Schülpen

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Fehlerbeschreibungen: Schülpen
Abb. 48: Großflächiges Gußstück aus GGL. Ansatz einer Schülpe (Rattenschwanz) im oberen Bereich des Gußstücks in Eingußnähe.
Verkleinerung: 10 mm Bild = 39 mm
103 Fehlerbeschreibungen: Schülpen
Schülpen
Entscheidungshilfe ➝ S. 166
Sandsteuerung ➝ S. 183
Beschreibung der Merkmale
Unregelmäßige klein- bis großflächige massive metallische Verdickungen,
die häufig mehrere Millimeter dick sein können. Die
Verdickungen verlaufen häufig parallel zur Gußstückoberfläche.
Die Oberfläche der Verdickungen ist rauh. Die Ränder zeigen
häufig sogenannte »Hinterschneidungen«. Gußstücke mit festen
Schülpen zeigen häufig Sandschaleneinschlüsse.
Vorkommen des Fehlers
Schülpen können an allen Gußstückflächen beim Abgießen in
Grünsandformen auftreten. Vorzugsweise treten sie an der Formraumdecke
auf, aber ist auch die Bildung auf dem Formboden in
Form von »Rattenschwänzen« möglich. Ebenso sind hochverdichtete
Partien im Formraum gefährdet. Schülpen können beim
Aufheizen der Formwand durch Strahlungswärme, aber auch
durch direkten Wärmefluß vom flüssigen Metall in die Formwand
entstehen.
Erläuterung
Während des Gießvorganges werden oberflächennahe Teile der
Sandform schnell erhitzt. Es bildet sich eine trockene Sandschale
von einigen Millimetern Dicke auf überfeuchtetem Untergrund
(Kondensationszone). Da Quarz sich im Bereich von
300°C – 575°C sehr stark ausdehnt, treten in den Sandschalen
hohe Druckspannungen auf, die bei geringer Naßzugfestigkeit in
der Kondensationszone zur Trennung der Sandschale vom Untergrund
führen können.
Mögliche Ursachen
Tongebundener Formsand
• zu wenig Bentonit oder ungenügende Bentonitqualität im
Formsand
• zu hohe Feinquarzanteile im Sand
• zu feiner Formsand
• ungenügende Bentonitaufbereitung
• zu geringer Schamottesierungsgrad des Sandes
• zu starke Versalzung des Sandes
Formanlage
• zu hohe und zu ungleichmäßige Verdichtung
Anschnitt- und Gießtechnik
• zu starkes Aufheizen des Sandes durch einlaufendes Metall
und zu lange Anstrahlzeiten

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Abb. 49: Großflächiges Teil aus GGL. Schülpe auf dem Oberteil des Gußstückes.
Vergrößerung: 10 mm Bild = 8 mm
Abhilfen
Tongebundener Formsand
• Bentonitgehalt im Formsand erhöhen.
• Bentonitqualität mit höherer spezifischen Bindefähigkeit einsetzen.
• Feinquarzanteile im Formsand erniedrigen.
• Staubrückführung drosseln, ggf. Bentonite mit höherem
Montmorillonitgehalt einsetzen
• gröberen Quarzsand einsetzen
• Bentonitaufbereitung verbessern. Mischzeiten verlängern.
Altsandbefeuchtung durchführen
• falls sinnvoll, Neusandmenge reduzieren, um Schamottesierungsgrad
zu erhöhen
• Wasserqualität verbessern. Von Brunnenwasser auf Stadtwasser
wechseln. Teilentsalzung durchführen.
Formanlage
• Verdichtung reduzieren. Verdichtungskraft vermindern
• auf gleichmäßige Sandverteilung und gleichmäßigere Formverdichtung
achten
Anschnitt- und Gießtechnik
• Anschnitte verbessern, um örtliche Überhitzung durch zu
große Metallmengen zu vermeiden
• Kürzere Gießzeiten und damit kürzere Anstrahlzeiten anstreben
Hintergrundinformationen
Die Schülpenbildung ist ein typischer Fehler der bentonitgebundenen
Formstoffe. Durch das einlaufende Metall wird die Oberfläche
einer Form erhitzt. Das verdampfende Wasser kondensiert
in tiefer gelegenen Schichten und schwächt die Bindung in den
überfeuchteten Bereichen. Gleichzeitig erhöht sich die Druckspannung
in den erhitzten Sandschichten durch Quarzausdehnung. Es
kommt zur Ablösung von Oberflächenschalen.
Die Fehlerneigung steigt mit zunehmender Druckspannung an
und sinkt mit erhöhter Naßzugfestigkeit. 1 Über Druckspannungen
Fehlerbeschreibungen: Schülpen
und deren Messungen wird in 2 berichtet. Bekannt ist, daß Druckspannungen
bei höherer Packungsdichte der Quarzkörner zunehmen.
