Die häufigsten Fehler beim Sandguss von Aluminium

Die meisten Fehler bei Aluminium-Sandgussteilen – Porosität, Gasblasen, Fehlguss, Einschlüsse, Lunker und Risse – lassen sich auf wenige wiederkehrende Ursachen zurückführen: ungeeigneter Formsand und Formstoff, unsauber vorbereitete Form, mangelhaft geführte Schmelze, falsche Gießtemperatur, ungünstig ausgelegtes Gießsystem und unkontrollierte Abkühlung. Wir besprechen die häufigsten Fehler beim Aluminium-Sandguss und zeigen, wie Sie sie vermeiden.

Kurz gefasst

• Feuchtigkeit und Gase aus dem Formstoff sind eine häufige Ursache für Gasblasen – der Formstoff muss die richtige Feuchte und Durchlässigkeit aufweisen, die Kerne eine ausreichende Entlüftung.
• Flüssiges Aluminium nimmt leicht Wasserstoff auf und bildet Oxide. Deshalb muss die Legierung raffiniert und turbulenzarm vergossen werden.
• Die Gießtemperatur wird auf Legierung und Wanddicke abgestimmt – in der Regel 680–760 °C; eine zu niedrige Temperatur führt zu Fehlguss, eine zu hohe begünstigt Porosität.
• Lunkern in dicken Querschnitten wird mit Speisern und gerichteter Erstarrung vorgebeugt.
• Risse werden durch scharfe Kanten, starre Kerne und zu frühes Ausleeren des Gussteils begünstigt.

Ungeeignete Sandqualität

Der Formsand bestimmt die Durchlässigkeit und Festigkeit der Form sowie die Oberfläche des Gussteils. Zu feiner Sand ergibt eine glatte Oberfläche, lässt Gase aber schlecht entweichen – das Risiko von Gasblasen steigt. Zu grober Sand ist gut gasdurchlässig, doch das Metall dringt zwischen die Körner ein und die Oberfläche wird rau. Problematisch sind auch Verunreinigungen und Staub im Kreislaufsand, die die Gasmenge erhöhen und die Formfestigkeit senken.

So beugen Sie vor: Körnung, Bindergehalt, Feuchte und Durchlässigkeit des Formstoffs kontrollieren, ihn mit Frischsand auffrischen und den Kreislaufsand entstauben. Formen für Aluminium werden in der Regel aus feinerem Sand hergestellt als für Gusseisen, wodurch die Gussoberfläche glatter wird – typischerweise Ra ca. 4–10 µm.

Falsches Mischungsverhältnis

Bei klassischen, bentonitgebundenen Formstoffen kommt es vor allem auf das Verhältnis von Sand, Bindemittel und Wasser an. Zu viel Wasser bedeutet mehr Dampf beim Gießen – und damit Blasen und Einstiche an der Gussoberfläche – sowie eine schwächere Form. Bei zu wenig Wasser zerfällt der Formstoff, bildet das Modell schlecht ab, und vom Metallstrom herausgerissene Körner führen zu Sandeinschlüssen.

Bei selbsthärtenden Formstoffen entspricht dem das Verhältnis von Harz zu Härter sowie die Zeit zwischen Mischen und Formen. Zu wenig Bindemittel ergibt eine schwache, rieselnde Form, zu viel führt zu mehr Gasen beim Gießen und erschwert das Ausleeren. Deshalb werden die Komponenten nach Gewicht dosiert, am besten automatisch, und die Formstoffeigenschaften regelmäßig geprüft. In unserer Formerei bereitet eine Mischanlage mit automatischer Dosierung den Formstoff auf, und die Formen werden automatisch verdichtet.

