 + 4FeO _ 2(2FeO · SiO2) + Al2 O3
Fayalit

Die entstehenden Eisenoxide benetzen den Formstoff weit besser als das metallische Eisen, dadurch sind Versinterungen und Anbranderscheinungen verstärkt möglich. Allgemein ist bei den Metall-Formstoff-Reaktionen mit der Bildung von Zwischenschichtphasen zu rechnen, die sich je nach Zusammensetzung der Reaktionspartner hinsichtlich Benetzbarkeit und Reaktionsfähigkeit unterschiedlich verhalten. Vorhergehendes Eindringen von Metalldämpfen verstärkt die Neigung zur Vererzung. Die bei der Herstellung von Manganstählen entstehenden Manganoxidschlacken sind sehr aggressiv und verstärken die Neigung dieses Werkstoffes zur Vererzung.


Zur Vermeidung von Vererzungen stehen eine Reihe von Maßnahmen zur Verfügung.