Eine drastische Erhöhung findet beim Anstieg der Feinquarzanteile
im Formsand statt.
Die Naßzugfestigkeit als Kenngröße zur Ermittlung der Schülpenanfälligkeit
wird in 3 und 4 beschieben. Der Einfluß unterschiedlicher
Zusätze zum Formsand auf die Sandschalenbildung
sind untersucht worden. Generell kann gesagt werden, daß alle
Materialien, die die Naßzugfestigkeit erhöhen und die Druckspannungen
senken, die Fehlergefahr vermindern.
Bereits in 1 werden Calcium- und aktivierte Bentonite, Holzmehl,
Torfmehl, inerte Feinstoffe, Quellbinder sowie Kohlenstaub
untersucht. Eindeutig ist ermittelt worden, daß der Einsatz von
Soda-aktivierten Bentoniten die Schülpneigung stark vermindert.
Die starke Reduzierung der Sandschalenbildung durch den Zusatz
von niedrigerweichenden Kohlenstoffträgern, welche die Druckspannungen
abbauen, wird an anderer Stelle hervorgehoben. 5
Über die Wirkungen von unterschiedlichen Steinkohlenstäuben
auf Expansionsdruck und Naßzugfestigkeit wird in 6 berichtet. In
der Arbeit wird eine verstärkte Erhöhung der Druckspannung bei
Einsatz von Steinkohlen mit flüchtigen Bestandteilen von
10 – 35 % festgestellt. Steinkohlengemische, die zusätzlich niedrigerweichende
Kohlenstoffträger enthalten, reduzieren diese.
Die Gefahr von Schülpenbildung bei Einsatz bentonitgebundener
Formsande reduziert man durch Erhöhung des Bentonitgehaltes,
Reduzierung der Feinquarzanteile und Einsatz gröberer Sandkörnung.
Beim Auftreten solcher Fehler sollte auch der
Aufbereitungsgrad des Sandes überprüft werden. Auch eine Versalzung
des eingesetzten Wassers kann zum Auftreten von Schülpen
führen. In einigen Fällen konnten Fehler dieser Art durch den
Einsatz von Teilentsalzungsanlagen vermieden werden.
Bei sehr hohen Packungsdichten der Form kann eine geringe
Erhöhung der Verdichtbarkeit der Fehlerbildung entgegenwirken.
Ebenfalls kann man durch Änderung der Anschnitte Sandschalenbildungen
vermeiden.

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Literatur
1 Patterson, W.; Boenisch, D.
Das Schülpendiagramm für Naßgußsande
Gießerei 51, 1964, S. 634 – 641
2 Patterson, W.; Boenisch, D.
Spannungsmessungen an erhitzten Formsanden
Gießerei 51, 1964, S. 545 – 550
3 Patterson, W.; Boenisch, D.
Die Bedeutung der Festigkeit feuchter tongebundener Formsande,
insbesondere der Naßzugfestigkeit
Gießerei techn. wissenschaftliche Beihefte 13, 1961,
S. 157
4 Patterson, W.; Boenisch, D.
Durch Ausdehnung grüner Gießereiformsande verursachte
Gußfehler
Gießerei 48, 1961, S. 81 – 87
5 Patterson, W.; Boenisch, D.; Gabler, K.
Mechanische und thermische Eigenschaften getrockneter
Formsande, ihre Gesetzmäßigkeiten und Beziehungen zu
Sandausdehnungsfehlern
Gießerei, techn. wiss. Beih. 15, 1963, S. 25 – 44
6 Boenisch, D.; Patterson, W.
Wirkung des Kohlenstaubes in Naßgußsand
Gießerei 54, 1967, S. 465 – 471
Weitere Literatur
➝ Schröder, A.
Versuche und Steuereingriffe zur Vermeidung des Fehlerpaares
»Schülpen u. Penetrationen« beim Gießen in Sandformen
Gießereiforschung 37 , 1985, S. 145 – 151
➝ Gilliland, R. G.
Quarzsandumwandlungen an der Grenzfläche Metall / Formstoff
während und nach der Erstarrung (vorläufiger Bericht)
Trans. Amer. Foundrym. Soc. 82, 1974, S. 301 – 308
(engl.)
➝ Boenisch, D.
Gußfehler durch Bruch von Grünsandformen während des
Gießens
Trans. Amer. Foundrym. Soc. 82, 1974, S. 513 – 518
(engl.)
➝ Woodliff, E. E.
Einfluß von Erdalkalien auf die Schockausdehnung von
Formsanden
Trans. Amer. Foundrym. Soc. 82, 1974, S. 349 – 354
➝ Bonacic, Z.