Ungenaue Formvorbereitung

• Versatz der Formhälften – ungenau zusammengesetzte Formkästen führen zu einem Versatz in der Teilungsebene und zu Maßen außerhalb der Toleranz.
• Kernversatz oder Kernauftrieb – ein Kern ohne sichere Auflage in den Kernmarken verändert die Wanddicke oder wird vom Metall verdrängt.
• Zu schwache oder ungleichmäßige Verdichtung des Formstoffs – die Form verformt sich unter dem Druck des Metalls, und lose Körner gelangen in den Guss.
• Fehlende Entlüftung – Gase aus Form und Kernen finden keinen Abzug und bilden Blasen.
• Verunreinigter Formhohlraum – nach dem Zusammensetzen zurückgebliebener loser Sand und Formstoffreste führen zu Einschlüssen und Fehlstellen an der Oberfläche.

Fehler	Auswirkung am Gussteil
Versatz der Formhälften	Versatz in der Teilungsebene, Maße außerhalb der Toleranz
Kernversatz	ungleichmäßige Wände, Durchbrüche
Zu schwache Verdichtung des Formstoffs	Verformungen, Sandeinschlüsse
Fehlende Entlüftung	Gasblasen
Loser Sand im Formhohlraum	Sandeinschlüsse, Oberflächenfehler

Mangelhafte Schmelzführung – Wasserstoff und Oxide

Flüssiges Aluminium nimmt Wasserstoff auf – vor allem aus der Luftfeuchtigkeit, dem Einsatzmaterial, den Werkzeugen und der Ofenauskleidung. Beim Erstarren sinkt die Löslichkeit von Wasserstoff abrupt, und das Gas scheidet sich in Form feiner Poren aus. Ein zweites Problem sind Oxide: Beim Rühren oder Umgießen des Metalls aus großer Höhe werden Oxidhäute in die Schmelze eingezogen, die im Gussteil zu Einschlüssen und Porenkeimen werden.

Vorbeugung: Einsatzmaterial und Werkzeuge trocknen und vorwärmen, das Metall nicht überhitzen, die Legierung raffinieren (z. B. durch Spülen mit Inertgas oder mit Raffinationsmitteln), vor dem Gießen die Krätze abziehen und das Umgießen des Metalls möglichst begrenzen. Bei Silumin-Legierungen (Al-Si) wird zusätzlich veredelt, was Gefüge und mechanische Eigenschaften verbessert. In unserer Gießerei raffinieren und veredeln wir die Legierung.

Ungeeignete Gießtemperatur

Die Gießtemperatur wird auf Legierung, Wanddicke und Größe des Gussteils abgestimmt – bei üblichen Aluminium-Gusslegierungen liegt sie in der Regel im Bereich von 680–760 °C. Eine zu niedrige Temperatur führt zu Fehlguss und Kaltschweißstellen, besonders in dünnen Wänden und weit vom Anschnitt entfernt. Eine zu hohe erhöht die Wasserstoffaufnahme und die Oxidation des Metalls, begünstigt Schwindungslunker und ein gröberes Gefüge des Gussteils.

Vorbeugung: die Metalltemperatur im Ofen und in der Gießpfanne unmittelbar vor dem Gießen messen, die Transportzeit des Metalls zur Form verkürzen, gleichmäßig und ohne Unterbrechung gießen – ein abgerissener Gießstrahl führt direkt zur Kaltschweißstelle.

Falsch ausgelegtes Anguss- und Speisersystem

Aluminium reagiert empfindlich auf turbulente Formfüllung. Eine zu hohe Metallgeschwindigkeit in den Anschnitten verursacht Spritzer, Verwirbelungen und das Einfalten von Oxidhäuten, und ein aus der Höhe fallender Gießstrahl reißt Luft mit. Das Angusssystem sollte das Metall ruhig zuführen, am besten von unten in den Formhohlraum, und Filter halten Oxide zurück, bevor sie ins Gussteil gelangen.

