Gussfehler, Sandausdehnungsfehler bei der Verwendung tongebundener, feuchter (grüner) Formstoffe. Schülpen sind plattenförmige, flächenartige metallische Verdickungen (Auswüchse) parallel zur Gussstückoberfläche, einige Millimeter dick, selten an der Unterseite des Gussteils (Bild 1).
Furchen (Rattenschwänze) sind Vertiefungen an der Gussteilunterseite. Sie treten bevorzugt bei Eisengussteilen auf.
Das Entstehen der Ausdehnungsfehler ist auf das Formstoffverhalten bei hohen Temperaturen zurückzuführen und lässt sich wie folgt darstellen (Bild 2):
- Die Hitzeeinwirkung durch das Metall führt zur schnellen thermischen Ausdehnung des Formstoffes (Quarzsand: hohe, ungleichmäßige Ausdehnung im Bereich 300 °C bis 575 °C).
- In der Folge treten Temperaturunterschiede und Spannungen in den einzelnen Formzonen (Oberkasten, Unterkasten) auf, es entsteht eine Druckspannung.
- Überschreiten die auftretenden Spannungen die Verformbarkeit des Formstoffs und kann die Zugfestigkeit dem nicht entgegenwirken, kommt es zur Schalenbildung.
- Das Wasser in der Grenzzone Formstoff/Metall wandert in tiefere Formschichten und kondensiert. Es bildet sich die sogenannte Feuchtigkeitskondensationszone mit einer sehr geringen Nasszugfestigkeit.
- Überschreiten die Spannungen in der Formschale die Festigkeit, kommt es zum Ablösen entlang der Kondensationszone und das flüssige Metall fließt in den nun freiwerdenden Hohlraum. Am Gussteil sind dann die typischen Fehlererscheinungen abgebildet:
- Schalenbildung (Schülpe)
- Furchenbildung (Rattenschwanz)
- Blattrippenbildung
Die wichtigsten Einflussgrößen auf die Nasszugfestigkeit sind die Binderart (Bentonit, Ton), der Aktivierungszustand des Bentonits, Wassergehalt und der Aufbereitungsgrad der Formstoffmischung.
Durch Erhöhung der Nasszugfestigkeit können Schülpen und Rattenschwänze erfolgreich bekämpft werden.
Schülpen können sich an der oberen waagerechten Formwand, also an der Oberseite des Formhohlraumes bilden und werden als Deckenschülpen bezeichnet (Bild 2a).
Blattrippen sind ebenfalls durch die Kondensationszone verursacht (Bild 2b). Es kommt auch hier zur Schalenbildung, doch bricht die Schale nicht auf, sondern wächst infolge der Quarzausdehnung in den Formhohlraum hinein, sodass das Gießmetall den entstandenen Spalt hinterfüllt und einen rippenartigen Ansatz bildet.
Furchenbildungen (Bodenschülpen) entstehen im Formhohlraum unter einer Gießmetallströmung und somit auf dem Formboden. Ursache ist auch hier die Kondensationszone, die eine Schalenbildung bewirkt. Bleibt die Sandschale noch mit dem Formboden verbunden, entstehen durch die hochstehenden Schalenränder entweder Schülpen oder Rattenschwänze (Bild 2c). Wölbt sich dagegen die Sandschale auf und bricht sie unter der Last des darüber hinwegströmenden Metalls auseinander, kommt es zur Bildung einer typischen Bodenschülpe an der Gussstückunterseite (Bild 2d).
Nach W. Patterson und D. Boenisch ist der Quotient aus Druckspannung und Nasszugfestigkeit ein Maß für die Fehlerneigung (F) zur Schülpenbildung:
Die wichtigsten Einflussgrößen auf die Nasszugfestigkeit sind die Binderart (Bentonit, Ton), der Aktivierungszustand des Bentonits, Wassergehalt und der Aufbereitungsgrad der Formstoffmischung.
Durch Erhöhung der Nasszugfestigkeit können Schülpen und Rattenschwänze erfolgreich bekämpft werden.