Analyse der Schülpneigung von Formsandmischungen unter
Betriebsbedingungen
Ljevarstvo 22, 1975, S. 27 – 33 (kroat.)
➝ Schröder, A.; Macherauch, E.
Schülpversuche an strahlungsbeheizten, ebenen Formdecken
aus tongebundenem Quarzsand
Giess.-Forsch. 27, 1975, S. 145 – 148
➝ Katashima, S.; Matsuura, M.
Beziehungen zwischen dem Verhalten von kondensierten
Wasserschichten und Schülpfehlern an Gußstücken
Imono 48, 1976, S. 3 – 8 (japan. m. engl. Zusammenfass.)
➝ Katashima, S.; Matsuura M.
Mechanismus der Schülpenbildung durch kondensierte Wasserschichten
Imono 48, 1976, S. 92 – 97 (japan. m. engl. Zusammenfass.)
➝ Middleton J. M.; Wraith, E.
Schülpversuch für Formsande.
Foundry Trade J. 140, 1976, S. 377 – 78, 381 – 382 u.
385 (engl.)
➝ Thiele, R.; Macherauch, E.
Druckversuche an texturbehafteten Bentoniten mit unterschiedlichen
Wassergehalten
Gieß.-Forsch. 28, 1976, S. 109 – 120
➝ Thiele, R.; Macherauch, E.
Scherversuche an texturbehafteten Bentoniten mit unterschiedlichen
Wassergehalten
Giess.-Forsch. 28, 1976, S. 121 – 126
➝ Gawlikowska, M.; Wychota, E.; Michalak, A..
Gamix – ein Zusatz für synthetische Grünsande
Przegl. Odlewn. 28, 1976, S. 101 – 104 (poln.)
➝ Rochier, M.
Naßzugfestigkeit tongebundener Quarzsande
Fonderie 31, 1976, S. 371 – 384 (franz.)
➝ Ferrero, G.; Vittone, F.
Einsatz von Olivinsand
Fond. Ital. 27, 1978, S. 5 – 14 (ital.)
➝ Schröder, A.; Macherauch, E.
Zur Temperaturverteilung in strahlungsbeheizten, ebenen
Formdecken aus tongebundenem Quarzsand
Giess.-Forsch. 29, 1977, S. 41 – 46
➝ Schröder, A.
Kritische Betrachtung von Prüfmethoden und Kenngrößen
zur Erfassung der Schülpneigung
Gießerei-Rundschau 32, 1985, S. 5 – 13
➝ Gawlikowska, M.; Ryglicki, R.
Untersuchung der die Schülpneigung beeinflussenden Vorgänge
in der Kondensationszone tongebundener Formsande
Gießereiforschung 34, 1982, S. 147 – 152
➝ Boenisch, D.; Ruhland, N.
Naßgußformen durch sinkende Verformbarkeit gefährdet
Gießerei 74, 1987, S. 69 – 76, 190 – 194
➝ Tartera, J.; Plana, F.; Lopez-Soler, A.
Int. Gießereikongreß, Lissabon 1986, Vortrag Nr. 20
➝ Vittone, F.
Fond. Ital. 22, 1988, S. 73
➝ Hepler, D.
Vermeidung von durch Ausdehnung der Grünsandformen
bedingten Gußfehlern
Foundry Managem. Technol. 1082, 1980, S. 189 – 190 u.
192
➝ Schumacher, J.S.
Zusammenhang zwischen Gußfehlern und Sandkontrolle
Foundry Managem. Technol. 109, 1981, S. 34, 36,
39 – 40 (engl.)
➝ Levelink, H. G.
Das Verhalten von grünem Formsand während einer plötzlichen
Erhitzung im Hinblick auf das Entstehen von Gußfehlern
Gießerei 45, 1958, S. 1 – 9

108 Fehlerbeschreibungen: Schülpen
109 Fehlerbeschreibungen: Schülpen
➝ Schröder, A.; Macherauch, E.
Theoretische Betrachtungen zur Schülpenbildung beim
Gießen in verlorenen Formen
Gießerei-Forsch. 25, 1973, S. 39 – 46
➝ Rzeczkowski, M.
Neue Hypothese über die Vorgänge in der Form bei hohen
Temperaturen
Przegl. Odlewn. 23, 1973, S. 303 – 310
➝ Draper, A. B.
Kondensationszone in mit Southern-Bentonit abgebundenem
Formsand
AFS-Transactions 1973, S. 407 (engl.)
➝ Malesevic, N.; Bonncic, Z.
Naßzugfestigkeit, Druckspannung und Schülpenneigung des
Formsandes
Gießerei 60, 1973, S. 495 – 498
➝ Aksenov, P. N.
Oolithisierung von Formsanden
Litejnoe proizvodstvo 1976, S. 19 – 20