Die zweite Aufgabe der Gießtechnik ist die Speisung. Metall schwindet beim Erstarren, daher benötigen dicke Querschnitte, die zuletzt erstarren, Speiser oder Kühleisen, und die Erstarrung sollte von den dünnen Bereichen des Gussteils in Richtung Speiser fortschreiten. Andernfalls entstehen in den Wärmezentren Lunker und Schwindungsporosität. Anguss- und Speisersysteme werden immer häufiger mithilfe von Computersimulation ausgelegt.

Unsachgemäße Kühlung der Gussteile

Das Gussteil kühlt in der Form ungleichmäßig ab: dünne Wände schneller, dicke Querschnitte langsamer. Wird die Schwindung durch einen starren Kern oder die Form behindert, entstehen an noch heißen Stellen Warmrisse und nach dem Abkühlen Spannungen und Verzug. Ein zu frühes Ausleeren des Gussteils aus der Form erhöht das Risiko von Verzug und Rissen.

Vorbeugung: gleichmäßige Wanddicken und gerundete Ecken konstruieren, Kerne aus einem Formstoff verwenden, der nach dem Abguss an Festigkeit verliert und die Schwindung nicht behindert, das Gussteil nach ausreichender Abkühlzeit ausleeren. Die Erstarrungsgeschwindigkeit beeinflusst auch das Gefüge – dünnere Querschnitte haben ein feineres Gefüge und bessere Eigenschaften. Wenn das Gussteil eine Wärmebehandlung benötigt, werden deren Parameter auf die Legierung abgestimmt – wir beschreiben sie auf der Seite Wärmebehandlung von Gussteilen.

Die häufigsten Fehler an Sandgussteilen – Ursachen und Vorbeugung

Fehler	Häufigste Ursachen	Vorbeugung
Blasen und Gaseinstiche an der Oberfläche	feuchter Formstoff, schwache Entlüftung von Form und Kernen, zu viel Bindemittel	Kontrolle von Feuchtigkeit, Bindemittel und Entlüftung
Gasporosität (Wasserstoffporosität)	Wasserstoff in der Legierung, feuchtes Einsatzmaterial und feuchte Werkzeuge, Überhitzung des Metalls	trockenes Einsatzmaterial, Raffination, richtige Temperatur
Lunker und Schwindungsporosität	unzureichende Speisung dicker Querschnitte, Materialanhäufungen in der Konstruktion	Speiser, Kühleisen, gleichmäßige Wandstärken
Fehlguss und Kaltläufe	zu niedrige Metalltemperatur, Unterbrechungen beim Gießen, dünne Wände weit vom Anschnitt	Gießtemperatur, Anschnittsystem, kontinuierliches Gießen
Oxid- und Sandeinschlüsse	turbulentes Gießen, loser Sand, Ausbrechen der Form	beruhigtes Anschnittsystem, Filter, richtige Verdichtung
Warmrisse	behinderte Schwindung, scharfe Kanten, steife Kerne	Rundungen, nachgiebige Kerne, gleichmäßige Wandstärken
Maße außerhalb der Toleranz	Formversatz, Kernverschiebung, mangelhafte Verdichtung	präzises Zusammensetzen der Form, Abstützung der Kerne, Gewichtskontrolle

Ausführlicher gehen wir auf die Porosität im Artikel ein Porosität im Sandguss – so lässt sie sich vermeiden, und auf die fehlerreduzierende Konstruktion im Artikel Leitfaden zur Konstruktion von Aluminiumgussteilen.

Häufig gestellte Fragen

Aluminium-Sandguss – Angebot anfragen

Wir gießen ausschließlich Aluminiumlegierungen – im Sandguss Teile von 1 bis 100 kg, in Formkästen mit Abmessungen bis 1000 mm, aus selbst- und warmhärtenden Formstoffen. Senden Sie uns eine Zeichnung oder ein 3D-Modell, wir erstellen Ihnen ein Angebot. Mehr zur Technologie finden Sie auf der Seite Aluminiumguss im Sandgussverfahren. Angebot anfordern.