Schwindung

Herstellung Formen und Kerne

Temperaturabhängige Volumenverminderung bei der Abkühlung flüssiger und fester Stoffe, desgleichen beim Trocknen (Trockenschwindung) oder Brennen (Brennschwindung) von Formstoffen und feuerfesten Stoffen.

Fast alle Werkstoffe mit nur wenigen Ausnahmen haben im schmelzflüssigen Zustand eine geringere Dichte als im festen Zustand. Dies hat bei der Abkühlung eine fortschreitende Volumenkontraktion bis zum Erreichen der Liquidustemperatur, dann aber eine weitere, sprunghafte Volumenverminderung im Bereich des Erstarrungsintervalls und endlich eine dritte Volumenkontraktion im festen Zustand bei der Abkühlung bis auf Raumtemperatur zur Folge.

Bild 1 zeigt diese dreistufige Volumenkontraktion schematisch.

Die erste Periode, die flüssige Schwindung im Bereich zwischen Gieß- und Liquidustemperatur, ist praktisch ohne Belang, da sie durch den kommunizierenden Ausgleich des flüssigen Metalls in der Gießform von selbst kompensiert wird.

Bild 1: Schematische Darstellung des Schwindungsverlaufes© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Gefüge einer Kupfer-Zinn-Gusslegierung mit Schwindungshohlräumen im Bereich der zuletzt erstarrten Schmelze (V = 160 : 1)© GIESSEREI LEXIKON

Die zweite Stufe, die Erstarrungsschwindung, während des Übergangs vom flüssigen in den festen Zustand im Bereich zwischen Liquidus- und Solidustemperatur, führt zu einem Volumendefizit und zur Bildung von Lunkern oder Schwindungshohlräumen wie im Bild  2. Bei der eutektischen Erstarrung von Gusseisenlegierungen wirkt die Ausdehnung des sich ausscheidenden Graphits der Erstarrungsschrumpfung des Austenits entgegen. Bei einem entsprechenden Graphitanteil und bestimmter Formhärte ist es deshalb möglich, dass die während der Erstarrung bedingte Kontraktion bei der Bildung des Austenits ausgeglichen wird.

Die dritte Stufe, die feste Schwindung im Abkühlungsbereich zwischen Solidus- und Raumtemperatur, ist relativ geringfügig; ihr wird durch entsprechende Schwindmaßzugaben an den Modellen beziehungsweise Formen Rechnung getragen.

Besondere Bedeutung hat die Erstarrungsschwindung, da sie durch das entstehende Volumendefizit stets mit einer Lunkerung verbunden ist. Durch gießtechnische Maßnahmen, insbesondere durch Verwendung von Speisern, ist dafür zu sorgen, dass die Lunkerbildung nicht im Gussstück, sondern außerhalb in Speisern oder auch wie beim Großguss in sogenannten „verlorenen Köpfen“ erfolgt.
 

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